1
mgr in
ż
. Fryderyk Łasak
PRACE KONTROLNO-POMIAROWE W UJ
Ę
CIU
EUROPEJSKIM
i pomiary ochrony przeciwpora
ż
eniowej instalacji elektrycznych
1. Przepisy Pa
ń
stwowe i Polskie Normy dotycz
ą
ce pomiarów instalacji i
urz
ą
dze
ń
elektrycznych
Akty prawne zwi
ą
zane z pomiarami i kontrol
ą
metrologiczn
ą
przyrz
ą
dów pomiarowych:
1. Ustawa z dnia 11 maja 2001 r. Prawo o miarach po nowelizacji z 20 kwietnia 2004r. -
tekst jednolity [16].
2. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 maja 2003 r.
w sprawie legalnych jednostek miar [34].
3. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 2 kwietnia 2004 r.
w sprawie prawnej kontroli metrologicznej przyrz
ą
dów pomiarowych [35].
4. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 12 stycznia 2005 r. w sprawie
tworzenia punktów legalizacyjnych [36].
5. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 29 marca 2005 r. w sprawie
upowa
ż
nie
ń
do legalizacji pierwotnej lub legalizacji ponownej przyrz
ą
dów pomiarowych
[37].
6. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 30 marca 2005 r. w sprawie rodzajów
przyrz
ą
dów pomiarowych podlegaj
ą
cych prawnej kontroli metrologicznej oraz zakresu tej
kontroli [33].
7. Zarz
ą
dzenie Prezesa Głównego Urz
ę
du Miar nr 12 z dnia 30.03.1999 r. w sprawie
wprowadzenia przepisów metrologicznych o miernikach oporu p
ę
tli zawarcia Dz. U. Miar i
Probiernictwa z 1999 r. nr 3, poz. 14
8. Zarz
ą
dzenie Prezesa Głównego Urz
ę
du Miar nr 18 z dnia 11.07.2000 r. w sprawie
wprowadzenia przepisów metrologicznych o miernikach oporu izolacji Dz. U. Miar i
Probiernictwa z 2000 r. nr 4 poz. 20
UWAGA! Zarz
ą
dzenia Prezesa Głównego Urz
ę
du Miar (Ad.7. i 8.) utraciły moc prawn
ą
z dniem
1 stycznia 2004 r. zgodnie z art. 29 znowelizowanej Ustawy. Prawo o miarach, jednak warto
powoła
ć
si
ę
na nie celem pełnego zobrazowania omawianego zagadnienia traktuj
ą
c je jako
zasady wiedzy technicznej.
Ustawa Prawo o miarach z dnia 11 maja 2001 r. [16], reguluje mi
ę
dzy innymi zagadnienia:
•
legalnych jednostek miar i pa
ń
stwowych wzorców jednostek miar,
•
prawnej kontroli metrologicznej przyrz
ą
dów pomiarowych,
•
kompetencji i zada
ń
organów administracji rz
ą
dowej wła
ś
ciwych w sprawach miar
Szczegółowe postanowienia dotycz
ą
ce legalnych jednostek miar zawiera Rozporz
ą
dzenie
Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 maja 2003 r. w sprawie legalnych
jednostek miar [34].
W 2005 roku ukazała si
ę
polska norma PN-EN 61140 „Ochrona przed pora
ż
eniem elektrycznym
– Wspólne aspekty instalacji i urz
ą
dze
ń
, której celem jest podanie podstawowych zasad i
wymaga
ń
, które s
ą
wspólne dla instalacji, sieci i urz
ą
dze
ń
elektrycznych lub niezb
ę
dne dla ich
koordynacji. Norma zawiera uzupełnienie i nowelizacj
ę
zasad i wymaga
ń
stawianych ochronie
przeciwpora
ż
eniowej w normie PN- IEC 60364-4-41.
W grudniu 2005 r. została ustanowiona nowa wersja normy IEC 60364-4-41. Postanowienia
zawarte w tej normie znalazły si
ę
w europejskim dokumencie normalizacyjnym, HD 60364-4-
41:2007, któremu 10 maja 2007 nadano status polskiej normy PN-HD 60364-4-41: 2007 (U) czyli
2
jest to obecnie norma uznaniowa (okładkowa) w j
ę
zyku angielskim, na razie nie mo
ż
e by
ć
powoływana w przepisach polskich, mo
ż
e by
ć
jedynie stosowana na zasadzie dobrowolno
ś
ci.
Norma ta zast
ą
pi dotychczasowe polskie normy:
─
PN-IEC 60364-4-41:2000,
─
PN-IEC 60364-4-46:1999,
─
PN-IEC 60364-4-47:2001,
─
PN-IEC 60364-4-481:1994,
W normie tej przewidziano zmiany nie tylko postanowie
ń
wynikaj
ą
cych z IEC 61140, ale równie
ż
zmiany wielu postanowie
ń
dotycz
ą
cych kryteriów ochrony.
2. Zasady wykonywania pomiarów elektrycznych
Wykonuj
ą
c pomiary elektryczne uzyskujemy informacje o stanie technicznym badanych
urz
ą
dze
ń
. Ich dobry stan techniczny, jest gwarancj
ą
bezawaryjnej i bezpiecznej pracy.
Pomiary w okresie eksploatacji słu
żą
dla oceny aktualnego stanu technicznego urz
ą
dze
ń
pod
wzgl
ę
dem niezawodno
ś
ci i bezpiecze
ń
stwa pracy. Wyniki pomiarów s
ą
podstaw
ą
decyzji o
dalszej eksploatacji lub dokonaniu odpowiednich napraw, wymian czy remontów generalnych.
Ogólnie pomiary dzielimy na trzy grupy:
I.
pomiary wykonywane na urz
ą
dzeniach elektrycznych u wytwórcy, dla sprawdzenia,
ż
e
wykonane urz
ą
dzenie jest w pełni sprawne i spełnia wymagania okre
ś
lonych norm lub
aprobat technicznych. Karta kontroli technicznej jest podstaw
ą
udzielenia gwarancji na
dane urz
ą
dzenie.
II.
pomiary na urz
ą
dzeniach elektrycznych zamontowanych w obiekcie przed przekazaniem
do eksploatacji. Od tych pomiarów oczekujemy odpowiedzi czy:
urz
ą
dzenia zostały prawidłowo dobrane,
zamontowane zgodnie z dokumentacj
ą
,
nie s
ą
uszkodzone,
wła
ś
ciwie wykonano nastawy zabezpiecze
ń
,
sprawdzona została funkcjonalno
ść
działania,
sygnalizacja działa poprawnie,
spełniono wszystkie warunki, aby obwody elektryczne w cało
ś
ci mogły spełnia
ć
stawiane im dokumentacj
ą
techniczn
ą
wymagania i mogły by
ć
bezpiecznie
eksploatowane.
Efektem pomiarów powinny by
ć
protokoły pomiarów pomonta
ż
owych.
III Pomiary w okresie eksploatacji urz
ą
dze
ń
, maj
ą
ce da
ć
odpowied
ź
, jaki jest aktualny stan
techniczny urz
ą
dze
ń
pod wzgl
ę
dem niezawodno
ś
ci i bezpiecze
ń
stwa pracy, czy nie uległ
on pogorszeniu w ostatnim okresie.
Wyniki tych pomiarów maj
ą
by
ć
podstaw
ą
do podj
ę
cia decyzji o dalszej eksploatacji lub
dokonaniu odpowiednich napraw, wymian czy remontów generalnych.
Pomiary zawsze powinny by
ć
wykonywane poprawnie, aby wyci
ą
gane wnioski były wła
ś
ciwe.
Przed wykonywaniem pomiarów elektrycznych powinni
ś
my odpowiedzie
ć
na pytania:
1.
kto mo
ż
e wykonywa
ć
pomiary zwi
ą
zane z ochron
ą
ż
ycia, zdrowia, mienia i ochron
ą
ś
rodowiska,
2.
czym nale
ż
y wykonywa
ć
powy
ż
sze pomiary?,
3.
w jaki sposób nale
ż
y je wykonywa
ć
- aby uzyskane wyniki były poprawne.
Ad. 1 - pomiary skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej z racji swojego charakteru i
sposobu wykonywania (urz
ą
dzenia pod napi
ę
ciem) nios
ą
zagro
ż
enia zarówno dla osób
wykonuj
ą
cych te pomiary, jak i dla osób postronnych. Zgodnie z Zarz
ą
dzeniem Ministra
Gospodarki [32], prace przy wykonywaniu prób i pomiarów zaliczane s
ą
do prac w warunkach
szczególnego zagro
ż
enia dla zdrowia i
ż
ycia ludzkiego. Dlatego osoby wykonuj
ą
ce pomiary
powinny posiada
ć
odpowiednie wykształcenie techniczne, do
ś
wiadczenie eksploatacyjne oraz
3
posiada
ć
aktualne za
ś
wiadczenia kwalifikacyjne, upowa
ż
niaj
ą
ce do wykonywania pomiarów jako
uprawnienia w zakresie kontrolno-pomiarowym.
Ustawa “Prawo Energetyczne” [19] stanowi,
ż
e osoby zajmuj
ą
ce si
ę
eksploatacj
ą
sieci oraz
urz
ą
dze
ń
i instalacji obowi
ą
zane s
ą
posiada
ć
kwalifikacje potwierdzone
ś
wiadectwem wydanym
przez komisje kwalifikacyjne. Komisje kwalifikacyjne zostały powołane przez Prezesa Urz
ę
du
Regulacji Energetyki (URE) oraz wła
ś
ciwych Ministrów wymienionych w “Prawie
Energetycznym”. W tej sprawie obowi
ą
zuje obecnie Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki, Pracy
i Polityki Społecznej z 28 kwietnia 2003r. [27] w sprawie szczegółowych zasad stwierdzania
posiadania kwalifikacji przez osoby zajmuj
ą
ce si
ę
eksploatacj
ą
urz
ą
dze
ń
instalacji i sieci.”
Rozporz
ą
dzenie to wprowadziło nast
ę
puj
ą
ce zmiany:
1. Znikn
ą
ł brak wymagania potwierdzenia posiadania kwalifikacji przy eksploatacji w
zakresie obsługi urz
ą
dze
ń
i instalacji w gospodarstwach domowych i rolnych a § 4.1.
obecnie brzmi: „Nie wymaga si
ę
potwierdzenia posiadania kwalifikacji w zakresie obsługi
urz
ą
dze
ń
i instalacji u u
ż
ytkowników eksploatuj
ą
cych urz
ą
dzenia elektryczne o napi
ę
ciu
nie wy
ż
szym ni
ż
1 kV i mocy znamionowej nie wy
ż
szej ni
ż
20 kW, je
ż
eli w dokumentacji
urz
ą
dzenia okre
ś
lono zasady jego obsługi”.
2. W zał
ą
czniku nr 1, grupa 1. Posiadanie kwalifikacji wymagane jest dla zespołów
pr
ą
dotwórczych o mocy powy
ż
ej 50 kW, poprzednio wymagano „ł
ą
cznie od 20 kW
wzwy
ż
”.
3. Ustawa z 27 marca 2003r nowelizuje Prawo Budowlane i wprowadza wymaganie,
ż
e
kontrol
ę
stanu technicznego instalacji elektrycznych, piorunochronnych i gazowych
powinny przeprowadza
ć
osoby posiadaj
ą
ce kwalifikacje wymagane przy wykonywa-
niu dozoru nad eksploatacj
ą
urz
ą
dze
ń
, instalacji oraz sieci energetycznych i
gazowych. Zatem osoba wykonuj
ą
ca pomiary ochronne i podpisuj
ą
ca protokoły z tych
pomiarów powinna mie
ć
za
ś
wiadczenia kwalifikacyjne D i E z uprawnieniami do
wykonywania pomiarów ochronnych.
4. Ustawa z 4 marca 2005r o zmianie ustawy – Prawo energetyczne oraz ustawy –
Prawo ochrony
ś
rodowiska, wprowadziła zmiany do tekstu obowi
ą
zuj
ą
cego prawa
energetycznego. Zmiana ta przywraca obowi
ą
zek sprawdzania, co 5 lat kwalifikacji osób
zajmuj
ą
cych si
ę
eksploatacj
ą
urz
ą
dze
ń
, instalacji i sieci energetycznych. Wynika st
ą
d
konieczno
ść
zamieszczania obecnie w
ś
wiadectwach kwalifikacyjnych terminu ich
wa
ż
no
ś
ci.
Ś
wiadectwa kwalifikacyjne wydawane dotychczas bezterminowo, na podstawie dotychczaso-
wych przepisów, zgodnie z art. 16 nowej ustawy, zachowuj
ą
moc do dnia 3 maja 2010 r., tj.
przez 5 lat od dnia wej
ś
cia w
ż
ycie ustawy wprowadzaj
ą
cej t
ą
nowelizacj
ę
.
Ad. 2.- Obecnie całokształt spraw zwi
ą
zanych z metrologi
ą
i wymaganiami dotycz
ą
cymi
przyrz
ą
dów pomiarowych reguluje omówiona wcze
ś
niej, obowi
ą
zuj
ą
ca od 1 I 2003r. ustawa p.t.
“Prawo o miarach” z dnia 11 maja 2001 r., po nowelizacji z 20 kwietnia 2004r.
Ad. 3. - Przy wykonywaniu pomiarów nale
ż
y zwróci
ć
uwag
ę
na warunki mog
ą
ce mie
ć
istotny
wpływ na dokładno
ść
pomiaru, mie
ć
ś
wiadomo
ść
popełnianych bł
ę
dów i wła
ś
ciwie interpretowa
ć
uzyskane wyniki.
Przy wykonywaniu wszystkich pomiarów odbiorczych i eksploatacyjnych nale
ż
y przestrzega
ć
nast
ę
puj
ą
cych zasad:
a) pomiary powinny by
ć
wykonywane w warunkach identycznych lub zbli
ż
onych do
warunków normalnej pracy podczas eksploatacji urz
ą
dze
ń
czy instalacji,
b) przed przyst
ą
pieniem do pomiarów nale
ż
y sprawdzi
ć
prawidłowo
ść
funkcjonowania
przyrz
ą
dów (kontrola, próba sprawdzenie baterii zasilaj
ą
cych, przewodów pomiarowych
itp.),
c) przed rozpocz
ę
ciem pomiarów nale
ż
y dokona
ć
ogl
ę
dzin badanego obiektu dla
stwierdzenia jego kompletno
ś
ci, braku usterek oraz prawidłowo
ś
ci wykonania i
oznakowania, sprawdzenia stanu ochrony podstawowej, stanu urz
ą
dze
ń
ochronnych oraz
prawidłowo
ś
ci poł
ą
cze
ń
.
d) przed przyst
ą
pieniem do pomiarów nale
ż
y zapozna
ć
si
ę
z dokumentacj
ą
techniczn
ą
celem ustalenia poprawnego sposobu wykonania bada
ń
,
4
Przed przyst
ą
pieniem do pomiarów nale
ż
y dokona
ć
niezb
ę
dnych ustale
ń
i oblicze
ń
warunkuj
ą
cych:
wybór poprawnej metody pomiaru,
jednoznaczno
ść
kryteriów oceny wyników,
mo
ż
liwo
ść
popełnienia bł
ę
dów czy uchybów pomiarowych,
konieczno
ść
zastosowania współczynników poprawkowych do
warto
ś
ci zmierzonych.
e) nie nale
ż
y bez potrzeby dotyka
ć
cz
ęś
ci czynnych i cz
ęś
ci przewodz
ą
cych oraz cz
ęś
ci
obcych, pami
ę
taj
ą
c,
ż
e ochrona przeciwpora
ż
eniowa mo
ż
e by
ć
niesprawna.
f) nale
ż
y pami
ę
ta
ć
,
ż
e urz
ą
dzenia charakteryzuj
ą
ce si
ę
du
żą
pojemno
ś
ci
ą
, jak kable i
kondensatory po wył
ą
czeniu napi
ę
cia gro
żą
jeszcze pora
ż
eniem.
2.1. Zakres wykonywania pomiarów odbiorczych i okresowych
Na wyniki pomiarów składaj
ą
si
ę
dwie cz
ęś
ci:
pierwsza to ogl
ę
dziny maj
ą
ce da
ć
pozytywn
ą
odpowied
ź
,
ż
e zainstalowane na stałe
urz
ą
dzenia elektryczne spełniaj
ą
wymagania bezpiecze
ń
stwa podane w odpowiednich
normach przedmiotowych, i
ż
e zainstalowane wyposa
ż
enie jest zgodne z instrukcjami
wytwórcy, tak, aby zapewniało jego poprawne działanie.
druga to próby i pomiary maj
ą
ce da
ć
odpowied
ź
czy zachowane s
ą
wymagane
parametry techniczne i spełnione s
ą
wymagania dotycz
ą
ce aparatów pomiarowych i
sprawdzaj
ą
cych podanych w normach.
Norma PN-IEC 60364-6-61:2000 “Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Sprawdzanie.
Sprawdzanie odbiorcze.” [3] zawiera wymagany zakres prób odbiorczych. Norma wymaga, aby
ka
ż
da instalacja przed przekazaniem do eksploatacji była poddana ogl
ę
dzinom i próbom celem
sprawdzenia, czy zostały spełnione wymagania normy. Przed przyst
ą
pieniem do prób nale
ż
y
udost
ę
pni
ć
wykonuj
ą
cym sprawdzenie instalacji, dokumentacj
ę
techniczn
ą
wraz z protokołami
ogl
ę
dzin i prób cz
ą
stkowych wykonanych podczas monta
ż
u.
2.1.1. Ogl
ę
dziny
Ogl
ę
dziny to pierwszy etap pomiarów, który nale
ż
y wykona
ć
przed przyst
ą
pieniem do prób przy
odł
ą
czonym zasilaniu, z zachowaniem ostro
ż
no
ś
ci celem zapewnienia bezpiecze
ń
stwa ludziom
i unikni
ę
cia uszkodze
ń
obiektu lub zainstalowanego wyposa
ż
enia.
Ogl
ę
dziny maj
ą
potwierdzi
ć
,
ż
e zainstalowane urz
ą
dzenia:
-
spełniaj
ą
wymagania bezpiecze
ń
stwa podane w odpowiednich normach;
- zostały prawidłowo dobrane i zainstalowane zgodnie z wymaganiami normy
-
nie maj
ą
uszkodze
ń
pogarszaj
ą
cych bezpiecze
ń
stwo;
-
maj
ą
wła
ś
ciwy sposób ochrony przed pora
ż
eniem pr
ą
dem elektrycznym;
-
wła
ś
ciwie dobrano przekroje i oznaczono przewody neutralne, ochronne, i fazowe;
- wła
ś
ciwie dobrano i oznaczono zabezpieczenia i aparatur
ę
. Nale
ż
y sprawdzi
ć
rodzaj i
warto
ś
ci zastosowanych zabezpiecze
ń
;
-
s
ą
wyposa
ż
one w schematy i tablice ostrzegawcze i informacyjne;
-
zapewniony jest dost
ę
p do urz
ą
dze
ń
dla wygodnej obsługi, konserwacji i napraw.
2.1.2. Próby
Norma zawiera zakres prób odbiorczych, które w zale
ż
no
ś
ci od potrzeb s
ą
nast
ę
puj
ą
ce:
-
próba ci
ą
gło
ś
ci przewodów ochronnych, w tym głównych i dodatkowych
poł
ą
cze
ń
wyrównawczych i pomiar ich rezystancji;
-
pomiar rezystancji izolacji instalacji elektrycznej;
-
sprawdzenie ochrony przez separacj
ę
obwodów;
-
pomiar rezystancji podłóg i
ś
cian;
-
sprawdzenie samoczynnego wył
ą
czenia zasilania;
-
pomiar rezystancji uziemienia uziomów;
-
sprawdzenie biegunowo
ś
ci;
5
-
próba wytrzymało
ś
ci elektrycznej;
-
próba działania;
-
sprawdzenie skutków cieplnych;
-
pomiar spadku napi
ę
cia.
Opisane w normie metody wykonywania prób, s
ą
podane jako zalecane, dopuszcza si
ę
stoso-
wanie innych metod, pod warunkiem,
ż
e zapewni
ą
równie miarodajne wyniki. W przypadku, gdy
wynik którejkolwiek próby jest niezgodny z norm
ą
, to prób
ę
t
ą
i próby poprzedzaj
ą
ce, je
ż
eli mog
ą
mie
ć
wpływ na wyniki, nale
ż
y powtórzy
ć
po usuni
ę
ciu przyczyny niezgodno
ś
ci.
W zał
ą
cznikach A, B, C, D norma podaje:
A – metod
ę
pomiaru rezystancji podłóg i
ś
cian i dwie elektrody probiercze do jej pomiaru,
B - przykładowe metody sprawdzania działania urz
ą
dze
ń
ochronnych ró
ż
nicowopr
ą
dowych,
C - metod
ę
pomiaru rezystancji uziomu - sprawdzenie poprawno
ś
ci wykonania pomiaru,
D - przykłady metod pomiaru impedancji p
ę
tli zwarcia dla układów sieci TN.
W informacyjnym zał
ą
czniku E – “Wskazówki stosowania przepisów arkusza 61: Sprawdzanie
odbiorcze” norma zawiera dodatkowe wyja
ś
nienia interpretacyjne do kilku punktów normy:
-
Przewiduje uwzgl
ę
dnianie wzrostu rezystancji przewodów ze wzrostem temperatury
spowodowanej zwarciem, aby zmierzona warto
ść
impedancji p
ę
tli zwarciowej spełniała
wymagania 413.1.3. Wymagania te zgodnie z norm
ą
s
ą
spełnione, je
ż
eli zmierzona warto
ść
impedancji p
ę
tli zwarciowej spełnia nast
ę
puj
ą
c
ą
zale
ż
no
ść
:
Z
S
(m) <
2
3
⋅
U
I
o
a
(
Ω
)
(1)
gdzie: Z
S
(m) jest zmierzon
ą
warto
ś
ci
ą
impedancji p
ę
tli zwarciowej obejmuj
ą
cej faz
ę
i uziemiony
punkt neutralny, w omach;
U
o
jest napi
ę
ciem znamionowym wzgl
ę
dem ziemi w woltach;
I
a
jest pr
ą
dem powoduj
ą
cym samoczynne zadziałanie zabezpieczenia w
wymaganym czasie 0,2; 0,4 lub 5 s.
Wymaganie to stawia zbyt ostre kryteria dla instalacji, zupełnie nieuzasadnione dla krótkiego
czasu wył
ą
czenia 0,2 i 0,4 s i jest dyskusyjne dla czasu 5 s.
-
Omawia warunki wykonywania pomiaru rezystancji przewodów ochronnych i warunki, jakie
powinna spełnia
ć
zmierzona rezystancja tych przewodów, aby ten pomiar mógł zast
ą
pi
ć
pomiar
impedancji p
ę
tli zwarciowej.
W zał
ą
czniku informacyjnym F “Sprawdzanie i próby okresowe” omówiony jest cel przeprowa-
dzania okresowych prób instalacji. S
ą
one przeprowadzane dla okre
ś
lenia czy instalacje lub ich
cz
ęś
ci nie pogorszyły si
ę
w takim stopniu,
ż
e dalsze ich wykorzystywanie jest niebezpieczne i nie
spełniaj
ą
one wymaga
ń
przepisów dotycz
ą
cych instalacji. Sprawdzanie powinno obejmowa
ć
badanie skutków wszystkich zmian wprowadzonych w instalacji. Podstawowe informacje
dotycz
ą
ce sprawdzania odbiorczego s
ą
równie
ż
wa
ż
ne do okresowego sprawdzania i prób.
W 2006 r. norma PN-IEC 60364-6-61:2000 została zast
ą
piona norm
ą
PN-HD 384.6.61 S2:2006
(U) Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Cz
ęść
6-61 Sprawdzanie. Sprawdzanie
odbiorcze. Jest to norma uznaniowa (okładkowa) w j
ę
zyku oryginału, wi
ę
c nie mo
ż
e by
ć
powoływana w przepisach polskich, mo
ż
e by
ć
jedynie stosowana na zasadzie dobrowolno
ś
ci.
W normie PN-HD 384.6.61 S2:2006 (U) usuni
ę
to zał
ą
czniki B „Sprawdzanie działania urz
ą
dze
ń
ochronnych ró
ż
nicowopr
ą
dowych” i D „Pomiar impedancji p
ę
tli zwarciowej”
2.1.3. Zakres wykonywania okresowych pomiarów
Zgodnie z PN-IEC 60364-6-61 okresowe sprawdzania i próby powinny obejmowa
ć
, co najmniej:
ogl
ę
dziny dotycz
ą
ce ochrony przed dotykiem bezpo
ś
rednim i ochrony przeciwpo
ż
arowej;
pomiary rezystancji izolacji;
badania ci
ą
gło
ś
ci przewodów ochronnych;
badania ochrony przed dotykiem po
ś
rednim; czyli sprawdzenie skuteczno
ś
ci ochrony
6
przeciwpora
ż
eniowej;
próby działania urz
ą
dze
ń
ró
ż
nicowopr
ą
dowych.
Okresowe badania i pomiary wykonujemy takimi samymi metodami jak próby odbiorcze.
2.1.4. Cz
ę
sto
ść
wykonywania okresowych pomiarów i bada
ń
Norma PN-IEC 60364-6-61 wymaga, aby okresowe sprawdzania i próby instalacji elektrycznych
były wykonywane w ci
ą
gu najkrótszego okresu po sprawdzeniu odbiorczym, który wynika z
charakteru instalacji, eksploatacji i warunków
ś
rodowiskowych, w jakich eksploatowane s
ą
urz
ą
dzenia. Najdłu
ż
szy okres mi
ę
dzy badaniami ustalony przez Ustaw
ę
Prawo Budowlane [8.17]
wynosi 5 lat. W zał
ą
czniku omówiono przypadki, w których wyst
ę
puje wy
ż
sze ryzyko i zalecany
jest krótszy czasokres bada
ń
i przegl
ą
dów. Nale
żą
do nich:
miejsca pracy lub lokalizacje, gdzie wyst
ę
puje niebezpiecze
ń
stwo zniszczenia, po
ż
aru lub
wybuchu;
miejsca pracy lub lokalizacje, gdzie wyst
ę
puj
ą
instalacje zarówno niskiego jak i wysokiego
napi
ę
cia;
obiekty komunalne;
place budowy;
miejsca, w których u
ż
ywany jest sprz
ę
t przeno
ś
ny.
W zale
ż
no
ś
ci od warunków
ś
rodowiskowych nale
ż
y stosowa
ć
ró
ż
ne okresy. Cz
ę
sto
ść
bada
ń
nale
ż
y ustali
ć
w oparciu o wymagania Ustawy Prawo Budowlane [8.17], Ustawy Prawo
Energetyczne [19], wymagania przepisów o ochronie przeciwpora
ż
eniowej [1] i
przeciwpo
ż
arowej [26] oraz o zasady wiedzy technicznej.
W oparciu o wymagania nieobowi
ą
zuj
ą
cego obecnie zarz
ą
dzenia MGiE z 1987 r. (zasady wiedzy
technicznej) wszystkie urz
ą
dzenia i instalacje elektryczne mo
ż
na podzieli
ć
na cztery grupy w
zale
ż
no
ś
ci od warunków
ś
rodowiskowych, w jakich s
ą
eksploatowane i wymaganej cz
ę
sto
ś
ci
bada
ń
(tabela 1).
- 1 grupa - urz
ą
dzenia i instalacje badane w pełnym zakresie - nie rzadziej, ni
ż
co rok,
- 2 grupa - urz
ą
dzenia i instalacje badane pod wzgl
ę
dem bezpiecze
ń
stwa przeciwpora
ż
enio-
wego - nie rzadziej, ni
ż
co rok i pod wzgl
ę
dem bezpiecze
ń
stwa przeciwpo
ż
arowego,
przez pomiar rezystancji izolacji nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat,
- 3 grupa - urz
ą
dzenia i instalacje badane pod wzgl
ę
dem bezpiecze
ń
stwa przeciwpora
ż
enio
wego - nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat i pod wzgl
ę
dem bezpiecze
ń
stwa przeciwpo
ż
aro-
wego, - nie rzadziej, ni
ż
co rok
- 4 grupa - urz
ą
dzenia badane w pełnym zakresie, - nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat.
Tabela 1. Zalecane czasokresy pomiarów eksploatacyjnych urz
ą
dze
ń
i instalacji elektrycznych
Okres pomi
ę
dzy kolejnymi sprawdzaniami
Rodzaj pomieszczenia
skuteczno
ś
ci ochrony
przeciwpora
ż
eniowej
rezystancji izolacji
instalacji
1. O wyziewach
ż
r
ą
cych
nie rzadziej, ni
ż
co 1 rok
nie rzadziej, ni
ż
co 1 rok
2. Zagro
ż
one wybuchem
nie rzadziej, ni
ż
co 1 rok
nie rzadziej, ni
ż
co 1 rok
3. Otwarta przestrze
ń
nie rzadziej, ni
ż
co 1 rok
nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
4. Bardzo wilgotne o wilg. ok. 100%
i wilgotne przej
ś
ciowo 75 do 100%
nie rzadziej, ni
ż
co 1 rok
nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
5. Gor
ą
ce o temperaturze powietrza
ponad 35
o
C
nie rzadziej, ni
ż
co 1 rok
nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
6. Zagro
ż
one po
ż
arem
nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
nie rzadziej, ni
ż
co 1 rok
7. Stwarzaj
ą
ce zagro
ż
enie dla ludzi
(ZL I, ZL II, ZL III)
nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
nie rzadziej, ni
ż
co 1 rok
8. Zapylone
nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
9. Pozostałe niewymienione
nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
Poniewa
ż
nie ma obecnie aktu normatywnego okre
ś
laj
ą
cego czasokresy okresowego
wykonywania pomiarów i bada
ń
, zgodnie z wymaganiem Rozporz
ą
dzenia Ministra Gospodarki z
7
25 wrze
ś
nia 2000 r. w sprawie szczegółowych warunków przył
ą
czenia podmiotów do sieci
elektroenergetycznych, podmioty zaliczane do grup przył
ą
czeniowych I-III i VI opracowuj
ą
instrukcj
ę
ruchu i eksploatacji.
Zgodnie z wymaganiem Rozporz
ą
dzenia Ministra Gospodarki [31] podmioty zaliczane do grup
przył
ą
czeniowych IV i V opracowuj
ą
instrukcj
ę
eksploatacji. Instrukcje te powinny okre
ś
la
ć
zakres, procedury i czynno
ś
ci zwi
ą
zane z ruchem i eksploatacj
ą
urz
ą
dze
ń
, instalacji i sieci
elektroenergetycznych. Powinny w instrukcjach by
ć
podane czasokresy bada
ń
okresowych
dostosowane do warunków
ś
rodowiskowych panuj
ą
cych w danym zakładzie. Omawiane
instrukcje powinny by
ć
zatwierdzone przez Dyrektora Zakładu, co znacznie ułatwia prawidłow
ą
eksploatacje urz
ą
dze
ń
w danym zakładzie.
Kwalifikacja budynków i pomieszcze
ń
ze wzgl
ę
du zagro
ż
enia dla ludzi zgodnie z
Rozporz
ą
dzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. [24]:
Budynki oraz cz
ęś
ci budynków stanowi
ą
ce odr
ę
bne strefy po
ż
arowe, okre
ś
lone jako ZL, zalicza
si
ę
do jednej lub do wi
ę
cej ni
ż
jedna spo
ś
ród nast
ę
puj
ą
cych kategorii zagro
ż
enia ludzi:
ZLI – zawieraj
ą
ce pomieszczenia przeznaczone do jednoczesnego przebywania ponad 50 osób
nieb
ę
d
ą
cych ich stałymi u
ż
ytkownikami, a nieprzeznaczone dla przede wszystkim do
u
ż
ytku ludzi o ograniczonej zdolno
ś
ci poruszania si
ę
,
ZLII – przeznaczone przede wszystkim do u
ż
ytku ludzi o ograniczonej zdolno
ś
ci poruszania si
ę
,
takie jak szpitale,
ż
łobki, przedszkola, domy dla osób starszych,
ZLIII – u
ż
yteczno
ś
ci publicznej nie zakwalifikowane do ZLI i ZL II,
ZL IV – mieszkalne,
ZL V – zamieszkania zbiorowego, nie zakwalifikowane do ZLI i ZL II,
Bezpiecze
ń
stwo przeciwpo
ż
arowe zale
ż
y od prawidłowego doboru przekroju przewodów, doboru
zabezpiecze
ń
oraz od warunków chłodzenia przewodów i aparatury. Bezpiecze
ń
stwo
przeciwpo
ż
arowe sprawdzamy przez kontrol
ę
stanu izolacji przez jej ogl
ę
dziny, przez pomiar jej
rezystancji, przez sprawdzenie czy zabezpieczenia s
ą
prawidłowo dobrane do aktualnych
warunków obci
ąż
eniowych i czy spełnione s
ą
warunki chłodzenia urz
ą
dze
ń
nagrzewaj
ą
cych si
ę
podczas pracy - czy otwory i kanały wentylacyjne s
ą
dro
ż
ne i nie uległy zatkaniu. Skuteczno
ść
ochrony przeciwpora
ż
eniowej polepsza skuteczno
ść
ochrony przeciwpo
ż
arowej.
2.1.5. Zakres okresowego sprawdzania i prób
Zgodnie z PN-IEC 60364-6-61 okresowe sprawdzania i próby powinny obejmowa
ć
, co najmniej:
ogl
ę
dziny dotycz
ą
ce ochrony przed dotykiem bezpo
ś
rednim i ochrony przeciwpo
ż
arowej;
pomiary rezystancji izolacji;
badania ci
ą
gło
ś
ci przewodów ochronnych;
badania ochrony przed dotykiem po
ś
rednim;
próby działania urz
ą
dze
ń
ró
ż
nicowopr
ą
dowych.
3. Wykonywanie poszczególnych pomiarów ochronnych:
3.1. Ci
ą
gło
ść
przewodów ochronnych i poł
ą
cze
ń
wyrównawczych oraz pomiar
rezystancji przewodów ochronnych.
a) Norma wymaga, aby prób
ę
ci
ą
gło
ś
ci przewodów wykonywa
ć
przy u
ż
yciu
ź
ródła pr
ą
du stałego
lub przemiennego o niskim napi
ę
ciu 4 do 24 V w stanie bezobci
ąż
eniowym (U
1
) i pr
ą
dem, co
najmniej 0,2 A (U
2
). Pr
ą
d stosowany podczas próby powinien by
ć
tak mały, aby nie powodował
niebezpiecze
ń
stwa powstania po
ż
aru lub wybuchu. Do wykonania tego sprawdzenia mo
ż
na u
ż
y
ć
specjalnie przystosowanej latarki elektrycznej z bateri
ą
o napi
ę
ciu 4,5 V i
ż
arówk
ą
3,7V/0,3A.
Sprawdzenie mo
ż
e by
ć
równie
ż
wykonane przy u
ż
yciu mostka lub omomierza z wbudowanym
ź
ródłem napi
ę
cia pomiarowego lub przeprowadzone metod
ą
techniczn
ą
.
b) Pomiar rezystancji przewodów ochronnych polega na przeprowadzeniu pomiaru rezystancji R
mi
ę
dzy ka
ż
d
ą
cz
ęś
ci
ą
przewodz
ą
c
ą
dost
ę
pn
ą
a najbli
ż
szym punktem głównego przewodu
wyrównawczego, który ma zachowan
ą
ci
ą
gło
ść
z uziomem.
Według PN-IEC 60364-6-61 zmierzona rezystancja R powinna spełnia
ć
nast
ę
puj
ą
cy warunek:
8
R
≤
U
C
/ I
a
(2)
gdzie: U
C
spodziewane napi
ę
cie dotykowe podane w tabeli 2, okre
ś
lone na podstawie IEC 479 -
1, a I
a
- pr
ą
d zapewniaj
ą
cy samoczynne zadziałanie urz
ą
dzenia ochronnego w wymaganym
czasie 0,2; 0,4 lub 5 s.
Warunek ten nie dotyczy poł
ą
cze
ń
wyrównawczych dodatkowych (miejscowych)
Dla poł
ą
cze
ń
wyrównawczych dodatkowych oraz we wszystkich przypadkach budz
ą
cych
w
ą
tpliwo
ść
, co do warto
ś
ci napi
ę
cia dopuszczalnego długotrwale, nale
ż
y sprawdza
ć
czy
rezystancja poł
ą
cze
ń
wyrównawczych R mi
ę
dzy cz
ęś
ciami przewodz
ą
cymi jednocze
ś
nie
dost
ę
pnymi, spełnia nast
ę
puj
ą
cy warunek:
R
≤
U
L
/I
a
(3)
gdzie:U
L
- dopuszczalne długotrwale napi
ę
cie dotyku 50 V - warunki normalne,
25 V – warunki o zwi
ę
kszonym niebezpiecze
ń
stwie pora
ż
enia np. plac budowy
I
a
- pr
ą
d zapewniaj
ą
cy samoczynne zadziałanie urz
ą
dzenia ochronnego
w wymaganym czasie
Tabela 2. Spodziewane napi
ę
cie dotykowe
Czas wył
ą
czenia
[ s ]
Spodziewane napi
ę
cie dotykowe [ V ]
0,1
350
0,2
210
0,4
105
0,8
68
5
50
Normy DIN/VDE zalecaj
ą
układ pomiarowy (rys.6- ł
ą
cznia napi
ę
ciowa) zasilany z obcego
ź
ródła
o napi
ę
ciu przemiennym do 24 V-metoda techniczna. Rezystancje poł
ą
cze
ń
ochronnych
obliczamy ze wzoru (4). Pomiar rezystancji przewodów mo
ż
na równie
ż
wykona
ć
przy u
ż
yciu
mostków Wheatstone’a lub Thomsona albo z wykorzystaniem miernika do pomiaru małych
rezystancji.
Rys. 6. Układ do pomiaru rezystancji przewodów ochronnych
W 2006 r. z nowej normy PN-HD 384.6.61 S2:2006 (U) usuni
ę
to wszelkie postanowienia
dotycz
ą
ce pomiaru rezystancji przewodów ochronnych (punkt 612.6,4 wraz tabel
ą
61B (tabela 2-
powy
ż
ej) oraz obszerny punkt E.612.6.3b w zał
ą
czniku E. Poprzestaje si
ę
na kontroli ci
ą
gło
ś
ci
przewodów ochronnych.
3.2. Pomiar rezystancji izolacji
Stan izolacji ma decyduj
ą
cy wpływ na bezpiecze
ń
stwo obsługi i prawidłowe funkcjonowanie
wszelkiego rodzaju urz
ą
dze
ń
elektrycznych. Dobry stan izolacji to obok innych
ś
rodków ochrony,
R
U
U
I
R
L
=
−
−
1
2
(4)
U
1
- napi
ę
cie w stanie bezpr
ą
dowym
U
2
- napi
ę
cie pod obci
ąż
eniem
I - pr
ą
d obci
ąż
enia
R
L -
rezystancja przewodów pomiarowych
T - transformator zasilaj
ą
cy 150 VA
P - potencjometr regulacyjny
SPW - szyna poł
ą
cze
ń
wyrównawczych
9
równie
ż
gwarancja ochrony przed dotykiem bezpo
ś
rednim, czyli przed pora
ż
eniem pr
ą
dem
elektrycznym, jakim gro
żą
urz
ą
dzenia elektryczne.
Mierz
ą
c rezystancj
ę
izolacji sprawdzamy stan ochrony przed dotykiem bezpo
ś
rednim.
Pomiary rezystancji powinny by
ć
wykonane w instalacji odł
ą
czonej od zasilania. Rezystancj
ę
izolacji nale
ż
y mierzy
ć
pomi
ę
dzy kolejnymi parami przewodów czynnych oraz pomi
ę
dzy ka
ż
dym
przewodem czynnym i ziemi
ą
. Przewody ochronne PE i ochronno-neutralne PEN traktowa
ć
nale
ż
y jako ziemi
ę
, a przewód neutralny N jako przewód czynny.
Przy urz
ą
dzeniach z układami elektronicznymi pomiar rezystancji izolacji nale
ż
y wykonywa
ć
pomi
ę
dzy przewodami czynnymi poł
ą
czonymi razem a ziemi
ą
, celem unikni
ę
cia uszkodzenia
elementów elektroniki. Bloki zawieraj
ą
ce elementy elektroniczne, o ile to mo
ż
liwe nale
ż
y na czas
pomiaru wyj
ąć
z obudowy.
Urz
ą
dzenia nagrzewaj
ą
ce si
ę
w czasie pracy powinny by
ć
mierzone w stanie nagrzanym
3.2.1. Wykonywanie pomiarów rezystancji izolacji
Rezystancja izolacji zale
ż
y od wielu czynników:
1 – wilgotno
ś
ci atmosfery,
2 - temperatury - Przy pomiarze rezystancji izolacji w temperaturze innej ni
ż
20
o
C nale
ż
y wyniki
przeliczy
ć
do temperatury odniesienia 20
o
C. Warto
ś
ci współczynnika przeliczeniowego K
20
podaje tabela 3.
3 - napi
ę
cia, przy jakim przeprowadzany jest pomiar,
Pr
ą
d upływu przez izolacj
ę
nie jest proporcjonalny do napi
ę
cia w całym zakresie. Ze wzrostem
napi
ę
cia rezystancja maleje pocz
ą
tkowo szybciej, potem wolniej, po czym ustala si
ę
. Po
przekroczeniu granicy wytrzymało
ś
ci nast
ę
puje przebicie izolacji i rezystancja spada do małych
warto
ś
ci lub zera. Pomiar nale
ż
y wykonywa
ć
napi
ę
ciem wy
ż
szym od nominalnego zgodnie z
wymaganiami przepisów podanymi w tabeli 4.
Tabela 3 Warto
ś
ci współczynnika przeliczeniowego K
20
Temperatura
o
C
4
8
10
12
16
20
24
26
28
Współczynnik K
20-
dla uzwoje
ń
silnika
0,63
0,67
0,7
0,77
0,87
1,0
1,13 1,21
1,30
izolacja papierowa kabla
0,21
0,30
0,37
0,42
0,61
1,0
1,57 2,07
2,51,
izolacja gumowa kabla
0,47
0,57
0,62
0,68
0,83
1,0
1,18 1,26
1,38
izolacja polwinitowa kabla
0,11
0,19
0,25
0,33
0,625
1,0
1,85 2,38 3,125
Dla kabli o izolacji polietylenowej z uwagi na wysok
ą
warto
ść
rezystancji izolacji nie stosuje si
ę
współczynnika przeliczeniowego K
20
.
4 - czasu pomiaru.
Przy utrzymywaniu przez pewien czas napi
ę
cia podczas pomiaru rezystancji izolacji, jej warto
ść
nie jest stała, lecz stopniowo wzrasta, co spowodowane jest zmianami fizycznymi lub
chemicznymi zachodz
ą
cymi w materiale izolacyjnym pod wpływem pola elektrycznego i
przepływaj
ą
cego pr
ą
du. Izolowane cz
ęś
ci metalowe (kabel) stanowi
ą
kondensator i pocz
ą
tkowo
płynie pr
ą
d pojemno
ś
ciowy - (ładowanie kondensatora) wi
ę
kszy od pr
ą
du upływowego.
Dla urz
ą
dze
ń
nagrzewaj
ą
cych si
ę
podczas pracy wykonujemy pomiar rezystancji izolacji w stanie
nagrzanym.
10
Rys. 7. Zale
ż
no
ść
rezystancji izolacji od temperatury, napi
ę
cia i czasu pomiaru
5 - czysto
ś
ci powierzchni materiału izolacyjnego.
Rezystancja izolacji to poł
ą
czona równolegle rezystancja skro
ś
na - zale
ż
na od rodzaju materiału
izolacyjnego i powierzchniowa - zale
ż
na od czysto
ś
ci powierzchni.
Pomiar rezystancji izolacji powinien by
ć
przeprowadzany w odpowiednich warunkach:
temperatura 10 do 25
o
C, wilgotno
ść
40% do 70%, urz
ą
dzenie badane powinno by
ć
czyste i
niezawilgocone.
Pomiar wykonujemy pr
ą
dem stałym, aby wyeliminowa
ć
wpływ pojemno
ś
ci na wynik pomiaru.
Odczyt wyniku pomiaru nast
ę
puje po ustaleniu si
ę
wskazania (po ok. 0,5 do 1 min). Odczytujemy
wtedy nat
ęż
enie pr
ą
du płyn
ą
cego przez izolacj
ę
pod wpływem przyło
ż
onego napi
ę
cia na skali
przyrz
ą
du wyskalowanej w M
Ω
.
Wymagana dokładno
ść
pomiaru rezystancji wynosi 20%
Miernikami rezystancji izolacji s
ą
induktory o napi
ę
ciu 250, 500,1000 i 2500 V
Sposób wykonywania pomiaru i wymagane warto
ś
ci napi
ęć
probierczych i minimalnej rezystancji
izolacji dla instalacji elektrycznej podczas bada
ń
odbiorczych i okresowych podaje norma PN-
IEC 60364-6-61
Tabela 4.
Wymagane obecnie napi
ę
cia probiercze i minimalne warto
ś
ci rezystancji izolacji
Napi
ę
cie znamionowe
badanego obwodu
[V]
Napi
ę
cie probiercze pr
ą
du
stałego
[V]
Minimalna warto
ść
rezystancji izolacji
[M
Ω
]
do 50 SELV i PELV
250
≥
0,25
50 < U
≤
500
500
≥
0,5
> 500
1000
≥
1,0
Rezystancja izolacji mierzona napi
ę
ciem probierczym podanym w tabeli 4. jest zadowalaj
ą
ca,
je
ż
eli jej warto
ść
nie jest mniejsza od warto
ś
ci minimalnych podanych w tej tabeli.
Je
ż
eli zmierzona rezystancja jest mniejsza od podanej w tabeli 4 to instalacja powinna by
ć
podzielona na szereg grup obwodów i rezystancja zmierzona dla ka
ż
dej grupy, celem ustalenia
obwodu o obni
ż
onej warto
ś
ci rezystancji izolacji.
Poprzednio wymagana warto
ść
rezystancji izolacji instalacji wynosiła 1 k
Ω
na 1 V w całym
zakresie napi
ę
cia znamionowego.
3.2.2. Pomiar rezystancji izolacji uzwoje
ń
transformatora:
Podczas pomiaru rezystancji izolacji uzwoje
ń
transformatora odczytujemy warto
ść
rezystancji po
15 s.- R
15
i po 60 s.- R
60
nast
ę
pnie obliczamy współczynnik absorbcji K = R
60
/R
15
, okre
ś
laj
ą
cy
stan oleju transformatorowego, którego warto
ść
powinna by
ć
nie mniejsza ni
ż
:
- 1,15 dla transformatorów III grupy, - o mocy 1,6 MV.A i mniejszej
- 1,2 dla rezystancji uzwoje
ń
do ziemi i 1,4 dla rezystancji mi
ę
dzy uzwojeniami dla trans-
formatorów II grupy, - o mocy wi
ę
kszej od 1,6 MV.A a nienale
żą
cych do grupy I
- 1,3 dla rezystancji uzwoje
ń
do ziemi i 2,0 dla rezystancji mi
ę
dzy uzwojeniami
dla transformatorów I grupy, - 220 kV i o mocy 100 MV.A i wi
ę
kszej.
11
Zgodnie z wymaganiem normy PN-E-04700: czerwiec 2000, pomiar rezystancji uzwoje
ń
transformatora nale
ż
y wykona
ć
miernikiem izolacji o napi
ę
ciu, co najmniej 2,5 kV, przy czystych i
suchych izolatorach w temperaturze powietrza od 5 do 35
o
C. Uzyskane wyniki nale
ż
y przeliczy
ć
do temperatury, w jakiej wykonano pomiar u wytwórcy według zasady: obni
ż
enie temperatury o
15
o
C powoduje dwukrotny wzrost rezystancji i przeciwnie podwy
ż
szenie temperatury o 15
o
C
powoduje dwukrotne zmniejszenie rezystancji izolacji. Wymaganie dotycz
ą
ce obliczania
wska
ź
nika zmiany rezystancji (dla transformatorów nowych), tzw. współczynnika absorbcji K =
R
60
/R
15
, zostało usuni
ę
te z normy w 2000r.
Rezystancja izolacji uzwoje
ń
transformatora olejowego nie powinna by
ć
mniejsza ni
ż
70%
warto
ś
ci zmierzonej w wytwórni przy temperaturze oleju 20
o
C
Rezystancja izolacji uzwoje
ń
transformatora suchego zmierzona w temperaturze 20
o
C po 60 s
od chwili przyło
ż
enia napi
ę
cia, nie powinna by
ć
mniejsza ni
ż
25 M
Ω
w przypadku napi
ęć
znamionowych powy
ż
ej 10 kV oraz 15 M
Ω
w przypadku napi
ęć
znamionowych 10 kV i ni
ż
szych,
przy wilgotno
ś
ci wzgl
ę
dnej powietrza do 65%.
3.2.3. Pomiar rezystancji izolacji kabla:
Pomiar rezystancji izolacji kabli sterowniczych o napi
ę
ciu znamionowym izolacji 250 V wykonuje
si
ę
induktorem o napi
ę
ciu 1000 V, a kabli energetycznych niezale
ż
nie od napi
ę
cia
znamionowego badanego kabla, wykonuje si
ę
induktorem o napi
ę
ciu 2500 V. Pomiarowi podlega
rezystancja izolacji ka
ż
dej
ż
yły kabla wzgl
ę
dem pozostałych
ż
ył zwartych i uziemionych.
Rezystancja izolacji kabla podawana jest w M
Ω
/km dla temperatury 20
o
C. Rezystancja izolacji
ż
ył roboczych i powrotnych powinna by
ć
zgodna z danymi wytwórcy.
Zgodnie z PN-E-04700:2000r. rezystancja izolacji kabli o długo
ś
ci do 1 km i kabli dłu
ż
szych,
przeliczona na 1 km długo
ś
ci kabla, powinna ona wynosi
ć
, co najmniej:
- kable do 1 kV - 75 M
Ω/
km - dla kabli z izolacj
ą
gumow
ą
,
- 20 M
Ω/
km - dla kabli z izolacj
ą
papierow
ą
- 20 M
Ω/
km - dla kabli z izolacj
ą
polwinitow
ą
- 100 M
Ω/
km - dla kabli z izolacj
ą
polietylenow
ą
,
- kable powy
ż
ej - 50 M
Ω/
km - dla kabli z izolacj
ą
papierow
ą
,
1 kV - 40 M
Ω/
km - dla kabli z izolacj
ą
polwinitow
ą
- 100 M
Ω/
km - dla kabli z izolacj
ą
polietylenow
ą
(o napi
ę
ciu do 30 kV)
- 1000 M
Ω/
km - kable do zasilania elektrofiltrów, kable olejowe oraz
kable z izolacj
ą
polietylenow
ą
o napi
ę
ciu powy
ż
ej 30 kV,
Tablica 5. Napi
ę
cie probiercze dla kabli o izolacji polwinitowej
Napi
ę
cie
znamionowe
Napi
ę
cie probiercze przemienne
[kV]
Napi
ę
cie probiercze
wyprostowane [kV]
Czas
kabla
U
0
/U [kV]
Kabel
nowy
Linia
kablowa
Kabel
nowy
Linia
kablowa
próby
0,6/1
3,5
2,62
8,4
6,28
5 min.
3,6/6
11
8,25
26,4
19,8
dla kabli
6/10
15
11,25
36
27
nowych
8.7/15
22
16,5
52,8
39,6
10min.
12/20
30
22,5
72
54
dla linii
18/30
45
33,75
108
81
kablowych
eksploatowanych
Tablica 6. Napi
ę
cie probiercze dla kabli o izolacji papierowej i z powłok
ą
metalow
ą
Napi
ę
cie
znamionowe
Napi
ę
cie probiercze przemienne
[kV]
Napi
ę
cie probiercze
wyprostowane [kV]
Czas
kabla
U
0
/U [kV]
Kabel
nowy
Linia
kablowa
Kabel
nowy
Linia
kablowa
próby
12
0,6/1
3,5
1)
4,0
2)
2,62
1)
3,0
2)
8,4
1)
9,6
2)
6,28
1)
7,2
2)
5 min.
3,6/6
11
1)
14
2)
8,25
1)
10,5
2)
26,4
1)
33,6
2)
19,8
1)
25,2
2)
dla kabli
nowych
6/10
15
1)
20
2)
11,25
1)
15
2)
36
1)
48
2)
27
1)
36
2)
10 min.
8.7/15
22
16,5
52,8
39,6
dla linii
12/20
30
22,5
72
54
kablowych
18/30
45
33,75
108
81
eksploatowa-
23/40
57
42,75
136,8
102,6
nych
Uwaga:
1)
kable jedno
ż
yłowe
2)
kable wielo
ż
yłowe
Obliczenie rezystancji kabla o długo
ś
ci 1 km w temperaturze 20
o
C: rezystancj
ę
zmierzon
ą
R
zm
mno
ż
ymy przez długo
ść
kabla w km, np. kabel o długo
ś
ci 2,7 km ma rezystancj
ę
100 M
Ω
, st
ą
d
2,7.100=270 M
Ω
/km i przez współczynnik K
20
dla temperatury pomiaru z tabeli 3.
czyli
R
iz 20/km
= R
zm
.
L
.
K
20
gdzie L jest długo
ś
ci
ą
kabla, w km
Prób
ę
napi
ę
ciow
ą
izolacji kabla przeprowadzamy napi
ę
ciem stałym o warto
ś
ciach i w czasach
podanych w tablicach 5 i 6. Prób
ę
napi
ę
ciow
ą
powłoki polwinitowej kabla o napi
ę
ciu do 18/30 kV,
wykonujemy napi
ę
ciem stałym 5 kV przez 1 min., a kabla o napi
ę
ciu powy
ż
ej 18/30 kV,
napi
ę
ciem 10 kV przez 1 min.
Warto
ść
pr
ą
du upływu nie powinna by
ć
wi
ę
ksza ni
ż
300
.
L w
µ
A, a warto
ść
pr
ą
du upływu linii o
długo
ś
ci do 330 m nie powinna by
ć
wi
ę
ksza ni
ż
100
µ
A
3.3. Sprawdzenie ochrony przez oddzielenie obwodów cz
ęś
ci czynnych jednego obwodu od
cz
ęś
ci czynnych innych obwodów i od ziemi wykonujemy przez pomiar rezystancji izolacji
oddzielaj
ą
cej. Wymagania dla tej izolacji s
ą
takie same jak podano w tabeli 4.
3.4. Próba wytrzymało
ś
ci elektrycznej.
Podczas bada
ń
odbiorczych dla izolacji wykonanych podczas monta
ż
u instalacji oraz na
urz
ą
dzeniach w miejscu ich zainstalowania nale
ż
y wykona
ć
prób
ę
wytrzymało
ś
ci izolacji.
Okresowe badania eksploatacyjne wymagaj
ą
tylko wykonania pomiaru rezystancji.
3.5. Rezystancja podłogi i
ś
cian
W przypadku konieczno
ś
ci sprawdzenia rezystancji podłogi i
ś
cian nale
ż
y wykona
ć
przynajmniej
3 pomiary w tym samym pomieszczeniu - pierwszy w odległo
ś
ci ok. 1 m od dost
ę
pnych obcych
cz
ęś
ci przewodz
ą
cych, pozostałe dwa w odległo
ś
ciach wi
ę
kszych.
Pomiary rezystancji podłóg i
ś
cian nale
ż
y wykonywa
ć
pr
ą
dem stałym. Jako
ź
ródło pr
ą
du
stosowa
ć
omomierz induktorowy lub próbnik izolacji z zasilaniem bateryjnym, wytwarzaj
ą
ce w
stanie bez obci
ąż
enia napi
ę
cie o warto
ś
ci około 500 V (lub 1000 V przy napi
ę
ciu znamionowym
instalacji przekraczaj
ą
cym 500 V).
Układ poł
ą
cze
ń
zalecany przez norm
ę
przedstawia rysunek nr 4
13
Rys. 8. Układ poł
ą
cze
ń
przy pomiarze rezystancji izolacji stanowiska pr
ą
dem stałym
1- obci
ąż
enie 750 N dociskaj
ą
ce elektrod
ę
do podłogi i 250 N dociskaj
ą
ce elektrod
ę
do
ś
cian,
2- płytka izolacyjna dociskowa,
3- metalowa elektroda pomiarowa o wymiarach 250 x 250 mm (elektroda probiercza 1),
4- element ułatwiaj
ą
cy poł
ą
czenie.
W zał
ą
czniku A do normy PN-IEC 60364-6-61 [8.3] przedstawiono now
ą
konstrukcj
ę
elektrody
probierczej 3, o kształcie trójk
ą
tnym jako drugi typ elektrody do pomiaru rezystancji podłóg i
ś
cian. W przypadkach spornych zalecana jest próba z u
ż
yciem elektrody probierczej 1.
Poprzednio w literaturze [16.1] zalecano wykonywanie pomiaru rezystancji a wła
ś
ciwie
impedancji stanowiska pr
ą
dem przemiennym przy u
ż
yciu: - woltomierza i wtedy rezystancj
ę
stanowiska obliczamy ze wzoru:
R
st
= R
V
(
U
U
1
2
- 1) [k
Ω]
(5), lub
- miliamperomierza, gdy woltomierz zostaje zast
ą
piony miliamperomierzem a w przewodzie N
wł
ą
czony jest rezystor R
W
. Rezystancj
ę
stanowiska obliczamy ze wzoru:
R
st
=
I
I
1
2
. R
W
[k
Ω
(6)
Przy pomiarze rezystancji stanowiska pr
ą
dem przemiennym uzyskujemy jako wynik nieco
wi
ę
ksz
ą
warto
ść
, gdy
ż
wynikiem jest warto
ść
impedancji mierzonego obwodu a interesuje nas
warto
ść
rezystancji stanowiska.
Zał
ą
cznik A
normy PN-HD 384.6.61 S2:2006 (U) rozró
ż
nia podłogi i
ś
ciany: dobrze
przewodz
ą
ce,
ź
le przewodz
ą
ce oraz izolacyjne. Dla tych ostatnich okre
ś
la zasady pomiaru
rezystancji/impedancji stanowiska oraz
ś
cian wzgl
ę
dem ziemi albo wzgl
ę
dem przewodów
ochronnych.
W instalacjach pr
ą
du stałego norma wymaga wykonanie pomiaru przy u
ż
yciu elektrody 1 (statyw
trójno
ż
ny-chyba pomyłkowo zmieniono oznaczenie elektrod 1 i 2 w stosunku do normy PN-IEC
60364-6-61) miernikiem rezystancji izolacji o napi
ę
ciu pomiarowym d. c. nie mniejszym ni
ż
napi
ę
cie znamionowe instalacji.
W instalacjach pr
ą
du przemiennego norma wymaga wykonanie pomiaru przy u
ż
yciu elektrody 1
(statyw trójno
ż
ny) lub elektrody 2 (płyta 250 x 250 mm) z u
ż
yciem miliamperomierza lub
miernikiem rezystancji izolacji jak dla instalacji pr
ą
du stałego.
3.6. Samoczynne wył
ą
czenie zasilania w sieci TN
Sprawdzenie skuteczno
ś
ci ochrony przez samoczynne wył
ą
czenie zasilania w układzie TN
polega na sprawdzeniu czy spełniony jest warunek:
Z
S
x I
a
≤≤≤≤
U
O
(7),
gdzie: Z
S
- impedancja p
ę
tli zwarciowej w [
Ω]
,
I
a
- pr
ą
d zapewniaj
ą
cy samoczynne zadziałanie urz
ą
dzenia zabezpieczaj
ą
cego w wyma-
14
ganym czasie;
U
o
- napi
ę
cie znamionowe sieci wzgl
ę
dem ziemi w [V]
Przeprowadza si
ę
pomiar impedancji p
ę
tli zwarciowej Z
S
i okre
ś
la pr
ą
d I
a
na postawie charakte-
rystyk czasowo-pr
ą
dowych urz
ą
dzenia zabezpieczaj
ą
cego lub znamionowego pr
ą
du
ró
ż
nicowego urz
ą
dze
ń
ochronnych ró
ż
nicowopr
ą
dowych. I
a
dobieramy z charakterystyki
zastosowanego urz
ą
dzenia zabezpieczaj
ą
cego tak, aby wył
ą
czenie nast
ę
powało w wymaganym
czasie 0,2; 0,4 lub 5 s zgodnie z wymaganiami p. 413.1.3. normy PN-IEC 60364-4-41.
Impedancja p
ę
tli zwarcia wynika z sumy rezystancji przewodów doprowadzaj
ą
cych, impedancji
uzwoje
ń
transformatora, impedancji wszystkich urz
ą
dze
ń
i przewodów znajduj
ą
cych si
ę
w
instalacji odbiorczej a
ż
do punktu pomiaru. Przy obliczaniu impedancji p
ę
tli zwarcia przez
projektanta wynik nale
ż
y powi
ę
kszy
ć
o 25 %.
Norma wymaga, aby pomiar impedancji p
ę
tli zwarciowej wykonywa
ć
przy cz
ę
stotliwo
ś
ci
znamionowej pr
ą
du obwodu.
3.6.1. Pomiar impedancji p
ę
tli zwarciowej metod
ą
spadku napi
ę
cia.
Impedancj
ę
p
ę
tli zwarciowej sprawdzanego obwodu nale
ż
y zmierzy
ć
zał
ą
czaj
ą
c na krótki
okres obci
ąż
enie o znanej impedancji - rys. 9.
Rys. 9. metoda pomiaru impedancji p
ę
tli zwarcia
Impedancja p
ę
tli zwarcia obliczana jest ze wzoru: Z
S
= (U
1
- U
2
)/I
R
(8)
gdzie: Z
S
- impedancja p
ę
tli zwarciowej; U
1
- napi
ę
cie zmierzone bez wł
ą
czonej rezystancji
obci
ąż
enia; U
2
- napi
ę
cie zmierzone z wł
ą
czon
ą
rezystancj
ą
obci
ąż
enia;
I
R
- pr
ą
d płyn
ą
cy w obwodzie pomiarowym ograniczony rezystancj
ą
obci
ąż
enia. Ró
ż
nica
pomi
ę
dzy U
1
i U
2
powinna by
ć
znacz
ą
co du
ż
a.
Na tej metodzie oparta jest zasada działania prawie wszystkich mierników impedancji p
ę
tli
zwarcia, takich jak: MOZ, MR-2, MZC-2, MZC 300 i wiele innych.
3.6.2. Skuteczno
ść
ochrony przeciwpora
ż
eniowej w układzie TT
Sprawdzenie skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej w układzie TT mo
ż
e polega
ć
na
sprawdzeniu czy spełniony jest warunek samoczynnego wył
ą
czenia zasilania w przypadku
stosowania zabezpieczenia o małym pr
ą
dzie I
a
(wył
ą
czniki nadmiarowopr
ą
dowe o małym pr
ą
dzie
znamionowym i ró
ż
nicowopr
ą
dowe):
Z
S
x I
a
≤
U
O
(7)
lub zgodnie z norm
ą
sprawdza si
ę
czy spełniony jest warunek obni
ż
enia napi
ę
cia dotykowego
poni
ż
ej warto
ś
ci dopuszczalnej długotrwale:
R
A
x I
a
≤
U
L
(9)
gdzie: R
A
- suma rezystancji uziemienia uziomu i przewodu ochronnego ł
ą
cz
ą
cego cz
ęś
ci
przewodz
ą
ce dost
ę
pne;
15
I
a
- pr
ą
d zapewniaj
ą
cy samoczynne zadziałanie urz
ą
dzenia ochronnego w wymaganym
czasie;
U
L
- napi
ę
cie dotykowe dopuszczalne długotrwale 50 [V]-warunki
ś
rodowiskowe
normalne oraz 25 i mniej [V] - warunki
ś
rodowiskowe o zwi
ę
kszonym, niebezpie-··
cze
ń
stwie pora
ż
enia.
Je
ż
eli urz
ą
dzeniem ochronnym jest urz
ą
dzenie ró
ż
nicowopr
ą
dowe to znamionowy pr
ą
d
wyzwalaj
ą
cy I
∆
n
jest pr
ą
dem I
a
Przeprowadzamy pomiar rezystancji uziemienia i przewodu ochronnego, aby sprawdzi
ć
czy
rezystancja zastosowanego uziomu jest dostatecznie mała i czy spełniony jest warunek
skuteczno
ś
ci ochrony przez obni
ż
enie napi
ę
cia dotykowego poni
ż
ej warto
ś
ci dopuszczalnej
długotrwale U
L
.
3.6.3. Skuteczno
ść
ochrony w układzie IT
W układzie IT sprawdzamy czy spełniony jest warunek :
R
A
x I
d
≤
U
L
(10)
gdzie I
d
- pr
ą
d pojemno
ś
ciowy przy pojedynczym zwarciu z ziemi
ą
, pozostałe oznaczenia jak w
układzie TT
Przy podwójnym zwarciu z ziemi
ą
w układzie IT musz
ą
by
ć
spełnione nast
ę
puj
ą
ce
warunki:
- je
ż
eli nie jest stosowany przewód neutralny Z
S
≤
3
2
U
Ia
O
(11)
- je
ż
eli jest stosowany przewód neutralny Z`
S
≤
U
Ia
O
2
(12)
gdzie:Z
S
- impedancja p
ę
tli zwarcia obejmuj
ą
ca przewód fazowy i przewód ochronny [
Ω
],
Z`
S
- impedancja p
ę
tli zwarcia obejmuj
ą
ca przewód neutralny i przewód ochronny w [
Ω
],
I
a
- pr
ą
d [A] zapewniaj
ą
cy samoczynne zadziałanie urz
ą
dzenia ochronnego w wy-
maganym czasie zale
ż
nym od napi
ę
cia znamionowego instalacji i od rodzaju
sieci.
Sprawdzenie skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej w układzie IT, dla przypadku
podwójnego zwarcia z ziemi
ą
polega na sprawdzeniu czy spełnione s
ą
podane powy
ż
ej warunki.
Pomiar impedancji p
ę
tli zwarciowej wykonujemy po uziemieniu punktu gwiazdowego
transformatora na czas pomiaru, wykonywanego jak w układzie TN.
3.6.4. Bł
ę
dy popełniane przy pomiarze impedancji p
ę
tli zwarcia
Mierz
ą
c impedancj
ę
p
ę
tli zwarcia mo
ż
na popełni
ć
bł
ę
dy, daj
ą
ce w wyniku zawsze ni
ż
sz
ą
warto
ść
impedancji mierzonej p
ę
tli ni
ż
jej rzeczywista warto
ść
. Gdy popełnione bł
ę
dy sumarycznie b
ę
d
ą
wi
ę
ksze ni
ż
30% warto
ś
ci rzeczywistej, wyliczone warto
ś
ci doprowadz
ą
do wydania mylnego
orzeczenia o skuteczno
ś
ci ochrony. W przypadkach, gdy bł
ę
dy mog
ą
przekroczy
ć
dopuszczalne
dla nich warto
ś
ci, nale
ż
y stosowa
ć
współczynnik korekcyjny wi
ę
kszy od jedno
ś
ci.
Bł
ę
dy popełniane przy pomiarze impedancji p
ę
tli zwarcia mog
ą
by
ć
powodowane:
1) Niewła
ś
ciwym zakresem u
ż
ytych przyrz
ą
dów pomiarowych;
2) Zbyt mał
ą
warto
ś
ci
ą
pr
ą
du I
R
płyn
ą
cego przez rezystancj
ę
R (rys. 4). Aby spadek napi
ę
cia
U
1
- U
2
był rz
ę
du 5% napi
ę
cia, pr
ą
d ten powinien by
ć
zbli
ż
ony do obliczeniowego pr
ą
du
roboczego mierzonej p
ę
tli.
3. Wahaniami napi
ę
cia. Bł
ą
d wynikaj
ą
cy z waha
ń
napi
ę
cia nie stanowi wi
ę
kszego problemu, gdy
korzystamy z miernika wykonuj
ą
cego pomiar w bardzo krótkim czasie 10 do 20 ms, gdy
ż
wtedy wahania napi
ę
cia nie maj
ą
wi
ę
kszego wpływu na wynik pomiaru.
4. Charakterem p
ę
tli zwarciowej, zale
ż
nym od stosunku rezystancji R
L
do reaktancji X
L
p
ę
tli zwarciowej.
5. Warto
ś
ci
ą
Cos
φ
(tg
φ),
pr
ą
du obci
ąż
enia płyn
ą
cego przed i w czasie pomiaru w mierzonej p
ę
tli
16
zwarciowej.
6. Tłumi
ą
cym wpływem stalowych obudów.
Wpływ stosunku R do X na uchyby pomiarowe
Charakter impedancji zwarciowej, czyli stosunek rezystancji R
L
do reaktancji X
L
p
ę
tli zwarciowej
ma decyduj
ą
cy wpływ na mierzony spadek napi
ę
cia U
1
- U
2
.
Na rysunku 7. przedstawiono zale
ż
no
ść
współczynnika korekcyjnego k, w zale
ż
no
ś
ci od
stosunku R
L
do X
L
obwodu p
ę
tli zwarciowej w przypadku pomiaru rezystancji p
ę
tli zwarcia.
Wykres został sporz
ą
dzony przy zało
ż
eniu,
ż
e:
- przy pomiarze napi
ę
cia U
1
w p
ę
tli nie płyn
ą
ż
adne pr
ą
dy obci
ąż
eniowe,
- pr
ą
d pomiarowy I
R
w p
ę
tli jest równy 10 A,
- impedancja p
ę
tli Z jest stała, a zmieniaj
ą
si
ę
warto
ś
ci R
L
i X
L
, tak, aby zawsze Z =1,41
Ω
.
Z przedstawionego wykresu wynika,
ż
e:
-
przy stosunku R
L
do X
L
wi
ę
kszym od 3 nie potrzeba u
ż
ywa
ć
współczynnika korekcyjnego,
czyli w obwodach odbiorczych o małych przekrojach, zlokalizowanych daleko od
ź
ródła
zasilania i wtedy mo
ż
emy nawet stosowa
ć
mierniki mierz
ą
ce rezystancj
ę
p
ę
tli zwarcia.
Rys. 10. Współczynnik korekcyjny k jako funkcja stosunku R
L
do X
L
w mierzonej p
ę
tli zwarcia.
-
w zakresie R
L
do X
L
= 1 do 3 je
ż
eli korzystamy z miernika mierz
ą
cego rezystancj
ę
p
ę
tli
zwarcia to nale
ż
y u
ż
ywa
ć
współczynnika korekcyjnego k, który wynika z wykresu, lub
korzysta
ć
z miernika, który mierzy impedancj
ę
p
ę
tli zwarcia,
-
w zakresie, gdy stosunek R
L
do X
L
jest mniejszy ni
ż
1 czyli w układach rozdzielczych, na
podstacjach, w pobli
ż
u transformatora zasilaj
ą
cego dla poprawnego wykonania pomiaru
musimy u
ż
ywa
ć
tylko miernika, który mierzy impedancj
ę
p
ę
tli zwarcia.
3.7. Wykonywanie pomiarów w instalacjach z wył
ą
cznikami ró
ż
nicowopr
ą
do-
wymi
Zał
ą
cznik B do nowej wersji normy zawiera 3 metody sprawdzania działania
urz
ą
dze
ń
ochronnych ró
ż
nicowopr
ą
dowych (u.o.r.).
Metoda 1
Zasada metody pokazana jest na rys. 11. - układ bez sondy.
17
Rys. 11. metoda 1, sprawdzania urz
ą
dze
ń
ró
ż
nicowopr
ą
dowych, układ do pomiaru pr
ą
du
zadziałania i napi
ę
cia dotyku bez u
ż
ycia sondy pomiarowej
Zmienna rezystancja jest wł
ą
czona mi
ę
dzy przewodem fazowym, za urz
ą
dzeniem ochronnym a
cz
ęś
ci
ą
przewodz
ą
c
ą
dost
ę
pn
ą
chronionego odbioru. Przez zmian
ę
rezystancji R
P
regulowany
jest pr
ą
d I
∆
przy którym zadziała urz
ą
dzenie ochronne ró
ż
nicowopr
ą
dowe. Nie mo
ż
e on by
ć
wi
ę
kszy od I
∆
n
. W tej metodzie nie stosuje si
ę
sondy pomocniczej umieszczonej w “strefie ziemi
odniesienia”.
Metoda 2
Na rysunku 12. przedstawiona jest zasada metody, w której zmienny opór jest wł
ą
czony
mi
ę
dzy przewodem fazowym od strony zasilania a innym przewodem czynnym po stronie
odbioru-(zasada testera). Pr
ą
d zadziałania I
∆
nie powinien by
ć
wi
ę
kszy od I
∆
n
. Obci
ąż
enie
powinno by
ć
odł
ą
czone podczas próby.
Metoda 3
Na rysunku 13. przedstawiona jest zasada metody, w której stosowana jest elektroda
pomocnicza (sonda) umieszczona w ziemi odniesienia.
Pr
ą
d jest zwi
ę
kszany przez zmniejszanie warto
ś
ci rezystancji R
P
. W tym czasie mierzone jest
napi
ę
cie U mi
ę
dzy dost
ę
pn
ą
cz
ęś
ci
ą
przewodz
ą
c
ą
a niezale
ż
n
ą
elektrod
ą
pomocnicz
ą
. Mierzony
jest równie
ż
pr
ą
d I
∆
, przy którym urz
ą
dzenie zadziała,
który nie powinien by
ć
wi
ę
kszy ni
ż
I
∆
n
.
Powinien by
ć
spełniony nast
ę
puj
ą
cy warunek:
U
≤
U
L
x I
∆
/I
∆
n
(13)
gdzie: UL jest napi
ę
ciem dotykowym dopuszczalnym długotrwale w danych warunkach
ś
rodowiskowych.
Rys. 12. metoda 2 układ do pomiaru pr
ą
du
zadziałania wył
ą
cznika ochronnego
ró
ż
nicowopr
ą
dowego
18
Rys. 13. metoda 3 sprawdzania urz
ą
dze
ń
ró
ż
nicowopr
ą
dowych, układ do pomiaru pr
ą
du
zadziałania i napi
ę
cia dotyku z wykorzystaniem sondy pomiarowej
3.7.1. Metody sprawdzania skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej w obwodach
zabezpieczonych wył
ą
cznikami ochronnymi ró
ż
nicowopr
ą
dowymi.
Sprawdzenie wył
ą
czników ochronnych ró
ż
nicowopr
ą
dowych powinno obejmowa
ć
:
1. sprawdzenie działania wył
ą
cznika przyciskiem “TEST”;
2. sprawdzenie prawidłowo
ś
ci poł
ą
cze
ń
przewodów L, N, PE;
3. sprawdzenie napi
ę
cia dotykowego dla warto
ś
ci pr
ą
du wyzwalaj
ą
cego I
∆
(nie jest wymagane
przez przepisy);
4. pomiar czasu wył
ą
czania wył
ą
cznika t
∆
FI
(nie jest wymagany przez przepisy);
5. pomiar pr
ą
du wył
ą
czania I
∆
.
3.7.2. Sprawdzanie wył
ą
czników ochronnych ró
ż
nicowopr
ą
dowych testerem.
Wielu producentów oferuje ró
ż
nego rodzaju testery wył
ą
czników ochronnych ró
ż
nicowo-
pr
ą
dowych. U
ż
ywa si
ę
ich do sprawdzania poprawno
ś
ci działania wył
ą
czników o działaniu
bezpo
ś
rednim w instalacjach elektrycznych. Przy ich pomocy mo
ż
na ustali
ć
warto
ść
pr
ą
du
powoduj
ą
cego wył
ą
czenie wył
ą
cznika oraz ustali
ć
przedział czasowy, w którym nast
ę
puje to
wył
ą
czenie.
3.7.3. Sprawdzanie wył
ą
czników ochronnych ró
ż
nicowopr
ą
dowych przyrz
ą
dami
mikroprocesorowymi
Najłatwiejsze sprawdzenie skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej w obwodach
zabezpieczonych wył
ą
cznikami ochronnymi ró
ż
nicowopr
ą
dowymi odbywa si
ę
przy u
ż
yciu
mikroprocesorowych multitesterów.
Miernik Zabezpiecze
ń
Ró
ż
nicowopr
ą
dowych MRP-120 produkcji TIM Sp. z o.o. w
Ś
widnicy słu
ż
y do przeprowadzania pełnego zakresu bada
ń
wył
ą
czników ochronnych
ró
ż
nicowopr
ą
dowych tylko typu AC.
Miernik Zabezpiecze
ń
Ró
ż
nicowopr
ą
dowych MRP-120, jest przeno
ś
nym przyrz
ą
dem
przeznaczonym do pomiaru parametrów instalacji zabezpieczonych wył
ą
cznikami ochronnymi
ró
ż
nicowopr
ą
dowymi zwykłymi i selektywnymi o znamionowym pr
ą
dzie ró
ż
nicowym 10 mA do
500 mA. Umo
ż
liwia on szybkie sprawdzanie poprawno
ś
ci poł
ą
cze
ń
przewodów L, N i PE w
gniazdkach sieciowych i w obwodach bez gniazd wtyczkowych, pomiar wszystkich istotnych
parametrów, w szczególno
ś
ci napi
ę
cia przemiennego sieci, rzeczywistego pr
ą
du wyzwalania
wył
ą
cznika pr
ą
dem narastaj
ą
cym, pomiar czasu zadziałania badanego wył
ą
cznika, oraz pomiar
rezystancji uziemienia zabezpieczonego obiektu i napi
ę
cia dotykowego bez wyzwalania
wył
ą
cznika. Miernik MRP-120 przeprowadza test zadziałania wył
ą
czników ró
ż
nicowopr
ą
dowych
pr
ą
dem sinusoidalnym i nie posiada mo
ż
liwo
ś
ci testowania pr
ą
dem pulsuj
ą
cym i pr
ą
dem stałym.
19
Konstrukcja miernika została opracowana w oparciu o najnowsz
ą
technologi
ę
monta
ż
u
powierzchniowego i techniki mikroprocesorowej. Jest to miernik o mo
ż
liwo
ś
ciach zbli
ż
onych do
mo
ż
liwo
ś
ci mikroprocesorowych multitesterów produkcji zagranicznej.
W kraju dost
ę
pnych jest równie
ż
kilka zagranicznych mikroprocesorowych mierników
wył
ą
czników ochronnych ró
ż
nicowopr
ą
dowych.
Badanie przyrz
ą
dami mikroprocesorowymi odbywa si
ę
nast
ę
puj
ą
co:
a) Sprawdzenie obwodu zako
ń
czonego 1-fazowym gniazdem wtyczkowym - po wło
ż
eniu wtyczki
przyrz
ą
du do gniazda i zał
ą
czeniu go nast
ę
puje sprawdzenie poprawno
ś
ci poł
ą
cze
ń
przewodów
L, N, PE.
Stan poł
ą
czenia przewodów jest sygnalizowany wy
ś
wietleniem odpowiedniego symbolu na
wy
ś
wietlaczu ciekłokrystalicznym lub odpowiednim
ś
wieceniem lampek sygnalizacyjnych w
zale
ż
no
ś
ci od zastosowanego miernika.
Poprawne poł
ą
czenie przewodów w mierniku MRP-120 sygnalizowane jest wy
ś
wietleniem
symbolu wtyczki, w przypadku zamiany miejscami przewodów L i N nad wtyczk
ą
wy
ś
wietlany jest
łuk ze strzałkami na obydwu ko
ń
cach. Po zaniku napi
ę
cia zasilaj
ą
cego lub jego zmianie o wi
ę
cej
ni
ż
15% od warto
ś
ci nominalnej symbol wtyczki mruga.
Je
ż
eli przewód ochronny nie jest podł
ą
czony, lub napi
ę
cie na przewodzie ochronnym wzgl
ę
dem
ziemi przekracza warto
ść
napi
ę
cia dopuszczalnego długotrwale U
L
, i dotkni
ę
to elektrody
dotykowej, to wy
ś
wietlany jest napis PE i dalsze wykonywanie pomiarów nie jest mo
ż
liwe.
W przypadku konieczno
ś
ci sprawdzenia poprawno
ś
ci poł
ą
cze
ń
przewodów w obwodzie bez
gniazda wtykowego lub dla odbiornika zabezpieczonego wył
ą
cznikiem ró
ż
nicowo-pr
ą
dowym,
przyrz
ą
d nale
ż
y poł
ą
czy
ć
trzema przewodami z wtykami bananowymi i klipsami.
b) pomiar parametrów technicznych wył
ą
czników ró
ż
nicowopr
ą
dowych chroni
ą
cych
instalacje elektryczne:
- pomiar napi
ę
cia dotykowego U
B
Badanie polega na wymuszeniu pr
ą
du o warto
ś
ci mniejszej od 50% wybranego
znamionowego pr
ą
du ró
ż
nicowego, dzi
ę
ki czemu nie nast
ę
puje wyzwolenie wył
ą
cznika
ró
ż
nicowopr
ą
dowego. Wbudowany mikroprocesor oblicza warto
ść
napi
ę
cia odnosz
ą
c j
ą
do znamionowego pr
ą
du ró
ż
nicowego badanego wył
ą
cznika.
- pomiar rezystancji uziemienia R
E
miernikami mikroprocesorowymi odbywa si
ę
podobnie jak pomiar napi
ę
cia dotykowego tym
miernikiem. Wynik pomiaru napi
ę
cia jest przeliczany na rezystancj
ę
uziemienia według wzoru:
R
E =
U
I
B
n
∆
[
Ω]
(14)
Zakres pomiarowy rezystancji uziemienia wynosi 0 do 12,5 k
Ω
.
- pomiar czasu wył
ą
czania wył
ą
cznika ró
ż
nicowopr
ą
dowego
pomiar czasu zadziałania wył
ą
cznika ró
ż
nicowopr
ą
dowego miernikami mikroprocesorowymi
mo
ż
liwy jest tylko po uprzednim wykonaniu pomiaru napi
ę
cia dotykowego i tylko wtedy, gdy nie
przekroczy ono wybranej uprzednio warto
ś
ci napi
ę
cia dopuszczalnego długotrwale U
L
(50, lub 25
V). Niektórymi miernikami pomiar czasu zadziałania mo
ż
na wykona
ć
dla pr
ą
dów 1, 2 i 5 x I
∆
n
.
- pomiar rzeczywistego pr
ą
du zadziałania wył
ą
cznika ró
ż
nicowopr
ą
dowego
polega na wymuszeniu pr
ą
du ró
ż
nicowego narastaj
ą
cego liniowo od 30 do 105% warto
ś
ci I
∆
n
wybranej pokr
ę
tłem. Pr
ą
d ró
ż
nicowy narasta i w chwili wyzwolenia wył
ą
cznika mierzone jest
napi
ę
cie dotykowe wy
ś
wietlane pó
ź
niej na przemian ze zmierzonym pr
ą
dem zadziałania.
Pomiary wykonywane obydwoma przyrz
ą
dami przebiegaj
ą
sprawnie i szybko.
20
3.8. Pomiar rezystancji uziemienia uziomu
Pomiar rezystancji uziemienia uziomu powinien by
ć
wykonany odpowiedni
ą
metod
ą
techniczn
ą
lub kompensacyjn
ą
. Rezystancj
ę
uziemie
ń
mierzy si
ę
pr
ą
dem przemiennym.
Nie mo
ż
na wykonywa
ć
pomiarów rezystancji uziemie
ń
pr
ą
dem stałym, gdy
ż
siły
elektromotoryczne powstaj
ą
ce na stykach metal-elektrolit powoduj
ą
bł
ę
dy pomiarów, oraz ze
wzgl
ę
du na elektrolityczny charakter przewodno
ś
ci gruntu.
Najcz
ęś
ciej do pomiaru rezystancji uziemienia uziomu u
ż
ywany jest induktorowy miernik do
pomiaru uziemie
ń
IMU oparty na metodzie kompensacyjnej.
Pr
ą
d dopływaj
ą
cy do uziomu rozpływa si
ę
w gruncie promieni
ś
cie na wszystkie strony. G
ę
sto
ść
pr
ą
du jest najwi
ę
ksza przy uziomie, powstaje lejowata krzywa potencjału, której kształt jest
zale
ż
ny od rezystywno
ś
ci gruntu.
W metodzie technicznej pomiaru rezystancji uziemienia uziomu:
Obwód pr
ą
dowy układu pomiarowego tworz
ą
: obwód wtórny transformatora, amperomierz,
uziom badany X, ziemia i uziom pomocniczy (pr
ą
dowy) P.
Obwód napi
ę
ciowy układu pomiarowego tworz
ą
: woltomierz i sonda pomiarowa napi
ę
ciowa S.
Do poprawnego wykonania pomiaru rezystancji uziemienia metod
ą
techniczn
ą
wymagane s
ą
:
woltomierz o du
ż
ej rezystancji wewn
ę
trznej 1000
Ω
/V, magnetoelektryczny lub lampowy wysokiej
klasy dokładno
ś
ci do - 0,5, amperomierz o wi
ę
kszym zakresie od spodziewanego pr
ą
du i
wysokiej klasy dokładno
ś
ci. Rezystancja sondy nie powinna przekracza
ć
300
Ω
.
Odległo
ś
ci mi
ę
dzy uziomem X a sond
ą
pomiarow
ą
S i uziomem pomocniczym P musz
ą
by
ć
takie
by sonda była w przestrzeni o potencjale zerowym (ziemia odniesienia), czyli mi
ę
dzy obszarem
rezystancji uziomu i sondy pr
ą
dowej.
Warto
ść
rezystancji uziemienia uziomu oblicza si
ę
ze wzoru:
Rx = Uv/I
A
[
Ω
]
(15)
Metoda techniczna pomiaru rezystancji uziemienia nadaje si
ę
do pomiaru małych rezystancji w
granicach 0,01-1
Ω.
Rys. 14. Układ do pomiaru rezystancji uziemie
ń
metod
ą
techniczn
ą
: X-badany uziom,
S- napi
ę
ciowa sonda pomiarowa, P- uziom pomocniczy pr
ą
dowy, Tr-transformator izoluj
ą
cy,
V-przebieg potencjału mi
ę
dzy uziomem badanym i uziomem pomocniczym pr
ą
dowym.
Wadami metody technicznej s
ą
:
a) konieczno
ść
stosowania pomocniczych
ź
ródeł zasilania;
b) na wynik pomiaru mog
ą
mie
ć
wpływ pr
ą
dy bł
ą
dz
ą
ce;
c) niemo
ż
liwo
ść
bezpo
ś
redniego odczytu mierzonej rezystancji.
Praktycznie metod
ą
techniczn
ą
mo
ż
emy równie
ż
mierzy
ć
rezystancj
ę
uziomu wykorzystuj
ą
c
miernik rezystancji p
ę
tli zwarcia, przy pomiarze w sieci TN i TT, unikaj
ą
c wymienionych wad, jak
21
przedstawiono na rys. 12. W tym przypadku musimy mie
ć
pewno
ść
, i
ż
badany uziom nie jest
poł
ą
czony metalicznie z uziomem lub przewodami ochronnymi PE układu sieciowego, z którego
zasilany jest miernik rezystancji p
ę
tli zwarcia.
Rys. 15. Układ do pomiaru rezystancji uziemie
ń
metod
ą
techniczn
ą
z wykorzystaniem miernika
rezystancji p
ę
tli zwarcia
Obecnie produkowane s
ą
mierniki umo
ż
liwiaj
ą
ce pomiar rezystancji uziemienia uziomów przy
u
ż
yciu c
ę
gów pomiarowych bez rozł
ą
czania zacisków kontrolnych. Lecz dotyczy to tylko
uziomów pojedynczych, a nie mog
ą
to by
ć
uziomy otokowe.
Metoda kompensacyjna stosowana jest do pomiarów rezystancji uziemie
ń
od kilku do kilkuset
Ω
.
Ź
ródłem pr
ą
du przemiennego jest induktor korbkowy z nap
ę
dem r
ę
cznym. Cz
ę
stotliwo
ść
wytwarzanego napi
ę
cia wynosi 65 Hz przy 160 obr/min korbki. Napi
ę
cie znamionowe wynosi
kilkadziesi
ą
t woltów i nie musi by
ć
regulowane
Rys. 16. Schemat poł
ą
cze
ń
do pomiaru rezystancji uziemie
ń
metod
ą
kompensacyjn
ą
Zał
ą
cznik C do normy podaje opis sposobu sprawdzenia poprawno
ś
ci przeprowadzania pomiaru
rezystancji uziemienia uziomu przy u
ż
yciu dwu dodatkowych poło
ż
e
ń
uziomów pomocniczych
oraz warunki, które powinny by
ć
spełnione. (Rys. 17.)
Pr
ą
d przemienny o stałej warto
ś
ci przepływa mi
ę
dzy uziomem T i uziomem pomocniczym T
1
umieszczonym w takiej odległo
ś
ci (d) od T,
ż
e uziomy nie oddziaływuj
ą
na siebie. Drugi uziom
pomocniczy T
2
, którym mo
ż
e by
ć
metalowy pr
ę
t wbity w grunt, jest umieszczony w połowie
odległo
ś
ci mi
ę
dzy T i T
1
i umo
ż
liwia pomiar spadku napi
ę
cia mi
ę
dzy T i T
2
.
Rezystancja uziomu to iloraz napi
ę
cia mi
ę
dzy T i T
2
i pr
ą
du przepływaj
ą
cego mi
ę
dzy T i T
1
, pod
warunkiem,
ż
e uziomy nie oddziaływuj
ą
na siebie. Dla sprawdzenia,
ż
e zmierzona rezystancja
jest prawidłowa nale
ż
y wykona
ć
dwa dalsze odczyty z przesuni
ę
tym uziomem pomocniczym T
2
,
raz 6 m w kierunku od uziomu T, a drugi raz 6 m do uziomu T
1
. Je
ż
eli rezultaty tych trzech
22
pomiarów s
ą
zgodne w granicach bł
ę
du pomiaru, to
ś
redni
ą
z trzech odczytów przyjmuje si
ę
jako
rezystancj
ę
uziomu T. Je
ż
eli nie ma takiej zgodno
ś
ci, pomiary nale
ż
y powtórzy
ć
przy
zwi
ę
kszeniu odległo
ś
ci mi
ę
dzy T i T
1
lub zmianie kierunku rozstawienia elektrod. Przy pomiarze
pr
ą
dem o cz
ę
stotliwo
ś
ci sieciowej, rezystancja wewn
ę
trzna zastosowanego woltomierza musi
wynosi
ć
, co najmniej 200
Ω
/V.
Rys. 17. Sposób sprawdzenia poprawno
ś
ci przeprowadzenia pomiaru rezystancji uziomu
Ź
ródło pr
ą
du u
ż
ywane do próby powinno by
ć
izolowane od sieci energetycznej (np. przez
transformator dwuuzwojeniowy).
Ten sposób sprawdzenia poprawno
ś
ci przeprowadzenia pomiaru rezystancji uziemienia uziomu
mo
ż
na stosowa
ć
równie
ż
przy pomiarze rezystancji uziomu metod
ą
kompensacyjn
ą
.
3.8.1. Rezystancja uziemienia uziomów pomocniczych
Dokładno
ść
pomiaru badanego uziemienia nie zale
ż
y praktycznie od rezystancji uziomów
pomocniczych, wpływa ona jedynie na czuło
ść
układu pomiarowego; im wi
ę
ksza rezystancja tym
mniejsza czuło
ść
układu pomiarowego. Sprawdzenie przy pomiarze metod
ą
kompensacyjn
ą
polega na zmianie ustawienia potencjometru o 10%, gdy wskazówka wychyli si
ę
o 1,5 działki to
czuło
ść
jest wystarczaj
ą
ca. Gdy wskazówka wychyli si
ę
mniej nale
ż
y zmniejszy
ć
rezystancj
ę
uziemienia przez wbicie kilku dodatkowych pr
ę
tów uziemiaj
ą
cych, lub zwil
ż
enie gruntu.
Badany uziom powinien by
ć
poł
ą
czony z zaciskiem miernika mo
ż
liwie krótkim przewodem
pomiarowym, gdy
ż
miernik mierzy ł
ą
czn
ą
rezystancj
ę
uziemienia i przewodu. W przypadku
długiego przewodu pomiarowego, od wyniku pomiaru nale
ż
y odj
ąć
rezystancj
ę
tego przewodu,
któr
ą
nale
ż
y zmierzy
ć
oddzielnie. Okresowo nale
ż
y sprawdza
ć
stan tego przewodu przez pomiar
jego rezystancji, która nie powinna by
ć
wi
ę
ksza ni
ż
1
Ω
.
Rezystywno
ść
gruntu ma decyduj
ą
cy wpływ na rezystancj
ę
uziomu. Rezystywno
ść
ta waha si
ę
od 2 do 3000
Ω
m, zale
ż
y od składu fizycznego gleby i jej wilgotno
ś
ci. Ze wzrostem wilgotno
ś
ci
rezystancja maleje, do pewnej granicy.
Rezystywno
ść
gruntu kształtuje si
ę
nast
ę
puj
ą
co:
gleba bagnista
2 - 5
Ω
m
gliny i piasek gliniasty
4 - 150
Ω
m
kreda
0 - 400
Ω
m
torf
powy
ż
ej 200
Ω
m
piasek,
ż
wir
300 - 3000
Ω
m
grunt skalisty
2000 - 8000
Ω
m
Rezystancja uziomu zale
ż
y od: wielko
ś
ci i kształtu uziomu, rezystywno
ś
ci wła
ś
ciwej gruntu,
podlega zmianom sezonowym w zale
ż
no
ś
ci od opadów atmosferycznych, zmiany te s
ą
tym
mniejsze im uziom jest gł
ę
bszy. Najlepszymi uziomami s
ą
uziomy gł
ę
bokie.
Czynnikiem utrudniaj
ą
cym pomiary s
ą
pr
ą
dy bł
ą
dz
ą
ce zniekształcaj
ą
ce wyniki pomiarów.
23
Rys. 18. Wykres zale
ż
no
ś
ci rezystywno
ś
ci gleby od wilgotno
ś
ci w %
Wyniki pomiaru nale
ż
y pomno
ż
y
ć
przez podany w tabeli 7 współczynnik Kp = 1,1 do 3
uwzgl
ę
dniaj
ą
cy aktualne nawilgocenie gruntu oraz sposób wykonania uziomu. Współczynniki
podane w tablicy umo
ż
liwiaj
ą
eliminowanie sezonowych zmian rezystancji uziemie
ń
.
Mo
ż
na przyj
ąć
zasad
ę
,
ż
e:
- o ile nie wykonujemy pomiarów w okresie 2 do 3 dni po opadach,
- o ile wykonujemy pomiary od wrze
ś
nia do pa
ź
dziernika (najwi
ę
ksze rezystancje uziomów w
ci
ą
gu roku) to nie musimy stosowa
ć
współczynników korekcyjnych.
Tabela 7. Warto
ś
ci współczynnika korekcyjnego poprawkowego Kp
Współczynnik korekcyjny poprawkowy Kp w
zale
ż
no
ś
ci od nawilgocenia gruntu
Rodzaj uziomu
suchy
wilgotny
b. wilgotny
Uziom gł
ę
boki pionowy pod powierzchni
ą
ziemi ponad 5 m
1,1
1,2
1,3
j.w. lecz pod powierzchni
ą
ziemi 2,5 - 5 m
1,2
1,6
2,0
Uziom poziomy w ziemi na gł
ę
boko
ś
ci ok.1 m
1,4
2,2
3,0
Uziomy wykonywane s
ą
jako; pionowe - rurowe lub pr
ę
towe i poziome - otokowe lub
promieniste.
3.8.2. Czynniki wpływaj
ą
ce na jako
ść
uziomu
O jako
ś
ci uziomu decyduj
ą
:
- niska warto
ść
jego rezystancji uziemienia,
- niezmienno
ść
rezystancji w czasie,
-odporno
ść
elementów uziomu na korozj
ę
.
Rezystancja uziemienia uziomu zale
ż
y od sposobu jego wykonania, głównie od gł
ę
boko
ś
ci
pogr
ąż
enia. Przez zwi
ę
kszenie gł
ę
boko
ś
ci pogr
ąż
enia uziomu uzyskuje si
ę
zmniejszenie jego
rezystancji. Gł
ę
boko
ść
pogr
ąż
enia uziomu wpływa równie
ż
na niezmienno
ść
rezystancji w
czasie. Rezystancja uziomu gł
ę
bokiego jest stabilna, gdy
ż
nie wpływa na ni
ą
wysychanie ani
zamarzanie gruntu.
Pojedynczy uziom pogr
ąż
ony do 12 m ma rezystancj
ę
zbli
ż
on
ą
do rezystancji 15 uziomów
pogr
ąż
onych do gł
ę
boko
ś
ci 3 m i poł
ą
czonych równolegle bednark
ą
.
3.8.3. Pomiar rezystywno
ś
ci gruntu
Pomiar rezystywno
ś
ci gruntu mo
ż
e by
ć
wykonany induktorowym miernikiem typu IMU. Przy
pomiarze rezystywno
ś
ci gruntu zaciski miernika nale
ż
y poł
ą
czy
ć
z sondami rozmieszczonymi w
linii prostej z zachowaniem jednakowych odst
ę
pów “a” mi
ę
dzy sondami. Odst
ę
py “a” mi
ę
dzy
24
sondami wynosz
ą
zwykle kilka metrów. Zmierzona warto
ść
jest warto
ś
ci
ą
ś
redni
ą
rezystywno
ś
ci
gruntu w obszarze półkuli o
ś
rednicy równej 3a.
Rys. 19. Układ poł
ą
cze
ń
miernika IMU do pomiaru rezystywno
ś
ci gruntu
Pomiary wykonujemy, jak przy pomiarze rezystancji uziemienia, a odczytan
ą
warto
ść
R
x
mno
ż
ymy przez 2
π
a. Szukana rezystywno
ść
gruntu wynosi:
ρ
= 2
π
a R
x
[
Ω
m]
(16)
3.8.4. Pomiar rezystancji uziemie
ń
piorunochronnych miernikiem udarowym
Udarowy miernik uziemie
ń
jest przeznaczony do kontroli wszelkich instalacji odgromowych a
zwłaszcza w obiektach podlegaj
ą
cych obostrzonej ochronie odgromowej, takich jak stacje paliw i
gazów, zakłady i magazyny bran
ż
y chemicznej, drzewnej itp. Polska Norma PN-89/E-05009/03
dotycz
ą
ca obostrzonej obiektów budowlanych wymaga pomiaru rezystancji uziemienia mostkiem
udarowym, który jako kryterium oceny stanu uziemienia podaje jego impedancj
ę
zmierzon
ą
przy
przepływie pr
ą
du o du
ż
ej stromo
ś
ci narastania.
W Politechnice Gda
ń
skiej opracowano metod
ę
pomiaru impedancji uziomu jako stosunku
chwilowej warto
ś
ci spadku napi
ę
cia i wywołuj
ą
cego go pr
ą
du o odpowiednio krótkim czasie
narastania impulsu. Cyfrowy miernik WG-307 produkowany przez firm
ę
ATMOR z Gda
ń
ska
realizuje pomiar w pełni automatycznie i wykazuje du
żą
odporno
ść
na zakłócenia.
Do pomiaru wykorzystuje si
ę
dwie sondy: pr
ą
dow
ą
Si i napi
ę
ciow
ą
Su. Po uruchomieniu
przetwornica P zasila generator udarów G napi
ę
ciem 1 kV. Generator emituje do obwodu
pomiarowego paczk
ę
udarów pr
ą
dowych o czasie czoła ok. 4
µ
s (WG-307W) lub ok. 1
µ
s (WG-
307S) i amplitudzie 1 A. Woltomierz V porównuje sygnał z sondy pomiarowej, przekształcony w
dzielniku D, z sygnałami wzorcowymi z generatora udarów i przez kilkana
ś
cie sekund wy
ś
wietla
u
ś
redniony wynik pomiaru. Blok automatyki steruje prac
ą
miernika, wybieraj
ą
c automatycznie
zakres pomiarowy 20/200
Ω
, testuje wy
ś
wietlacz i akumulatory zasilania i wył
ą
cza je po
wy
ś
wietleniu wyniku. Schemat blokowy przedstawia rysunek 20.
Omawiany miernik bada wła
ś
ciwo
ś
ci uziemienia instalacji piorunochronnej (wersja WG-307W) w
warunkach zbli
ż
onych do wyst
ę
puj
ą
cych w chwili uderzenia pioruna oraz umo
ż
liwia pomiary
uziemie
ń
poszczególnych słupów linii elektroenergetycznych (wersja WG-307S). Bł
ą
d metody
oceniany jest na 4 %
Poniewa
ż
pr
ą
dy piorunowe cechuje znaczna stromo
ść
narastania (do 100 kA/
µ
s), o skutecz-
no
ś
ci uziemienia decyduj
ą
cz
ę
sto indukcyjne spadki napi
ę
cia na elementach systemu uziemie
ń
.
Przy bardziej rozległych układach uziemie
ń
nale
ż
y bra
ć
pod uwag
ę
zjawiska falowe zachodz
ą
-ce
w uziemieniach. Na impedancj
ę
udarow
ą
uziomu poziomego wpływa jego długo
ść
i
rezystywno
ść
gruntu. Zwi
ę
kszanie długo
ś
ci uziomu poziomego (tylko do warto
ś
ci efektywnej) i
zmniejszanie rezystywno
ś
ci gruntu powoduje zmniejszanie si
ę
impedancji udarowej uziomu
poziomego. Stosunek warto
ś
ci rezystancji uziomu mierzonej metod
ą
udarow
ą
do warto
ś
ci przy
napi
ę
ciu wolnozmiennym jest oznaczana jako współczynnik udarowy uziomu.
25
Rys. 20. Schemat funkcjonalny i sposób podł
ą
czenia miernika WG-307
Szczególn
ą
przydatno
ść
miernika obserwuje si
ę
przy pomiarze uziemie
ń
słupów sieci
elektroenergetycznej, poniewa
ż
w przeciwie
ń
stwie do mierników klasycznych, nie trzeba
odł
ą
cza
ć
uziemienia od konstrukcji słupa. Pomiar rezystancji poszczególnych uziomów instalacji
piorunochronnej wykonuje si
ę
równie
ż
bez rozł
ą
czania zacisków kontrolnych.
Na rysunku 21 pokazano sposób przył
ą
czania badanego uziomu i sond pomiarowych do
zacisków miernika oraz zalecany sposób rozmieszczenia sond pomiarowych. Odległo
ść
sondy
pr
ą
dowej od mierzonego uziomu powinna wynosi
ć
ponad 40 m a sondy napi
ę
ciowej ponad 30 m.
Dla unikni
ę
cia wpływu wzajemnych sprz
ęż
e
ń
elektromagnetycznych na wyniki pomiaru,
przewody obu sond do miernika powinny by
ć
prowadzone w odległo
ś
ci od siebie nie mniejszej
ni
ż
5 m. warunek ten mo
ż
e by
ć
łatwo spełniony, gdy s
ą
dy s
ą
rozmieszczone pod k
ą
tem w
granicach 90 do 180 stopni. Przewody do sond pomiarowych powinny by
ć
całkowicie rozwini
ę
te.
Miernikiem WG 307 nie wolno mierzy
ć
impedancji p
ę
tli zwarcia.
Rys 21 Sposób przył
ą
czania badanego uziomu i sond pomiarowych do zacisków miernika oraz
zalecany sposób rozmieszczenia sond pomiarowych
4. Mierniki u
ż
ywane do ró
ż
nych rodzajów pomiarów instalacji i urz
ą
dze
ń
elektroenergetycznych
a. Przyrz
ą
dy do pomiarów małych rezystancji oraz rezystancji poł
ą
cze
ń
ochronnych
Pomiary małych rezystancji wykonuje si
ę
przy badaniu poł
ą
cze
ń
ochronnych, przy pomiarze
rezystancji styków, szyn wyrównawczych, poł
ą
cze
ń
kabli oraz cewek o małej rezystancji.
Przyrz
ą
dami do tych pomiarów s
ą
:
1. mostek Thomsona,
2. metoda techniczna, czyli woltomierz i amperomierz klasy dokładno
ś
ci 0,5 lub 1 oraz
ź
ródło niskiego napi
ę
cia o obci
ąż
alno
ś
ci do 25 A,
3. mierniki małych rezystancji (np. miernik MMR-600 produkcji Sonel)
b. Przyrz
ą
dy do pomiarów rezystancji izolacji urz
ą
dze
ń
26
Do wykonywania pomiarów rezystancji izolacji stosuje si
ę
mierniki izolacji tzw. Megaomomie-rze.
Wyró
ż
nia si
ę
dwa podstawowe rodzaje tych mierników mierniki induktorowe i elektroniczne
mierniki izolacji.
Mierniki induktorowe ze wzgl
ę
du na rodzaj stosowanego układu i ustroju pomiarowego dziel
ą
si
ę
na:
1. mierniki magnetoelektryczne ilorazowe, z ustrojem pomiarowym ilorazowym mierz
ą
cym
rezystancje,
2. mierniki z ustrojem pomiarowym szeregowym, mierz
ą
ce pr
ą
d upływaj
ą
cy prze izolacj
ę
wyskalowane w M
Ω
.
Przykładem megaomomierzy ilorazowych s
ą
mierniki typu IMI-11, IMI-21, IMI-31 o napi
ę
ciu
pomiarowym odpowiednio 500, 250 i 1000 V, oraz miernik typu IMI-33 posiadaj
ą
cy mo
ż
liwo
ść
wyboru napi
ę
cia spo
ś
ród warto
ś
ci: 250, 500 i 1000 V. S
ą
to mierniki o małym zakresie
pomiarowym do 10, 20, 50 lub 100 M
Ω
.
Do cz
ęś
ciej stosowanych mierników izolacji o układzie szeregowym nale
żą
dwuzakresowe
mierniki typu IMI-41 w tym najcz
ęś
ciej spotykany IMI-413 o napi
ę
ciu pomiarowym 2500 V.
Mierniki induktorowe s
ą
miernikami niezawodnymi i pewnymi w eksploatacji. Wad
ą
tych
mierników jest konieczno
ść
kr
ę
cenia korbk
ą
podczas wykonywania pomiarów.
Elektroniczne mierniki izolacji s
ą
łatwe w obsłudze.
Ź
ródłem napi
ę
cia stałego w tych miernikach
jest bateria lub akumulator i napi
ę
cie to przetwarzane jest na napi
ę
cie wymagne do wykonania
pomiarów.
Przykładem tego typu przyrz
ą
dów s
ą
cyfrowe mierniki MIC-1000 i MIC-2500, firmy SONEL S. A.
Zasada pomiarów tymi przyrz
ą
dami polega na podaniu wymaganego napi
ę
cia pomiarowego i po
okre
ś
leniu pr
ą
du płyn
ą
cego w badanym obiekcie, obliczona zostaje przez mikroprocesor warto
ść
rezystancji i wy
ś
wietlona na wy
ś
wietlaczu ciekłokrystalicznym. Napi
ę
cie pomiarowe w tych
miernikach wytwarzane jest w programowalnej przetwornicy o du
ż
ej sprawno
ś
ci i dobrej
stabilno
ś
ci, nawet przy znacznych zmianach charakteru obci
ąż
enia. Napi
ę
cie to mo
ż
na ustala
ć
na predefiniowane warto
ś
ci 100, 250, 500, 1000 i 2500 V lub od 50 V do 1000 lub 2500 V
skokowo, co 10 V.
Ź
ródłem napi
ę
cia stałego w miernikach cyfrowych MIC-1000 i MIC-2500, jest pakiet akumula-
torów NiCd 9,6 V. Akumulatory te nale
ż
y ładowa
ć
po całkowitym ich rozładowaniu, aby mo
ż
na
było wykorzysta
ć
pełn
ą
ich pojemno
ść
. W przypadku ich doładowania do wykorzystania
pozostaje tylko cz
ęść
energii ostatnio doładowana i ich przydatno
ść
u
ż
ytkowa jest znacznie
mniejsza. Celem całkowitego rozładowania akumulatorów w tych miernikach nale
ż
y zablokowa
ć
funkcj
ę
automatycznego wył
ą
czenia. W tym celu nale
ż
y wł
ą
czy
ć
miernik przy wci
ś
ni
ę
tym
przycisku T
1,2,3
.
c. Przyrz
ą
dy do pomiarów impedancji p
ę
tli zwarcia
Do pomiarów impedancji p
ę
tli zwarcia Z
S
badanego obwodu, przy ocenie skuteczno
ś
ci ochrony
przeciwpora
ż
eniowej w nowych i u
ż
ytkowanych w instalacjach elektrycznych z zabezpieczeniami
nadmiarowopr
ą
dowymi u
ż
ywanych jest wiele mierników ró
ż
nych firm dost
ę
pnych na polskim
rynku. S
ą
to mi
ę
dzy innymi mierniki takie jak: MW 3, MZK-2, MPZ-1, MIZ, MZW-5, MR-2, MOZ,
MZC-2, OMER-1, MZC-300, MZC-301, MZC-302, MZC-303 i MZC-310S oraz wiele przyrz
ą
dów
produkcji zagranicznej.
Miernikami nowej generacji do pomiarów impedancji p
ę
tli zwarcia s
ą
oferowane przez firm
ę
SONEL mierniki skuteczno
ś
ci zerowania serii MZC-200, MZC-300 i MIE 500 umo
ż
liwiaj
ą
ce
pomiar rezystancji i impedancji p
ę
tli zwarcia, okre
ś
lenie jej składowych: reaktancji; rezystancji i
k
ą
ta fazowego oraz okre
ś
lenie przewidywanego pr
ą
du zwarciowego. Pomiar wykonywany jest
pr
ą
dem o warto
ś
ci do 23 A. Pomiary bardzo małych impedancji p
ę
tli zwarcia pr
ą
dem rz
ę
du 150
A mo
ż
na wykona
ć
miernikiem MZC-310S.
27
Mierniki skuteczno
ś
ci zerowania serii MZC-200, MZC-300 i MIE 500, s
ą
to lekkie przeno
ś
ne
przyrz
ą
dy z odczytem cyfrowym, słu
żą
ce do pomiaru rezystancji i impedancji w obwodach
samoczynnego wył
ą
czenia zasilania, rezystancji uziemie
ń
ochronnych oraz napi
ęć
przemiennych. Nadaj
ą
si
ę
do szybkiego i wygodnego sprawdzania skuteczno
ś
ci ochrony
przeciwpora
ż
eniowej w obwodach o napi
ę
ciu 100 do 500 V.
d. Przyrz
ą
dy do pomiarów rezystancji uziemie
ń
Pomiary rezystancji uziemie
ń
wykonuje si
ę
podczas pomiarów rezystancji uziemie
ń
roboczych,
ochronnych i piorunochronnych.
Pomiary rezystancji uziemienia mo
ż
na wykonywa
ć
metod
ą
kompensacyjn
ą
przy u
ż
yciu
induktorowego miernika uziemie
ń
IMU albo metod
ą
techniczn
ą
z u
ż
yciem miernika MRU 100 lub
mierników do pomiaru rezystancji lub impedancji p
ę
tli zwarcia.
e. Przyrz
ą
dy do pomiarów parametrów wył
ą
czników ró
ż
nicowopr
ą
dowych
Do pomiarów i badania wył
ą
czników ró
ż
nicowopr
ą
dowych stosowa
ć
mo
ż
na przyrz
ą
dy
przeznaczone tylko do badania tych wył
ą
czników lub przyrz
ą
dy wielofunkcyjne. Przyrz
ą
dami
przeznaczonymi tylko do badania tych wył
ą
czników ró
ż
nicowopr
ą
dowych przyrz
ą
dy typu MPR-
120 i MRP-200 produkowane przez firm
ę
SONEL a przyrz
ą
dami wielofunkcyjnymi produkcji tej
firmy s
ą
przyrz
ą
dy typu MIE-500 i MPI-510. Przyrz
ą
dami innych firm zagranicznych s
ą
np.
przyrz
ą
dy UNITEST EXPORT firmy BEHA lub UNILAP 100 firmy NORMA GOERZ
5. Zasady sporz
ą
dzania protokołów z pomiarów zgodnie z wymogami
przepisów i norm
Ka
ż
da praca pomiarowo-kontrolna (sprawdzenie odbiorcze lub okresowe) powinna by
ć
zako
ń
czona wystawieniem protokołu z przeprowadzonych bada
ń
i pomiarów.
Protokół z prac pomiarowo - kontrolnych powinien zawiera
ć
:
1. nazw
ę
firmy wykonuj
ą
cej pomiary i numer protokołu;
2. nazw
ę
badanego urz
ą
dzenia, jego dane znamionowe i typ układu sieciowego;
3. miejsce pracy badanego urz
ą
dzenia;
4. rodzaj i zakres wykonanych pomiarów;
5. dat
ę
ich wykonania;
6. nazwisko osoby wykonuj
ą
cej pomiary i rodzaj posiadanych uprawnie
ń
;
7. dane o warunkach przeprowadzania pomiarów;
8. spis u
ż
ytych przyrz
ą
dów i ich numery;
9. szkice rozmieszczenia badanych urz
ą
dze
ń
, uziomów i obwodów, lub inny sposób
jednoznacznej identyfikacji elementów badanej instalacji
10. liczbowe wyniki pomiarów;
11. uwagi, wnioski i zalecenia wynikaj
ą
ce z pomiarów;
12. Wniosek ko
ń
cowy.
Ka
ż
de badanie instalacji elektrycznych zarówno z bezpiecznikami, z wył
ą
cznikami nadmia-
rowopr
ą
dowymi jak i z wył
ą
cznikami ró
ż
nicowopr
ą
dowymi, powinno by
ć
udokumentowane
protokołem z tych bada
ń
, który powinien zawiera
ć
informacje o wynikach ogl
ę
dzin i bada
ń
oraz
informacje dotycz
ą
ce zmian w stosunku do dokumentacji i odchyle
ń
od norm i przepisów, z
podaniem cz
ęś
ci instalacji, których to dotyczy.
5.1. WZORY PROTOKOŁÓW
wzór nr 1
(Nazwa Firmy wykonuj
ą
cej pomiary)
Protokół Nr
z pomiarów stanu izolacji
obwodów i urz
ą
dze
ń
elektrycznych
28
z dnia . . . . . . . . . . . . . . .
Zleceniodawca:
Obiekt:
Warunki pomiaru: Układ sieciowy TN-S / TN-C
Data pomiaru :
Rodzaj pomiaru:
Przyrz
ą
dy pomiarowe: typ
Napi
ę
cie probiercze np. 500 V
Pogoda w dniu pomiaru:
W dniach poprzednich:
Szkic rozmieszczenia badanych urz
ą
dze
ń
i obwodów przedstawiono na rys:
lub zastosowano symbole zgodne z dokumentacj
ą
identyfikuj
ą
ce obiekty jednoznacznie
TABELA WYNIKÓW
Rezystancja zmierzona w [M
Ω
]
Lp.
Sym-
bol
Nazwa
urz
ą
dzenia lub
obwodu
Ilo
ść
faz
L1-
L2
L1-
L3
L2-
L3
L1-
PE/
PEN
L2-
PE/
PEN
L3-
PE/
PEN
N-
PE
Rezystan
-cje wy
magane
[M
Ω
]
UWAGI:
ORZECZENIE: Izolacja badanych urz
ą
dze
ń
i obwodów elektrycznych spełnia / nie spełnia /
wymagania przepisów.
Sprawdzenie przeprowadził: Protokół sprawdził: Protokół otrzymał:
(imi
ę
, nazwisko
i nr
ś
wiadectwa kwalifikacyjnego)
29
Wzór nr 2
PROTOKOŁ SPRAWDZENIA SKUTECZNO
Ś
CI OCHRONY PRZECIWPORA
ś
ENIOWEJ W
INSTALACJI Z ZABEZPIECZENIAMI NADMIAROWOPR
Ą
DOWYMI
Nazwa firmy wykonuj
ą
cej pomiary
Protokół Nr /
Ze sprawdzenia skuteczno
ś
ci
ochrony przeciwpora
ż
eniowej
instalacji elektrycznej urz
ą
dze
ń
. . . . . . . . . . . . .
w dniu r.
Zleceniodawca:
Obiekt: Instalacja elektryczna . . . . . . . . . . . . . .
Układ sieciowy TN-S /TN-C U
O
220 V
. U
L
50 V. t
a
< (0,2, 0,4 lub 5s)
Szkic rozmieszczenia badanych urz
ą
dze
ń
i obwodów przedstawiono na rys:
lub zastosowano symbole zgodne z dokumentacj
ą
identyfikuj
ą
ce jednoznacznie obiekty
Lp
Symbol
Nazwa
badanego
urz
ą
dzenia
Typ
zabezpi
ecze
ń
I
n
[ A ]
I
a
[ A ]
Z
S pom
[
Ω ]
Z
S dop
[
Ω ]
Ocena
skuteczno
ś
ci:
tak - nie
gdzie:
U
o
- napi
ę
cie fazowe sieci
I
n
- pr
ą
d znamionowy urz
ą
dz. zabezpieczaj
ą
cego
U
L
- napi
ę
cie dopuszczalne długotrwale I
a
- pr
ą
d zapewnj
ą
cy samoczynne wył
ą
czenie
t
a
– maksymalny czas wył
ą
czenia Z
S pom
- impedancja p
ę
tli zwarcia - pomierzona
Z
S dop
- impedancja p
ę
tli zwarcia – dopuszczalna, wynikaj
ą
ca z zastosowanego zabezpieczenia
30
Przyrz
ą
dy pomiarowe:
Lp.
Nazwa przyrz
ą
du
Producent
Typ
Nr. fabr.
1
2
3
4
Uwagi: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Orzeczenie: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pomiary przeprowadził: Protokół sprawdził: Protokół otrzymał:
1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 . . . . . . . . . . .
31
wzór nr 3
PROTOKOŁ SPRAWDZENIA SKUTECZNO
Ś
CI OCHRONY PRZECIWPORA
ś
ENIOWEJ W
OBWODACH ZASILANYCH Z URZ
Ą
DZE
Ń
ENERGOELEKTRONICZNYCH
ochrona przez obni
ż
enie napi
ę
cia dotyku
Napi
ę
cie dotyku
[ V ]
L p
Sym-
bol
Nazwa
badanego
urz
ą
dzenia
Typ
zabez-
piecze
ń
I
n
[ A ]
I
a
[ A ]
R
PE
[
Ω]
]
oblicz
dopusz
Ocena
skutecz
-no
ś
ci:
tak -
nie
Przyrz
ą
dy pomiarowe:
Lp.
Nazwa przyrz
ą
du
Producent
Typ
Nr. fabr.
1
2
3
4
Uwagi: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Orzeczenie: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pomiary przeprowadził: Protokół sprawdził: Protokół otrzymał:
Gdzie: R
PE
- Zmierzona rezystancja przewodu ochronnego
Obliczone napi
ę
cie dotyku = R
PE
.
I
a
32
Wzór nr 4
PROTOKOŁ SPRAWDZENIA SKUTECZNO
Ś
CI OCHRONY PRZECIWPORA
ś
ENIOWEJ W
UKŁADZIE SIECI IT PRZY POJEDYNCZYM ZWARCIU
ochrona przez obni
ż
enie napi
ę
cia dotyku
Nazwa firmy wykonuj
ą
cej pomiary
Protokół Nr /
ZE SPRAWDZENIA SKUTECZNO
Ś
CI
OCHRONY PRZECIWPORA
ś
ENIOWEJ W
SIECI IT,
PRZY POJEDYNCZYM ZWARCIU
w dniu . . . . r.
Zleceniodawca: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Obiekt: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Układ sieciowy IT z przewodem neutralnym/bez przewodu neutralnego U
O
. . U
L
. . t
a
.
.
Stan gruntu . . . . . . . . . . . . . . . . k
p
. . .
Szkic rozmieszczenia badanych urz
ą
dze
ń
i obwodów przedstawiono na rys:
lub zastosowano symbole zgodne z dokumentacj
ą
identyfikuj
ą
ce jednoznacznie obiekty
Napi
ę
cie
dotyku
[ V ]
L p
Sym-
bol
Nazwa
badanego
urz
ą
dzenia
Typ
zabez-
piecze
ń
I
n
[ A ]
I
d
[ A ]
R
A
[
Ω
]
R
E
[
Ω
]
oblicz dopusz
Ocena
skutecz
-no
ś
ci:
tak - nie
gdzie:
U
o
- napi
ę
cie fazowe sieci,
I
n
- pr
ą
d znamionowy urz
ą
dz. zabezpieczaj
ą
cego,
U
L
- napi
ę
cie dopuszczalne długotrwale, I
d
- pr
ą
d pojedynczego zwarcia w badanej sieci,
t
a
– maksymalny czas wył
ą
czenia, R
A
- Zmierzona rezystancja uziemienia ochronnego,
k
p
– współczynnik poprawkowy uwzgl
ę
dniaj
ą
cy sezonowe zmiany rezystywno
ś
ci gruntu,
R
E
= R
A
k
p
– obliczona rezystancja uziemienia ochronnego uwzgl
ę
dniaj
ą
ca stan gruntu,
Obliczone napi
ę
cie dotyku = R
E
.
I
d
33
Wzór nr 5
Nazwa Firmy
wykonuj
ą
cej
pomiary
Protokół nr. . . . . . . . . .
sprawdzenia skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej
urz
ą
dze
ń
i instalacji elektrycznych zabezpieczonych
wył
ą
cznikami ochronnymi ró
ż
nicowopr
ą
dowymi
z dnia . . . . . . . . . . . . . . . .
Zleceniodawca (nazwa i adres): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Obiekt: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Rodzaj zasilania: pr
ą
d przemienny
Układ sieci zasilaj
ą
cej: TN-C TN-S TN-C-S TT IT
Napi
ę
cie sieci zasil.: 380/220 V Napi
ę
cie pomierzone: U
p
= . . . . . . . . [V]
Dane techniczne i wyniki pomiarów rozdzielnicy budowlanej:
typ:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , nr fabr.:. . . . . . . . . ., producent:. . . . . . . . . . . . . . . .
rodzaj zabezp.: . . . . . . . . . . . . . . . , I
n
:. . . . . . . . .[A], I
a
: . . . . . . . [A],
Z
s dop
: . . . . . . . . . . [
Ω
], Z
s pom
: . . . . . . . . . [
Ω
], wynik badania:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dane techniczne i wyniki pomiarów wył
ą
cznika ochronnego ró
ż
nicowopr
ą
dowego:
typ: . . . . . . . . . , rodzaj: zwykły/selektywny, producent (kraj): . . . . . . .zasilane obwody .. . . . .
I
n
:. . . . . . . . . . [A], I
n
: . . . . . . .[mA], wymagany czas wył
ą
czenia . . . . . . . [ms], k: . . . . ,
II
n
pom: . . . . . . . . [mA], czas pomierzony: . . . . . . . . [ms], sprawdzenie działania
przyciskiem “TEST” wynik pozytywny/negatywny Ogólny wynik badania:
pozytywny/negatywny
Wymagania dotycz
ą
ce badanych urz
ą
dze
ń
:
U
B
dop:. . . . . . . . . . . [V], R
E
dop: . . . . . . . . . [
]
Tabela wyników bada
ń
urz
ą
dze
ń
Lp.
Sym-
bol
Nazwa badanego urz
ą
dzenia
Napi
ę
cie
dotykowe
U
B
[V]
Rezystancja
uziemienia R
E
[
Ω
]
Zapewnia
skutecz
no
ść
tak/NIE
1
2
3
4
gdzie:
U
p
- napi
ę
cie sieci pomierzone
I
n
- pr
ą
d znamionowy urz
ą
dz. zabezpieczaj
ą
cego
U
B
- napi
ę
cie dotyku pomierzone
I
a
- pr
ą
d zapewnj
ą
cy samoczynne wył
ą
czenie
U
B
dop - napi
ę
cie dotyku dopuszczalne
I
∆
n
- znamionowy ró
ż
nicowy pr
ą
d zadziałania
Z
S
pom - impedancja p
ę
tli zwar.- pomierzona I
∆
n
pom - pomierzony ró
ż
nicowy pr
ą
d zadziałania
Z
S
dop - impedancja p
ę
tli zwar. – dopuszczalna k - krotno
ść
I
∆
n
zapewniaj
ą
ca samoczyne
R
E
- pomierzona rezystancja uziemienia wył
ą
czenie w wymaganym czasie
R
E
dop - dopuszczalna rezystancja uziemienia
34
Przyrz
ą
dy pomiarowe:
Lp.
Nazwa przyrz
ą
du
Producent
Typ
Nr. fabr.
1
2
3
4
Uwagi: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Orzeczenie: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pomiary przeprowadził: Protokół sprawdził: Protokół otrzymał:
1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 . . . . . . . . . . .
35
Wzór nr 6
(Nazwa Firmy wykonuj
ą
cej pomiary)
Protokół Nr
z pomiarów rezystancji uziemienia
uziomów roboczych
z dnia . . . . . . . . . .
Zleceniodawca:
Obiekt:
Warunki pomiaru:
Data pomiaru :
Metoda pomiaru:
Przyrz
ą
dy pomiarowe:
Pogoda w dniu pomiaru:
W dniach poprzednich:
Uziemienie:
Rodzaj gruntu:
Stan wilgotno
ś
ci gruntu;
Rodzaj uziomów:
Szkic rozmieszczenia badanych uziomów przedstawia rys:
Wyniki pomiarów rezystancji uziemienia
Rezystancja uziemienia w
[Ω]
Ci
ą
gło
ść
poł
ą
cze
ń
przewodów
uziemiaj
ą
cych
Lp.
Symbol uziomu
zmierzona
dopuszczalna
1
2
3
4
Wyniki badania rezystancji uziomów: pozytywne / negatywne
Uwagi pokontrolne:
Wnioski: Badane uziomy spełniaj
ą
/ nie spełniaj
ą
wymaga
ń
przepisów i nadaj
ą
si
ę
/ nie nadaj
ą
si
ę
do eksploatacji.
Sprawdzenie przeprowadził: Protokół sprawdził: Protokół otrzymał:
(imi
ę
, nazwisko
i nr
ś
wiadectwa kwalifikacyjnego)
36
Wzór nr 7
(Nazwa Firmy wykonuj
ą
cej pomiary)
Protokół Nr
z bada
ń
niepełnych urz
ą
dze
ń
piorunochronnych
z dnia . . . . . . . . . .
Zleceniodawca:
Obiekt:
Warunki pomiaru:
Data pomiaru :
Metoda pomiaru:
Przyrz
ą
dy pomiarowe:
Pogoda w dniu pomiaru:
W dniach poprzednich:
Uziemienie:
Rodzaj gruntu:
Stan wilgotno
ś
ci gruntu;
Rodzaj uziomów:
Szkic rozmieszczenia badanych uziemie
ń
przedstawia rys:
Wyniki pomiarów rezystancji uziemienia
Rezystancja uziemienia w
[Ω]
Lp.
Symbol uziomu
zmierzona
dopuszczalna
Ci
ą
gło
ść
poł
ą
cze
ń
przewodów
uziemiaj
ą
cych
1
ci
ą
gło
ść
zachowana
2
3
4
Wyniki badania przewodów odprowadzaj
ą
cych i uziemie
ń
: pozytywne / negatywne
Uwagi pokontrolne:
Wnioski: Instalacja piorunochronna nadaje si
ę
/ nie nadaje si
ę
do eksploatacji.
Sprawdzenie przeprowadził: Protokół sprawdził: Protokół otrzymał:
(imi
ę
, nazwisko
i nr
ś
wiadectwa kwalifikacyjnego)
37
II Sprawdzanie skuteczno
ś
ci ochrony w sieciach z falownikami
1. wst
ę
p
Od wielu lat notowany jest dynamiczny rozwój urz
ą
dze
ń
energoelektronicznych, wspomagany
przez sterowanie komputerowe.
W wyniku zastosowania sterowania mikroprocesorowego uzyskano znaczne zwi
ę
kszenie
bezpiecze
ń
stwa personelu uruchamiaj
ą
cego i konserwuj
ą
cego układy. Wynika to st
ą
d,
ż
e
optymalizacja funkcjonowania układu odbywa si
ę
przy zamkni
ę
tej szafie w wyniku
programowego nastawiania poszczególnych parametrów układu.
Masowo produkowane s
ą
urz
ą
dzenia prostownikowe i falownikowe z tyrystorami klasycznymi,
tranzystorami IGBT i MOSFET oraz tyrystorami GTO. Do sterowania zał
ą
czaniem i wył
ą
czaniem
tyrystorów typu GTO s
ą
stosowane specjalne układy steruj
ą
ce (drivery). Podczas pracy
falownika ka
ż
dy tyrystor GTO w mostku znajduje si
ę
na innym potencjale. Ze wzgl
ę
du na to,
ż
e
poszczególne drivery pracuj
ą
impulsowo (pobieraj
ą
pr
ą
d około 100 A w impulsie), nie mog
ą
mie
ć
zabezpiecze
ń
zwarciowych. Dla zabezpieczenia ich przed przedostaniem si
ę
napi
ę
cia obwodu
głównego do obwodu wewn
ę
trznego maj
ą
one wzmocnion
ą
izolacj
ę
, której napi
ę
cie probiercze
osi
ą
ga warto
ść
U
iz
= 12 kV, a to praktycznie wystarcza do zapobie
ż
enia ich zwarciu z obwodami
głównymi. Do zabezpieczenia tyrystora GTO w falowniku niezb
ę
dna jest kontrola pr
ą
du zwarcia
w ró
ż
nych punktach obwodu. Pr
ą
d rozładowania kondensatora jest kontrolowany przez czujnik
pr
ą
dowy, który wykrywa pr
ą
d zwarcia i powoduje wł
ą
czenie zwiernika
ź
ródła pr
ą
du stałego.
Zwarcie zacisków „+” i „-” tego
ź
ródła powoduje przepalenie bezpiecznika w obwodzie pr
ą
du
stałego i przerwanie obwodu zwarciowego. W ten sposób s
ą
zabezpieczone tyrystory przed
uszkodzeniem.
Stosowane s
ą
równie
ż
układy z tyrystorami komutowanymi bramk
ą
(GCT).
Tranzystory MOSFET s
ą
to tranzystory polowe mocy a tranzystory IGBT to tranzystory bipolarne
z izolowan
ą
bramk
ą
.
Pojawienie si
ę
tranzystorów IGBT i MOSFET o wysokich parametrach dynamicznych, umo
ż
liwiło
przetwarzanie energii przy zastosowaniu wysokiej cz
ę
stotliwo
ś
ci. Spowodowało to jednak
trudno
ś
ci w interpretacji podstawowych norm w zakresie ochrony przeciwpora
ż
eniowej dla
układów z tymi półprzewodnikami. Wi
ąż
e si
ę
to z trudno
ś
ciami w zapewnieniu ochrony personelu
przed pora
ż
eniem pr
ą
dem elektrycznym a urz
ą
dze
ń
przed po
ż
arami.
Urz
ą
dzenia energoelektroniczne charakteryzuj
ą
si
ę
wieloma specyficznymi wła
ś
ciwo
ś
ciami, które
to czynniki utrudniaj
ą
dobór
ś
rodków ochrony przeciwpora
ż
eniowej i przeciwpo
ż
arowej
zapewniaj
ą
cej bezpieczn
ą
prac
ę
obsługi oraz bezpieczne funkcjonowanie instalacji elektrycz-nej,
układu energoelektronicznego i zasilanego urz
ą
dzenia roboczego. Zapewnienie bezpiecznej
eksploatacji układów energoelektronicznych wymaga dokładnego sprecyzowania warunków
ś
rodowiskowych, w których b
ę
d
ą
one pracowa
ć
(warunki normalne, zagro
ż
enie po
ż
arem lub
wybuchem). W przypadku instalowania urz
ą
dze
ń
w pomieszczeniach zagro
ż
onych po
ż
arem lub
wybuchem, technolog procesu produkcyjnego przy współpracy specjalistów słu
ż
b ochrony
przeciwpo
ż
arowej powinien dokona
ć
klasyfikacji
ś
rodowiska i okre
ś
li
ć
podstawowe wymagania w
zakresie:
o
miejsca zainstalowania urz
ą
dze
ń
energoelektronicznych;
o
sposobu doboru poszczególnego wyposa
ż
enia (np. stopnia osłony obudowy);
o
dopuszczalnych przyrostów temperatury przewodów i aparatów.
Ju
ż
na etapie projektowania urz
ą
dze
ń
energoelektronicznych nale
ż
y analizowa
ć
mo
ż
liwo
ść
wyst
ę
powania zagro
ż
e
ń
bezpiecze
ń
stwa i uwzgl
ę
dnia
ć
sposoby ochrony dla obsługi.
Ci
ą
gle prowadzone s
ą
prace nad rozwojem i nowelizacj
ą
wymaga
ń
precyzuj
ą
cych bezpieczne
eksploatowanie układów energoelektronicznych.
38
W wielu nap
ę
dowych układach elektrycznych stosowane s
ą
urz
ą
dzenia energoelektroniczne
takie jak sterowniki mikroprocesorowe, przetwornice cz
ę
stotliwo
ś
ci, sofstarty i falowniki.
Przekształtniki energoelektroniczne zadomowiły si
ę
w obwodach silników elektrycznych w ró
ż
nej
roli głównie jako rozruszniki umo
ż
liwiaj
ą
ce łagodny rozruch (sofstarty) i ró
ż
norodne procedury
hamowania i zatrzymywania silników oraz jako regulatory pr
ę
dko
ś
ci obrotowej.
W przypadku sofstartów na ich wyj
ś
ciu mo
ż
e wyst
ę
powa
ć
napi
ę
cie, nawet, gdy urz
ą
dzenie jest
wył
ą
czone i półprzewodniki mocy nie s
ą
wysterowane. Dla bezpiecze
ń
stwa, odł
ą
czenie napi
ę
cia
na wyj
ś
ciu sofstartu mo
ż
na osi
ą
gn
ąć
za pomoc
ą
dodatkowego urz
ą
dzenia ł
ą
czeniowego (np.
wył
ą
cznika lub stycznika).
Je
ż
eli po stronie odpływowej maja by
ć
prowadzone prace obsługowe, niezb
ę
dne jest
zabezpieczenie wył
ą
czonego urz
ą
dzenia łagodnego rozruchu przed niezamierzonym
zał
ą
czeniem. Efekt ten mo
ż
na uzyska
ć
stosuj
ą
c wył
ą
cznik mocy, bezpiecznikowy odł
ą
cznik
obci
ąż
enia albo odpowiednie urz
ą
dzenie ł
ą
czeniowe.
Przemienniki cz
ę
stotliwo
ś
ci oraz ich obwody zasilaj
ą
ce i wyj
ś
ciowe ł
ą
cznie z silnikami, podlegaj
ą
ogólnym zasadom ochrony przeciwpora
ż
eniowej.
2. Budowa i parametry
W ka
ż
dym urz
ą
dzeniu energoelektronicznym mo
ż
na wyodr
ę
bni
ć
dwa zasadnicze obwody:
obwód główny (obejmuj
ą
cy podzespoły silnopr
ą
dowe), w którym odbywa si
ę
przekształcenie
energii elektrycznej stosownie do wymaga
ń
odbiorników, oraz układy elektroniczne steruj
ą
ce
prac
ą
zaworów półprzewodnikowych, spełniaj
ą
ce funkcje regulacyjne, monitorowania stanów
pracy i sygnalizacyjne.
Przemiennik cz
ę
stotliwo
ś
ci jest układem energoelektronicznym zestawionym z prostownika
falownika i pulpitu sterowania. Słu
ż
y on do takiego przekształcania energii elektrycznej
dostarczanej z sieci zasilaj
ą
cej, aby dopasowa
ć
j
ą
do potrzeb nap
ę
dzanej maszyny roboczej.
Energia powinna by
ć
dostarczana w sposób ekonomiczny (w kosztach eksploatacji) i optymalny
z punktu widzenia funkcjonowania układu nap
ę
dowego, kompatybilny dla
ś
rodowiska i
bezpieczny w u
ż
ytkowaniu. Na rysunku 1 przedstawiono pogl
ą
dowy schemat ideowy
przemiennika cz
ę
stotliwo
ś
ci zasilanego z sieci TN.
Cz
ęść
silnopr
ą
dow
ą
przemiennika cz
ę
stotliwo
ś
ci mo
ż
na podzieli
ć
na trzy bloki:
1. jedno- lub trójfazowy prostownik dwupołówkowy, najcz
ęś
ciej niesterowalny,
2. obwód po
ś
rednicz
ą
cy, zawieraj
ą
cy pojemno
ść
(C
p
) rz
ę
du milifaradów, b
ę
d
ą
c
ą
„magazynem energii”,
3. falownik napi
ę
cia zamieniaj
ą
cy napi
ę
cie stałe na wyj
ś
ciowe napi
ę
cie przemienne o
regulowanej cz
ę
stotliwo
ś
ci i amplitudzie. Programem generowania napi
ę
cia wyj
ś
ciowego
steruje układ sterowania, kontroli i zabezpieczenia, który realizuje równie
ż
funkcje
zabezpiecze
ń
przetwornicy i silnika.
Przemiennik ze wzgl
ę
du na prawidłowo
ść
i skuteczno
ść
doboru
ś
rodków ochrony przeciw-
pora
ż
eniowej cechuje si
ę
nast
ę
puj
ą
cymi wła
ś
ciwo
ś
ciami:
♦
zmienno
ść
i brak mo
ż
liwo
ś
ci jednoznacznego wyznaczenia impedancji p
ę
tli zwarcia przy
doziemieniu w obr
ę
bie przemiennika i za przemiennikiem,
♦
rodzaj i cz
ę
stotliwo
ść
pr
ą
du, który popłynie w obwodzie ziemnozwarciowym przy zwarciu
doziemnym, s
ą
zale
ż
ne od miejsca zwarcia i aktualnego wysterowania przemiennika,
♦
wytwarzanie zakłóce
ń
radioelektrycznych, które silnie zakłócaj
ą
pomiary,
♦
stosunkowo du
ż
y pr
ą
d upływu na wej
ś
ciu przemiennika, zwi
ą
zany jest z zastosowaniem
filtru i ekranowanych przewodów do zasilania silnika.
39
Rys. 1 Pogl
ą
dowy schemat ideowy przemiennika cz
ę
stotliwo
ś
ci
40
Ka
ż
dy przemiennik cz
ę
stotliwo
ś
ci powinien posiada
ć
na wej
ś
ciu indukcyjno
ść
(transformator lub
dławiki sieciowe), która obni
ż
a załamania napi
ę
cia sieci podczas komutacji. Indukcyjno
ść
ta ma
równie
ż
wpływ na obni
ż
enie pr
ą
du zwarcia doziemnego o około 2 do 40 %, w zale
ż
no
ś
ci od
rozwi
ą
zania układu i k
ą
ta wysterowania przemiennika.
Zastosowane na wyj
ś
ciu prostownika zabezpieczenie przeciwzwarciowe (Z) zwiera wej
ś
cie
falownika w stanach awarii w falowniku lub silniku. Zwarcie takie chroni zawory falownika przed
uszkodzeniem a obsługuj
ą
cych ludzi przed pora
ż
eniem, oraz powoduje zadziałanie
zabezpiecze
ń
prostownika.
Aby skutecznie chroni
ć
tranzystory IGBT w falowniku, przed skutkami pr
ą
du zwarcia, którego
ź
ródłem jest kondensator (C
p
) o du
ż
ej pojemno
ś
ci, zabezpieczenie falownika musi zadziała
ć
w
ci
ą
gu kilku milisekund.
Falownik napi
ę
cia w wyniku odpowiedniego przeł
ą
czania tranzystorów z cz
ę
stotliwo
ś
ci
ą
zale
ż
n
ą
od wykonania (od 500 Hz do kilkudziesi
ę
ciu kHz) kształtuje pr
ą
d w poszczególnych fazach
silnika o cz
ę
stotliwo
ś
ci 0 do 200 Hz w zale
ż
no
ś
ci od wymaganej pr
ę
dko
ś
ci obrotowej silnika.
W stanie normalnej pracy przemiennika cz
ę
stotliwo
ś
ci wyst
ę
puje znaczne napi
ę
cie dotykowe
pomi
ę
dzy obudowami przemiennika i silnika, je
ż
eli obudowy te nie s
ą
metalicznie poł
ą
czone
przewodem ochronnym PE i ekranem i dlatego takie poł
ą
czenie jest konieczne.
Wewn
ą
trz obudowy przemiennika cz
ę
stotliwo
ś
ci nale
ż
y umie
ś
ci
ć
szyn
ę
ochronn
ą
PE poł
ą
czon
ą
z rozdzielnic
ą
zasilaj
ą
c
ą
i z silnikiem, oraz z magistral
ą
uziemiaj
ą
c
ą
budynku. Do szyny tej
podł
ą
cza si
ę
te
ż
obudowy wyposa
ż
enia elektrycznego przemiennika, ekrany i ewentualnie punkt
neutralny obwodów elektroniki.
3. Charakterystyka zagro
ż
e
ń
w układach energoelektronicznych
W urz
ą
dzeniach energoelektronicznych mo
ż
e wyst
ą
pi
ć
wiele zagro
ż
e
ń
, dla których nale
ż
y
stosowa
ć
odpowiedni
ą
ochron
ę
przy ich projektowaniu, instalowaniu i eksploatacji.
Do zagro
ż
e
ń
obsługi zalicza si
ę
:
♦
mo
ż
liwo
ść
pora
ż
enia pr
ą
dem,
♦
pola elektromagnetyczne zagra
ż
aj
ą
ce zdrowiu człowieka lub zakłócaj
ą
ce działanie
urz
ą
dze
ń
(szczególnie przy komputerowym sterowaniu układu),
♦
niezamierzony rozruch silników po zaniku i powrocie napi
ę
cia,
♦
powstanie łuku elektrycznego na stykach ł
ą
czników,
♦
eksplozja półprzewodnikowych przyrz
ą
dów mocy, bezpieczników, kondensatorów
energetycznych lub wył
ą
czników instalacyjnych,
♦
po
ż
ar, którego po
ś
redni
ą
przyczyn
ą
mo
ż
e by
ć
ź
le dobrane zabezpieczenie lub
zastosowanie palnych materiałów izolacyjnych,
♦
rozbiegni
ę
cie si
ę
nieobci
ąż
onego silnika pr
ą
du stałego prowadz
ą
ce do jego rozpadni
ę
cia
lub rozsypania komutatora,
♦
awarie mechaniczne,
♦
nadmierny hałas.
Jedno z głównych zagro
ż
e
ń
pora
ż
eniowych wyst
ę
puje przy zwarciu w obwodach wewn
ę
trz-nych
przemiennika do przewodu ochronnego. W układach przemiennika cz
ę
stotliwo
ś
ci, kiedy przewód
ochronny jest poł
ą
czony z uziemieniem roboczym transformatora sieciowego, wtedy w
przewodzie ochronnym popłynie pr
ą
d zwarcia o warto
ś
ci zale
ż
nej od miejsca zwarcia. Mo
ż
e to
by
ć
pr
ą
d stały lub przemienny o ró
ż
nej cz
ę
stotliwo
ś
ci. W przypadku doziemienia przed
prostownikiem - jest to pr
ą
d przemienny o cz
ę
stotliwo
ś
ci sieciowej, przy zwarciu na wyj
ś
ciu
prostownika - jest to pr
ą
d spolaryzowany składow
ą
zmienn
ą
, a przy zwarciu na wyj
ś
ciu
falownika, w którym tranzystory s
ą
sterowane w systemie PWM – pr
ą
d przemienny
spolaryzowany cz
ę
stotliwo
ś
ci
ą
modulacji. (PWM - system generowania zawansowanych
sygnałów o modulowanej szeroko
ś
ci impulsów do sterowania tranzystorów zasilaj
ą
cych silnik).
41
Reprezentatywne miejsca zwar
ć
doziemnych w obwodach przemiennika cz
ę
stotliwo
ś
ci i
przebiegi napi
ęć
podczas tych zwar
ć
przedstawia rysunek 2.
Warto
ść
pr
ą
du doziemienia w układach energoelektronicznych zale
ż
y od wielu czynników, a w
szczególno
ś
ci od:
♦
mocy transformatora prostownikowego lub dławików sieciowych,
♦
k
ą
ta wysterowania zaworów w prostowniku,
♦
nastawionej warto
ś
ci pr
ą
du ograniczenia w układach regulacji przemienników,
♦
poziomu pr
ę
dko
ś
ci obrotowej silnika w układach nap
ę
dowych pr
ą
du stałego.
Przy doziemieniu na wyj
ś
ciu prostownika w przemienniku cz
ę
stotliwo
ś
ci, poł
ą
czonego w układzie
trójfazowego mostka, skuteczna warto
ść
pr
ą
du w przewodzie ochronnym mo
ż
e osi
ą
gn
ąć
warto
ść
3
razy wi
ę
ksz
ą
ni
ż
w przewodzie fazowym. Warto
ść
maksymalna pr
ą
du fazowego i
pr
ą
du w przewodzie ochronnym jest taka sama, co znacznie utrudnia ochron
ę
przeciwpora
ż
eniow
ą
. Utrudnia to dobór zabezpiecze
ń
nadpr
ą
dowych przemiennika i jego
instalacji zasilaj
ą
cej.
Wynika st
ą
d konieczno
ść
stosowania poł
ą
cze
ń
ochronnych o odpowiednio du
ż
ym przekroju oraz
stosowania zacisków gwarantuj
ą
cych du
żą
pewno
ść
poł
ą
cze
ń
tych przewodów. Przy
doziemieniach wewn
ą
trz układu energoelektronicznego o napi
ę
ciu dotykowym decyduje
rezystancja lub impedancja poł
ą
cze
ń
ochronnych. Zwykle wymaga si
ę
, aby rezystancja poł
ą
cze
ń
wyrównawczych nie była wi
ę
ksza ni
ż
0,1
Ω
.
Rys. 2. Reprezentatywne miejsca zwar
ć
doziemnych w obwodach przemiennika cz
ę
stotliwo
ś
ci i
przebiegi napi
ęć
podczas tych zwar
ć
Podczas pracy przemienników istnieje mo
ż
liwo
ść
powstania zwar
ć
mi
ę
dzy przewodowych lub
doziemnych zarówno w obwodach wewn
ę
trznych jak i zewn
ę
trznych. Zwarcia te prowadz
ą
zazwyczaj do powa
ż
nych uszkodze
ń
ich elementów i podzespołów, a tak
ż
e stanowi
ą
zagro
ż
enia
dla obsługi. Dlatego te
ż
przemiennik powinien by
ć
wyposa
ż
ony w zabezpieczenia, które b
ę
d
ą
chroni
ć
:
♦
ludzi przed zagro
ż
eniami (pora
ż
eniem, łukiem elektrycznym, itp.),
♦
urz
ą
dzenia i instalacje przed po
ż
arem,
♦
elementy wyposa
ż
enia prostownika, falownika i silnika przed zniszczeniem.
42
4. Zasady stosowania ochrony przeciwpora
ż
eniowej
Obwody instalacji elektrycznych zasilane przez przemienniki cz
ę
stotliwo
ś
ci musz
ą
by
ć
obj
ę
te
ochron
ą
przed dotykiem bezpo
ś
rednim i dotykiem po
ś
rednim. Zasady ochrony s
ą
podobne jak w
innych obwodach zgodnie z wymaganiami PN-IEC 60364-4-41.
4.1. Ochrona przed dotykiem bezpo
ś
rednim
Ochrona przed dotykiem bezpo
ś
rednim polega na stosowaniu podstawowej izolacji cz
ęś
ci
czynnych, która zapewnia bezpiecze
ń
stwo w stanie normalnej pracy, oraz osłon o odpowied-nim
stopniu ochrony IP. Izolacja podstawowa powinna izolowa
ć
obudow
ę
urz
ą
dzenia od cz
ęś
ci
przewodz
ą
cych pr
ą
d w obwodzie głównym przemiennika, oraz izolowa
ć
obwód główny od
obwodów regulacji i sterowania, których izolacja wzgl
ę
dem obudowy jest o znacznie mniejszej
wytrzymało
ś
ci ni
ż
izolacja podstawowa. Izolacja podstawowa mo
ż
e by
ć
nara
ż
ona na wszelkie
przepi
ę
cia, równie
ż
przepi
ę
cia komutacyjne o warto
ś
ci zale
ż
nej nie tylko od stromo
ś
ci pr
ą
du,
lecz równie
ż
od indukcyjno
ś
ci poł
ą
cze
ń
wewn
ę
trznych.
Stosowane obudowy i osłony zarówno przemienników cz
ę
stotliwo
ś
ci jak i zasilanych z nich
urz
ą
dze
ń
powinny mie
ć
odpowiedni do warunków
ś
rodowiskowych u
ż
ytkowania urz
ą
dze
ń
stopie
ń
ochrony IP oraz nie da
ć
si
ę
usun
ąć
bez u
ż
ycia narz
ę
dzi lub klucza. Obudowa urz
ą
dzenia
musi by
ć
odporna na mechaniczne uszkodzenia wyst
ę
puj
ą
ce w eksploatacji. Normy
uwzgl
ę
dniaj
ą
to wymaganie np. przez podanie grubo
ś
ci blachy, z której powinna by
ć
wykonana
obudowa. Obudowy powinny by
ć
wykonane w osłonie, co najmniej IP 2x, przy czym ich górne
powierzchnie w osłonie IP 4x. Otwarcie drzwi oraz zdj
ę
cie osłon powinno by
ć
mo
ż
liwe przy
u
ż
yciu specjalnych kluczy lub narz
ę
dzi i powodowa
ć
wył
ą
czenie układu. Dost
ę
p do pracuj
ą
cego
układu po otwarciu drzwi mo
ż
e mie
ć
tylko personel konserwuj
ą
cy, odpowiednio przeszkolony,
przy czym układ musi by
ć
wyposa
ż
ony w
ś
rodki ochrony przed dotykiem bezpo
ś
rednim.
Ochrona przed dotykiem bezpo
ś
rednim ma uniemo
ż
liwi
ć
personelowi obsługuj
ą
cemu
niezamierzone zetkni
ę
cie si
ę
z cz
ęś
ciami czynnymi przewodz
ą
cymi pr
ą
d. Wszystkie cz
ęś
ci
przewodz
ą
ce dost
ę
pne, które nie s
ą
oddzielone od cz
ęś
ci czynnych przewodz
ą
cych pr
ą
d
przynajmniej izolacj
ą
podstawow
ą
musz
ą
by
ć
traktowane jako cz
ęś
ci czynne przewodz
ą
ce pr
ą
d.
Elementy znajduj
ą
ce si
ę
podczas konserwacji pod niebezpiecznym napi
ę
ciem powinny by
ć
opisane i zabezpieczone przed przypadkowym dotkni
ę
ciem.
Elementem ochrony podstawowej w urz
ą
dzeniach energoelektronicznych s
ą
równie
ż
odpowiednie odst
ę
py izolacyjne w powietrzu i wzdłu
ż
powierzchni osłoni
ę
tego wyposa
ż
enia,
dostosowane do stopnia zapylenia
ś
rodowiska i do poziomu przepi
ęć
przej
ś
ciowych
przychodz
ą
cych z sieci. Izolacja w powietrzu i po powierzchni wzgl
ę
dem obudowy powinna by
ć
odporna na nara
ż
enia mechaniczne wynikaj
ą
ce z procesu eksploatacji.
Wymagania w zakresie doboru
ś
rodków ochrony przeciwpora
ż
eniowej układów energoelek-
tronicznych bazuj
ą
na nast
ę
puj
ą
cych dokumentach:
Normach IEC 61140, EN – 50178, PN-IEC 60364-4-41, PN-EN 60950 i opracowywanym
dokumencie IEC 61800 dotycz
ą
cym budowy układów nap
ę
dowych.
W normach nowej generacji wymagane jest stosowanie instrukcji i napisów ostrzegawczych w
celu ochrony przed dotykiem bezpo
ś
rednim.
4.2. Ochrona przed dotykiem po
ś
rednim
Ochrona przed dotykiem po
ś
rednim polega na zastosowaniu
ś
rodków, które przy uszkodzeniu
izolacji podstawowej i pojawieniu si
ę
napi
ę
cia na metalowych osłonach urz
ą
dze
ń
powoduj
ą
samoczynne i szybkie ich wył
ą
czenie albo obni
ż
enie pojawiaj
ą
cego si
ę
napi
ę
cia dotykowego do
warto
ś
ci niezagra
ż
aj
ą
cej pora
ż
eniem.
Sprawdzenie skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej przed dotykiem po
ś
rednim polega na
sprawdzeniu czy spełniony jest warunek samoczynnego wył
ą
czenia zasilania:
Z
S
.
I
a
< U
o
Lub czy spełniony jest warunek obni
ż
enia napi
ę
cia dotykowego poni
ż
ej warto
ś
ci dopuszczalnej
długotrwale w danych warunkach
ś
rodowiskowych:
43
R
A
.
I
a
≤
U
L
gdzie:
Z
S
- impedancja p
ę
tli zwarcia obejmuj
ą
ca
ź
ródło zasilania, przewód fazowy do miejsca
zwarcia i przewód ochronny od miejsca zwarcia do
ź
ródła zasilania w [
Ω]
,
I
a
- pr
ą
d zapewniaj
ą
cy zadziałanie urz
ą
dzenia ochronnego (wył
ą
cznika lub bezpiecz-
nika) w wymaganym czasie zale
ż
nym od warunków
ś
rodowiskowych i rodzaju
urz
ą
dzenia w [A],
R
A
– suma rezystancji uziomu i przewodu ochronnego ł
ą
cz
ą
cego cz
ęś
ci przewodz
ą
ce
dost
ę
pne w [
Ω],
U
L
– napi
ę
cie dotykowe dopuszczalne długotrwale w danych warunkach
ś
rodowisko-
wych w [V]
U
o
– napi
ę
cie fazowe sieci w [V]
Dla oceny skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej przeprowadza si
ę
pomiar impedancji p
ę
tli
zwarciowej Z
S
i okre
ś
la pr
ą
d I
a
na podstawie charakterystyk czasowopr
ą
dowych urz
ą
dzenia
ochronnego, lub znamionowego pr
ą
du ró
ż
nicowego urz
ą
dze
ń
ró
ż
nicowopr
ą
dowych i wtedy
znamionowy pr
ą
d wyzwalaj
ą
cy
Ι
∆
n
jest pr
ą
dem I
a
. Pr
ą
d I
a
jest dobierany tak, aby zapewni
ć
wył
ą
czenie w wymaganym czasie 0,2, 0,4 lub 5 s zgodnie z wymaganiami p. 413.1.3 normy
PN-IEC 60364-4-41.
Ochrona przed dotykiem po
ś
rednim w obwodach zasilanych przez przemienniki cz
ę
stotliwo
ś
ci
realizowana jest najcz
ęś
ciej przez samoczynne wył
ą
czenie zasilania, w razie uszkodzenia
izolacji podstawowej powinna zapewni
ć
:
albo samoczynne wył
ą
czenie zasilania przez zabezpieczenie nadmiarowopr
ą
dowe lub
ró
ż
nicowopr
ą
dowe,
albo ograniczenie napi
ę
cia dotykowego wyst
ę
puj
ą
cego na cz
ęś
ciach przewodz
ą
cych
dost
ę
pnych, do poziomu nieprzekraczaj
ą
cego warto
ś
ci dopuszczalnych.
Dla przekształtników charakterystyczne jest to, i
ż
przebieg czasowy pr
ą
du zwarciowego zale
ż
y
od miejsca zwarcia i
ż
e zwarcie mi
ę
dzybiegunowe i zwarcie doziemne w tym samym miejscu
mo
ż
e charakteryzowa
ć
si
ę
innym przebiegiem pr
ą
du zwarciowego.
W przypadku uszkodzenia izolacji podstawowej przemiennika cz
ę
stotliwo
ś
ci, w przewodzie
ochronnym PE obwodu głównego mo
ż
e płyn
ąć
, pr
ą
d stały lub przemienny o warto
ś
ci zale
ż
nej od
miejsca doziemienia. Pr
ą
d doziemienia mo
ż
e mie
ć
ró
ż
n
ą
warto
ść
w zale
ż
no
ś
ci od k
ą
ta
wysterowania prostownika.
Istotnym elementem ochrony przed dotykiem po
ś
rednim jest szyna ochronna PE, instalowana
wewn
ą
trz obudowy przemiennika, która powinna by
ć
poł
ą
czona przewodem ochronnym z
zaciskiem ochronnym rozdzielnicy zasilaj
ą
cej. Z szyn
ą
t
ą
powinny by
ć
poł
ą
czone przewodami
wyrównawczymi, mocowanymi w sposób pewny, wszystkie cz
ęś
ci składowe układu i cz
ęś
ci
przewodz
ą
ce obce, celem ograniczenia napi
ę
cia dotykowego wzgl
ę
dem s
ą
siednich uziemionych
cz
ęś
ci przewodz
ą
cych w przypadku uszkodzenia izolacji do obudowy i wyst
ą
pienia zwarcia.
4.2.1. Ochrona przez zastosowanie samoczynnego wył
ą
czenia zasilania
Ochrona przy u
ż
yciu przet
ęż
eniowych urz
ą
dze
ń
zabezpieczaj
ą
cych
W przypadku uszkodzenia w obwodzie przed przemiennikiem mo
ż
emy sprawdza
ć
skuteczno
ść
ochrony przez pomiar impedancji p
ę
tli zwarcia zarówno w przemiennikach jednofazowych jak i
przemiennikach trójfazowych jak przedstawiono na rys. 3.
Ze wzgl
ę
du na niemo
ż
no
ść
wyznaczenia p
ę
tli zwarcia przy doziemieniu za przemiennikiem lub w
jego obr
ę
bie, nie jest mo
ż
liwe zastosowanie zewn
ę
trznego zabezpieczenia nadmiaro-
wopr
ą
dowego, które umo
ż
liwiałoby prac
ę
zasilanych nap
ę
dów w całym zakresie obci
ąż
e
ń
bez
nieselektywnych wył
ą
cze
ń
i zapewniało skuteczne wył
ą
czenie w przypadku doziemienia bez
wzgl
ę
du na aktualne wysterowanie przemiennika.
44
Rys. 3 Zasada pomiaru impedancji p
ę
tli zwarcia dla oceny skuteczno
ś
ci ochrony przed dotykiem
po
ś
rednim przemiennika jednofazowego
Je
ż
eli elementem zabezpieczaj
ą
cym przed zwarciem na wyj
ś
ciu prostownika ma by
ć
jedynie
wył
ą
cznik lub bezpiecznik to przewód ochronny PE nale
ż
y dobra
ć
odpowiednio do pr
ą
du
płyn
ą
cego podczas zwarcia z uwzgl
ę
dnieniem czasu trwania tego zwarcia.
Zabezpieczenia ziemnozwarciowe i zwarciowe realizowane przez układ sterowania i kontroli
przemiennika i b
ę
d
ą
ce jego integraln
ą
cz
ęś
ci
ą
, mog
ą
wykry
ć
doziemienie, jednak sposób ich
działania (zablokowanie funkcji zabezpieczenia, sygnalizacja lub zablokowanie falownika) ró
ż
ni
ą
si
ę
w zale
ż
no
ś
ci od wykonania przemiennika i cz
ę
sto s
ą
ustawiane programowo. U
ż
ytkownik
urz
ą
dzenia, jak równie
ż
osoba sprawdzaj
ą
ca skuteczno
ść
ochrony przeciwpo-ra
ż
eniowej, nie
dysponuj
ą
najcz
ęś
ciej informacjami o sposobie działania zabezpieczenia ziemnozwarciowego
lub zwarciowego, ani nie znaj
ą
warto
ś
ci, przy których to działanie nast
ę
puje (dane te nie s
ą
podawane w DTR).
Ponadto zabezpieczenia te powoduj
ą
, co najwy
ż
ej zablokowanie zaworów falownika, co – w
rozumieniu przepisów o ochronie przeciwpora
ż
eniowej – nie jest wył
ą
czeniem zasilania. W
zwi
ą
zku z tym poj
ę
cie p
ę
tli zwarcia w takich przypadkach w układach przekształtnikowych
nie ma zastosowania i zastosowanie zabezpieczaj
ą
cych urz
ą
dze
ń
przet
ęż
eniowych nie jest w
tym przypadku mo
ż
liwe.
Ochrona przy u
ż
yciu urz
ą
dze
ń
ochronnych ró
ż
nicowopr
ą
dowych
Urz
ą
dzenia ochronne ró
ż
nicowopr
ą
dowe stosowane do zabezpieczania przemienników musz
ą
charakteryzowa
ć
si
ę
cechami, których nie wymaga si
ę
od zabezpiecze
ń
stosowanych w
instalacjach bez tych urz
ą
dze
ń
. Obszar obj
ę
ty ochron
ą
zale
ż
y od umiejscowienia wył
ą
cznika
ró
ż
nicowopr
ą
dowego. Je
ż
eli zostanie on zainstalowany na wej
ś
ciu przemiennika, strefa
ochronna obejmie przemiennik i zasilane z niego odbiory. Je
ż
eli zostanie on zainstalowany na
wyj
ś
ciu – chronione b
ę
d
ą
jedynie zasilane silniki. Obydwa rozwi
ą
zania maj
ą
swoje zalety i wady.
A) Wył
ą
cznik zainstalowany na dopływie do przemiennika powinien by
ć
tak dobrany, aby nie
powodował wył
ą
cze
ń
pod wpływem pr
ą
dów upływowych w zabezpieczonym obwodzie.
Przed doborem wył
ą
cznika nale
ż
y pomierzy
ć
pr
ą
d upływowy, który zale
ż
y w znacznym
stopniu od zastosowanego filtru, długo
ś
ci i typu przewodów zasilaj
ą
cych silnik oraz od
pojemno
ś
ci uzwoje
ń
silnika. Zastosowany wył
ą
cznik musi w sposób skuteczny reagowa
ć
na pr
ą
dy upływowe pojawiaj
ą
ce si
ę
w dowolnym miejscu obwodu chronionego, czyli na
odkształcone pr
ą
dy przemienne o zmieniaj
ą
cej si
ę
w szerokich granicach cz
ę
stotliwo
ś
ci
oraz na pr
ą
dy wyprostowane o ró
ż
nej zawarto
ś
ci t
ę
tnie
ń
, powinien by
ć
to wył
ą
cznik typu B.
Przepływ pr
ą
du ziemnozwarciowego nie ustaje w chwili odł
ą
czenia zasilania. Zmienia si
ę
droga jego przepływu, gdy
ż
od uszkodzonego obwodu odł
ą
czone zostaje poł
ą
czenie z
ziemi
ą
o małej impedancji, którym jest punkt gwiazdowy transformatora zasilaj
ą
cego sie
ć
.
Z chwil
ą
wył
ą
czenia zasilania obwód ziemnozwarciowy, w którym
ź
ródłem zasilania jest
du
ż
a pojemno
ść
C
p
, b
ę
dzie zamykał si
ę
przez rezystancj
ę
izolacji faz niedotkni
ę
tych
doziemieniem. Pr
ą
d ziemnozwarciowy, zmniejszy si
ę
znacznie, szacunkowo do ok. 1 mA.
B) Wył
ą
cznik zainstalowany na wyj
ś
ciu przemiennika powinien reagowa
ć
na pr
ą
dy ró
ż
nicowe
o cz
ę
stotliwo
ś
ciach mieszcz
ą
cych si
ę
w zakresie regulacji przetwornicy, nale
ż
y, wi
ę
c
45
stosowa
ć
wył
ą
czniki typu B, które reaguj
ą
na przepływ pr
ą
dów stałych.
W wi
ę
kszo
ś
ci układów nap
ę
dowych w praktyce skuteczn
ą
ochron
ę
mo
ż
na zapewni
ć
stosuj
ą
c
wył
ą
czniki typu A, kilkakrotnie ta
ń
sze od wył
ą
czników typu, B.
4.2.2. Ochrona przy u
ż
yciu poł
ą
cze
ń
wyrównawczych
W układach energoelektronicznych istotn
ą
rol
ę
w ochronie przeciwpora
ż
eniowej odgrywaj
ą
poł
ą
czenia ochronne i wyrównawcze, których celem jest wyrównanie potencjału mi
ę
dzy
poszczególnymi cz
ęś
ciami układu w przypadku wyst
ą
pienia doziemienia. Aby poł
ą
czenia
wyrównawcze pełniły rol
ę
niezale
ż
nego
ś
rodka ochronnego, musz
ą
by
ć
wykonane z
uwzgl
ę
dnieniem dwu zasadniczych czynników:
A) musz
ą
zapewnia
ć
wyrównanie potencjałów pomi
ę
dzy cz
ęś
ciami przewodz
ą
cymi dost
ę
p-nymi
urz
ą
dzenia b
ę
d
ą
cego
ź
ródłem zagro
ż
enia (przemiennika lub silnika) a jednocze
ś
nie
dost
ę
pnymi cz
ęś
ciami przewodz
ą
cymi obcymi. Warunek ten powinien by
ć
spełniony dla
pr
ą
du ziemnozwarciowego, powoduj
ą
cego wył
ą
czenie zasilania w wymaganym czasie przez
najbli
ż
sze od strony zasilania zabezpieczenie nadpr
ą
dowe. Napi
ę
cie dotykowe wy
ż
sze od
napi
ę
cia dotykowego dopuszczalnego długotrwale nie mo
ż
e pojawi
ć
si
ę
pomi
ę
dzy
ż
adn
ą
z
cz
ęś
ci przewodz
ą
cych obj
ę
tych poł
ą
czeniami wyrównawczymi a jak
ą
-kolwiek jednocze
ś
nie
dost
ę
pn
ą
cz
ęś
ci
ą
przewodz
ą
c
ą
nie obj
ę
t
ą
nimi lub powierzchni
ą
gruntu.
B) Przekrój przewodów u
ż
ytych do wykonania poł
ą
cze
ń
powinien by
ć
jak najwi
ę
kszy i spełnia
ć
wymagania PN-IEC 60364-5-54. Przekrój ten nie powinien by
ć
mniejszy ni
ż
warto
ść
obliczona ze wzoru: S =
k
t
I
2
gdzie S = przekrój w mm
2
, I = warto
ść
pr
ą
du zwarciowego
[A], t = czas zadziałania urz
ą
dzenia zabezpieczaj
ą
cego [s], k – współczynnik, którego
warto
ść
zale
ż
y od materiału
ż
yły, izolacji i innych elementów przewodu ochronnego oraz od
jego temperatury pocz
ą
tkowej i ko
ń
cowej. Warto
ś
ci współczynnika k podaje norma PN-IEC
60364-5-54.
C) Przekrój przewodu ochronnego dobiera si
ę
z uwagi na ochron
ę
urz
ą
dzenia i instalacji przed
pora
ż
eniem lub po
ż
arem, za
ś
sposób ich prowadzenia powinien by
ć
taki, aby eliminowa
ć
zakłócenia elektromagnetyczne, czyli zapewnia
ć
kompatybilno
ść
elektromagnetyczn
ą
.
Przewody ochronne ł
ą
cz
ą
ce sie
ć
zasilaj
ą
c
ą
z przemiennikiem i silnikiem nale
ż
y prowadzi
ć
ł
ą
cznie z przewodami przewodz
ą
cymi pr
ą
d główny. Taki sposób prowadzenia przewodów
zmniejsza poziom zakłóce
ń
elektromagnetycznych generowanych przez obwody główne i sprzyja
ograniczaniu składowej zgodnej przepi
ęć
atmosferycznych.
Przy instalowaniu układów energoelektronicznych nale
ż
y zadba
ć
o pewno
ść
poł
ą
cze
ń
ochronnych i wyrównawczych. Zaleca si
ę
ł
ą
czenie ich na dwie
ś
ruby, co gwarantuje wła
ś
ciwy i
pewny zestyk. Do jednego zacisku ochronnego nie powinno si
ę
ł
ą
czy
ć
kilku przewodów
wyrównawczych lub ochronnych, poniewa
ż
nie gwarantuje to dobrego i pewnego poł
ą
czenia
stykowego. W przypadku zasilania przemiennika przewodem, pi
ę
cio
ż
yłowym, gdy zb
ę
dny jest
przewód neutralny, przewód ochronny PE, powinny stanowi
ć
dwie
ż
yły N i PE.
W tym przypadku długotrwały pr
ą
d zwarciowy o warto
ś
ci ok.
3
wi
ę
kszej ni
ż
pr
ą
d w prze-
wodzie fazowym nie uszkodzi przewodu ochronnego, oraz skutecznie zostanie ograniczone
napi
ę
cie dotykowe towarzysz
ą
ce doziemieniu.
5. Sprawdzanie skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej
Sposób sprawdzenia skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej w obwodach z elementami
energoelektronicznymi zale
ż
y od zastosowanego
ś
rodka ochronnego.
W przypadku zastosowania zabezpiecze
ń
nadmiarowopr
ą
dowych nale
ż
y pomierzy
ć
impedancj
ę
p
ę
tli zwarcia.
Sprawdzenie wył
ą
cznika ró
ż
nicowopr
ą
dowego polega na pomiarze pr
ą
du ró
ż
nicowego
powoduj
ą
cego jego zadziałanie oraz pomiarze czasu tego zadziałania i porównanie warto
ś
ci
zmierzonych z dopuszczalnymi. Pomiar czasu zadziałania powinien by
ć
przeprowadzony przy
46
wymuszeniu pr
ą
du ró
ż
nicowego o warto
ś
ci, dla której producent deklaruje maksymaln
ą
warto
ść
czasu.
Obecnie w kraju dost
ę
pnych jest wiele testerów i mikroprocesorowych mierników wył
ą
czników
ró
ż
nicowopr
ą
dowych i to dla wszystkich typów wył
ą
czników. Nale
ż
y przestrzega
ć
zasady
ż
eby
wył
ą
czniki ró
ż
nicowopr
ą
dowe typu A i B były sprawdzane odpowiednimi miernikami
przeznaczonymi dla tego typu wył
ą
czników. Zakłócenia radioelektryczne wytwarzane przez
przemienniki silnie zakłócaj
ą
pomiary wielko
ś
ci elektrycznych, co mo
ż
e powodowa
ć
ró
ż
nic
ę
wskaza
ń
przyrz
ą
dów pomiarowych, gdy zostan
ą
zastosowane mierniki przystosowane do
wykonywania pomiarów w obwodach zasilanych napi
ę
ciem sinusoidalnym 50 Hz – stosowane
dla wył
ą
czników typu AC.
Zalecanym sposobem oceny skuteczno
ś
ci poł
ą
cze
ń
wyrównawczych po ich zainstalowaniu oraz
w przypadku zmiany warunków w miejscu usytuowania chronionych urz
ą
dze
ń
mog
ą
cej mie
ć
wpływ na ich skuteczno
ść
, powinien by
ć
pomiar napi
ęć
ra
ż
eniowych, szczególnie wyst
ę
puj
ą
cych
napi
ęć
wzgl
ę
dem podło
ż
a. Pomiar napi
ęć
ra
ż
eniowych polega na pomiarze rezystancji poł
ą
cze
ń
ochronnych i obliczeniu napi
ę
cia ra
ż
enia, jakie mo
ż
e pojawi
ć
si
ę
w przypadku przepływu pr
ą
du
uszkodzeniowego przez te poł
ą
czenia. Jako pr
ą
d uszkodzeniowy przyjmujemy I
a
zabezpieczenia
zastosowanego w rozdzielnicy zasilaj
ą
cej badany obwód. Dla poł
ą
czenia ochronnego mierzymy
rezystancj
ę
przewodu PE od rozdzielnicy zasilaj
ą
cej do zasilanego urz
ą
dzenia, np. silnika.
Pomiar ten wykonujemy miernikiem do pomiaru małych rezystancji, np. typu MMR-600 produkcji
SONEL lub mostkiem Thomsona.
Zgodnie z wymaganiem norm uwa
ż
a si
ę
,
ż
e ochrona jest skuteczna, je
ż
eli napi
ę
cie dotykowe U
d
jest mniejsze od dopuszczalnej długotrwale w danych warunkach
ś
rodowiskowych warto
ś
ci
napi
ę
cia dotykowego:
U
d
= I
a
.
Z
PE
≤
U
L
Gdzie: I
a
- pr
ą
d wył
ą
czaj
ą
cy urz
ą
dzenia zabezpieczaj
ą
cego (w obwodzie zasilania przemien-
nika lub urz
ą
dzenia odbiorczego),
Z
PE
– warto
ść
impedancji (rezystancji) przewodu ochronnego PE mi
ę
dzy rozpatrywa-
n
ą
cz
ęś
ci
ą
przewodz
ą
c
ą
dost
ę
pn
ą
a głównym poł
ą
czeniem wyrównawczym,
U
L
– dopuszczalna długotrwale w danych warunkach
ś
rodowiskowych warto
ść
napi
ę
cia dotykowego.
Gdy w gr
ę
wchodzi napi
ę
cie przemienne o cz
ę
stotliwo
ś
ci 50 Hz i napi
ę
cie stałe, to dopusz-
czalne ich warto
ś
ci s
ą
okre
ś
lone jednoznacznie. Sprawa komplikuje si
ę
przy napi
ę
ciu wypro-
stowanym t
ę
tni
ą
cym. Je
ż
eli udział składowej przemiennej w stosunku do
ś
redniej warto
ś
ci
spadku napi
ę
cia wyprostowanego nie przekracza 10 %, to zgodnie z wymaganiami PN-EN
50178 [6] uznaje si
ę
za dopuszczaln
ą
warto
ść
obowi
ą
zuj
ą
c
ą
przy napi
ę
ciu stałym. W
przeciwnym przypadku nale
ż
y obni
ż
y
ć
j
ą
do warto
ś
ci odpowiadaj
ą
cej napi
ę
ciu przemiennemu.
Jest to jednak du
ż
e uproszczenie i wymaga dalszych bada
ń
.
Zapewnienie skuteczno
ś
ci ochrony przed dotykiem po
ś
rednim przy prawidłowym wykonaniu
instalacji nie powinno sprawia
ć
ż
adnych trudno
ś
ci.
Je
ż
eli opisany powy
ż
ej warunek nie jest spełniony, to nale
ż
y wykona
ć
poł
ą
czenie wyrównawcze
dodatkowe (miejscowe), ł
ą
cz
ą
ce badan
ą
cz
ęść
przewodz
ą
c
ą
dost
ę
pn
ą
z cz
ęś
ciami
przewodz
ą
cymi dost
ę
pnymi innych urz
ą
dze
ń
elektrycznych, oraz z cz
ęś
ciami przewodz
ą
cymi
obcymi znajduj
ą
cymi si
ę
w otoczeniu badanego urz
ą
dzenia.
W przypadku pomiarów okresowych wystarczaj
ą
ce wydaj
ą
si
ę
by
ć
ogl
ę
dziny stanu przewodów i
ich poł
ą
cze
ń
. Do
ś
wiadczenia ruchowe wykazuj
ą
,
ż
e przewody wyrównawcze, ł
ą
cz
ą
ce urz
ą
dze-
nia elektryczne z innymi cz
ęś
ciami przewodz
ą
cymi lub zbrojeniami budynków, prowadzone
niezale
ż
nie od przewodów lub kabli zasilaj
ą
cych, s
ą
cz
ę
sto nara
ż
one na uszkodzenia
mechaniczne. Ponadto nie s
ą
one kojarzone przez personel “nieelektryczny” z bezpiecze
ń
stwem
eksploatacji urz
ą
dze
ń
i bywaj
ą
np. przy pracach konserwacyjnych urz
ą
dze
ń
technologicznych
odł
ą
czane od tych urz
ą
dze
ń
. Dlatego przy ich stosowaniu nale
ż
y sporz
ą
dza
ć
dokumentacj
ę
47
okre
ś
laj
ą
ca, jaki obszar (urz
ą
dzenia, elementy) maj
ą
one obejmowa
ć
. Ogl
ę
dziny ich stanu
powinny odbywa
ć
si
ę
o wiele cz
ęś
ciej, ni
ż
wynika to z okre
ś
lonej przepisami cz
ę
sto
ś
ci bada
ń
kontrolnych
ś
rodków ochrony przed dotykiem po
ś
rednim.
6. Problemy kompatybilno
ś
ci elektromagnetycznej obwodu wej
ś
ciowego
Kłopotliwym problemem przy przemiennikach cz
ę
stotliwo
ś
ci jest przewód ł
ą
cz
ą
cy przemiennik z
silnikiem, przewodz
ą
cy pr
ą
d odkształcony i przenosz
ą
cy impulsowe napi
ę
cie o du
ż
ej stromo
ś
ci i
amplitudzie. Problemu tego nie ma, kiedy przemiennik stanowi konstrukcyjn
ą
cało
ść
z silnikiem o
niedu
ż
ej mocy, lub, gdy przemiennik jest zainstalowany obok silnika w niewielkiej odległo
ś
ci do
kilku metrów.
Mo
ż
na u
ż
ywa
ć
przewodów nieekranowanych lub ekranowanych produkowanych specjalnie do
takich zastosowa
ń
.
Przewody ekranowane maj
ą
znacznie wi
ę
ksze pojemno
ś
ci doziemne ni
ż
przewody
nieekranowane
Ocena tych zwi
ę
kszonych pojemno
ś
ci mo
ż
e by
ć
dwojaka:
Korzystna, - bo ekranowanie przewodów zmniejsza stromo
ść
narastania impulsów
napi
ę
cia dochodz
ą
cego do zacisków silnika. Przypadek ten odpowiada zastosowaniu
kondensatorów w ochronie przeciwprzepi
ę
ciowej z tym,
ż
e tutaj pojemno
ś
ci s
ą
rozło
ż
one, a nieskupione.
Niekorzystna, - bo skokowe zmiany napi
ę
cia w obwodzie wyj
ś
ciowym wywołuj
ą
przepływ
znacznych impulsowych pr
ą
dów upływowych przez pojemno
ś
ci mi
ę
dzyprzewodowe i
doziemne
ż
ył przewodów ekranowanych. Pr
ą
dy upływowe o przebiegu tłumionych
oscylacji, stanowi
ą
dodatkowe obci
ąż
enie falownika (podobny efekt wywołuj
ą
pojemno
ś
ci
uzwoje
ń
silnika), utrudniaj
ą
dobór zabezpiecze
ń
przeci
ąż
eniowych nadpr
ą
dowych na
wyj
ś
ciu przemiennika i komplikuj
ą
rozwi
ą
zania ochrony przeciwpora
ż
eniowej, a nawet
niektóre szczegóły ochrony przeciwzakłóceniowej. Korzystne ze wzgl
ę
du na pewne
aspekty ochrony przeciwzakłóceniowej, przewody ekranowane nie mog
ą
by
ć
zbyt długie.
Rys. 4 sposoby przył
ą
czania ekranu elektromagnetycznego na ko
ń
cach przewodu
ekranowanego
Je
ż
eli przewody ł
ą
cz
ą
ce przemiennik z silnikiem s
ą
ekranowane, to nale
ż
y przestrzega
ć
nast
ę
puj
ą
cych zasad:
ekran elektromagnetyczny jest elementem ochrony przeciwzakłóceniowej i nie powinien
by
ć
wykorzystywany jako samodzielny przewód PE,
przewód ochronny PE obwodu silnikowego powinien by
ć
jedn
ą
z
ż
ył przewodu
ekranowanego, a nie osobno uło
ż
onym przewodem i ma on by
ć
obj
ę
ty ekranem.
ekran powinien by
ć
obustronnie uziemiony przez poł
ą
czenie z szyn
ą
ochronn
ą
48
przemiennika (na pocz
ą
tku) i z korpusem silnika (na ko
ń
cu).
zako
ń
czenie ekranu nie powinno by
ć
poł
ą
czone do zacisku wyrównawczego
pojedynczym przewodem jak na rys 4a. Tam gdzie wa
ż
na jest ochrona przed
zakłóceniami cz
ę
stotliwo
ś
ci rz
ę
du 1 MHz i wi
ę
kszej ekran powinien by
ć
poł
ą
czony na
całym obwodzie przewodu, bezpo
ś
rednio z przewodz
ą
c
ą
obudow
ą
urz
ą
dzenia, do
którego wprowadza si
ę
przewód jak pokazano na rys. 4d.
Na rys 5 przedstawiono podawane przez firm
ę
Danfoss warto
ś
ci impedancji sprz
ęż
eniowej
ekranu grupy
ż
ył przewodów ró
ż
nej budowy w zale
ż
no
ś
ci od cz
ę
stotliwo
ś
ci
Uziemienie robocze elektronicznych układów sterowania nale
ż
y ł
ą
czy
ć
z szyn
ą
ochronn
ą
PE
przekształtnika i rozdzielnicy. Poł
ą
czenia te powinny by
ć
jak najkrótsze i wykonane przewodami
płaskimi (ta
ś
mami). W tym celu szyna ochronna o du
ż
ym przekroju powinna by
ć
wystarczaj
ą
co
długa i powinna by
ć
dost
ę
pna przy ka
ż
dym bloku wymagaj
ą
cym takiego poł
ą
czenia. Dla
ochrony przeciwzakłóceniowej impedancja poł
ą
cze
ń
z szyn
ą
wyrównawcz
ą
jest znacznie
wa
ż
niejsza od rezystancji uziemienia tej szyny.
Rys. 5 Impedancja sprz
ęż
eniowa [m
Ω
/m] ekranu grupy
ż
ył przewodów ró
ż
nej budowy, w
zale
ż
no
ś
ci od przesyłanej cz
ę
stotliwo
ś
ci
7. Pomiar rezystancji izolacji obwodów z urz
ą
dzeniami energoelektronicznymi
Urz
ą
dzenia energoelektroniczne zawieraj
ą
zawory półprzewodnikowe, które s
ą
mało odporne na
przet
ęż
enia i przepi
ę
cia, dlatego nale
ż
y pami
ę
ta
ć
o tym podczas pomiarów rezystancji izolacji.
Przy urz
ą
dzeniach z układami energoelektronicznymi pomiar rezystancji izolacji nale
ż
y
wykonywa
ć
pomi
ę
dzy przewodami czynnymi poł
ą
czonymi razem a ziemi
ą
, celem unikni
ę
cia
uszkodzenia elementów elektroniki. Bloki zawieraj
ą
ce elementy elektroniczne, o ile to mo
ż
liwe
nale
ż
y na czas pomiaru nale
ż
y wyj
ąć
z obudowy.
Przy pomiarze rezystancji izolacji kabli zasilaj
ą
cych silniki poprzez przemienniki cz
ę
stotliwo
ś
ci
lub falowniki nale
ż
y kable odł
ą
czy
ć
od tych urz
ą
dze
ń
i mierzy
ć
oddzielnie odcinek kabla od
rozdzielnicy zasilaj
ą
cej do urz
ą
dzenia energoelektronicznego a nast
ę
pnie odcinek od tego
urz
ą
dzenia do silnika, ł
ą
cznie z silnikiem.
49
III Pomiary ochrony przeciwpora
ż
eniowej w obiektach słu
ż
by zdrowia
1. Wst
ę
p
Instalacje elektryczne w zakładach opieki zdrowotnej powinny odpowiada
ć
odpowiednim
postanowieniom prawa budowlanego, odno
ś
nych rozporz
ą
dze
ń
i wieloarkuszowej normie
PN-IEC 60364.
Obecnie nadal brak w Polsce arkusza normy PN-IEC 60364 reguluj
ą
cego zagadnienia
bezpiecze
ń
stwa elektrycznego w zakładach opieki zdrowotnej. Wymagania dla instalacji w
obiektach opieki zdrowotnej zawarte s
ą
w normie IEC 364, lecz w Polsce norma ta ci
ą
gle jeszcze
jest projektem PrPN-IEC 60364-7-710 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Instalacje elektryczne w szpitalach i innych pomieszczeniach dla potrzeb medycznych”.
Zagadnienia ogólne dotycz
ą
ce ochrony przeciwpora
ż
eniowej zawarte s
ą
w normie PN-IEC
60364-4-41 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia
bezpiecze
ń
stwa. Ochrona przeciwpora
ż
eniowa.”
W tej sytuacji nale
ż
y posługiwa
ć
si
ę
projektem normy PN-IEC 60364-7-710 lub dobrze
opracowan
ą
norm
ą
niemieck
ą
DIN VDE 0107, zgodn
ą
w postanowieniach z kierunkiem
wytyczonym przez IEC, lecz znacznie obszerniejsz
ą
.
Wymagania dla medycznych urz
ą
dze
ń
elektrycznych zawieraj
ą
normy PN-IEC 60601-1
„Medyczne urz
ą
dzenia elektryczne. Ogólne wymagania bezpiecze
ń
stwa” ostatnio zast
ę
powana
normami PN-EN 60601-2 x 2006 i2007 „Medyczne urz
ą
dzenia elektryczne. Szczegółowe
wymagania bezpiecze
ń
stwa dla . .” (poszczególnych urz
ą
dze
ń
medycznych i stanowisk do
leczenia).
2. Zagro
ż
enia w obiektach medycznych
Rosn
ą
ca ilo
ść
aparatów elektromedycznych, cz
ę
sto o podwy
ż
szonych wymaganiach re
ż
imu
u
ż
ytkowania, stosowana jest w istniej
ą
cych obiektach, z instalacjami rzadko spełniaj
ą
cymi
wymogi w zakresie bezpiecze
ń
stwa.
W porównaniu z warunkami wyst
ę
puj
ą
cymi w przemy
ś
le czy gospodarstwach domowych i w
porównaniu z lud
ź
mi zdrowymi, przewa
ż
aj
ą
c
ą
wi
ę
kszo
ść
pacjentów charakteryzuje znacznie
podwy
ż
szona podatno
ść
na działanie zjawisk elektrycznych, co wynika z nast
ę
puj
ą
cych
powodów:
1. zmniejszenie rezystancji ciała, a dokładnie naskórka spowodowane podwy
ż
szon
ą
ciepłot
ą
i poceniem si
ę
. Cz
ę
sto na drodze przepływu pr
ą
du naskórek jest omijany, co ma
miejsce przy zabiegach chirurgicznych, endoskopii lub cewnikowaniu;
2. brak reakcji człowieka na odczuwalny przepływ pr
ą
du wskutek braku przytomno
ś
ci,
działania
ś
rodków anestezyjnych lub wskutek trwałego poł
ą
czenia z aparatur
ą
elektromedyczn
ą
;
3. obci
ąż
enie chorob
ą
w sensie fizycznym i psychicznym. Według teorii stresu, ka
ż
dy
organizm posiada wewn
ę
trzne siły obronne, które w przypadku pojawienia si
ę
stresora, tj.
wystarczaj
ą
co silnego czynnika fizycznego lub emocjonalnego, jakim mo
ż
e by
ć
choroba,
opadaj
ą
krótkotrwale poni
ż
ej stanu normalnego, a nast
ę
pnie mobilizuj
ą
si
ę
prowadz
ą
c do
samoobrony. Je
ż
eli jednak stresor jest zbyt silny i długotrwały, wówczas nast
ę
puje
załamanie sił obronnych prowadz
ą
c do
ś
mierci. Takim dodatkowym stresem obok
choroby mo
ż
e by
ć
działanie pr
ą
du elektrycznego;
4. serce jest organem najbardziej czułym na zagro
ż
eniowe działanie pr
ą
du elektrycznego, w
niektórych zabiegach medycznych jedna z elektrod )np. cewnik) mo
ż
e znale
źć
si
ę
w
bezpo
ś
redniej blisko
ś
ci mi
ęś
nia sercowego lub nawet styka
ć
si
ę
z nim, tak, i
ż
cały pr
ą
d
upływu b
ę
dzie przepływa
ć
przez serce.
50
Rys. 1 Reakcja organizmu na stresor
W praktyce pozaszpitalnej mamy do czynienia z tzw. „makropora
ż
eniem”, a w praktyce szpitalnej
mamy do czynienia z tzw. „mikropora
ż
eniem”. W trakcie niektórych procedur medycznych o
charakterze zarówno diagnostycznym jak i terapeutycznym mo
ż
e doj
ść
do sytuacji, w której
jedna z elektrod (np. cewnik lub koagulator) mo
ż
e znajdowa
ć
si
ę
w bezpo
ś
rednim s
ą
siedztwie
serca lub nawet styka
ć
si
ę
z nim. Mo
ż
e wówczas nast
ą
pi
ć
tzw. „mikropora
ż
enie”, przy którym
praktycznie cały pr
ą
d upływu przepływa przez serce. Wymaga to stosowania aparatów
elektromedycznych, jak i instalacji elektrycznej o specjalnej budowie.
W makropora
ż
eniu za bezpieczn
ą
warto
ść
graniczn
ą
mo
ż
na przyj
ąć
pr
ą
d 10 mA, a przy 50 mA
mo
ż
e wyst
ę
powa
ć
ju
ż
migotanie komór serca. Natomiast przy mikropora
ż
eniu granica ta
przesuwa si
ę
o trzy rz
ę
dy w dół i do migotania komór serca mo
ż
e doj
ść
ju
ż
przy 50
µ
A, st
ą
d te
ż
norma IEC 601 jako graniczn
ą
warto
ść
pr
ą
dów upływu aparatów elektromedycznych
przeznaczonych do zabiegów na sercu dopuszcza 10
µ
A, natomiast dla aparatów, które nie
mog
ą
mie
ć
styczno
ś
ci z sercem 50
µ
A.
Rys. 2 A – przepływ pr
ą
du przy makropora
ż
eniu, B - przepływ pr
ą
du przy mikropora
ż
eniu
Zale
ż
no
ść
skutków działania pr
ą
du przemiennego na organizm ludzki, jako funkcji jego warto
ś
ci i
czasu przepływu przy makropora
ż
eniu przedstawia rys. 3. Przy przepływie pr
ą
du przez organizm
w zale
ż
no
ś
ci od nat
ęż
enia rozró
ż
niamy przedziały:
1
brak reakcji organizmu,
2
brak szkodliwych efektów fizjologicznych,
3
brak ryzyka migotania komór serca,
4
prawdopodobie
ń
stwo migotania komór serca do 50 % przypadków,
5
prawdopodobie
ń
stwo migotania komór serca powy
ż
ej 50 % przypadków
51
O
ś
pionowa – czas przepływu pr
ą
du; o
ś
pozioma – pr
ą
d ra
ż
eniowy ciała
Rys. 3 Skutki przepływu pr
ą
du przez organizm ludzki na drodze lewa r
ę
ka - stopy
3. Klasyfikacja pomieszcze
ń
u
ż
ytkowanych medycznie
Zarówno tematyczne normy jak i specjalistyczna literatura dzieli u
ż
ytkowe pomieszczenia
medyczne na trzy grupy:
♦
grupa 0 – w pomieszczeniach tych pacjenci nie stykaj
ą
si
ę
z urz
ą
dzeniami
elektromedycznymi lub urz
ą
dzenia te maj
ą
własne
ź
ródło zasilania (np. gabinety
ordynatorów, sale opatrunkowe, masa
ż
u, gimnastyki, hydroterapii, inhalacji, bada
ń
otolaryngologicznych, okulistycznych itp.),
♦
grupa 1 – w pomieszczeniach tych mog
ą
by
ć
stosowane aparaty elektromedyczne
maj
ą
ce bezpo
ś
redni
ą
styczno
ść
ciałem pacjenta oraz wprowadzane pod skór
ę
lub do
naturalnie albo sztucznie wykonanych otworów ciała, lecz nieznajduj
ą
ce si
ę
w
bezpo
ś
rednim s
ą
siedztwie serca (np. sale chorych, fizyko- i hydroterapii, radiologii,
dializy, sale porodowe, chirurgii ambulatoryjnej, stomatologii, endoskopii itp.),
♦
grupa 2 – pomieszczenia, w których aparaty elektromedyczne mog
ą
styka
ć
si
ę
z sercem
lub znajdowa
ć
si
ę
w jego bezpo
ś
rednim s
ą
siedztwie; s
ą
to sale operacyjne, sale
intensywnej opieki, sale rentgenowskich bada
ń
naczyniowych, sale wybudze
ń
, oraz
cz
ęś
ciowo sale endoskopii i sale porodowe z zastosowaniem aparatów
elektromedycznych.
W przypadkach w
ą
tpliwych sklasyfikowanie pomieszczenia do odpowiedniej grupy powinno
odbywa
ć
si
ę
przy udziale lekarza. Najliczniejsz
ą
i mo
ż
e najtrudniejsz
ą
grup
ę
stanowi grupa 1.
Pomieszczenia grupy 0 i 1 musz
ą
spełnia
ć
warunki podstawowej ochrony przeciwpora
ż
eniowej
wg. norm obowi
ą
zuj
ą
cych i nie ma z tym trudno
ś
ci. Natomiast pomieszczenia grupy 2 podlegaj
ą
dodatkowym wymaganiom specjalistycznej normy PN-IEC 60364-7-710, której oficjalna wersja
jeszcze si
ę
nie ukazała. Wszystkie te pomieszczenia musz
ą
mie
ć
podłogi nieprzewodz
ą
ce, a
wi
ę
c o rezystancji minimum 50 k
Ω
(cz
ę
sto antyelektrostatyczne), a urz
ą
dzenia musz
ą
by
ć
chronione przed mo
ż
liwo
ś
ci
ą
bezpo
ś
redniego lub po
ś
redniego dotyku.
52
Instalacja w szpitalu musi by
ć
wykonana w układzie TN-S, mie
ć
poł
ą
czenia wyrównawcze i by
ć
chroniona przed przeci
ąż
eniami i zwarciami, a tak
ż
e mie
ć
ochron
ę
przeciwprzepi
ę
ciow
ą
.
Separacja jest
ś
rodkiem ochrony przed dotykiem po
ś
rednim. Powszechnie jest uwa
ż
ana za
jeden z najskuteczniejszych
ś
rodków ochrony i we wcze
ś
niejszych przepisach była wymieniana
jako jedna z metod zalecanych w warunkach szczególnego zagro
ż
enia pora
ż
eniowego.
Stosowana jest w obiektach specjalnych, jakimi s
ą
sale operacyjne i oddziały intensywnej opieki
medycznej.
4. Ochrona przeciwpora
ż
eniowa
Podstawow
ą
zasad
ą
ochrony przeciwpora
ż
eniowej w pomieszczeniach grupy 2 jest stosowanie
układu IT (z wykorzystaniem transformatorów separacyjnych) ze stał
ą
kontrol
ą
stanu izolacji, co
dotyczy w pierwszym rz
ę
dzie obwodów gniazd wtyczkowych i wyrównania potencjałów
wszystkich mas metalowych stosuj
ą
c poł
ą
czenia wyrównawcze.
Stan instalacji sygnalizuje umieszczony w danym pomieszczeniu wska
ź
nik stanu izolacji (WSI).
Zielona lampka oznacza stan poprawny, pomara
ń
czowa lampka i brz
ę
czyk sygnalizuje
doziemienie (obni
ż
enie izolacji poni
ż
ej 50 k
Ω
), z tym,
ż
e sygnał akustyczny mo
ż
na wył
ą
czy
ć
,
natomiast sygnał optyczny działa do czasu usuni
ę
cia doziemienia.
Ka
ż
de pomieszczenie lub grupa pomieszcze
ń
funkcjonalnie zwi
ą
zanych ze sob
ą
(np. ka
ż
da sala
operacyjna i pomieszczenia przygotowania pacjenta) powinny by
ć
zasilane oddzielnym
transformatorem o mocy 3,15 – 8 kVA, a w miar
ę
potrzeby par
ą
identycznych transformatorów
poł
ą
czonych równolegle.
Układ IT jako, niemaj
ą
cy uziemionego punktu neutralnego, charakteryzuje si
ę
tym,
ż
e
ż
aden z
jego przewodów nie jest zwi
ą
zany z potencjałem ziemi, i pierwsze doziemienie niweluje zalety
tego układu, ale nie poci
ą
ga za sob
ą
bezpo
ś
redniego zagro
ż
enia i umo
ż
liwia dalsz
ą
prac
ę
układu jako TN.
Przy odpowiednio wysokim poziomie techniki, mo
ż
na przyj
ąć
,
ż
e prawdopodobie
ń
stwo
jednoczesnego wyst
ą
pienia dwóch uszkodze
ń
jest pomijalne i mo
ż
e nie by
ć
brane pod uwag
ę
, z
zastrze
ż
eniem o konieczno
ś
ci sygnalizowania pierwszego doziemienia i odpowiednio cz
ę
stej
kontroli stanu izolacji układu.
Schematyczny układ instalacji dla pomieszcze
ń
grupy 2 przedstawia rys. 4.
Rys. 4 schemat instalacji dla pomieszcze
ń
grupy 2
WSI – wska
ź
nik stanu izolacji (reaguj
ą
cy na jej zmniejszenie poni
ż
ej 50 k
Ω)
, z przyciskiem
kontrolnym,
53
KS – kaseta ze wska
ź
nikiem
ś
wietlnym i akustycznym (l. zielona – stan prawidłowy; l.
pomara
ń
czowa i brz
ę
czyk stan awaryjny),
PE – szyna poł
ą
cze
ń
wyrównawczych urz
ą
dze
ń
elektrycznych,
EC - szyna poł
ą
cze
ń
wyrównawczych obcych mas metalowych.
Dla obwodów w układzie IT nie wolno w
ż
adnym przypadku stosowa
ć
nawet najczulszych
wył
ą
czników ró
ż
nicowopr
ą
dowych, gdy
ż
nie zabezpiecz
ą
one przed pr
ą
dem upływu mog
ą
cym
doprowadzi
ć
do mikroporaze
ń
, a ponadto doprowadzi to do wył
ą
czenia napi
ę
cia w trakcie
zabiegu, co poza bezpo
ś
rednimi zwarciami nigdy nie powinno mie
ć
miejsca.
Wył
ą
czniki ró
ż
nicowopr
ą
dowe stosowane mog
ą
by
ć
do zabezpieczenia obwodów:
♦
aparatów rentgenowskich,
♦
odbiorników zainstalowanych na stałe o mocy ponad 5 kW,
♦
gniazd, z których zasilane mog
ą
by
ć
tylko urz
ą
dzenia niemog
ą
ce mie
ć
zastosowania
medycznego,
♦
opraw o
ś
wietleniowych,
♦
nap
ę
du stołu operacyjnego.
Celem unikni
ę
cia pojawienia si
ę
przypadkowych ró
ż
nic potencjałów w otoczeniu pacjenta,
konieczne jest wykonanie poł
ą
cze
ń
wyrównawczych. Wszystkie metalowe obudowy urz
ą
dze
ń
elektrycznych i kołki ochronne gniazd wtyczkowych powinny by
ć
poł
ą
czone z szyn
ą
ochronn
ą
PE, a stałe masy metalowe nienale
żą
ce do urz
ą
dze
ń
elektrycznych (grzejniki CO, metalowe
drzwi, wbudowane szafy, konstrukcje budowlane, ekrany, itp. z szyn
ą
wyrównawcz
ą
EC (rys. 4).
Obie szyny powinny by
ć
uziemione i poł
ą
czone ze sob
ą
w sposób łatwy do rozł
ą
czenia.
Celem unikni
ę
cia pojawienia si
ę
przypadkowych ró
ż
nic potencjałów w otoczeniu pacjenta (rys.
5), konieczne jest wykonanie skutecznych poł
ą
cze
ń
wyrównawczych.
Rys. 5. Strefa pacjenta
Przypadkowa ró
ż
nica potencjałów na ró
ż
nych cz
ęś
ciach metalowych nie powinna przekracza
ć
10 mV w pomieszczeniach G1 i 1 mV w pomieszczeniach G2.
Nale
ż
y równie
ż
zadba
ć
o skuteczn
ą
ochron
ę
przeciwprzepi
ę
ciow
ą
(obecnie jest ona
obligatoryjna). Czułe urz
ą
dzenia elektroniczne mog
ą
nie wytrzyma
ć
przepi
ęć
o poziomie ponad
1,5 kV, szczególnie układy monitoruj
ą
ce w OIOM, czy tomografy komputerowe.
Cała instalacja elektryczna we wszystkich pomieszczeniach szpitala powinna by
ć
wykonana
przewodami miedzianymi w systemie TN-S spełniaj
ą
c wymagania przedmiotowych cz
ęś
ci normy
PN-IEC 60364, a w szczególno
ś
ci uznanych za obligatoryjne jak równie
ż
Rozporz
ą
dzenia
Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej w sprawie wymaga
ń
, jakim powinny odpowiada
ć
pod
wzgl
ę
dem fachowym i sanitarnym pomieszczenia i urz
ą
dzenia zakładu opieki zdrowotnej.
54
W pomieszczeniach grupy G0 i G1 mo
ż
na nie wykonywa
ć
lokalnych poł
ą
cze
ń
wyrównawczych o
ile rezystancja pomi
ę
dzy obc
ą
mas
ą
metalow
ą
– cz
ęś
ci
ą
przewodz
ą
c
ą
obc
ą
(np. grzejnik co), a
stref
ą
pacjenta (rys 5) nie mo
ż
e by
ć
mniejsza ni
ż
7 k
Ω
, a dla pomieszcze
ń
G2 odpowiednio 2,4
M
Ω
. Podane na rys 5 odległo
ś
ci odnosz
ą
si
ę
do mo
ż
liwego poło
ż
enia zajmowanego przez
pacjenta. Dla sal chorych b
ę
dzie to całe pomieszczenie a dla Sali operacyjnej stół operacyjny.
Wszystkie pomieszczenia musz
ą
mie
ć
podłogi nieprzewodz
ą
ce, a wi
ę
c o rezystancji min 50 k
Ω
.
wszystkie obwody powinny mie
ć
ochron
ę
przeciwprzeci
ąż
eniow
ą
i przeciwzwarciow
ą
.
Cały szpital powinien mie
ć
jeden wspólny system uziemie
ń
z maksymalnym wykorzystaniem
uziomów naturalnych. Optymalnym rozwi
ą
zaniem jest wykorzystanie uziomu fundamentowego.
Do tego układu powinny by
ć
wł
ą
czone uziemienia funkcjonalne urz
ą
dze
ń
elektronicznych.
W dolnej kondygnacji budynku konieczne jest zainstalowanie szyny poł
ą
cze
ń
wyrównawczych z
doł
ą
czonym do niej przewodem ochronno-neutralnym PEN i wyprowadzonymi przewodami PE i
N. Z szyn
ą
t
ą
nale
ż
y poł
ą
czy
ć
przył
ą
cza wszystkich metalowych ci
ą
gów i dost
ę
pne metalowe
elementy budynku, Dodatkowe poł
ą
czenia wyrównawcze nale
ż
y wykona
ć
na ka
ż
dej kondygnacji,
ł
ą
cz
ą
c stałe masy metalowe z przewodem PE; szczególnie w pomieszczeniach grupy G2.
5. Pewno
ść
zasilania
Istotne znaczenie dla bezpiecze
ń
stwa pacjenta ma zapewnienie wysokiej pewno
ś
ci ci
ą
gło
ś
ci
zasilania.
Dlatego szpital zwłaszcza du
ż
y, a tym bardziej kliniczny, powinien mie
ć
dwustronne zasilanie po
stronie SN, rezerw
ę
mocy w transformatorach, zespół pr
ą
dotwórczy z automatycznym rozruchem
o czasie przej
ę
cia obci
ąż
enia do 15 s i z wystarczaj
ą
cym zapasem paliwa, oraz bateri
ę
akumulatorów lub układ UPS.
Dla pomieszcze
ń
najbardziej newralgicznych, takich jak sale operacyjne, zaleca si
ę
zastoso-
wanie dwóch linii zasilaj
ą
cych z układem SZR przed dwoma niezale
ż
nymi transformatorami
separacyjnymi. Polskie normy dziel
ą
pomieszczenia dla potrzeb medycznych na trzy klasy w
zale
ż
no
ś
ci od dopuszczalnego czasu zaniku napi
ę
cia lub jego obni
ż
enia si
ę
o ponad 10 %.
Do klasy 0,5 o czasie zadziałania zapasowego
ź
ródła napi
ę
cia poni
ż
ej 0,5 s nale
żą
lampy
bezcieniowe w salach operacyjnych, oraz cz
ęś
ciowe o
ś
wietlenie OIOM, sale wcze
ś
niaków
i oprawy o
ś
wietlenia ewakuacyjnego.
Klasa 15 o czasie do 15 s obejmuje zasilanie aparatów podtrzymuj
ą
cych podstawowe funkcje
ż
yciowe pacjenta, o
ś
wietlenie sali operacyjnej i transformatorów separacyjnych oraz ok. 30 %
odbiorników w całym szpitalu. Powszechnie przyjmuje si
ę
,
ż
e brak zasilania aparatów
podtrzymuj
ą
cych prac
ę
wa
ż
nych czynno
ś
ci
ż
yciowych do 15 s nie zagra
ż
a
ż
yciu pacjentów.
Ź
ródło zasilania odbiorników klasy 0,5 powinno zapewni
ć
czas działania przez 3 h, a klasy 15
przez 24 h (zapas paliwa zespołu pr
ą
dotwórczego). Do klasy ponad 15 s nale
żą
pozostałe, mniej
znacz
ą
ce odbiory.
55
Rys. 6 Przykładowy układ poł
ą
cze
ń
wyrównawczych i uziemiaj
ą
cych w szpitalu
W pomieszczeniach medycznych nale
ż
y stosowa
ć
tylko pojedyncze gniazda wtyczkowe, o
uporz
ą
dkowanym poł
ą
czeniu przewodów jak przedstawiono na rys 7. Takie uporz
ą
dkowanie w
poł
ą
czeniu przewodów narzucaj
ą
Warunki Techniczne Wykonywania i Odbioru Robót
Budowlanych. Roboty instalacyjne (elektryczne). Instalacje elektryczne i piorunochronie w
budynkach u
ż
yteczno
ś
ci publicznej. Opracowanie Instytutu Techniki Budowlanej.
56
Gniazda podwójne nie s
ą
zalecane, nawet w pomieszczeniach o przeznaczeniu nie medycznym i
mog
ą
by
ć
stosowane tylko pod warunkiem wewn
ę
trznego poł
ą
czenia biegunów jak na rys 7.
Nale
ż
y te
ż
unika
ć
stosowania rozgał
ę
ziaczy i przedłu
ż
aczy, przyjmuj
ą
c odpowiednia ilo
ść
dogodnie rozmieszczonych gniazd wtyczkowych.
Rys. 7 Uporz
ą
dkowanie przewodów doprowadzonych do gniazda wtyczkowego
Kontrola i konserwacja instalacji w pomieszczeniach dla potrzeb medycznych s
ą
równie istotne
jak prawidłowe jej wykonanie i wysoka jako
ść
aparatów elektromedycznych.
6. Badania i sprawdzanie skuteczno
ś
ci ochrony przeciwpora
ż
eniowej
Najdłu
ż
szy okres mi
ę
dzy badaniami ustalony przez ustaw
ę
Prawo Budowlane wynosi 5 lat. W
zale
ż
no
ś
ci od warunków
ś
rodowiskowych, w jakich eksploatowana jest instalacja nale
ż
y
stosowa
ć
ró
ż
ne okresy. Cz
ę
sto
ść
bada
ń
nale
ż
y ustali
ć
w oparciu o wymagania Ustawy Prawo
Budowlane, Ustawy Prawo Energetyczne wymaga
ń
przepisów o ochronie przeciwpora
ż
eniowej i
przeciwpo
ż
arowej oraz o zasady wiedzy technicznej. Najlepiej opracowa
ć
instrukcj
ę
eksploatacji
instalacji, która b
ę
dzie zawiera
ć
prawidłowe czasokresy wykonywania okresowych bada
ń
i
pomiarów instalacji w szpitalu. Omawiana instrukcja powinna by
ć
zatwierdzona przez Dyrektora,
co znacznie ułatwia prawidłow
ą
eksploatacj
ę
urz
ą
dze
ń
i instalacji elektrycznych w szpitalu.
Dawny OIGE w Łodzi opracował wzory protokółów oraz zakres bada
ń
i pomiarów
eksploatacyjnych ochrony przeciwpora
ż
eniowej instalacji i urz
ą
dze
ń
z terminami ich wykonania,
w zale
ż
no
ś
ci od rodzaju zagro
ż
e
ń
ś
rodowiskowo-eksploatacyjnych dla poszczególnych grup
pomieszcze
ń
medycznych przedstawiony w tabeli nr 1.
Dla pomieszcze
ń
szpitalnych terminy okresowych bada
ń
nale
ż
y ustali
ć
w oparciu o wymagania
niemieckiej normy DIN/VDE 0107. Norma ta zaleca próbne uruchamianie zespołu pr
ą
dotwór-
czego – raz na miesi
ą
c; kontrol
ę
wył
ą
czników ró
ż
nicowopr
ą
dowych, układu IT, rezystancji
izolacji, obwodów lampy bezcieniowej, SZR dla pomieszcze
ń
G2 – raz na pół roku; a kontrol
ę
poziomu napi
ę
cia i baterii akumulatorów – raz na rok.
Pomiary rezystancji podło
ż
y antyelektrostatycznych zgodnie z wymaganiami normy PN-92/E-
05203 „Ochrona przed elektryczno
ś
ci
ą
stateczn
ą
. Metody bada
ń
oporu wła
ś
ciwego i oporu
upływu.” s
ą
nast
ę
puj
ą
ce:
♦
pierwszy pomiar powinien by
ć
wykonany po upływie 4 tygodni od uło
ż
enia wykładziny,
♦
nast
ę
pne pomiary przeprowadza
ć
w odst
ę
pach rocznych.
W szpitalach ameryka
ń
skich istnieje nakaz kontroli działania wska
ź
ników stanu izolacji (WSI)
ka
ż
dego dnia przed rozpocz
ę
ciem zabiegów.
57
Tabela nr 1 Zakres bada
ń
i pomiarów eksploatacyjnych ochrony przeciwpora
ż
eniowej instalacji i
urz
ą
dze
ń
elektrycznych w szpitalach
Grupa 2
Grupa 1
Grupa 0
Sale operacyjne, pomiesz-
czenia przygotowania pacje-
ntów, OIOM-y, sale renima-
cyjne, sale porodowe i endo-
skoppowe z zastosowaniem
aparatury elektrycznej
Sale chorych, gabinety za-
biegowe, gabinety fizyko-
terapeutyczne, rentgeno-
wskie, stomatologiczne,
USG, EKG, EEG.
ambulatoria, oddziały
do
ś
wiadczalne
Gabinety lekarskie bez
aparatury elektromedycznej,
sale opatrunkowe, gabinety
masa
ż
y, gimnastyczne,
pomieszczenia dla
personelu
Pomiar ci
ą
gło
ś
ci i rezy-
stancji przewodów
ochronnych. Badanie
wył
ą
czników ró
ż
nico-
wopr
ą
dowych i wska
ź
-
ników stanu izolacji
co
6
mie
si
ę
cy
Pomiary i badania jak
grupa 2 w zale
ż
no
ś
ci
od stanu sieci zasila-
j
ą
cej i jej rodzaju oraz
zastosowanego
ś
rod-
ka ochrony przeciw-
pora
ż
eniowej
co
12
mie
si
ę
cy
Badania i pomiary jak
grupa 1
co
24
mie
si
ę
cy
Pomiar ci
ą
gło
ś
ci i rezy-
stancji przewodów och-
ronnych. I wyrównaw-
czych, pomiar impedan-
cji p
ę
tli zwarcia w
sieciach TN, pomiar
rezystancji izolacji
co
12
mie
si
ę
cy
Ambulans RTG,
instalacja i
urz
ą
dzenia
wewn
ą
trz
ambulansu
Pomiar ci
ą
gło
ś
ci i
rezystancji przewo-
dów ochronnych.
Badanie wył
ą
czników
ró
ż
nicowopr
ą
dowych
co
6
mie
si
ę
cy
Przył
ą
cza
stacjonarne
zasilaj
ą
ce ambulans
Pomiar ci
ą
gło
ś
ci i
rezystancji przewo-
dów ochronnych.
Badanie wył
ą
czników
ró
ż
nicowopr
ą
dowych
co
6
mie
si
ę
cy
Pomieszczenia
niemedyczne
Zakres bada
ń
i pomiarów
Czasokres bada
ń
Pomieszczenia maj
ą
ce II
kategori
ę
warunków
ś
rodo-
wiskowych, np. kotłownie,
pralnie, laboratoria,
pracownie protetyczne
W zale
ż
no
ś
ci od stanu
sieci zasilaj
ą
cej i
zastosowanego
ś
rodka
ochrony
przeciwpora
ż
eniowej
co 12 miesi
ę
cy
Wył
ą
czniki ochronne
ró
ż
nicowopr
ą
dowe
Pomiary czasu zadzia-
łania wył
ą
cznika oraz
pr
ą
du wyzwalaj
ą
cego
co 6 miesi
ę
cy
Instalacja piorunochronna zgodnie z PN-86/E-05003 nie rzadziej, ni
ż
co 5 lat
7. Medyczne urz
ą
dzenia elektryczne
Zgodnie z Dyrektyw
ą
Rady Wspólnoty Europejskiej 93/42 przyj
ę
to nast
ę
puj
ą
c
ą
definicj
ę
urz
ą
dzenia medycznego:
Urz
ą
dzenie medyczne oznacza dowolny przyrz
ą
d, aparat, urz
ą
dzenie, materiał lub inny artykuł,
stosowany samodzielnie lub w poł
ą
czeniu, obejmuj
ą
cy oprogramowanie niezb
ę
dne do jego
wła
ś
ciwego zastosowania zamierzonego przez wytwórc
ę
, który ma by
ć
u
ż
ywany dla istot
ludzkich w celu:
58
♦
diagnozy, prewencji, monitorowania, leczenia lub złagodzenia choroby ,
♦
diagnozy, monitorowania, leczenia złagodzenia lub rekompensaty zranienia lub
upo
ś
ledzenia ,
♦
badania, wymiany lub zamiany anatomii lub procesu fizjologicznego,
♦
kontroli urodzin,
i który nie osi
ą
ga swojego głównego zamierzonego działania w, lub na ciele ludzkim za pomoc
ą
ś
rodków farmakologicznych, immunologicznych ani metabolicznych, lecz który mo
ż
e by
ć
wspomagany w swoich funkcjach przez takie
ś
rodki, jak: akcesoria, urz
ą
dzenia przeznaczone do
badania klinicznego.
Medyczne urz
ą
dzenia elektryczne podlegaj
ą
tej samej definicji z uzupełnieniem,
ż
e praca tych
urz
ą
dze
ń
wymaga zasilania energi
ą
elektryczn
ą
.
Komisja Europejska przyj
ę
ła dodatkow
ą
klasyfikacj
ę
dziel
ą
c urz
ą
dzenia na:
♦
nieinwazyjne,
♦
inwazyjne,
♦
aktywne,
♦
specjalne
z dodatkowym podziałem uwzgl
ę
dniaj
ą
cym 18 zasad podanych w opracowaniu
W. Ponikło „Klasyfikacja urz
ą
dze
ń
medycznych w UE” (Słu
ż
ba Zdrowia 61-64/2000).
Wszystkie medyczne urz
ą
dzenia elektryczne powinny mie
ć
budow
ę
i oznakowanie zgodne z
postanowieniami normy PN-IEC 60601-1”Medyczne urz
ą
dzenia elektryczne. Ogólne wymagania
bezpiecze
ń
stwa.”, oraz opracowanymi na jej podstawie innych norm szczegółowych - obecnie
normy PN-EN 60601-2 x 2006 i2007 „Medyczne urz
ą
dzenia elektryczne. Szczegółowe
wymagania bezpiecze
ń
stwa dla . .” (poszczególnych urz
ą
dze
ń
medycznych i stanowisk do
leczenia), jak te
ż
przepisów technicznych. Budowa tych urz
ą
dze
ń
jest zró
ż
nicowana w
zale
ż
no
ś
ci od warunków, w jakich mog
ą
pracowa
ć
, przyjmuj
ą
c nast
ę
puj
ą
ce oznaczenia literowe
dotycz
ą
ce cz
ęś
ci aplikacyjnych, aplikacyjnych wi
ę
c stykaj
ą
cych si
ę
bezpo
ś
rednio z pacjentem:
B – brak dopuszczenia do stosowania na sercu lub w jego bezpo
ś
redniej blisko
ś
ci,
C -- dopuszczenie do pracy na sercu,
F – ruchoma cz
ęść
aplikacyjna, izolowana od pozostałych cz
ęś
ci urz
ą
dzenia tak, i
ż
przy
pierwszym uszkodzeniu przez ciało pacjenta nie mo
ż
e przepłyn
ąć
pr
ą
d wi
ę
kszy od
dopuszczalnego,
AP – urz
ą
dzenia lub cz
ęść
urz
ą
dzenia spełniaj
ą
ca okre
ś
lone wymagania dotycz
ą
ce konstrukcji,
znakowania i dokumentacji celem wyeliminowania
ź
ródeł zapłonu łatwopalnej
mieszaniny
ś
rodków anestezjologicznych z powietrzem (strefa M). przy odpowiednio
intensywnej wentylacji i klimatyzacji strefa M nie wyst
ę
puje,
APG – urz
ą
dzenia lub cz
ęść
urz
ą
dzenia spełniaj
ą
ca okre
ś
lone wymagania dotycz
ą
ce
konstrukcji, znakowania i dokumentacji celem wyeliminowania
ź
ródeł zapłonu
łatwopalnej mieszaniny
ś
rodków anestezjologicznych z tlenem lub podtlenkiem azotu
(strefa G).
59
Rys. 7 Zasi
ę
g stref M i G
Symbole graficzne powy
ż
szych oznacze
ń
podanych na aparatach obrazuje tabela 2.
Tabela 2. Symbole graficzne obrazuj
ą
ce budow
ę
i zastosowanie medycznych urz
ą
dze
ń
elektrycznych
Norma PN-IEC 60601-1 reguluje te
ż
graniczne dopuszczalne warto
ś
ci pr
ą
dów upływu podane w
tabeli 3.
60
Tabela 3. Dopuszczalne warto
ś
ci ci
ą
głych pr
ą
dów upływu urz
ą
dzenia i pr
ą
dów
pomocniczych ra
ż
eniowych pacjenta w mA
Typ B
Typ BF
Typ CF
Pr
ą
d
s. n.
s. p. u.
s. n.
s. p. u.
s. n.
s. p. u.
Pr
ą
d upływu uziomowy, ogólnie
0,5
1
1)
0,5
1
1)
0,5
1
1)
Pr
ą
d upływu uziomowy urz
ą
dze
ń
wg.
uwagi 2 i 4
2,5
5
1)
2,5
5
1)
2,5
5
1)
Pr
ą
d upływu uziomowy urz
ą
dze
ń
wg.
uwagi 3
5
10
1)
5
10
1)
5
10
1)
Pr
ą
d upływu obudowy
0,1
0,5
0,1
0,5
0,1
0,5
Pr
ą
d upływu pacjenta stały
zgodnie z uwag
ą
5 przemienny
0,01
0,1
0,05
0,5
0,01
0,1
0,05
0,5
0,01
0,01
0,05
0,05
Pr
ą
d upływu pacjenta (napi
ę
cie sieciowe
na cz
ęś
ci sygnałowej wej
ś
ciowej lub
wyj
ś
ciowej)
-
5
-
-
-
-
Pr
ą
d upływu pacjenta (napi
ę
cie sieciowe
na cz
ęś
ci aplikacyjnej)
-
-
-
5
-
0,05
Pr
ą
d upływu pacjenta zgodnie z uwag
ą
5
stały
przemienny
0,01
0,1
0,05
0,5
0,01
0,1
0,05
0,5
0,01
0,01
0,05
0,05
Obja
ś
nienia do tabeli 3
s.n. : stan normalny
s.p.u.: stan pierwszego (pojedynczego) uszkodzenia
1) W przypadku pr
ą
du uziomowego (upływu) jedynym stanem pojedynczego uszkodzenia jest w
danym czasie przerwa w jednym z przewodów zasilania
2) Urz
ą
dzenie bez uziemionych ochronnie cz
ęś
ci dost
ę
pnych, ani
ż
adnych
ś
rodków do
uziemienia ochronnego innego urz
ą
dzenia, i które spełnia wymagania w zakresie pr
ą
du upływu
do obudowy i pr
ą
du upływu pacjenta, (je
ż
eli wyst
ę
puje).
3) Urz
ą
dzenie przeznaczone do zainstalowania na stałe, z przewodem uziemienia ochronnego
tak przył
ą
czonym,
ż
e jego poł
ą
czenie elektryczne mo
ż
e by
ć
poluzowane jedynie przy u
ż
yciu
narz
ę
dzia.
4) Rentgenowskie urz
ą
dzenia jezdne i urz
ą
dzenia jezdne z izolacj
ą
mineraln
ą
.
5) Maksymalna warto
ść
dla składowej zmiennej pr
ą
du upływu pacjenta i pr
ą
du pomocniczego
pacjenta okre
ś
lone w tabeli 4, odnosz
ą
si
ę
tylko do składowej zmiennej pr
ą
dów.
Norma ta zawiera te
ż
szereg postanowie
ń
dotycz
ą
cych wewn
ę
trznej budowy
medycznych urz
ą
dze
ń
elektrycznych, które nie musz
ą
by
ć
znane dla prawidłowego ich
u
ż
ytkowania. Wszyscy u
ż
ytkownicy („biały personel”) jak i słu
ż
by techniczne powinni
dokładnie zapozna
ć
si
ę
z instrukcj
ą
producenta. Natomiast wszelkie naprawy i zabiegi
konserwacyjne powinny by
ć
dokonywane jedynie przez autoryzowane słu
ż
by serwisowe.
8. Elektryczno
ść
statyczna
Wyładowania ładunków elektryczno
ś
ci mog
ą
powodowa
ć
nie tylko dyskomfort dla personelu i
pacjentów, ale stanowi
ć
te
ż
, poprzez działanie po
ś
rednie, zagro
ż
enie dla pacjentów.
Wyładowania ładunków elektryczno
ś
ci statycznej w szpitalach mog
ą
sprowadza
ć
si
ę
do
nast
ę
puj
ą
cych skutków:
♦
po
ż
ary i wybuchy,
61
♦
zakłócenia pracy aparatury elektronicznej,
♦
przypadkowe odruchy.
8.1.
Ś
rodki zaradcze
Oprócz unikania materiałów powoduj
ą
cych nadmierne powstawanie ładunków, i utrzymywania
odpowiedniej wilgotno
ś
ci powietrza, podstawowym sposobem zmniejszenia gromadzenia si
ę
ładunków jest mo
ż
liwo
ść
szybkiego ich odprowadzenia.
Najprostszym sposobem byłoby uziemienie wszystkich metalowych elementów i wprowadzenie
przewodz
ą
cych podło
ż
y, ale podło
ż
a takie nios
ą
zagro
ż
enie pora
ż
eniem, szczególnie pacjenta
jako osoby najbardziej podatnej na działanie pr
ą
du.
Powszechnie stosowanym
ś
rodkiem zabezpieczaj
ą
cym jest wykonywanie podłóg z wykładzin
antyelektrostatycznych charakteryzuj
ą
cych si
ę
pewn
ą
, cho
ć
ograniczon
ą
przewodno
ś
ci
ą
elektryczn
ą
.
Do pomieszcze
ń
, w których powinny by
ć
stosowane wykładziny antyelektrostatyczne, zalicza si
ę
sale operacyjne, sale chorych intensywnej opieki medycznej, gabinety rentgenowskie bada
ń
naczyniowych, tomografii komputerowej, rezonansu magnetycznego, a tak
ż
e zwi
ą
zanych z nimi
pomieszcze
ń
technicznych, co podyktowane jest obowi
ą
zuj
ą
cymi przepisami. Jednak praktyka
wykazuje celowo
ść
stosowania takich podło
ż
y praktycznie we wszystkich pomieszczeniach
szpitalnych.
IV Pomiary nat
ęż
enia o
ś
wietlenia
1. Wst
ę
p
Proces widzenia – Oko ludzkie jest odbiornikiem promieniowania
ś
wietlnego o długo
ś
ci fali od ok.
380 nanometrów do 780 nm. Jest to promieniowanie widzialne, zdolne do bezpo
ś
redniego
wywoływania wra
ż
e
ń
wzrokowych. Wra
ż
liwo
ść
oka na ró
ż
nic
ę
pomi
ę
dzy długo
ś
ciami fal
widzialnego widma
ś
wiatła jest cech
ą
pozwalaj
ą
c
ą
na rozró
ż
nianie barw. Czuło
ść
oka jest ró
ż
na
dla poszczególnych barw oraz zmienna wraz ze zmian
ą
poziomu o
ś
wietlenia. Przy dobrym
o
ś
wietleniu dziennym najwi
ę
ksza czuło
ść
oka wyst
ę
puje dla barwy zielono-
ż
ółtej (
λ
= 550 nm),
przy słabn
ą
cym o
ś
wietleniu przesuwa si
ę
w kierunku fal krótszych i o zmierzchu najwi
ę
ksza
czuło
ść
oka wyst
ę
puje dla barwy zielonej (
λ
= 507 nm). Najmniejsza czuło
ść
oka wyst
ę
puje dla
skrajnych długo
ś
ci fal widma
ś
wiatła: fioletu (
λ
= 380 nm) i czerwieni (
λ
= 700 nm). Z punktu
widzenia techniki o
ś
wietlenia istotna jest umiej
ę
tno
ść
operowania parametrami
ś
wiatła, aby w
zło
ż
onych warunkach zapewni
ć
u
ż
ytkownikowi o
ś
wietlenia sztucznego mo
ż
liwie wysoki komfort
widzenia.
Człowiek odbiera wzrokiem ok. 80% wszystkich wra
ż
e
ń
.
Ś
wiatło naturalne i sztuczne umo
ż
liwia
prac
ę
i odpoczynek. Prowadzone badania wykazały, i
ż
wiek człowieka wpływa na jego zdolno
ść
wzrokow
ą
. Okazuje si
ę
,
ż
e dla osi
ą
gni
ę
cia tej samej wydolno
ś
ci widzenia osobie 30 letniej
wystarcza poziom nat
ęż
enia o
ś
wietlenia 300 lx, natomiast osobie 55 letniej potrzeba 5 razy
wi
ę
cej, czyli około 1500 lx. Poziom wydolno
ś
ci wzrokowej w godzinach nocnych spada, i aby
utrzyma
ć
go na poziomie odpowiadaj
ą
cym porze wieczorowej, nale
ż
y zwi
ę
kszy
ć
nat
ęż
enie
o
ś
wietlenia 10-krotnie.
2.
Ź
ródła
ś
wiatła
Elektryczne
ź
ródła
ś
wiatła stosowane do celów o
ś
wietleniowych dziel
ą
si
ę
na dwie grupy:
ź
ródła
ż
arowe i wyładowcze.
Ś
wiatło w
ź
ródłach
ż
arowych jest wypromieniowywane przez włókno doprowadzone do wysokiej
temperatury przez płyn
ą
cy pr
ą
d, w lampach wyładowczych
ś
wiatło powstaje przez pobudzenie
gazu albo pary znajduj
ą
cych si
ę
pomi
ę
dzy dwoma elektrodami.
Lampy wyładowcze ze wzgl
ę
du na ci
ś
nienie mo
ż
na podzieli
ć
na wysokopr
ęż
ne i niskopr
ęż
ne,
dalsza klasyfikacja grupy zale
ż
y od rodzaju zastosowanego gazu i od tego czy wewn
ę
trzna
62
ś
cianka ba
ń
ki lampy jest pokryta substancj
ą
fluorescencyjn
ą
. Rodzaj emitowanego
ś
wiatła zale
ż
y
od kombinacji trzech wymienionych czynników.
Schemat klasyfikacji
ź
ródeł
ś
wiatła przedstawiono na rys. 1
Rys. 1 Ogólna klasyfikacja elektrycznych
ź
ródeł
ś
wiatła
Przełomem ostatnich lat w rozwoju
ź
ródeł
ś
wiatła jest bezelektrodowa lampa fluorescencyjna QL.
Jest to indukcyjne
ź
ródło
ś
wiatła, którego działanie opiera si
ę
na indukcji elektromagnetycznej
wywoływanej przez pole o wielkiej cz
ę
stotliwo
ś
ci w ba
ń
ce lampy, wzbudzaj
ą
ce promieniowanie
nadfioletowe w parach rt
ę
ci, które nast
ę
pnie przetwarzane jest na promieniowanie widzialne za
pomoc
ą
luminoforu w
ą
skopasmowego.
Wybrane parametry elektrycznych
ź
ródeł
ś
wiatła przedstawia tabela nr 1
Tabela 1 Parametry elektrycznych
ź
ródeł
ś
wiatła
Lp.
Rodzaj
ź
ródła
Moc
W
Skuteczno
ść
ś
wietlna
lm/W
Wska
ź
nik
oddawania
barw
R
a
Trwało
ść
(
ś
rednia)
godz
1.
ś
arówki standardowe
10 – 1500
5 – 20
100
1000
2.
ś
arówki halogenowe
5 – 2000
5 – 30
100
2000
3.
Ś
wietlówki standardowe
20 – 200
40 – 95
60 – 95
6000 -12000
4.
Ś
wietlówki kompaktowe
5 – 55
50 – 82
60 – 95
8000 -12000
5.
Rt
ę
ciówki wysokopr
ęż
ne
50 – 2000
30 – 70
25 – 65
8000 -12000
6.
Lampy rt
ę
ciowo-
ż
arowe
100 – 1250
10 – 30
40 – 50
4000 -10000
7.
Lampy metalohalogenkowe
30 -3500
50 – 125
50 – 95
1000 -10000
8.
Lampy sodowe
wysokopr
ęż
ne
35 – 1000
50 – 150
20 – 85
3000 -6000
9. Lampy sodowe niskopr
ęż
ne
15 – 200
100 – 200
20
3000 -9000
10.
Lampy indukcyjne
55 - 85
65 – 75
65 – 75
ok. 50000
Trwało
ść
lamp wyładowczych (poz.3-10) zale
ż
y od liczby i cz
ę
sto
ś
ci ł
ą
cze
ń
63
Dla u
ż
ytkownika dokonuj
ą
cego wyboru rodzaju
ź
ródła
ś
wiatła najwi
ę
ksze znaczenie maj
ą
nast
ę
puj
ą
ce wska
ź
niki:
♦
skuteczno
ść
ś
wietlna [lm/W],
♦
trwało
ść
[godz],
♦
wska
ź
nik oddawania barw R
a
.
3. Rodzaje o
ś
wietlenia.
W pomieszczeniach mo
ż
e wyst
ę
powa
ć
o
ś
wietlenie ogólne i o
ś
wietlenie miejscowe albo
o
ś
wietlenie zło
ż
one po równoczesnym zastosowaniu o
ś
wietlenia ogólnego i miejscowego.
Oprócz wymienionych rodzajów o
ś
wietlenia rozró
ż
niamy równie
ż
o
ś
wietlenie awaryjne,
bezpiecze
ń
stwa i ewakuacyjne.
Rodzaj o
ś
wietlenia nale
ż
y dobiera
ć
w zale
ż
no
ś
ci od wymaganego
ś
redniego nat
ęż
enia
o
ś
wietlenia. Je
ż
eli nie ma uzasadnionych powodów, aby post
ą
pi
ć
inaczej, zaleca si
ę
stosowanie
o
ś
wietlenia ogólnego poni
ż
ej 200 lx, ogólnego lub zło
ż
onego w zakresie 200 – 700 lx i zło
ż
onego
powy
ż
ej 750 lx. Przy
ś
rednim nat
ęż
eniu o
ś
wietlenia w zakresie 200 – 700 lx zaleca si
ę
stosowanie o
ś
wietlenia ogólnego jako jedyny rodzaj o
ś
wietlenia, tylko w tych pomieszczeniach,
w których wykonywane s
ą
czynno
ś
ci o tym samym stopniu trudno
ś
ci wzrokowej lub, w których
stanowiska pracy nie maj
ą
stałej lokalizacji.
3.1. O
ś
wietlenie zło
ż
one. Przy stosowaniu o
ś
wietlenia zło
ż
onego, nat
ęż
enie o
ś
wietlenia
ogólnego w pomieszczeniu powinno stanowi
ć
, co najmniej 1/5 nat
ęż
enia o
ś
wietlenia zło
ż
onego.
Zaleca si
ę
wykonywanie o
ś
wietlenia zło
ż
onego za pomoc
ą
opraw o
ś
wietleniowych
rozmieszczonych równomiernie na suficie. W pomieszczeniach o stałej lokalizacji stanowisk
pracy, dla których
ś
rednie nat
ęż
enie o
ś
wietlenia jest wi
ę
ksze lub równe 200 lx, zaleca si
ę
w
miar
ę
mo
ż
liwo
ś
ci technicznych, takie rozmieszczenie opraw, aby uzyska
ć
najkorzystniejsze
o
ś
wietlenie na powierzchniach roboczych, pod warunkiem zachowania wymaganej
równomierno
ś
ci o
ś
wietlenia.
W pomieszczeniach, w których istniej
ą
płaszczyzny robocze o ró
ż
nych funkcjach, oraz strefy
komunikacyjne; gdzie wymaga si
ę
nat
ęż
enia o
ś
wietlenia o ró
ż
nych warto
ś
ciach, nale
ż
y stosowa
ć
obok o
ś
wietlenia ogólnego o
ś
wietlenie miejscowe, za pomoc
ą
opraw o
ś
wietleniowych
rozmieszczonych na suficie i skupionych odpowiednio nad płaszczyznami roboczymi.
W przypadku, gdy:
a) przy poszczególnych rodzajach pracy wyst
ę
puj
ą
bardzo trudne warunki widzenia, a
szczególnie wtedy, gdy na niewielkich powierzchniach wymaga si
ę
wysokich warto
ś
ci
nat
ęż
enia o
ś
wietlenia,
b) wymaga si
ę
okre
ś
lonego kierunku
ś
wiatła dla rozpoznawania rys, kształtu lub faktury
materiału,
c) o
ś
wietlenie ogólne nie dociera do niektórych miejsc na skutek ró
ż
nego rodzaju
przeszkód,
d) praca wykonywana jest przez osoby starsze lub z upo
ś
ledzonym wzrokiem,
e) wyst
ę
puje wyra
ź
ne zjawisko stroboskopowe daj
ą
ce złudzenie fałszywego ruchu lub
pozornego bezruchu urz
ą
dze
ń
produkcyjnych na skutek zasilania lamp wyładowczych
pr
ą
dem przemiennym,
f) konieczne jest zmniejszenie ujemnego wpływu odbi
ć
cz
ęś
ci
ś
wiec
ą
cych opraw
o
ś
wietlenia ogólnego od przedmiotu pracy wzrokowej lub w jego najbli
ż
szym otoczeniu,
g) chodzi o wytworzenie w pomieszczeniu przeznaczonym do wypoczynku, zamierzonego
nastroju przez gr
ę
ś
wiatłocieni i barwy; zaleca si
ę
wykonywa-nie o
ś
wietlenia
miejscowego, stosuj
ą
c dodatkowe oprawy odpowiednio usytuowane w pobli
ż
u
płaszczyzny roboczej.
64
W przypadkach wymienionych w poz. a) do g) oprawy o
ś
wietlenia miejscowego powinny mie
ć
tak du
ż
e k
ą
ty ochrony, zarówno w półprzestrzeni górnej, jak i dolnej oraz powinny by
ć
tak
zlokalizowane w stosunku do u
ż
ytkowników, aby przy ka
ż
dym poło
ż
eniu ich głów zwi
ą
zanym z
wykonywaniem przewidzianych czynno
ś
ci, pole widzenia znajdowało si
ę
w cało
ś
ci w strefie
chronionej i aby nie wyst
ę
powały szkodliwe cienie ani ol
ś
nienie odbiciowe.
3.2. O
ś
wietlenie bezpiecze
ń
stwa.
Ś
rednie nat
ęż
enie o
ś
wietlenia bezpiecze
ń
stwa na
płaszczyznach roboczych (wymagaj
ą
cych obsługi lub decyduj
ą
cych o bezpiecze
ń
stwie osób w
pomieszczeniach) nie powinno by
ć
mniejsze od :
♦
wymaganego nat
ęż
enia o
ś
wietlenia podstawowego w salach operacyjnych i innych
pomieszczeniach szpitalnych intensywnej terapii,
♦
10 % wymaganego nat
ęż
enia o
ś
wietlenia podstawowego w pozostałych przypadkach.
O
ś
wietlenie bezpiecze
ń
stwa powinno pojawia
ć
si
ę
w czasie nie dłu
ż
szym ni
ż
0,5 s w pierwszym
i nie dłu
ż
szym ni
ż
15 s w drugim przypadku po zaniku o
ś
wietlenia podstawowego.
3.3. O
ś
wietlenie ewakuacyjne. W
ż
adnym punkcie powierzchni dróg ewakuacyjnych nat
ęż
enia
o
ś
wietlenia nie powinno by
ć
mniejsze ni
ż
0,5 lx.
O
ś
wietlenie ewakuacyjne powinno pojawia
ć
si
ę
w czasie nie dłu
ż
szym ni
ż
2 s po zaniku innych
rodzajów o
ś
wietlenia elektrycznego.
3.4. Stałe uzupełniaj
ą
ce o
ś
wietlenie elektryczne. W pomieszczeniach, w których o
ś
wietlenie
dzienne nie spełnia wymaga
ń
aktualnej normy, nale
ż
y stosowa
ć
stałe uzupełniaj
ą
ce o
ś
wietlenie
elektryczne, w postaci o
ś
wietlenia ogólnego, tak dobrane, aby w poszczególnych cz
ęś
ciach
pomieszczenia ł
ą
czne nat
ęż
enie o
ś
wietlenia dziennego i stałego uzupełniaj
ą
cego o
ś
wietlenia
elektrycznego zapewniało, co najmniej warunki widzenia nie gorsze ni
ż
miałoby to miejsce przy
całkowitej zgodno
ś
ci o
ś
wietlenia dziennego z wymaganiami normy.
Oprawy stosowane do stałego uzupełniaj
ą
cego o
ś
wietlenia elektrycznego powinny by
ć
tak
usytuowane, aby kierunek wysyłanego przez nie
ś
wiatła był, w miar
ę
mo
ż
liwo
ś
ci, zgodny z
kierunkiem
ś
wiatła dziennego (np. oprawy długie nale
ż
umieszcza
ć
równolegle do okien). Stałe
uzupełniaj
ą
ce o
ś
wietlenie elektryczne mo
ż
e by
ć
cz
ęś
ci
ą
o
ś
wietlenia podstawowego
stosowanego w porze nocnej.
4. Wymagania dla pomieszcze
ń
Ś
rednie nat
ęż
enie o
ś
wietlenia na płaszczy
ź
nie roboczej nie powinno by
ć
mniejsze od warto
ś
ci
podanych w normach. Dla miejsc pracy we wn
ę
trzach obowi
ą
zuje obecnie norma PN-EN 12464-
1:2004 „
Ś
wiatło i o
ś
wietlenie. O
ś
wietlenie miejsc pracy. Cz
ęść
1: Miejsca pracy we wn
ę
trzach.”
[1], która w zale
ż
no
ś
ci od zada
ń
i czynno
ś
ci we wn
ę
trzach podaje wymagane nat
ęż
enia
o
ś
wietlenia od 20 luksów do 1000 luksów.
Wymagania o
ś
wietleniowe dotycz
ą
ce ró
ż
nych wn
ę
trz i czynno
ś
ci podano w tablicach w
oddzielnym rozdziale normy. Wyszczególniono wymagania, które dotycz
ą
trzech nast
ę
puj
ą
cych
wielko
ś
ci:
♦
eksploatacyjne,
ś
rednie nat
ęż
enie o
ś
wietlenia E
m
na odniesieniowej powierzchni,
♦
warto
ść
graniczna ujednoliconego wska
ź
nika ol
ś
nienia UGR
L
,
♦
mnimalna warto
ść
wska
ź
nika oddawania barw R
a
.
W tabeli 2 podano przykładowy wykaz wymaga
ń
dla niektórych stanowisk pracy.
Wymagane nat
ęż
enia o
ś
wietlenia powy
ż
ej 200 luksów dobrane z normy mo
ż
na zmniejszy
ć
o
jeden stopie
ń
w przypadku, gdy praca na danym stanowisku lub w pomieszczeniu jest
krótkotrwała, np. dorywcza obsługa szlifierki, nadzór urz
ą
dze
ń
automatycznych.
65
Tabela 2 Przykładowe wymagania o
ś
wietleniowe dla niektórych pomieszcze
ń
i stanowisk pracy
Pomieszczenie
E
m
[lx]
UGR
L
R
a
Pomieszczenia słu
żą
ce komunikacji, korytarz
Schody
Toaleta, łazienka, szatnia
Magazyn
Biuro (pisanie, czytanie praca z komputerem)
Sala konferencyjna
Recepcja
sala szkolna
Sala pracowni artystycznej, laboratorium
100
150
200
100 (200)
500
500
300
300
500
28
25
25
25
19
19
22
19
19
40
40
80
60
80
80
80
80
80
4.1. Nat
ęż
enie o
ś
wietlenia.
Nat
ęż
enie o
ś
wietlenia i jego rozkład w polu zadania i w jego otoczeniu maj
ą
du
ż
y wpływ na to,
jak szybko, bezpiecznie i komfortowo osoba spostrzega i wykonuje zadanie wzrokowe.
Norma PN-EN 12464-1:2004 podaje warto
ś
ci eksploatacyjne nat
ęż
enia o
ś
wietlenia,
zapewniaj
ą
ce wygod
ę
widzenia i potrzeby wydolno
ś
ci. S
ą
to warto
ś
ci na płaszczy
ź
nie
odniesienia, która mo
ż
e by
ć
pozioma, pionowa lub pochylona.
Ś
rednie nat
ęż
enie o
ś
wietlenia dla
ka
ż
dego zadania powinno by
ć
nie mniejsze ni
ż
podane w normie, niezale
ż
nie od wieku i stanu
instalacji. Warto
ś
ci te ustalono dla normalnych warunków widzenia, z uwzgl
ę
dnieniem
nast
ę
puj
ą
cych czynników:
♦
psychofizjologicznych aspektów, takich jak wygoda widzenia i dobre samopoczucie,
♦
wymaga
ń
dotycz
ą
cych zada
ń
wzrokowych,
♦
ergonomii widzenia,
♦
do
ś
wiadcze
ń
praktycznych,
♦
bezpiecze
ń
stwa,
♦
ekonomii.
Ustalona warto
ść
nat
ęż
enia o
ś
wietlenia mo
ż
e by
ć
dostosowana, ze zmian
ą
, co najmniej o jeden
stopie
ń
na skali stopniowania nat
ęż
e
ń
o
ś
wietlenia, je
ż
eli warunki widzenia odbiegaj
ą
od
warunków normalnych.
Około 1,5-krotna zmiana warto
ś
ci nat
ęż
enia o
ś
wietlenia powoduje odczucie najmniejszej,
znacz
ą
cej zmiany w o
ś
wietleniu. W typowych warunkach o
ś
wietlenia około 20 lx jest warto
ś
ci
ą
,
przy której ledwo rozpoczyna si
ę
rozró
ż
nienie cech ludzkiej twarzy i jest to warto
ść
najmniejsza
na skali stopniowania nat
ęż
e
ń
o
ś
wietlenia.
Zalecana skala stopniowania nat
ęż
enia o
ś
wietlenia w luksach jest nast
ę
puj
ą
ca:
20 – 30 – 50 –75 –100 -150 –200 – 300 – 500 – 750 -1000 -1500 – 2000 – 3000 – 5000
Zaleca si
ę
, aby wymagane eksploatacyjne nat
ęż
enie o
ś
wietlenia było zwi
ę
kszone, gdy:
♦
praca wzrokowa jest krytyczna,
♦
naprawa bł
ę
dów jest kosztowna,
♦
du
ż
e znaczenie ma dokładno
ść
lub wysoka wydajno
ść
pracy,
♦
zdolno
ść
wzrokowa pracownika jest poni
ż
ej normy,
♦
szczegóły zadania maja niezwykle małe wymiary lub mały kontrast,
♦
zadanie wykonywane jest w niezwykle długim czasie.
66
Wymagane eksploatacyjne nat
ęż
enie o
ś
wietlenia mo
ż
e by
ć
zmniejszone, gdy:
♦
szczegóły zadania maja niezwykle du
ż
e wymiary lub du
ż
y kontrast,
♦
zadanie wykonywane jest w niezwykle krótkim czasie.
W miejscach stałego pobytu, eksploatacyjne nat
ęż
enie o
ś
wietlenia nie powinno by
ć
mniejsze ni
ż
200 lx.
Nat
ęż
enie o
ś
wietlenia w polu bezpo
ś
redniego otoczenia powinno by
ć
uzale
ż
nione od nat
ęż
enia
o
ś
wietlenia w polu zadania i zaleca si
ę
, aby zapewniało wyst
ą
pienie zrównowa
ż
onego rozkładu
luminancji w polu widzenia.
Du
ż
e przestrzenne zmiany nat
ęż
enia o
ś
wietlenia wokół pola zadania mog
ą
prowadzi
ć
do stresu i
niewygody widzenia. Nat
ęż
enie o
ś
wietlenia w polu bezpo
ś
redniego otoczenia mo
ż
e by
ć
ni
ż
sze
ni
ż
nat
ęż
enie o
ś
wietlenia polu zadania, jednak
ż
e nie mo
ż
e by
ć
ni
ż
sze od warto
ś
ci podanych w
tabeli 3.
Tabela 3 – Równomierno
ść
oraz zwi
ą
zek mi
ę
dzy nat
ęż
eniami o
ś
wietlenia w polu zadania i polu
bezpo
ś
redniego otoczenia
Nat
ęż
enie o
ś
wietlenia w polu zadania
lx
Nat
ęż
enie o
ś
wietlenia w polu
bezpo
ś
redniego otoczenia lx
≥
750
500
300
≤
200
500
300
200
E
zadania
Równomierno
ść
:
≥
0,7
Równomierno
ść
:
≥
0,5
Dodatkowo do nat
ęż
enia o
ś
wietlenia polu zadania, o
ś
wietlenie powinno zapewnia
ć
wła
ś
ciw
ą
luminancj
ę
adaptacji zgodnie z wymaganiem normy.
4.2. Równomierno
ść
o
ś
wietlenia. Pole zadania powinno by
ć
o
ś
wietlone mo
ż
liwie
najrównomierniej. Równomierno
ść
o
ś
wietlenia w polu zadania powinna by
ć
≥
0,7 a w polu
bezpo
ś
redniego otoczenia powinna by
ć
≥
0,5.
Poprzednio obowi
ą
zuj
ą
ca norma wymagała, aby równomierno
ść
o
ś
wietlenia na płaszczy
ź
nie
roboczej przy pracy ci
ą
głej wynosiła, co najmniej 0,65, a przy pracy krótkotrwałej oraz w strefach
komunikacyjnych, co najmniej 0,4.
Warto
ś
ci
ś
rednie nat
ęż
enia o
ś
wietlenia na s
ą
siaduj
ą
cych płaszczyznach roboczych o ró
ż
nych
funkcjach, lub na płaszczy
ź
nie roboczej w stosunku do pozostałej, nie roboczej cz
ęś
ci
pomieszczenia, lub w s
ą
siaduj
ą
cych pomieszczeniach, nie powinny przekracza
ć
stosunku 5:1
(np., je
ż
eli nat
ęż
enie o
ś
wietlenia na płaszczyznach roboczych wynosi 1500 lx, nat
ęż
enie
o
ś
wietlenia w pozostałej cz
ęś
ci pomieszczenia nie powinno by
ć
mniejsze ni
ż
300 lx, a nat
ęż
enie
o
ś
wietlenia w korytarzu bezpo
ś
rednio przyległym do pomieszczenia nie mniejsze ni
ż
60 lx).
4.3. Rozkład luminancji.
Luminancja
ś
wietlna (jaskrawo
ść
) jest to stosunek strumienia
ś
wietlnego przenoszonego przez
elementarn
ą
wi
ą
zk
ę
promieniowania do pola przekroju wi
ą
zki promieniowania i k
ą
ta
przestrzennego wi
ą
zki promieniowania. Jednostk
ą
luminancji jest nit, (nit (nt) = cd/m
2
, wi
ę
ksza
jednostka stilb (sb) = 10
4
nt)
Rozkład luminancji w polu widzenia wpływa na poziom adaptacji wzroku i tym samym na
widzialno
ść
zadania.
Wła
ś
ciwie dobrana (zrównowa
ż
ona) luminancja adaptacji jest niezb
ę
dna dla wzrostu:
♦
ostro
ś
ci widzenia,
67
♦
czuło
ś
ci kontrastowej (rozró
ż
nianie małych wzgl
ę
dnych ró
ż
nic luminancji),
♦
sprawno
ś
ci funkcji ocznych (takich jak akomodacja, konwergencja, zw
ęż
enie
ź
renic,
ruchy oczu itp.).
Rozkład luminancji w polu widzenia wpływa równie
ż
na wygod
ę
widzenia. Aby j
ą
zapewni
ć
,
zalecane jest unikanie:
♦
zbyt wysokich luminancji, które mog
ą
powodowa
ć
wzrost ol
ś
nienia,
♦
zbyt wysokich luminancji, które mog
ą
powodowa
ć
zm
ę
czenie ze wzgl
ę
du na ci
ą
gł
ą
readaptacj
ę
wzroku,
♦
zbyt niskich luminancji i zbyt niskich kontrastów, przy których tworzy si
ę
monotonne i
niestymuluj
ą
ce
ś
rodowisko pracy.
Luminancje wszystkich powierzchni s
ą
istotne i mog
ą
by
ć
okre
ś
lone współczynnikiem odbicia i
nat
ęż
eniem o
ś
wietlenia na okre
ś
lonych powierzchniach.
Zakresy u
ż
ytecznych współczynników odbicia dla podstawowych powierzchni wn
ę
trza s
ą
nast
ę
puj
ą
ce:
♦
sufit:
od 0,6 do 0,9
♦
ś
ciany:
od 0,3 do 0,8
♦
płaszczyzny pracy: od 0,2 do 0,6
♦
podłoga:
od 0,1 do 0,5
4.4. Ol
ś
nienie
Ol
ś
nienie jest to stan procesu widzenia, w którym odczuwa si
ę
niewygod
ę
widzenia albo
obni
ż
enie zdolno
ś
ci rozpoznawania przedmiotów, albo oba te wra
ż
enia razem.
Ol
ś
nienie jest doznaniem wywoływanym jaskrawymi powierzchniami wyst
ę
puj
ą
cymi w polu
widzenia i mo
ż
e by
ć
doznawane jako ol
ś
nienie przykre lub przeszkadzaj
ą
ce. Ol
ś
nienie
spowodowane odbiciami od lustrzanych powierzchni, zazwyczaj okre
ś
lane jako ol
ś
nienie
dekontrastuj
ą
ce lub odbiciowe. Wa
ż
ne jest ograniczenia ol
ś
nienia, celem unikania bł
ę
dów,
zm
ę
czenia i wypadków.
We wn
ę
trzach, w miejscach pracy, ol
ś
nienie przykre mo
ż
e powsta
ć
bezpo
ś
rednio od jaskrawych
opraw o
ś
wietleniowych lub okien. Je
ż
eli ol
ś
nienie przykre jest odpowiednio ograniczone, to
ol
ś
nienie przeszkadzaj
ą
ce zazwyczaj nie stanowi istotnego problemu.
4.4.1. Ol
ś
nienie przykre
Ocena ol
ś
nienia przykrego, pochodz
ą
cego bezpo
ś
rednio od opraw instalacji o
ś
wietleniowej we
wn
ę
trzu powinna by
ć
okre
ś
lana z u
ż
yciem tabelarycznej metody CIE, której zasady podane s
ą
w
normie PN-EN 12464-1:2004.
4.4.2. Przesłanianie chroni
ą
ce przed ol
ś
nieniem
Jaskrawe
ź
ródła
ś
wiatła mog
ą
wywoła
ć
ol
ś
nienie i pogarsza
ć
widzenie obiektów. Nale
ż
y tego
unika
ć
np. przez odpowiednie przesłanianie lamp lub okien.
W tabeli 4 podano minimalne k
ą
ty ochrony, jakie nale
ż
y stosowa
ć
w zale
ż
no
ś
ci od luminancji
lamp. Warto
ś
ci podanych w tabeli nie stosuje si
ę
do opraw
ś
wiec
ą
cych w górn
ą
półprzestrze
ń
lub
opraw montowanych poni
ż
ej normalnego poziomu oczu.
68
Tabela 4 minimalne k
ą
ty ochrony przy okre
ś
lonych luminancjach lamp
Luminancja lampy kcd x m
-2
Minimalny k
ą
t ochrony
od 20 do < 50
15
o
od 50 do < 500
20
o
≥
500
30
o
4.4.3. Ol
ś
nienie dekontrastuj
ą
ce i odbiciowe
Jaskrawe odbicia
ś
wiatła w polu zadania mog
ą
zmienia
ć
widzialno
ść
zadania, zazwyczaj
niekorzystnie. Ol
ś
nienie dekontrastuj
ą
ce i odbiciowe mog
ą
by
ć
eliminowane lub zmniejszane:
♦
rozmieszczeniem opraw i miejsc pracy,
♦
rodzajem pokrycia powierzchni (powierzchnie matowe),
♦
ograniczeniem luminancji opraw,
♦
powi
ę
kszeniem powierzchni
ś
wiec
ą
cych oprawy,
♦
stosowaniem jasnego sufitu i jasnych
ś
cian.
4.5. O
ś
wietlenie kierunkowe
O
ś
wietlenie kierunkowe mo
ż
e by
ć
u
ż
yte w celu intensywnego o
ś
wietlenia obiektów, podkre
ś
lenia
faktury i poprawienia wygl
ą
du osób w obr
ę
bie przestrzeni. Takie o
ś
wietlenie okre
ś
la si
ę
terminem „modelowanie. O
ś
wietlenie kierunkowe zadania wzrokowego mo
ż
e tak
ż
e wpływa
ć
na
jego widzialno
ść
.
4.5.1. Modelowanie
Modelowanie jest uzyskiwaniem równowagi mi
ę
dzy
ś
wiatłem rozproszonym i kierunkowym.
Równowaga ta jest obowi
ą
zuj
ą
cym kryterium jako
ś
ci o
ś
wietlenia niemal we wszystkich rodzajach
wn
ę
trz. Ogólny wygl
ą
d wn
ę
trza ulega poprawie, gdy jego strukturalne cechy oraz znajduj
ą
ce si
ę
w nim osoby i obiekty s
ą
o
ś
wietlone w taki sposób,
ż
e formy i faktury s
ą
widoczne wyrazi
ś
cie z
poczuciem przyjemno
ś
ci. Dzieje si
ę
to wtedy, gdy
ś
wiatło pada głównie z jednego kierunku;
wówczas cienie, istotne dla dobrego modelowania, s
ą
tworzone bez powodowania dezorientacji.
Zaleca si
ę
, aby o
ś
wietlenie nie było ani nadmiernie kierunkowe, gdy
ż
wtedy powstaj
ą
zbyt ostre
cienie, ani nadmiernie rozproszone, poniewa
ż
efekt modelowania zanika i powstaje bardzo
monotonne otoczenie
ś
wietlne.
4.5.2. O
ś
wietlenie kierunkowe zada
ń
wzrokowych
O
ś
wietlenie z okre
ś
lonego kierunku mo
ż
e podkre
ś
la
ć
szczegóły w obr
ę
bie zadania wzrokowego,
zwi
ę
kszaj
ą
c ich widoczno
ść
, i mo
ż
e ułatwi
ć
wykonywanie zadania. Zaleca si
ę
unikanie ol
ś
nie
ń
dekontrastuj
ą
cych i odbiciowych.
4. 6. Aspekty barwy
Jako
ś
ci barwy „blisko białego”
ś
wiatła lampy okre
ś
lane s
ą
dwoma cechami:
♦
wygl
ą
dem barwy samej lampy,
♦
zdolno
ś
ci
ą
do oddawania barw, wpływaj
ą
c
ą
na wygl
ą
d barw obiektów i osób o
ś
wietlonych
przez lamp
ę
.
Obydwie cechy nale
ż
y rozwa
ż
a
ć
oddzielnie.
69
4. 6.1. Wygl
ą
d barwy
„Wygl
ą
d barwy” lampy odnosi si
ę
do widocznej barwy (chromatyczno
ś
ci)
ś
wiatła emitowanego.
Jest on okre
ś
lany liczbowo przez temperatur
ę
barwow
ą
. Wygl
ą
d barwy mo
ż
e by
ć
opisany w
sposób podany w tabeli 5.
Tabela 5 – Grupy wygl
ą
du barwy lampy
Wygl
ą
d barwy
Temperatura barwowa
Ciepły
poni
ż
ej 3300 K
Po
ś
redni
od 3300 do 5300 K
Zimny
powy
ż
ej 5300 K
Wybór wygl
ą
du barwy jest kwesti
ą
psychologii, estetyki i tego, co mo
ż
e by
ć
rozwa
ż
ane jako
naturalno
ść
. Wybór ten b
ę
dzie zale
ż
ał od poziomu nat
ęż
enia o
ś
wietlenia, barw pomieszczenia i
mebli, klimatu i zastosowana o
ś
wietlenia. W ciepłych klimatach preferowany jest zimniejszy
wygl
ą
d barwy
ś
wiatła, natomiast w chłodniejszych klimatach – cieplejszy.
4. 6.2. Oddawanie barw
Dla wydolno
ś
ci wzrokowej, odczu
ć
wygody i dobrego samopoczucia wa
ż
ne jest, aby barwy w
otoczeniu, barwy obiektów i ludzkiej skóry były oddawane naturalnie, wła
ś
ciwie w taki sposób,
który powoduje,
ż
e ludzie wygl
ą
daj
ą
atrakcyjnie i zdrowo.
Barwy bezpiecze
ń
stwa zawsze powinny by
ć
rozpoznawane. Celem obiektywnego okre
ś
lenia
wła
ś
ciwo
ś
ci oddawania barw
ź
ródła
ś
wiatła wprowadzono ogólny wska
ź
nik oddawania barw R
a
.
Maksymalna warto
ść
R
a
wynosi 100, co oznacza pełn
ą
wierno
ść
widzenia barw. Liczba ta maleje
wraz ze spadkiem jako
ś
ci oddawania barw. Warto
ść
R
a
poni
ż
ej 40 oznacza znaczne
upo
ś
ledzenie rozró
ż
niania kolorów przez oko ludzkie.
Stosowanie lamp o wysokiej warto
ś
ci wska
ź
nika R
a
powoduje,
ż
e zniekształcenia nie wyst
ę
puj
ą
lub s
ą
niewielkie.
Nie zaleca si
ę
stosowania lamp ze wska
ź
nikiem oddawania barw mniejszym ni
ż
80 we
wn
ę
trzach, gdzie ludzie pracuj
ą
lub przebywaj
ą
przez dłu
ż
szy czas. Wyj
ą
tki mog
ą
dotyczy
ć
pewnych miejsc i/lub pewnych czynno
ś
ci ( np. w o
ś
wietleniu stref wysokich), jednak
ż
e nale
ż
y
podj
ąć
działania zapewniaj
ą
ce lepsze oddawanie barw w ustalonych i stałych miejscach pracy i
w miejscach gdzie barwy bezpiecze
ń
stwa powinny by
ć
rozpoznawalne. Minimalne dopuszczalne
warto
ś
ci wska
ź
nika oddawania barw w ró
ż
nych rodzajach wn
ę
trz, zada
ń
i czynno
ś
ci podaje
norma PN-EN 12464-1:2004.
4.7. Migotanie i efekty stroboskopowe
Migotanie powoduje dekoncentracj
ę
i mo
ż
e wywoływa
ć
fizjologiczne skutki takie jak ból głowy.
Efekty stroboskopowe mog
ą
wywoływa
ć
niebezpieczne sytuacje w wyniku zmian w postrzeganiu
maszynowych ruchów obrotowych i post
ę
powo-zwrotnych.
Zaleca si
ę
takie projektowanie o
ś
wietlenia, aby nie było efektów stroboskopowych. Zazwyczaj
mo
ż
na to osi
ą
gn
ąć
np. zasilaj
ą
c
ż
arówki pr
ą
dem stałym lub stosuj
ą
c wysokie cz
ę
stotliwo
ś
ci (ok.
30 kHz) przy zasilaniu
ż
arówek lub lamp wyładowczych.
4.8. Współczynnik utrzymania
Zaleca si
ę
, aby projekt o
ś
wietlenia był opracowany z uwzgl
ę
dnieniem ogólnego współczynnika
utrzymania o warto
ś
ci obliczonej dla wybranego sprz
ę
tu o
ś
wietleniowego, warunków
ś
rodowiska
i przyj
ę
tego planu konserwacji o
ś
wietlenia.
Zalecane nat
ęż
enia o
ś
wietlenia dla ka
ż
dego zadania s
ą
eksploatacyjnymi nat
ęż
enia-mi
o
ś
wietlenia, które musz
ą
by
ć
utrzymane przez cały czas eksploatacji instalacji o
ś
wietleniowej.
70
Warto
ść
współczynnika utrzymania zale
ż
y od charakterystyk eksploatacyjnych lamp i urz
ą
dze
ń
zasilaj
ą
cych, opraw o
ś
wietleniowych,
ś
rodowiska, a tak
ż
e od systemu konserwacji o
ś
wietlenia.
Projektant powinien:
♦
ustali
ć
warto
ść
współczynnika utrzymania i poda
ć
wszystkie zało
ż
enia uzasadniaj
ą
ce
jego warto
ść
,
♦
okre
ś
li
ć
sprz
ę
t o
ś
wietleniowy odpowiedni do warunków
ś
rodowiska,
♦
przygotowa
ć
wyczerpuj
ą
cy plan konserwacji o
ś
wietlenia, zawieraj
ą
cy cz
ę
sto
ść
wymiany
lamp, czyszczenia opraw oraz metod
ę
czyszczenia.
4.9. Współczynnik zapasu. Aby wybrane nat
ęż
enie o
ś
wietlenia było zapewnione w
o
ś
wietlonych pomieszczeniach bez wzgl
ę
du na zmniejszanie si
ę
skuteczno
ś
ci
ś
wietlnej
ź
ródeł
ś
wiatła zwi
ą
zane z ich zu
ż
yciem i bez wzgl
ę
du na zakurzenie tych
ź
ródeł, kloszy i odbły
ś
ników
opraw o
ś
wietleniowych oraz
ś
cian i sufitów, przy wyznaczaniu pocz
ą
tkowego strumienia
ś
wietlnego nale
ż
y wprowadzi
ć
do oblicze
ń
współczynnik zapasu wg. tabeli 6
Przy szacowaniu stopnia osadzania si
ę
brudu nale
ż
y z jednej strony wzi
ąć
pod uwag
ę
stopie
ń
zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniu (np. najwi
ę
kszy w przemy
ś
le hutniczym, mniejszy
w precyzyjnym, najmniejszy w przemy
ś
le mikroelektronicznym, a w drugiej – podatno
ść
urz
ą
dzenia na zabrudzenie zmniejszaj
ą
ce warto
ść
strumienia
ś
wietlnego (np. dla opraw
o
ś
wietlenia po
ś
redniego, mniejsz
ą
dla opraw zamkni
ę
tych o
ś
wietlenia bezpo
ś
redniego itp.).
Przy szacowaniu dost
ę
pu do opraw nale
ż
y bra
ć
pod uwag
ę
wysoko
ść
ich zawieszenia, a w
przypadku zawieszenia wysokiego lub braku gotowych pomostów (np. suw-nic), mo
ż
liwo
ść
czyszczenia bez przerywania normalnego toku pracy.
Tabela 6. Współczynniki zapasu
Dost
ę
p
Stopie
ń
osadzania brudu
łatwy
utrudniony
Silne osadzanie si
ę
brudu
Ś
rednie osadzanie si
ę
brudu
Słabe osadzanie si
ę
brudu
1,5
1,4
1,3
2
1,7
1,4
4.10. Wzgl
ę
dy energetyczne
Zaleca si
ę
, aby instalacja o
ś
wietleniowa spełniała wymagania o
ś
wietleniowe dla danej
przestrzeni bez marnotrawienia energii. Jednak
ż
e istotne jest, aby zu
ż
ycia energii elektrycznej
nie ogranicza
ć
kosztem obni
ż
enia wymaganych cech o
ś
wietlenia.
Wynika st
ą
d konieczno
ść
odpowiedniego zastosowania systemu o
ś
wietlenia, sprz
ę
tu, sterowania
oraz wykorzystania dost
ę
pnego
ś
wiatła dziennego.
4.11.
Ś
wiatło dzienne
Ś
wiatło dzienne mo
ż
e by
ć
w pełni lub cz
ęś
ciowo wykorzystane do o
ś
wietlenia zada
ń
wzrokowych. W ci
ą
gu dnia
ś
wiatło to wykazuje zmiany intensywno
ś
ci i składu widmowego,
dlatego jest czynnikiem zmienno
ś
ci we wn
ę
trzu.
Ś
wiatło dzienne mo
ż
e kreowa
ć
specyficzne
modelowanie i rozkład luminancji, wywołane niemal poziomym kierunkiem wchodzenia
ś
wiatła
przez okna.
71
Rys. 2 Sposób do
ś
wietlenia stanowisk pracy, znajduj
ą
cych si
ę
daleko od okien
Okna zapewniaj
ą
kontakt wzrokowy ze
ś
wiatem zewn
ę
trznym, preferowany przez wi
ę
kszo
ść
osób. We wn
ę
trzach z bocznymi oknami dost
ę
pno
ść
ś
wiatła dziennego gwałtownie spada wraz
ze zwi
ę
kszaniem si
ę
odległo
ś
ci od okien. W zwi
ą
zku z tym pojawia si
ę
konieczno
ść
zastosowanie o
ś
wietlenia dodatkowego celem uzyskania wymaganego nat
ęż
enia o
ś
wietlenia na
miejscu pracy i wzgl
ę
dnie wyrównanego rozkładu luminancji w pomieszczeniu. Celem uzyskania
wła
ś
ciwej integracji mi
ę
dzy
ś
wiatłem elektrycznym i dziennym nale
ż
y stosowa
ć
do
ś
wietlanie
stanowisk (rys 2) i mo
ż
e by
ć
stosowane automatyczne lub manualne przeł
ą
czanie lub
ś
ciemnianie.
Aby ograniczy
ć
ol
ś
nienie od okien, zaleca si
ę
stosowanie na nich osłon, gdy jest to uzasadnione.
4.12. O
ś
wietlenie stanowisk pracy z urz
ą
dzeniami wyposa
ż
onymi w monitory ekranowe
O
ś
wietlenie miejsc pracy z monitorami ekranowymi powinno by
ć
wła
ś
ciwe dla wszystkich
rodzajów zada
ń
wykonywanych na stanowisku pracy, np. do czytania z ekranu i drukowanego
tekstu, pisania na papierze, pracy z klawiatur
ą
.
W celu o
ś
wietlenia takich miejsc, kryteria i system o
ś
wietlenia nale
ż
y przyj
ąć
stosownie do strefy
aktywno
ś
ci, typu zadania i rodzaju wn
ę
trza, zgodnie z wykazem w normie PN-EN 12464-1:2004.
Urz
ą
dzenia wyposa
ż
one w monitor ekranowy i klawiatur
ę
mog
ą
by
ć
w pewnych okoliczno
ś
ciach
miejscami, gdzie wyst
ę
puj
ą
odbicia
ś
wiatła wywołuj
ą
ce ol
ś
nienia przeszkadzaj
ą
ce i przykre.
Wynika st
ą
d potrzeba wła
ś
ciwego wyboru i rozmieszczenia opraw o
ś
wietleniowych, celem
unikni
ę
cia wyst
ą
pienia odbi
ć
ś
wiatła o du
ż
ej jaskrawo
ś
ci. Problem ten ilustruje rys. 3
72
Rys. 3 Zjawisko ol
ś
nienia odbiciowego na ekranie monitora i zalecenie ograniczenia luminancji
opraw dla k
ą
tów
γ
wi
ę
kszych od 65
o
5. Wymagania dla dróg publicznych i terenów
Oprócz o
ś
wietlenia wn
ę
trz obszernym zagadnieniem jest o
ś
wietlenie zewn
ę
trzne w tym
o
ś
wietlenie dróg i ulic, o
ś
wietlenie terenów budowy, terenów przemysłowych, kolejowych i
portowych, o
ś
wietlenie dworców i
ś
rodków transportu publicznego oraz o
ś
wietlenie obiektów
energetycznych.
5.1 O
ś
wietlenie dróg i ulic
Poprawnie zaprojektowane i wykonane o
ś
wietlenie drogowe powinno zapewnia
ć
u
ż
ytkownikom
dróg warunki bezpiecznego i wygodnego poruszania si
ę
, przy jednocze
ś
nie mo
ż
liwie niskich
kosztach eksploatacji instalacji o
ś
wietleniowej. Powinna ona spełnia
ć
odpowiednie wymagania
wła
ś
ciwe dla przewidywanego rodzaju u
ż
ytkowników drogi, nat
ęż
enia i szybko
ś
ci ruchu,
technicznych parametrów drogi, stosowanych
ś
rodków regulacji ruchu itp., a tak
ż
e powinno by
ć
wykonane z u
ż
yciem nowoczesnych energooszcz
ę
dnych i trwałych
ź
ródeł
ś
wiatła i opraw
o
ś
wietleniowych.
Najwa
ż
niejszymi parametrami ilo
ś
ciowymi i jako
ś
ciowymi o
ś
wietlenia drogowego s
ą
:
♦
poziom luminancji (nat
ęż
enia o
ś
wietlenia),
♦
równomierno
ść
luminancji (nat
ęż
enia o
ś
wietlenia),
♦
ograniczenie ol
ś
nienia,
♦
dostateczny kontrast luminancji przeszkód z tłem
♦
prowadzenie wzrokowe
Czynniki te wpływaj
ą
na poziom wydolno
ś
ci wzrokowej i na wygod
ę
widzenia na drodze wg.
Kryteriów przedstawionych w tabeli 7.
73
Tabela 7. Kryteria wydolno
ś
ci wzrokowej i komfortu widzenia
Wymagania o
ś
wietleniowe
Poziom luminancji
Równomierno
ść
luminancji
Ol
ś
nienie
Wydolno
ść
wzrokowa
Ś
rednia luminancja
nawierzchni L
ś
r
Całkowita równo-
mierno
ść
luminancji
U = L
min
/L
ś
r
Przyrost progowy TI
Komfort widzenia
Ś
rednia luminancja
nawierzchni L
ś
r
Luminancja wzdłu
ż
na
U = L
min
/L
max
Wska
ź
nik ograni-
czenia ol
ś
nienia G
Poziom wydolno
ś
ci wzrokowej i wygoda widzenia s
ą
z kolei składnikami niezawodno
ś
ci
wizualnej u
ż
ytkownika drogi, rozumian
ą
jako zdolno
ść
do ci
ą
głego wyboru i przetwarzania tej
cz
ęś
ci informacji wizualnej, która jest potrzeba do bezpiecznego prowadzenia pojazdu.
Wymagania dotycz
ą
ce o
ś
wietlenia dróg zawarte s
ą
w normie EN 13201–1 do 4
i w starej normie PN-76/E-02032
Kategorie o
ś
wietlenia drogi oznaczone s
ą
literami A, B, C, D i E wg., których zalecenia
o
ś
wietleniowe drogi oparte s
ą
na ocenie luminancji jezdni.
5.1.1 O
ś
wietlenie przej
ść
dla pieszych
Przej
ś
cia dla pieszych wymagaj
ą
szczególnej uwagi, dlatego niektóre kraje stosuj
ą
własne
normy w tym zakresie.
Je
ż
eli poziom luminancji jezdni jest wystarczaj
ą
co wysoki, oprawy o
ś
wietlenia ulicznego
zapewniaj
ą
widoczno
ść
pieszych w ujemnym kontra
ś
cie z tłem, czyli jako sylwetki na jasnym tle.
W innych przypadkach o
ś
wietlenie przej
ść
dla pieszych nale
ż
y rozwi
ą
za
ć
za pomoc
ą
dodatkowych opraw o
ś
wietleniowych, o
ś
wietlaj
ą
cych pieszych znajduj
ą
cych si
ę
na przej
ś
ciu lub
w jego pobli
ż
u. W ten sposób mo
ż
na zwróci
ć
uwag
ę
kierowców na istniej
ą
ce przej
ś
cie dla
pieszych. O
ś
wietlenie przej
ść
dla pieszych powinno by
ć
tak zrealizowane, aby pionowe
nat
ęż
enie o
ś
wietlenia zdecydowanie przewy
ż
szało warto
ść
o
ś
wietlenia ulicznego.
Strefy przy ko
ń
cach przej
ść
dla pieszych, tzw. Strefy oczekiwania powinny mie
ć
tak
ż
e
o
ś
wietlenie odpowiadaj
ą
ce powy
ż
szym wymogom.
5.2 O
ś
wietlenie terenów w zakładach przemysłowych
Instalacje o
ś
wietleniowe w zakładach przemysłowych podzieli
ć
mo
ż
na na Instalacje o
ś
wietlenia
podstawowego i instalacje o
ś
wietlenia awaryjnego. Wymagania, jakie powinno spełnia
ć
opisane
s
ą
w Przepisach Budowy Urz
ą
dze
ń
Elektroenergetycznych. Warunki techniczne, jakim powinny
odpowiada
ć
urz
ą
dzenia o
ś
wietlenia elektrycznego, w normie PN-EN 12464-1 i w starej normie
PN-71/E-02034
Warto
ść
najmniejszego
ś
redniego nat
ęż
enia o
ś
wietlenia i najmniejszej równomierno
ś
ci
o
ś
wietlenia nale
ż
y ustali
ć
zgodnie z wymaganiami normy.
Wymagane nat
ęż
enie o
ś
wietlenia powinno utrzyma
ć
si
ę
nawet po cz
ęś
ciowym zu
ż
yciu
ź
ródeł
ś
wiatła i opraw oraz zabrudzeniu ich powierzchni odbijaj
ą
cej, jak równie
ż
przy przewidzianych
przepisami spadkach napi
ę
cia. Dlatego jako pocz
ą
tkowe nat
ęż
enie o
ś
wietlenia nale
ż
y
przyjmowa
ć
warto
ś
ci wy
ż
sze, wprowadzaj
ą
c współczynnik zapasu uwzgl
ę
dniaj
ą
cy stopie
ń
zanieczyszczenia powietrza i podatno
ść
urz
ą
dze
ń
na zabrudzenie.
Na terenach zakładów współczynnik zapasu, przez który nale
ż
y pomno
ż
y
ć
warto
ść
nat
ęż
enia
o
ś
wietlenia dobran
ą
z normy wynosi:
♦
przy najsilniejszym osadzaniu si
ę
brudu – 1,8,
74
♦
przy
ś
rednim osadzaniu si
ę
brudu – 1,5,
♦
przy słabym osadzaniu si
ę
brudu – 1,3.
Warto
ść
współczynnik zapasu dla terenu, powinien okre
ś
li
ć
inwestor.
5. Pomiary nat
ęż
enia o
ś
wietlenia
5.1. Program bada
ń
. Ogólne warunki wykonywania pomiarów
Badania nale
ż
y przeprowadza
ć
przy odbiorze nowych lub zmodernizowanych urz
ą
dze
ń
o
ś
wietleniowych, okresowo, co 5 lat oraz w przypadkach uzasadnionych w
ą
tpliwo
ś
ci czy
wymagania obowi
ą
zuj
ą
cej normy s
ą
spełnione. Zaleca si
ę
przeprowadzanie bada
ń
okresowych,
co 2 lata. Za wykonanie bada
ń
odpowiada u
ż
ytkownik pomieszcze
ń
.
Badania urz
ą
dze
ń
o
ś
wietleniowych, za wyj
ą
tkiem urz
ą
dze
ń
o
ś
wietlenia uzupełniaj
ą
cego, nale
ż
y
wykonywa
ć
w warunkach eksploatacyjnych po zapadni
ę
ciu zmroku, przy znamionowym napi
ę
ciu
zasilaj
ą
cym, wykonuj
ą
c pomiar napi
ę
cia na zaciskach rozdzielnicy, co najmniej dwa razy
podczas jednej nocy, raz na pocz
ą
tku, a drugi raz na ko
ń
cu bada
ń
danego budynku.
Nat
ęż
enie o
ś
wietlenia nale
ż
y pomierzy
ć
we wszystkich tych punktach pomiarowych, w których
wykonywane były obliczenia. Projektant powinien zamie
ś
ci
ć
w projekcie zestawienie punktów
obliczeniowych, a osoby wykonuj
ą
ce pomiary powinny je wykona
ć
w tych samych punktach.
Urz
ą
dzenie o
ś
wietleniowe z lampami wyładowczymi nale
ż
y wł
ą
cza
ć
, co najmniej na 30 min
przed rozpocz
ę
ciem bada
ń
. Urz
ą
dzenie o
ś
wietleniowe wyposa
ż
one w
ż
arówki zwykłe lub
halogenowe mo
ż
na bada
ć
bezpo
ś
rednio po wł
ą
czeniu.
Je
ż
eli w urz
ą
dzeniu o
ś
wietleniowym zainstalowano lampy nowe (dotychczas nie
ś
wiecone), przed
przyst
ą
pieniem do bada
ń
nale
ż
y podda
ć
je wy
ś
wieceniu, w normalnych warunkach
eksploatacyjnych, w przypadku lamp wyładowczych ł
ą
cznie, przez co najmniej 100 godzin, i w
przypadku
ż
arówek, co najmniej 1 godzin
ę
.
5.2. Sprawdzanie nat
ęż
enia i rodzaju o
ś
wietlenia w pomieszczeniach
Do pomiarów nale
ż
y stosowa
ć
luksomierz o widmowej czuło
ś
ci wzgl
ę
dnej
ś
redniego oka
ludzkiego przystosowanego do jasno
ś
ci, uwzgl
ę
dniaj
ą
cy
ś
wiatło padaj
ą
ce pod du
ż
ymi k
ą
tami.
Skalowanie luksomierza powinno by
ć
sprawdzane, co najmniej raz na dwa lata.
Przykładem takiego miernika mo
ż
e by
ć
luksomierz L-52, produkowany przez PP-U-H SONOPAN
w Białymstoku. Słu
ż
y on do pomiaru nat
ęż
enia o
ś
wietlenia promieniowania
ś
wietlnego
naturalnego i sztucznego w zakresie 0,05 do 1999 lx, w czterech podzakresach, zmienianych
r
ę
cznie. Dzi
ę
ki bardzo dobremu dopasowaniu charakterystyki spektralnej do rozkładu
widmowego czuło
ś
ci oka dla widzenia fotopowego, zb
ę
dne jest stosowanie współczynników
korekcji barwowej do wyliczenia rzeczywistej warto
ś
ci nat
ęż
enia o
ś
wietlenia dla
ź
ródeł
promieniowania ró
ż
nych od
ż
arowego. Głowica fotometryczna zaopatrzona jest w układ korekcji
k
ą
towej, dopasowuj
ą
cy jej charakterystyk
ę
kierunkow
ą
do krzywej cosinus. Odczyt zmierzonej
warto
ś
ci odbywa si
ę
na ciekłokrystalicznym wy
ś
wietlaczu, bezpo
ś
rednio w luksach.
Przed rozpocz
ę
ciem pomiarów odbiornik fotoelektryczny luksomierza nale
ż
y na
ś
wietli
ć
mierzonym nat
ęż
eniem o
ś
wietlenia do czasu ustabilizowania wskaza
ń
, (co najmniej 5 min).
Podczas odczytów osoba wykonuj
ą
ca pomiary nie powinna zaciemnia
ć
odbiornika
fotoelektrycznego.
Pomiary nale
ż
y wykonywa
ć
w poszczególnych punktach pomieszczenia na wysoko
ś
ci
powierzchni pracy, przy małych obiektach pracy – bezpo
ś
rednio na tych obiektach, przy du
ż
ych
obiektach – w równomiernie rozmieszczonych punktach, w warunkach jak najbardziej zbli
ż
onych
do wyst
ę
puj
ą
cych podczas normalnej pracy. Ze zmierzonych warto
ś
ci nale
ż
y obliczy
ć
ś
rednie
nat
ęż
enie o
ś
wietlenia ze wzoru:
E
ś
r
=
n
E
n
Σ
1
75
Gdzie: E – jest nat
ęż
eniem o
ś
wietlenia w
ś
rodku jednego pola pomiarowego,
n – jest ilo
ś
ci
ą
badanych pól.
W pomieszczeniach z o
ś
wietleniem ogólnym, nieprzeznaczonych do pracy (korytarze, hole itp.)
lub pustych (bez urz
ą
dze
ń
produkcyjnych i mebli) cał
ą
powierzchni
ę
wn
ę
trza nale
ż
y podzieli
ć
na
kwadraty o boku około 1 m i mierzy
ć
nat
ęż
enie o
ś
wietlenia w punktach pomiarowych,
poło
ż
onych w
ś
rodku ka
ż
dego kwadratu, na wysoko
ś
ci płaszczyzny roboczej. Dopuszcza si
ę
zwi
ę
kszenie wielko
ś
ci kwadratów i ograniczenie liczby punktów pomiarowych w równomiernie
o
ś
wietlonych pomieszczeniach. Najmniejsz
ą
dopuszczaln
ą
liczb
ę
punktów pomiarowych, w
takich przypadkach w zale
ż
no
ś
ci od wska
ź
nika pomieszczenia podano w tabeli 8.
Je
ż
eli punkty pomiarowe przyj
ę
te wg. tabeli 8 pokrywaj
ą
si
ę
z punktami zawieszenia opraw,
nale
ż
y zwi
ę
kszy
ć
liczb
ę
punktów pomiarowych.
W pomieszczeniach z o
ś
wietleniem ogólnym lub zło
ż
onym, wyposa
ż
onych w meble i urz
ą
dzenia
produkcyjne, nale
ż
y wyznaczy
ć
ś
rednie nat
ęż
enie oddzielnie dla ka
ż
dej płaszczyzny roboczej i
oddzielnie w strefach komunikacyjnych. Gdy w pomieszczeniu istnieje wył
ą
cznie o
ś
wietlenie
ogólne, a z rodzaju rozmieszczenia wyposa
ż
enia pomieszczenia wynikaj
ą
jednakowe warunki
o
ś
wietleniowe na wszystkich stanowiskach pracy, dopuszcza si
ę
okre
ś
lenie
ś
redniego nat
ęż
enia
o
ś
wietlenia na powierzchni roboczej w całym pomieszczeniu, tak jak w pomieszczeniach
nieprzeznaczonych do pracy lub pustych.
Obowi
ą
zuj
ą
ca obecnie norma wymaga, aby podczas wykonywania pomiarów nat
ęż
enia
o
ś
wietlenia instalacja i zało
ż
enia projektowe dotycz
ą
ce współczynnika odbicia od powierzchni
były zgodne z warto
ś
ciami rzeczywistymi, czyli wystrój pomieszczenia podczas pomiarów
powinien mie
ć
wygl
ą
d docelowy.
Tabela 8. Najmniejsza liczba punktów pomiarowych w zale
ż
no
ś
ci od wska
ź
nika pomieszczenia
Wska
ź
nik pomieszczenia w
Liczba punktów pomiarowych
w < 1
1
≤
w < 2
2
≤
w < 3
w
≥
3
4
9
16
25
W =
)
(
Q
P
H
PQ
m
+
gdzie: P, Q – długo
ść
i szeroko
ść
pomieszczenia, H
m
– wysoko
ść
zawieszenia
opraw nad powierzchni
ą
robocz
ą
W pomieszczeniach z wysokimi maszynami lub półkami
ś
rednie nat
ęż
enie o
ś
wietlenia nale
ż
y
okre
ś
li
ć
tylko w tych cz
ęś
ciach, które s
ą
niezb
ę
dne do wykonywania przewidzianych tam prac.
Na regałach z półkami nat
ęż
enie o
ś
wietlenia nale
ż
y mierzy
ć
na płaszczy
ź
nie pionowej przy
najni
ż
szej półce.
Rodzaj o
ś
wietlenia nale
ż
y oceni
ć
przez ogl
ę
dziny, uwzgl
ę
dniaj
ą
c wyniki pomiaru
ś
redniego
nat
ęż
enia o
ś
wietlenia.
Wynik nale
ż
y uzna
ć
za dodatni, je
ż
eli s
ą
spełnione wymagania o
ś
wietleniowe dotycz
ą
ce danych
wn
ę
trz podane w tabelach obowi
ą
zuj
ą
cej normy.
5.3. Sprawdzanie nat
ęż
enia o
ś
wietlenia na ulicach
Norma EN 13201-4 „O
ś
wietlenie ulic. Metody pomiaru cech jako
ś
ciowych urz
ą
dze
ń
o
ś
wietlenia
ulic” składa si
ę
z nast
ę
puj
ą
cych cz
ęś
ci:
1. pomiary fotometryczne,
2. warunki pomiarowe,
3. pomiary niefotometryczne,
4. poło
ż
enie punktów rastrowych i miejsca obserwacji,
76
5. pomiar nat
ęż
enia o
ś
wietlenia,
6. pomiar luminancji.
Wybór metod pomiarowych musi by
ć
dostosowany do celów pomiarów. Je
ż
eli wyniki pomiarów
maj
ą
by
ć
sprawdzianem oblicze
ń
parametrów o
ś
wietleniowych, to wymagana jest du
ż
a
dokładno
ść
pomiarów. Je
ż
eli dane z pomiarów maj
ą
słu
ż
y
ć
do kontroli stanu urz
ą
dzenia
o
ś
wietleniowego, to dopuszczalne jest stosowanie procedur uproszczonych.
5.3.1. warunki wykonywania pomiarów
Warunki wykonywania pomiarów obejmuj
ą
nast
ę
puj
ą
ce zagadnienia:
1. stabilizacja parametrów po zał
ą
czeniu,
2. warunki klimatyczne,
3.
ś
wiatło obce i przeszkadzaj
ą
ce,
4. pomiary wykonywane przez jad
ą
cy pojazd.
Lampy wyładowcze wymagaj
ą
pewnego czasu na ustabilizowanie si
ę
ich parametrów po
wł
ą
czeniu napi
ę
cia. Zatem przed podj
ę
ciem wła
ś
ciwych pomiarów nale
ż
y przeprowadzi
ć
pomiary
kontrolne celem stwierdzenia stanu ustabilizowania.
Warunki klimatyczne nie powinny wpływa
ć
na wyniki pomiarów, chyba,
ż
e jest to zamierzone;
1. wysokie lub niskie temperatury mog
ą
wpływa
ć
na strumie
ń
ś
wietlny lamp czułych na
temperatur
ę
lub na dokładno
ść
przyrz
ą
dów pomiarowych wielko
ś
ci
ś
wietlnych;
2. kondensuj
ą
ca si
ę
wilgo
ć
na przepuszczaj
ą
cych
ś
wiatło powierzchniach przyrz
ą
dów
pomiarowych albo na obwodach elektrycznych mo
ż
e wpływa
ć
na ich dokładno
ść
;
3. du
ż
e pr
ę
dko
ś
ci wiatru mog
ą
wywoła
ć
kołysanie opraw o
ś
wietleniowych, wibracj
ę
przyrz
ą
dów pomiarowych, obni
ż
enie temperatury lamp;
4. nawet nieznaczna wilgotno
ść
powierzchni ulicy mo
ż
e wyra
ź
nie zmieni
ć
luminancj
ę
powierzchni jezdni;
5. zmniejszona przepuszczalno
ść
atmosfery (mgła) wpływa na
ś
wiatło padaj
ą
ce na ulic
ę
i
na luminancj
ę
mierzonej przez miernik luminancji powierzchni.
Przy pomiarach cech jako
ś
ciowych urz
ą
dzenia o
ś
wietlenia ulicy trzeba unika
ć
ś
wiatła
bezpo
ś
redniego lub odbitego od otoczenia, albo odpowiednio je uwzgl
ę
dni
ć
. W nie-których
przypadkach mo
ż
na tego
ś
wiatła unikn
ąć
, zasłoni
ć
albo wył
ą
czy
ć
, natomiast w innych mo
ż
e by
ć
zastosowana korekta polegaj
ą
ca na oddzielnie wykonanych pomiarach z wył
ą
czonym
o
ś
wietleniem ulicy.
Cechy jako
ś
ciowe urz
ą
dzenia o
ś
wietleniowego mog
ą
by
ć
pomierzone przy wykorzystaniu
specjalnego pojazdu (pomiary dynamiczne). Ró
ż
nice mi
ę
dzy pomiarami statycznymi i
dynamicznymi s
ą
nast
ę
puj
ą
ce:
1. liczba punktów pomiarowych w przypadku pomiarów dynamicznych jest wi
ę
ksza,
2. wymagania wynikaj
ą
ce z EN 13201-3 dotycz
ą
ce miejsca poło
ż
enia obserwatora i
punktów rastrowych, w przypadku pomiarów dynamicznych, s
ą
trudne albo wcale
niemo
ż
liwe do osi
ą
gni
ę
cia.
5.3.2. pomiary niefotometryczne
Do pomiarów niefotometrycznch zalicza si
ę
dane geometryczne, napi
ę
cie zasilaj
ą
ce i
temperatur
ę
.
Dane geometryczne urz
ą
dzenia o
ś
wietleniowego to odst
ę
py mi
ę
dzy słupami, wysoko
ść
zawieszenia opraw, k
ą
t pochylenia, wysi
ę
g ponad jezdni
ę
, szeroko
ść
jezdni i chodników,
szeroko
ść
pasa dziel
ą
cego, liczba pasów ruchu itp.
77
Dane te nale
ż
y nast
ę
pnie porówna
ć
z danymi przyj
ę
tymi do oblicze
ń
parametrów
o
ś
wietleniowych.
Napi
ę
cie zasilaj
ą
ce powinno by
ć
mierzone na pocz
ą
tku pomiarów i w trakcie ich trwania; w tym
celu mo
ż
e by
ć
zastosowany woltomierz rejestruj
ą
cy. Warto
ść
napi
ę
cia powinna by
ć
mierzona na
zaciskach w słupach o
ś
wietleniowych.
Temperatura powinna by
ć
mierzona na wysoko
ś
ci 1 m nad jezdni
ą
w przedziałach czasowych,
co 30 min i wykre
ś
lana.
Wszystkie przyrz
ą
dy musz
ą
by
ć
kalibrowane (klasy dokładno
ś
ci, za
ś
wiadczenia powinny by
ć
w
protokole).
5.3.3. rozmieszczenie punktów pomiarowych i poło
ż
enie obserwatora
Aby oceni
ć
zgodno
ść
wyników obliczeniowych i pomiarowych, poło
ż
enie punktów, w których
wykonywane s
ą
pomiary i miejsce poło
ż
enia obserwatora powinno odpowiada
ć
miejscom,
przyj
ę
tym w obliczeniach. Te ostatnie powinny odpowiada
ć
zaleceniom zawartym w EN 13201-3
„O
ś
wietlenie ulic. Obliczanie cech jako
ś
ciowych”.
Pomiary punktowe luminancji przeprowadza si
ę
w polu w kierunku wzdłu
ż
nym rozwa
ż
anej
powierzchni mi
ę
dzy dwiema oprawami o
ś
wietleniowymi. Punkty pomiarowe musz
ą
znajdowa
ć
si
ę
w regularnych odst
ę
pach. W kierunku wzdłu
ż
nym powierzchni
ę
dzieli si
ę
na pola o
szeroko
ś
ci nie wi
ę
kszej ni
ż
5 m. W kierunku poprzecznym powierzchni
ę
dzieli si
ę
na pola o
szeroko
ś
ci nie wi
ę
kszej ni
ż
1,5 m.
Wysoko
ść
poło
ż
enia obserwatora wynosi 1,5 m nad powierzchni
ą
ulicy. W kierunku
poprzecznym obserwator musi zajmowa
ć
pozycj
ę
:
1. przy pomiarach
ś
redniej luminancji i całkowitej równomierno
ś
ci, w odległo
ś
ci ¼
szeroko
ś
ci rozwa
ż
anej powierzchni od prawej kraw
ę
dzi,
2. przy pomiarach wzdłu
ż
nej równomierno
ś
ci, na linii
ś
rodkowej ka
ż
dego pasa ruchu.
Przy obliczeniach nat
ęż
enia o
ś
wietlenia pole obliczeniowe, inaczej ni
ż
przy obliczeniach
luminancji, ograniczone jest wzdłu
ż
nie przez dwie kolejne oprawy niezale
ż
nie czy wyst
ę
puj
ą
po
tej samej stronie czy po stronach przeciwnych jezdni.
5.3.4. pomiary nat
ęż
enia o
ś
wietlenia
Nat
ęż
enie o
ś
wietlenia mierzone jest luksomierzem, którego wła
ś
ciwo
ś
ci dostosowane s
ą
do celu
pomiarowego. Do pomiarów poziomego i pionowego nat
ęż
enia o
ś
wietlenia wykorzystywana jest
ta sama głowica pomiarowa do płaskiego nat
ęż
enia o
ś
wietlenia.
Przy pomiarach nat
ęż
enia o
ś
wietlenia na płaszczy
ź
nie poziomej głowica pomiarowa powinna by
ć
umieszczona poziomo jak najbli
ż
ej powierzchni pomiarowej (nie wi
ę
cej ni
ż
200 mm nad t
ą
powierzchni
ą
).
Do pomiarów półcylindrycznego lub półsferycznego nat
ęż
enia o
ś
wietlenia jest potrzebna
specjalna głowica. Pomiary te mo
ż
na wykona
ć
głowic
ą
do płaskiego nat
ęż
enia o
ś
wietlenia przez
zastosowanie odpowiedniej procedury.
Ś
wiatło padaj
ą
ce na głowic
ę
pomiarow
ą
nie mo
ż
e by
ć
przesłaniane przez wykonuj
ą
cego
pomiary.
Rozmieszczenie punktów pomiarowych powinno by
ć
zgodne z rozmieszczeniem punktów
obliczeniowych zgodnie z wymaganiem EN 13201-3.
Pomiary nat
ęż
enia o
ś
wietlenia s
ą
podstawowa metod
ą
oceny cech jako
ś
ciowych urz
ą
dze
ń
o
ś
wietlenia ulic.
5.3.5. pomiary luminancji
Luminancja powierzchni ulicy jest mierzona za pomoc
ą
kalibrowanego miernika luminancji,
którego wła
ś
ciwo
ś
ci s
ą
dostosowane do celu pomiarowego. Do pomiaru luminancji powierzchni
78
ulicy w danym punkcie otwór pomiarowy miernika w płaszczy
ź
nie pionowej musi mie
ć
k
ą
t 2
minuty, a w płaszczy
ź
nie poziomej k
ą
t 20 minut.
Wielko
ść
powierzchni pomiarowej na ulicy nie powinna by
ć
wi
ę
ksza ni
ż
0,5 m w kierunku
poprzecznym i 2,5 m w kierunku wzdłu
ż
nym.
Aby zmierzy
ć
ś
redni
ą
luminancj
ę
za pomoc
ą
jednego odczytu, miernik luminancji musi posiada
ć
przysłon
ę
, za pomoc
ą
, której w pomiarze b
ę
dzie uwzgl
ę
dnione jedynie
ś
wiatło z rozwa
ż
anej
powierzchni.
Nale
ż
y wykonywa
ć
pomiary suchego odcinka ulicy (wilgotno
ść
albo zmoczenie wpływaj
ą
znacznie na luminancj
ę
powierzchni ulicy).
V Normy, przepisy i opracowania zwi
ą
zane:
V.1. Dotycz
ą
ce pomiarów elektrycznych
1. PN-IEC 60364-4-41 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Ochrona dla zapewnienia bezpiecze
ń
stwa. Ochrona przeciwpora
ż
eniowa.
2. PN-EN 61140 Ochrona przed pora
ż
eniem pr
ą
dem elektrycznym – Wspólne aspekty
instalacji elektrycznych
3. PN-IEC 60364-5-54 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i monta
ż
wyposa
ż
enia elektrycznego. Uziemienia i przewody ochronne.
4. PN-IEC 60364-6-61 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Sprawdzanie.
Sprawdzanie odbiorcze.
5. PN-IEC 60364-7-704 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje
placów budowy i robót rozbiórkowych.
6. PN-EN 50114-1:2000 Bezpiecze
ń
stwo u
ż
ytkowania narz
ę
dzi r
ę
cznych o nap
ę
dzie
elektrycznym. Wymagania ogólne.
7. PN-E-04700:2000 Urz
ą
dzenia i układy elektryczne w obiektach elektroenergetycznych.
Wytyczne przeprowadzania pomonta
ż
owych bada
ń
odbiorczych.
8. PN-EN ISO/IEC 17025:2005 Ogólne wymagania dotycz
ą
ce kompetencji laboratoriów
badawczych i wzorcuj
ą
cych
9. PN-EN 60529:2003 Stopnie ochrony zapewniane przez obudowy (Kod IP).
10. PN-86/E-05003.01 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Wymagania ogólne.
11. PN-89/E-05003.03 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Ochrona obostrzona.
12. PN-92/E-05003.04 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Ochrona specjalna.
13.PN-IEC 61024-1:2001 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne.
14.PN-IEC 61024-1-1:2001 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne.
Wybór poziomów ochrony dla urz
ą
dze
ń
piorunochronnych.
15. PN-IEC 61312-1:2001 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym.
Zasady ogólne.
16. Ustawa z 11 maja 2001 r. Prawo o Miarach-nowelizacja kwiecie
ń
2004 (tekst jednolity Dz. U.
nr 243 z 2004r. poz. 2441).
17. Ustawa o Normalizacji z 12 wrze
ś
nia 2002r. (Dz. U. nr 169 z 2002r. poz. 1386)
18. Zarz
ą
dzenie Ministra Gospodarki Materiałowej i Paliwowej (MP nr 8 z 1987r., poz. 70)
19. Zarz
ą
dzenia nr 198 z 1996 r. oraz nr 29 i 30 z 1999 r. Prezesa Głównego Urz
ę
du Miar (Dz.
Urz. Miar i Probiernictwa nr 27/96 i 4/99)
20. Ustawa z dnia 7 lipca 1994r. Prawo Budowlane (tekst jednolity Dz. U. z 2000r. nr 106, poz.
79
1126)
21. Ustawa z dnia 27 marca 2003r. o zmianie ustawy Prawo Budowlane (Dz. U. z 2003r. nr 80,
poz.718)
22. Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997r. Prawo Energetyczne (Dz. U. z 1997r. nr 54, poz. 348 i nr
158, poz. 1042, z 1998r. nr 94, poz. 594 i nr 106, poz. 668)
23. Ustawa z dnia 4 marca 2005r. o zmianie ustawy Prawo energetyczne oraz ustawy Prawo
ochrony
ś
rodowiska (Dz. U. z 2005r. nr 62, poz. 552)
24. Rozporz
ą
dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiada
ć
budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2002r. nr 75, poz.
690)
25. Rozporz
ą
dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 lutego 2003r. w sprawie bezpiecze
ń
stwa i
higieny pracy przy wykonywaniu robót budowlanych (Dz. U. z 2003r. nr 47, poz. 401)
26. Rozporz
ą
dzenie Ministra Spraw Wewn
ę
trznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003r. w
sprawie ochrony przeciwpo
ż
arowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U.
z 2003r. nr 121, poz.1138).
27. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 28 kwietnia 2003r. w
sprawie szczegółowych zasad stwierdzania kwalifikacji przez osoby zajmuj
ą
ce si
ę
eksploatacj
ą
urz
ą
dze
ń
, instalacji i sieci (Dz. U. z 2003r. nr 89, poz. 828).
28. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 20 lutego 2003r. w
sprawie przyrz
ą
dów pomiarowych podlegaj
ą
cych prawnej kontroli metrologicznej oraz
rodzajów przyrz
ą
dów pomiarowych, które s
ą
legalizowane bez zatwierdzenia typu (Dz. U. z
2003r. nr 41, poz. 351).
29 Rozporz
ą
dzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 28 maja 1996 r. w sprawie rodzajów
prac, które powinny by
ć
wykonywane, przez co najmniej dwie osoby (Dz. U. z1996r. nr 62, poz.
288).
30. Rozporz
ą
dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 3 lipca2003r. w sprawie ksi
ąż
ki obiektu
budowlanego (Dz. U. z2003. nr 120, poz. 1134).
31. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 wrze
ś
nia 2000r. w sprawie szczegółowych
warunków przył
ą
czania podmiotów do sieci elektroenergetycznych, obrotu energi
ą
elektryczn
ą
,
ś
wiadczenia usług przesyłowych, ruchu sieciowego i eksploatacji sieci oraz standardów
jako
ś
ciowych obsługi odbiorców. (Dz. U. z 2000r. nr 85, poz. 957).
32. Rozporz
ą
dzenie ministra Gospodarki z dnia 17 wrze
ś
nia 1999 r. w sprawie bezpiecze
ń
stwa
i higieny pracy przy urz
ą
dzeniach i instalacjach energetycznych. (Dz. U. z 1999r. nr 80,
poz. 912)
33.
Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 30 marca 2005r. w sprawie rodzajów
przyrz
ą
dów pomiarowych podlegaj
ą
cych prawnej kontroli metrologicznej oraz zakresu tej
kontroli (Dz. U. z 2005r. nr 74, poz. 653).
34.
35.
36.
37.
.
Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 maja 2003 r.
w sprawie legalnych jednostek miar (Dz. U. 2003 nr 103 poz. 954).
Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 2 kwietnia 2004 r.
w sprawie prawnej kontroli metrologicznej przyrz
ą
dów pomiarowych (Dz. U. 2004 nr 77 poz.
730 )
Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 12 stycznia 2005 r. w sprawie tworzenia
punktów legalizacyjnych (Dz. U. 2005 nr 15 poz. 126)
Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 29 marca 2005 r. w sprawie upowa
ż
nie
ń
do legalizacji pierwotnej lub legalizacji ponownej przyrz
ą
dów pomiarowych (Dz. U. 2005 nr 69
poz. 615)
80
V.2. Dotycz
ą
ce ochrony w słu
ż
bie zdrowia
1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994r. Prawo budowlane. (tekst jednolity Dz. U. z 2000r. nr 106,
poz. 1126).
2. Rozporz
ą
dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiada
ć
budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2002r. nr
75, poz. 690)
3. Rozporz
ą
dzenie Ministra Zdrowia i Opieki społecznej z dnia 21 wrze
ś
nia 1992r. w
sprawie wymaga
ń
, jakim powinny odpowiada
ć
pod wzgl
ę
dem fachowym i sanitarnym
pomieszczenia i urz
ą
dzenia zakładu opieki zdrowotnej (Dz. U. nr 74/92 z pó
ź
niejszymi
zmianami).
4. PN-IEC 60364 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Norma wieloarkuszowa.
5. PN-IEC 60601-1”Medyczne urz
ą
dzenia elektryczne. Ogólne wymagania
bezpiecze
ń
stwa.”,
6. PrPN-IEC 60364-7-710 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje
elektryczne w szpitalach i innych pomieszczeniach dla potrzeb medycznych”.
7. PN-IEC 742+A1. Transformatory separacyjne i transformatory bezpiecze
ń
stwa.
Wymagania.
8. Dyrektywa Rady Wspólnoty Europejskiej 93/42 14.6.1993.
9. K. Sałasi
ń
ski : Bezpiecze
ń
stwo elektryczne w zakładach opieki zdrowotnej COSiW SEP
Warszawa 2002r.
V.3. Dotycz
ą
ce ochrony w sieciach z falownikami
1.
PN-IEC 60364-4-41 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Ochrona zapewniaj
ą
ca bezpiecze
ń
stwo. Ochrona przeciwpora
ż
eniowa.
2.
PN-IEC 60364-6-61 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Sprawdzanie. Sprawdzanie odbiorcze.
3.
PN-IEC 60364-5-54 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i monta
ż
wyposa
ż
enia elektrycznego. Uziemienia i przewody ochronne.
4.
PN-IEC 60050-826:2000 Mi
ę
dzynarodowy słownik terminologiczny elektryki. Instalacje
elektryczne w obiektach budowlanych.
5.
PN-EN 61140:2004. Ochrona przed pora
ż
eniem pr
ą
dem elektrycznym – Wspólne
aspekty instalacji i urz
ą
dze
ń
.
6.
PN-EN 50178:2003.Urz
ą
dzenia elektroniczne do stosowania w instalacjach du
ż
ej mocy..
7.
PN-EN 60950:2000 Bezpiecze
ń
stwo urz
ą
dze
ń
techniki informatycznej i elektrycznych
urz
ą
dze
ń
techniki biurowej.
8.
PN-EN 60990:2002. Metody pomiaru pr
ą
du dotykowego i pr
ą
du w przewodzie
ochronnym.
9.
Ustawa z 3 kwietnia 1993 r. Prawo o Miarach (Dz. U. nr 55 z 1993r. – poz. 248
10. Ustawa z dnia 7 lipca 1994r. Prawo Budowlane (tekst jednolity Dz. U. z 2000r. nr 106,
poz. 1126 z pó
ź
niejszymi zmianami.
11. Ustawa z dnia 27 marca 2003r. o zmianie ustawy Prawo Budowlane (Dz. U. z 2003r. nr
80, poz.718)
12. Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997r. Prawo Energetyczne (Dz. U. z 1997r. nr 54, poz. 348 i
nr 158, poz. 1042, z 1998r. nr 94, poz. 594 i nr 106, poz. 668 i nr nr 162, poz. 1126, z
81
1999r. nr 88, poz. 980, nr 91, poz. 1042 i nr 110, poz. 1255 oraz Ministra 2000 r. nr 43,
poz. 489, nr 48, poz. 555, nr 103, poz 1099)
13. Ustawa z dnia 4 marca 2005r. o zmianie ustawy Prawo energetyczne oraz ustawy Prawo
ochrony
ś
rodowiska (Dz. U. z2005r. nr 62, poz. 552)
14. Rozporz
ą
dzenie Ministra Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych z dnia 28
marca 1972r. w sprawie bezpiecze
ń
stwa i higieny pracy przy wykonywaniu robót
budowlano-monta
ż
owych i rozbiórkowych (Dz. U. z 1972r. nr 13, poz. 93).
15. Rozporz
ą
dzenie Ministra Spraw Wewn
ę
trznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003r.
w sprawie ochrony przeciwpo
ż
arowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów
(Dz. U. z 2003r. nr 121, poz.1138)..
16. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 28 kwietnia
2003r. w sprawie szczegółowych zasad stwierdzania kwalifikacji przez osoby zajmuj
ą
ce
si
ę
eksploatacj
ą
urz
ą
dze
ń
, instalacji i sieci (Dz. U. z 2003r. nr 89, poz. 828).
17. Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 wrze
ś
nia 2000r. w sprawie
szczegółowych warunków przył
ą
czania podmiotów do sieci elektroenergetycznych,
obrotu energi
ą
elektryczn
ą
,
ś
wiadczenia usług przesyłowych, ruchu sieciowego i
eksploatacji sieci oraz standardów jako
ś
ciowych obsługi odbiorców. (Dz. U. z 2000r. nr
85, poz. 957).
18. Rozporz
ą
dzenie ministra Gospodarki z dnia 17 wrze
ś
nia 1999 r. w sprawie
bezpiecze
ń
stwa i higieny pracy przy urz
ą
dzeniach i instalacjach energetycznych. (Dz. U.
z 1999r. nr 80, poz. 912).
19. A. Pytlak, H.
Ś
wi
ą
tek: Ochrona przeciwpora
ż
eniowa w układach energoelektronicznych.
Warszawa COSiW 2005.
20. Klein H.: Ochrona przeciwpora
ż
eniowa dodatkowa przemienników cz
ę
stotliwo
ś
ci i
urz
ą
dze
ń
odbiorczych zasilanych z sieci TN – WE nr 7/1998.
21. Pytlak A., Berowski P.,
Ś
wi
ą
tek H.: Ochrona przeciwpora
ż
eniowa w przekształtnikach
cz
ę
stotliwo
ś
ci przewidzianych do sterowania indukcyjnym silnikiem nap
ę
dowym. –
konferencja Wrocław wrzesie
ń
2001.
22. Edward Musiał Zabezpieczanie silników zasilanych z po
ś
rednich przemienników
cz
ę
stotliwo
ś
ci. INPE nr 59-60 sierpie
ń
-wrzesie
ń
2004.
23. L. Danielski, R. Zacirka: Ochrona przeciwpora
ż
eniowa w obwodach z przemiennikami
cz
ę
stotliwo
ś
ci oraz jej badanie. Elektro-info grudzie
ń
2005.
V.4. Dotycz
ą
ce pomiarów nat
ęż
enia o
ś
wietlenia
1. PN--EN 12464-1:2004 „
Ś
wiatło i o
ś
wietlenie. O
ś
wietlenie miejsc pracy.
Cz
ęść
1: Miejsca pracy we wn
ę
trzach.”
2. EN 13201-3 „O
ś
wietlenie ulic. Obliczanie cech jako
ś
ciowych”
3. EN 13201-4 „O
ś
wietlenie ulic. Metody pomiaru cech jako
ś
ciowych urz
ą
dze
ń
o
ś
wietlenia
ulic”
4. PN-84/E-02033 „O
ś
wietlenie wn
ę
trz
ś
wiatłem elektrycznym”
5. PN-76/E-02032 „O
ś
wietlenie dróg publicznych”
6. PN-71/E-02034 „O
ś
wietlenie elektryczne terenów budowy, przemysłowych, kolejowych i
portowych oraz dworców i
ś
rodków transportu publicznego”