Aby być pewnym, że wyłącznik równicowoprądowy skutecznie chroni przed porażeniem prądem elektrycznym należy to sprawdzić.

 Zasadniczą funkcją wyłącznika różnicowoprądowego (RCD ang. Residual Current Device) jest ochrona dodatkowa przed porażeniem prądem elektrycznym. Zadaniem wyłącznika różnicowoprądowego jest odłączenie zabezpieczanego obwodu od zasilania w przypadku wystąpienia w tym obwodzie nadmiernego prądu doziemnego.

Rozróżnia się wyłączniki RCD ogólnego typu oraz selektywne oznaczone symbolem S (które charakteryzuje parametr: czas niezadziałania tj. minimalny czas, przez który wyłącznik różnicowoprądowy nie powinien się wyłączyć, mimo że płynie przez niego wyzwalający prąd różnicowy).

W zależności od kształtu prądu, który powoduje zadziałanie wyłącznika rozróżnia się następujące ich rodzaje:

• Typu AC - reagują na sinusoidalny prąd upływu. Prąd zadziałania tego wyłącznika mieści się w zakresie 50..100% prądu znamionowego In.

• Typu A - reagują zarówno na prąd sinusoidalny, jak i jednokierunkowy pulsujący. Prąd zadziałania tego wyłącznika mieści się w zakresie 35..140% prądu znamionowego In.

• Typu B - reagują zarówno na prąd sinusoidalny, jednokierunkowy pulsujący, jak i prąd stały. Prąd zadziałania tego wyłącznika mieści się w zakresie 50..200% prądu znamionowego In.

Wyłącznik różnicowoprądowy zainstalowany jest w ten sposób, że przechodzą przez niego przewody fazowe (jeden w sieci jednofazowej, trzy w trójfazowej) oraz przewód neutralny (zerowy). Ponadto chroniony nim obwód odbiorczy ma wydzielony przewód ochronny PE.

 

Gdy w zabezpieczanym obwodzie nie ma uszkodzeń, prąd I1 jest równy prądowi I2 i prąd różnicowy IΔ, stanowiący różnicę między I1 a I2, równy jest zeru.

W momencie, gdy pojawi się prąd doziemny na skutek np. przebicia izolacji przewodu fazowego do korpusu urządzenia, część prądu I1 wpływa do przewodu ochronnego. Ponieważ w miejscu przebicia prąd I1 rozdziela się na dwa prądy: IΔ, stanowiący prąd uszkodzeniowy wpływający do przewodu ochronnego oraz prąd I2, płynący przez urządzenie i wracający do przewodu neutralnego - prąd I2 różni się od prądu I1 o wartość prądu o wartość prądu różnicowego IΔ.

Człon pomiarowy wyłącznika RCD mierzy stale prąd różnicowy IΔ i powoduje odłączenie chronionego obwodu od zasilania, jeśli prąd różnicowy przekroczy wartość charakterystyczną dla danego wyłącznika. Wartością tą jest znamionowy prąd różnicowy, oznaczany jako IΔn. Napięcie na korpusie zabezpieczanego urządzenia (zaznaczonym linią przerywaną), zgodnie z prawem Ohma, wynosi:

UB = I . RE

gdzie RE jest rezystancją między zaciskiem uziemiającym zabezpieczane urządzenie a ziemią. Prąd znamionowy IΔn musi być tak dobrany, aby napięcie dotykowe powstające w momencie przepływu tego prądu, nie przekraczało napięcia bezpiecznego UL:

In < UL / RE

Jeżeli rezystancja RE dla danego urządzenia i dobrany prąd IΔn spełniają powyższą zależność, nie ma możliwości długotrwałego utrzymywania się niebezpiecznego napięcia dotykowego. W praktyce istnieje możliwość (np. wskutek przebicia izolacji przewodu fazowego do uziemionego korpusu urządzenia) pojawienia się napięcia dotykowego przekraczającego napięcie bezpieczne. Wyłącznik chroniący obwód odłączy zasilanie tego obwodu w ciągu kilkunastu dokilkudziesięciu milisekund (w przypadku wyłączników selektywnych czas ten wynosi do 500ms), co wynika z czasu zadziałania mechanizmu RCD. Zanim wyłącznik różnicowoprądowy zdąży zadziałać, prąd uszkodzeniowy może wzrosnąć do wartości ograniczonych tylko napięciem sieci i impedancją utworzonego obwodu.

W prawidłowo wykonanej instalacji wyposażonej w wyłącznik różnicowoprądowy, przewód ochronny PE, w przeciwieństwie do przewodu fazowego L i neutralnego N, nie przechodzi przez RCD. Wynika z tego, że w sieciach w układzie TN-C, tj. takich, w których przewód PE i N jest wspólny i nosi oznaczenie PEN (klasyczne zerowanie ochronne) nie  wolno instalować omawianych wyłączników. Zainstalowanie RCD w takim układzie musi być poprzedzone odpowiednimi zmianami w zabezpieczanej instalacji elektrycznej.

Wyłącznik różnicowoprądowy ogranicza czas przepływu prądu uszkodzeniowego (w przypadku porażenia prądem czas przepływu prądu rażenia), a nie wartość tego prądu. Kryterium zadziałania RCD jest jednak przekroczenie przez prąd uszkodzeniowy (prąd rażenia) wartości różnicowego prądu znamionowego wyłącznika, stąd prąd znamionowy należy dobierać stosownie do rodzaju zabezpieczanych odbiorników energii elektrycznej.

RCD o prądzie znamionowym 6 i 10mA należy stosować jako środek ochrony dodatkowej w przypadkach zwiększonego zagrożenia porażeniem (np. podczas pracy w metalowych zbiornikach), do zabezpieczania pojedynczych odbiorników np. w kuchniach, łazienkach, pralniach, szklarniach, itp. jak również przy zasilaniu elektronarzędzi.

Wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie znamionowym 30mA należy stosować jako środek ochrony dodatkowej w instalacjach mieszkaniowych, przemysłowych, w instalacjach placów budowy, w gospodarstwach rolniczych i na kempingach. Wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie znamionowym 100mA może stanowić środek ochrony dodatkowej w obwodach o dużym prądzie upływowym (szafy chłodnicze, kuchnie i piece elektryczne). RCD o prądzie znamionowym 300 lub 500mA stanowi przede wszystkim środek ochrony przeciwpożarowej, może być stosowany jako wyłącznik główny instalacji elektrycznej.

Zasady sprawdzania działania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych podczas badań odbiorczych określa norma PN-IEC 60364-6-61:2000

Pomiary przyrządami MRP-120 i MRP-200

Miernik przyłącza się do instalacji wyposażonej w gniazdka poprzez przewód zakończony wtyczką sieciową. Nie jest konieczne sprawdzanie poprawności podłączenia gniazdka sieciowego przed wykonaniem testów i pomiarów miernikami MRP-110 i MRP-200. Przyrząd automatycznie kontroluje poprawność połączeń i sygnalizuje nieprawidłowości w podłączeniach. Do przyłączenia miernika w pozostałych przypadkach (np. pomiar w gnieździe trójfazowym lub pomiar bezpośrednio na zaciskach wyłącznika różnicowoprądowego) należy wykorzystać sondy ostrzowe. Opcjonalnie można wyposażyć przyrząd w adapter gniazd trójfazowych AGT-16, który umożliwia wykonywanie pomiarów w gniazdach trójfazowych bez konieczności stosowania sond. Połączenia z instalacją należy wykonywać zgodnie z przedstawionymi poniżej rysunkami.

W trakcie każdej procedury pomiarowej (oprócz pomiaru napięcia przemiennego) miernik kontroluje, czy powstające napięcie dotykowe nie przekracza ustalonej wartości napięcia bezpiecznego. Jeśli wartość napięcia bezpiecznego zostanie przekroczona, to nastąpi automatyczne przerwanie pomiaru (tj. wyłączenie pomiarowego prądu różnicowego).

Pomiar napięcia dotykowego oraz czasu zadziałania RCD

Dla określenia wartości napięcia dotykowego występującego przy znamionowym prądzie różnicowym IΔn, miernik dokonuje pomiaru napięcia dotykowego powstającego przy prądzie różnicowym wynoszącym 40% wartości IΔn. Występujące przy tym napięcie dotykowe zostaje automatycznie przeliczone na wartość odniesioną do znamionowego prądu różnicowego i wyświetlone. Prąd różnicowy mniejszy od 50% IΔn zapobiega zadziałaniu RCD podczas pomiaru. W mierniku MRP-110 jest możliwy pomiar napięcia dotykowego bez wyzwolenia RCD. Przyrząd MRP-200 może mierzyć również napięcie dotykowe względem potencjału odniesienia. Należy wtedy wykorzystać jedno z gniazd pomiarowych (niedostępne w mierniku MRP-110) w celu podłączenia elektrody na potencjale ziemi, względem której będzie mierzony potencjał na przewodzie ochronnym (PE).

Czas zadziałania RCD w przyrządach MRP-110, MRP-200 mierzony jest przy wymuszeniu w obwodzie prądu różnicowego równemu znamionowemu prądowi różnicowemu IΔn oraz dodatkowo dla MRP-200 x2 i x5. Czas jest mierzony od rozpoczęcia przepływu prądu różnicowego do momentu zadziałania RCD. Maksymalna mierzona wartość czasu zadziałania wynosi 200ms, a przy wybranym pomiarze wyłączników selektywnych 500ms.

Jeśli wyłącznik RCD zostanie wyzwolony, na głównym polu odczytowym wyświetlacza ukaże się wartość czasu zadziałania, a jako drugi parametr można wyświetlić wynik pomiaru napięcia UB. Podczas wyświetlania obu wyników pomiarów na dodatkowym polu odczytowym jest wyświetlana wartość prądu ustawiona dla danego typu wyłącznika.

Jeżeli napięcie dotykowe zmierzone przy prądzie 40% IΔn i przeliczone dla znamionowego prądu różnicowego RCD przekroczy ustawioną wartość napięcia bezpiecznego UL, to pomiar czasu zadziałania jest automatycznie blokowany.

Pomiar rezystancji uziemienia i prądu zadziałania RCD

Dla określenia wartości rezystancji uziemienia, miernik dokonuje pomiaru przyrostu napięcia dotykowego powstającego przy prądzie różnicowym wynoszącym 40% wartości I< sub> . Rezystancja uziemienia wyliczana jest na podstawie zmierzonego napięcia dotykowego i znanego (wymuszonego w obwodzie) prądu różnicowego, a następnie wyświetlana. Prąd różnicowy mniejszy od 50% IΔn zapobiega zadziałaniu RCD podczas pomiaru. W mierniku jest możliwy pomiar RE bez wyzwolenia RCD.

Prąd zadziałania RCD mierzony jest przy wymuszeniu w badanym obwodzie prądu różnicowego narastającego liniowo. Prąd narasta od wartości ok. 30% IΔn do momentu zadziałania RCD lub przekroczenia IΔn dla wyłączników AC w mierniku MRP-200 ponadto do 140% i 200% odpowiednio dla wyłączników typu A i B. W momencie wyzwolenia RCD miernik wyświetla wartość prądu różnicowego.

Jeśli wyłącznik RCD zostanie wyzwolony, na polu głównym wyświetlacza ukaże się wartość prądu zadziałania a jako drugi parametr można wyświetlić wynik pomiaru rezystancji uziemienia RE. Podczas wyświetlania obu wyników pomiarów na dodatkowym polu odczytowym jest wyświetlana nominalna wartość prądu ustawiona dla danego typu wyłącznika.

W przypadku, gdy RCD nie zadziała, wyświetli się napis. Przyczyną niezadziałania RCD może być niewłaściwie dobrana wartość znamionowego prądu różnicowego IΔn, uszkodzenie wyłącznika różnicowoprądowego bądź błąd w instalacji.

Jeżeli napięcie dotykowe (powstające podczas pomiaru prądem 40% IΔn) przekroczy ustawioną uprzednio wartość napięcia bezpiecznego UL, to pomiar zostanie przerwany.

Pomiar wyłączników różnicowoprądowych selektywnych

Zasada pomiaru, stosowana przy wyłącznikach selektywnych jest prawie identyczna z zasadą pomiaru stosowaną dla wyłączników ogólnego typu opisaną w „Pomiar napięcia dotykowego oraz czasu za-działania RCD” i „Pomiar rezystancji uziemienia i prądu zadziałania”, jedyne różnice polegają na tym, że:

1. Dopuszczalny czas zadziałania podczas testu wyłączania RCD wydłużony jest z 200ms do 500ms

2. Napięcia bezpieczne, po przekroczeniu których pomiary są automatycznie przerywane, są rozszerzone o wartość 12,5V

Szybkie sprawdzenie poprawności wykonania połączeń przewodu ochronnego w gniazdkach sieciowych

Przy pomocy przyrządu można sprawdzać czy napięcie pomiędzy elektrodą dotykową a przewodem ochronnym (PE) dołączonym do gniazda przekracza 50V. Pomiar realizuje się w układzie pomiarowym z rys. 7. Na wyświetlaczu możliwe są do uzyskania dwa stany:

• jeżeli napięcie jest mniejsze od 50V przyrząd wyświetla 0 (podłączenie poprawne)

• jeżeli napięcie jest większe bądź równe 50V przyrząd wyświetla symbol PE (błąd w instalacji)

Zalecenia przy wykonywaniu pomiarów

Unikanie wpływu prądów upływowych

Dokładność pomiaru prądu zadziałania RCD jest uzależniona w dużym stopniu od wartości prądów upływowych występujących w badanej instalacji podczas wykonywania pomiaru. Problem ten jest szczególnie istotny przy badaniu wysokoczułych RCD (tj. wyłączników z IΔn równym 10mA lub 30mA). Należy zapewnić takie warunki pomiaru, aby oddziaływanie prądów upływowych było minimalne. 
Wartość prądu upływowego przewodów sieci odbiorczej nie jest duża, chyba, że sieć jest bardzo rozległa. Znacznie większe są prądy upływowe niektórych urządzeń elektrycznych, np. pralek, kuchni i pieców elektrycznych. W związku z tym zaleca się:

1. Przed wykonaniem pomiarów, szczególnie w sieciach z wysokoczułymi RCD, odłączać z sieci odbiorniki energii

2. Pomiary wyłącznika różnicowoprądowego w sieci bardzo rozległej wykonywać przy odłączonych od niego przewodach sieci odbiorczej

Pomiar w sieci trójfazowej

Dla sprawdzenia RCD czterobiegunowego, zabezpieczającego obwód odbiorczy trójfazowy, zaleca się sprawdzenie przynajmniej napięć dotykowych i czasu zadziałania RCD, wykonując oddzielne pomiary dla każdej z trzech faz. Do przyłączenia miernika należy korzystać z przewodów pomiarowych zakończonych sondami ostrzowymi lub z adaptera gniazd trójfazowych AGT-16.

Przyłączanie mierników MRP-110, MRP-200 do badanych instalacji:

 

Źródło: Marketing, Sonel S.A.

Poprawiane: wtorek, 26 stycznia 2010 09:47

---