Instalacje elektryczne nN

w budynkach

gospodarstw rolniczych

Bezpieczeństwo użytkowania instalacji elektrycznych nN
sprowadza się do zapewnienia ochrony przed następującymi
podstawowymi zagrożeniami:



porażeniem prądem elektrycznym,



prądami przeciążeniowymi i zwarciowymi



przepięciami łączeniowymi i pochodzącymi od wyładowań
atmosferycznych



skutkami cieplnymi

Skuteczność ochrony przed wyżej wymienionymi
zagrożeniami zależy od zastosowanych w instalacjach
elektrycznych rozwiązań oraz środków technicznych.
Miarą skuteczności tej ochrony jest liczba śmiertelnych
wypadków porażeń prądem elektrycznym oraz liczba
pożarów, będących następstwem wad lub nieprawidłowej
eksploatacji instalacji elektrycznych.

Z przeprowadzonych analiz wynika, że liczba śmiertelnych
wypadków porażeniem prądem elektrycznym w ciągu roku
przypadających na jeden milion mieszkańców w Polsce zmalała w
porównaniu z latami ubiegłymi oraz nadal maleje. Jednak nadal
liczba śmiertelnych wypadków porażeń prądem elektrycznym
jest w Polsce 3-4 krotnie większa niż w krajach Europy
Zachodniej.

Nadal najwięcej wypadków odnotowuje się na wsi, prawie
dwukrotnie większy wskaźnik śmiertelnych wypadków
porażeniem prądem niż w miastach. Również częste są przypadki
występowania pożarów spowodowanych niesprawną instalacją
elektryczną.

Zasadniczy wpływ na dużą liczbę śmiertelnych wypadków
porażeń prądem elektrycznym oraz pożarów w Polsce ma na ogół
zły stan instalacji elektrycznych w obiektach gospodarstw
rolniczych, a także stosowanie niedoskonałych o
niewystarczających środków ochrony przed zagrożeniami w tych
instalacjach, a mianowicie:



powszechne stosowanie układu sieci TN-C w instalacjach
elektrycznych z przewodami o małych przekrojach, przeważnie
aluminiowymi, zwiększającymi możliwość uszkodzeń
mechanicznych i przerw, szczególnie w przewodach ochronno-
neutralnych PEN występujących w tym układzie. Stąd wynika
częste pojawienie się na obudowach metalowych odbiorników
napięć dotykowych wyższych od dopuszczalnie długotrwale,



stosowanie układu sieci TT, nie zawsze gwarantującego
skuteczność ochrony przeciwporażeniowej,



niestosowanie połączeń wyrównawczych dodatkowych, a
nawet czasami połączeń wyrównawczych głównych,



niestosowanie ochrony przed dotykiem pośrednim (ochrony
dodatkowej) w pomieszczeniach o podłodze źle przewodzącej,
przeznaczone na stały pobyt ludzi lub zwierząt,



niestosowanie wyłączników różnicowoprądowych,



prowadzenie przewodów w sposób wykluczający ich
wymienialność,



stosowanie zbyt małej liczby obwodów odbiorczych, gniazd
wtykowych oraz wpustów oświetleniowych

Instalacje elektryczne w tych obiektach nie odpowiadają
wymaganiom „Warunków technicznych, jakim powinny
odpowiadać budynki i ich usytuowanie” oraz wymaganiom
Polskiej Normy
PN-IEC 60364 „Instalacje elektryczne w obiektach
budowlanych”. Są to instalacje elektryczne nie w pełni
sprawne, będące źródłem wyżej wymienionych zagrożeń.
Istnieje związku z tym konieczność modernizacji instalacji
elektrycznej.

Nowo budowane, modernizowane instalacje elektryczne
powinny odpowiadać wymaganiom „Warunków technicznych,
jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” oraz
stosować się do wymagań Polskiej Normy PN-IEC 60364 .

Wymagania przepisów dla nowych instalacji
elektrycznych:

1)

Stosowanie układu sieci TN-S, a w uzasadnionych
przypadkach układy sieci TT oraz IT, zapewniających
wprowadzenie w instalacjach oddzielnego przewodu
ochronnego PE i neutralnego N. W przypadku stosowania
sieci TN-C-S rozdzielenie funkcji przewodu ochronno-
neutralnego PEN na przewód PE i N powinno występować w
złączu lub w rozdzielnicy głównej budynku, a punkt rozdziału
powinien być uziemiony.

2)

Stosowanie połączeń wyrównawczych głównych i
dodatkowych mających na celu ograniczenie do wartości
dopuszczalnych długotrwale w danych warunkach
środowiskowych napięć występujących pomiędzy różnymi
częściami przewodzącymi.

3)

Stosowanie nieuziemionych połączeń wyrównawczych
miejscowych mających na celu niedopuszczenie do
pojawienia się napięcia dotykowego o wartościach wyższych
niż dopuszczalnie długotrwale w danym miejscu lub
pomieszczeniu.

4.

Stosowanie urządzeń ochronny różnicowoprądowych
pełniące następujące funkcje:



ochrona prze dotykiem pośrednim,



ochrona prze dotykiem bezpośrednim,



ochrona przed pożarami wywołanymi prądami
doziemnymi.

5.

Stosowanie w obwodach odbiorczych wyłączników
nadprądowych (zamiast bezpieczników topikowych) jako
elementów zabezpieczeń przed prądami zwarciowymi i
prądami przeciążeniowymi.

6.

Dobór urządzeń zabezpieczających na podstawnie
charakterystyk czasowo-prądowych tych urządzeń z
uwzględnieniem selektywności ich działania, czyli w
przypadku uszkodzenia powinno działać tylko jedno
zabezpieczenie zainstalowane najbliżej miejsca
uszkodzenia w kierunku zasilania.

7.

Stosowanie urządzeń elektrycznych I klasy ochronności, a
ograniczenie stosowanie urządzeń 0 klasy ochronności.

8.

Połączenia przewodów elektrycznych należy wykonać za
pomocą spawania, zacisków śrubowych lub połączeń
samozaciskowych. Nie zaleca się połączeń przez
skręcanie.

9.

Stosowanie urządzeń elektrycznych, sprzętu i osprzętu o
odpowiednich stopniach ochronny IP, szczególnie w
warunkach zwiększonego zagrożenia porażeniem prądem
elektrycznym.

10.

Stosowanie w instalacjach elektrycznych
przeciwpożarowych wyłączników prądu.

11.

Stosowanie awaryjnego oświetlenia zapasowego lub
ewakuacyjnego.

W rozwiązaniach instalacji elektrycznych należy
stosować następujące zasady:



prowadzenie tras przewodów elektrycznych w liniach
prostych, równoległych do krawędzi ścian i stropów,



stosowanie przewodów elektrycznych z żyłami
wykonanymi wyłącznie z miedzi,



prowadzenie przewodów i kabli elektrycznych w sposób
umożliwiający ich wymianę bez naruszania konstrukcji
budynku w sposób zagrażający jej bezpieczeństwu
(instalacje wymienialne),



przewody i kable stosowane do zasilania i sterowania
urządzeniami służącymi ochronnie przeciwpożarowej,
powinny zapewniać ciągłość dostawy energii elektrycznej
w warunkach pożaru,



zwiększenie niezawodności działania całej instalacji
elektrycznej poprzez zastosowanie odpowiedniej liczby
obwodów odbiorczych,



prowadzenie instalacji i rozmieszczenie urządzeń
elektrycznych w sposób zapewniający bezkolizyjność z
innymi instalacjami (gazowymi, wodnymi,
telekomunikacyjnymi, piorunochronnymi).

Warunki środowiskowe:

Wpływy środowiskowe lub wpływy wewnętrzne, są to miejscowe
warunki, w których mają pracować urządzenia i instalacje
elektryczne, przystosowane do pracy w tych warunkach.
Instalacje elektryczne w budynkach gospodarstw rolniczych
pracują w trudnych warunkach. Każdy rodzaj warunków
zewnętrznych jest oznaczony za pomocą kodu składającego się
z dwóch dużych liter i liczby w sposób następujący:
Pierwsza litera oznacza kategorię wpływu zewnętrznego.
Druga litera oznacza charakter wpływu zewnętrznego.
Liczba określa klasę w obszarze każdego wpływu zewnętrznego.
np..:
AC2 – środowisko – wysokość nad poziomem morza - > 2000 m
AD3 – środowisko – woda – rozpylana
Szczegółową klasyfikację warunków środowiskowych podano w
normie PN-IEC 60364-3:2000 „Instalacje elektryczne w
obiektach budowlanych - Ustalanie ogólnych charakterystyk”. 

Kryteria doboru przewodów:

Prawidłowy dobór instalacji elektrycznej sprowadza się do
wyznaczenia ich przekroju ze względu na następujące warunki:



obciążalność prądową długotrwałą,



dopuszczalny spadek napięcia,



wytrzymałość mechaniczną,



skuteczność ochrony przeciwporażeniowej.

Dobór przekroju przewodu ze względu na
obciążalność prądową długotrwałą:

Podczas przepływu prądu elektrycznego w żyle przewodu
następuje jego nagrzewanie się. Ciepło powstające w
przewodniku powoduje wzrost jego temperatury oraz częściowo
zostaje oddane do otoczenia. Aby nie dopuścić do zniszczenia
izolacji przewodu, jego temperatura nie powinna przekroczyć
maksymalnej temperatury dopuszczalnej, przy której jest
zachowany bilans cieplny między ciepłem wytworzonym w
przewodniku, a oddanym do otoczenia.

Warunek ten zostanie spełniony w momencie, gdy
maksymalny prąd płynący w żyle (roboczy) I

B

będzie mniejszy

od prądu dopuszczalnego długotrwale I

Z

.

Prąd I

B

wyznaczamy w następujący sposób:

dla obwodu jednofazowego:

dla obwodu trójfazowego:

gdzie:
I

Z

- dopuszczalna długotrwała obciążalność prądowa dla

danego typu i przekroju przewodu, [A].
I

B

- prąd obliczeniowy (roboczy), [A]

P – moc obliczeniowa (szczytowa), [W]
Unf , Un – napięcie fazowe, międzyprzewodowe, [V]
cosφ – współczynnik mocy,



 

Dobór przekroju przewodu ze względu na
dopuszczalny spadek napięcia:

Odbiorniki energii elektrycznej powinny być zasilone
napięciem bardzo zbliżonym do wartości znamionowych.
Niestety przepływ prądu w przewodzie wywołuje na nim
spadek napięcia. Oznacza to, że napięcie na początku linii
zasilającej nie jest równe napięciu na jej końcu. Obowiązujące
akty prawne wymagają, aby spadek napięcia między złączem
instalacji a odbiornikiem nie przekroczył 4% znamionowego
napięcia instalacji. Spadek napięcia wyrażony w % obliczamy
z zależności:
dla obwodu jednofazowego:

dla obwodu trójfazowego:



 

Wartości R i X oblicza się ze wzorów:

gdzie:
γ – konduktywność , [m/Ωmm²], l – długość linii, [m];
s – przekrój przewodu, [mm²]
X’ – reaktancja jednostkowa [Ω/m]
I

B

– prąd obliczeniowy, [A]; cosφ - współczynnik mocy;

R, X - rezystancja i reaktancja obwodu, [Ω];
Unf , Un - napięcie fazowe, międzyprzewodowe, [V].

W obwodach trójfazowych i jednofazowych z kablami i
przewodami o przekroju żył do 16 mm

2

można pominąć

reaktancję przewodów, ponieważ rezystancje przewodów są
ponad pięciokrotnie większe od reaktancji. Takie uproszczenie
nie wpłynie w znaczący sposób na wyniki obliczeń.



 

Dobór przekroju przewodu ze względu na
wytrzymałość mechaniczną:

Aby został spełniony warunek na wytrzymałość mechaniczną
przewodu ułożonego na stałe chronionego przed
uszkodzeniami mechanicznymi powinien on posiadać
minimalny przekrój 1,5mm

2

Cu. I tak w instalacjach

elektrycznych wewnątrz budynku minimalna wartość
przekroju dla obwodów oświetleniowych wynosi 1,5mm

2

Cu,

natomiast dla obwodów gniazd wtyczkowych 2,5mm

2

Cu.

Dobór przekroju przewodu ze względu na
skuteczność ochrony przeciwporażeniowej:

Przekrój przewodu powinien być tak dobrany, by w przypadku
zwarcia między przewodem fazowym a ochronnym lub
częścią przewodzącą instalacji zapewnić samoczynne
wyłączenie zasilania przez urządzenie zabezpieczające, w
określonym czasie. Ten warunek może zostać spełniony, gdy
impedancja pętli zwarcia jest odpowiednio mała i spełnia
zależność:

Impedancje Z

S

obliczamy ze wzoru:

Wartość prądu I

a

obliczamy ze wzoru:

gdzie:
Uo - wartość skuteczna napięcia znamionowego prądu
przemiennego względem ziemi, 230 [V];
Z

S

- impedancja pętli zwarciowej obejmującej: źródło

zasilania, przewód fazowy do punktu zwarcia, i przewód
ochronny między punktem zwarcia a źródłem;
I

a

- prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia

wyłączającego w czasie zależnym od napięcia Uo.
ΣR, ΣX - suma rezystancji i reaktancji obwodu;
I

n

- wartość znamionowa urządzenia zabezpieczającego, [A];

k - krotność prądu znamionowego powodująca zadziałanie
urządzenia zabezpieczającego.



 

Metody i sposoby rozprowadzania przewodów:

Właściwy dobór przewodów to podstawa bezawaryjnej
eksploatacji instalacji elektrycznej. Kolejny, równie ważny, to
prawidłowe ułożenie przewodów. Doświadczenie pokazuje, że
nie warto iść na skróty i układać przewodów byle jak, nie
przestrzegając podstawowych zasad. Błędy wynikające z
pozornych oszczędności na ilości przewodów oraz
niedbalstwo i tak odwrócą się przeciwko instalatorom. Źle
wykonaną instalację trzeba będzie poprawić, a koszty tych
prac mogą zdecydowanie przekroczyć zyski z pierwotnych
działań.

Przewody jednożyłowe należy układać w rurkach lub
korytkach na tynku lub pod tynkiem, natomiast wielożyłowe
z powłoką polwinitową mogą być układane bezpośrednio na
tynku lub pod tynkiem. Należy jednak zwrócić szczególną
uwagę na sposób ułożenia rurek lub przewodów w
instalacjach podtynkowych. Rurki lub przewody powinny
być układane poziomo lub pionowo pomiędzy puszkami ,
gniazdami, wyłącznikami i punktami przyłączeniowymi
instalacji oświetleniowych, itp., co umożliwi ewentualne
późniejsze odtworzenie trasy przebiegu przewodu podczas
remontów i wiercenia w ścianach. Ponadto zaleca się aby
pomiędzy naściennymi puszkami przyłączeniowymi
przewód biegł równolegle do sufitu (poziomo) w odległości
ok. 30 cm od jego powierzchni albo też równolegle do
ościeżnic drzwiowych lub okiennych (pionowo) w odległości
ok. 15 cm od ich krawędzi. Jeżeli natomiast przewód jest
prowadzony na tzw, sposób od gniazda do gniazda to
powinien on być ułożony ok. 30 cm od krawędzi podłogi.

Najpopularniejsze błędy popełniane przez
elektryków i ich następstwa:



źle dobrane zabezpieczenia, nieodpowiednio do
obciążenia - przeciążenie instalacji, która może
doprowadzać do uszkodzenia odbiorników, a nawet do
pożaru;



zbyt małe przekroje żył - przeciążenia instalacji;



źle zabezpieczona instalacja w pobliżu materiałów
palnych, np. na poddaszach, kotłowniach, itp. - ryzyko
pożaru;



niestaranne układanie kabli, między innymi prowadzenie
instalacji pomiędzy poszczególnymi punktami po
najkrótszym odcinku, np. na skos lub przez środek ściany -
utrudnienia w ewentualnych pracach naprawczych i
modernizacji instalacji oraz ryzyko nieumyślnego
uszkodzenia instalacji, np. podczas wiercenia;



brak dokumentacji powykonawczej instalacji lub nie
przekazywanie jej właścicielowi obiektu budowlanego



nieprzestrzeganie kolorystyki żył - szczególnie w
odbiornikach trójfazowych może dojść do pojawienia się
napięcia na obudowie urządzenia i może dojść do
porażenia prądem;



ponacinana izolacja, źle zaizolowane styki, skręcanie
styków w puszce - upływność prądu, zwarcia i zadziałanie
wyłączników różnicowo-prądowych;



nadmierne ograniczanie ilości obwodów elektrycznych i
gniazd wtynkowych - przeciążenia instalacji;



przypadkowe uszkodzenia przewodów w czasie
prowadzenia prac budowlanych, często ujawniające się
dopiero się po ich ukończeniu - kłopoty podczas
eksploatacji instalacji.

Więcej sposobów układania przewodów opisuje Polska Norma
PN IEC 60364-5-52.