OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA

URZĄDZEŃ I INSTALACJI

ELEKTRYCZNYCH

NISKIEGO NAPIĘCIA

Politechnika Wrocławska
Instytut Energoelektryki

Wrocław 2011

Na podstawie prezentacji przygotowanej przez dra in

ż

. Janusza Koniecznego

2

KLASYFIKACJA

SIECI ROZDZIELCZYCH

I INSTALACJI

NISKIEGO NAPIĘCIA

3

Przewód lub

zacisk

Ozn. zacisków

Oznaczenia przewodów

literowe

graficzne

alfanum.

graficzne

barwne

fazowy

U
V

W

-

L1
L2
L3

czarna, brązowa, czerwona, żółta,
zielona, pomarańczowa, szara,
fioletowa, biała, różowa, turkusowa

neutralny

N

-

N

jasnoniebieska

ochronny

PE

PE

zielono-żółta o szerokości pasków
określonej w normie

ochronno-

neutralny

-

-

PEN

tak, jak PE z oznaczeniem końcówek
barwą jasnoniebieską (obie barwy
powinny być widoczne);
dopuszcza się oznaczać przewód na
całej długości barwą jasnoniebieską,
a końce - dwubarwnie (jak PE)

uziemiający

E

E

-

zielono-żółta

wyrównawczy

CC

CC

-

zielono-żółta

Oznaczenia przewodów i zacisków pełniących rolę

w ochronie przeciwporażeniowej

4

Rodzaje części przewodzących

1. Część czynna

– przewód lub część przewodząca przeznaczona do pracy

pod napięciem w warunkach normalnych

Przykłady: przewody fazowe (L1, L2, L3), przewód neutralny (N)

Część czynna niebezpieczna

- część czynna, która w pewnych

warunkach może spowodować porażenie elektryczne (U > U

L

)

2. Część przewodząca dostępna

– część przewodząca urządzenia, której

można dotknąć, nie będąca normalnie pod napięciem, i która może
znaleźć się pod napięciem jeśli zawiedzie izolacja podstawowa

3. Część przewodząca obca

– część przewodząca nie będąca częścią

instalacji elektrycznej i mogąca przyjmować potencjał elektryczny,
zwykle potencjał elektryczny lokalnej ziemi

Przykłady: uziemione metalowe rury wodociągowe, kanalizacyjne i in.,
elementy konstrukcyjne budynku, itp.

5

6

Tabela. Znaczenie liter u

ż

ywanych w oznaczeniu typu sieci

Litera

Znaczenie

Pierwsza

T - bezpośrednie po

ł

ączenie punktu neutralnego sieci z ziemią

I - części czynne sieci izolowane od ziemi; punkt neutralny

sieci może być uziemiony przez bezpiecznik iskiernikowy
lub przez element o dużej impedancji

Druga

N - bezpośrednie po

ł

ączenie dostępnych części

przewodzących z uziemionym punktem neutralnym

T - bezpośrednie po

ł

ączenie części przewodzących

dostępnych z uziomem niezależnym od uziomu punktu
neutralnego sieci

Trzecia/czwarta

(związek

przewodów N i PE)

C - funkcj

e

przewodu neutralnego N i ochronnego PE pe

ł

ni

jeden przewód PEN

S - funkcj

e

przewodu neutralnego N i przewodu ochronnego

PE pe

ł

nią

dwa

osobne przewody

7

Układ TN – układ sieci elektroenergetycznej rozdzielczej i instalacji elektrycznej, w

którym

punkt neutralny lub przewód czynny jest bezpo

ś

rednio

uziemiony

, a

cz

ęś

ci przewodz

ą

ce dost

ę

pne s

ą

z nim poł

ą

czone

przewodami PE lub PEN

.

Podtypy: TN-C, TN-S, TN-C-S

R

B

L1

L2

L3

PEN

F

F

F

N

P

E

N

P

E

N

P

E

R

B

R

B

TN - C

8

L1

L2

L3

N

F

F

F

N

P

E

P

E

P

E

PE

R

B

R

B

R

B

L1

L2

L3

N

F

F

F

P

E

N

P

E

P

E

PE

N

F

P

E

N

R

B

R

B

R

B

TN - S

TN-C-S

9

Układ TT – układ sieci elektroenergetycznej rozdzielczej i instalacji elektrycznej, w

którym

punkt neutralny lub przewód czynny jest bezpo

ś

rednio

uziemiony

, a

cz

ęś

ci przewodz

ą

ce dost

ę

pne s

ą

poł

ą

czone z

uziemieniami niezale

ż

nymi od uziemienia punktu neutralnego

.

L1

L2

L3

N

F

F

F

PE

R

A

PE

R

A

PE

R

A

R

B

10

Układ IT – układ sieci elektrycznej rozdzielczej lub instalacji elektrycznej, w którym

wszystkie

cz

ęś

ci czynne s

ą

izolowane od ziemi

albo jedna z nich jest

uziemiona przez bezpiecznik iskiernikowy lub przez du

żą

impedancj

ę

,

a

cz

ęś

ci przewodz

ą

ce dost

ę

pne s

ą

uziemione

.

L2

L3

L1

R

B

R

A

Z

R

A

L2

L3

L1

R

A

R

A

11

STOPNIE OCHRONY OBUDÓW

URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH

(KOD IP)

12

PN-EN 60529:2003 Stopnie ochrony zapewnianej przez obudowy (kod IP)

Układ kodu IP (Internal Protection):

IP

2

3

C

H

Pierwsza charakterystyczna cyfra
(cyfra 0 do 6 lub litera X)

Druga charakterystyczna cyfra
(cyfra 0 do 8 lub litera X)

Dodatkowa litera (nieobowiązująca)
(litery A, B, C, D)

Uzupełniająca litera
(nieobowiązująca) (litery H, M, S, W)

13

ELEMENT

KODU

IP

Znaczenie dla ochrony urządzenia

Znaczenie dla ochrony ludzi

Pierwsza

cyfra

0
1
2
3
4
5
6

przed wnikaniem do wnętrz obcych

ciał stałych

- bez ochrony
- o średnicy

≥

50 mm

- o średnicy

≥≥≥≥

12,5 mm

- o średnicy

≥

2,5 mm

- o średnicy

≥

1,0 mm

- ograniczona ochrona przed pyłem
- pyłoszczelne

przed dostępem do części
niebezpiecznych
- bez ochrony
- wierzchem dłoni (A)
- palcem

(B)

- narzędziem

(C)

- drutem

(D)

- drutem
- drutem

Druga

cyfra

0
1
2
3
4
5
6
7
8

przed

wnikaniem wody

i jej skutkami

- bez ochrony
- kapiącej pionowo
- kapiącej (do 15

0

)

- natryskiwanej
- rozbryzgiwanej
- lanej strugą
- lanej silną strugą
- przy zanurzeniu krótkotrwałym
- przy zanurzeniu ciągłym

14

Dodatko-

wa litera

(nieobo-

wiązująca)

A
B
C
D

przed dostępem do części

niebezpiecznych

- wierzchem dłoni
- palcem
- narzędziem
- drutem

Uzupełnia-

jąca litera

(nieobo-

wiązująca)

H

M

S

W

uzupełniające inform. dotyczące

- aparatów wysokiego napięcia
- ruch części urządzenia w czasie
prób wodą
- postoju części ruchomych
urządzenia w czasie prób wodą
- warunków klimatycznych

Oznaczenie

Zakres

zastosowania

IPX5/IPX7
IPX6/IPX7
IPX5/IPX8
IPX6/IPX8

IPX7
IPX8

różnorodny
różnorodny
różnorodny
różnorodny

ograniczony
ograniczony

Tabela. Zakres zastosowania obudów oznaczonych podwójnym kodem

15

KLASY OCHRONNOŚCI

URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH

16

PN-EN 61140:2005 Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym.
Wspólne aspekty instalacji i urządzeń

Cel:

Oznaczenie wskazuje środki, które samodzielnie lub ze środkami
zastosowanymi w instalacji zapewniają ochronę przeciwporażeniową.

Zastosowanie:

• dotyczy urządzeń

elektrycznych i elektronicznych o napięciu

międzyfazowym

≤

440 V (

≤

250 V między fazą a ziemią)

• nie dotyczy urządzeń typu otwartego, które nie są wyposażone w

środki ochrony przed dotykiem bezpośrednim

17

Ozn.

cyfrowe

Główne cechy urządzenia istotne dla ochrony przeciwporażeniowej

Symbol

graficzny

0

-

izolacja podstawowa

-

brak zacisku ochronneg

o

-

przewód zasilający bez żyły ochronnej

-

wtyczka bez styku ochronnego

-

I

-

izolacja podstawowa

-

zacisk ochronny

-

przewód zasilający z żyłą ochronną

-

wtyczka ze stykiem ochronnym

1)

II

-

izolacja podwójna lub
wzmocniona

-

brak zacisku ochronnego

-

przewód zasilający bez żyły ochronnej

-

wtyczka bez styku ochronnego

2),3)

III

-

bardzo niskie napięcie
znamionowe (SELV, PELV)

-

brak zacisku ochronnego

4)

-

izolacja podstawowa

-

przewód zasilający bez żyły ochronnej

-

wtyczka bez styku ochronnego

2),3)

1) Jeżeli wtyczka nie ma styku ochronnego to urządzeniu przypisuje się klasę 0

2) Urządzenie w obudowie metalowej może być wyposażone w środki pozwalające na przyłączenie

przewodu wyrównawczego do tej obudowy jeżeli jest to dopuszczone przez odpowiednią normę

3) Urządzenie może być wyposażone w środki przeznaczone do uziemienia funkcyjnego (roboczego) jeżeli

jest to dopuszczone przez odpowiednią normę

4) Zacisk taki może mieć urządzenie zasilane z obwodu PELV

18

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE

NA STOPIEŃ ZAGROŻENIA

PORAŻENIOWEGO

SYSTEMY OCHRONY

PRZECIWPORAŻENIOWEJ

19

• w pomieszczeniach, w których panują warunki normalne: części 4 i 5 normy

PN-IEC 60364

• w warunkach, których nie można zaliczyć do normalnych: j/w + uzupełnienia,

modyfikacje lub częściowe unieważnienia wg części 7 normy PN-IEC 60364

Obowiązujące przepisy:

20

Dopuszczalne napi

ę

cia dotykowe w instalacjach niskiego napi

ę

cia

Tabela. Zestawienie warto

ś

ci napi

ęć

dotykowych dopuszczalnych długotrwale U

L

dla

przyjmowanych poziomów zagro

ż

enia przy urz

ą

dzeniach niskiego napi

ę

cia

Zagrożenie porażeniowe zależne od warunków środowiskowych

U

L

[V]

AC

DC

Normalne

lokale mieszkalne, biura, sale teatralne, widowiskowe,
klasy szkolne z wyjątkiem niektórych laboratoriów itp.

50

120

Zwiększone

łazienki, natryski, sauny, pomieszczenia hodowli
zwierząt, bloki operacyjne, hydrofornie, przestrzenie
ograniczone pow. przewodzącymi, kanały rewizyjne,
kempingi, tereny budowy i rozbiórki, tereny otwarte

25

60

Szczególne

możliwość zetknięcia się ciała ludzkiego zanurzonego
w wodzie z elementami pod napięciem

12

30

21

Rodzaje ra

ż

e

ń

pr

ą

dem elektrycznym

1. Rażenie przy dotyku bezpośrednim

-

dotknięcie części czynnej, tj.:

a) żyły przewodu o uszkodzonej izolacji,

b) części czynnej wewnątrz urządzenia

podczas

nieostrożnej

pracy

pod

napięciem lub na skutek uszkodzenia
obudowy urządzenia

2. Rażenie przy dotyku pośrednim

-

dotknięcie

części

przewodzącej

dostępnej, na której napięcie pojawiło
się

w

wyniku

uszkodzenia

izolacji

podstawowej urządzenia (c)

22

SYSTEMY OCHRONY PRZECIWPORA

Ż

ENIOWEJ

OCHRONA PODSTAWOWA

(OCHRONA PRZED DOTYKIEM BEZPO

Ś

REDNIM )

OCHRONA PRZY USZKODZENIU

(OCHRONA PRZED DOTYKIEM PO

Ś

REDNIM, OCHRONA

DODATKOWA)

RÓWNOCZESNA OCHRONA PRZED DOTYKIEM

BEZPO

Ś

REDNIM I PO

Ś

REDNIM

(okre

ś

lenie nieaktualne !!!)

• W obwodach o napięciu znamionowym > 50 V AC lub 120 V DC

ochrona

podstawowa i ochrona dodatkowa realizowane są

przez dwa

niezależne środki techniczne

• W obwodach o napięciu znamionowym ≤ 50 V AC lub 120 V DC zwykle

stosuje się

jeden środek techniczny realizujący jednocześnie ochronę

podstawową i ochronę dodatkową (obwody SELV i PELV)

23

ŚRODKI OCHRONY

PODSTAWOWEJ

24

Zadania ochrony podstawowej:

• uniemo

ż

liwienie przepływu pr

ą

du przez ciało człowieka w normalnych

warunkach pracy (uniemo

ż

liwienie dotkni

ę

cia cz

ęś

ci czynnych)

lub

• ograniczenie pr

ą

du ra

ż

eniowego do warto

ś

ci niestwarzaj

ą

cej zagro

ż

enia

(realizowane przy zastosowaniu równoczesnej ochrony podstawowej i

ochrony dodatkowej - w obwodach SELV lub PELV)

Ochrona podstawowa

Ochrona przed dotykiem bezpo

ś

rednim

=

25

26

• przykład: przewody, kable elektroenergetyczne

• realizowana przez całkowite pokrycie części czynnych izolacją

(zwykle

wykonaną fabrycznie),

która może być usunięta tylko przez zniszczenie

• izolacja musi być

odporna na długotrwałe narażenia

mechaniczne oraz

wpływy elektryczne, termiczne, chemiczne

• pokrycie farbą, pokostem lub podobnymi produktami zastosowanymi

samodzielnie

nie jest uznawane za izolację podstawową

• jeżeli izolacja została wykonana w czasie montażu lub naprawy

instalacji/urządzenia, to jej jakość powinna zostać

potwierdzona

odpowiednimi próbami

• praktycznie wyklucza się możliwość samodzielnych napraw izolacji (np.

napraw uszkodzonej izolacji przewodu przy użyciu taśmy izolacyjnej,
taśmy samowulkanizującej, koszulki termokurczliwej itp.)

OCHRONA PRZEZ IZOLOWANIE CZĘŚCI CZYNNYCH

(IZOLACJA PODSTAWOWA)

27

•

Wymagania:

• stopień ochrony:

≥ IPXXB (IP2X)

, łatwo dostępne górne poziome

powierzchnie ogrodzeń i obudów: ≥

IPXXD (IP4X),

• dopuszcza się niższy stopień ochrony, gdy jest to konieczne dla

właściwej pracy urządzenia lub podczas wymiany części (np. źródeł
światła, bezpieczników topikowych),

• trwałe

zamocowanie,

stabilność

i

wytrzymałość

zapewniające

utrzymanie wymaganego stopnia ochrony w warunkach eksploatacji.

OCHRONA PRZY UŻYCIU OGRODZEŃ LUB OBUDÓW

• Usunięcie ogrodzeń, otwarcie obudów lub usunięcie ich części możliwe

tylko:

• za pomocą klucza lub narzędzia, lub
• po wyłączeniu zasilania, przy czym ponowne włączenie zasilania

powinno być możliwe dopiero po ponownym założeniu ogrodzeń lub
zamknięciu obudów, lub

• gdy istnieje osłona wewnętrzna o stopniu ochrony nie mniejszym niż

IPXXB uniemożliwiająca dotknięcie części czynnych, możliwa do
usunięcia tylko za pomocą narzędzia lub klucza.

28

•

Cel: zabezpieczenie przed

przypadkowym

dotknięciem części czynnych

Uwaga:

brak ochrony przed dotykiem spowodowanym działaniem

rozmyślnym!

•

Zastosowanie: wyłącznie w przestrzeniach dostępnych dla osób
wykwalifikowanych lub przeszkolonych

•

Zadania:

• utrudnienie

niezamierzonego

zbliżenia ciała do części czynnych

• utrudnienie

niezamierzonego

dotknięcia części czynnych podczas

obsługi urządzeń

•

Wymagania/cechy:

• możliwość usunięcia bez użycia klucza lub narzędzia (w odróżnieniu

od obudów i ogrodzeń!)

• zabezpieczenie przed niezamierzonym usunięciem

• oznaczenie barwami ostrzegawczymi w celu łatwego postrzegania

OCHRONA PRZY UŻYCIU PRZESZKÓD (BARIER)

29

OCHRONA PRZEZ UMIESZCZENIE POZA ZASIĘGIEM RĘKI

• części czynne są

niedostępne do

dotyku, jeżeli umieszczone są poza
w/w przestrzenią

• zapobiega tylko niezamierzonemu

(!)

dotknięciu części czynnych

• w miejscach, w których normalnie

używa się przedmiotów przewodzących
wydłużających zasięg ręki, wymagane
odległości powinny być powiększone o
wymiary tych przedmiotów

• rażenie na drodze ręka-ręka

→

zasięg

dwóch rąk = 2,5 m (dawniej 2 m)

Zasi

ę

g r

ę

ki (PN-HD 60364-4-41) - przestrze

ń

pomi

ę

dzy dowolnymi punktami

powierzchni stanowiska, na którym porusza si

ę

człowiek, a powierzchni

ą

,

której mo

ż

e dosi

ę

gn

ąć

r

ę

k

ą

w dowolnym kierunku bez u

ż

ycia

ś

rodków

pomocniczych.

30

Ochronę

podstawową

(przed dotykiem bezpośrednim) w pewnych

warunkach

uzupełnia się

za pomocą

wysokoczułych wyłączników

różnicowoprądowych (I

∆

n

≤30 mA)

Cel: zwiększenie skuteczności ochrony podstawowej:

• w przypadku nieskutecznego działania ”standardowych” środków

ochrony podstawowej,

• w przypadku nieostrożności użytkowników.

Uwaga:

wysokoczułe RCD

nie mogą być jedynym środkiem ochrony

i ich

użycie nie zwalnia z obowiązku zastosowania jednego ze środków ochrony
podstawowej.

OCHRONA UZUPEŁANIAJĄCA OCHRONĘ PODSTAWOWĄ

31

ŚRODKI OCHRONY

PRZY USZKODZENIU

32

Ochrona przy uszkodzeniu

-

chroni człowieka, gdy na częściach

przewodzących dostępnych lub przewodzących obcych pojawia się
niebezpieczne napięcie dotykowe, tj. gdy zostanie uszkodzona izolacja
robocza urządzenia.

Ochrona przy uszkodzeniu

Ochrona przed dotykiem po

ś

rednim

=

Zadania ochrony przy uszkodzeniu:

•

spowodowanie samoczynnego wyłączenia zasilania w takim czasie, aby
napięcie dotykowe na częściach przewodzących dostępnych lub obcych
nie wywołało zagrożenia

lub

•

niedopuszczenie do pojawienia się napięcia dotykowego na częściach
przewodzących dostępnych i obcych

lub

•

ograniczenie

prądu

rażeniowego

do

wartości

niestwarzającej

zagrożenia

33

Uwagi:

• uzupełnienie ochrony przed dotykiem pośrednim stanowią połączenia

wyrównawcze: główne i miejscowe (dodatkowe)

• w ochronie przez samoczynne wyłączenie zasilania muszą być stosowane

uziemione przewody ochronne PE (PEN)

• przy pozostałych środkach nie wolno stosować uziemionych przewodów

ochronnych PE (PEN). Może być jedynie wymagane zastosowanie
nieuziemionych (rzadziej uziemionych) przewodów wyrównawczych CC

34

Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN-C

SAMOCZYNNE WYŁĄCZENIE ZASILANIA W SIECI TN

35

Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN-C

SAMOCZYNNE WYŁĄCZENIE ZASILANIA W SIECI TN

36

Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN-S

37

Warunki skuteczno

ś

ci ochrony przez SWZ w sieci TN:

1. przy metalicznym zwarciu przewodu fazowego L do cz

ęś

ci przewodz

ą

cej

dost

ę

pnej (przewodu PE lub obudowy) musi by

ć

spełniony warunek:

a

''

1

k

I

I

≥

S

a

0

Z

I

U

≥

poniewa

ż

:

S

0

''

1

k

Z

U

I

=

zatem:

I

a

– prąd wyłączający (powodujący działanie urządzenia ochronnego w wymaganym czasie)

I”

k1

– prąd metalicznego zwarcia doziemnego do części przewodzącej dostępnej

Z

S

– impedancja pętli zwarcia

U

0

– napięcie sieci względem ziemi

2. główne poł

ą

czenia wyrównawcze w budynku

3. uziemienia dodatkowe w sieci zasilaj

ą

cej poprawiaj

ą

ce bezpiecze

ń

stwo

przy zakłóceniach pracy sieci, a w szczególno

ś

ci przy utracie ci

ą

gło

ś

ci

przewodu PE (PEN)

38

Tabela. Maksymalne czasy wył

ą

czenia zasilania w sieci TN

dla odbiorników

r

ę

cznych i przeno

ś

nych

Napi

ę

cie znamionowe

sieci U

0

(V)

Wymagany czas wył

ą

czenia zasilania (s)

dla U

L

= 50V

dla U

L

= 25V

120

0,8

0,35

230, 277

0,4

0,2

400

0,2

0,05

480

0,1

0,05

580

0,1

0,02*

* przy niemo

ż

no

ś

ci spełnienia nale

ż

y stosowa

ć

poł

ą

czenia wyrównawcze

dodatkowe

Uwaga: Obwody rozdzielcze oraz obwody zasilaj

ą

ce tylko (!!!) urz

ą

dzenia

stacjonarne: 5 s

39

Rys. Charakterystyki czasowo-pr

ą

dowe bezpieczników typu gL

40

Rys. Rzeczywiste charakterystyki czasowo-pr

ą

dowe bezpieczników typu gG

41

Rys. Przykładowa charakterystyka czasowo-prądowa wkładki topikowej (BiWts, I

n

=20

A)

42

Rys. Szkic budowy wył

ą

cznika instalacyjnego:

1

−

zacisk przył

ą

czeniowy

2, 3

−

styki: stały, ruchomy

4

−

komora gaszeniowa

5

−

wyzwalacz nadpr

ą

dowy elektromagnetyczny

6

−

wyzwalacz cieplny

8

−

zamek

9

−

d

ź

wignia nap

ę

du

10

−

obudowa

43

Rys. Charakterystyki czasowo-pr

ą

dowe

wył

ą

czników instalacyjnych

Typ

Termobimetal

Elektromagnes

Pr

ą

d I

1

Pr

ą

d I

2

Czas

Pr

ą

d I

4

Pr

ą

d I

5

Czas

B

1,13 I

n

1,45 I

n

> 1 h

≤

1h

3 I

n

5 I

n

≥

0,1 s

< 0,1 s

C

1,13 I

n

1,45 I

n

> 1 h

≤

1h

5 I

n

10 I

n

≥

0,1 s

< 0,1 s

D

1,13 I

n

1,45 I

n

> 1 h

≤

1h

10 I

n

20 I

n

≥

0,1 s

< 0,1 s

Tabela. Prądy i czasy zadziałania wyzwalaczy wyłączników instalacyjnych

44

Przy trudności w realizacji w/w wymagania należy spełnić jeden z
warunków:

1. Spadek napięcia na przewodzie PE między rozdzielnicą zasilającą

odbiorniki a miejscem przyłączenia przewodu PE do głównej szyny
uziemiającej nie może przekraczać 50 V przy dowolnym zwarciu
jednofazowym do przewodu PE:

S

0

PE

Z

U

50

Z

⋅

≤

2. W rozdzielnicy są wykonane połączenia wyrównawcze dodatkowe

przyłączone do tych samych części przewodzących obcych, co
połączenia wyrównawcze główne.

UWAGA: W przypadku zasilania z jednej rozdzielnicy urządzeń ręcznych i
stacjonarnych,

wymagany czas wyłączenia we wszystkich obwodach nie

może być dłuższy niż w obwodzie z urządzeniem ręcznym.

45

Wyprowadzenie wzoru na spadek napięcia na przewodzie PE

''

1

k

PE

PE

I

Z

U

⋅

=

S

0

PE

Z

U

50

Z

⋅

≤

L

PE

U

U

≤

V

50

Z

U

Z

S

0

PE

≤

⋅

Warunek wyj

ś

ciowy:

S

0

''

1

k

Z

U

I

=

gdzie:
Z

S

– impedancja p

ę

tli zwarcia jednofazowego przy zwarciu w rozdzielnicy zasilaj

ą

cej

50 – warto

ść

napi

ę

cia U

L

w V (w uzasadnionych przypadkach: 25 V)

Podst.

Przek

szt.

46

Rys. Napięcie dotykowe spodziewane bez miejscowego połączenia wyrównawczego

47

Rys. Napięcie dotykowe spodziewane po wykonaniu miejscowego

połączenia wyrównawczego

48

W przypadkach, gdy możliwe jest zwarcie przewodu fazowego z ziemią z
pominięciem przewodu PE (PEN)

wymaga się, aby napięcie między

przewodem PE (PEN, przyłączonymi do niego częściami przewodzącymi
dostępnymi) a ziemią spełniało warunek:

V

50

I

R

U

''

1

k

B

PEN

≤

⋅

=

ZWARCIE DOZIEMNE Z POMINIĘCIEM PRZEWODU PE

49

E

B

0

1

k

R

R

U

I

+

=

′′

50

R

R

U

R

U

E

B

0

B

PEN

≤

+

⋅

=

R

B

- wypadkowa rezystancja wszystkich połączonych równolegle uziomów

R

E

- minimalna rezystancja styku z ziemią części przewodzących obcych nie połączonych z

przewodem PE, przez które może nastąpić zwarcie przewodu fazowego z ziemią

U

0

- wartość skuteczna napięcia znamionowego względem ziemi

50

U

50

R

R

0

E

B

−

≤

Wyprowadzenie wzoru:

V

50

I

R

U

''

1

k

B

PEN

≤

⋅

=

Warunek:

Podst.

Przek

szt.

50

PODŁĄCZANIE GNIAZD WTYCZKOWYCH DO SIECI TN

TN-C TN-C TN-S

nieprawidłowe

prawidłowe prawidłowe

51

PODŁĄCZENIE GNIAZDA

NIEPRAWIDŁOWE

52

PODŁĄCZENIE GNIAZDA

PRAWIDŁOWE

53

Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TT

SAMOCZYNNE WYŁĄCZENIE ZASILANIA W SIECI TT

54

• Problem: zapewnienie prawidłowego działania ochrony w czasie < 5 s

przez zabezpieczenia nadprądowe (zwłaszcza o dużych I

n

)

• Praktycznie:

• ochrona przez SWZ w sieci TT jest stosowana znacznie rzadziej niż w

sieci TN

• ochronę przez SWZ z zabezpieczeniami nadprądowymi w sieci TT

zrealizować można tylko dla urządzeń stacjonarnych

a

L

A

I

U

R

≤

R

A

- rezystancja uziemienia ochronnego badanego urządzenia

I

a

- prąd wyłączający

U

L

- dopuszczalna w danych warunkach środowiskowych wartość napięcia dotykowego

Warunek skuteczno

ś

ci ochrony:

55

• Części czynne: odizolowane od ziemi lub połączone z ziemią za

pośrednictwem impedancji o odpowiednio dużej wartości.

• W/w połączenie może być wykonane w punkcie neutralnym układu albo w

sztucznym punkcie neutralnym.

• Sztuczny punkt neutralny może być połączony bezpośrednio z ziemią, jeżeli

wypadkowa impedancja dla składowej zerowej jest dostatecznie duża.

• Części przewodzące dostępne powinny być uziemione indywidualnie,

grupowo lub zbiorowo.

• Jeśli układ IT jest stosowany w celu kontynuacji zasilania po wystąpieniu

pojedynczego

zwarcia,

to

powinny

być

zastosowane

urządzenia

kontrolujące stan izolacji (UKSI) dla wykrycia pierwszego doziemienia.

• UKSI powinno uruchomić sygnał dźwiękowy lub optyczny. Przy stosowaniu

obydwu sygnałów sygnał dźwiękowy może być wyłączany, ale sygnał
optyczny powinien trwać do momentu usunięcia doziemienia.

•

Zaleca się, aby pierwsze doziemienie było usuwane możliwie jak
najszybciej.

SAMOCZYNNE WYŁĄCZENIE ZASILANIA W SIECI IT

56

Ochronę przez samoczynne wyłączenie zasilania przy pojedynczym zwarciu
doziemnym w sieciach IT stosuje się w następujących przypadkach:

• gdy warunki pracy sieci stwarzają znaczne zagrożenie porażeniowe obsługi

(wysoka temperatura, duża wilgotność, praca na otwartym powietrzu)

• przy zagrożeniu pożarowym albo wybuchowym (kopalnie metanowe, zakłady

chemiczne itp.)

Warunki skuteczności ochrony:

• przy uziemieniu indywidualnym lub grupowym, jeżeli nie jest wymagane

wyłączanie zasilania przy pojedynczym zwarciu doziemnym:

R

A

I

d

≤ U

L

• przy uziemieniu zbiorowym i przy uziemieniu indywidualnym i grupowym, jeżeli

jest wymagane wyłączanie przy pojedynczym zwarciu doziemnym:

R

A

I

a

≤ U

L

SWZ w sieci IT przy pojedynczym zwarciu doziemnym

w których:
I

d

- prąd pojedynczego zwarcia przy pomijalnej impedancji w miejscu zwarcia między

przewodem fazowym i częścią przewodzącą dostępną (I

d

= I”

k1

) (Wartość I

d

musi

uwzględniać prądy upływowe i całkowitą (wypadkową) impedancję uziemienia sieci
wyznaczoną na drodze obliczeniowej lub przez pomiar)

57

Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci

o układzie IT przy pojedynczym zwarciu doziemnym

58

• W sieciach IT, w których dopuszcza się pracę przy pojedyncz

ym

zwarci

u

doziemn

ym,

powinny być stosowane urządzenia UKSI do sygnalizacji zwarcia.

• Zgodnie z normą zaleca się, aby pierwsze zwarcie było usunięte w możliwie krótkim

czasie, by skrócić czas asymetrii napięć sieci względem ziemi i zmniejszyć
prawdopodobieństwo wystąpienia zwarcia podwójnego.

• Przy zwarciu podwójnym może wystąpić

znaczne zagrożenie porażeniowe

powodowane dużym prądem uszkodzeniowym. Ochronę przeciwporażeniową przy
dotyku pośrednim zapewni wówczas ograniczenie czasu występowania zwarcia.

• Warunki wyłączenia zasilania przy podwójnym zwarciu doziemnym zależą od

rodzaju uziemienia (indywidualne, grupowe lub zbiorowe).

Jeżeli części przewodzące dostępne uziemione są indywidualnie lub grupowo, to

powinien być spełniony warunek (jak w sieci TT):

R

A

⋅

I

a

≤ U

L

w którym:
R

A

- dopuszczalna rezystancja uziemienia ochronnego części przewodzących dostępnych

odbiornika lub grupy odbiorników

I

a

- prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego

SWZ w sieci IT przy podwójnym zwarciu doziemnym

59

Wymagany czas samoczynnego wyłączenia zasilania zależy od rodzaju
stosowanego urządzenia zabezpieczającego:

• urządzenie nadprądowe powinno mieć ciągłą charakterystykę czasowo-

prądową, a czas wyłączenia nie może przekraczać 5 s

• urządzenie

z

działaniem

natychmiastowym

(tylko

wyzwalacz

elektromagnetyczny) - wartość prądu I

a

musi być prądem minimalnym

zapewniającym takie wyłączenie

60

Rys. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania w sieci o układzie

IT przy podwójnym zwarciu doziemnym

61

Alternatywnym (i znacznie tańszym) rozwiązaniem jest stosowanie sieci IT z
uziemieniem zbiorowym (sieć ochronna, SUPO) - warunki ochrony przed
dotykiem pośrednim są takie same jak w układzie TN, gdyż prąd zwarciowy
nie przepływa przez uziom, lecz zamyka się przez przewód PE.

Muszą być wtedy spełnione następujące warunki:

a) w sieci z przewodem neutralnym:

b) w sieci bez przewodu neutralnego:

a

S

I

U

Z

2

'

0

≤

a

S

I

U

Z

2

3

0

≤

w których:
Z'

S

- impedancja p

ę

tli zwarcia od

ź

ródła zasilania do rozpatrywanego odbiornika

obejmuj

ą

ca przewód neutralny i przewód ochronny obwodu

Z

s

- impedancja p

ę

tli zwarcia od

ź

ródła zasilania do rozpatrywanego odbiornika

obejmuj

ą

ca przewód fazowy i przewód ochronny obwodu

I

a

- pr

ą

d wył

ą

czaj

ą

cy zapewniaj

ą

cy zadziałanie urz

ą

dzenia wył

ą

czaj

ą

cego w wymaganym

czasie

62

Maksymalne czasy wyłączenia zasilania przy zwarciach podwójnych

• dla urządzeń rozdzielczych oraz urządzeń stacjonarnych i ruchomych nie

przemieszczanych ręcznie podczas użytkowania dopuszcza się czas wyłączenia
podwójnych zwarć doziemnych nie dłuższy niż 5 s (niezależnie od warunków
środowiskowych i napięcia względem ziemi)

• dla urządzeń ręcznych oraz przeznaczonych do ręcznego przemieszczania w

czasie ich użytkowania wymagane czasy wyłączenia przedstawiono w tabeli.

Napięcie

znamionowe

sieci

U

0

/U (V)

Czas wyłączenia [s]

w sieci bez przewodu

neutralnego

w sieci z przewodem

neutralnym

U

L

= 50 V

U

L

= 25 V

U

L

= 50 V

U

L

= 25 V

120-240

0,8

0,4

5,0

1,1,0

230/400
277/480

0,4

0,2

0,8

0,5

400/690

0,2

0,06

0,4

0,2

580/1000

0,1

0,02 *

0,3

0,08

Tabela. Maksymalne czasy wyłączenia zasilania w sieci o układzie IT z uziemieniem

zbiorowym (sieć ochronna) przy metalicznym podwójnym zwarciu doziemnym

63

WYŁĄCZNIKI

RÓŻNICOWOPRĄDOWE

64

A - człon pomiarowy
B - człon wzmacniacza-komparatora
C - człon wył

ą

czaj

ą

cy

D - człon kontrolny
R

t

- rezystor kontrolny

Rys. Schemat blokowy wyłącznika różnicowoprądowego

RCD

=

R

esidual

C

urrent

D

evice

65

Rys. Budowa przekaźnika spolaryzowanego stosowanego w wyłącznikach RCD typu AC

1 - uzwojenie różnicowe przekładnika różnicowego
2 - uzwojenie elektromagnesu przekaźnika spolaryzowanego
3 - magnes trwały
4 - ruchoma zwora przekaźnika spolaryzowanego
5 - sprężyna zwory

UWAGA:

Osoba instalująca wyłącznik RCD powinna poinformować

użytkownika instalacji o obowiązku okresowego sprawdzania wyłącznika
przez naciśnięcie przycisku

"T" ("TEST") -

zgodnie z zaleceniami

wytwórcy, zwykle nie rzadziej niż raz na miesiąc.

66

a) napięcie znamionowe U

n

• dla wyłączników 1-fazowych: 230 V

• dla wyłączników 3-fazowych: 400 V

b) prąd znamionowy ciągły (prąd obciążenia) I

n

c) znamionowy prąd różnicowy I

∆n

• najczęściej: 6, 10, 30, 100, 300, 500 mA, 1 A lub 3 A

• rzadko budowane są RCD o większym prądzie I

∆n

(do 25 A)

Parametry znamionowe wyłączników różnicowoprądowych

Wyłączniki

I

∆n

[mA]

wysokoczułe

≤

30

średnioczułe

30 <

I

∆n

≤ 500

niskoczułe

> 500

Tabela. Klasyfikacja RCD pod względem czułości

67

Typ

Oznaczenie

Przeznaczenie / zastosowanie

AC

w sieciach z pr

ą

dem uszkodzeniowym sinusoidalnie

zmiennym doprowadzonym w sposób nagły lub wolno
narastaj

ą

cy

A

w sieciach z pr

ą

dem uszkodzeniowym sinusoidalnie

zmiennym i stałym pulsuj

ą

cym ze składow

ą

stał

ą

do

6 mA, ze sterowaniem k

ą

ta fazowego, doprowadzonym w

sposób nagły lub wolno narastaj

ą

cy

B

w sieciach z pr

ą

dem uszkodzeniowym sinusoidalnie

zmiennym i stałym pulsuj

ą

cym ze sterowaniem k

ą

ta

fazowego

oraz

z

pr

ą

dem

stałym

wygładzonym

doprowadzonym w sposób nagły lub wolno narastaj

ą

cy

Typy wyłączników różnicowoprądowych

68

Wył

ą

cznik bezzwłoczny odporny na udarowy pr

ą

d

ró

ż

nicowy o warto

ś

ci 500 A, 8/20

µ

s

kV,G

G

Wył

ą

cznik krótkozwłoczny odporny na udarowy pr

ą

d

ró

ż

nicowy 3 kA, 8/20

µ

s

S

Wył

ą

cznik

selektywny,

działaj

ą

cy

z

opó

ź

nieniem,

przeznaczony do współpracy przy szeregowym poł

ą

czeniu

z wył

ą

cznikiem bezzwłocznym i odporny na udarowy pr

ą

d

ró

ż

nicowy 3 kA, 8/20

µ

s

-25

Wył

ą

cznik przeznaczony do pracy poza pomieszczeniami

w temperaturze do minus 25

°

C

Wył

ą

cznik wymaga zabezpieczenia od strony zasilania

bezpiecznikiem typu gG o pr

ą

dzie nieprzekraczaj

ą

cym

63 A dla zapewnienia wył

ą

czenia pr

ą

du zwarciowego

podanego przez wytwórc

ę

. Je

ż

eli dopuszczalny pr

ą

d

znamionowy jest inny ni

ż

63 A, to jego warto

ść

powinna

by

ć

podana przy symbolu bezpiecznika.

69

Tabela. Maksymalne i minimalne czasy wył

ą

czenia wył

ą

czników RCD typu AC

Typ

wy

łą

cznika

Pr

ą

d I

n

Pr

ą

d I

∆

n

Czas wy

łą

czenia (s) dla

pr

ą

du uszkodzeniowego I

∆

o warto

ś

ci:

Uwagi

[A]

[A]

I

∆

n

2

⋅

I

∆

n

5

⋅

I

∆

n

bezzw

ł

oczny

dowolny

dowolny

0,3

0,15

0,04

czas

maksymalny

selektywny

25

0,03

0,5

0,2

0,15

czas

maksymalny

0,13

0,06

0,05

czas minimalny

RCCB

(residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent
protection) – wył

ą

czniki bez wbudowanego zabezpieczenia nadpr

ą

dowego

RCBO

(residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent

protection) – wył

ą

czniki z wbudowanym zabezpieczeniem nadpr

ą

dowym.

70

1 – wykres (wg normy) granicznych dopuszczalnych czasów działania wysokoczułych

RCD (I

∆n

= 30 mA)

2 – przykładowa rzeczywista charakterystyka czasowo-prądowa wysokoczułych RCD

(I

∆n

= 30 mA)

71

PEN

R

B

L1

L2

L3

N

PE

∆

I

Rys. Sposób instalowania wył

ą

cznika RCD w sieci o układzie TN-C-S

N

R

A

L1

L2

L3

N

PE

∆

I

R

A

Rys. Sposób instalowania wył

ą

cznika RCD w sieci o układzie TT

72

Ogólny warunek skuteczności ochrony w sieci TN:

I

a

— Z

S

≤ U

0

Dla wyłącznika RCD:

I

a

= I

∆

n

zatem:

I

∆

n

— Z

S

≤ U

0

Uwaga:

w praktyce dla spełnienia w/w warunku wystarczające jest

zachowanie ciągłości pętli zwarcia.

Warunek sprawności wyłącznika RCD typu AC:

(przy badaniu prądem sinusoidalnie zmiennym nieodkształconym):

0,5—I

∆n

< I

∆

≤

I

∆n

73

• W instalacjach elektrycznych budynków mieszkalnych należy dążyć do

ochrony

jak największej części instalacji

wysokoczułym RCD.

• W

szczególności

należy

chronić

obwody

gniazd

wtyczkowych

zainstalowanych w łazience, kuchni, piwnicy, garażu, oraz gniazd na prąd
do 20 A przeznaczonych do zasilania urządzeń użytkowanych poza
budynkiem (np. kosiarek do trawy, lamp przenośnych itp.).

• W instalacjach przemysłowych wysokoczułe RCD powinny być stosowane

do zabezpieczenia obwodów, w których wymagane

jest uzupełnianie

ochrony przed dotykiem bezpośrednim

(obwodów gniazd wtyczkowych

zasilających odbiorniki ręczne i przenośne).

• Wyłączniki średnioczułe (o prądzie zadziałania nie przekraczającym 0,5 A)

należy stosować do zabezpieczania obwodów wymagających

ochrony

przed pożarem

wywołanym doziemnym prądem upływowym.

74

Tabela. Wymagane miejsca stosowania wył

ą

czników RCD

Zasilane obwody

I

∆

n

[mA]

Obwody gniazd wtyczkowych w pomieszczeniach z wann

ą

(natryskiem)

30

Obwody gniazd wtyczkowych na placach budowy i rozbiórek

30

Obwody gniazd wtyczkowych na pr

ą

d znamionowy

≤

20 A przeznaczonych do

zasilania urz

ą

dze

ń

u

ż

ytkowanych poza budynkiem

30

Instalacje elektryczne w gospodarstwach rolniczych i ogrodniczych:

- obwody gniazd wtyczkowych
- pozosta

ł

e obwody (ca

ł

o

ść

instalacji)

30

500

Instalacje elektryczne w basenach p

ł

ywackich krytych i na otwartym powietrzu

30

Instalacje elektryczne w pomieszczeniach saun

30

Instalacje elektryczne na kempingach i w pojazdach wypoczynkowych

30

Instalacje w pomieszczeniach zagro

ż

onych po

ż

arem

500

75

Rys. Przykład budowy instalacji elektrycznej z wyłącznikami

RCD w budynku jednorodzinnym

76

Rys. Przykład budowy instalacji elektrycznej z wyłącznikami RCD

w budynku wielorodzinnym

77

Rys. Zasada działania wyłącznika RCD typu B (reagującego na prąd uszkodzeniowy
przemienny, stały pulsujący, przemienny lub stały sterowany fazowo oraz na prąd

stały wygładzony)

A – układ wyzwalania pr

ą

dem uszkodzeniowym AC

E – układ wyzwalania pr

ą

dem uszkodzeniowym DC

Z – zamek wył

ą

cznika

P1 – przekładnik ró

ż

nicowopr

ą

dowy wykrywaj

ą

cy pr

ą

d uszkodzeniowy AC

P2 – przekładnik z rdzeniem nasycaj

ą

cym si

ę

, wykrywaj

ą

cy pr

ą

d uszkodzeniowy DC

78

Instalacja TN-C z wyłącznikiem RCD: uziemienie odbiornika przez

posadowienie może spowodować błędne

(zbędne)

zadziałanie wyłącznika RCD

Niewłaściwa „modernizacja” instalacji elektrycznych

79

kWh

I

E

obc

I

I

E

L

PEN

np. pralka

L PEN

odbiornik

obc

obc

I

I

I

obc

I

obc

E

I

I

0,03 A

Instalacja TN-C z wyłącznikiem RCD:

uziemienie pralki przez posadowienie może spowodować błędne
zadziałanie wyłącznika, nawet przy nie pracującej pralce, lecz przy
przewodzie zasilającym pralkę włączonym do gniazda wtyczkowego

80

Rys. Modernizacja instalacji elektrycznej w budynku jednorodzinnym

kWh

obwody

zmodernizowane,

z ochroną przed

dot ykiem pośrednim

•

Ι∆

n

≤ 0,03

A

∆

I

•

•

•

3 (1)

1

L

3

PEN

3

•

•

obwody bez

modernizacji,
bez ochrony

przed dot ykiem

pośrednim

lub z ochroną

przed dot ykiem

pośrednim

1 (3)

L PEN

L PEN

Prawidłowa modernizacja instalacji elektrycznych

81

kWh

obwody

zmodernizowane,

z ochroną przed

dotykiem pośrednim

•

Ι∆

n

≤ 0,03

A

∆

I

•

•

•

3 (1)

3 (1)

L

3

PEN

3

•

•

obwody bez

modernizacji,
bez ochrony

przed dotykiem

pośrednim

lub z ochroną

przed dotykiem

pośrednim

R

A

3 (1)

L PEN

L PEN

R

d

Rys. Modernizacja instalacji elektrycznej w budynku jednorodzinnym

82

Rys. „Gniazdo bezpieczeństwa” z wbudowanym wysokoczułym RCD

83

ŚRODKI OCHRONY PRZY

USZKODZENIU - c.d.

84

Ochrona polega na zastosowaniu:

a) wykonanych fabrycznie urządzeń mających izolację podwójną lub

wzmocnioną (II klasy ochronności) lub

b) zespołu urządzeń elektrycznych fabrycznie w pełni izolowanych lub

c) urządzeń o izolacji podstawowej z wykonaną w czasie montażu

instalacji izolacją dodatkową zapewniającą stopień bezpieczeństwa
równoważny urządzeniom elektrycznym II klasy ochronności

OCHRONA PRZEZ ZASTOSOWANIE URZĄDZEŃ

II KLASY OCHRONNOŚCI LUB O IZOLACJI RÓWNOWAŻNEJ

Oznaczenie (w widocznym miejscu na zewnątrz i wewnątrz obudowy):

85

Rys. Budowa urządzeń II klasy ochronności

a) z izolacją podwójną, przy czym izolacją dodatkową jest obudowa izolacyjna
b) z izolacją podwójną i obudową metalową
c) z izolacją wzmocnioną i obudowa metalową

1 – część czynna
2 – izolacja podstawowa
3 – izolacja dodatkowa
4 – izolacja wzmocniona
5 – część przewodząca dostępna

a) b)

c)

3

2

1

1

2

3

5

5

4

1

6

6

86

OCHRONA PRZEZ ZASTOSOWANIE IZOLOWANEGO STANOWISKA

• Cel: zapobieżenie porażeniu człowieka na drodze ręka-stopy

• Ograniczenie zakresu działania: nie zapobiega rażeniu i nie powoduje

wyłączenia uszkodzonego obwodu

• Niemożność stosowania w warunkach, w których właściwości elektryczne i

mechaniczne izolacji mogą ulec pogorszeniu (np. stanowiska mokre)

l

≥≥≥≥

2 m

l

≥ ≥ ≥ ≥

2 m

l

<

<

<

<

2m

l

>

2

,5

m

2

1

1

1

1

3

1 - część przewodząca dostępna
2 – izolowane stanowisko
3 – bariera (przeszkoda)

Rys. Minimalne odległości między częściami
przewodzącymi dostępnymi (obcymi) na
izolowanym stanowisku

87

a) rezystancja podłogi i ścian w każdym punkcie musi wynosić co najmniej:

•

50 kΩ – jeżeli U

0

≤ 500V

•

100 kΩ – jeżeli U

0

> 500V

b) brak uziemionych przewodów PE

c) wzajemne oddalenie części przewodzących dostępnych i oddalenie tych

części od części przewodzących obcych: co najmniej 2 m (1,25 m poza
strefą zasięgu ręki)

d) części przewodzące obce: izolowane izolacją wytrzymującą próbę

napięciem 2 kV, prąd upływu ≤ 1 mA

e) części przewodzące dostępne znajdujące się w odległości < 2 m:

oddzielone

barierą

zwiększającą

odległość

niezamierzonego

równoczesnego dotyku do co najmniej 2 m

Warunki skuteczno

ś

ci ochrony przez zastosowanie izolowanego

stanowiska:

88

l < 2 m

l < 2 m

l < 2 m

l

>

2

,5

m

1

1

2

3

4

1

OCHRONA PRZEZ ZASTOSOWANIE NIEUZIEMIONYCH

POŁĄCZEŃ WYRÓWNAWCZYCH

• Cel: zapobieganie porażeniom na drodze ręka-ręka, gdy jednocześnie nie

występuje zagrożenie na drodze ręka-stopy (stanowisko izolowane)

• Nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe powinny łączyć między sobą

wszystkie części przewodzące obce znajdujące się w odległości < 2 m

• Na stanowisko nie wolno wprowadzać przewodów ochronnych PE

• Przewody nieuziemionych połączeń

wyrównawczych powinny spełniać

wymagania stawiane przewodom wyrównawczym miejscowym

Rys. Ochrona przez zastosowanie

nieuziemionych połączeń

wyrównawczych:

1 - część przewodząca dostępna
2 - przewód połączenia

wyrównawczego

3 - część przewodząca obca
4 - izolowane stanowisko

89

Rys. Separacja elektryczna pojedynczego

odbiornika

OCHRONA PRZEZ ZASTOSOWANIE SEPARACJI ELEKTRYCZNEJ

U < 500 V

l

≤≤≤≤

500 m

U x l

≤≤≤≤

100 000

• odseparowanie elektryczne obwodu zasilającego odbiornik od innych

obwodów, z których mogłoby przedostać się napięcie stwarzające zagrożenie

• odseparowanie części czynnych i części przewodzących dostępnych od ziemi,

• ograniczenie napięcia znamionowego i długości obwodu separowanego w celu

zmniejszenia prawdopodobieństwa uszkodzenia izolacji oraz zmniejszenia
wartości prądu rażeniowego, gdyby do uszkodzenia doszło

• źródło obwodu separowanego: transformatory separacyjne (PN-EN 61558-2-

4:2000) lub źródła zapewniające równoważny poziom bezpieczeństwa (np.
przetwornice separacyjne)

• zalecane prowadzenie przewodów obwodu separowanego oddzielnie od innych

obwodów

90

Rys. Zasada stosowania separacji elektrycznej:

a) pojedynczego odbiornika
b) grupy odbiorników
c) odbiornika użytkowanego na metalowym stanowisku przewodzącym

91

RÓWNOCZESNA OCHRONA

PRZED DOTYKIEM

BEZPOŚREDNIM I POŚREDNIM

92

W obwodach SELV i PELV muszą być spełnione równocześnie następujące
warunki:

1. napięcie znamionowe

musi mieścić się w I zakresie napięciowym

określonym w normie PN-91/E-05010 jako

≤

50 V a.c. lub

≤

120 V d.c.,

a jego wartość powinna być dobrana do występującego stopnia
zagrożenia porażeniowego

2. sposób

wykonania obwodów

powinien

zapewniać

odpowiednią

separację obwodów SELV i PELV od obwodów wyższych napięć (w
warunkach normalnych i zakłóceniowych)

3. w określonych przez normę PN-IEC 60364-4-41 warunkach powinny być

zastosowane odpowiednie

środki ochrony przed dotykiem bezpośrednim

• Realizowana przez zastosowanie obwodów

SELV

lub

PELV

•

ELV = extra low voltage

= bardzo niskie napięcie

• używane potocznie określenie „ochrona przez zastosowanie bardzo

niskiego napięcia” jest mylące, gdyż zastosowanie tylko „bardzo niskiego
napięcia” nie jest warunkiem wystarczającym

93

Rys. Porównanie niektórych cech obwodów SELV, PELV i FELV

94

Elementy

obwodu

Wymagania stawiane elementom obwodów

SELV

PELV

Ź

ród

ł

o

napi

ę

cia

1. Nale

ż

y

stosowa

ć

transformatory

bezpiecze

ń

stwa

lub

inne

ź

ród

ł

a

zapewniaj

ą

ce nie mniejszy stopie

ń

oddzielenia obwodu ELV od obwodu

wy

ż

szego napi

ę

cia.

2. Warto

ś

ci napi

ęć

znamionowych obwodów SELV lub PELV nie mog

ą

przekracza

ć

50 V AC lub 120 V DC

i napi

ę

cia dopuszczalnego U

L

dla

rozpatrywanych warunków u

ż

ytkowania obwodów

Cz

ęś

ci

czynne

Cz

ęś

ci czynne powinny by

ć

oddzielone

od obwodów wy

ż

szego napi

ę

cia.

Nie powinny by

ć

one po

łą

czone

z

uziomami i z przewodami ochronnymi
innych obwodów.

Okre

ś

lone cz

ęś

ci czynne

mog

ą

by

ć

po

łą

czone

z uziomem i przewodami

ochronnymi obwodów wy

ż

szego

napi

ę

cia.

Cz

ęś

ci

przewodz

ą

ce

dost

ę

pne

Cz

ęś

ci przewodz

ą

ce dost

ę

pne

nie

powinny by

ć

uziemione i po

łą

czone

z

przewodami ochronnymi ani z
cz

ęś

ciami przewodz

ą

cymi dost

ę

pnymi

innych obwodów lub z cz

ęś

ciami

przewodz

ą

cymi obcymi (z wyj

ą

tkami

podanymi w normie)

Cz

ęś

ci przewodz

ą

ce dost

ę

pne

mog

ą

by

ć

po

łą

czone z uziomem

lub

uziemionymi przewodami ochronnymi
obwodów wy

ż

szego napi

ę

cia.

95

Przewody

Przewody powinny by

ć

prowadzone oddzielnie od obwodów wy

ż

szego

napi

ę

cia

. Dopuszcza si

ę

prowadzenie ww. obwodów obok siebie je

ż

eli:

a)

przewody obwodu SELV lub PELV umieszczone zostan

ą

w dodatkowej

os

ł

onie izolacyjnej, lub

b)

oddzielone zostan

ą

metalowym ekranem lub os

ł

on

ą

, lub

c)

b

ę

d

ą

mia

ł

y izolacj

ę

o napi

ę

ciu wymaganym dla obwodów o wy

ż

szym

napi

ę

ciu

Wtyczki

i gniazda

wtyczkowe

Wtyczki i gniazda wtyczkowe

nie powinny pasowa

ć

do wtyczek i gniazd

obwodów o innym napi

ę

ciu i

nie mog

ą

mie

ć

styku ochronnego

.

Ochrona przed

dotykiem

bezpo

ś

rednim

przy U

n

< 25 V AC lub 60 V DC

nie wymaga si

ę

ochrony

przy U

n

> 25 V AC lub 60 V DC

nale

ż

y stosowa

ć

izolacj

ę

podstawow

ą

, ogrodzenie lub

obudow

ę

co najmniej o IP 2X

Nale

ż

y stosowa

ć

izolacj

ę

podstawow

ą

, ogrodzenia lub

obudowy co najmniej o IP 2X.

Ochrona ta nie jest konieczna w
obwodach o napi

ę

ciu nie

przekraczaj

ą

cym 25 V AC lub 60 V

DC, je

ż

eli zagro

ż

enie jest ma

ł

e

Ochrona przed

dotykiem

po

ś

rednim

Nie wymaga si

ę

stosowania

ś

rodków ochrony przed dotykiem po

ś

rednim

96

OCHRONA

PRZECIWPORAŻENIOWA

W NORMIE

PN-HD 60364-4-41:2009

97

Środek ochrony powinien składać się z:

• odpowiedniej

kombinacji

niezależnych

środków

do ochrony

podstawowej oraz ochrony przy uszkodzeniu, lub

• Wzmocnionego środka ochrony

zapewniającego zarówno ochronę

podstawową, jak i ochronę przy uszkodzeniu.

Norma PN-HD 60364-4-41 dopuszcza

do powszechnego stosowania

następujące środki ochrony:

1. samoczynne wyłączanie zasilania

2. izolację podwójną lub wzmocnioną

3. separację elektryczną dla zasilania jednego odbiornika

4. bardzo niskie napięcie SELV lub PELV

Wymagania podstawowe stawiane środkom ochrony

98

Przeszkody i umieszczenie poza zasięgiem ręki mogą być stosowane jedynie
w instalacjach dostępnych dla:

• osób wykwalifikowanych lub poinstruowanych, lub
• osób

będących

pod

nadzorem

osób

wykwalifikowanych

lub

poinstruowanych.

Środki ochrony, które mogą być stosowane w instalacjach nadzorowanych
przez osoby wykwalifikowane lub poinstruowane,

w których nie mogą być

wykonywane nieautoryzowane zmiany:

•

izolowanie stanowiska

•

nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe

•

separacja elektryczna dla zasilania więcej niż jednego odbiornika

Jeżeli środki ochrony przeciwporażeniowej nie mogą być skuteczne, powinny
być zastosowane odpowiednio dobrane

środki (dodatkowe) uzupełniające

zapewniające wraz ze środkami podstawowymi wymagany stopień
bezpieczeństwa.

99

Układ

Maksymalne czasy (w sekundach) przy napi

ę

ciu

50 V

≤

U

0

≤

120 V

120 V<U

0

≤

230 V

230 V<U

0

≤

400 V

U

0

> 400 V

a.c.

d.c.

a.c.

d.c.

a.c.

d.c.

a.c.

d.c.

TN

0,8

Uwaga 1

0,4

5,0

0,2

0,4

0,1

0,1

TT

0,4

Uwaga 2

0,2

0,4

0,07

0,2

0,04

0,1

W układzie TT, w którym zastosowano dla ochrony przy uszkodzeniu samoczynne
wył

ą

czanie zasilania i poł

ą

czenia wyrównawcze ochronne ł

ą

cz

ą

ce wszystkie cz

ęś

ci

przewodz

ą

ce dost

ę

pne mo

ż

e by

ć

stosowany czas wył

ą

czania podany dla układu TN

Uwaga 1: Samoczynne wył

ą

czenie zasilania mo

ż

e by

ć

wymagane z innych powodów ni

ż

ochrona przeciwpora

ż

eniowa.

Uwaga 2: Przy stosowaniu urz

ą

dzenia ochronnego w postaci wył

ą

cznika RCD nale

ż

y

uwzgl

ę

dni

ć

uwag

ę

do 411.4.4, uwag

ę

4 do 411.5.3 i uwag

ę

do 411.6.4

Tabela. Maksymalne czasy samoczynnego wyłączenia zasilania w obwodach

odbiorczych typu TN i TT, w których płynąć może prąd nie przekraczający 32 A

100

• W układach TN dopuszcza się samoczynne wyłączanie zasilania w czasie

nie przekraczającym 5 s w obwodach rozdzielczych i obwodach
odbiorczych o prądzie przekraczającym 32 A.

• W układach TT dopuszcza się samoczynne wyłączanie zasilania w czasie

nie przekraczającym 1 s w obwodach rozdzielczych i obwodach
odbiorczych o prądzie przekraczającym 32 A.

• W układach o napięciu znamionowym wyższym od 50 V a.c. lub 120 V

d

.c. samoczynne wyłączenie zasilania w wyżej podanych czasach nie jest

wymagane, jeżeli przy wystąpieniu uszkodzenia do przewodu ochronnego
lub ziemi, napięcie zasilające jest redukowane w czasie nie większym od
5 s do 50 V a.c. lub 120 V

d

.c. lub niższego.

W takich przypadkach należy sprawdzić czy odłączenie zasilania nie jest
wymagane z innych powodów niż ochrona przeciwporażeniowa.

101

Jeżeli nie można zrealizować samoczynnego wyłączania zasilania w
wymaganych czasach

,

powinny być zastosowane dodatkowe połączenia

wyrównawcze spełniające wymagania rozdziału 415.2 projektu normy
(uzupełniająca ochrona przez zastosowanie wysokoczułego wyłącznika
różnicowoprądowego lub dodatkowego połączenia wyrównawczego).

W układach a.c. uzupełniająca ochrona w postaci wysokoczułego
wyłącznika RCD powinna być zastosowana dla zasilania

:

- gniazd wtyczkowych o prądzie znamionowym nieprzekraczającym 20 A

przeznaczonych dla użytkowania przez osoby postronne i które są
przewidziane do powszechnego użytku,

- urządzeń ruchomych o prądzie znamionowym nieprzekraczającym 32 A

użytkowanych na zewnątrz pomieszczeń.