3tom351

11. OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA W INSTALACJACH ELEKTRYCZNYCH 704

11.7.1.2. Układ sieci TN

W układzie tym wszystkie części przewodzące dostępne instalacji są przyłączone do uziemionego punktu zasilania za pomocą przewodów ochronnych uziemionych na każdym transformatorze lub prądnicy albo w ich możliwie najbliższym sąsiedztwie. Uziemionym punktem układu zasilania jest punkt neutralny. Jeżeli punkt neutralny jest niedostępny lub nic istnieje, to uziemiony jest przewód transformatora lub prądnicy. W żadnym przypadku jako przewód PE nie może być wykorzystany przewód fazowy. Przewody ochronne zaleca się uziemiać we wszystkich możliwych punktach, a szczególnie w punkcie wprowadzenia ich do każdego budynku. W instalacjach ten sam przewód może służyć jako przewód ochronny i przewód neutralny — oznaczony jest wtedy symbolem PEN. Charakterystyki urządzeń wyłączających i odpowiednia wartość impedancji obwodów powinny zapewniać samoczynne wyłączenie zasilania w odpowiednim czasie. Wówczas musi być spełniony warunek

ZsIaśUo    (11.2)

gdzie: Z,—impedancja pętli zwarciowej obejmującej źródło zasilania, przewód roboczy aż do punktu zwarcia i przewód ochronny między punktem zwarcia a źródłem; I_a — prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego w czasie (podanym w tabl. 11.3 i 11.4) zależnym od napięcia znamionowego U₀ lub w czasie umownym nie dłuższym niż 5 s; U₀ — napięcie znamionowe względem ziemi.

Tablica 11.3. Maksymalny czas wyłączenia    Tablica 11.4. Maksymalny czas wyłączenia

w układzie TN w warunkach środowiskowych w układzie TN w warunkach środowiskowych normalnych, zaczerpnięto z [11.9]    szczególnych, zaczerpnięto z [11.18]

Napięcie względem ziemi U0 V	Czas wyłączenia t s
120	0,8
230	0,4
277	0,4
400	0,2
>400	0,1

Napięcie względem ziemi U0 V	Czas wyłączenia t s
120	0,35
230	0,20
277	0,20
400. 480	0,05
580	0,02

Maksymalne czasy wyłączania, określone w tabl. 11.3, uznaje się za spełniające wymagania dotyczące samoczynnego wyłączenia zasilania dla obwodów odbiorczych w warunkach środowiskowych normalnych. Obwody te zasilają bezpośrednio lub z gniazd wtyczkowych urządzenia I klasy ochronności ręczne lub przeznaczone do ręcznego przemieszczania w czasie ich użytkowania. W tablicy 11.4 podano te czasy dla warunków środowiskowych szczególnych.

W praktyce urządzenia ręczne oraz przemieszczane w czasie użytkowania, wykonane w I klasie ochronności, są coraz rzadziej stosowane. Obecnie produkowane wiertarki elektryczne i ręczne lampy oświetleniowe są wykonywane zgodnie z obowiązującymi normami w II klasie ochronności. Jednak żelazka elektryczne, ze względów technologicznych, nadal jeszcze są wytwarzane w I klasie ochronności. Dlatego obwody gniazd wtyczkowych, z których zasilane są te żelazka muszą spełniać wymagania podane w tabl. 11.3 i 11.4. Z kolei też, np. w części mieszkania lub we wszystkich jego pomieszczeniach mogą być w praktyce przyłączane do gniazd wtyczkowych odbiorniki wykonane w I klasie ochronności i wówczas może być konieczne, aby wszystkie obwody zasilające te gniazda spełniały wymagania podane w tabl. 11.3 i 11.4. Problem ten każdorazowo wymaga rozważenia i wyboru właściwego rozwiązania.

Czas wyłączenia można przyjąć dłuższy, nie przekraczający jednak 5 s w obwodach rozdzielczych — zarówno w wewnętrznych liniach zasilających, jak również w obwodach odbiorczych zasilających jedynie urządzenie stacjonarne, jeżeli inne obwody odbiorcze, dla których przyjęto czas wyłączenia podany w tabl. 11.3, są przyłączone do rozdzielnicy lub obwodu odbiorczego w sposób spełniający jeden z następujących warunków':

— impedancja obwodu ochronnego między rozdzielnicą i punktem, w którym przewód ochronny jest przyłączony do głównej szyny uziemiającej, wyrażona w omach, nie przekracza wartości wynikającej z warunku

50

Z_s    (11.3)

u₀

lub

— w rozdzielnicy znajdują się połączenia wyrównawcze przyłączone do tych samych części przewodzących obcych, co połączenia wyrównawcze główne.

W szczególnych przypadkach, gdy może nastąpić bezpośrednie zwarcie przewodu fazowego z ziemią, np. w liniach napowietrznych, aby napięcie między przewodem ochronnym i przyłączonymi do niego częściami przewodzącymi dostępnymi a ziemią nie przekraczało napięcia bezpiecznego 50 V, powinien być spełniony warunek

(11.4)

w którym: R_B — wypadkowa rezystancja wszystkich połączonych równolegle uziomów; R_e — minimalna rezystancja styku z ziemią obcych części przewodzących nie połączonych z przewodem ochronnym, przez które może nastąpić zwarcie między fazą a ziemią; U₀ — napięcie znamionowe względem ziemi.

Dokładne obliczenie impedancji pętli zwarciowej oraz dobór przewodów i urządzeń zabezpieczających, które zapewniają dostatecznie szybkie wyłączenie zasilania jest nie tylko bardzo trudne, ale także w wielu przypadkach jest w ogóle niemożliwe.

Obwód zwarciowy stanowią liczne elementy, jak np. styki łączące przewody, styki łączników, przekaźniki i wiele innych urządzeń oraz przewód fazowy. Ich rezystancja jest trudna do określenia i zmienna w czasie w wyniku zmian temperatury. Dlatego przyjmuje się, iż rzeczywiście występujący prąd zwarciowy wynosi 0,8 wartości prądu zwarciowego /_,₀ obliczonego bez uwzględnienia impedancji styków, przekaźników itp. elementów, a więc

/, < 0,8 I_z0    (11.5)

W przypadku trudności osiągnięcia takiej wartości prądu zwarciowego, w celu uzyskania dostatecznie szybkiego zadziałania zabezpieczeń, konieczne jest zwiększenie przekrojów przewodów tworzących pętlę zwarciową.

Zarówno polskie normy, jak i przepisy międzynarodowe wymagają, aby przekrój przewodów neutralnych wykorzystywanych jako przewody ochronne wynosił co najmniej 10 mm² w przypadku żyły miedzianej i 16 mm² w przypadku stosowania aluminium. Wynika to z konieczności zapewnienia przewodowi PEN szczególnie dużej wytrzymałości mechanicznej w warunkach stałego przepływu przez niego prądu obciążeniowego. Niezawodność oddzielnego przewodu PE jest nieporównywalnie większa niż przewodu PEN. Stosowne są już w tym zakresie powszechnie rozwiązania. W obwodach odbiorczych jedno- i trójfazowych jest układany zazwyczaj osobny przewód PE; w liniach zaś zasilających i rozdzielczych przewód neutralny jest wykorzystywany jako ochronny PEN. Dlatego zarówno w obiektach budownictwa ogólnego, jak i przemysłowego jest najszerzej stosowany układ sieci TN-C-S (rys. 11.13), a w jednorodzinnych budynkach mieszkalnych 45 Poradnik inżyniera elektryka tom 3