OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA
URZĄDZEŃ I INSTALACJI
ELEKTRYCZNYCH
NISKIEGO NAPIĘCIA
Politechnika Wrocławska
Instytut Energoelektryki
Wrocław 2011
Na podstawie prezentacji przygotowanej przez dra in
ż
. Janusza Koniecznego
2
KLASYFIKACJA
SIECI ROZDZIELCZYCH
I INSTALACJI
NISKIEGO NAPIĘCIA
3
Przewód lub
zacisk
Ozn. zacisków
Oznaczenia przewodów
literowe
graficzne
alfanum.
graficzne
barwne
fazowy
U
V
W
-
L1
L2
L3
czarna, brązowa, czerwona, żółta,
zielona, pomarańczowa, szara,
fioletowa, biała, różowa, turkusowa
neutralny
N
-
N
jasnoniebieska
ochronny
PE
PE
zielono-żółta o szerokości pasków
określonej w normie
ochronno-
neutralny
-
-
PEN
tak, jak PE z oznaczeniem końcówek
barwą jasnoniebieską (obie barwy
powinny być widoczne);
dopuszcza się oznaczać przewód na
całej długości barwą jasnoniebieską,
a końce - dwubarwnie (jak PE)
uziemiający
E
E
-
zielono-żółta
wyrównawczy
CC
CC
-
zielono-żółta
Oznaczenia przewodów i zacisków pełniących rolę
w ochronie przeciwporażeniowej
4
Rodzaje części przewodzących
1. Część czynna
– przewód lub część przewodząca przeznaczona do pracy
pod napięciem w warunkach normalnych
Przykłady: przewody fazowe (L1, L2, L3), przewód neutralny (N)
Część czynna niebezpieczna
- część czynna, która w pewnych
warunkach może spowodować porażenie elektryczne (U > U
L
)
2. Część przewodząca dostępna
– część przewodząca urządzenia, której
można dotknąć, nie będąca normalnie pod napięciem, i która może
znaleźć się pod napięciem jeśli zawiedzie izolacja podstawowa
3. Część przewodząca obca
– część przewodząca nie będąca częścią
instalacji elektrycznej i mogąca przyjmować potencjał elektryczny,
zwykle potencjał elektryczny lokalnej ziemi
Przykłady: uziemione metalowe rury wodociągowe, kanalizacyjne i in.,
elementy konstrukcyjne budynku, itp.
5
6
Tabela. Znaczenie liter u
ż
ywanych w oznaczeniu typu sieci
Litera
Znaczenie
Pierwsza
T - bezpośrednie po
ł
ączenie punktu neutralnego sieci z ziemią
I - części czynne sieci izolowane od ziemi; punkt neutralny
sieci może być uziemiony przez bezpiecznik iskiernikowy
lub przez element o dużej impedancji
Druga
N - bezpośrednie po
ł
ączenie dostępnych części
przewodzących z uziemionym punktem neutralnym
T - bezpośrednie po
ł
ączenie części przewodzących
dostępnych z uziomem niezależnym od uziomu punktu
neutralnego sieci
Trzecia/czwarta
(związek
przewodów N i PE)
C - funkcj
e
przewodu neutralnego N i ochronnego PE pe
ł
ni
jeden przewód PEN
S - funkcj
e
przewodu neutralnego N i przewodu ochronnego
PE pe
ł
nią
dwa
osobne przewody
7
Układ TN – układ sieci elektroenergetycznej rozdzielczej i instalacji elektrycznej, w
którym
punkt neutralny lub przewód czynny jest bezpo
ś
rednio
uziemiony
, a
cz
ęś
ci przewodz
ą
ce dost
ę
pne s
ą
z nim poł
ą
czone
przewodami PE lub PEN
.
Podtypy: TN-C, TN-S, TN-C-S
R
B
L1
L2
L3
PEN
F
F
F
N
P
E
N
P
E
N
P
E
R
B
R
B
TN - C
8
L1
L2
L3
N
F
F
F
N
P
E
P
E
P
E
PE
R
B
R
B
R
B
L1
L2
L3
N
F
F
F
P
E
N
P
E
P
E
PE
N
F
P
E
N
R
B
R
B
R
B
TN - S
TN-C-S
9
Układ TT – układ sieci elektroenergetycznej rozdzielczej i instalacji elektrycznej, w
którym
punkt neutralny lub przewód czynny jest bezpo
ś
rednio
uziemiony
, a
cz
ęś
ci przewodz
ą
ce dost
ę
pne s
ą
poł
ą
czone z
uziemieniami niezale
ż
nymi od uziemienia punktu neutralnego
.
L1
L2
L3
N
F
F
F
PE
R
A
PE
R
A
PE
R
A
R
B
10
Układ IT – układ sieci elektrycznej rozdzielczej lub instalacji elektrycznej, w którym
wszystkie
cz
ęś
ci czynne s
ą
izolowane od ziemi
albo jedna z nich jest
uziemiona przez bezpiecznik iskiernikowy lub przez du
żą
impedancj
ę
,
a
cz
ęś
ci przewodz
ą
ce dost
ę
pne s
ą
uziemione
.
L2
L3
L1
R
B
R
A
Z
R
A
L2
L3
L1
R
A
R
A
11
STOPNIE OCHRONY OBUDÓW
URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH
(KOD IP)
12
PN-EN 60529:2003 Stopnie ochrony zapewnianej przez obudowy (kod IP)
Układ kodu IP (Internal Protection):
IP
2
3
C
H
Pierwsza charakterystyczna cyfra
(cyfra 0 do 6 lub litera X)
Druga charakterystyczna cyfra
(cyfra 0 do 8 lub litera X)
Dodatkowa litera (nieobowiązująca)
(litery A, B, C, D)
Uzupełniająca litera
(nieobowiązująca) (litery H, M, S, W)
13
ELEMENT
KODU
IP
Znaczenie dla ochrony urządzenia
Znaczenie dla ochrony ludzi
Pierwsza
cyfra
0
1
2
3
4
5
6
przed wnikaniem do wnętrz obcych
ciał stałych
- bez ochrony
- o średnicy
≥
50 mm
- o średnicy
≥≥≥≥
12,5 mm
- o średnicy
≥
2,5 mm
- o średnicy
≥
1,0 mm
- ograniczona ochrona przed pyłem
- pyłoszczelne
przed dostępem do części
niebezpiecznych
- bez ochrony
- wierzchem dłoni (A)
- palcem
(B)
- narzędziem
(C)
- drutem
(D)
- drutem
- drutem
Druga
cyfra
0
1
2
3
4
5
6
7
8
przed
wnikaniem wody
i jej skutkami
- bez ochrony
- kapiącej pionowo
- kapiącej (do 15
0
)
- natryskiwanej
- rozbryzgiwanej
- lanej strugą
- lanej silną strugą
- przy zanurzeniu krótkotrwałym
- przy zanurzeniu ciągłym
14
Dodatko-
wa litera
(nieobo-
wiązująca)
A
B
C
D
przed dostępem do części
niebezpiecznych
- wierzchem dłoni
- palcem
- narzędziem
- drutem
Uzupełnia-
jąca litera
(nieobo-
wiązująca)
H
M
S
W
uzupełniające inform. dotyczące
- aparatów wysokiego napięcia
- ruch części urządzenia w czasie
prób wodą
- postoju części ruchomych
urządzenia w czasie prób wodą
- warunków klimatycznych
Oznaczenie
Zakres
zastosowania
IPX5/IPX7
IPX6/IPX7
IPX5/IPX8
IPX6/IPX8
IPX7
IPX8
różnorodny
różnorodny
różnorodny
różnorodny
ograniczony
ograniczony
Tabela. Zakres zastosowania obudów oznaczonych podwójnym kodem
15
KLASY OCHRONNOŚCI
URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH
16
PN-EN 61140:2005 Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym.
Wspólne aspekty instalacji i urządzeń
Cel:
Oznaczenie wskazuje środki, które samodzielnie lub ze środkami
zastosowanymi w instalacji zapewniają ochronę przeciwporażeniową.
Zastosowanie:
• dotyczy urządzeń
elektrycznych i elektronicznych o napięciu
międzyfazowym
≤
440 V (
≤
250 V między fazą a ziemią)
• nie dotyczy urządzeń typu otwartego, które nie są wyposażone w
środki ochrony przed dotykiem bezpośrednim
17
Ozn.
cyfrowe
Główne cechy urządzenia istotne dla ochrony przeciwporażeniowej
Symbol
graficzny
0
-
izolacja podstawowa
-
brak zacisku ochronneg
o
-
przewód zasilający bez żyły ochronnej
-
wtyczka bez styku ochronnego
-
I
-
izolacja podstawowa
-
zacisk ochronny
-
przewód zasilający z żyłą ochronną
-
wtyczka ze stykiem ochronnym
1)
II
-
izolacja podwójna lub
wzmocniona
-
brak zacisku ochronnego
-
przewód zasilający bez żyły ochronnej
-
wtyczka bez styku ochronnego
2),3)
III
-
bardzo niskie napięcie
znamionowe (SELV, PELV)
-
brak zacisku ochronnego
4)
-
izolacja podstawowa
-
przewód zasilający bez żyły ochronnej
-
wtyczka bez styku ochronnego
2),3)
1) Jeżeli wtyczka nie ma styku ochronnego to urządzeniu przypisuje się klasę 0
2) Urządzenie w obudowie metalowej może być wyposażone w środki pozwalające na przyłączenie
przewodu wyrównawczego do tej obudowy jeżeli jest to dopuszczone przez odpowiednią normę
3) Urządzenie może być wyposażone w środki przeznaczone do uziemienia funkcyjnego (roboczego) jeżeli
jest to dopuszczone przez odpowiednią normę
4) Zacisk taki może mieć urządzenie zasilane z obwodu PELV
18
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE
NA STOPIEŃ ZAGROŻENIA
PORAŻENIOWEGO
SYSTEMY OCHRONY
PRZECIWPORAŻENIOWEJ
19
• w pomieszczeniach, w których panują warunki normalne: części 4 i 5 normy
PN-IEC 60364
• w warunkach, których nie można zaliczyć do normalnych: j/w + uzupełnienia,
modyfikacje lub częściowe unieważnienia wg części 7 normy PN-IEC 60364
Obowiązujące przepisy:
20
Dopuszczalne napi
ę
cia dotykowe w instalacjach niskiego napi
ę
cia
Tabela. Zestawienie warto
ś
ci napi
ęć
dotykowych dopuszczalnych długotrwale U
L
dla
przyjmowanych poziomów zagro
ż
enia przy urz
ą
dzeniach niskiego napi
ę
cia
Zagrożenie porażeniowe zależne od warunków środowiskowych
U
L
[V]
AC
DC
Normalne
lokale mieszkalne, biura, sale teatralne, widowiskowe,
klasy szkolne z wyjątkiem niektórych laboratoriów itp.
50
120
Zwiększone
łazienki, natryski, sauny, pomieszczenia hodowli
zwierząt, bloki operacyjne, hydrofornie, przestrzenie
ograniczone pow. przewodzącymi, kanały rewizyjne,
kempingi, tereny budowy i rozbiórki, tereny otwarte
25
60
Szczególne
możliwość zetknięcia się ciała ludzkiego zanurzonego
w wodzie z elementami pod napięciem
12
30
21
Rodzaje ra
ż
e
ń
pr
ą
dem elektrycznym
1. Rażenie przy dotyku bezpośrednim
-
dotknięcie części czynnej, tj.:
a) żyły przewodu o uszkodzonej izolacji,
b) części czynnej wewnątrz urządzenia
podczas
nieostrożnej
pracy
pod
napięciem lub na skutek uszkodzenia
obudowy urządzenia
2. Rażenie przy dotyku pośrednim
-
dotknięcie
części
przewodzącej
dostępnej, na której napięcie pojawiło
się
w
wyniku
uszkodzenia
izolacji
podstawowej urządzenia (c)
22
SYSTEMY OCHRONY PRZECIWPORA
Ż
ENIOWEJ
OCHRONA PODSTAWOWA
(OCHRONA PRZED DOTYKIEM BEZPO
Ś
REDNIM )
OCHRONA PRZY USZKODZENIU
(OCHRONA PRZED DOTYKIEM PO
Ś
REDNIM, OCHRONA
DODATKOWA)
RÓWNOCZESNA OCHRONA PRZED DOTYKIEM
BEZPO
Ś
REDNIM I PO
Ś
REDNIM
(okre
ś
lenie nieaktualne !!!)
• W obwodach o napięciu znamionowym > 50 V AC lub 120 V DC
ochrona
podstawowa i ochrona dodatkowa realizowane są
przez dwa
niezależne środki techniczne
• W obwodach o napięciu znamionowym ≤ 50 V AC lub 120 V DC zwykle
stosuje się
jeden środek techniczny realizujący jednocześnie ochronę
podstawową i ochronę dodatkową (obwody SELV i PELV)
23
ŚRODKI OCHRONY
PODSTAWOWEJ
24
Zadania ochrony podstawowej:
• uniemo
ż
liwienie przepływu pr
ą
du przez ciało człowieka w normalnych
warunkach pracy (uniemo
ż
liwienie dotkni
ę
cia cz
ęś
ci czynnych)
lub
• ograniczenie pr
ą
du ra
ż
eniowego do warto
ś
ci niestwarzaj
ą
cej zagro
ż
enia
(realizowane przy zastosowaniu równoczesnej ochrony podstawowej i
ochrony dodatkowej - w obwodach SELV lub PELV)
Ochrona podstawowa
Ochrona przed dotykiem bezpo
ś
rednim
=
25
26
• przykład: przewody, kable elektroenergetyczne
• realizowana przez całkowite pokrycie części czynnych izolacją
(zwykle
wykonaną fabrycznie),
która może być usunięta tylko przez zniszczenie
• izolacja musi być
odporna na długotrwałe narażenia
mechaniczne oraz
wpływy elektryczne, termiczne, chemiczne
• pokrycie farbą, pokostem lub podobnymi produktami zastosowanymi
samodzielnie
nie jest uznawane za izolację podstawową
• jeżeli izolacja została wykonana w czasie montażu lub naprawy
instalacji/urządzenia, to jej jakość powinna zostać
potwierdzona
odpowiednimi próbami
• praktycznie wyklucza się możliwość samodzielnych napraw izolacji (np.
napraw uszkodzonej izolacji przewodu przy użyciu taśmy izolacyjnej,
taśmy samowulkanizującej, koszulki termokurczliwej itp.)
OCHRONA PRZEZ IZOLOWANIE CZĘŚCI CZYNNYCH
(IZOLACJA PODSTAWOWA)
27
•
Wymagania:
• stopień ochrony:
≥ IPXXB (IP2X)
, łatwo dostępne górne poziome
powierzchnie ogrodzeń i obudów: ≥
IPXXD (IP4X),
• dopuszcza się niższy stopień ochrony, gdy jest to konieczne dla
właściwej pracy urządzenia lub podczas wymiany części (np. źródeł
światła, bezpieczników topikowych),
• trwałe
zamocowanie,
stabilność
i
wytrzymałość
zapewniające
utrzymanie wymaganego stopnia ochrony w warunkach eksploatacji.
OCHRONA PRZY UŻYCIU OGRODZEŃ LUB OBUDÓW
• Usunięcie ogrodzeń, otwarcie obudów lub usunięcie ich części możliwe
tylko:
• za pomocą klucza lub narzędzia, lub
• po wyłączeniu zasilania, przy czym ponowne włączenie zasilania
powinno być możliwe dopiero po ponownym założeniu ogrodzeń lub
zamknięciu obudów, lub
• gdy istnieje osłona wewnętrzna o stopniu ochrony nie mniejszym niż
IPXXB uniemożliwiająca dotknięcie części czynnych, możliwa do
usunięcia tylko za pomocą narzędzia lub klucza.
28
•
Cel: zabezpieczenie przed
przypadkowym
dotknięciem części czynnych
Uwaga:
brak ochrony przed dotykiem spowodowanym działaniem
rozmyślnym!
•
Zastosowanie: wyłącznie w przestrzeniach dostępnych dla osób
wykwalifikowanych lub przeszkolonych
•
Zadania:
• utrudnienie
niezamierzonego
zbliżenia ciała do części czynnych
• utrudnienie
niezamierzonego
dotknięcia części czynnych podczas
obsługi urządzeń
•
Wymagania/cechy:
• możliwość usunięcia bez użycia klucza lub narzędzia (w odróżnieniu
od obudów i ogrodzeń!)
• zabezpieczenie przed niezamierzonym usunięciem
• oznaczenie barwami ostrzegawczymi w celu łatwego postrzegania
OCHRONA PRZY UŻYCIU PRZESZKÓD (BARIER)
29
OCHRONA PRZEZ UMIESZCZENIE POZA ZASIĘGIEM RĘKI
• części czynne są
niedostępne do
dotyku, jeżeli umieszczone są poza
w/w przestrzenią
• zapobiega tylko niezamierzonemu
(!)
dotknięciu części czynnych
• w miejscach, w których normalnie
używa się przedmiotów przewodzących
wydłużających zasięg ręki, wymagane
odległości powinny być powiększone o
wymiary tych przedmiotów
• rażenie na drodze ręka-ręka
→
zasięg
dwóch rąk = 2,5 m (dawniej 2 m)
Zasi
ę
g r
ę
ki (PN-HD 60364-4-41) - przestrze
ń
pomi
ę
dzy dowolnymi punktami
powierzchni stanowiska, na którym porusza si
ę
człowiek, a powierzchni
ą
,
której mo
ż
e dosi
ę
gn
ąć
r
ę
k
ą
w dowolnym kierunku bez u
ż
ycia
ś
rodków
pomocniczych.
30
Ochronę
podstawową
(przed dotykiem bezpośrednim) w pewnych
warunkach
uzupełnia się
za pomocą
wysokoczułych wyłączników
różnicowoprądowych (I
∆
n
≤30 mA)
Cel: zwiększenie skuteczności ochrony podstawowej:
• w przypadku nieskutecznego działania ”standardowych” środków
ochrony podstawowej,
• w przypadku nieostrożności użytkowników.
Uwaga:
wysokoczułe RCD
nie mogą być jedynym środkiem ochrony
i ich
użycie nie zwalnia z obowiązku zastosowania jednego ze środków ochrony
podstawowej.
OCHRONA UZUPEŁANIAJĄCA OCHRONĘ PODSTAWOWĄ
31
ŚRODKI OCHRONY
PRZY USZKODZENIU
32
Ochrona przy uszkodzeniu
-
chroni człowieka, gdy na częściach
przewodzących dostępnych lub przewodzących obcych pojawia się
niebezpieczne napięcie dotykowe, tj. gdy zostanie uszkodzona izolacja
robocza urządzenia.
Ochrona przy uszkodzeniu
Ochrona przed dotykiem po
ś
rednim
=
Zadania ochrony przy uszkodzeniu:
•
spowodowanie samoczynnego wyłączenia zasilania w takim czasie, aby
napięcie dotykowe na częściach przewodzących dostępnych lub obcych
nie wywołało zagrożenia
lub
•
niedopuszczenie do pojawienia się napięcia dotykowego na częściach
przewodzących dostępnych i obcych
lub
•
ograniczenie
prądu
rażeniowego
do
wartości
niestwarzającej
zagrożenia
33
Uwagi:
• uzupełnienie ochrony przed dotykiem pośrednim stanowią połączenia
wyrównawcze: główne i miejscowe (dodatkowe)
• w ochronie przez samoczynne wyłączenie zasilania muszą być stosowane
uziemione przewody ochronne PE (PEN)
• przy pozostałych środkach nie wolno stosować uziemionych przewodów
ochronnych PE (PEN). Może być jedynie wymagane zastosowanie
nieuziemionych (rzadziej uziemionych) przewodów wyrównawczych CC
34
Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN-C
SAMOCZYNNE WYŁĄCZENIE ZASILANIA W SIECI TN
35
Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN-C
SAMOCZYNNE WYŁĄCZENIE ZASILANIA W SIECI TN
36
Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN-S
37
Warunki skuteczno
ś
ci ochrony przez SWZ w sieci TN:
1. przy metalicznym zwarciu przewodu fazowego L do cz
ęś
ci przewodz
ą
cej
dost
ę
pnej (przewodu PE lub obudowy) musi by
ć
spełniony warunek:
a
''
1
k
I
I
≥
S
a
0
Z
I
U
≥
poniewa
ż
:
S
0
''
1
k
Z
U
I
=
zatem:
I
a
– prąd wyłączający (powodujący działanie urządzenia ochronnego w wymaganym czasie)
I”
k1
– prąd metalicznego zwarcia doziemnego do części przewodzącej dostępnej
Z
S
– impedancja pętli zwarcia
U
0
– napięcie sieci względem ziemi
2. główne poł
ą
czenia wyrównawcze w budynku
3. uziemienia dodatkowe w sieci zasilaj
ą
cej poprawiaj
ą
ce bezpiecze
ń
stwo
przy zakłóceniach pracy sieci, a w szczególno
ś
ci przy utracie ci
ą
gło
ś
ci
przewodu PE (PEN)
38
Tabela. Maksymalne czasy wył
ą
czenia zasilania w sieci TN
dla odbiorników
r
ę
cznych i przeno
ś
nych
Napi
ę
cie znamionowe
sieci U
0
(V)
Wymagany czas wył
ą
czenia zasilania (s)
dla U
L
= 50V
dla U
L
= 25V
120
0,8
0,35
230, 277
0,4
0,2
400
0,2
0,05
480
0,1
0,05
580
0,1
0,02*
* przy niemo
ż
no
ś
ci spełnienia nale
ż
y stosowa
ć
poł
ą
czenia wyrównawcze
dodatkowe
Uwaga: Obwody rozdzielcze oraz obwody zasilaj
ą
ce tylko (!!!) urz
ą
dzenia
stacjonarne: 5 s
39
Rys. Charakterystyki czasowo-pr
ą
dowe bezpieczników typu gL
40
Rys. Rzeczywiste charakterystyki czasowo-pr
ą
dowe bezpieczników typu gG
41
Rys. Przykładowa charakterystyka czasowo-prądowa wkładki topikowej (BiWts, I
n
=20
A)
42
Rys. Szkic budowy wył
ą
cznika instalacyjnego:
1
−
zacisk przył
ą
czeniowy
2, 3
−
styki: stały, ruchomy
4
−
komora gaszeniowa
5
−
wyzwalacz nadpr
ą
dowy elektromagnetyczny
6
−
wyzwalacz cieplny
8
−
zamek
9
−
d
ź
wignia nap
ę
du
10
−
obudowa
43
Rys. Charakterystyki czasowo-pr
ą
dowe
wył
ą
czników instalacyjnych
Typ
Termobimetal
Elektromagnes
Pr
ą
d I
1
Pr
ą
d I
2
Czas
Pr
ą
d I
4
Pr
ą
d I
5
Czas
B
1,13 I
n
1,45 I
n
> 1 h
≤
1h
3 I
n
5 I
n
≥
0,1 s
< 0,1 s
C
1,13 I
n
1,45 I
n
> 1 h
≤
1h
5 I
n
10 I
n
≥
0,1 s
< 0,1 s
D
1,13 I
n
1,45 I
n
> 1 h
≤
1h
10 I
n
20 I
n
≥
0,1 s
< 0,1 s
Tabela. Prądy i czasy zadziałania wyzwalaczy wyłączników instalacyjnych
44
Przy trudności w realizacji w/w wymagania należy spełnić jeden z
warunków:
1. Spadek napięcia na przewodzie PE między rozdzielnicą zasilającą
odbiorniki a miejscem przyłączenia przewodu PE do głównej szyny
uziemiającej nie może przekraczać 50 V przy dowolnym zwarciu
jednofazowym do przewodu PE:
S
0
PE
Z
U
50
Z
⋅
≤
2. W rozdzielnicy są wykonane połączenia wyrównawcze dodatkowe
przyłączone do tych samych części przewodzących obcych, co
połączenia wyrównawcze główne.
UWAGA: W przypadku zasilania z jednej rozdzielnicy urządzeń ręcznych i
stacjonarnych,
wymagany czas wyłączenia we wszystkich obwodach nie
może być dłuższy niż w obwodzie z urządzeniem ręcznym.
45
Wyprowadzenie wzoru na spadek napięcia na przewodzie PE
''
1
k
PE
PE
I
Z
U
⋅
=
S
0
PE
Z
U
50
Z
⋅
≤
L
PE
U
U
≤
V
50
Z
U
Z
S
0
PE
≤
⋅
Warunek wyj
ś
ciowy:
S
0
''
1
k
Z
U
I
=
gdzie:
Z
S
– impedancja p
ę
tli zwarcia jednofazowego przy zwarciu w rozdzielnicy zasilaj
ą
cej
50 – warto
ść
napi
ę
cia U
L
w V (w uzasadnionych przypadkach: 25 V)
Podst.
Przek
szt.
46
Rys. Napięcie dotykowe spodziewane bez miejscowego połączenia wyrównawczego
47
Rys. Napięcie dotykowe spodziewane po wykonaniu miejscowego
połączenia wyrównawczego
48
W przypadkach, gdy możliwe jest zwarcie przewodu fazowego z ziemią z
pominięciem przewodu PE (PEN)
wymaga się, aby napięcie między
przewodem PE (PEN, przyłączonymi do niego częściami przewodzącymi
dostępnymi) a ziemią spełniało warunek:
V
50
I
R
U
''
1
k
B
PEN
≤
⋅
=
ZWARCIE DOZIEMNE Z POMINIĘCIEM PRZEWODU PE
49
E
B
0
1
k
R
R
U
I
+
=
′′
50
R
R
U
R
U
E
B
0
B
PEN
≤
+
⋅
=
R
B
- wypadkowa rezystancja wszystkich połączonych równolegle uziomów
R
E
- minimalna rezystancja styku z ziemią części przewodzących obcych nie połączonych z
przewodem PE, przez które może nastąpić zwarcie przewodu fazowego z ziemią
U
0
- wartość skuteczna napięcia znamionowego względem ziemi
50
U
50
R
R
0
E
B
−
≤
Wyprowadzenie wzoru:
V
50
I
R
U
''
1
k
B
PEN
≤
⋅
=
Warunek:
Podst.
Przek
szt.
50
PODŁĄCZANIE GNIAZD WTYCZKOWYCH DO SIECI TN
TN-C TN-C TN-S
nieprawidłowe
prawidłowe prawidłowe
51
PODŁĄCZENIE GNIAZDA
NIEPRAWIDŁOWE
52
PODŁĄCZENIE GNIAZDA
PRAWIDŁOWE
53
Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TT
SAMOCZYNNE WYŁĄCZENIE ZASILANIA W SIECI TT
54
• Problem: zapewnienie prawidłowego działania ochrony w czasie < 5 s
przez zabezpieczenia nadprądowe (zwłaszcza o dużych I
n
)
• Praktycznie:
• ochrona przez SWZ w sieci TT jest stosowana znacznie rzadziej niż w
sieci TN
• ochronę przez SWZ z zabezpieczeniami nadprądowymi w sieci TT
zrealizować można tylko dla urządzeń stacjonarnych
a
L
A
I
U
R
≤
R
A
- rezystancja uziemienia ochronnego badanego urządzenia
I
a
- prąd wyłączający
U
L
- dopuszczalna w danych warunkach środowiskowych wartość napięcia dotykowego
Warunek skuteczno
ś
ci ochrony:
55
• Części czynne: odizolowane od ziemi lub połączone z ziemią za
pośrednictwem impedancji o odpowiednio dużej wartości.
• W/w połączenie może być wykonane w punkcie neutralnym układu albo w
sztucznym punkcie neutralnym.
• Sztuczny punkt neutralny może być połączony bezpośrednio z ziemią, jeżeli
wypadkowa impedancja dla składowej zerowej jest dostatecznie duża.
• Części przewodzące dostępne powinny być uziemione indywidualnie,
grupowo lub zbiorowo.
• Jeśli układ IT jest stosowany w celu kontynuacji zasilania po wystąpieniu
pojedynczego
zwarcia,
to
powinny
być
zastosowane
urządzenia
kontrolujące stan izolacji (UKSI) dla wykrycia pierwszego doziemienia.
• UKSI powinno uruchomić sygnał dźwiękowy lub optyczny. Przy stosowaniu
obydwu sygnałów sygnał dźwiękowy może być wyłączany, ale sygnał
optyczny powinien trwać do momentu usunięcia doziemienia.
•
Zaleca się, aby pierwsze doziemienie było usuwane możliwie jak
najszybciej.
SAMOCZYNNE WYŁĄCZENIE ZASILANIA W SIECI IT
56
Ochronę przez samoczynne wyłączenie zasilania przy pojedynczym zwarciu
doziemnym w sieciach IT stosuje się w następujących przypadkach:
• gdy warunki pracy sieci stwarzają znaczne zagrożenie porażeniowe obsługi
(wysoka temperatura, duża wilgotność, praca na otwartym powietrzu)
• przy zagrożeniu pożarowym albo wybuchowym (kopalnie metanowe, zakłady
chemiczne itp.)
Warunki skuteczności ochrony:
• przy uziemieniu indywidualnym lub grupowym, jeżeli nie jest wymagane
wyłączanie zasilania przy pojedynczym zwarciu doziemnym:
R
A
I
d
≤ U
L
• przy uziemieniu zbiorowym i przy uziemieniu indywidualnym i grupowym, jeżeli
jest wymagane wyłączanie przy pojedynczym zwarciu doziemnym:
R
A
I
a
≤ U
L
SWZ w sieci IT przy pojedynczym zwarciu doziemnym
w których:
I
d
- prąd pojedynczego zwarcia przy pomijalnej impedancji w miejscu zwarcia między
przewodem fazowym i częścią przewodzącą dostępną (I
d
= I”
k1
) (Wartość I
d
musi
uwzględniać prądy upływowe i całkowitą (wypadkową) impedancję uziemienia sieci
wyznaczoną na drodze obliczeniowej lub przez pomiar)
57
Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci
o układzie IT przy pojedynczym zwarciu doziemnym
58
• W sieciach IT, w których dopuszcza się pracę przy pojedyncz
ym
zwarci
u
doziemn
ym,
powinny być stosowane urządzenia UKSI do sygnalizacji zwarcia.
• Zgodnie z normą zaleca się, aby pierwsze zwarcie było usunięte w możliwie krótkim
czasie, by skrócić czas asymetrii napięć sieci względem ziemi i zmniejszyć
prawdopodobieństwo wystąpienia zwarcia podwójnego.
• Przy zwarciu podwójnym może wystąpić
znaczne zagrożenie porażeniowe
powodowane dużym prądem uszkodzeniowym. Ochronę przeciwporażeniową przy
dotyku pośrednim zapewni wówczas ograniczenie czasu występowania zwarcia.
• Warunki wyłączenia zasilania przy podwójnym zwarciu doziemnym zależą od
rodzaju uziemienia (indywidualne, grupowe lub zbiorowe).
Jeżeli części przewodzące dostępne uziemione są indywidualnie lub grupowo, to
powinien być spełniony warunek (jak w sieci TT):
R
A
⋅
I
a
≤ U
L
w którym:
R
A
- dopuszczalna rezystancja uziemienia ochronnego części przewodzących dostępnych
odbiornika lub grupy odbiorników
I
a
- prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego
SWZ w sieci IT przy podwójnym zwarciu doziemnym
59
Wymagany czas samoczynnego wyłączenia zasilania zależy od rodzaju
stosowanego urządzenia zabezpieczającego:
• urządzenie nadprądowe powinno mieć ciągłą charakterystykę czasowo-
prądową, a czas wyłączenia nie może przekraczać 5 s
• urządzenie
z
działaniem
natychmiastowym
(tylko
wyzwalacz
elektromagnetyczny) - wartość prądu I
a
musi być prądem minimalnym
zapewniającym takie wyłączenie
60
Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci o układzie
IT przy podwójnym zwarciu doziemnym
61
Alternatywnym (i znacznie tańszym) rozwiązaniem jest stosowanie sieci IT z
uziemieniem zbiorowym (sieć ochronna, SUPO) - warunki ochrony przed
dotykiem pośrednim są takie same jak w układzie TN, gdyż prąd zwarciowy
nie przepływa przez uziom, lecz zamyka się przez przewód PE.
Muszą być wtedy spełnione następujące warunki:
a) w sieci z przewodem neutralnym:
b) w sieci bez przewodu neutralnego:
a
S
I
U
Z
2
'
0
≤
a
S
I
U
Z
2
3
0
≤
w których:
Z'
S
- impedancja p
ę
tli zwarcia od
ź
ródła zasilania do rozpatrywanego odbiornika
obejmuj
ą
ca przewód neutralny i przewód ochronny obwodu
Z
s
- impedancja p
ę
tli zwarcia od
ź
ródła zasilania do rozpatrywanego odbiornika
obejmuj
ą
ca przewód fazowy i przewód ochronny obwodu
I
a
- pr
ą
d wył
ą
czaj
ą
cy zapewniaj
ą
cy zadziałanie urz
ą
dzenia wył
ą
czaj
ą
cego w wymaganym
czasie
62
Maksymalne czasy wyłączenia zasilania przy zwarciach podwójnych
• dla urządzeń rozdzielczych oraz urządzeń stacjonarnych i ruchomych nie
przemieszczanych ręcznie podczas użytkowania dopuszcza się czas wyłączenia
podwójnych zwarć doziemnych nie dłuższy niż 5 s (niezależnie od warunków
środowiskowych i napięcia względem ziemi)
• dla urządzeń ręcznych oraz przeznaczonych do ręcznego przemieszczania w
czasie ich użytkowania wymagane czasy wyłączenia przedstawiono w tabeli.
Napięcie
znamionowe
sieci
U
0
/U (V)
Czas wyłączenia [s]
w sieci bez przewodu
neutralnego
w sieci z przewodem
neutralnym
U
L
= 50 V
U
L
= 25 V
U
L
= 50 V
U
L
= 25 V
120-240
0,8
0,4
5,0
1,1,0
230/400
277/480
0,4
0,2
0,8
0,5
400/690
0,2
0,06
0,4
0,2
580/1000
0,1
0,02 *
0,3
0,08
Tabela. Maksymalne czasy wyłączenia zasilania w sieci o układzie IT z uziemieniem
zbiorowym (sieć ochronna) przy metalicznym podwójnym zwarciu doziemnym
63
WYŁĄCZNIKI
RÓŻNICOWOPRĄDOWE
64
A - człon pomiarowy
B - człon wzmacniacza-komparatora
C - człon wył
ą
czaj
ą
cy
D - człon kontrolny
R
t
- rezystor kontrolny
Rys. Schemat blokowy wyłącznika różnicowoprądowego
RCD
=
R
esidual
C
urrent
D
evice
65
Rys. Budowa przekaźnika spolaryzowanego stosowanego w wyłącznikach RCD typu AC
1 - uzwojenie różnicowe przekładnika różnicowego
2 - uzwojenie elektromagnesu przekaźnika spolaryzowanego
3 - magnes trwały
4 - ruchoma zwora przekaźnika spolaryzowanego
5 - sprężyna zwory
UWAGA:
Osoba instalująca wyłącznik RCD powinna poinformować
użytkownika instalacji o obowiązku okresowego sprawdzania wyłącznika
przez naciśnięcie przycisku
"T" ("TEST") -
zgodnie z zaleceniami
wytwórcy, zwykle nie rzadziej niż raz na miesiąc.
66
a) napięcie znamionowe U
n
• dla wyłączników 1-fazowych: 230 V
• dla wyłączników 3-fazowych: 400 V
b) prąd znamionowy ciągły (prąd obciążenia) I
n
c) znamionowy prąd różnicowy I
∆n
• najczęściej: 6, 10, 30, 100, 300, 500 mA, 1 A lub 3 A
• rzadko budowane są RCD o większym prądzie I
∆n
(do 25 A)
Parametry znamionowe wyłączników różnicowoprądowych
Wyłączniki
I
∆n
[mA]
wysokoczułe
≤
30
średnioczułe
30 <
I
∆n
≤ 500
niskoczułe
> 500
Tabela. Klasyfikacja RCD pod względem czułości
67
Typ
Oznaczenie
Przeznaczenie / zastosowanie
AC
w sieciach z pr
ą
dem uszkodzeniowym sinusoidalnie
zmiennym doprowadzonym w sposób nagły lub wolno
narastaj
ą
cy
A
w sieciach z pr
ą
dem uszkodzeniowym sinusoidalnie
zmiennym i stałym pulsuj
ą
cym ze składow
ą
stał
ą
do
6 mA, ze sterowaniem k
ą
ta fazowego, doprowadzonym w
sposób nagły lub wolno narastaj
ą
cy
B
w sieciach z pr
ą
dem uszkodzeniowym sinusoidalnie
zmiennym i stałym pulsuj
ą
cym ze sterowaniem k
ą
ta
fazowego
oraz
z
pr
ą
dem
stałym
wygładzonym
doprowadzonym w sposób nagły lub wolno narastaj
ą
cy
Typy wyłączników różnicowoprądowych
68
Wył
ą
cznik bezzwłoczny odporny na udarowy pr
ą
d
ró
ż
nicowy o warto
ś
ci 500 A, 8/20
µ
s
kV,G
G
Wył
ą
cznik krótkozwłoczny odporny na udarowy pr
ą
d
ró
ż
nicowy 3 kA, 8/20
µ
s
S
Wył
ą
cznik
selektywny,
działaj
ą
cy
z
opó
ź
nieniem,
przeznaczony do współpracy przy szeregowym poł
ą
czeniu
z wył
ą
cznikiem bezzwłocznym i odporny na udarowy pr
ą
d
ró
ż
nicowy 3 kA, 8/20
µ
s
-25
Wył
ą
cznik przeznaczony do pracy poza pomieszczeniami
w temperaturze do minus 25
°
C
Wył
ą
cznik wymaga zabezpieczenia od strony zasilania
bezpiecznikiem typu gG o pr
ą
dzie nieprzekraczaj
ą
cym
63 A dla zapewnienia wył
ą
czenia pr
ą
du zwarciowego
podanego przez wytwórc
ę
. Je
ż
eli dopuszczalny pr
ą
d
znamionowy jest inny ni
ż
63 A, to jego warto
ść
powinna
by
ć
podana przy symbolu bezpiecznika.
69
Tabela. Maksymalne i minimalne czasy wył
ą
czenia wył
ą
czników RCD typu AC
Typ
wy
łą
cznika
Pr
ą
d I
n
Pr
ą
d I
∆
n
Czas wy
łą
czenia (s) dla
pr
ą
du uszkodzeniowego I
∆
o warto
ś
ci:
Uwagi
[A]
[A]
I
∆
n
2
⋅
I
∆
n
5
⋅
I
∆
n
bezzw
ł
oczny
dowolny
dowolny
0,3
0,15
0,04
czas
maksymalny
selektywny
25
0,03
0,5
0,2
0,15
czas
maksymalny
0,13
0,06
0,05
czas minimalny
RCCB
(residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent
protection) – wył
ą
czniki bez wbudowanego zabezpieczenia nadpr
ą
dowego
RCBO
(residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent
protection) – wył
ą
czniki z wbudowanym zabezpieczeniem nadpr
ą
dowym.
70
1 – wykres (wg normy) granicznych dopuszczalnych czasów działania wysokoczułych
RCD (I
∆n
= 30 mA)
2 – przykładowa rzeczywista charakterystyka czasowo-prądowa wysokoczułych RCD
(I
∆n
= 30 mA)
71
PEN
R
B
L1
L2
L3
N
PE
∆
I
Rys. Sposób instalowania wył
ą
cznika RCD w sieci o układzie TN-C-S
N
R
A
L1
L2
L3
N
PE
∆
I
R
A
Rys. Sposób instalowania wył
ą
cznika RCD w sieci o układzie TT
72
Ogólny warunek skuteczności ochrony w sieci TN:
I
a
Z
S
≤ U
0
Dla wyłącznika RCD:
I
a
= I
∆
n
zatem:
I
∆
n
Z
S
≤ U
0
Uwaga:
w praktyce dla spełnienia w/w warunku wystarczające jest
zachowanie ciągłości pętli zwarcia.
Warunek sprawności wyłącznika RCD typu AC:
(przy badaniu prądem sinusoidalnie zmiennym nieodkształconym):
0,5I
∆n
< I
∆
≤
I
∆n
73
• W instalacjach elektrycznych budynków mieszkalnych należy dążyć do
ochrony
jak największej części instalacji
wysokoczułym RCD.
• W
szczególności
należy
chronić
obwody
gniazd
wtyczkowych
zainstalowanych w łazience, kuchni, piwnicy, garażu, oraz gniazd na prąd
do 20 A przeznaczonych do zasilania urządzeń użytkowanych poza
budynkiem (np. kosiarek do trawy, lamp przenośnych itp.).
• W instalacjach przemysłowych wysokoczułe RCD powinny być stosowane
do zabezpieczenia obwodów, w których wymagane
jest uzupełnianie
ochrony przed dotykiem bezpośrednim
(obwodów gniazd wtyczkowych
zasilających odbiorniki ręczne i przenośne).
• Wyłączniki średnioczułe (o prądzie zadziałania nie przekraczającym 0,5 A)
należy stosować do zabezpieczania obwodów wymagających
ochrony
przed pożarem
wywołanym doziemnym prądem upływowym.
74
Tabela. Wymagane miejsca stosowania wył
ą
czników RCD
Zasilane obwody
I
∆
n
[mA]
Obwody gniazd wtyczkowych w pomieszczeniach z wann
ą
(natryskiem)
30
Obwody gniazd wtyczkowych na placach budowy i rozbiórek
30
Obwody gniazd wtyczkowych na pr
ą
d znamionowy
≤
20 A przeznaczonych do
zasilania urz
ą
dze
ń
u
ż
ytkowanych poza budynkiem
30
Instalacje elektryczne w gospodarstwach rolniczych i ogrodniczych:
- obwody gniazd wtyczkowych
- pozosta
ł
e obwody (ca
ł
o
ść
instalacji)
30
500
Instalacje elektryczne w basenach p
ł
ywackich krytych i na otwartym powietrzu
30
Instalacje elektryczne w pomieszczeniach saun
30
Instalacje elektryczne na kempingach i w pojazdach wypoczynkowych
30
Instalacje w pomieszczeniach zagro
ż
onych po
ż
arem
500
75
Rys. Przykład budowy instalacji elektrycznej z wyłącznikami
RCD w budynku jednorodzinnym
76
Rys. Przykład budowy instalacji elektrycznej z wyłącznikami RCD
w budynku wielorodzinnym
77
Rys. Zasada działania wyłącznika RCD typu B (reagującego na prąd uszkodzeniowy
przemienny, stały pulsujący, przemienny lub stały sterowany fazowo oraz na prąd
stały wygładzony)
A – układ wyzwalania pr
ą
dem uszkodzeniowym AC
E – układ wyzwalania pr
ą
dem uszkodzeniowym DC
Z – zamek wył
ą
cznika
P1 – przekładnik ró
ż
nicowopr
ą
dowy wykrywaj
ą
cy pr
ą
d uszkodzeniowy AC
P2 – przekładnik z rdzeniem nasycaj
ą
cym si
ę
, wykrywaj
ą
cy pr
ą
d uszkodzeniowy DC
78
Instalacja TN-C z wyłącznikiem RCD: uziemienie odbiornika przez
posadowienie może spowodować błędne
(zbędne)
zadziałanie wyłącznika RCD
Niewłaściwa „modernizacja” instalacji elektrycznych
79
kWh
I
E
obc
I
I
E
L
PEN
np. pralka
L PEN
odbiornik
obc
obc
I
I
I
obc
I
obc
E
I
I
0,03 A
Instalacja TN-C z wyłącznikiem RCD:
uziemienie pralki przez posadowienie może spowodować błędne
zadziałanie wyłącznika, nawet przy nie pracującej pralce, lecz przy
przewodzie zasilającym pralkę włączonym do gniazda wtyczkowego
80
Rys. Modernizacja instalacji elektrycznej w budynku jednorodzinnym
kWh
obwody
zmodernizowane,
z ochroną przed
dot ykiem pośrednim
•
Ι∆
n
≤ 0,03
A
∆
I
•
•
•
3 (1)
1
L
3
PEN
3
•
•
obwody bez
modernizacji,
bez ochrony
przed dot ykiem
pośrednim
lub z ochroną
przed dot ykiem
pośrednim
1 (3)
L PEN
L PEN
Prawidłowa modernizacja instalacji elektrycznych
81
kWh
obwody
zmodernizowane,
z ochroną przed
dotykiem pośrednim
•
Ι∆
n
≤ 0,03
A
∆
I
•
•
•
3 (1)
3 (1)
L
3
PEN
3
•
•
obwody bez
modernizacji,
bez ochrony
przed dotykiem
pośrednim
lub z ochroną
przed dotykiem
pośrednim
R
A
3 (1)
L PEN
L PEN
R
d
Rys. Modernizacja instalacji elektrycznej w budynku jednorodzinnym
82
Rys. „Gniazdo bezpieczeństwa” z wbudowanym wysokoczułym RCD
83
ŚRODKI OCHRONY PRZY
USZKODZENIU - c.d.
84
Ochrona polega na zastosowaniu:
a) wykonanych fabrycznie urządzeń mających izolację podwójną lub
wzmocnioną (II klasy ochronności) lub
b) zespołu urządzeń elektrycznych fabrycznie w pełni izolowanych lub
c) urządzeń o izolacji podstawowej z wykonaną w czasie montażu
instalacji izolacją dodatkową zapewniającą stopień bezpieczeństwa
równoważny urządzeniom elektrycznym II klasy ochronności
OCHRONA PRZEZ ZASTOSOWANIE URZĄDZEŃ
II KLASY OCHRONNOŚCI LUB O IZOLACJI RÓWNOWAŻNEJ
Oznaczenie (w widocznym miejscu na zewnątrz i wewnątrz obudowy):
85
Rys. Budowa urządzeń II klasy ochronności
a) z izolacją podwójną, przy czym izolacją dodatkową jest obudowa izolacyjna
b) z izolacją podwójną i obudową metalową
c) z izolacją wzmocnioną i obudowa metalową
1 – część czynna
2 – izolacja podstawowa
3 – izolacja dodatkowa
4 – izolacja wzmocniona
5 – część przewodząca dostępna
a) b)
c)
3
2
1
1
2
3
5
5
4
1
6
6
86
OCHRONA PRZEZ ZASTOSOWANIE IZOLOWANEGO STANOWISKA
• Cel: zapobieżenie porażeniu człowieka na drodze ręka-stopy
• Ograniczenie zakresu działania: nie zapobiega rażeniu i nie powoduje
wyłączenia uszkodzonego obwodu
• Niemożność stosowania w warunkach, w których właściwości elektryczne i
mechaniczne izolacji mogą ulec pogorszeniu (np. stanowiska mokre)
l
≥≥≥≥
2 m
l
≥ ≥ ≥ ≥
2 m
l
<
<
<
<
2m
l
>
2
,5
m
2
1
1
1
1
3
1 - część przewodząca dostępna
2 – izolowane stanowisko
3 – bariera (przeszkoda)
Rys. Minimalne odległości między częściami
przewodzącymi dostępnymi (obcymi) na
izolowanym stanowisku
87
a) rezystancja podłogi i ścian w każdym punkcie musi wynosić co najmniej:
•
50 kΩ – jeżeli U
0
≤ 500V
•
100 kΩ – jeżeli U
0
> 500V
b) brak uziemionych przewodów PE
c) wzajemne oddalenie części przewodzących dostępnych i oddalenie tych
części od części przewodzących obcych: co najmniej 2 m (1,25 m poza
strefą zasięgu ręki)
d) części przewodzące obce: izolowane izolacją wytrzymującą próbę
napięciem 2 kV, prąd upływu ≤ 1 mA
e) części przewodzące dostępne znajdujące się w odległości < 2 m:
oddzielone
barierą
zwiększającą
odległość
niezamierzonego
równoczesnego dotyku do co najmniej 2 m
Warunki skuteczno
ś
ci ochrony przez zastosowanie izolowanego
stanowiska:
88
l < 2 m
l < 2 m
l < 2 m
l
>
2
,5
m
1
1
2
3
4
1
OCHRONA PRZEZ ZASTOSOWANIE NIEUZIEMIONYCH
POŁĄCZEŃ WYRÓWNAWCZYCH
• Cel: zapobieganie porażeniom na drodze ręka-ręka, gdy jednocześnie nie
występuje zagrożenie na drodze ręka-stopy (stanowisko izolowane)
• Nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe powinny łączyć między sobą
wszystkie części przewodzące obce znajdujące się w odległości < 2 m
• Na stanowisko nie wolno wprowadzać przewodów ochronnych PE
• Przewody nieuziemionych połączeń
wyrównawczych powinny spełniać
wymagania stawiane przewodom wyrównawczym miejscowym
Rys. Ochrona przez zastosowanie
nieuziemionych połączeń
wyrównawczych:
1 - część przewodząca dostępna
2 - przewód połączenia
wyrównawczego
3 - część przewodząca obca
4 - izolowane stanowisko
89
Rys. Separacja elektryczna pojedynczego
odbiornika
OCHRONA PRZEZ ZASTOSOWANIE SEPARACJI ELEKTRYCZNEJ
U < 500 V
l
≤≤≤≤
500 m
U x l
≤≤≤≤
100 000
• odseparowanie elektryczne obwodu zasilającego odbiornik od innych
obwodów, z których mogłoby przedostać się napięcie stwarzające zagrożenie
• odseparowanie części czynnych i części przewodzących dostępnych od ziemi,
• ograniczenie napięcia znamionowego i długości obwodu separowanego w celu
zmniejszenia prawdopodobieństwa uszkodzenia izolacji oraz zmniejszenia
wartości prądu rażeniowego, gdyby do uszkodzenia doszło
• źródło obwodu separowanego: transformatory separacyjne (PN-EN 61558-2-
4:2000) lub źródła zapewniające równoważny poziom bezpieczeństwa (np.
przetwornice separacyjne)
• zalecane prowadzenie przewodów obwodu separowanego oddzielnie od innych
obwodów
90
Rys. Zasada stosowania separacji elektrycznej:
a) pojedynczego odbiornika
b) grupy odbiorników
c) odbiornika użytkowanego na metalowym stanowisku przewodzącym
91
RÓWNOCZESNA OCHRONA
PRZED DOTYKIEM
BEZPOŚREDNIM I POŚREDNIM
92
W obwodach SELV i PELV muszą być spełnione równocześnie następujące
warunki:
1. napięcie znamionowe
musi mieścić się w I zakresie napięciowym
określonym w normie PN-91/E-05010 jako
≤
50 V a.c. lub
≤
120 V d.c.,
a jego wartość powinna być dobrana do występującego stopnia
zagrożenia porażeniowego
2. sposób
wykonania obwodów
powinien
zapewniać
odpowiednią
separację obwodów SELV i PELV od obwodów wyższych napięć (w
warunkach normalnych i zakłóceniowych)
3. w określonych przez normę PN-IEC 60364-4-41 warunkach powinny być
zastosowane odpowiednie
środki ochrony przed dotykiem bezpośrednim
• Realizowana przez zastosowanie obwodów
SELV
lub
PELV
•
ELV = extra low voltage
= bardzo niskie napięcie
• używane potocznie określenie „ochrona przez zastosowanie bardzo
niskiego napięcia” jest mylące, gdyż zastosowanie tylko „bardzo niskiego
napięcia” nie jest warunkiem wystarczającym
93
Rys. Porównanie niektórych cech obwodów SELV, PELV i FELV
94
Elementy
obwodu
Wymagania stawiane elementom obwodów
SELV
PELV
Ź
ród
ł
o
napi
ę
cia
1. Nale
ż
y
stosowa
ć
transformatory
bezpiecze
ń
stwa
lub
inne
ź
ród
ł
a
zapewniaj
ą
ce nie mniejszy stopie
ń
oddzielenia obwodu ELV od obwodu
wy
ż
szego napi
ę
cia.
2. Warto
ś
ci napi
ęć
znamionowych obwodów SELV lub PELV nie mog
ą
przekracza
ć
50 V AC lub 120 V DC
i napi
ę
cia dopuszczalnego U
L
dla
rozpatrywanych warunków u
ż
ytkowania obwodów
Cz
ęś
ci
czynne
Cz
ęś
ci czynne powinny by
ć
oddzielone
od obwodów wy
ż
szego napi
ę
cia.
Nie powinny by
ć
one po
łą
czone
z
uziomami i z przewodami ochronnymi
innych obwodów.
Okre
ś
lone cz
ęś
ci czynne
mog
ą
by
ć
po
łą
czone
z uziomem i przewodami
ochronnymi obwodów wy
ż
szego
napi
ę
cia.
Cz
ęś
ci
przewodz
ą
ce
dost
ę
pne
Cz
ęś
ci przewodz
ą
ce dost
ę
pne
nie
powinny by
ć
uziemione i po
łą
czone
z
przewodami ochronnymi ani z
cz
ęś
ciami przewodz
ą
cymi dost
ę
pnymi
innych obwodów lub z cz
ęś
ciami
przewodz
ą
cymi obcymi (z wyj
ą
tkami
podanymi w normie)
Cz
ęś
ci przewodz
ą
ce dost
ę
pne
mog
ą
by
ć
po
łą
czone z uziomem
lub
uziemionymi przewodami ochronnymi
obwodów wy
ż
szego napi
ę
cia.
95
Przewody
Przewody powinny by
ć
prowadzone oddzielnie od obwodów wy
ż
szego
napi
ę
cia
. Dopuszcza si
ę
prowadzenie ww. obwodów obok siebie je
ż
eli:
a)
przewody obwodu SELV lub PELV umieszczone zostan
ą
w dodatkowej
os
ł
onie izolacyjnej, lub
b)
oddzielone zostan
ą
metalowym ekranem lub os
ł
on
ą
, lub
c)
b
ę
d
ą
mia
ł
y izolacj
ę
o napi
ę
ciu wymaganym dla obwodów o wy
ż
szym
napi
ę
ciu
Wtyczki
i gniazda
wtyczkowe
Wtyczki i gniazda wtyczkowe
nie powinny pasowa
ć
do wtyczek i gniazd
obwodów o innym napi
ę
ciu i
nie mog
ą
mie
ć
styku ochronnego
.
Ochrona przed
dotykiem
bezpo
ś
rednim
przy U
n
< 25 V AC lub 60 V DC
nie wymaga si
ę
ochrony
przy U
n
> 25 V AC lub 60 V DC
nale
ż
y stosowa
ć
izolacj
ę
podstawow
ą
, ogrodzenie lub
obudow
ę
co najmniej o IP 2X
Nale
ż
y stosowa
ć
izolacj
ę
podstawow
ą
, ogrodzenia lub
obudowy co najmniej o IP 2X.
Ochrona ta nie jest konieczna w
obwodach o napi
ę
ciu nie
przekraczaj
ą
cym 25 V AC lub 60 V
DC, je
ż
eli zagro
ż
enie jest ma
ł
e
Ochrona przed
dotykiem
po
ś
rednim
Nie wymaga si
ę
stosowania
ś
rodków ochrony przed dotykiem po
ś
rednim
96
OCHRONA
PRZECIWPORAŻENIOWA
W NORMIE
PN-HD 60364-4-41:2009
97
Środek ochrony powinien składać się z:
• odpowiedniej
kombinacji
niezależnych
środków
do ochrony
podstawowej oraz ochrony przy uszkodzeniu, lub
• Wzmocnionego środka ochrony
zapewniającego zarówno ochronę
podstawową, jak i ochronę przy uszkodzeniu.
Norma PN-HD 60364-4-41 dopuszcza
do powszechnego stosowania
następujące środki ochrony:
1. samoczynne wyłączanie zasilania
2. izolację podwójną lub wzmocnioną
3. separację elektryczną dla zasilania jednego odbiornika
4. bardzo niskie napięcie SELV lub PELV
Wymagania podstawowe stawiane środkom ochrony
98
Przeszkody i umieszczenie poza zasięgiem ręki mogą być stosowane jedynie
w instalacjach dostępnych dla:
• osób wykwalifikowanych lub poinstruowanych, lub
• osób
będących
pod
nadzorem
osób
wykwalifikowanych
lub
poinstruowanych.
Środki ochrony, które mogą być stosowane w instalacjach nadzorowanych
przez osoby wykwalifikowane lub poinstruowane,
w których nie mogą być
wykonywane nieautoryzowane zmiany:
•
izolowanie stanowiska
•
nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe
•
separacja elektryczna dla zasilania więcej niż jednego odbiornika
Jeżeli środki ochrony przeciwporażeniowej nie mogą być skuteczne, powinny
być zastosowane odpowiednio dobrane
środki (dodatkowe) uzupełniające
zapewniające wraz ze środkami podstawowymi wymagany stopień
bezpieczeństwa.
99
Układ
Maksymalne czasy (w sekundach) przy napi
ę
ciu
50 V
≤
U
0
≤
120 V
120 V<U
0
≤
230 V
230 V<U
0
≤
400 V
U
0
> 400 V
a.c.
d.c.
a.c.
d.c.
a.c.
d.c.
a.c.
d.c.
TN
0,8
Uwaga 1
0,4
5,0
0,2
0,4
0,1
0,1
TT
0,4
Uwaga 2
0,2
0,4
0,07
0,2
0,04
0,1
W układzie TT, w którym zastosowano dla ochrony przy uszkodzeniu samoczynne
wył
ą
czanie zasilania i poł
ą
czenia wyrównawcze ochronne ł
ą
cz
ą
ce wszystkie cz
ęś
ci
przewodz
ą
ce dost
ę
pne mo
ż
e by
ć
stosowany czas wył
ą
czania podany dla układu TN
Uwaga 1: Samoczynne wył
ą
czenie zasilania mo
ż
e by
ć
wymagane z innych powodów ni
ż
ochrona przeciwpora
ż
eniowa.
Uwaga 2: Przy stosowaniu urz
ą
dzenia ochronnego w postaci wył
ą
cznika RCD nale
ż
y
uwzgl
ę
dni
ć
uwag
ę
do 411.4.4, uwag
ę
4 do 411.5.3 i uwag
ę
do 411.6.4
Tabela. Maksymalne czasy samoczynnego wyłączenia zasilania w obwodach
odbiorczych typu TN i TT, w których płynąć może prąd nie przekraczający 32 A
100
• W układach TN dopuszcza się samoczynne wyłączanie zasilania w czasie
nie przekraczającym 5 s w obwodach rozdzielczych i obwodach
odbiorczych o prądzie przekraczającym 32 A.
• W układach TT dopuszcza się samoczynne wyłączanie zasilania w czasie
nie przekraczającym 1 s w obwodach rozdzielczych i obwodach
odbiorczych o prądzie przekraczającym 32 A.
• W układach o napięciu znamionowym wyższym od 50 V a.c. lub 120 V
d
.c. samoczynne wyłączenie zasilania w wyżej podanych czasach nie jest
wymagane, jeżeli przy wystąpieniu uszkodzenia do przewodu ochronnego
lub ziemi, napięcie zasilające jest redukowane w czasie nie większym od
5 s do 50 V a.c. lub 120 V
d
.c. lub niższego.
W takich przypadkach należy sprawdzić czy odłączenie zasilania nie jest
wymagane z innych powodów niż ochrona przeciwporażeniowa.
101
Jeżeli nie można zrealizować samoczynnego wyłączania zasilania w
wymaganych czasach
,
powinny być zastosowane dodatkowe połączenia
wyrównawcze spełniające wymagania rozdziału 415.2 projektu normy
(uzupełniająca ochrona przez zastosowanie wysokoczułego wyłącznika
różnicowoprądowego lub dodatkowego połączenia wyrównawczego).
W układach a.c. uzupełniająca ochrona w postaci wysokoczułego
wyłącznika RCD powinna być zastosowana dla zasilania
:
- gniazd wtyczkowych o prądzie znamionowym nieprzekraczającym 20 A
przeznaczonych dla użytkowania przez osoby postronne i które są
przewidziane do powszechnego użytku,
- urządzeń ruchomych o prądzie znamionowym nieprzekraczającym 32 A
użytkowanych na zewnątrz pomieszczeń.