Spis treści
- Sprawdzanie ciągłości przewodów
- Sprawdzanie środków ochrony podstawowej
- Sprawdzanie środków ochrony przy uszkodzeniu
- Pozostałe sprawdzenia instalacji elektrycznej
- Zasady bezpieczeństwa przy próbach i pomiarach
1. Sprawdzanie ciągłości przewodów
Ciągłość przewodów ochronnych przyjmowana jest jako jeden z warunków potwierdzających skuteczność ochrony przy uszkodzeniu za pomocą samoczynnego wyłączenia zasilania oraz zapewniających prawidłowe funkcjonowanie urządzeń i instalacji elektrycznych.
Próba ta jest uznawana za zadowalającą, jeżeli użyty przyrząd pomiarowy wskaże właściwe wyniki potwierdzające ciągłość przewodów.
Brak ciągłości w obwodach instalacji elektrycznej niekorzystnie wpływa na:
a) normalne funkcjonowanie instalacji i wyposażenia,
b) skuteczność ochrony od porażeń,
c) poprawne przeprowadzanie prób bądź pomiarów.
Zgodnie z PN-HD 60364-6:2016-07 instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 6: Sprawdzanie, próba ciągłości przewodów powinna być wykonana w odniesieniu do:
1) przewodów czynnych – w obwodach odbiorczych pierścieniowych.
2) przewodów ochronnych – przy sprawdzaniu połączeń wyrównawczych głównych i miejscowych, połączenia przewodów z częściami przewodzącymi dostępnymi, a także wtedy, gdy rezygnuje się z pomiaru impedancji pętli zwarciowej lub pomiaru rezystancji uziemienia.
Próba ciągłości sprowadza się w zasadzie do pomiaru rezystancji przewodów (typowe wartości jednostkowe podano w załączniku A normy PN-HD 60364-6:2016-07).
1.1. Wymagania instalacyjne
Sprawdzenie ciągłości przewodów sprowadza się w zasadzie do pomiaru rezystancji.
Pomiar małych rezystancji z równoczesnym sprawdzaniem ciągłości elektrycznej przewodów można wykonać miernikiem o bardzo niskim napięciu pomiarowym i dostatecznie dużym prądem.
Sprawdzenie ciągłości elektrycznej przewodów ochronnych można wykonać metodą techniczną (Rys. 289) lub przy użyciu miernika spełniającego wymagania normy PN-EN 61557-10:2013-11 Bezpieczeństwo elektryczne w niskonapięciowych sieciach elektroenergetycznych o napięciach przemiennych do 1 000 V i stałych do 1 500 V — Urządzenia przeznaczone do sprawdzania, pomiarów lub monitorowania środków ochronnych — Część 10, Wielofunkcyjne urządzenia pomiarowe do sprawdzania, pomiarów lub monitorowania środków ochronnych.
Pomiar rezystancji metodą techniczną związany ze sprawdzeniem ciągłości elektrycznej przewodów powinien być wykonany przy użyciu źródła prądu stałego (d.c.) lub przemiennego (a.c.) o wartości napięcia od 4 do 24 V, w stanie bez obciążenia (przy obwodzie otwartym) oraz prądem pomiarowym o wartości nie mniejszej niż 0,2 A.
Przepływ prądu pomiarowego (czas pomiaru) powinien być ≥ 10 s. Największy dopuszczalny błąd roboczy ±30% w zakresie pomiarowym od 0,2 Ω do 2 Ω.
Wymaga się, aby niezależnie od długości badanego odcinka przewodów i ilości znajdujących się tam połączeń elektrycznych, rezystancja całego sprawdzanego odcinka nie przekroczyła wartości 1,0 Ω.
1.2. Układy sprawdzające ciągłość elektryczną przewodów
1) Próba ciągłości elektrycznej przewodów przy użyciu miernika
Ciągłość elektryczną głównych przewodów wyrównawczych sprawdza się między każdą częścią przewodzącą, a główną szyną wyrównawczą, która ma zachowaną ciągłość z uziemieniem budynku
W układzie jak na rysunku 1. miernik do pomiaru małych rezystancji został przyłączony w miejscach obejmujących wszystkie połączenia elektryczne na badanym odcinku głównego przewodu wyrównawczego. Zmierzona rezystancja (R ≤ 1 Ω) potwierdza zachowanie ciągłości elektrycznej na badanym odcinku głównego przewodu wyrównawczego.
Rys. 1. Przykład próby ciągłości przewodu głównego połączenia wyrównawczego PB miedzy rurą kanalizacyjną a główna szyną wyrównawczą GSW
Przykład próby ciągłości elektrycznej przewodów czynnych w pierścieniowym obwodzie gniazd wtyczkowych przedstawiono na rysunku 2.
Rys. 2. Próba ciągłości pierścieniowego obwodu gniazd wtyczkowych
Sprawdzenie skuteczności ochrony przy uszkodzeniu przez samoczynne wyłączenie zasilania sprowadza się zwykle do wykonania pomiaru impedancji pętli zwarciowej (L – PE) w całym torze zasilania i dlatego nie ma potrzeby w tym przypadku sprawdzać dodatkowo ciągłość pętli zwarciowej.
W niektórych wymaganiach norma zezwala, pod pewnymi warunkami, na odstąpienie od pomiaru impedancji pętli zwarciowej, w zamian za sprawdzenie ciągłości przewodów ochronnych.
2) Próba ciągłości elektrycznej przewodów ochronnych metodą techniczną
Układ do pomiaru rezystancji przewodów ochronnych (głównych, miejscowych, uziemiających) metodą techniczną, przedstawia rysunek 2a.
Rys. 2a. Układ do pomiaru rezystancji przewodów ochronnych metodą techniczną
Oznaczenia: I – prąd obciążenia, RL – rezystancja przewodów pomiarowych,
Tr – transformator zasilający min. 150 VA, W – wyłącznik, Rr – rezystor regulacyjny, GSW – główna szyna wyrównawcza (uziemiająca).
Rezystancje mierzonego odcinka przewodu ochronnego i/lub przewodu ochronnego połączenia wyrównawczego mierzy się pomiędzy główną szyną wyrównawczą a ustalonym odcinkiem przewodu ochronnego (Rys. 2a).
W metodzie tej mierzy się dwa napięcia:
U1 – przy wyłączonym wyłączniku W;
U2 – przy włączonym wyłączniku W i prądzie obciążenia I w obwodzie.
W pomiarze należy również uwzględnić wartość rezystancji przewodów pomiarowych RL.
Rezystancję odcinka przewodu ochronnego oblicza się ze wzoru:
Skuteczność ochrony przy uszkodzeniu przez samoczynne wyłączenie zasilania sprawdza się wykonując pomiar impedancji pętli zwarcia L-PE, co jednocześnie potwierdza ciągłość elektryczną przewodu ochronnego (PE).
Można jednak, zgodnie ze wytycznymi PN-HD 60364-6:2016-07 odstąpić od pomiaru impedancji pętli zwarciowej, w zamian za sprawdzenie ciągłości elektrycznej przewodu ochronnego.
2. Sprawdzanie środków ochrony podstawowej
Ochrona podstawowa (ochrona przed dotykiem bezpośrednim) zapewnia ochronę urządzeń, instalacji i wyposażenia w warunkach normalnych, uniemożliwiając kontakt z czynnymi częściami elektrycznymi.
Sprawdzanie środków ochrony podstawowej polega na:
1) oględzinach w celu potwierdzenia, czy urządzenie elektryczne stanowiące część instalacji stałej:
a) spełnia wymagania bezpieczeństwa odpowiednich norm wyrobu (oznaczenia lub świadectwa),
b) zostało prawidłowo dobrane i zainstalowane zgodnie z PN-HD 60364 i instrukcjami producenta,
c) nie posiada widocznych uszkodzeń, wpływających na pogorszenie stanu bezpieczeństwa,
2) badaniu stanu izolacji obwodów instalacji i urządzeń elektrycznych.
2.1. Oględziny środków ochrony podstawowej
W trakcie oględzin środków ochrony podstawowej należy zwrócić uwagę na to, czy:
1) izolacja części czynnych wykonana jest w taki sposób, aby jej usunięcie było możliwe tylko przez zniszczenie i czy jest odporna na wilgoć, ciepło, drgania, zapylenie, na jakie może być narażona w warunkach eksploatacji,
2) obudowy stosowane w celu zapewnienia ochrony podstawowej, skutecznie zapobiegają
dostępowi do części czynnych i mają stopień ochrony zapobiegający wpływom zewnętrznym,
co najmniej: IPXXB lub IP2X, natomiast górne powierzchnie przegród lub obudów, które są
łatwo dostępne, posiadają stopień ochrony co najmniej IPXXD lub IP4X,
3) obudowy mają prawidłowo uszczelnione otwory do wprowadzania przewodów oraz mają
zaślepione nieużywane otwory dowprowadzania przewodów, jeżeli to konieczne,
4) obudowy są trwale zamocowane, a usuniecie ich powinno możliwe jedynie przy użyciu
narzędzi lub po wyłączeniu napięcia z części czynnych znajdujących się wewnątrz nich,
5) przeszkody i umieszczenie poza zasięgiem ręki (stosowne tylko w instalacjach dostępnych dla osób wykwalifikowanych lub poinstruowanych lub pozostających pod ich nadzorem) uniemożliwiają przypadkowemu zbliżeniu ciała i niezamierzonemu dotknięciu części czynnych w trakcie normalnej obsługi urządzeń czynnych oraz czy stosowane zwykle w pomieszczeniach ruchu elektrycznego przeszkody są zabezpieczone przed niezamierzonym ich usunięciem, bez użycia klucza lub narzędzia.
2.2. Badanie stanu izolacji (patrz artykuł pt. „Pomiary rezystancji izolacji”).
3. Sprawdzanie środków ochrony przy uszkodzeniu
3.1. Oględziny urządzeń i instalacji elektrycznych
Oględziny urządzeń i instalacji elektrycznych, objętych kontrolą stanu technicznego instalacji elektrycznych, powinny obejmować:
1) sposób ochrony i rodzaj zastosowanych środków ochrony przed porażeniem elektrycznym,
2) rodzaj zastosowanych budowlanych środków ochrony przeciwpożarowej, obecność przegród ogniowych i innych środków zapobiegających rozprzestrzenianiu się ognia oraz ochrony przed skutkami działania ciepła,
3) dobór przewodów i ich zabezpieczeń z uwagi na obciążalność prądową i spadek napięcia,
4) dobór i nastawienie urządzeń monitorujących i sygnalizacyjnych,
5) dobór i usytuowanie urządzeń do odłączania izolacyjnego i łączenia,
6) dobór urządzeń i środków ochrony, właściwych ze względu na wpływy zewnętrzne,
7) prawidłowe oznaczenie przewodów neutralnych i ochronnych,
8) przyłączenie łączników jednobiegunowych do przewodów fazowych,
9) stosowanie wymaganych schematów i napisów ostrzegawczych,
10) oznakowanie przewodów i ich zacisków oraz urządzeń zabezpieczających,
11) poprawność połączeń przewodów liniowych,
12) obecność i poprawność połączeń przewodów ochronnych, w tym przewodów połączeń wyrównawczych ochronnych,
13) dostępność do urządzeń w celu obsługi, identyfikacji i konserwacji.
3.2. Samoczynne wyłączenie zasilania jest najczęściej stosowanym środkiem ochrony przy uszkodzeniu; wymagane dla ochrony przed porażeniem elektrycznym, a także do zabezpieczenia instalacji i urządzeń przed stanami zakłóceń ich pracy lub zniszczeniem.
Ochrona przy uszkodzeniu przez samoczynne wyłączenie zasilania jest skuteczna wtedy, jeżeli w razie zwarcia L-PE (L-PEN):
a) urządzenie ochronne samoczynnie wyłączy zasilanie instalacji w wymaganym czasie lub
b) nie zostały przekroczone wartości napięcia dotykowego dopuszczalnie długotrwałego UL.
Największe dopuszczalne czasy wyłączenia zasilania w układach sieci TN i TT, określone w normie PN-HD 60364-4-41:2017-09, podane są w tablicy 2.
Tablica 2. Największy dopuszczalny czas wyłączenia zasilania
w sekundach
Największe dopuszczalne czasy wyłączania zasilania podane w tablicy 2 dotyczą obwodów:
a) gniazd wtyczkowych o prądzie znamionowym nie większym niż 63 A,
b) odbiorników zainstalowanych na stałe o prądzie znamionowym nie większym niż 32 A.
W obwodach odbiorczych oraz obwodach rozdzielczych można przyjmować czas wyłączenia nie większy niż:
a) 5 s – w układzie TN,
b) 1 s – w układzie TT.
3.2.1. Cechy charakterystyczne układu TN
Układ TN charakteryzuje się następującymi cechami: (Rys. 317)
a) jeden punkt układu powinien być bezpośrednio uziemiony; najczęściej jest to punkt neutralny transformatora przyłączony bezpośrednio do uziemienia RB, które zapewnia utrzymanie na niższym poziomie napięcia względem ziemi, które w układzie trójfazowym jest równe napięciu fazowemu;
b) części przewodzące dostępne instalacji elektrycznej niskiego napięcia są połączone za pomocą przewodu ochronnego (PE) lub ochronno-neutralnego (PEN), z bezpośrednio uziemionym punktem neutralnym układu sieci;
c) wymagane jest wielokrotne uziemianie przewodów PE i PEN. Jeżeli są dostępne inne skuteczne uziemienie, to zaleca się uziemiać przewody ochronne wszędzie tam, gdzie jest to możliwe. Dodatkowe uziemienia przewodu ochronnego, rozmieszczone możliwe równomiernie, mogą być niezbędne, aby w razie uszkodzenia potencjał przewodu ochronnego był możliwie zbliżony do potencjału ziemi.
d) metaliczna pętla zwarciowa w układzie obejmuje przewód ochronny i przewód liniowy oraz rozległą sieć uziomów;
e) większy w układzie TN prąd zwarcia doziemnego powoduje, że już pierwsze zwarcie do ziemi jest wyłączane samoczynnie przez zastosowane urządzenia ochronne.
3.2.2. Samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN
W układzie TN mogą być stosowane następujące urządzenia wyłączające:
a) nadprądowe – w celu ograniczenia cieplnych i elektrodynamicznych skutków zwarć lub
b) różnicowoprądowe (RCD).
Urządzenie RCD może być stosowane do ochrony przy uszkodzeniu obok przewidzianego dla danego obwodu urządzenia nadprądowego, lub zgodnie z PN-EN 61009-1:2013-06 – wyłącznik różnicowoprądowy z wbudowanym zabezpieczeniem nadprądowym do użytku domowego (RCBO) – Część 1: Postanowienia ogólne.
Przykłady przyłączania odbiorników i ich środków ochrony w układzie TN przedstawiono na rys. 3.
Rys. 3. Przykłady przyłączania odbiorników i ich środków ochrony w układzie TN
Oznaczenia: 1 – wyłącznik nadprądowy z członem różnicowoprądowym, 2- wyłącznik różnicowoprądowy 2- biegunowy, 3 – wyłącznik nadprądowy 1 – biegunowy, 4 – wyłącznik nadprądowy 3 – biegunowy, 5 – wyłącznik różnicowoprądowy 4 – biegunowy.
Sprawdzenie zgodności z postanowieniami normy PN-HD 60364-4-41 odnośnie spełnienia warunków ochrony przed porażeniem elektrycznym przez samoczynnego wyłączenia zasilania polega głownie na:
1) pomiarze impedancji pętli zwarciowej, zgodnie z normą PN-HD 60364-6:2016-07. W przypadku, gdy są dostępne obliczenia impedancji pętli zwarciowej lub rezystancji przewodów ochronnych, a sposób wykonania instalacji umożliwia sprawdzenie długości i przekroju przewodów, wystarczające jest sprawdzenie ciągłości elektrycznej przewodów;
2) sprawdzeniu danych znamionowych i/lub skuteczności współdziałającego urządzenia ochronnego. w przypadku:
a) zabezpieczeń przetężeniowych – poprzez oględziny nastawienia wyzwalania wyłączników i sprawdzenie wartości prądu znamionowego i typu bezpieczników,
b) wyłączników różnicowoprądowych – poprzez oględziny i wymagane próby.
Skuteczność ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania za pomocą urządzeń RCD należy sprawdzić z użyciem odpowiednich urządzeń pomiarowych, odpowiadających wymaganiom normy PN-EN 61557-10:2013-11 Bezpieczeństwo elektryczne w niskonapięciowych sieciach elektroenergetycznych o napięciach przemiennych do 1 000 V i stałych do 1 500 V — Urządzenia przeznaczone do sprawdzania, pomiarów lub monitorowania środków ochronnych — Część 10: Wielofunkcyjne urządzenia pomiarowe do sprawdzania, pomiarów lub monitorowania środków ochronnych.
Pomiar czasu wyłączania wyłącznika różnicowoprądowego jest wymagany w przypadkach:
a) zastosowania w nowej instalacji wyłączników różnicowoprądowych z odzysku,
b) jeżeli istniejące urządzenia różnicowoprądowe mają być użyte do ochrony obwodów rozbudowanej lub przebudowanej instalacji.
Pomiary te przeprowadza się tylko przy sprawdzaniu odbiorczym.
Jeżeli jako urządzenie dokonujące samoczynnego wyłączenia zasilania stosowane jest, obok dobranego do obwodu urządzenia nadprądowego, urządzenie różnicowoprądowe (RCD), to wymagany w normie PN-HD 60364-4-41:2017-09, największy dopuszczalny czas samoczynnego wyłączenia zasilania, odnosi się do spodziewanego prądu różnicowego znacząco większego niż znamionowy prąd różnicowy zadziałania RCD, zwykle Ia = (1 – 5) IΔn.
Jeżeli urządzenia RCD są stosowane również do ochrony przed pożarem, to sprawdzenie warunków ochrony za pomocą samoczynnego wyłączenia zasilania można uważać za sprawdzenie postanowień zawartych w PN-IEC 60364-4-42:2011 Instalacje elektryczne niskiego napięcia — Część 4-42: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa — Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnegoJeżeli urządzenie RCD jest użyte do ochrony przy uszkodzeniu i do ochrony uzupełniającej, to wystarczająca jest próba według odpowiednich wymagań Części 4-41 dotyczących ochrony przy uszkodzeniu.
Samoczynne wyłączenie zasilania instalacji w układzie TN powinno nastąpić w przypadku:
a) uszkodzenia izolacji podstawowej w obwodzie,
b) przepływu prądu zwarciowego o określonej wartości (oznaczonego na rys. 4 przerywaną czerwoną linią), wystarczającej do zadziałania urządzenia ochronnego w wymaganym czasie.
Pętla zwarcia doziemnego w poprawnie wykonanym układzie TN, z wielokrotnym uziemianiem przewodu ochronnego obejmuje wyłącznie przewody elektroenergetyczne i metalową obudowę urządzenia, dzięki czemu prąd zwarcia doziemnego L-PE posiada dużą wartość wystarczającą do spełnienia warunku samoczynnego wyłączenia zasilania.
Celem wielokrotnego uziemiania przewodów ochronnych jest ponadto obniżenie wartości napięcia przewodów ochronnych PE (PEN) względem ziemi odniesienia i w konsekwencji – wartości napięć dotykowych. Warunkiem skuteczności samoczynnego wyłączenia zasilania jest dostatecznie mała impedancja Zs pętli zwarciowej L-PE (Rys. 4).
Rys. 4. Pętla zwarcia L- PE w układzie TN
Pomiar prądu zwarcia L-PE, np. przez wykonanie pomiaru impedancji pętli zwarciowej, jest najbardziej wiarygodnym.
3) sprawdzeniu skuteczności ochrony przed porażeniem elektrycznym przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN. Należy ustalić, czy zmierzona impedancja pętli zwarciowej spełnia warunek:
w którym:
Zs – impedancja pętli zwarciowej w układzie TN obejmująca przewód skrajny i przewód ochronny, w Ω;
Ia – prąd wyłączający, w A;
Uo – napięcie nominalne sieci (żyła-ziemia), w V.
W przypadku gdy warunek samoczynnego wyłączenia zasilania został potwierdzony w punkcie znajdującym się za RCD (po stronie odbiorów), to ochronę instalacji po stronie odbiorów można wykazać przez sprawdzenie ciągłości elektrycznej przewodów ochronnych.
Jeżeli warunki skuteczności samoczynnego wyłączenia zasilania nie są spełnione, to sprawdza się skuteczność połączeń wyrównawczych miejscowych; natomiast jeżeli nie dochodzi do samoczynnego wyłączenia zasilania w wymaganym czasie, to sprawdza się, czy utrzymujące się długotrwale napięcia dotykowe nie przekraczają wartości dopuszczalnych.
4) Kolejność postępowania przy sprawdzeniu skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN, powinna być następująca::
a) Ustalenie wartości prądu znamionowego In wkładki topikowej wyłącznika nadprądowego, lub znamionowego różnicowego prądu IΔn – w przypadku różnicowoprądowego;
b) Wyznaczenie z charakterystyki czasowo – prądowej prądu wyłączającego Ia o wartości powodującej samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego;
c) Wykonanie pomiaru impedancji pętli zwarciowej.
5) Ocena uzyskanych wyników
Jeżeli zmierzona wartość impedancji pętli zwarciowej L-PE jest mniejsza lub równa wartości dopuszczalnej dla badanego obwodu, to warunek z punktu 3) potwierdza skuteczność zastosowanej ochrony przed porażeniem elektrycznym przez zastosowanie samoczynnego wyłączenia zasilania w wymaganym czasie.
W ogólnej ocenie sprawdzenia skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania należy również uwzględnić wyniki: np.: oględzin badanego obiektu, sprawdzenia ciągłości elektrycznej przewodów ochronnych i przewodów połączeń wyrównawczych, przeglądów wyłączników różnicowoprądowych itp.
3.2.3. Metody pomiaru impedancji pętli zwarciowej
1) Pomiar impedancji pętli zwarciowej metodą techniczną
Pomiar impedancji pętli zwarciowej metodą techniczną przy użyciu woltomierza i amperomierza, przedstawiono na rysunku 5. W metodzie technicznej osobno mierzy się rezystancję Rx, a następnie reaktancję Xx badanej pętli zwarciowej.
Rys. 5. Pomiar impedancji pętli zwarciowej metodą techniczną
Impedancja pętli zwarcia Zs jest sumą geometryczną zmierzonych: rezystancji Rx i reaktancji Xx, i wynosi:
Stosowanie tej metody w układzie TN-C związane jest z zagrożeniem pojawienia się niebezpiecznego napięcia dotykowego na częściach przewodzących dostępnych odbiorników, które może wystąpić
w wyniku przerwy w przewodzie ochronnym PEN. Dlatego zaleca się, aby przed pomiarem włączyć
w badaną pętlę zwarcia rezystor kontrolny R (rzędu 6 kΩ) oraz zapewnić niezbędne środki ostrożności.
Metoda techniczna pomiaru impedancji pętli zwarciowej jest obecnie stosowana bardzo rzadko.
2) Pomiar impedancji pętli zwarciowej metodą spadku napięcia
Pomiar impedancji pętli zwarcia metodą spadku napięcia (wykorzystująca zasadę tzw. „sztucznego zwarcia”) przedstawiono na rysunku 6.
Rys. 6. Pomiar impedancji pętli zwarciowej metodą spadku napięcia
przy czym: Zo = Ro + jXo
W metodzie tej mierzy się dwa napięcia: U1 przed włączeniem obciążenia pomiarowego i U2 – po jego włączeniu.
Impedancję pętli zwarciowej sprawdzanego obwodu należy zmierzyć włączając na krótki okres obciążenie o znanej rezystancji Ro.
Zmierzoną impedancję pętli zwarcia Z można obliczyć z zależności:
gdzie:
Z – impedancja zmierzona, w Ω;
Zo – impedancja obciążenia pomiarowego, w Ω;
U1 – napięcie zmierzone przed włączeniem obciążenia pomiarowego, w V;
U2 – napięcie zmierzone po włączeniu obciążenia pomiarowego, w V;
IM – prąd obciążenia – płynący w pętli „sztucznego zwarcia”, w A.
Zgodnie z normą PN-HD 60364-6:2016-07 pomiar impedancji pętli zwarciowej powinien być wykonany tam, gdzie jest to możliwe. W innym przypadku wystarczające jest sprawdzenie ciągłości przewodów ochronnych oraz wykonanie obliczeń impedancji pętli zwarciowej lub rezystancji przewodów ochronnych.
3) Pomiary impedancji pętli zwarciowej przy uwzględnieniu zwiększenia rezystancji przewodów wraz ze wzrostem temperatury
Jeżeli pomiary impedancji pętli zwarcia wykonuje się w temperaturze pokojowej małym prądem, to należy uwzględnić zwiększenie rezystancji przewodów ze wzrostem temperatury na skutek zwarcia, aby potwierdzić, w przypadku układu TN, zgodność zmierzonej wartości impedancji pętli zwarcia z wymaganiami PN-HD 60364-4-41:2017-09. Wymagania te będą spełnione, jeżeli zmierzona impedancja pętli zwarciowej spełnia następującą zależność:
w której:
Zs(m) – jest zmierzoną wartością impedancji pętli zwarciowej przy zwarciu w rozpatrywanym miejscu, w Ω;
Uo – jest napięciem przewodu fazowego względem uziemionego przewodu neutralnego, w V;
Ia – jest prądem powodującym samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w czasie
określonym w tablicy 2, zgodnie z warunkami określonymi w normie HD 60364-4-41, w A.
Jeżeli zmierzona wartość impedancji pętli zwarciowej przekracza wartość 2Uo/ 3Ia, zgodność z normą HD 60364-4-41:2017-09 można dokładniej ocenić, określając wartość pętli zwarciowej w następujący sposób:
a) mierzy się impedancję pętli zwarcia Ze przy złączu instalacji, obejmującej przewód fazowy i uziemiony punkt neutralny;
b) mierzy się rezystancję przewodu liniowego i przewodu ochronnego w obwodzie rozdzielczym;
c) mierzy się rezystancję przewodu fazowego i przewodu ochronnego w obwodzie odbiorczym;
d) wartości rezystancji zmierzonych według b) i c) zwiększa się stosownie do przyrostu temperatury, przyjmując za podstawę, w przypadku zwarcia, energię przepuszczoną przez urządzenie zabezpieczające;
e) te zwiększone wartości rezystancji według d) dodaje się odpowiednio do wartości impedancji pętli zwarciowej Ze obejmującej przewód zasilający liniowy i uziemiony punkt neutralny, otrzymując rzeczywistą wartość Zs, w warunkach zwarcia.
*Z charakterystyk czasowo – prądowych bezpieczników wynika, im wartość prądu jest większa, tym czas przerywania obwodu jest krótszy. Do zadziałania bezpiecznika potrzebna jest odpowiednia ilość energii cieplnej. Ciepło to powstaje podczas przepływu prądu przez rezystancję bezpiecznika jest to tak zwane ciepło Joule’a. Powstającą ilość ciepła określa wzór:
Czas od momentu powstania zwarcia do wyłączenia prądu zwarciowego powinien być na tyle krótki, aby temperatura żył przewodów nie przekroczyła wartości granicznej dopuszczalnej przy zwarciu dla danego typu przewodów. Czas ten nie powinien przekroczyć wartości dopuszczalnej wyznaczonej wg wzoru:
gdzie :
I – wartość prądu zwarciowego, w A;
s – przekrój przewodu, w mm2;
t – czas zadziałania urządzenia ochronnego, w sekundach;
k – współczynnik, którego wartość zależy od rodzaju materiału i warunków użytkowania.
Jeżeli czas ten będzie krótszy od 0,1 s, to należy sprawdzić, czy wyznaczona całka Joul’a dla zabezpieczenia jest mniejsza od dopuszczalnej obciążalności cieplnej zwarciowej dla przewodów. czyli:
przy czym:
I2t – całka Joule’a wyłączania urządzenia ochronnego, wyznaczona z katalogu producenta.
3.2.4. Samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TT
Przy zastosowaniu ochrony przy uszkodzeniu przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TT wszystkie części przewodzące dostępne, chronione wspólnie przez to samo urządzenie ochronne, są połączone ze sobą przewodem uziemiającym (ochronnym PE) i przyłączone do tego samego uziemienia ochronnego RA, niezależnego od uziemienia układu sieci RB lub przyłączone do uziomu RA indywidualnie lub grupowo, jak w układzie na rysunku 7.
Jeżeli stosuje się kilka urządzeń ochronnych połączonych szeregowo, wymaganie to odnosi się oddzielnie do wszystkich części przewodzących dostępnych, chronionych przez każde z tych urządzeń;
Punkt neutralny lub, w razie jego braku, jeden z przewodów liniowych powinien być uziemiony.
W układach TT mogą być stosowane następujące urządzenia ochronne:
– urządzenia różnicowoprądowe,
– urządzenia przetężeniowe (np. wyłącznik nadprądowy).
1) W przypadku układu TT należy sprawdzić zgodność z postanowieniami normy PN-HD 60364-4-41, dokonując:
a) pomiaru rezystancji uziemienia ochronnego RA części przewodzących dostępnych instalacji.
Jeżeli pomiar rezystancji uziemienia nie jest możliwy, można zastąpić go pomiarem impedancji pętli zwarcia;
b) sprawdzenia charakterystyk i/lub skuteczności współdziałającego urządzenia ochronnego,
Sprawdzenie powinno być wykonane:
– w przypadku urządzeń nadprądowych – wykonując oględziny (tj. nastawienia wyzwalania wyłączników, prądu znamionowego i typu zabezpieczeń),
– w przypadku urządzeń różnicowoprądowych – sprawdzenie powinno być wykonane poprzez oględziny i wymagane próby,
2) Samoczynne wyłączenie zasilania instalacji w układzie TT powinno nastąpić w przypadku:
– uszkodzenia izolacji podstawowej w obwodzie,
– przepływu prądu zwarciowego o wartości wystarczającej do zadziałania urządzenia ochronnego, w wymaganym czasie.
Spełnienie tego warunku zależy od wartości rezystancji uziemienia uziomu ochronnego (RA).
Przykłady przyłączania odbiorników i doboru środków ochrony w układzie TT przedstawiono na rysunku 7.
Rys. 7. Przykłady przyłączania odbiorników i doboru środków ochrony w układzie TT
W przypadku uszkodzenia izolacji podstawowej w odbiorniku pętla zwarcia doziemnego zamyka się przez ziemię.
Impedancja pętli zwarciowej Zs obejmuje rezystancję uziemienia RA oraz rezystancję uziemienia roboczego RB.
Impedancja pętli Zs jest stosunkowo duża, ma charakter rezystancyjny i w pewnych warunkach, zależnych od wartości rezystancji uziemienia uziomu ochronnego RA,, może nie spełnić warunku samoczynnego wyłączenia zasilania.
Rys. 8. Pętla zwarcia w układzie TT
Pomiar rezystancji uziemienia uziomu ochronnego (RA) i przewodu ochronnego łączącego uziom z częścią przewodząca dostępną należy przeprowadzić w celu sprawdzenia, czy rezystancja uziomu ochronnego jest dostatecznie mała i czy spełniony jest warunek skutecznej ochrony przed porażeniem elektrycznym przez obniżenie napięcia dotykowego poniżej wartości dopuszczalnej długotrwale (UL).
Jeżeli pomiar rezystancji uziomu i przewodu ochronnego nie jest możliwy, to można go zastąpić pomiarem impedancji pętli zwarciowej.
3) Jeżeli urządzeniem ochronnym jest zabezpieczenie przetężeniowe, powinno być ono:
a) urządzeniem o zależnej charakterystyce czasowo-prądowej, a prąd Ia powinien być prądem zapewniającym samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w czasie nie dłuższym niż 5 s, lub
b) urządzeniem z działaniem natychmiastowym, a prąd Ia powinien być minimalnym prądem zapewniającym wyłączenie zasilania.
Skuteczność samoczynnego wyłączenia zasilania dla urządzeń RCD powinna być sprawdzana przy zastosowaniu odpowiednich urządzeń pomiarowych, zgodnie z PN-EN 61557-6 (6.1.3.1) potwierdzając, że są spełnione wymagania PN-HD 60364-4-41:2017-09.
4) Zalecane jest sprawdzenie czasu wyłączenia urządzeń RCD zgodnie z tablicą 2, ale tylko w przypadku:
a) sprawdzania ponownie używanych wyłączników RCD oraz
b) rozbudowy lub zmian w eksploatowanych instalacjach elektrycznych, w których stosowane uprzednio wyłączniki różnicowoprądowe mają być użyte również do wyłączania obwodów w rozbudowanej lub zmienionej instalacji.
5) Jeżeli urządzeniem ochronnym jest wyłącznik nadprądowy, to sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w układzie TT może polegać na sprawdzeniu (podobnie jak w układzie TN), czy spełniony jest warunek samoczynnego wyłączenia zasilania przy prądzie wyłączającym Ia, określony zależnością:
w którym:
Zs – impedancja (rezystancja) pętli zwarciowej obejmująca uziemienie przewodu ochronnego odbiornika (-ów) i uziemienie w stacji zasilającej, w Ω;
Ia – prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego w określonym czasie, w A;
Uo – wartość skutecznego znamionowego napięcia przemiennego względem ziemi, w V.
6) Jeżeli urządzeniem ochronnym jest wyłącznik różnicowoprądowy, to należy sprawdzić, czy spełniony jest warunek obniżenia napięcia dotykowego poniżej wartości dopuszczalnej długotrwale, ze wzoru:
w którym:
RA – rezystancja uziemienia przewodu ochronnego, w Ω;
UL – napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale, w V;
Ia – prąd wyłączający zabezpieczenie, w A. Jeżeli urządzeniem ochronnym jest RCD, to prądem wyłączającym zabezpieczenie jest znamionowy prąd różnicowy I∆n.
3.2.5. Samoczynne wyłączenie zasilania w układzie IT
Zgodnie z PN-HD 60364-4-41:2017-09, w układach IT części czynne powinny być odizolowane od ziemi
(Rys. 9) lub połączone z ziemią przez odpowiednio dużą impedancję. To połączenie może być wykonane albo w punkcie neutralnym lub w punkcie środkowym układu, albo w sztucznym punkcie neutralnym, który może być bezpośrednio połączony z ziemią, jeżeli wypadkowa impedancja do ziemi dla częstotliwości sieciowej jest odpowiednio duża. Jeżeli nie ma punktu neutralnego lub punktu środkowego, może być połączony z ziemią przez dużą impedancję przewód liniowy
1) Pojedyncze zwarcie z ziemią
Prąd uszkodzeniowy Id pojedynczego zwarcia z częścią przewodzącą dostępną ma charakter prądu pojemnościowego (Rys. 9), oznaczony czerwoną kreskowaną linią) zwykle poniżej 1A, nie wystarcza do spełnienia warunku samoczynnego wyłączenia, ale za to z reguły występuje skuteczne obniżenie napięcia dotykowego do bezpiecznego w danych warunkach środowiskowych.
Ponadto, w układzie IT powinno być zapewnione zabezpieczenie, aby uniknąć zagrożenia porażeniem elektrycznym u osoby dotykającej jednocześnie dostępne części przewodzące,
w przypadku wystąpienia dwu uszkodzeń jednocześnie.
Wszystkie części przewodzące dostępne w układzie IT powinny być uziemione, przyłączone do uziomu ochronnego RA indywidualnie grupowo lub zbiorowo (jak na rysunku 10).
Według PN-HD 60364-4-41:2017-09 powinny być spełnione warunki:
a) w układzie prądu przemiennego (a.c) – RA ∙ Id ≤ 50 V;
b) w układzie prądu stałego (d.c.) – RA ∙ Id ≤ 120 V.
gdzie:
RA – jest sumą rezystancji uziomu i przewodu ochronnego części przewodzących dostępnych, w Ω;
Id – jest prądem uszkodzeniowym, w A, pierwszego zwarcia o pomijalnej impedancji pomiędzy przewodem liniowym i częścią przewodzącą dostępną.
Rys. 9. Pętla zwarciowa przy pojedynczym zwarciu z ziemią w układzie IT
Zgodność z postanowieniami HD 60364 należy sprawdzić ustalając wartość prądu pierwszego doziemienia Id przewodu czynnego:
a) w pierwszej kolejności na podstawie obliczeń lub gdy przeprowadzenie obliczeń jest niemożliwe,
b) drogą pomiarów, przy zachowaniu szczególnych środków ostrożności, aby uniknąć niebezpieczeństwa wielomiejscowego doziemienia.
Celem umożliwienia wykonania pomiaru impedancji pętli zwarciowej w układzie IT konieczne jest wykonanie połączenia o pomijalnej impedancji między punktem neutralnym sieci a przewodem ochronnym, najlepiej w złączu instalacji, lub gdy jest to niemożliwe – w miejscu pomiaru.
Przed pomiarem impedancji pętli zwarciowej należy przeprowadzić próbę ciągłości elektrycznej sprawdzanych obwodów.
Przy pojedynczym zwarciu z ziemią w układzie IT należy sprawdzić, czy spełniony jest warunek:
gdzie
RA – całkowita rezystancja uziemienia części przewodzących dostępnych, w Ω;
Id – prąd pojemnościowy przy pojedynczym zwarciu z ziemią, przy pomijalnej impedancji między
przewodem liniowym i częścią przewodzącą dostępną, w A;
UL – napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale, w V.
Przy wyznaczaniu prądu Id należy uwzględnić:
a) prądy upływowe oraz
b) całkowitą impedancję uziemień w układzie, to jest reaktancje pojemnościowe i rezystancje pomiędzy przewodami liniowymi a ziemią oraz impedancję między punktem neutralnym transformatora, a ziemią (jeżeli istnieje).
W obwodach, w których są stosowane urządzenia różnicowoprądowe, w przypadku pierwszego zwarcia z ziemią, mogą wystąpić błędne zadziałania RCD z powodu pojemnościowych prądów upływu.
Jeżeli układ IT jest stosowany z uwagi na zapewnienie pewności zasilania, zaleca się stosowanie urządzeń kontrolnych: monitorujących prąd różnicowy (RCM) lub system uszkodzeń izolacji, ujawniających pierwsze zwarcie części czynnej z częścią przewodzącą dostępną lub z ziemią. Urządzenia te powinny uruchomić odpowiednią sygnalizację optyczną lub akustyczną, działającą przez cały czas trwania zwarcia.
Zaleca się, aby pojedyncze zwarcie z ziemią było usuwane możliwie szybko, przy zachowaniu szczególnej ostrożności.
2) Dwumiejscowe zwarcie z ziemią w układzie IT
Pojedyncze zwarcie z ziemią wywołuje w układzie IT wzrost napięcia w pozostałych fazach w stosunku do ziemi o √3 i stwarza zagrożenie porażeniem w przypadku zwarcia z ziemią drugiej fazy. Przy zwarciu drugiej fazy z ziemią, które może wystąpić w zupełnie innym miejscu układu, zwarcie pojedyncze przekształca się w dwumiejscowe zwarcie z ziemią, podczas którego przepływający prąd osiąga dużą wartość.
Warunki wyłączenia wielomiejscowego zwarcia z ziemią w układzie IT zależą od sposobu uziemienia części przewodzących dostępnych. Na rysunku 10. podano przykłady uziemienia odbiorników: indywidualne, grupowe i zbiorowe.
Rys. 10. Sposoby uziemienia odbiorników
Samoczynne wyłączenie zasilania instalacji w układzie IT (przy zwarciu dwumiejscowym) powinno nastąpić w przypadkach: uszkodzenia izolacji podstawowej w obwodzie, przepływu prądu zwarciowego w pętli zwarciowej (oznaczonej na rysunku 11 przerywaną linią czerwoną) o określonej wartości, wystarczającej do zadziałania urządzeń ochronnych, w wymaganym czasie.
Rys, 11. Pętla zwarciowa przy dwumiejscowym zwarciu z ziemią w układzie IT
Warunki do samoczynnego wyłączenia zasilania w przypadku wystąpienia drugiego zwarcia w innym przewodzie czynnym w układzie IT zależą od sposobu uziemienia części przewodzących dostępnych:
3) Przy uziemieniu zbiorowym części przewodzących dostępnych (warunki ochrony analogiczne jak dla układu TN). Warunki do sprawdzenie samoczynnego wyłączenia zasilania, dla urządzeń wyłączających nadprądowych, przy dwumiejscowym zwarciu z ziemią:
a) jeżeli w układzie IT nie jest stosowany przewód neutralny N:
b) jeżeli w układzie IT jest stosowany przewód neutralny N :
gdzie:
Ia – prąd wyłączający zabezpieczenia, w określonym czasie, w A;
Uo– napięcie między fazą i punktem neutralnym, w V;
Z – impedancja pętli zwarciowej od źródła zasilania do rozpatrywanego odbiornika obejmująca przewód skrajny i przewód ochronny, w Ω;
Z’ – impedancja pętli zwarciowej od źródła zasilania do rozpatrywanego odbiornika obejmująca przewód neutralny i przewód neutralny i przewód ochronny, w Ω.
Współczynnik 2 w obu wzorach uwzględnia przypadek jednoczesnego wystąpienia dwóch zwarć, przy czym zwarcia te mogą wystąpić w różnych obwodach.
Zgodnie z normą PN-HD 60364-6:2016-07, przy ocenie skuteczności ochrony przed porażeniem elektrycznym przy zwarciu dwumiejscowym w układzie IT o uziemieniu zbiorowym części przewodzących dostępnych, rozważa się dwa przypadki:
a) jeżeli badana instalacja elektryczna jest zasilana z własnego transformatora – należy uziemić jeden przewód liniowy (fazowy) na początku instalacji, a następnie zmierzyć impedancję pętli na końcu badanego obwodu, przyłączając miernik do innego przewodu liniowego i ziemi (przewodu PE). Ochrona jest skuteczna, jeżeli zmierzona impedancja ma wartość nie większą niż 50% wartości dopuszczalnej impedancji pętli obliczonej na podstawie podanych wyżej zależności;
b) Jeżeli badana instalacja elektryczna jest zasilana z sieci publicznej – należy sprawdzić ciągłość przewodów ochronnych, a następnie zmierzyć impedancję pętli, przyłączając miernik do dwóch przewodów liniowych na końcu badanego obwodu. Ochrona jest skuteczna, jeżeli zmierzona impedancja ma wartość nie większą niż 50% wartości dopuszczalnej impedancji pętli obliczonej na podstawie wyżej podanych zależności. W przeciwnym razie należy wykonać dokładniejsze pomiary.
Uwaga – dla badań instalacji wykonywanych w drugim przypadku, nie ma obecnie konieczności wykonywania na czas pomiarów połączenia między punktem neutralnym sieci a przewodem ochronnym.
4) Przy uziemieniu indywidualnym lub grupowym części przewodzących dostępnych (warunki ochrony analogiczne jak dla układu TT), ma zastosowanie następująca zależność:
gdzie:
RA – rezystancja uziemienia ochronnego części przewodzących dostępnych, w Ω;
Ia – prąd wyłączający w wymaganym czasie, w A;
UL – napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale, w V.
Jeżeli spełnienie tego wymagania jest zapewnione przez wyłącznik różnicowoprądowy, zgodność z czasem wyłączenia wymaganym dla układu TT podanym w tablicy 2. może wymagać prądów różnicowych znacząco wyższych niż znamionowy prąd zadziałania Ia = (1- 5) IΔn.
5) W układzie IT mogą być stosowane następujące urządzenia do monitorowania i zabezpieczeń
– urządzenia do stałej kontroli stanu izolacji (IMD),
– urządzenia monitorowania prądu różnicowego (RCM),
– systemy lokalizacji uszkodzenia izolacji,
– nadprądowe urządzenia zabezpieczające,
– urządzenia ochronne różnicowoprądowe (RCD).
3.3. Środek ochrony przy uszkodzeniu – bardzo niskie napięcie
Środek ochrony przy uszkodzeniu – bardzo niskie napięcie, polega na zasilaniu napięciem nieprzekraczającym 50 V a.c. i 120 V d.c. obwody: SELV i PELV, które powinny mieć:
1) izolację podstawową między częściami czynnymi i innymi obwodami SELV lub PELV oraz
2) separację ochronną od części czynnych obwodów niebędących SELV lub PELV, zapewnioną przez podwójną lub wzmocnioną izolację lub przez izolację podstawową i ekranowanie ochronne dla istniejącego najwyższego napięcia.
Wartość rezystancji izolacji, uzyskana według PN-HD 60364-4-41:2017-09, powinna być co najmniej taka, jak w tablicy 6.1. dla obwodu o najwyższym z występujących napięć.
3.3.1. Bardzo niskie napięcie – obwód SELV
Obwody SELV powinny mieć izolację podstawową między częściami czynnymi a ziemią (Rys.12).
Sprawdzenie separacji części czynnych obwodu SELV od części czynnych innych obwodów i od ziemi polega na:
a) oględzinach urządzeń i zasilanych obwodów SELV,
b) sprawdzeniu ciągłości elektrycznej przewodów obwodu SELV,
c) wykonaniu pomiaru rezystancji izolacji pomiędzy:
– częściami czynnymi obwodu SELV a częściami czynnymi innych obwodów,
– częściami czynnymi obwodu SELV a ziemią.
Rys. 12. Schemat obwodu SELV
Wartość napięcia pomiarowego oraz najmniejsze dopuszczalne wartości rezystancji izolacji powinny być zgodne z podanymi w tablicy 6.1.
Rezystancja izolacji jest zadawalająca jeżeli jej wartość zmierzona przy napięciu pomiarowym według tablicy 6.1, w każdym obwodzie z odłączonymi odbiornikami jest nie mniejsza niż odpowiednia wartość podana w tablicy 6.1.
Tablica 6A. Minimalne wartości rezystancji izolacji
Wartości rezystancji izolacji uzyskane w wyniku pomiarów są zwykle dużo większe niż wartości podane w tablicy 6.1. Jeżeli uzyskane wartości rezystancji izolacji znaczne różnią się od podanych w tablicy 6.1., konieczne są dalsze badania dla ustalenia przyczyn.
3.3.2. Bardzo niskie napięcie – obwód PELV
Obwody PELV i/lub części przewodzące dostępne urządzenia zasilanego przez obwody PELV mogą być uziemione (Rys. 13).
Sprawdzenie separacji części czynnych obwodu PELV od części czynnych innych obwodów polega na:
a) oględzinach urządzeń i zasilanych obwodów PELV;
b) sprawdzeniu ciągłości elektrycznej przewodów obwodu PELV;
c) wykonaniu pomiaru rezystancji izolacji pomiędzy częściami czynnymi obwodu PELV a częściami
czynnymi innych obwodów.
Rys. 13. schemat obwodu PELV
Wartość napięcia pomiarowego oraz najmniejsze dopuszczalne wartości rezystancji izolacji powinny być zgodne z podanymi w tablicy 6.1.
W każdym z wyżej omówionych przypadków zmierzona wartość rezystancji izolacji powinna być zgodna z wymaganiami stawianymi dla obwodu o najwyższym z występujących napięć.
Wymagania dotyczące czasów wyłączania są takie same, jak dla układu TN (Tablica 2).
3.4. Separacja elektryczna
Separacja elektryczna jest środkiem ochrony, w którym:
a) ochrona podstawowa jest zapewniona przez izolację podstawową części czynnych lub przegrody i obudowy – zgodnie z Załącznikiem A normy PN-HD 60364-4-41:2017-09, natomiast
b) ochrona przy uszkodzeniu jest zapewniona przez separację podstawową obwodu od innych obwodów i od ziemi.
Ten środek ochrony powinien być ograniczony do zasilania jednego odbiornika energii elektrycznej zasilanego z jednego nieuziemionego źródła z separacją podstawową, a napięcie separowanego obwodu, nie powinno przekraczać 500 V.
Części czynne separowanego obwodu nie powinny być połączone z żadnym punktem innego obwodu ani z ziemią, ani z przewodem ochronnym.
Separacja elektryczna pojedynczego obwodu ma na celu zabezpieczenie przed prądem rażeniowym przy dotyku do części przewodzących dostępnych, które mogą znaleźć się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji podstawowej obwodu.
1) Kontrola stanu ochrony za pomocą separacji elektrycznej pojedynczego obwodu zasilającego jeden odbiornik polega na sprawdzeniu ciągłości elektrycznej obwodu separowanego oraz na pomiarze rezystancji izolacji pomiędzy:
– częściami czynnymi obwodu separowanego a częściami czynnymi innych obwodów,
– częściami czynnymi obwodu separowanego a ziemią.
Uzyskane wartości rezystancji izolacji powinny być nie mniejsze niż wartości podane w tablicy 6.1.
Części przewodzące dostępne obwodu separowanego obejmującego więcej niż jeden odbiornik powinny być połączone razem przez nieuziemione połączenia wyrównawcze (Rys.14), a gniazda wtyczkowe powinny być wyposażone w styki ochronne.
Rys. 14. Schemat separacji elektrycznej więcej niż jednego odbiornika
Oznaczenia: PBU – izolowane, nieuziemione ochronne połączenie wyrównawcze
2) Kontrola stanu ochrony za pomocą separacji elektrycznej więcej niż jednego odbiornika, pod kątem zgodności z wymaganiami PN-HD 60364-4-41:2017-09, polega na sprawdzeniu:
a) zachowania ciągłości izolowanych, nieuziemionych połączeń wyrównawczych, łączących części przewodzące dostępne w obwodzie separowanym obejmującym więcej niż jeden odbiornik;
b) czy zmierzona wartość rezystancji przewodów nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych jest tak dobrana, aby największy spodziewany prąd, nie powodujący samoczynnego wyłączenia zasilania, wywoływał na niej spadek napięcia nie przekraczający dopuszczalnej w danych warunkach środowiskowych wartości napięcia dotykowego bezpiecznego;
c) połączenia części przewodzących dostępnych obwodu separowanego przez izolowane, nieuziemione połączenia wyrównawcze;
d) czy nieuziemione połączenia wyrównawcze nie są przyłączone do przewodów ochronnych lub części przewodzących dostępnych innych obwodów lub jakiejkolwiek części przewodzącej obcej;
e) jeżeli separacja elektryczna obejmuje więcej niż jeden odbiornik (Rys. 14), to za pomocą pomiaru lub obliczeń należy sprawdzić, czy w przypadku dwóch jednoczesnych zwarć o pomijalnej impedancji różnych przewodów czynnych z przewodem wyrównawczym albo połączoną z nim częścią przewodzącą dostępną, wystąpi samoczynne wyłączenie zasilania
co najmniej jednego z obwodów dotkniętych zwarciem w określonym czasie. Wymagania dotyczące czasów wyłączania są takie same jak dla układu TN (Tablica 2);
f) czy iloczyn nominalnego napięcia znamionowego obwodu separowanego (≤ 500 V) i łącznej długości oprzewodowania (500 m w przypadku zasilania więcej niż jednego odbiornika), nie przekracza 100 000 V·m.
Na podstawie uzyskanych wyników oględzin i pomiarów należy dokonać oceny skuteczności ochrony przez zastosowanie separacji elektrycznej więcej niż jednego odbiornika. Uzyskane wartości rezystancji izolacji nie powinny być mniejsze niż podane w tablicy 6.1.
Jeżeli urządzenie zawiera zarówno obwód separowany, jak i inne obwody, to wymaganą rezystancję izolacji zapewnia się przez konstrukcję urządzenia zgodną z wymaganiami bezpieczeństwa stosowanych norm.
3.5. Rezystancja/impedancja podłóg i ścian
Pomiar rezystancji bądź impedancji podłóg i ścian izolacyjnych wykonuje się w pomieszczeniu, w którym zastosowano izolowanie podłóg i ścian jako środek ochrony przy uszkodzeniu, przy znamionowym napięciu sieci względem ziemi i nominalnej częstotliwości lub napięciem niższym o takiej samej częstotliwości, w powiązaniu z pomiarem rezystancji izolacji przy użyciu aparatury pomiarowej zgodnej z PN-EN IEC 61557-2:2022-06. Bezpieczeństwo elektryczne w niskonapięciowych sieciach elektroenergetycznych o napięciach przemiennych do 1 000 V i stałych do 1 500 V — Urządzenia przeznaczone do sprawdzania, pomiarów lub monitorowania środków ochronnych — Część 2: Rezystancja izolacji
Pomiar rezystancji bądź impedancji podłóg i ścian izolacyjnych można wykonać następującymi metodami:
1. w układach prądu przemiennego a.c.
a) pomiar przy znamionowym napięciu przemiennym a.c. lub
b) pomiar przy niższych napięciach a.c. (nie mniejszych jednak niż 25 V) oraz
c) dodatkowo pomiar rezystancji izolacji przy napięciu stałym d.c.
– 500 V – w instalacji o napięciu nominalnym nie przekraczających 500 V oraz
– 1 000 V – w instalacji o napięciu nominalnym wyższym niż 500 V.
W układach prądu przemiennego a.c. mogą być stosowane zamiennie następujące źródła napięcia:
a) napięcie układu uziemionego (napięcie względem ziemi), występującego w miejscu pomiaru,
b) napięcie wtórne transformatora dwuuzwojeniowego,
c) niezależne źródło napięcia o nominalnej częstotliwości układu.
W przypadkach wymienionych w b) i c) źródło napięcia pomiarowego należy uziemić na czas pomiaru.
Jeżeli napięcia pomiarowe przekraczają 50 V, to ze względów bezpieczeństwa należy ograniczyć maksymalny prąd wyjściowy do 3,5 mA.
Aby wyniki pomiarów były wiarygodne, w każdym pomieszczeniu należy wykonać co najmniej w trzy pomiary, w tym jeden pomiar w odległości około 1 m od części przewodzących obcych.
2) w układach prądu stałego d.c.
a) pomiar rezystancji izolacji przy napięciu probierczym minimum 500 V (d.c.), w instalacji o napięciu znamionowym nie większym niż 500 V;
b) pomiar rezystancji izolacji przy napięciu probierczym minimum 1000 V,
w instalacji o napięciu znamionowym większym niż 500 V.
Pomiary rezystancji bądź impedancji podłóg i ścian można wykonać, w zależności od miejsca pomiaru, przy użyciu elektrody probierczej 1 lub elektrody probierczej 2.
Elektroda probiercza 1 (Rys.15) jest metalowym statywem trójnożnym o kształcie trójkąta równobocznego, którego elementy stykające się z podłogą (podpórki) tworzą wierzchołki trójkąta równobocznego. Każda z podpórek, wyposażona w gumę przewodzącą, zapewnia odpowiednią styczność z badaną powierzchnią na płaszczyźnie o polu powierzchni około 900 mm2. Rezystancja przejścia elektrody powinna wynosić około 5000 Ω.
W przypadku wykonywania pomiarów podłóg elektroda probiercza 1 powinna być dociśnięta siłą 750 N, a w przypadku ścian 250 N.
Przed pomiarami badaną powierzchnię czyści się przy użyciu płynu czyszczącego.
Rys. 15. Elektroda probiercza 1
Elektroda probiercza 2 (Rys. 16) jest metalową płytką o wymiarach (25 x 25) cm, na której umieszcza się płytę drewnianą o tych samych wymiarach, która powinna być dociśnięta siłą 750 N do podłogi (250 N do ściany). Pomiędzy elektrodą a badaną powierzchnią umieszcza się, dla zapewnienia dobrego styku, gumę przewodzącą lub zwilżoną tkaninę, o wymiarach (27 x 27) cm.
3.5.1. Pomiar impedancji podłogi metodą techniczną
W czasie pomiaru prąd Ip z zewnętrznego źródła napięcia lub z przewodu liniowego L płynie przez amperomierz do elektrody probierczej, a następnie skrośnie przez mierzoną izolację podłogi do przewodu ochronnego instalacji (Rys.16). Napięcie Up na elektrodzie względem ziemi mierzy się woltomierzem o wewnętrznej rezystancji co najmniej 1 MΩ.
Impedancję podłogi oblicza się ze wzoru:
Rys. 16. Elektroda probiercza 2 – pomiar impedancji podłogi metodą techniczną
Oznaczenia: Ip – prąd pomiarowy, Up – napięcie względem ziemi, Ro – rezystancja ograniczająca prąd pomiarowy Rv – rezystancja wewnętrzna woltomierza, 1 – płyta drewniana, 2 – płyta metalowa,
3 – wilgotna tkanina, 4 – izolacja podłogi, 5 – podłoże.
W instalacjach napięcia stałego, pomiar rezystancji podłóg i ścian sprowadza się do wykonania pomiaru napięciem pomiarowym stałym.
3.5.2. Pomiar rezystancji podłogi metodą woltomierzową
W instalacjach o napięciu przemiennym pomiar rezystancji podłóg i ścian wykonuje się metodą techniczną lub woltomierzową.
Pomiar rezystancji podłogi metodą woltomierzową przy użyciu elektrody probierczej 2 przedstawia rysunek 17.
Rys. 17. Pomiar rezystancji podłogi metodą woltomierzową
Oznaczenia: Rv – rezystancja wewnętrzna woltomierza, W – łącznik, 1 – płyta drewniana,
2 – płyta metalowa, 3 – wilgotna tkanina, 4 – izolacja podłogi, 5 – podłoże.
Układ jest zasilany napięciem sieci 230/400 V. Rezystancje podłogi mierzy się pomiędzy elektrodą probierczą a przewodem ochronnym instalacji lub uziemioną konstrukcją.
W metodzie tej mierzy się dwa napięcia:
U1 – napięcie względem ziemi (łącznik W w położeniu 1);
U2 – napięcie na rezystancji wewnętrznej woltomierza Rv (łącznik W w położeniu 2).
Szukaną wartość rezystancji izolacji oblicza się z zależności;
3.5.3. Pomiar rezystancji ściany metodą woltomierzową
Pomiar rezystancji ściany w pomieszczeniu nieprzewodzącym wykonuje się metodą woltomierzową przy użyciu elektrody probierczej 1, w układzie jak na rysunku 18.
Stosowana do pomiaru elektroda probiercza 1 powinna być dociśnięta do ściany siłą 250 N. Wykonanie pomiaru i obliczenie zmierzonej rezystancji ściany wykonuje się podobnie jak w przypadku pomiaru rezystancji podłogi metodą woltomierzową.
Rys. 18. Pomiar rezystancji ściany metodą woltomierzową
Oznaczenia: Rv – rezystancja wewnętrzna woltomierza, W – łącznik.
3.5.4. Ocena uzyskanych wyników pomiarów
Według poszczególnych części normy HD 60364 wyniki badań należy uznać za pozytywne, jeżeli spełnione są wszystkie wymagania dotyczące skuteczności ochrony w nieprzewodzącym pomieszczeniu oraz jeżeli uzyskane wyniki mieszczą się w granicach dopuszczalnych, dla których rezystancja lub impedancja w każdym punkcie pomiaru nie powinna być mniejsza niż:
– 50 kΩ, jeżeli napięcie nominalne instalacji nie przekracza 500 V,
– 100 kΩ, jeżeli napięcie nominalne instalacji przekracza 500 V.
Jeżeli warunki podane wyżej nie są spełnione, to z punktu widzenia ochrony przed porażeniem elektrycznym te podłogi i ściany traktuje się jak części przewodzące obce.
3.6. Sprawdzenie ochrony za pomocą nieuziemionych połączeń wyrównawczych
Nieuziemione połączenia wyrównawcze mają na celu zapobieżenie pojawieniu się na częściach przewodzących dostępnych niebezpiecznych napięć dotykowych. Istota tej ochrony polega na łączeniu między sobą wszystkich części przewodzących jednocześnie dostępnych oraz nieuziemionych części przewodzących obcych, za pomocą nieuziemionych połączeń wyrównawczych (PBU).
W czasie kontroli stanu technicznego instalacji nieuziemionych połączeń wyrównawczych łączących części przewodzące dostępne i nieuziemione części przewodzące obce (np. urządzeń w pomieszczeniu nieprzewodzącym lub w separacji ochronnej więcej niż jednego odbiornika) należy sprawdzić, czy spełniony jest warunek doboru przekroju przewodów nieuziemionych połączeń wyrównawczych.
Rezystancja połączeń wyrównawczych powinna być tak dobrana, aby największy spodziewany prąd niezadziałania (I), nie powodujący samoczynnego wyłączenia zasilania, wywoływał na niej spadek napięcia (UL) nie przekraczający dopuszczalnej, w danych warunkach środowiskowych, wartości napięcia dotykowego bezpiecznego. A zatem powinien być spełniony warunek:
gdzie:
I – największy spodziewany prąd nie powodujący samoczynnego wyłączenia zasilania, w A;
R – rezystancja nieuziemionego połączenia wyrównawczego, w Ω;
UL– napięcie bezpieczne dopuszczalne długotrwale, np. 50 V, 25 V w zależności od warunków
środowiskowych.
Należy przewidzieć środki ostrożności zapobiegające narażeniu na niebezpieczną różnicę potencjałów osób wchodzących do przestrzeni z połączeniami wyrównawczymi miejscowymi, szczególnie w przypadku, gdy przewodząca podłoga izolowana od ziemi jest połączona z nieuziemionym systemem połączeń wyrównawczych.
4. Pozostałe próby instalacji elektrycznej
4.1. Sprawdzenie biegunowości
Biegunowość zasilania w instalacji elektrycznej powinna być sprawdzana przed włączeniem zasilania instalacji.
Według PN-HD 60364-5-53:2016-02, nie dopuszcza się instalowania łączników jednobiegunowych w przewodzie neutralnym.
A zatem próba ma na celu sprawdzenie, czy bezpieczniki oraz jednobiegunowe Łączniki są zainstalowane w przewodzie liniowym.
Przewód neutralny może być rozłączany jedynie łącznikiem wielobiegunowym, razem z innymi biegunami. Zestyk bieguna neutralnego powinien otwierać się nie wcześniej niż zestyki biegunów fazowych, a zamykać – nie później.
W przypadku otwarcia jednobiegunowego łącznika w przewodzie neutralnym, albo przepalenie bezpiecznika w przewodzie neutralnym obwodu trójfazowego, może doprowadzić do znacznej asymetrii napięć fazowych w instalacji i spowodować uszkodzenie odbiorników.
W czasie sprawdzania biegunowości w instalacji należy:
a) sprawdzić, czy w obwodach z uziemionym przewodem neutralnym, w trzonkowych stykach biegunowych i oprawach z gwintem Edisona, styki zewnętrzne lub gwint są połączone z przewodem neutralnym (nie dotyczy oprawek E14 i E27), oraz
b) Gniazda i zastosowane akcesoria zostały prawidłowo połączone z oprzewodowaniem.
4.2. Próby funkcjonalne i operacyjne
Próbom funkcjonalnym i operacyjnym powinny być poddane urządzenia (przed przekazaniem do eksploatacji), celu stwierdzenia, czy są zainstalowane i nastawione zgodnie z odpowiednimi wymaganiami normy PN-HD 60364-6:2016-07.
Do takich urządzeń zalicza się w szczególności: rozdzielnice, sterownice, napędy, urządzenia sterownicze i blokady, systemy awaryjnego wyłączania i awaryjnego zatrzymywania oraz do monitorowania instalacji.
4.3. Sprawdzenie kolejności faz
W przypadku obwodów wielofazowych należy sprawdzić czy kolejność faz jest zachowana. Ta próba jest konieczna w obwodach trójfazowych zasilających maszyny elektryczne, aby nie dopuścić do niewłaściwego kierunku wirowania .
4.4. Sprawdzenie spadku napięcia
Sprawdzenie zgodności z IEC 60364-5-52:2009, Rozdział 525 (wszędzie tam gdzie jest to wymagane), polega na ocenie na podstawie pomiaru lub obliczeń, czy nie przekracza on wartości dopuszczalnych (patrz HD 60364-5-52:2009; Załącznik G)
Jeżeli instalacja elektryczna jest zasilana bezpośrednio z sieci publicznej spadek napięcia nie powinien przekraczać:
– 3% w obwodach oświetleniowych,
– 5% w innych obwodach.
Spadek napięcia można wyznaczyć:
– wykonując pomiar impedancji obwodu,
– wykonując pomiar napięcia przed i po załączeniu znanego obciążenia,
– wyznaczając różnicę między napięciem o znanym obciążeniu
i bez tego obciążenia oraz przeliczając tę różnicę na wartość
jaka wystąpi przy obciążeniu projektowanym.
5. Zasady bezpieczeństwa przy próbach i pomiarach
Prace kontrolno-pomiarowe, z uwagi na charakter wykonywanych czynności (np. próby i pomiary pod napięciem lub w pobliżu nieosłoniętych części czynnych) zalicza się, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Energii z dnia 28 sierpnia 2019 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy urządzeniach energetycznych (Dz.U. z 2021 r. poz. 1210], do prac eksploatacyjnych przy urządzeniach energetycznych stwarzających możliwość wystąpienia szczególnego zagrożenia dla zdrowia lub życia ludzkiego, do których zalicza się w szczególności prace:
a) wykonywane w pobliżu nieosłoniętych urządzeń elektroenergetycznych lub ich części, znajdujących się pod napięciem;
b) przy urządzeniach elektroenergetycznych wyłączonych spod napięcia, lecz uziemionych w taki sposób, że co najmniej jedno uziemienie jest widoczne z miejsca wykonywania pracy.
Prace kontrolno-pomiarowe wykonywane w warunkach wymienionych w pkt. 1) i 2) powinny być wykonywane na podstawie polecenia pisemnego, przez co najmniej dwie osoby w celu zapewnienia asekuracji.
Wykonanie pomiarów elektrycznych wiąże się przede wszystkim z przygotowaniem obiektu do wykonania pomiarów oraz zastosowaniu zastosowaniu niezbędnych środków ostrożności.
W czasie prób i pomiarów elektrycznych należy stosować niezbędne techniczne i organizacyjne środki ochrony tak, aby sprawdzenie nie spowodowało niebezpieczeństwa dla osób lub zwierząt domowych, a także uszkodzenia obiektu i wyposażenia nawet, gdy stwierdzono niezgodności. Badania powinny być zorganizowane i wykonane według sprawdzonych bezpiecznych metod pomiarowych oraz zgodnie z wymaganiami norm i przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.
5.1. Oględziny instalacji objętej sprawdzeniem należy wykonać przed próbami, w celu potwierdzenia czy zainstalowane na stałe instalacje i urządzenia elektryczne:
a) spełniają wymagania odpowiednich norm wyrobu i przepisów bezpieczeństwa ludzi i mienia,
b) zostały prawidłowo dobrane i zainstalowane zgodnie z HD 60364 i instrukcjami producenta,
c) nie mają widocznych uszkodzeń, wpływających na pogorszenie stanu bezpieczeństwa.
Oględziny badanego obiektu, przed właściwymi próbami, powinny obejmować w szczególności:
a) ochronę przeciwporażeniową, zastosowanie środków ochrony, klasy ochronności i stopnie ochrony obudów;
b) dobór przewodów z uwagi na obciążalność prądową długotrwałą, spadek napięcia i wytrzymałość mechaniczną;
c) poprawność połączeń przewodów; dobór zacisków do przewodów. W razie wątpliwości zaleca
się pomiar rezystancji połączeń;
d) identyfikację zacisków urządzeń i zakończeń przewodów oraz identyfikację przewodów kolorami
albo znakami alfanumerycznymi;
e) opisy identyfikacyjne obwodów zasilających odbiorniki energii elektrycznej i urządzeń
zabezpieczających te obwody, stosowanie schematów, napisów ostrzegawczych, itp.;
f) występowanie i prawidłowe umieszczenie właściwych urządzeń do odłączania izolacyjnego
i łączenia;
g) dobór urządzeń i środków ochrony, właściwych ze względu na wpływy zewnętrzne;
h) przyłączenie łączników jednobiegunowych do przewodów fazowych;
i) dostępność urządzeń, umożliwiającą ich identyfikację oraz bezpieczną obsługę.
Oględziny badanego obiektu powinny uwzględniać wszystkie wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji.
W czasie oględzin nie wolno zbliżać się na odległość niebezpieczną do części czynnych. Nie należy również, bez istotnej potrzeby, dotykać części przewodzących dostępnych części obcych, na których mogą wystąpić napięcia dotykowe.
5.2. Montaż układu pomiarowego i przygotowanie pomiarów
Wszystkie części przewodzące dostępne na stanowisku pomiarowym podlegające ochronie powinny być pewnie połączone z przewodem ochronnym instalacji. Przed przystąpieniem do montażu układu pomiarowego należy sprawdzić:
a) brak napięcia na zaciskach wejściowych,
b) poprawność doboru i stan techniczny zastosowanych środków ochrony, narzędzi,
przewodów pomiarowych i wyposażenia elektrycznego.
Montaż układu pomiarowego należy wykonać starannie i zgodnie z uprzednio sprawdzonym elektrycznym schematem pomiarowym. Zapewnić należy możliwość natychmiastowego odłączenia układu od napięcia zasilania.
Po połączeniu układu pomiarowego ze źródłem zasilania nie wolno wykonywać żadnych zmian w układzie pomiarowym, które mogłyby stworzyć zagrożenie.
O planowanych pomiarach należy powiadomić osoby, które mogą być w czasie badań narażone na niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym. Obszar prowadzonych pomiarów, na którym w czasie prób mogą powstać zagrożenia, należy w sposób przejrzysty i widoczny oznakować odpowiednimi tablicami i znakami bezpieczeństwa.
5.3. Przed przystąpieniem do pomiarów należy:
a) zapoznać się z dokumentację techniczną (eksploatacyjną) obiektu w celu ustalenia, na podstawie aktualnych schematów elektrycznych, stosowanych w obiekcie układów sieci, środków ochrony oraz obwodów z wyłącznikami różnicowoprądowymi,
b) zapoznać się z protokółami z poprzednich badań,
c) dokonać wyboru metody badań,
d) określić kryteria oceny wyników pomiarów,
e) ocenić dokładność pomiarów i przeanalizować możliwość popełnienia błędów pomiarowych,
f) przeanalizować konieczność zastosowania współczynników poprawkowych do wartości pomierzonych,
g) sprawdzić, czy podłoże (podłoga) wokół stanowiska pomiarowego posiada odpowiednie właściwości izolacyjne,
h) usunąć ze stanowiska pomiarowego wszystkie zbędne przedmioty, a zwłaszcza niepotrzebne przewody i narzędzia,
i) sprawdzić, czy wykonany układ pomiarowy umożliwia jego natychmiastowe, w razie potrzeby, wyłączenie spod napięcia.
5.4. Próby i pomiary wykonywane w warunkach szczególnego zagrożenia
W czasie wykonywania prób i pomiarów zaliczonych do prac wykonywanych w warunkach szczególnego zagrożenia dla zdrowia i życia ludzkiego, wymaga się od osób wykonujących pomiary przestrzeganie przepisów i zasad bezpieczeństwa i higieny pracy, a w szczególności:
a) przy włączonym układzie pomiarowym nie należy dokonywać żadnych zmian połączeń;
b) układ pomiarowy należy wyłączać tylko za pomocą łącznika;
c) przy sprawdzaniu urządzeń o dużej pojemności (kondensatory, kable), które nawet po wyłączeniu spod napięcia mogą stanowić zagrożenie porażeniowe, należy zarówno przed pomiarem jak i po jego zakończeniu rozładować;
d) układ pomiarowy powinien być tak wykonany, aby w zasięgu ręki nie znajdowały się jednocześnie
dostępne części o różnych potencjałach;
e) używać odpowiednich i bezpiecznych urządzeń pomiarowych. Urządzenia pomiarowe, monitorujące i metody badań należy dobrać zgodnie z odpowiednimi częściami normy EN 61557. Przyrządy służące do sprawdzania skuteczności ochrony przeciwporażeniowej, podlegają okresowej kontroli metrologicznej. Przyrządy należy sprawdzać każdorazowo przed użyciem i w razie potrzeby po wykonaniu pomiarów;
f) w przypadku, gdy istnieje ryzyko dotknięcia nieosłoniętych części pod napięciem, osoby wykonujące pomiary powinny stosować odpowiedni sprzęt ochronny oraz podjąć niezbędne środki zapobiegające porażeniom elektrycznym, zwarciom oraz skutkom wyładowań łukowych;
g) demontaż układu pomiarowego należy wykonać jedynie po uprzednim wyłączeniu napięcia zasilającego.
W czasie pomiarów wykonywanych w pobliżu maszyn wirujących należy zachować szczególną ostrożność; nie dotykać części wirujących ani zbliżać się do nich na niebezpieczną odległość.
Nie należy wykonywać badań w warunkach, w których wyładowanie atmosferyczne mogłyby stworzyć zagrożenie dla osób wykonujących badania.
Próby i pomiary elektryczne powinny być wykonywane przez osoby wykwalifikowane, kompetentne w zakresie sprawdzania parametrów urządzeń i instalacji elektrycznych, posiadające aktualne zaświadczenia kwalifikacyjne „E”, w zakresie prac kontrolno-pomiarowych.