POLITECHNIKA WROCA
AWSKA
WYDZIAA
ELEKTRYCZNY
Zakład Elektroenergetyki Przemysłowej
Laboratorium Bezpieczeństwa Elektrycznego
Ćwiczenie nr 2
BADANIE REZYSTANCJI I CI
GA
OŚCI POA

CZEC

PRZEWODÓW OCHRONNYCH I WYRÓWNAWCZYCH
1. CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadami wykonywania pomiarów rezystancji
i ciągłości połączeń przewodów ochronnych i przewodów wyrównawczych. W ramach
ćwiczenia przewidziane jest wykonywanie pomiarów różnymi metodami.
2. WPROWADZENIE TEORETYCZNE
2.1. Funkcje połączeń ochronnych i połączeń wyrównawczych
Połączenie z przewodami ochronnymi PE dostępnych części przewodzących urządzeń
I klasy ochronności warunkuje możliwość działania ochrony przez samoczynne wyłączenie
zasilania. Podstawowym zadaniem połączeń wyrównawczych jest natomiast wyrównanie
potencjałów łączonych części tak, aby między tymi częściami nie występowały napięcia
stwarzające zagrożenie dla ludzi i urządzeń. Zadaniem niektórych połączeń wyrównawczych jest
też stwarzanie drogi dla prądów zwarć podwójnych o oporze umożliwiającym wyłączenie
uszkodzonych obwodów w wymaganym czasie.
POA

CZENIA WYRÓWNAWCZE
POA

CZENIA WYRÓWNAWCZE
POA

CZENIA WYRÓWNAWCZE GA
ÓWNE
MIEJSCOWE (DODATKOWE)
UZIEMIONE UZIEMIONE LUB NIEUZIEMIONE
POA

CZENIA WYRÓWNAWCZE
POA

CZENIA WYRÓWNAWCZE MIEJCOWE
MIEJSCOWE W POMIESZCZENIACH O PRZYPISANE ŚRODKOM OCHRONY
ZWI
KSZONYM ZAGROŻENIU PRZY USZKODZENIU
PORAŻENIOWYM LUB WYBUCHOWYM
ORAZ W POMIESZCZENIACH
PRZEZ SEPARACJ

Z INSTALACJAMI TELETECHNICZNYMI
PRZEZ
ELEKTRYCZN
LUB
I INFORMATYCZNYMI
SAMOCZYNNE
ZASTOSOWANIE
WYA

CZENIE
NIEUZIEMIONYCH
ZASILANIA
POA

CZEC

WYRÓWNAWCZYCH
UZIEMIONE
UZIEMIONE NIEUZIEMIONE
Rys. 1. Podział połączeń wyrównawczych ze względu na zasięg działania i wymagania dotyczące ich uziemienia
Połączenia wyrównawcze klasyfikuje się ze względu na:
�� zasięg ich działania (główne, miejscowe),
�� nakaz lub zakaz ich połączenia z ziemią (uziemione, nieuziemione),
�� obciążalność prądową (nie przewidziane do przewodzenia prądów, przewidziane do
przewodzenia prądów).
Istnieje przy tym ścisły związek pomiędzy powyższą klasyfikacją. Np. połączenia
wyrównawcze główne powinny być uziemione a połączenia wyrównawcze miejscowe
w zależności od celu ich zastosowania mogą być albo uziemione albo nie. Zależności te
przedstawiono na rysunku 1.
Na rysunku 2 a) przedstawiono sytuację, w której między dwiema częściami
przewodzącymi obcymi nie połączonymi przewodem wyrównawczym, w wyniku zwarcia
pojawia się niebezpieczne napięcie. Zwarcie to nie zostaje wyłączone przez zabezpieczenia
instalacji elektrycznej. Sytuacja zmieni się radykalnie (rys. 2 b), jeżeli części jednocześnie
dostępne zostaną połączone przewodem wyrównawczym (oznaczonym jako CC).
W budynkach bardzo wysokich lub rozległych, w których przewody ochronne PE mają
znaczną długość i niewielki przekrój poprzeczny, jedno połączenie wyrównawcze może być
niewystarczające. Przy zwarciach w miejscach odległych od głównych połączeń
wyrównawczych, mogą pojawić się bowiem napięcia dotykowe o znacznych wartościach.
Należy wtedy wykonać kilka stref ekwipotencjalnych. Korzyści wynikające z wykonania dwóch
połączeń wyrównawczych można zauważyć analizując rysunek 3.
a) b)
230 V 0 V
2 2
5 6 5
CC
4
1 1
3
4
3
Rys. 2. Zagrożenie porażeniowe w budynku przy pojawieniu się różnicy potencjałów między częściami
przewodzącymi obcymi: a) przy braku połączenia wyrównawczego, b) przy wykonaniu połączenia
wyrównawczego głównego; 1  złącze elektryczne, 2  instalacja elektryczna, 3  uziemiony rurociąg wodny,
4  izolowany od ziemi metalowy rurociąg gazowy, 5  wstawka izolacyjna, 6  główna szyna wyrównawcza
a) b)
L1 L3 PE L1 L3 PE
L2 N L2 N
U = U U = U
ST 1 ST 2
MPW
U = 0
ST
GPW GPW
Złącze Złącze
Rura wodociągowa Rura wodociągowa
Rys. 3. Napięcia dotykowe w budynku: a) przy wykonaniu jedynie głównego połączenia wyrównawczego GPW
w kondygnacji przyziemnej, b) przy wykonaniu głównego i miejscowego połączenia wyrównawczego MPW
2
U
1
U
W każdym zelektryfikowanym budynku należy wykonać połączenia wyrównawcze
główne, którymi powinny być objęte:
�� rurociągi instalacji nieelektrycznych budynku (rurociągi wodne, gazowe, C.O.,
klimatyzacyjne itp.),
�� metalowe konstrukcje budynku, metalowe osłony budynku itp.,
�� metalowe powłoki lub ekrany wprowadzonych do budynku kabli elektroenergetycznych,
teletechnicznych, informatycznych, telewizyjnych, radiofonii przewodowej itp.,
�� instalacje antenowe budynku i części innych instalacji nie elektroenergetycznych, które
wymagają uziemienia (części przewodzące dostępne są uziemiane bezpośrednio a części
czynne  zazwyczaj przez ochronniki przepięciowe).
3
5
14
7 15 16
4
21
2
10
18
17
1
9
13 6
8
11
20 19
12
Rys. 4. Przykładowy sposób realizacji głównych połączeń wyrównawczych: 1  kabel zasilający złącze instalacji
elektrycznej, 2  złącze instalacji elektrycznej, 3, 5 - przewody instalacji elektroenergetycznej, 4 - rozdzielnica
główna, 6  wstawka izolacyjna w rurze gazowej, 7  przewód instalacji sygnalizacyjnej, 8  zawór instalacji
wodociągowej, 9  zawór instalacji gazowej, 10  instalacja C.O., 11  główna szyna uziemiająca (wyrównawcza),
12  sztuczny uziom fundamentowy, 13  przewód łączący zacisk PE instalacji z główną szyną uziemiającą,
14 - przewód ochronny PE, gdy instalacja pracuje w układzie TT, 15  połączenie wyrównawcze instalacji
sygnalizacyjnej, 16  połączenie wyrównawcze do miejscowej szyny wyrównawczej, 17 - połączenie wyrównawcze
instalacji gazowej, 18- połączenie wyrównawcze instalacji C.O., 19  połączenie wyrównawcze instalacji
wodociągowej, 20  przewód uziemiający, 21  poziom terenu
Połączenia wyrównawcze miejscowe (dodatkowe) mogą spełniać różne zadania (rys. 5).
Najważniejsze z nich to:
�� zapewnienie bezpieczeństwa przed dotykiem pośrednim w pomieszczeniach i na terenach, na
których odporność człowieka (lub zwierzęcia) na działanie prądu jest obniżona ze względu
na warunki środowiskowe lub stan chorobowy,
�� zapewnienie bezpieczeństwa przy uszkodzeniu w częściach instalacji elektrycznych,
w których nie można spełnić wymagania dotyczącego czasu wyłączania zasilania,
�� zapewnienie bezpieczeństwa porażeniowego w instalacjach, w których środki ochrony przy
uszkodzeniu nie działają przy przepływie prądu na drodze ręka-ręka,
�� zwiększenie bezpieczeństwa przeciwwybuchowego w pomieszczeniach zagrożonych
wybuchem,
�� ochrona urządzeń elektronicznych przed uszkodzeniami wywołanymi przepięciami.
Najczęściej połączenia wyrównawcze miejscowe spełniają pierwsze z w/w zadań. Należą
do nich np. połączenia wyrównawcze wykonywane w określonych strefach łazienek, w pobliżu
basenów, w pomieszczeniach gospodarskich gospodarstw rolnych i ogrodniczych, na placach
budów, na terenach kempingów i w pojazdach wypoczynkowych.
a) b) c)
1 1
PE
3 3
1
2
CC
CC
CC
4
Rys. 5. Połączenia wyrównawcze miejscowe między częściami, na których może wystąpić niebezpieczna różnica
potencjałów: 1 - część przewodząca obca, 2 - część przewodząca dostępna urządzenia elektrycznego połączona z
przewodem ochronnym PE, 3 - część przewodząca dostępna urządzenia elektrycznego nie połączonego z
przewodem ochronnym PE, 4 - izolowane stanowisko
W częściach instalacji elektrycznych, w których nie można zapewnić dopuszczalnego
czasu samoczynnego wyłączania zasilania, wymaga się wyrównania potencjałów dotykanych
części przewodzących dostępnych i obcych przez zastosowanie miejscowych połączeń
wyrównawczych. Takie połączenia pokazano na rysunku 6 b). Połączenie dodatkowe nie
pozwala na utrzymywanie się niedopuszczalnego napięcia dotykowego na odbiorniku 2 przy
zwarciu w obwodzie 1. Połączenie wyrównawcze dodatkowe w opisanej sytuacji powinno być
wykonane, gdy występujący podczas zwarć w obwodzie 1 spadek napięcia na przewodzie
ochronnym PE między główną szyną wyrównawczą i rozdzielnicą, z której są zasilane obwody
odbiorcze, przekracza 50 V.
a) b)
1 2 1 2
PE PE
L L
PE PE
5
L 4 L
CC CC
3 3
RB RB
Rys. 6. Połączenia wyrównawcze dodatkowe uzupełniające samoczynne wyłączanie zasilania; 1  obwód, w którym
wymagany czas wyłączania wynosi 5 s, 2  obwód, w którym wymagany czas wyłączania wynosi 0,4 s,
3 - połączenie wyrównawcze główne, 4  część przewodząca obca, 5  połączenie wyrównawcze dodatkowe
Połączenia wyrównawcze miejscowe należy wykonywać gdy zastosowany środek ochrony
jest skuteczny tylko przy rażeniu na drodze ręka-stopy, a możliwe jest wystąpienie zagrożenia na
drodze ręka-ręka. Takie zagrożenia występują np. przy stosowaniu ochrony przez separację
elektryczną dla więcej niż jednego urządzenia odbiorczego (rys. 7) lub gdy człowiek stoi na
izolowanym stanowisku a w zasięgu ręki znajdują się urządzenia elektryczne izolowane od ziemi
(rys. 8). Między częściami przewodzącymi urządzeń jednocześnie dotykanymi rękami
zagrożenie może wtedy powstać przy zwarciach podwójnych. Połączenia tych części
połączeniami wyrównawczymi miejscowymi nie tylko wyrównuje ich potencjały ale zamyka
również obwód zwarciowy, co ułatwia realizację samoczynnego wyłączenia zasilania
w wymaganym czasie.
Szczegółowe wymagania dotyczące przewodów ochronnych i wyrównawczych (przekroje
przewodów, możliwe do użycia materiały, sposób układania, łączenia i oznaczania przewodów)
zawarte są w normie PN-HD 60364-5-54.
U < 50 V
L1
L2
L3
N
CC
Transformator
separacyjny
CC CC CC
PE PE
CC
Rys. 7. Połączenie wyrównawcze dodatkowe łączące części przewodzące dostępne odbiorników zasilanych
z jednego z
ródła separacyjnego: T  transformator separacyjny, CC  połączenie wyrównawcze dodatkowe
a)
3
3 3 3
6
2
4
l < 2 m
l < 2 m l < 2 m
1 5
b)
L1 L2 L3 N PE
U V N PE
W
Rys. 8. Połączenia wyrównawcze dodatkowe łączące izolowane od ziemi części przewodzące jednocześnie dostępne
umieszczone na stanowisku izolowanym: a) szkic stanowiska, b) sposób przyłączenia przewodu zasilającego do
zacisków odbiornika; 1  nieprzewodzące podłoże, 2  nieprzewodząca ściana, 3  część przewodząca dostępna,
4 - odizolowana od ziemi część przewodząca obca, 5  przewodząca płyta odizolowana od ziemi
2.2. Cel i sposób wykonywania pomiarów rezystancji przewodów ochronnych PE
Pomiary ciągłości lub rezystancji przewodów ochronnych PE są jednym ze sposobów
sprawdzenia skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania. Pomiar impedancji
pętli zwarcia może być zastąpiony pomiarem rezystancji przewodu ochronnego RPE pomiędzy
częścią przewodzącą dostępną a główną szyną wyrównawczą, jeśli spełnione są następujące
warunki:
a) przewód ochronny PE jest tej samej budowy i tak samo ułożony jak przewody fazowe,
b) przewód ochronny PE nie ma przekroju większego niż 95 mm2 Cu i nie posiada części
ferromagnetycznych (reaktancja tego przewodu jest pomijalnie mała).
Wymaga się, aby pomiary rezystancji przewodów PE były wykonywane przy zasilaniu ze
z
ródła o napięciu 4 � 24 V w stanie jałowym, prądem stałym lub przemiennym o natężeniu co
najmniej 0,2 A. Rezystancja przewodu ochronnego zmierzona w układzie TN między dowolną
częścią przewodzącą dostępną a głównym połączeniem wyrównawczym powinna spełniać
następujące warunki:
m U0
�� jeżeli impedancja układu zasilania jest pomijalna: RPE Ł� �� ,
m +�1 Ia
m U0
�� jeżeli impedancja układu zasilania nie jest pomijalna: RPE Ł� 0,8�� �� ,
m +�1 Ia
l > 2,5 m
w których:
RPE sPE
m = =� ,
RL sL
Uo - znamionowe napięcie fazowe,
Ia - prąd powodujący zadziałanie urządzenia wyłączającego w wymaganym czasie (wyłączający),
RL- rezystancja przewodu fazowego badanego obwodu.
Pomiary rezystancji przewodów ochronnych mogą być wykonywane przy użyciu mostka
lub omomierza z wbudowanym z
ródłem napięcia lub metodą techniczną z użyciem
transformatora bezpieczeństwa (rys. 9).
Niezależnie od sposobu pomiaru, wartości zmierzonych rezystancji należy pomniejszyć
o wartość rezystancji obwodu pomiarowego (oznaczoną na rys. 9 jako RL). Przy pomiarach
metodą techniczną w tym celu należy zmierzyć rezystancję obwodu pomiarowego, a przy
pomiarach miernikiem specjalistycznym  skorzystać z odpowiedniej funkcji  zerowania
miernika.
a) b)
Miernik
specjalistyczny
RL
R
P
S
PE
GSW
~150 VA
GSW
PEN
230 V
PEN L N
Rys. 9. Pomiar rezystancji przewodów ochronnych: a) pomiar metodą techniczną,
b) pomiar przy użyciu miernika specjalistycznego
2.3. Cel i sposób wykonywania pomiarów rezystancji przewodów wyrównawczych
Pomiary rezystancji przewodów połączeń wyrównawczych wykonuje się podobnie jak
pomiary przewodów ochronnych. Celem pomiaru może być ocena prawidłowości wykonania
połączeń wyrównawczych głównych i miejscowych (rys. 10 a), a także sprawdzenie czy w razie
wystąpienia metalicznego zwarcia do części przewodzącej dostępnej napięcie dotykowe między
tą częścią a częścią przewodzącą obcą objętą połączeniem wyrównawczym nie przekroczy
dopuszczalnej wartości napięcia dotykowego (rys. 10 b).
a) b)
Miernik Miernik
specjalityczny specjalityczny
GSW GSW
Rys. 10. Sposób pomiaru: a) rezystancji połączenia wyrównawczego lub rezystancji zestyku, b) rezystancji połączeń
ochronnych i wyrównawczych
Zmierzona wartość rezystancji przewodu połączenia wyrównawczego RCC nie może być
większa niż określona wzorem:
UL
RCC Ł�
,
Ia
w którym:
UL - dopuszczalna długotrwale wartość napięcia dotykowego,
Ia - prąd powodujący zadziałanie urządzenia wyłączającego zainstalowanego w obwodzie zasilania
urządzenia objętego badanym połączeniem wyrównawczym.
2.4. Cel i sposób wykonywania pomiarów ciągłości przewodów ochronnych PE
Pomiar ciągłości przewodów ochronnych może być wykonywany przy sprawdzaniu
skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania w obwodach z wyłącznikami
różnicowoprądowymi. W obwodach takich bowiem, jeżeli sprawny jest wyłącznik
różnicowoprądowy (patrz ćw. nr 6), to dla zachowania skuteczności ochrony wystarczy ciągłość
przewodów ochronnych pomiędzy częściami przewodzącymi dostępnymi urządzeń a główną
szyną wyrównawczą (w sieci o układzie TN-S) lub uziomem o odpowiednio małej rezystancji
uziemienia (w sieci o układzie TT).
Sprawdzenie ciągłości przewodów ochronnych należy wykonywać (podobnie jak pomiar
ich rezystancji) przy użyciu z
ródła prądu stałego lub przemiennego o napięciu 4 � 24 V w stanie
jałowym, wymuszając prąd o natężeniu co najmniej 0,2 A. Najczęściej wykorzystuje się do tego
celu specjalistyczne przyrządy pomiarowe, zapewniające spełnienie powyższych wymagań.
Metodą pomiaru stosowaną w czasach, gdy przyrządy takie nie były łatwo dostępne, była
metoda z wykorzystaniem zmodernizowanej latarki zasilanej baterią 4,5 V (rys. 11).
I = 0,3 A U = 4,5 V
CC
PE
PEN
Rys. 11. Sprawdzanie ciągłości przewodów ochronnych za pomocą przystosowanej do tego celu latarki
3. PROGRAM ĆWICZENIA
W ramach ćwiczenia należy wykonać oględziny, pomiary ciągłości oraz pomiary
rezystancji przewodów ochronnych PE w obwodach wskazanych przez prowadzącego. Badania
wykonać metodą techniczną oraz z użyciem przyrządów specjalistycznych.
4. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać m.in.:
�� spis użytych przyrządów i schematy układów pomiarowych,
�� wyniki pomiarów wykonanych poszczególnymi metodami wraz z niezbędnymi obliczeniami,
�� ocenę skuteczności ochrony w badanym obwodzie (przez zabezpieczenia wskazane przez
prowadzącego),
�� uwagi i wnioski, szczególnie dotyczące rozbieżności w wartościach zmierzonych
poszczególnymi metodami i miernikami.