Andrzej Boczkowski Wymagania techniczne dla instalacji elektrycznych niskiego napięcia w budynkach Vademecum
Tytuł serii Vademecum elektro.info Recenzenci: mgr inż. Julian Wiatr inż. Jarosław Klukojć recenzent wydania I Kierownik projektu Michał Grodzki Korekta Anna Kuziemska Wszelkie prawa zastrzeżone Copyright by Grupa MEDIUM Copyright by Andrzej Boczkowski ISBN 978-83-64094-22-4 Wydawca i rozpowszechnianie Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A. 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18 tel. 22 512 60 60 www.ksiegarniatechniczna.com.pl Publikacja pod patronatem miesięcznika Wydanie II Warszawa 2014
Spis treści Wstęp.............................................................. 9 1. Układy sieci.......................................................... 12 2. Główne i dodatkowe połączenia wyrównawcze ochronne.......................... 17 3. Przewody uziemiające................................................... 19 4 Główny zacisk uziemiający................................................ 20 5. Przewody ochronne..................................................... 21 6. Uziomy............................................................. 25 7. Zasady ochrony przeciwporażeniowej........................................ 30 7.1. Rodzaje i środki ochrony przeciwporażeniowej.............................. 34 7.1.1. Samoczynne wyłączenie zasilania................................ 35 7.1.1.1. Samoczynne wyłączenie zasilania w układzie sieci TN........... 37 7.1.1.2. Samoczynne wyłączenie zasilania w układzie sieci TT............ 39 7.1.1.3. Samoczynne wyłączenie zasilania w układzie sieci IT............ 40 7.1.2. Izolacja podstawowa części czynnych.............................. 43 7.1.3. Izolacja podwójna lub izolacja wzmocniona.......................... 43 7.1.4. Przegrody lub obudowy........................................ 44 7.1.5. Separacja elektryczna......................................... 44 7.1.6. Bardzo niskie napięcie SELV lub PELV............................. 45 7.1.7. Bardzo niskie napięcie funkcjonalne FELV........................... 47 7.1.8. Przeszkody................................................ 48 7.1.9. Umieszczenie poza zasięgiem ręki................................ 48 7.1.10. Izolowanie stanowiska........................................ 49 7.1.11. Nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe.................... 49 7.1.12. Ochrona uzupełniająca........................................ 49 Vademecum elektro.info 3
7.2. Warunki stosowania urządzeń elektrycznych, w tym opraw oświetleniowych o określonych klasach ochronności, zapewniających ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym............................................... 50 7.3. Urządzenia ochronne różnicowoprądowe.................................. 50 7.4. Instalacje elektryczne w warunkach zwiększonego zagrożenia porażeniem prądem elektrycznym..................................................... 55 7.4.1. Pomieszczenia wyposażone w wannę lub prysznic..................... 56 7.4.2. Baseny pływackie i inne....................................... 61 7.4.3. Tereny budowy i rozbiórki...................................... 64 7.4.4. Gospodarstwa rolne i ogrodnicze................................. 71 7.4.5. Przestrzenie ograniczone powierzchniami przewodzącymi................ 71 7.4.6. Urządzenia przetwarzania danych................................ 72 7.4.7. Kempingi i pojazdy wypoczynkowe................................ 73 7.4.8. Pomieszczenia i kabiny zawierające ogrzewacze sauny.................. 75 7.4.9. Instalacje oświetleniowe o bardzo niskim napięciu..................... 76 7.4.10. Instalacje oświetlenia zewnętrznego............................... 77 7.4.11. Wystawy, pokazy i stoiska...................................... 78 8. Zasady ochrony przed prądem przetężeniowym................................. 81 8.1. Zabezpieczenia przeciążeniowe......................................... 82 8.2. Zabezpieczenia zwarciowe............................................ 83 8.3. Zabezpieczenia przeciążeniowo-zwarciowe................................. 86 8.4. Zabezpieczenia przewodów liniowych.................................... 86 8.5. Zabezpieczenie przewodu neutralnego N w układzie sieci TT i TN................. 86 8.6. Rozłączanie i załączanie przewodu neutralnego............................. 87 8.7. Selektywność (wybiórczość) zabezpieczeń................................. 87 8.7.1. Selektywność działania przy kaskadowym połączeniu bezpieczników topikowych...................................... 87 8.7.2. Selektywność działania przy kaskadowym połączeniu bezpiecznika topikowego z wyłącznikiem nadprądowym........................... 90 8.7.3. Selektywność działania przy kaskadowym połączeniu dwóch wyłączników nadprądowych.............................................. 94 9. Zasady ochrony przeciwprzepięciowej........................................ 97 10. Zasady ochrony przed skutkami doziemień w sieciach wysokiego napięcia............. 102 10.1. Stacja transformatorowa z bardzo dobrze uziemionymi częściami przewodzącymi dostępnymi.......................................... 104 10.2. Systemy uziemień w sieci niskiego napięcia............................... 104 11. Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnego spowodowanymi przez instalacje i urządzenia elektryczne..................................... 108 11.1. Ochrona przed ogniem............................................. 108 11.2. Ochrona przed łukiem elektrycznym lub iskrzeniem......................... 109 11.3. Ochrona przed promieniowaniem cieplnym............................... 109 4 Vademecum elektro.info
11.4. Ochrona przed palnymi cieczami...................................... 109 11.5. Ochrona przed oparzeniem.......................................... 109 11.6. Ochrona przed przegrzaniem......................................... 110 11.7. Środki ostrożności, w przypadku szczególnego ryzyka ognia................... 111 11.8. Dobór i budowa instalacji w pomieszczeniach z zagrożeniem dóbr znaczącej wartości.. 112 12. Systemy i rozwiązania instalacji elektrycznych w budynkach...................... 113 12.1. Systemy instalacji elektrycznych...................................... 113 12.2. Prowadzenie instalacji elektrycznych................................... 114 12.3. Przyłączanie urządzeń elektrycznych do instalacji.......................... 115 12.4. Połączenia przewodów elektrycznych................................... 116 12.5. Oznaczanie żył kabli i przewodów kolorami.............................. 117 12.6. Instalacje elektryczne prowadzone w podłożu i na podłożu palnym.............. 118 12.6.1. Prowadzenie instalacji elektrycznych wewnątrz ścian i przegród budowlanych w przestrzeni pomiędzy płytami okładzinowymi, a także w przestrzeni pomiędzy stropem a sufitem podwieszanym (sprzęt i osprzęt instalacyjny w wykonaniu podtynkowym).............. 119 12.6.2. Prowadzenie instalacji elektrycznych po wierzchu ścian i przegród budowlanych (sprzęt i osprzęt instalacyjny w wykonaniu natynkowym, obudowany z każdej strony)................................... 119 12.6.3. Prowadzenie instalacji elektrycznych w meblach.................... 120 12.7. Przeciwpożarowy wyłącznik prądu.................................... 121 12.8. Oświetlenie awaryjne zapasowe i ewakuacyjne............................ 122 13. Instalacje elektryczne w mieszkaniach i budynkach mieszkalnych................... 124 13.1. Przyłączanie instalacji elektrycznej do sieci elektroenergetycznej................ 124 13.2. Przewody i sposoby ich prowadzenia w wewnętrznych liniach zasilających........ 125 13.3. Instalacje zasilające odbiory administracyjne............................. 128 13.4. Obwody odbiorcze instalacji elektrycznych w mieszkaniach................... 128 13.5. Instalacje telekomunikacyjne........................................ 130 13.6. Ochrona przeciwporażeniowa........................................ 131 13.7. Zasady wyznaczania mocy zapotrzebowanej dla mieszkań i budynków mieszkalnych. 132 13.8. Kompensacja mocy biernej indukcyjnej................................. 134 13.9. Modernizacja instalacji elektrycznych w budynku mieszkalnym................. 140 14. Użytkowanie instalacji elektrycznych i piorunochronnych......................... 141 14.1. Próba ciągłości elektrycznej przewodów................................. 143 14.2. Pomiar rezystancji izolacji instalacji elektrycznej........................... 144 14.3. Pomiary rezystancji izolacji w poszczególnych rodzajach obwodów oraz w kablach... 145 14.4. Sprawdzenie ochrony za pomocą SELV, PELV, separacji elektrycznej lub nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych.............................. 147 14.5. Pomiar rezystancji/impedancji izolacji podłóg i ścian........................ 148 14.6. Pomiar rezystancji uziomu.......................................... 149 Vademecum elektro.info 5
14.7. Sprawdzenie skuteczności ochrony przy uszkodzeniu za pomocą samoczynnego wyłączenia zasilania............................................ 150 14.7.1. Układ sieci TN............................................ 150 14.7.2. Układ sieci TT............................................ 151 14.7.3. Układ sieci IT............................................. 151 14.8. Sprawdzanie działania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych.............. 153 14.9. Sprawdzanie okresowe............................................. 155 14.10. Wzory protokółów z przeprowadzonych sprawdzeń instalacji elektrycznych....... 157 14.10.1. Protokół sprawdzeń odbiorczych/okresowych instalacji elektrycznych.... 157 14.10.2. Tablica 1. Sprawdzenia odbiorcze/okresowe, oględziny.............. 158 14.10.3. Tablica 2. Sprawdzenia odbiorcze/okresowe, pomiary i próby.......... 160 14.10.4. Wzory protokółów z pomiarów w instalacjach elektrycznych.......... 161 14.11. Badania techniczne i pomiary kontrolne urządzenia piorunochronnego.......... 167 Literatura............................................................ 171 Dodatki............................................................. 179 Dodatek 1. Silniki elektryczne............................................. 181 Dodatek 2. Zespoły prądotwórcze oraz zasilacze UPS w układach zasilania awaryjnego.... 196 Dodatek 3. Ochrona odgromowa budynków................................... 224 6 Vademecum elektro.info
mgr inż. Andrzej Boczkowski absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Warszawskiej. Pracę zawodową rozpoczął w 1956 r. w Biurze Projektów Budownictwa Komunalnego w Warszawie. Następnie, począwszy od 1958 r., pracował w jednostkach organizacji Elektromontaż, to jest w przedsiębiorstwie Elektromontaż i w Zjednoczeniu Elektromontaż w Warszawie, w przedsiębiorstwie Elektromontaż-Export na budowie zagranicznej, a od 1986 r. do 2001 r. w Centralnym Ośrodku Badawczo-Rozwojowym Instalacji i Urządzeń Elektrycznych w Budownictwie Elektromontaż w Warszawie, gdzie od 1997 r. pełnił funkcję dyrektora Ośrodka. Posiada uprawnienia budowlane do sporządzania projektów oraz kierowania robotami budowlanymi w zakresie instalacji i urządzeń elektrycznych. Ukończył I stopień specjalizacji zawodowej inżyniera w dziedzinie elektrotechniki na kierunku instalacje i urządzenia elektryczne. Jest również rzeczoznawcą SEP w specjalności instalacje i urządzenia elektryczne. Jako członek Komitetu Technicznego nr 55 ds. instalacji elektrycznych i ochrony odgromowej obiektów budowlanych Polskiego Komitetu Normalizacyjnego bierze udział w opracowaniu Polskich Norm dotyczących instalacji elektrycznych i instalacji piorunochronnych w obiektach budowlanych. Współautor opracowań: Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, Warunki techniczne użytkowania budynków mieszkalnych oraz Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych. Współtwórca dwóch patentów. Laureat nagród Ministra Nauki, Szkolnictwa Wyższego i Techniki, Ministra Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych, Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa oraz Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji. Autor i współautor dwudziestu jeden książek technicznych, ponad stu czterdziestu artykułów w prasie technicznej, opracowań publikowanych na stronie internetowej Stowarzyszenia Elektryków Polskich Opracowania i na stronie internetowej Wydawnictwa Wiedza i Praktyka Instalacje elektryczne oraz licznych referatów i wystąpień na konferencjach naukowo-technicznych, sympozjach, seminariach oraz kursach szkoleniowych. Czynny działacz Stowarzyszenia Elektryków Polskich. Przewodniczący Centralnego Kolegium Sekcji Instalacji i Urządzeń Elektrycznych SEP, członek Polskiego Komitetu Ochrony Odgromowej SEP oraz członek Komisji Kwalifikacyjnej dla osób zajmujących się eksploatacją urządzeń, instalacji i sieci elektroenergetycznych. Za działalność zawodową i stowarzyszeniową odznaczony Srebrnym i Złotym Krzyżem Zasługi, Krzyżem Kawalerskim Orderu Odrodzenia Polski oraz szeregiem odznak stowarzyszeniowych i resortowych. Vademecum elektro.info 7
Wstęp Od instalacji elektrycznych wymaga się, by były funkcjonalne, trwałe, estetyczne oraz bezpieczne w użytkowaniu. Bezpieczeństwo użytkowania instalacji elektrycznych niskiego napięcia sprowadza się do zapewnienia ochrony przed następującymi podstawowymi zagrożeniami: porażeniem prądem elektrycznym, prądami przeciążeniowymi i zwarciowymi, przepięciami łączeniowymi i pochodzącymi od wyładowań atmosferycznych, skutkami cieplnymi. Skuteczność ochrony przed wyżej wymienionymi zagrożeniami zależy od zastosowanych w instalacjach elektrycznych rozwiązań oraz środków technicznych. Miarą skuteczności tej ochrony jest liczba śmiertelnych wypadków porażeń prądem elektrycznym oraz liczba pożarów będących następstwem wad lub nieprawidłowej eksploatacji instalacji elektrycznych. Z przeprowadzonych analiz wynika, że liczba śmiertelnych wypadków porażeń prądem elektrycznym w ciągu roku, przypadająca na jeden milion mieszkańców w Polsce, zmniejszyła się z 9,5 w latach 1980 1985 do 3,8 w latach 2000 2011, z tendencją dalszego zmniejszania się w następnych latach. Jednak nadal liczba śmiertelnych wypadków porażeń prądem elektrycznym jest w Polsce 2 3-krotnie większa niż w krajach Europy Zachodniej. Liczba śmiertelnych wypadków poza statystycznym miejscem pracy, spowodowanych porażeniem prądem elektrycznym, w stosunku do ogółu śmiertelnych wypadków porażeń prądem elektrycznym wynosi w Polsce około 80%. Wynika z tego, że niebezpieczeństwo śmiertelnych porażeń prądem elektrycznym występuje przede wszystkim w mieszkaniach i budynkach mieszkalnych oraz w gospodarstwach rolnych i ogrodniczych. Nadal do największej liczby wypadków dochodzi na wsi, gdzie odnotowano prawie dwukrotnie większy wskaźnik śmiertelnych wypadków w stosunku do wypadków w mieście. Równie częste są przypadki powstania pożarów spowodowanych niesprawną instalacją elektryczną. Ich procentowy udział w ogólnej liczbie pożarów w budynkach, według danych za 2011 rok, jest na poziomie 10%. Vademecum elektro.info 9
Zasadniczy wpływ na dużą liczbę śmiertelnych porażeń prądem elektrycznym oraz pożarów w Polsce ma na ogół zły stan techniczny instalacji elektrycznych w obiektach budowlanych, w tym w mieszkaniach i budynkach mieszkalnych oraz w gospodarstwach rolnych i ogrodniczych, a także stosowanie niedoskonałych i niewystarczających środków ochrony przed zagrożeniami w tych instalacjach, a mianowicie: powszechne stosowanie układu sieci TN-C w instalacjach elektrycznych z przewodami o małych przekrojach (1,5 10 mm 2 ), przeważnie aluminiowymi, zwiększającymi możliwość uszkodzeń mechanicznych i przerw, szczególnie w przewodach ochronno-neutralnych PEN występujących w tym układzie sieci. Stąd wynikające często przypadki pojawiania się na obudowach metalowych odbiorników napięć dotykowych wyższych od dopuszczalnych długotrwale. Również pojawianie się na przewodzie PEN napięcia niekorzystnego dla użytkowanych odbiorników, wywołanego przepływem przez ten przewód prądu wyrównawczego, spowodowanego zaistnieniem asymetrii prądowej w instalacji, stosowanie układu sieci TT, nie zawsze gwarantującego skuteczność ochrony przeciwporażeniowej, głównie z uwagi na dość często występujące trudności w zapewnieniu wymaganych rezystancji uziemień oraz przypadki przerw w przewodach uziemiających, niestosowanie dodatkowych połączeń wyrównawczych ochronnych, a także bardzo często głównych połączeń wyrównawczych ochronnych, niestosowanie ochrony przy uszkodzeniu w pomieszczeniach o podłodze źle przewodzącej, przeznaczonych na stały pobyt ludzi, pomimo występowania w tych pomieszczeniach metalowych uziemionych rur i grzejników centralnego ogrzewania oraz metalowych rur wodociągowych i gazowych, niestosowanie wyłączników ochronnych różnicowoprądowych, niestosowanie ograniczników przepięć, w rozwiązaniach instalacji elektrycznych prowadzenie przewodów w sposób wykluczający ich wymienialność, stosowanie zbyt małej liczby obwodów odbiorczych oraz gniazd wtyczkowych i wypustów oświetleniowych. W Polsce, w miastach i na wsi, istnieje ponad 11 milionów mieszkań oraz ponad 2 miliony gospodarstw rolnych i ogrodniczych. Instalacje elektryczne w tych obiektach, z wyjątkiem budowanych w ostatnich latach, nie odpowiadają wymaganiom Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75 z 2002 r., poz. 690; DzU nr 33 z 2003 r., poz. 270; DzU nr 109 z 2004 r., poz. 1156; DzU nr 201 z 2008 r., poz. 1238; DzU nr 228 z 2008 r., poz. 1514; DzU nr 56 z 2009 r., poz. 461; DzU nr 239 z 2010 r., poz. 1597; DzU z 2012 r., poz. 1289) oraz wymaganiom Polskich Norm, powołanych w tych Warunkach Technicznych, w tym przede wszystkim normom PN-IEC 60364 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych i PN-HD 60364 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Są to instalacje elektryczne nie w pełni sprawne, będące źródłem wyżej wymienionych zagrożeń. Istnieje w związku z tym konieczność modernizacji instalacji elektrycznych w obiektach budowlanych, w tym szczególnie w mieszkaniach i budynkach mieszkalnych oraz w gospodarstwach rolnych i ogrodniczych. W instalacjach modernizowanych i przebudowywanych lub nowo budowanych należy zapewnić konieczność realizacji nowych, preferowanych rozwiązań, które są objęte wymaganiami warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, oraz Polskich Norm, powołanych w tych warunkach technicznych, w tym przede wszystkim wymaganiami 10 Vademecum elektro.info
norm PN-IEC 60364 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych i PN-HD 60364 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Pozostałe normy oraz opracowania techniczne można stosować w projektowaniu i budowie, zgodnie z Ustawą Prawo budowlane, jako zasady wiedzy technicznej (tekst jednolity DzU nr 243 z 2010 r., poz. 1623; DzU nr 32 z 2011 r., poz. 159; DzU nr 45 z 2011 r., poz. 235; DzU nr 94 z 2011 r., poz. 551; DzU nr 135 z 2011 r., poz. 789; DzU nr 142 z 2011 r., poz. 829; DzU nr 185 z 2011 r., poz. 1092; DzU nr 232 z 2011 r., poz. 1377; DzU z 2012 r., poz. 472, poz. 951, poz. 1256). Do tych norm i opracowań należą między innymi: Normy wydane przez Stowarzyszenie Elektryków Polskich, a w tym: N SEP-E-001 Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia. Ochrona przeciwporażeniowa, N SEP-E-002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje elektryczne w obiektach mieszkalnych. Podstawy planowania, N SEP-E-003 Elektroenergetyczne linie napowietrzne. Projektowanie i budowa. Linie prądu przemiennego z przewodami pełnoizolowanymi oraz z przewodami niepełnoizolowanymi, N SEP-E-004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa, N SEP-E-005 Dobór przewodów elektrycznych do zasilania urządzeń przeciwpożarowych, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru. Warunki Techniczne Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych wydane przez Instytut Techniki Budowlanej, a w tym: Warunki Techniczne Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych. Część D: Roboty Instalacyjne. Zeszyt 1. Wydanie II. Instalacje elektryczne i piorunochronne w budynkach mieszkalnych, Warunki Techniczne Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych. Część D: Roboty Instalacyjne. Zeszyt 2. Instalacje elektryczne i piorunochronne w budynkach użyteczności publicznej, Warunki Techniczne Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych. Część D: Roboty instalacyjne. Zeszyt 3: Instalacje elektryczne i piorunochronne w obiektach przemysłowych, Warunki Techniczne Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych. Część D: Roboty instalacyjne elektryczne. Zeszyt 4: Linie kablowe niskiego i średniego napięcia. Przytoczone wyżej przepisy techniczne, normy oraz opracowania wymagają, aby w modernizowanych i przebudowywanych lub nowo budowanych instalacjach elektrycznych niskiego napięcia w budynkach były stosowane rozwiązania i środki techniczne przedstawione w poniższej publikacji. Vademecum elektro.info 11
1. Układy sieci Norma PN/E-05009, a następnie PN-IEC 60364 wprowadziła pojęcie układów sieci. Schematy układów sieci przedstawiono na rysunku 1.1. Przedstawione na rysunku 1.1. układy sieci zasilających można podzielić na trzy typy: TN (charakteryzuje się tym, że punkt neutralny transformatora jest bezpośrednio uziemiony): TN-C układ 4-przewodowy (trzy przewody fazowe L1, L2 i L3 oraz przewód ochronno-neutralny PEN). Ochrona przeciwporażeniowa przy zastosowaniu samoczynnego wyłączenia zasilania jako środka ochrony przy uszkodzeniu jest realizowana przez połączenie wszystkich części przewodzących dostępnych instalacji z przewodem PEN, TN-S układ 5-przewodowy (trzy przewody fazowe L1, L2 i L3 oraz przewód ochronny PE i neutralny N). Ochrona przeciwporażeniowa przy zastosowaniu samoczynnego wyłączenia zasilania jako środka ochrony przy uszkodzeniu jest realizowana przez połączenie wszystkich części przewodzących dostępnych instalacji z przewodem PE, TN-C-S jest połączeniem układów TN-C i TN-S. Punkt rozdziału funkcji przewodu PEN na przewód PE i przewód N następuje w złączu lub rozdzielnicy głównej budynku, TT układ sieci 4-przewodowy (L1, L2, L3 i N), w którym punkt neutralny transformatora jest bezpośrednio uziemiony. Ochronę przeciwporażeniową przy zastosowaniu samoczynnego wyłączenia zasilania jako środka ochrony przy uszkodzeniu realizuje się przez uziemienie wszystkich części przewodzących dostępnych instalacji, IT układ 3- lub 4-przewodowy, punkt neutralny transformatora jest izolowany lub uziemiony przez dużą impedancję. Ochronę przeciwporażeniową przy zastosowaniu samoczynnego wyłączenia zasilania jako środka ochrony przy uszkodzeniu realizuje się przez uziemienie wszystkich części przewodzących dostępnych instalacji. Układem preferowanym w sieciach zasilających niskiego napięcia jest układ TN-C. Układy TN-C-S oraz TN-S stosowane są powszechnie w instalacjach odbiorczych. Dotychczas w naszym kraju najczęściej stosowany był układ sieci TN-C. W układzie tym występuje przewód ochronno-neutralny PEN. 12 Vademecum elektro.info
a) układ sieci TN-C FE dostępne części przewodzące L1 L2 L3 PEN d) układ sieci TT FE L1 L2 L3 N PE odbiornik dostępne części przewodzące b) układ sieci TN-S FE L1 L2 L3 N PE e) układ sieci IT Z FE PE L1 L2 L3 dostępne części przewodzące dostępne części przewodzące c) układ sieci TN-C-S FE PEN L1 L2 L3 N PE dostępne części przewodzące Rysunek 1.1. Schematy stosowanych układów sieci TN (TN-C; TN-S; TN-C-S), TT oraz IT, gdzie: L1; L2; L3 przewody fazowe prądu przemiennego, N przewód neutralny, PE przewód ochronny, PEN przewód ochronno-neutralny, FE przewód uziemiający funkcjonalny, Z impedancja Zgodnie z postanowieniami normy w instalacjach elektrycznych ułożonych na stałe, przewód ochronno -neutralny PEN powinien mieć przekrój żyły nie mniejszy niż 10 mm 2 Cu lub 16 mm 2 Al. W związku z powyższym, szczególnie w instalacjach odbiorczych budynków, w których dostosowanie przekroju przewodu PEN do postanowień określonych normą jest trudne lub wręcz niemożliwe, oraz dążeniem do poprawy stanu bezpieczeństwa przeciwporażeniowego użytkowników, koniecznością staje się stosowanie układu sieci TN-S lub TN-C-S. Układy te zapewniają rozdzielenie funkcji przewodu ochronno-neutralnego PEN na przewód ochronny PE i neutralny N oraz likwidują szereg niepożądanych zjawisk, takich jak: pojawienie się napięcia fazowego na obudowach metalowych odbiorników, wywołane przerwą ciągłości przewodu PEN, pojawienie się na przewodzie PEN napięcia niekorzystnego dla użytkowanych odbiorników, wywołanego przepływem przez ten przewód prądu wyrównawczego, spowodowanego zaistnieniem asymetrii prądowej w instalacji. Rozdzielenie funkcji przewodu ochronno-neutralnego PEN na przewód ochronny PE i neutralny N, w przypadku układu sieci TN-C-S, powinno następować w złączu lub w rozdzielnicy Vademecum elektro.info 13
głównej budynku, a punkt rozdziału powinien być uziemiony. Zapewnia to utrzymanie potencjału ziemi na przewodzie ochronnym PE przyłączonym do części przewodzących dostępnych urządzeń elektrycznych w normalnych warunkach pracy instalacji elektrycznej. Możliwie licznie uziemiane powinny być również przewody ochronne PE i ochronno-neutralne PEN. Wielokrotne uziemianie przewodu ochronnego PE i ochronno-neutralnego PEN w układzie sieci TN, w którym stosowane jest samoczynne wyłączenie zasilania, jako środek ochrony przy uszkodzeniu, powoduje: obniżenie napięcia na nieuszkodzonym przewodzie ochronnym PE lub ochronno-neutralnym PEN połączonym z miejscem zwarcia, utworzenie drogi zastępczej prądu zwarciowego w przypadku przerwania przewodu ochronnego PE lub ochronno-neutralnego PEN, obniżenie napięcia na przewodzie ochronnym PE lub ochronno-neutralnym PEN, który został przerwany (odłączony od punktu neutralnego sieci) i który jest jednocześnie połączony z miejscem zwarcia, obniżenie napięcia, które może pojawić się na przewodzie ochronnym PE lub ochronno -neutralnym PEN podczas zwarć doziemnych w stacji zasilającej po stronie wyższego napięcia, gdy w stacji wykonano wspólne uziemienie urządzeń wysokiego i niskiego napięcia, ograniczenie asymetrii napięć podczas zwarć doziemnych. Instalacja elektryczna w budynkach powinna być realizowana w układzie sieci TN-S (przewody L1, L2, L3, N, PE). Nie wyklucza to stosowania w szczególnie uzasadnionych przypadkach układu sieci TT lub IT. Możliwe są dwa rozwiązania rozdzielnic (złącze, rozdzielnica główna) w układzie TN-C-S: z zastosowaniem czterech szyn zbiorczych, z zastosowaniem pięciu szyn zbiorczych. Rozwiązania te przedstawiono na rysunku 1.2. a) L1 L2 L3 PEN b) L1 L2 L3 PEN obwód zasilający L1 L2 L3 PEN R B 30 Ω L1 L2 L3 N PE L1 N PE L1 L2 L3 N PE L1 N PE L1 L2 L3 PE N R B 30 Ω rozdzielnica obwody odbiorcze Rysunek 1.2. Rozdzielnice w układzie zasilania TN-C-S Rozdzielnica przedstawiona na rysunku 1.2a może pracować w układzie TN-C lub TN-C-S, natomiast rozdzielnica przedstawiona na rysunku 1.2b może pracować we wszystkich układach TN, a także w układach TT lub IT, po odpowiednim, dla danego układu sieci, połączeniu lub rozłączeniu szyny PE z szyną N. 14 Vademecum elektro.info
TRO L N PE SZ ZPP wlz L N PE kwh PB RB 0 N IK IW ICO IG KB P LZ PEN SU GSU PB uziom fundamentowy lub otok uziemiający (3L + PEN) R wg potrzeb ZE R B 30 Ω Rysunek 1.3. Schemat zasilania w energię elektryczną pojedynczego budynku (indywidualnego odbiorcy), gdzie: SZ sieć zasilająca niskiego napięcia, P przyłącze, ZPP zestaw przyłączeniowo -pomiarowy, LZ listwa zaciskowa, RB rozłącznik bezpiecznikowy lub wyłącznik nadprądowy selektywny, L przewody fazowe, O ogranicznik przepięć, SU szyna uziemiająca, kwh licznik energii elektrycznej, TRO rozdzielnica tablicowa odbiorcy, wlz wewnętrzna linia zasilająca, GSU główny zacisk (szyna) uziemiający budynku, IK, IW, ICO, IG instalacje odpowiednio w kolejności: kanalizacyjna, wodna, centralnego ogrzewania, gazowa, KB konstrukcja metalowa (elementy metalowe konstrukcji budynku, związane na przykład z fundamentem, ścianami), N, PEN, PE, PB przewody odpowiednio: neutralny, ochronno-neutralny, ochronny, ochronny wyrównawczy Na rysunku 1.3. przedstawiono schemat zasilania pojedynczego budynku (indywidualnego odbiorcy) poprzez zestaw przyłączeniowo-pomiarowy, usytuowany w linii ogrodzenia zewnętrznego posesji. Zestaw ten mieści się w zamkniętej oraz zabezpieczonej przed wpływami atmosferycznymi i osobami niepowołanymi skrzynce. Składa się z dwóch modułów, z których jeden pełni funkcję zakończenia przyłącza, a drugi złącza końcowego. Zestaw umożliwia zainstalowanie listwy zaciskowej do połączenia przewodów przyłącza sieci zasilającej i przewodów instalacji, zabezpieczenia przedlicznikowego w postaci rozłącznika bezpiecznikowego lub wyłącznika nadprądowego selektywnego zapewniających selektywność w działaniu urządzeń zabezpieczają- Vademecum elektro.info 15
cych, licznika energii elektrycznej oraz ochrony przed przepięciami pochodzącymi od wyładowań atmosferycznych i łączeń w sieci zasilającej (ograniczniki przepięć stanowiące pierwszy stopień ochrony przeciwprzepięciowej). Bardzo ważną rolę w ekwipotencjalizacji części przewodzących jednocześnie dostępnych w budynku pełni uziemienie przewodu ochronnego PE instalacji elektrycznej. Określa ono potencjał strefy ekwipotencjalnej w budynku. Uziemienie to powinno być wykonane w budynku, a nie z dala od niego, z wykorzystaniem przede wszystkim uziomu fundamentowego. Właściwe jest w związku z tym rozwiązanie przedstawione na rysunku 1.3., na którym rozdzielenie przewodu PEN na przewody PE i N wykonano w zestawie przyłączeniowo-pomiarowym ZPP, usytuowanym poza budynkiem, a przewód PE przyłączono do szyny PE w rozdzielnicy tablicowej odbiorcy TRO i uziemiono poprzez główną szynę uziemiającą budynku GSU. 16 Vademecum elektro.info