MINISTERSTWO EDUKACJI
i NAUKI
Ma艂gorzata H鰂fner
Dobieranie zabezpiecze艅 w instalacjach elektrycznych
311[08].Z1.03
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji Pa艅stwowy Instytut Badawczy
Radom 2005
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
Recenzenci:
dr in偶. Wac艂aw Za艂ucki
mgr in偶. Edward Wilczopolski
Opracowanie redakcyjne:
mgr in偶. Katarzyna Ma膰kowska
Konsultacja:
dr Bo偶ena Zaj膮c
Korekta:
mgr in偶. Jaros艂aw Sitek
Poradnik stanowi obudow臋 dydaktyczn膮 programu jednostki modu艂owej 311[08].Z1.03
Dobieranie zabezpiecze艅 w instalacjach elektrycznych w modu艂owym programie nauczania
dla zawodu technik elektryk.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji Pa艅stwowy Instytut Badawczy, Radom 2005
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
1
SPIS TRE艢CI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wst臋pne 4
3. Cele kszta艂cenia 5
4. Materia艂 nauczania 6
4.1. Zak艂贸cenia w pracy instalacji elektrycznych 6
4.1.1. Materia艂 nauczania 6
4.1.2. Pytania sprawdzaj膮ce 7
4.1.3. 膯wiczenia 8
4.1.4. Sprawdzian post臋p贸w 9
4.2. Zwarcia w sieciach niskiego napi臋cia 9
4.2.1. Materia艂 nauczania 9
4.2.2. Pytania sprawdzaj膮ce 13
4.2.3. 膯wiczenia 14
4.2.4. Sprawdzian post臋p贸w 15
4.3. Ochrona przed skutkami przeci膮偶e艅 16
4.3.1. Materia艂 nauczania 16
4.3.2. Pytania sprawdzaj膮ce 17
4.3.3. 膯wiczenia 17
4.3.4. Sprawdzian post臋p贸w 18
4.4. Ochrona przed skutkami zak艂贸ce艅 napi臋ciowych 19
4.4.1. Materia艂 nauczania 19
4.4.2. Pytania sprawdzaj膮ce 22
4.4.3. 膯wiczenia 22
4.4.4. Sprawdzian post臋p贸w 24
4.5. Ochrona przed skutkami cieplnymi i po偶arami 25
4.5.1. Materia艂 nauczania 25
4.5.2. Pytania sprawdzaj膮ce 27
4.5.3. 膯wiczenia 27
4.5.4. Sprawdzian post臋p贸w 29
5. Sprawdzian osi膮gni臋膰 30
6. Literatura 33
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik b臋dzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy oraz kszta艂towaniu umiej臋tno艣ci
z zakresu Dobieranie zabezpiecze艅 w instalacjach elektrycznych
W poradniku zamieszczono:
- materia艂 dotycz膮cy:
" rodzaj贸w zak艂贸ce艅 w pracy instalacji elektrycznych,
" zwar膰 w sieciach niskiego napi臋cia,
" obliczania wielko艣ci charakterystycznych dla zwarcia,
" 艣rodk贸w ochrony przed skutkami zwar膰,
" 艣rodk贸w ochrony przed skutkami przeci膮偶e艅,
" ochrony przed skutkami oddzia艂ywania cieplnego,
" ochrony przed skutkami spadku napi臋cia,
" 艣rodk贸w i sposob贸w ochrony przed skutkami przepi臋膰,
" 艣rodk贸w ochrony przeciwpo偶arowej,
- tabele przydatne do wykonywania 膰wicze艅,
- pytania sprawdzaj膮ce (do ka偶dej jednostki szkoleniowej),
- 膰wiczenia (do ka偶dej jednostki szkoleniowej),
- sprawdzian post臋p贸w (do ka偶dej jednostki szkoleniowej),
- sprawdzian osi膮gni臋膰,
- wykaz literatury zawieraj膮cej tre艣ci z zamieszczonego zakresu.
Szczeg贸ln膮 uwag臋 zwr贸膰 na:
- rozpoznawanie zak艂贸ce艅 na podstawie ich objaw贸w,
- dobieranie sposob贸w zabezpieczania instalacji,
- dobieranie 艣rodk贸w zabezpieczaj膮cych do okre艣lonej instalacji,
- prawid艂owe pos艂ugiwanie si臋 terminologi膮,
- rozr贸偶nianie podstawowych urz膮dze艅 zabezpieczaj膮cych,
- analizowanie dzia艂ania zabezpiecze艅,
- sprawdzanie poprawno艣ci dzia艂ania wybranych 艣rodk贸w ochrony,
- korzystanie z r贸偶nych zr贸de艂 informacji,
- spos贸b prezentacji wykonanych 膰wicze艅.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
3
2. WYMAGANIA WSTPNE
Przyst臋puj膮c do realizacji programu jednostki modu艂owej powiniene艣 umie膰:
- rozr贸偶nia膰 uk艂ady sieci elektroenergetycznych,
- dobiera膰 zabezpieczenia przewod贸w,
- dobiera膰 zabezpieczenia dla typowych odbiornik贸w,
- ocenia膰 stopie艅 zagro偶enia pr膮dem elektrycznym,
- rozpoznawa膰 elementy sk艂adowe instalacji elektrycznej,
- czyta膰 schematy instalacji elektrycznych,
- rysowa膰 schematy instalacji elektrycznej,
- klasyfikowa膰 sieci elektroenergetyczne,
- klasyfikowa膰 odbiorniki energii elektrycznej,
- korzysta膰 z literatury, norm i kart katalogowych wyrob贸w,
- stosowa膰 zasady bhp i ochrony przeciwpo偶arowej na stanowisku pracy,
- wyszukiwa膰 normy i przepisy budowy i eksploatacji urz膮dze艅,
- wyszukiwa膰 informacje w katalogach w postaci ksi膮偶kowej i elektronicznej,
- wyszukiwa膰 informacje w Internecie,
- oblicza膰 warto艣膰 pr膮du w obwodzie elektrycznym,
- stosowa膰 pierwsze i drugie prawo Kirchhoffa,
- charakteryzowa膰 zagro偶enia zwi膮zane z prac膮 maszyn i urz膮dze艅 elektrycznych.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
4
3. CELE KSZTAACENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modu艂owej powiniene艣 umie膰:
- sklasyfikowa膰 zak艂贸cenia wyst臋puj膮ce w instalacjach elektrycznych,
- scharakteryzowa膰 zwarcia wyst臋puj膮ce w sieciach niskiego napi臋cia,
- obliczy膰 wielko艣ci charakterystyczne dla zwar膰,
- dobra膰 艣rodki ochrony przed skutkami zwar膰,
- dobra膰 艣rodki ochrony przed skutkami oddzia艂ywania cieplnego,
- dobra膰 艣rodki ochrony przed pr膮dem przet臋偶eniowym,
- dobra膰 艣rodki ochrony przed spadkiem napi臋cia i przepi臋ciami,
- dobra膰 艣rodki ochrony przeciwpo偶arowej,
- zanalizowa膰 prac臋 uk艂ad贸w z zastosowanymi 艣rodkami ochrony przed skutkami
oddzia艂ywania cieplnego, pr膮dem przet臋偶eniowym, spadkiem napi臋cia i przepi臋ciami,
- sprawdzi膰 poprawno艣膰 dzia艂ania wybranych 艣rodk贸w ochrony,
- zastosowa膰 zasady bhp i ochrony przeciwpo偶arowej obowi膮zuj膮ce na stanowisku pracy.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
5
4. MATERIAA NAUCZANIA
4.1. Zak艂贸cenia w pracy instalacji elektrycznych
4.1.1. Materia艂 nauczania
U偶ytkowanie energii elektrycznej zwi膮zane jest z wyst臋powaniem r贸偶norodnych
zak艂贸ce艅, powoduj膮cych zagro偶enia zar贸wno dla urz膮dze艅, jak i dla samej instalacji. Wa偶ne
jest wi臋c zapewnienie odpowiedniej jako艣ci zasilania.
Przep艂yw pr膮du zawsze powoduje wydzielanie pewnej ilo艣ci ciep艂a. W prawid艂owo
funkcjonuj膮cej instalacji jest ono odprowadzane do otoczenia, a temperatura instalacji
i urz膮dze艅 nie przekracza warto艣ci dopuszczalnej. W艣r贸d przyczyn powoduj膮cych nadmierne
nagrzewanie instalacji nale偶y wymieni膰:
- uszkodzenie izolacji powoduj膮ce wyst臋powanie nadmiernie du偶ych pr膮d贸w up艂ywu,
- z艂y stan zestyk贸w i zacisk贸w przy艂膮czeniowych,
- wzrost rezystancji w miejscach po艂膮cze艅 (np. na skutek utlenienia powierzchni),
- niesprawne ch艂odzenie (zapylenie, zatkanie otwor贸w wentylacyjnych),
- niesprawno艣膰 urz膮dze艅 zapewniaj膮cych ch艂odzenie, np. wentylator贸w,
- przep艂yw pr膮d贸w przet臋偶eniowych w wyniku przeci膮偶enia lub zwarcia.
Przekroczenie temperatury granicznej mo偶e wywo艂a膰 nast臋puj膮ce skutki:
- szybsze starzenie si臋 izolacji (pogorszenie jej w艂a艣ciwo艣ci),
- zniszczenie izolacji (stopienie),
- odkszta艂cenia cieplne element贸w stykowych,
- stopienie przewod贸w,
- stopienie element贸w stykowych,
- po偶ar.
Przeci膮偶enia mog膮 by膰 spowodowane nieprawid艂owym u偶ytkowaniem instalacji
(pod艂膮czenie odbiornik贸w o zbyt du偶ej mocy) lub przekroczeniem parametr贸w
znamionowych urz膮dze艅 (np. nadmierne obci膮偶enie mechaniczne silnika). Niekt贸re
kr贸tkotrwa艂e przeci膮偶enia wynikaj膮ce z charakteru zainstalowanych urz膮dze艅 s膮
dopuszczalne i nie powoduj膮 uszkodzenia instalacji. Wyst臋puj膮 zwykle podczas rozruchu
silnik贸w, za艂膮czania du偶ych grup urz膮dze艅 o艣wietleniowych lub grzewczych.
Zwarcia polegaj膮 na bezpo艣rednim niskoimpedancyjnym po艂膮czeniu punkt贸w o r贸偶nym
potencjale. Najcz臋stsze przyczyny zwar膰 w instalacjach to:
- mechaniczne uszkodzenia izolacji i konstrukcji urz膮dze艅,
- wady fabryczne urz膮dze艅 lub izolacji,
- przepi臋cia atmosferyczne lub 艂膮czeniowe,
Wyst臋powanie zwar膰 poza wymienionymi wy偶ej skutkami cieplnymi ma r贸wnie偶 skutki
dynamiczne powodowane wyst膮pieniem du偶ych si艂 mi臋dzy elementami, w kt贸rych p艂yn膮
pr膮dy zwarciowe. Nale偶膮 do nich:
- uszkodzenia mechaniczne element贸w izolacyjnych,
- rozerwanie element贸w, przez kt贸re p艂yn膮 pr膮dy zwarciowe (np. uzwoje艅 maszyn
elektrycznych).
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
6
Bardzo istotnym zak艂贸ceniem wp艂ywaj膮cym na dzia艂anie odbiornik贸w s膮 przepi臋cia.
Przepi臋ciem okre艣lamy wzrost napi臋cia w instalacji o wi臋cej ni偶 10% powy偶ej warto艣ci
napi臋cia znamionowego. Przyczynami przepi臋膰 w instalacjach s膮:
- czynno艣ci 艂膮czeniowe (indukowanie dodatkowych si艂 elektromotorycznych),
- wy艂adowania atmosferyczne (bezpo艣rednie uderzeniem pioruna w pobli偶u linii lub
budynku),
- wyst臋powanie elektryczno艣ci statycznej (elektryzowanie si臋 cia艂).
Skutki przepi臋膰 mog膮 by膰 bardzo grozne. Nale偶膮 do nich:
- zwarcia wywo艂ane przebiciem izolacji,
- uszkodzenia urz膮dze艅 elektrycznych i elektronicznych.
Niekorzystnym zjawiskiem s膮 r贸wnie偶 odchylenia i wahania napi臋cia oraz zaniki
napi臋cia w jednej lub dw贸ch fazach.
Odchylenie napi臋cia jest to r贸偶nica mi臋dzy napi臋ciem na zaciskach odbiornika i jego
napi臋ciem znamionowym, podana w procentach napi臋cia znamionowego. Wynika ona
z warto艣ci napi臋cia zasilaj膮cego, spadku napi臋cia w linii przesy艂owej oraz przek艂adni
transformatora. Odchylenie napi臋cia jest zmian膮 zachodz膮c膮 powoli i mo偶na je zmierzy膰.
Obecnie okre艣lone przepisami dopuszczalne zmiany napi臋cia powinny mie艣ci膰 si臋
w granicach 5% napi臋cia znamionowego w g贸r臋 lub w d贸艂.
Wahanie napi臋cia jest zmian膮 szybk膮, utrzymuj膮c膮 si臋 kr贸tkotrwale. Okre艣lone jest
r贸偶nic膮 napi臋膰 na zaciskach odbiornika w sko艅czonym kr贸tkim czasie, liczon膮 od poprzedniej
warto艣ci napi臋cia. Po kolejnym wahni臋ciu napi臋cie mo偶e ustali膰 si臋 na poziomie innym ni偶
poprzednio. Wahania napi臋cia w instalacji spowodowane s膮 prac膮 odbiornik贸w o szybkich
zmianach obci膮偶enia (na przyk艂ad spawarki). Mog膮 spowodowa膰 istotne zak艂贸cenia
w dzia艂aniu odbiornik贸w (wypadni臋cie z synchronizmu silnik贸w synchronicznych, utrat臋
danych komputerowych, migotanie o艣wietlenia itp.).
Zaniki napi臋cia wywo艂ane mog膮 by膰 przerwaniem przewod贸w zasilaj膮cych w wyniku
uszkodzenia mechanicznego lub zadzia艂ania zabezpieczenia. Przerwanie przewod贸w linii
zasilaj膮cej powoduje asymetri臋 zasilania i mo偶e by膰 przyczyn膮 uszkodzenia niekt贸rych
odbiornik贸w energii elektrycznej (na przyk艂ad silnik贸w indukcyjnych tr贸jfazowych). Mo偶e to
r贸wnie偶 powodowa膰 zagro偶enie dla cz艂owieka i straty wynikaj膮ce z zak艂贸cenia proces贸w
produkcyjnych.
Odbiorniki nieliniowe, do kt贸rych zalicza si臋 lampy wy艂adowcze, piece 艂ukowe,
prostowniki, mog膮 wprowadza膰 do instalacji wy偶sze harmoniczne powoduj膮ce niekorzystne
odkszta艂cenie przebieg贸w sinusoidalnych. Wy偶sze harmoniczne zwi臋kszaj膮 straty mocy
w maszynach i urz膮dzeniach elektrycznych, zak艂贸caj膮 dzia艂anie zabezpiecze艅 oraz powoduj膮
dodatkowe nagrzewanie przewod贸w. Aby wyeliminowa膰 to zjawisko stosuje si臋 filtry lub
odpowiednie uk艂ady sterowania.
4.1.2. Pytania sprawdzaj膮ce
Odpowiadaj膮c na pytania, sprawdzisz, czy jeste艣 przygotowany do zaplanowania przebiegu
膰wicze艅 i ich wykonania.
1. Jakie rodzaje zak艂贸ce艅 wyst臋puj膮 w instalacjach elektrycznych?
2. Czym powodowane jest nadmierne nagrzewanie przewod贸w?
3. Jakie mog膮 by膰 skutki nadmiernego nagrzewania si臋 instalacji i urz膮dze艅?
4. Czym powodowane jest nadmierne nagrzewanie instalacji i urz膮dze艅?
5. Jakie s膮 przyczyny powstawania zwar膰 w instalacjach?
6. Jakie rodzaje zak艂贸ce艅 warto艣ci napi臋cia wyst臋puj膮 w instalacjach elektrycznych?
7. Na czym polega przepi臋cie?
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
7
8. Jakie zjawiska powoduj膮 wyst膮pienie przepi臋膰 w instalacjach?
9. Czym r贸偶ni si臋 odchylenie napi臋cia od wahania napi臋cia?
10. Na czym polega asymetria napi臋cia i jakie mog膮 by膰 jej skutki?
11. Czym spowodowane s膮 odkszta艂cenia napi臋膰 sinusoidalnych?
12. W jakich granicach powinna si臋 mie艣ci膰 warto艣膰 napi臋cia instalacji o napi臋ciu
znamionowym 230 V?
4.1.3. 膯wiczenia
膯wiczenie 1
Wyja艣nij przyczyny nast臋puj膮cych zjawisk:
1) czas potrzebny do zagotowania 2 l wody w czajniku elektrycznym wyd艂u偶y艂 si臋 z 5 do
7 minut,
2) wy艂膮czaj膮c o艣wietlenie czujemy, 偶e obudowa 艂膮cznika jest nagrzana,
3) podczas pracy komputer samoczynnie si臋 zresetowa艂 ,
4) 偶ar贸wka 艣wieci ja艣niej ni偶 zazwyczaj,
5) po za艂膮czeniu grzejnika elektrycznego wy艂膮cznik instalacyjny w tablicy rozdzielczej
wy艂膮cza obw贸d instalacji,
6) po burzy stwierdzili艣my, 偶e telewizor przesta艂 dzia艂a膰.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) zaprojektowa膰 zestawienie rodzaju zak艂贸ce艅 i ich przyczyn,
2) ustali膰 rodzaj zak艂贸cenia, kt贸re wywo艂a艂o poszczeg贸lne zjawiska,
3) ustali膰 mo偶liw膮 przyczyn臋 zak艂贸cenia,
4) wype艂ni膰 zestawienie,
5) zaprezentowa膰 zestawienie pozosta艂ym zespo艂om,
6) przedyskutowa膰 ewentualne r贸偶nice.
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- arkusz papieru do prezentacji,
- pisaki,
- materia艂y do mocowania wykonanego zestawienia.
膯wiczenie 2
Wykonaj plakat obrazuj膮cy klasyfikacj臋 zak艂贸ce艅 w instalacjach elektrycznych.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) ustali膰 kryterium klasyfikacji,
2) zaprojektowa膰 szat臋 graficzn膮,
3) wykona膰 plakat,
4) zaprezentowa膰 plakat pozosta艂ym grupom,
5) przedyskutowa膰 ewentualne r贸偶nice.
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- papier do wykonania plakatu,
- pisaki,
- materia艂y do mocowania wykonanego zestawienia.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
8
4.1.4. Sprawdzian post臋p贸w
Czy potrafisz: Tak Nie
1) wymieni膰 rodzaje zak艂贸ce艅 w instalacjach elektrycznych?
2) ustali膰 rodzaj zak艂贸cenia na podstwie objaw贸w?
3) rozpozna膰 przyczyn臋 wystapienia zak艂贸cenia?
4) okre艣li膰 dopuszczalne odchylenie napi臋cia instalacji?
5) scharakteryzowa膰 zjawiska cieplne w instalacji elektrycznej?
6) por贸wna膰 przyczyny wyst膮pienia przeci膮偶e艅 i zwar膰?
7) wyja艣ni膰, na czym polega asymetria zasilania?
8) wymieni膰 przyczyny powstawania odkszta艂ce艅 przebieg贸w
sinusoidalnych?
9) sklasyfikowa膰 rodzaje przepi臋膰?
10) wyja艣ni膰 wp艂yw rodzaju odbiornika na jako艣膰 zasilania?
4.2. Zwarcia w sieciach niskiego napi臋cia
4.2.1. Materia艂 nauczania
Rodzaje zwar膰
W sieciach i instalacjach elektrycznych mamy do czynienia ze zwarciami doziemnymi
oraz mi臋dzyfazowymi. Rozr贸偶nia si臋 zwarcia tr贸jfazowe, dwufazowe i jednofazowe.
W przypadku zwar膰 w sieciach TT lub TN p臋tla zwarcia zamyka si臋 przez przewody lub
ziemi臋. W przypadku sieci z izolowanym punktem neutralnym (rys. 1. c) przy zwarciu
jednofazowym doziemnym ka偶dy z nieuszkodzonych przewod贸w tworzy z ziemi膮 jakby
kondensator. Napi臋cie nieuszkodzonych przewod贸w wzgl臋dem ziemi wzrasta 3 razy.
Warto艣膰 pr膮du zwarcia zale偶y od pojemno艣ci doziemionej 偶y艂y przewodu.
a) b) c)
Rys. 1. Wybrane rodzaje zwar膰: a) jednofazowe doziemne w sieci z uziemionym punktem neutralnym,
b) tr贸jfazowe (symetryczne) w sieci z uziemionym punktem neutralnym transformatora,
c) jednofazowe doziemne w sieci z izolowanym punktem neutralnym [2]
W przypadku zwar膰 wyst臋puj膮cych w sieciach TT i TN obw贸d zwarciowy mo偶na
przedstawi膰 w postaci szeregowego po艂膮czenia element贸w, przez kt贸re p艂ynie pr膮d zwarcia.
Sieci wielow臋z艂owe nale偶y sprowadzi膰 do postaci zawieraj膮cej jedno zr贸d艂o i jedn膮
impedancj臋 poprzez kolejne przekszta艂cenia polegaj膮ce na:
- 艂膮czeniu i rozcinaniu punkt贸w zasilania,
- 艂膮czeniu odcink贸w r贸wnoleg艂ych,
- przekszta艂caniu tr贸jk膮ta w gwiazd臋.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
9
Celem tych operacji jest uzyskanie maksymalnie uproszczonego schematu odniesionego
do miejsca wyst膮pienia zwarcia. Ka偶dorazowo parametry wzd艂u偶ne sieci (rezystancja R
i reaktancja X) musz膮 by膰 przeliczane na jednakowe napi臋cie zwane napi臋ciem odniesienia
(najcz臋艣ciej jest to napi臋cie znamionowe sieci w miejscu zwarcia). Przeliczenie odbywa si臋
wg wzor贸w:
2 2
# 艣# # 艣#
艣#U2 藕# 艣#U2 藕#
R2 = R1 "艣# 藕# X = X1 "
2
艣# 藕#
U1 U1
# # # #
Parametry z indeksem 1 opisuj膮 sie膰 rzeczywist膮, a parametry z indeksem 2 s膮 przeliczone na
napi臋cie odniesienia U2. Nale偶y r贸wnie偶 okre艣li膰 wsp贸艂czynniki udzia艂u Ci danej ga艂臋zi
schematu w obliczonej impedancji zast臋pczej ZZ
ZZ
Ci =
Zi
gdzie ZZ jest impedancj膮 zast臋pcz膮 wszystkich ga艂臋zi, a Zi impedancj膮 ga艂臋zi, dla kt贸rej
liczymy wsp贸艂czynnik udzia艂u. Suma wsp贸艂czynnik贸w udzia艂u dla ka偶dego w臋z艂a musi by膰
r贸wna jedno艣ci.
Obliczanie wielko艣ci charakterystycznych dla zwarcia
Przebieg pr膮du zwarciowego jest do艣膰 skomplikowany (rys. 2). Wyr贸偶ni膰 mo偶na w nim
kilka przebieg贸w sk艂adowych. Jednym z nich jest sk艂adowa nieokresowa, kt贸rej warto艣膰 jest
najwi臋ksza w chwili pocz膮tkowej zwarcia i zanika w spos贸b wyk艂adniczy z up艂ywem czasu.
Drug膮 jest sk艂adowa okresowa o charakterze sinusoidalnym, kt贸rej amplituda w czasie
zwarcia zmniejsza si臋 a偶 do warto艣ci ustalonej (sk艂adowa okresowa ustalona). Sk艂adowa
okresowa zawiera dodatkowo dwie sk艂adowe przej艣ciowe, kt贸re wynikaj膮 ze sprz臋偶e艅
magnetycznych uzwoje艅 generatora i maj膮 charakter drga艅 t艂umionych.
Rys. 2. Przyk艂adowy przebieg pr膮du zwarcia tr贸jfazowego w rozdzielni g艂贸wnej
o napi臋ciu 440 V i warto艣ci pocz膮tkowej pr膮du zwarcia 99 kA [2]
Dla scharakteryzowania przebiegu zwarcia konieczne jest obliczenie szeregu wielko艣ci
podanych poni偶ej.
Pr膮d zwarciowy pocz膮tkowy Ik przy zwarciu tr贸jfazowym, czyli maksymalna warto艣膰
skuteczna sk艂adowej okresowej pr膮du zwarcia w chwili t = 0, oblicza si臋 ze wzoru:
c"UN
Ik =
3 " Z
gdzie: Z impedancja zast臋pcza w miejscu zwarcia,
UN napi臋cie znamionowe mi臋dzyprzewodowe.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
10
Wsp贸艂czynnik korekcji c wyst臋puj膮cy we wzorze do obliczania pr膮du zwarciowego
pocz膮tkowego zale偶y od warto艣ci napi臋cia UN i jest wynosi:
c = 1 dla 230/400 V,
c = 1,05 dla innych warto艣ci napi臋膰 niskich,
c = 1,1 dla napi臋膰 wysokich.
Pr膮d zwarciowy pocz膮tkowy decyduje o parametrach zainstalowanych w sieci urz膮dze艅
Pr膮d zwarciowy udarowy ip , kt贸ry jest maksymaln膮 warto艣ci膮 chwilow膮 pr膮du
zwarciowego po up艂ywie 0,01 sekundy od chwili zwarcia, oblicza si臋 ze wzoru:
ip = ku " 2 " Ik
gdzie: ku wsp贸艂czynnik udaru (mo偶na go odczyta膰 z nomogramu).
Warto艣膰 pr膮du zwarciowego udarowego decyduje o dynamicznym wp艂ywie pr膮du zwarcia na
urz膮dzenia znajduj膮ce si臋 na drodze jego przep艂ywu.
Pr膮d wy艂膮czeniowy symetryczny Ib, kt贸ry p艂ynie przez styki urz膮dzenia w chwili ich
otwierania:
Ib = 藕 " Ik
gdzie: 藕 wsp贸艂czynnik zmniejszenia sk艂adowej okresowej pr膮du od chwili zwarcia do
chwili rozdzielenia styk贸w 艂膮cznika (odczytywany z nomogram贸w).
Warto艣膰 pr膮du wy艂膮czeniowego symetrycznego decyduje o wymaganej zdolno艣ci 艂膮cznika do
przerywania pr膮du zwarciowego.
Obecnie obliczenia zwarciowe przeprowadzane s膮 z wykorzystaniem program贸w
komputerowych. Warto jednak wiedzie膰, jak si臋 to czyni i do czego obliczone wielko艣ci
mog膮 by膰 przydatne.
Ochrona przed skutkami zwar膰
Istniej膮 dwa sposoby ograniczania warto艣ci pr膮du zwarciowego w urz膮dzeniach niskiego
napi臋cia. Pierwszy z nich polega na wprowadzeniu do obwodu wi臋kszej impedancji
zwarciowej. Jest to ochrona pasywna. Wymaga ograniczenia mocy transformator贸w
zasilaj膮cych sie膰 niskiego napi臋cia oraz unikania uk艂ad贸w sieci zmniejszaj膮cych warto艣膰
impedancji zwarciowej (sieci zamkni臋tych, linii r贸wnoleg艂ych itp.)
Drugi spos贸b aktywny polega na szybkim zadzia艂aniu urz膮dzenia zabezpieczaj膮cego
tak, aby pr膮d udarowy nie zd膮偶y艂 osi膮gn膮膰 swojej maksymalnej warto艣ci. S艂u偶膮 do tego
bezpieczniki i wy艂膮czniki ograniczaj膮ce. W tym przypadku nie zachodzi konieczno艣膰
zwi臋kszania impedancji zwarciowej, co pozwala poprawi膰 jako艣膰 zasilania.
Urz膮dzenia ochrony przed skutkami zwar膰 nale偶y instalowa膰 na pocz膮tku ka偶dego
odcinka sieci o mniejszej obci膮偶alno艣ci d艂ugotrwa艂ej ni偶 odcinek poprzedni. Warunkiem
prawid艂owego dzia艂ania tych zabezpiecze艅 jest dostatecznie szybkie wy艂膮czenie zasilania.
Zabezpieczenia zwarciowe musz膮 dzia艂a膰 selektywnie. Oznacza to, 偶e wy艂膮czenie powinno
wyst膮pi膰 na odcinku najbli偶szym miejsca zwarcia (patrz膮c w stron臋 zr贸d艂a zasilania).
Jako urz膮dzenia zabezpieczaj膮ce przed skutkami zwar膰 w instalacjach niskiego napi臋cia
stosuje si臋:
- bezpieczniki z wk艂adka topikow膮 typu g o pe艂nozakresowej zdolno艣ci wy艂膮czania,
- bezpieczniki z wk艂adka topikow膮 typu a o niepe艂nozakresowej zdolno艣ci wy艂膮czania,
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
11
- wy艂膮czniki z wyzwalaczami zwarciowymi bezzw艂ocznymi,
- wy艂膮czniki z wyzwalaczami o kr贸tkiej zw艂oce czasowej.
Selektywne dzia艂anie zabezpiecze艅 zwarciowych zapewniaj膮 bezpieczniki. Stosuj膮c
wy艂膮czniki zwyk艂e nale偶y pami臋ta膰, aby w艂a艣ciwie dobra膰 czas zw艂oki na poszczeg贸lnych
odcinkach instalacji. Alternatywnym rozwi膮zaniem mo偶e by膰 zastosowanie wy艂膮cznik贸w
selektywnych (np. typu S90 lub SLS). Ich dodatkowe zalety to ograniczanie pr膮d贸w
zwarciowych oraz mo偶liwo艣膰 szybkiego ponownego za艂膮czenia po wy艂膮czeniu zwarcia.
W instalacjach przemys艂owych o du偶ym poborze mocy, w kt贸rych pr膮dy zwarciowe
mog膮 osi膮ga膰 warto艣ci powy偶ej 50 kA, wskazane jest zastosowanie wy艂膮cznik贸w
ograniczaj膮cych. Ograniczenie pr膮du zwarcia nast臋puje w czasie nieprzekraczaj膮cym
3 ms, dzi臋ki zastosowaniu bardzo szybkich nap臋d贸w lub specjalnych polimer贸w znacznie
zwi臋kszaj膮cych rezystancj臋 zestyku pod wp艂ywem ciep艂a 艂uku elektrycznego. Wy艂膮czniki
posiadaj膮 r贸wnie偶 bezzw艂oczne wyzwalacze elektromagnetyczne, kt贸re dzia艂aj膮 w przypadku
ni偶szych warto艣ci pr膮d贸w zwarciowych. Wy艂膮czniki ograniczaj膮ce budowane s膮 na pr膮dy
ci膮g艂e do 1250 A. Pr膮dy wy艂膮czalne w zale偶no艣ci od warto艣ci napi臋cia znamionowego mog膮
osi膮ga膰 nawet 300 kA. Wi臋cej informacji o wy艂膮cznikach ograniczaj膮cych znajdziesz
literaturze [5].
Zdolno艣膰 wy艂膮czania urz膮dze艅 zabezpieczaj膮cych powinna by膰 co najmniej r贸wna
warto艣ci przewidywanego pr膮du zwarciowego. Wyj膮tkiem mog膮 by膰 sytuacje, w kt贸rych od
strony zasilania znajduj膮 si臋 urz膮dzenia maj膮ce wystarczaj膮c膮 zdolno艣膰 wy艂膮czania lub kiedy
zabezpieczane przewody i urz膮dzenia wytrzymuj膮 przewidywany pr膮d zwarciowy bez
uszkodze艅. Czas wy艂膮czenia powinien by膰 dostatecznie kr贸tki, aby nie wyst膮pi艂o
przekroczenie temperatury granicznej zabezpieczanych przewod贸w i urz膮dze艅 ani ich
uszkodzenie mechaniczne w wyniku dzia艂ania si艂 elektrodynamicznych.
Czas ten mo偶na obliczy膰 ze wzoru
2
# 艣#
S
艣# 藕#
t = "
艣#k Ik 藕#
# #
gdzie: S przekr贸j przewodu w mm2,
Ik przewidywana warto艣膰 pr膮du zwarciowego pocz膮tkowego,
k wsp贸艂czynnik uzale偶niony od rodzaju przewodu; wynosi odpowiednio:
dla przewod贸w w izolacji z gumy lub polietylenu usieciowanego 135 w przypadku
偶y艂y miedzianej i 87 w przypadku 偶y艂y aluminiowej oraz dla przewod贸w w izolacji
z PVC z 偶y艂ami miedzianymi 115, a z aluminiowymi 74.
Wz贸r ten pozwala wykre艣li膰 charakterystyki czasowo-pr膮dowe przewod贸w. Aby oceni膰
skuteczno艣膰 zabezpiecze艅, trzeba por贸wna膰 je z charakterystykami czasowo-pr膮dowymi
wybranych zabezpiecze艅 (przyk艂ady tych charakterystyk zamieszczone zosta艂y w podr臋czniku
[5, str. 164 i 165]). Czasy zadzia艂ania zabezpiecze艅 zwarciowych w obwodach odbiorczych,
w kt贸rych stanowi膮 one element ochrony przeciwpora偶eniowej, powinny by膰 rz臋du
0,10,8 sekundy, w zale偶no艣ci od warto艣ci napi臋cia znamionowego zabezpieczanego
obwodu. W obwodach rozdzielczych czasy zadzia艂ania zabezpiecze艅 zwarciowych nie mog膮
przekracza膰 5 s.
Pr膮dy znamionowe zabezpiecze艅 zwarciowych przewod贸w i kabli w izolacji z PCV,
w zale偶no艣ci od sposobu ich u艂o偶enia, mo偶na dobra膰 korzystaj膮c z tabeli zamieszczonej
w literaturze [1, str. 67].
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
12
Zabezpieczenia przed skutkiem zwarcia w przypadku przewod贸w po艂膮czonych
r贸wnolegle powinny uwzgl臋dni膰 mo偶liwo艣膰 wyst膮pienia zwarcia wewn膮trz odcinka
przewodu r贸wnoleg艂ego. Wyst膮pienie zwarcia w jednym z przewod贸w spowoduje przep艂yw
pr膮dy zwarciowego r贸wnie偶 przez pozosta艂e ga艂臋zie po艂膮czenia. Skuteczne b臋dzie w贸wczas
zainstalowanie zabezpiecze艅 zwarciowych oddzielnie na pocz膮tku i na ko艅cu ka偶dego
odcinka przewodu (rys. 3). Zabezpieczenia powinny by膰 tak dobrane, aby najpierw zadzia艂a艂o
zabezpieczenie umieszczone od strony zasilania, patrz膮c od miejsca wyst膮pienia zwarcia.
K艂opotliwe staje si臋 spe艂nienie tego warunku przy zastosowaniu jednakowych zabezpiecze艅
w dw贸ch przewodach po艂膮czonych r贸wnolegle. Poniewa偶 po zadzia艂aniu zabezpieczenia
po艂o偶onego najbli偶ej miejsca zwarcia, przez pozosta艂e pop艂ynie identyczny pr膮d, ich
zadzia艂anie nast膮pi w spos贸b przypadkowy. W ten spos贸b mo偶e zosta膰 wy艂膮czony z zasilania
przew贸d, w kt贸rym nie wyst膮pi艂o uszkodzenie.
Rys. 3. Zabezpieczenie zwarciowe w liniach po艂膮czonych r贸wnolegle [14]
4.2.2. Pytania sprawdzaj膮ce
Odpowiadaj膮c na pytania, sprawdzisz, czy jeste艣 przygotowany do zaplanowania przebiegu
膰wicze艅 i ich wykonania.
1. Jakie rodzaje zwar膰 wyst臋puj膮 w sieciach elektroenergetycznych?
2. Jakie s膮 skutki zwarcia doziemnego w sieci z izolowanym punktem neutralnym?
3. Jak nale偶y przygotowa膰 uk艂ad do analizy zwarciowej sieci?
4. Co to jest napi臋cie odniesienia ?
5. Co to jest wsp贸艂czynnik udzia艂u ?
6. Jakie sk艂adowe zawiera pr膮d zwarciowy?
7. Jakie wielko艣ci charakteryzuj膮 przebieg zwarcia w sieci?
8. Kt贸re z wielko艣ci charakteryzuj膮cych zwarcie wp艂ywaj膮 na dob贸r parametr贸w
zabezpieczenia?
9. Jakie urz膮dzenia stosuje si臋 do ochrony sieci przed skutkami zwar膰?
10. Kt贸re zabezpieczenia zapewniaj膮 selektywne wy艂膮czanie zwar膰?
11. Na czym polega dzia艂anie wy艂膮cznika ograniczaj膮cego?
12. Jakie powinny by膰 warto艣ci czas贸w zadzia艂ania zabezpiecze艅 zwarciowych w instalacjach
odbiorczych?
13. Jak realizuje sie zabezpieczenie zwarciowe przewod贸w po艂膮czonych r贸wnolegle?
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
13
4.2.3. 膯wiczenia
膯wiczenie 1
Przeanalizuj przebieg i skutki zwarcia w r贸偶nych punktach sieci przedstawionej na
schemacie.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) odszuka膰 na schemacie przewidywane miejsca zwar膰,
2) oznaczy膰 drog臋 przep艂ywu pr膮du zwarcioweg,.
3) zidentyfikowa膰 elementy uk艂adu, przez kt贸re p艂ynie pr膮d zwarcia,
4) okre艣li膰 zachowanie tych element贸w podczas zwarcia,
5) ustali膰 i zapisa膰 prawdopodobne skutki oddzia艂ywania pr膮du zwarciowego na te
elementy,
6) zaprezentowa膰 rozwi膮zanie zadania pozosta艂ym grupom.
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- schemat fragmentu sieci niskiego napi臋cia,
- kolorowe pisaki lub kredki,
- papier do pisania,
- d艂ugopis.
膯wiczenie 2
Oblicz wielko艣ci charakterystyczne dla zwarcia w sieci niskiego napi臋cia przedstawionej
na schemacie.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) uruchomi膰 program do obliczania zwar膰 w sieci,
2) wprowadzi膰 schemat sieci i jej za艂o偶enia,
3) dokona膰 komputerowych oblicze艅 wielko艣ci charakterystycznych,
4) wydrukowa膰 wyniki.
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- schemat projektowanej sieci,
- komputer z oprogramowaniem do obliczania zwar膰 w sieciach,
- drukarka.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
14
膯wiczenie 3
Dobierz zabezpieczenia przed skutkami zwar膰 dla obwodu przedstawionego na
schemacie, je艣li instalaja zosta艂a u艂o偶ona w tynku przewodem YDYt.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie powiniene艣:
1) okre艣li膰 rodzaje aparat贸w, jakie mo偶na zastosowa膰 w podanym celu,
2) okre艣li膰 miejsca zainstalowania urz膮dze艅 zabezpieczaj膮cych,
3) uzupe艂ni膰 schemat instalacji proponowanymi urz膮dzeniami,
4) okre艣li膰 typ i pr膮d znamionowy tych urz膮dze艅,
5) rozpozna膰 ofert臋 producent贸w w wybranym zakresie,
6) wyszuka膰 w katalogach r贸偶nych firm odpowiednie zabezpieczenia,
7) sporz膮dzi膰 zestawienie wybranych zabezpiecze艅,
8) uzasadni膰 wyb贸r,
9) zaprezentowa膰 rozwi膮zanie zadania pozosta艂ym grupom.
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- schemat obwodu wymagaj膮cego zabezpieczenia zwarciowego,
- katalogi zabezpiecze艅 nadpr膮dowych lub komputer z dost臋pem do Internetu,
- papier,
- d艂ugopis.
4.2.4. Sprawdzian post臋p贸w
Czy potrafisz: Tak Nie
1) rozr贸偶ni膰 rodzaje zwar膰 w sieciach?
2) wskaza膰 drog臋 przep艂ywu pr膮du zwarciowego?
3) okre艣li膰 skutki zwarcia we wskazanym punkcie sieci?
4) przeanalizowa膰 wp艂yw zwarcia na funkcjonowanie urz膮dze艅
w r贸偶nych miejscach sieci?
5) przygotowa膰 uk艂ad do analizy zwarcia w sieci?
6) wymieni膰 podstawowe parametry zwarcia w sieci?
7) okre艣li膰 wp艂yw poszczeg贸lnych wielko艣ci charakteryzuj膮cych zwarcie
na dob贸r zabezpieczenia?
8) dobra膰 zabezpieczenia zwarciowe wskazanej instalacji odbiorczej?
9) wyja艣ni膰 dzia艂anie wy艂膮cznik贸w ograniczaj膮cych?
10) okre艣li膰 warto艣ci czas贸w zadzia艂ania zabezpiecze艅 zwarciowych ze
wzgl臋du na dzia艂anie 艣rodk贸w ochrony przed pora偶eniem?
11) wybra膰 zabezpieczenia zapewniaj膮ce selektywno艣膰 wy艂膮czania zwar膰?
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
15
4.3. Ochrona przed skutkami przeci膮偶e艅
4.3.1. Materia艂 nauczania
Zabezpieczenia przeci膮偶eniowe powinny by膰 instalowane na pocz膮tku obwodu oraz
w ka偶dym miejscu, w kt贸rym nast臋puje zmniejszenie obci膮偶alno艣ci pr膮dowej d艂ugotrwa艂ej.
Zadzia艂anie zabezpiecze艅 przeci膮偶eniowych powinno zapobiega膰 nagrzaniu przewod贸w
i urz膮dze艅 do temperatury wy偶szej ni偶 dopuszczalna temperatura graniczna. Mo偶na przyj膮膰,
偶e warunek jest spe艂niony, je偶eli pr膮d znamionowy (lub pr膮d nastawczy) urz膮dze艅
zabezpieczaj膮cych IN b臋dzie mie艣ci艂 si臋 w granicach mi臋dzy warto艣ci膮 obliczeniowego pr膮du
odbiornik贸w IB a warto艣ci膮 okre艣laj膮c膮 obci膮偶alno艣膰 pr膮dow膮 d艂ugotrwa艂膮 IZ
zabezpieczanych przewod贸w. Dodatkowo pr膮d zadzia艂ania zabezpieczenia przeci膮偶eniowego
I2 nie powinien by膰 wi臋kszy ni偶 1,45 warto艣ci obci膮偶alno艣ci d艂ugotrwa艂ej przewod贸w.
Warunki te s膮 wyra偶one zale偶no艣ciami
IB d" IN d" IZ; I2 d" 1,45 IZ
W przypadku stosowania bezpiecznik贸w wynikaj膮cy z tych warunk贸w pr膮d znamionowy
wk艂adki topikowej mo偶e by膰 znacznie mniejszy od obci膮偶alno艣ci pr膮dowej d艂ugotrwa艂ej
zabezpieczanych przewod贸w.
W przypadku stosowania przekaznik贸w lub wyzwalaczy termobimetalowych pr膮dy
nastawcze mog膮 by膰 r贸wne obci膮偶alno艣ci pr膮dowej d艂ugotrwa艂ej przewod贸w. Problem
stanowi op贸znione zadzia艂anie zabezpiecze艅 tr贸jfazowych przy przeci膮偶eniu wyst臋puj膮cym
tylko w dw贸ch fazach lub w jednej fazie. Czas zadzia艂ania zabezpieczenia wyd艂u偶a si臋
w贸wczas o 10 do 20 %. Mo偶e to by膰 przyczyn膮 nadmiernego nagrzewania si臋 przewod贸w.
Lepszym rozwi膮zaniem b臋dzie w贸wczas zastosowanie roz艂膮cznika bezpiecznikowego
z wyzwalaniem w trzech fazach.
Zabezpieczenie przed przeci膮偶eniem przewod贸w po艂膮czonych r贸wnolegle powinno by膰
skuteczne dla wszystkich po艂膮czonych przewod贸w. W przypadku po艂膮czenia r贸wnoleg艂ego
przewod贸w tego samego typu, o tej samej d艂ugo艣ci, u艂o偶onych w ten sam spos贸b
obci膮偶alno艣膰 pr膮dowa jest sum膮 obci膮偶alno艣ci poszczeg贸lnych przewod贸w.
Do zabezpieczenia przeci膮偶eniowego takiego uk艂adu mo偶na wykorzysta膰 jedno wsp贸lne
zabezpieczenie umieszczone na dop艂ywie do rozdzielnicy.
Nale偶y jednak liczy膰 si臋 z od艂膮czeniem zasilania wszystkich przewod贸w w przypadku
przeci膮偶enia kt贸regokolwiek z nich. Zasady dobierania zabezpieczenia s膮 identyczne jak dla
pojedynczych przewod贸w z uwzgl臋dnieniem sumy pr膮d贸w w zabezpieczanym dop艂ywie.
Pr膮d znamionowy zabezpieczenia powinien mie艣ci膰 si臋 w granicach mi臋dzy warto艣ci膮 pr膮du
obliczeniowego odbiornik贸w IB i sum膮 warto艣ci obci膮偶alno艣ci d艂ugotrwa艂ych wszystkich
po艂膮czonych r贸wnolegle przewod贸w.
W przypadku du偶ej nier贸wnomierno艣ci rozp艂ywu pr膮d贸w zabezpieczenia przeci膮偶eniowe
stosuje si臋 i dobiera oddzielnie dla ka偶dego przewodu (rys. 4).
Rys. 4. Zabezpieczenie przeci膮偶eniowe przewod贸w po艂膮czonych r贸wnolegle [14]
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
16
4.3.2. Pytania sprawdzaj膮ce
Odpowiadaj膮c na pytania, sprawdzisz, czy jeste艣 przygotowany do zaplanowania przebiegu
膰wicze艅 i ich wykonania.
1. Gdzie powinny by膰 instalowane zabezpieczenia przeci膮偶eniowe?
2. Jakie s膮 zadania zabezpiecze艅 przeci膮偶eniowych ?
3. Jakie warunki powinny spe艂nia膰 zabezpieczenia przeci膮偶eniowe?
4. Jak膮 wad臋 maj膮 bezpieczniki jako zabezpieczenia przeci膮偶eniowe?
5. Jakie zalety maj膮 bezpieczniki jako zabezpieczenia przeci膮偶eniowe?
6. Jak dobiera膰 pr膮dy nastawcze przekaznik贸w termobimetalowych?
7. Jakie s膮 sposoby zabezpieczania przeci膮偶eniowego przewod贸w po艂膮czonych r贸wnolegle?
8. Na jakiej podstawie dobiera si臋 wsp贸lne zabezpieczenie przewod贸w po艂膮czonych
r贸wnolegle?
9. Jak zmienia si臋 czas zadzia艂ania zabezpiecze艅 termobimetalowych tr贸jfazowych przy
wyst膮pieniu przeci膮偶enia w jednej lub dw贸ch fazach?
4.3.3. 膯wiczenia
膯wiczenie 1
Dobierz zabezpieczenia przed skutkami przeci膮偶e艅 dla obwodu przedstawionego na
schemacie.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) okre艣li膰 rodzaje aparat贸w, jakie mo偶na zastosowa膰 w podanym celu,
2) okre艣li膰 miejsca zainstalowania urz膮dze艅 zabezpieczaj膮cych,
3) uzupe艂ni膰 schemat instalacji proponowanymi urz膮dzeniami,
4) okre艣li膰 parametry tych urz膮dze艅,
5) rozpozna膰 ofert臋 producent贸w w wybranym zakresie,
6) wyszuka膰 w katalogach r贸偶nych firm odpowiednie zabezpieczenia,
7) sporz膮dzi膰 zestawienie,
8) uzasadni膰 wyb贸r,
9) zaprezentowa膰 rozwi膮zanie zadania pozosta艂ym grupom.
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- schemat obwodu wymagaj膮cego zabezpiecze艅 przeci膮偶eniowych,
- katalogi zabezpiecze艅 nadpr膮dowych lub komputer z dost臋pem do Internetu,
- papier,
- d艂ugopis.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
17
膯wiczenie 2
Dobierz zabezpieczenia przed skutkami przeci膮偶e艅 i zwar膰 w liniach po艂膮czonych
r贸wnolegle wed艂ug schematu.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) okre艣li膰 rodzaje aparat贸w, jakie mo偶na zastosowa膰 w podanym celu,
2) narysowa膰 schemat instalacji uzupe艂niony proponowanymi urz膮dzeniami dla r贸偶nych
wariant贸w,
3) okre艣li膰 parametry tych urz膮dze艅 dla tych wariant贸w zabezpiecze艅,
4) rozpozna膰 ofert臋 producent贸w w wybranym zakresie,
5) wyszuka膰 w katalogach r贸偶nych firm odpowiednie zabezpieczenia,
6) sporz膮dzi膰 zestawienie dla rozpatrywanych wersji zabezpieczenia,
7) wybra膰 jedn膮 z wersji wed艂ug okre艣lonego kryterium,
8) uzasadni膰 wyb贸r,
9) zaprezentowa膰 rozwi膮zanie zadania pozosta艂ym grupom.
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- schemat linii po艂膮czonych r贸wniolegle,
- katalogi zabezpiecze艅 nadpr膮dowych lub komputer z dost臋pem do Internetu,
- papier,
- d艂ugopis.
4.3.4. Sprawdzian post臋p贸w
Czy potrafisz: Tak Nie
1) wskaza膰 miejsca, w kt贸rych nale偶y zainstalowa膰 zabezpieczenia
przeci膮偶eniowe?
2) por贸wna膰 wady i zalety r贸偶nych zabezpiecze艅 przeci膮偶eniowych?
3) wyja艣ni膰 zadania zabezpiecze艅 przeci膮偶eniowych?
3) obliczy膰 pr膮d znamionowy zabezpieczenia przeci膮偶eniowego?
4) dobra膰 pr膮dy nastawcze przekaznik贸w termobimetalowych?
6) wybra膰 spos贸b zabezpieczenia przeci膮偶eniowego przewod贸w
po艂膮czonych r贸wnolegle?
7) dobra膰 zabezpieczenia przeci膮偶eniowe w sieci o okre艣lonym uk艂adzie
i za艂o偶eniach?
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
18
4.4. Ochrona przed skutkami zak艂贸ce艅 napi臋ciowych
4.4.1. Materia艂 nauczania
Warto艣膰 napi臋cia wyst臋puj膮cego w instalacji elektrycznej powinna by膰 utrzymywana
w granicach ustalonych przepisami. Jest to niezb臋dny warunek bezpiecznego i poprawnego
dzia艂ania urz膮dze艅 elektrycznych. Zmiany napi臋cia mog膮 by膰 wywo艂ane:
- spadkami napi臋cia na elementach sieci w warunkach eksploatacji odbiornik贸w du偶ej
mocy oraz wyst膮pienia pr膮d贸w zwarciowych lub przecia偶eniowych,
- niew艂a艣ciwym ustawieniem zaczep贸w przek艂adni transformator贸w,
- uszkodzeniem przewod贸w neutralnych linii tr贸jfazowych.
Zar贸wno zmniejszenie, jak i zwi臋kszenie napi臋cia powoduje zak艂贸cenia w pracy
odbiornik贸w. Obni偶enie napi臋cia prowadzi do przeci膮偶enia silnik贸w oraz powoduje
niestabiln膮 prac臋 lamp wy艂adowczych. Podwy偶szenie napi臋cia skraca 偶ywotno艣膰 wielu
odbiornik贸w i przyspiesza starzenie si臋 izolacji. W przypadku du偶ej liczby odbiornik贸w
jednofazowych mo偶e doj艣膰 do niesymetrii napi臋膰 w poszczeg贸lnych fazach, na skutek ich
r贸偶nego obci膮偶enia.
Ochrona przed spadkiem napi臋cia
Urz膮dzeniami kontroluj膮cymi warto艣膰 napi臋cia s膮 przekazniki i wyzwalacze
podnapi臋ciowe, reaguj膮ce na niesymetri臋 obci膮偶enia i niepe艂nofazow膮 prac臋. S膮 one
elementem wy艂膮cznik贸w sieciowych i instalacyjnych lub mog膮 by膰 do nich przy艂膮czane
w razie potrzeby. W przypadku obni偶enia napi臋cia zasilaj膮cego poni偶ej za艂o偶onej warto艣ci
powoduj膮 one otwarcie wy艂膮cznika i od艂膮czenie zasilania. Informacje o ich dzia艂aniu
znajdziesz w poradniku do jednostki modu艂owej Z1.02 (Dobieranie 艂膮cznik贸w w instalacjach
elektrycznych).
W przypadku urz膮dze艅 wyposa偶onych w mikroprocesory taki spos贸b dzia艂ania
zabezpieczenia mo偶e spowodowa膰 istotne uszkodzenia, zwi膮zane z utrat膮 danych,
niew艂a艣ciwym dzia艂aniem system贸w operacyjnych i oprogramowania. Dla unikni臋cia tych
szk贸d wprowadzono do obwod贸w zasilaj膮cych sprz臋t skomputeryzowany zasilacze awaryjne,
zwane w skr贸cie UPS (Uninterruptible Power Supply). S膮 one sprz臋tem po艣rednicz膮cym
w zasilaniu. W przypadku wyst膮pienia zaniku zasilania powoduj膮 bezprzerwowe w艂膮czenie
zasilania awaryjnego. Czas pracy takich awaryjnych zr贸de艂 napi臋cia uzale偶niony jest od
pojemno艣ci baterii akumulator贸w.
Rys. 5. Schemat blokowy urz膮dzenia UPS [7]
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
19
Ochrona przeciwprzepi臋ciowa
Bardzo szkodliwym zak艂贸ceniem wyst臋puj膮cym powszechnie w instalacjach i sieciach s膮
przepi臋cia. Przepi臋cie jest to wzrost napi臋cia powy偶ej najwy偶szego dopuszczalnego napi臋cia
roboczego urz膮dze艅. W zale偶no艣ci od przyczyny wyr贸偶ni膰 mo偶na trzy rodzaje przepi臋膰.
1. Przepi臋cia zewn臋trzne, pochodz膮ce od wy艂adowa艅 atmosferycznych wyst臋puj膮ce
w przewodach sieci i instalacji elektroenergetycznych, wywo艂ane przez uderzenie pioruna
w urz膮dzenie elektryczne lub w jego pobli偶u, zwi膮zane z wyst臋powaniem zjawiska
indukcji wzajemnej.
2. Przepi臋cia wewn臋trzne wywo艂ane czynno艣ciami 艂膮czeniowymi w sieciach i instalacjach
elektrycznych spowodowane przerywaniem pr膮d贸w zwarciowych, za艂膮czaniem
i wy艂膮czaniem niekt贸rych odbiornik贸w o du偶ym poborze pr膮du, zwi膮zane s膮
z wyst臋powaniem zjawiska samoindukcji.
3. Przepi臋cia wywo艂ane elektryczno艣ci膮 statyczn膮 s膮 wy艂adowaniami iskrowymi
zwi膮zanymi z nagromadzeniem si臋 艂adunk贸w elektrycznych na przedmiotach
nieprzewodz膮cych. Napi臋cia powodowane wyst臋powaniem elektryczno艣ci statycznej
mog膮 osi膮ga膰 warto艣膰 kilkudziesi臋ciu kilowolt贸w. Zgromadzony 艂adunek mo偶e mie膰
energi臋 kilkudziesi臋ciu mJ.
Jako urz膮dzenia ochrony przeciwprzepi臋ciowej stosuje si臋:
- uk艂ady RC o du偶ej sta艂ej czasowej,
- diody Zenera,
- elementy warystorowe,
- iskierniki.
Zastosowanie urz膮dze艅 ochrony przeciwprzepi臋ciowej wymaga ich stopniowania. Dla
potrzeb dobierania w艂a艣ciwych ochronnik贸w podzielono instalacje elektryczne na cztery
kategorie. Urz膮dzenia ochronne najwy偶szej IV kategorii, instalowane w pocz膮tkowej cz臋艣ci
instalacji, s膮 nara偶one na pe艂ne warto艣ci przepi臋膰 atmosferycznych i 艂膮czeniowych.
Urz膮dzenia ochronne I kategorii s膮 wbudowane w odbiorniki i maj膮 najni偶szy poziom
ochrony przeciwprzepi臋ciowej. Zgodnie z normami IEC dla poszczeg贸lnych kategorii
wymagane s膮 ochrony jak na rys. 6.
Rys. 6. Poziomy ochrony przeciwprzepi臋ciowej [5]
Poziom ochrony zastosowanych urz膮dze艅 maleje w kierunku do odbiornika.
Rodzaj zastosowanego urz膮dzenia ochronnego jest uzale偶niony od wymaganego poziomu
ochrony. Przyk艂ad takiego stopniowania element贸w ochrony odgromowej przedstawiony jest
na rys. 7. Urz膮dzeniem najbardziej nara偶onym na skutki przepi臋cia jest ochronnik typu B,
kt贸ry ma konstrukcj臋 iskiernikow膮 uzupe艂nion膮 np. elementem o zmiennej rezystancji. Ma on
te偶 najwi臋ksz膮 obci膮偶alno艣膰 pr膮dow膮 (znamionowy pr膮d wy艂adowczy). Ochronnik klasy C
mo偶e by膰 warystorem, a klasy D zespo艂em przeciwnie w艂膮czonych diod Zenera.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
20
Rys. 7. Przyk艂adowa kolejno艣膰 stosowania urz膮dze艅 ochrony przeciwprzepi臋ciowej [7]
Tabela 1. Podzia艂 ogranicznik贸w przepi臋膰 wed艂ug PN-IEC 61643 [5],[16])
Klasa Poziom Obci膮偶alno艣膰
Zakres zastosowania Miejsce zainstalowania
ogranicznika ochrony pr膮dowa
linie napowietrzne s艂upy linii
zgodnie
A 5 do 15 kA
niskiego napi臋cia elektroenergetycznych z norm膮
Instalacje - z艂膮cze,
i urz膮dzenia
B
- rozdzielnica g艂贸wna
< 4 kV 100 kA
w IV kategorii
I
budynku
przepi臋ciowej
Instalacje - z艂膮cze, je艣li nie
i urz膮dzenia stosuje si臋
w III kategorii ogranicznik贸w
C < (1,5 2,5)
5 15 kA
przepi臋ciowej
II klasy B, kV
- rozdzielnica g艂贸wna,
- rozdzielnice pi臋trowe
- puszki instalacyjne,
Urz膮dzenia
- gniazda wtyczkowe,
D w II kategorii
< (1 1,5) kV 1,5 5 kA
- przed艂u偶acze
III przepi臋ciowej
(ochrona precyzyjna)
Wielostopniow膮 ochron膮 przeciwprzepi臋ciow膮 powinny by膰 obj臋te nie tylko przewody
instalacji elektroenergetycznych, ale r贸wnie偶 przewody instalacji teletechnicznych
i informatycznych. Zaniedbania w tej dziedzinie lub co gorsza nieuzasadnione oszcz臋dno艣ci
mog膮 by膰 przyczyn膮 kosztownych uszkodze艅 sprz臋tu. Poni偶ej przedstawione s膮 przyk艂ady
typowych ochronnik贸w do instalacji niskiego napi臋cia.
Rys. 8. Ograniczniki przepi臋膰 klasy D wbudowane w gniazda i przed艂u偶acze [18]
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
21
klasa B klasa C klasa D
Rys. 9. Zestaw modu艂owych ogranicznik贸w przepi臋膰 firmy HAGER [18]
Wi臋cej informacji na temat dobierania zabezpiecze艅 przeciwprzepi臋ciowych znajdziesz
w literaturze [5], [6], [7], [9] oraz w katalogach producent贸w. Przeczytaj r贸wnie偶 norm臋
PN-IEC 61643.
Dla zmniejszenia skutk贸w wyst臋powania elektryczno艣ci statycznej stosuje si臋
ekwipotencjalizacj臋 pod艂贸g przy wykorzystaniu wyk艂adzin przewodz膮cych. Jest to
rozwi膮zanie k艂opotliwe ze wzgl臋du na pogorszenie si臋 ochrony przeciwpora偶eniowej.
4.4.2. Pytania sprawdzaj膮ce
Odpowiadaj膮c na pytania, sprawdzisz, czy jeste艣 przygotowany do zaplanowania przebiegu
膰wicze艅 i ich wykonania.
1. Czym wywo艂ane s膮 zmiany napi臋cia w instalacjach elektrycznych?
2. Jakie skutki mo偶e wywo艂ywa膰 nadmierne obni偶enie si臋 napi臋cia w instalacji?
3. Jakie urz膮dzenia stosuje si臋 do kontrolowania warto艣ci napi臋cia w instalacji?
4. Do czego s艂u偶y UPS?
5. Jakie podzespo艂y wchodz膮 w sk艂ad UPS?
6. Jakie s膮 przyczyny wyst臋powania przepi臋膰?
7. Jakie urz膮dzenia stosuje si臋 do ochrony przeciwprzepi臋ciowej?
8. Dlaczego ochrona przeciwprzepi臋ciowa musi by膰 stopniowana?
9. Jakie s膮 poziomy ochrony dla poszczeg贸lnych kategorii urz膮dze艅?
10. Od czego zale偶y rodzaj zastosowanego ochronnika?
11. Jakie instalacje powinny by膰 obj臋te ochron膮 przeciwprzepi臋ciow膮?
12. W jakich miejscach instalowane s膮 urz膮dzenia ochronne poszczeg贸lnych klas?
13. Jak ogranicza si臋 przepi臋cia wywo艂ane elektryczno艣ci膮 statyczn膮?
4.4.3. 膯wiczenia
膯wiczenie 1
Dobierz urz膮dzenia ochrony przed spadkiem napi臋cia w pracowni maszyn elektrycznych
wyposa偶onej w komputer.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) ustali膰, dla kt贸rych urz膮dze艅 istotne s膮 spadki napi臋cia,
2) okre艣li膰 warto艣ci napi臋膰 dopuszczalne dla tych urz膮dze艅,
3) zaproponowa膰 rodzaj zabezpieczenia przed spadkiem napi臋cia,
4) ustali膰 miejsce zainstalowania urz膮dzenia zabezpieczaj膮cego,
5) uzasadni膰 decyzje podj臋te podczas rozwi膮zywania zadania.
6) zaprezentowa膰 pozosta艂ym grupom swoj膮 koncepcj臋 rozwiazania,
7) przedyskutowa膰 przedstawione koncepcje,
8) wybra膰 optymalne rozwiazanie zadania.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
22
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- katalogi zabezpiecze艅 podnapi臋ciowych i urz膮dze艅 UPS,
- kalkulator,
- papier,
- d艂ugopis.
膯wiczenie 2
Dobierz spos贸b ochrony szkolnej sieci komputerowej przed skutkami przepi臋膰.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) ustali膰 zr贸d艂a zasilania komputer贸w szkolnych,
2) ustali膰 miejsca u偶ytkowania komputer贸w,
3) okre艣li膰 miejsca zainstalowania ochronnik贸w poszczeg贸lnych klas,
4) rozpozna膰 ofert臋 producent贸w w wybranym zakresie,
5) wyszuka膰 w katalogach r贸偶nych firm odpowiednie zabezpieczenia,
6) sporz膮dzi膰 zestawienie,
7) uzasadni膰 wyb贸r,
8) zaprezentowa膰 rozwi膮zanie zadania pozosta艂ym grupom,
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- katalogi zabezpiecze艅 przepi臋ciowych lub komputer z dost臋pem do Internetu,
- papier,
- d艂ugopis.
膯wiczenie 3
Zaprojektuj ochron臋 przeciwprzepi臋ciow膮 instalacji elektrycznej w budynku
mieszkalnym.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) ustali膰 rodzaje urz膮dze艅 elektrycznych i ich rozmieszczenie,
2) ustali膰 miejsca u偶ytkowania komputer贸w i innego sprz臋tu elektronicznego,
3) okre艣li膰 miejsca zainstalowania ochronnik贸w poszczeg贸lnych klas,
4) rozpozna膰 ofert臋 producent贸w w wybranym zakresie,
5) wyszuka膰 w katalogach r贸偶nych firm odpowiednie zabezpieczenia,
6) sporz膮dzi膰 zestawienie,
7) uzasadni膰 wyb贸r,
8) zaprezentowa膰 rozwi膮zanie zadania pozosta艂ym grupom.
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- wybrany projekt budowlany budynku,
- plan i schemat instalacji elektrycznej dla tego budynku,
- katalogi urz膮dze艅 przeciwprzepi臋ciowych lub komputer z dost臋pem do Internetu,
- papier,
- d艂ugopis.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
23
膯wiczenie 4
Zaprojektuj ochron臋 instalacji w budynku mieszkalnym przed skutkami przepi臋膰
atmosferycznych i 艂膮czeniowych.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) ustali膰 za艂o偶enia do projektu,
2) ustali膰 zakres wykonywanej pracy,
3) uruchomi膰 program do projektowania instalacji odgromowych i ochrony
przeciwprzepi臋ciowej,
4) wprowadzi膰 za艂o偶enia,
5) dokona膰 oblicze艅 przy u偶yciu programu,
6) wydrukowa膰 wyniki,
7) zinterpretowa膰 wyniki.
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- zestaw za艂o偶e艅 projektowych do zadania,
- komputer z programem do dobierania ochrony odgromowej i zabezpiecze艅
przeciwprzepi臋ciowych,
- drukarka,
- papier do notowania,
- d艂ugopis.
4.4.4. Sprawdzian post臋p贸w
Czy potrafisz: Tak Nie
1) rozr贸偶ni膰 rodzaje zak艂贸ce艅 napi臋cia w sieciach?
2) okre艣li膰 przyczyny zak艂贸ce艅 napi臋cia w sieciach?
3) okre艣li膰 skutki obni偶enia napi臋cia?
4) dobra膰 urz膮dzenia do ochrony przed skutkami obni偶enia napi臋cia?
5) obja艣ni膰 dzia艂anie UPS?
6) wymieni膰 przyczyny wyst臋powania przepi臋膰?
7) scharakteryzowa膰 przepi臋cia wewn臋trzne i zewn臋trzne?
8) wskaza膰 艣rodki zabezpieczaj膮ce przed elektryczno艣ci膮 statyczn膮?
9) wyja艣ni膰 cel stopniowania ochrony przeciwprzepi臋ciowej?
10) okre艣li膰 poziomy ochrony dla r贸偶nych cz臋艣ci instalacji?
11) dobra膰 艣rodki ochrony przeciwprzepi臋ciowej?
12) wskaza膰 miejsce zainstalowania dobranych urz膮dze艅 ochronnych?
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
24
4.5. Ochrona przed skutkami cieplnymi i po偶arami
4.5.1. Materia艂 nauczania
Zagro偶enia cieplne
U偶ytkowanie energii elektrycznej wi膮偶e si臋 zawsze z wydzielaniem ciep艂a w przewodach
oraz urz膮dzeniach. W prawid艂owo zaprojektowanej i wykonanej instalacji, podczas
eksploatacji sprawnych urz膮dze艅 zgodnie z przepisami, ilo艣膰 wydzielonego ciep艂a nie
powinna powodowa膰 dodatkowych zagro偶e艅. Poniewa偶 w wi臋kszo艣ci przypadk贸w wzrost
temperatury przewod贸w i urz膮dze艅 zwi膮zany jest z przet臋偶eniami, zapobiegaj膮 mu
prawid艂owo dobrane zabezpieczenia przeci膮偶eniowe i zwarciowe.
Istniej膮 jednak sytuacje, w kt贸rych wzrost temperatury ma inne przyczyny. Nale偶膮 do nich:
- ustawienie urz膮dze艅 elektrycznych w spos贸b uniemo偶liwiaj膮cy prawid艂owe ch艂odzenie,
- nieprawid艂owe u偶ytkowanie, uniemo偶liwiaj膮ce stygni臋cie urz膮dze艅, kt贸re nie mog膮 by膰
wykorzystywane do pracy ci膮g艂ej,
- uszkodzenia element贸w uk艂ad贸w ch艂odzenia,
- uszkodzenia izolacji powoduj膮ce d艂ugotrwa艂y przep艂yw pr膮d贸w up艂ywu lub powstanie
艂uku elektrycznego,
- pogorszenie styczno艣ci zacisk贸w lub zestyk贸w na skutek niew艂a艣ciwego docisku b膮dz
utlenienia,
- przechowywanie w pobli偶u instalacji i urz膮dze艅 materia艂贸w 艂atwo zapalnych.
Sytuacje takie stwarzaj膮 nast臋puj膮ce zagro偶enia:
- wywo艂anie po偶aru w obszarze dzia艂ania podwy偶szonej temperatury (materia艂贸w palnych,
wyposa偶enia, konstrukcji budynku),
- oparzenia u偶ytkownik贸w lub obs艂ugi,
- uszkodzenia cieplnego instalacji i urz膮dze艅,
- nieprawid艂owego lub/i niebezpiecznego dzia艂ania niekt贸rych urz膮dze艅.
Niekt贸re odbiorniki ze wzgl臋du na charakter ich pracy mo偶na zabezpieczy膰 przed
przegrzaniem, stosuj膮c wbudowane do wn臋trza czujniki temperatury wsp贸艂pracuj膮ce
z urz膮dzeniami steruj膮cymi. Przyk艂adem tak dzia艂aj膮cego zabezpieczenia jest czujnik
temperatury zamontowany we wn臋trzu silnika indukcyjnego. Wykrywa on wzrost
temperatury silnika, niezale偶nie od przyczyny, kt贸ra go wywo艂a艂a i powoduje przerwanie
obwodu zasilaj膮cego. B臋dzie wi臋c r贸wnie skuteczny przy nadmiernym wzro艣cie obci膮偶enia
jak i przy uszkodzeniu uk艂adu ch艂odzenia lub niew艂a艣ciwej eksploatacji (zbyt d艂ugich
okresach pracy). Czujniki temperaturowe o r贸偶nych konstrukcjach stanowi膮 trwa艂e
rozwi膮zanie techniczne chroni膮ce przed przegrzaniem, wbudowane w urz膮dzenie przez
producenta.
艢rodki ochrony przed po偶arem
Niew艂a艣ciwie wykonane i eksploatowane instalacje i urz膮dzenia elektryczne mog膮 sta膰
si臋 przyczyn膮 po偶aru. Musz膮 zaistnie膰 ku temu sprzyjaj膮ce warunki, kt贸re obejmuj膮
jednoczesne:
- nagrzanie si臋 instalacji i urz膮dze艅 do odpowiednio wysokiej temperatury,
- znajdowanie si臋 w pobli偶u materia艂贸w palnych o odpowiednio niskiej temperaturze
zap艂onu,
- wystarczaj膮c膮 ilo艣ci tlenu umo偶liwiaj膮c膮 podtrzymanie po偶aru.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
25
Ze wzgl臋du na energi臋 potrzebn膮 do wywo艂ania zap艂onu przyj臋ty jest nast臋puj膮cy podzia艂
materia艂贸w:
- Materia艂y niepalne, do kt贸rych zalicza si臋 metale, szk艂o, ceramik臋 (porcelan臋, ceg艂y)
beton i zaprawy murarskie, wyroby z azbestu (szkodliwe dla zdrowia!), wyroby
ceramidowe i inne.
- Materia艂y trudno palne, kt贸re potrzebuj膮 do spowodowania zap艂onu du偶ej mocy cieplnej
dzia艂aj膮cej przez d艂ugi okres. Nale偶膮 do nich elementy z litego drewna (belki, grube
deski), p艂yty gipsowo-kartonowe, impregnowane przeciwogniowo p艂yty drewnopochodne,
niekt贸re tworzywa sztuczne (teflon).
- Materia艂y palne, kt贸re mog膮 ulec zapaleniu w warunkach normalnego nara偶enia na
dzia艂anie znacznie podwy偶szonej temperatury. Mog膮 to by膰 cienkie elementy drewniane,
p艂yty drewnopochodne bez impregnacji przeciwogniowej, wi臋kszo艣膰 tworzyw sztucznych
(PCV, polietylen), papier w pakietach lub belkach.
- Materia艂y 艂atwopalne, kt贸re zapalaj膮 si臋 pod wp艂ywem energii o warto艣ci kilku
watosekund (np. p艂omienia zapa艂ki) i p艂on膮 po usuni臋ciu zr贸d艂a ciep艂a. Nale偶膮 do nich:
s艂oma, wi贸ry drewniane, luzny, pomi臋ty papier, niekt贸re w艂贸kna sztuczne oraz py艂y
pochodz膮ce z materia艂贸w palnych, kt贸re mog膮 spala膰 si臋 wybuchowo (py艂 w臋glowy,
drzewny, m膮ka).
W miejscach o podwy偶szonym zagro偶eniu po偶arowym nale偶y stosowa膰 urz膮dzenia
i materia艂y elektryczne wykonane z materia艂贸w niepalnych. Stopie艅 palno艣ci materia艂u
oznacza tzw. wskaznik tlenowy , okre艣laj膮cy najmniejsz膮 zawarto艣膰 tlenu i azotu w sk艂adzie
otaczaj膮cej materia艂 atmosfery, przy kt贸rej w warunkach przeprowadzanej pr贸by
podtrzymywane jest palenie si臋 badanych materia艂贸w. Materia艂y niepalne maj膮 wskaznik
tlenowy wi臋kszy od 28, a materia艂y 艂atwo zapalne mniejszy od 21.
Zagro偶enie po偶arowe od instalacji i urz膮dze艅 elektrycznych mo偶e wynika膰 z nast臋puj膮cych
przyczyn:
- przepi臋膰 i przet臋偶e艅 (elektryczne),
- zginania, skr臋cenia, uderzenia, napr臋偶enia element贸w instalacji i urz膮dze艅 elektrycznych
(mechaniczne),
- zawilgocenia, dzia艂ania niekt贸rych substancji chemicznych, przegrzania (艣rodowiskowe),
- niew艂a艣ciwego u偶ytkowania, wadliwych napraw, uszkodzonych zabezpiecze艅
(eksploatacyjne),
Warunki techniczne, jakim powinny odpowiada膰 instalacje elektryczne ze wzgl臋du na
ochron臋 przeciwpo偶arow膮 podane s膮 w normie PN-IEC 60364-4-482: 1999. Zale偶膮 one od
charakteru budynk贸w i sposobu ich u偶ytkowania. W warunkach zwi臋kszonego nara偶enia
wyposa偶enie elektryczne powinno by膰 ograniczone do minimum i posiada膰 odpowiednio
dobrany stopie艅 ochrony.
W celu zmniejszenia zagro偶enia po偶arem mo偶na stosowa膰 nast臋puj膮ce rozwi膮zania
techniczne:
- zabezpieczenia zwarciowe i przeci膮偶eniowe dobrane tak, aby maksymalnie ogranicza艂y
mo偶liwo艣膰 wzrostu temperatury powy偶ej temperatury zap艂onu palnych materia艂贸w,
- zastosowanie przewod贸w o wi臋kszych przekrojach,
- zastosowanie przewod贸w i kabli o izolacji odpornej na podwy偶szon膮 temperatur臋,
- zastosowanie przewod贸w i kabli w izolacjach niepalnych (mineralne, bezchlorowe),
- wykonanie kana艂贸w i tuneli kablowych z materia艂贸w niepalnych,
- wykonywanie przegr贸d przeciwpo偶arowych przy przeprowadzaniu przewod贸w przez
艣ciany,
- uk艂adanie kabli pod tynkiem, w ziemi, w betonie,
- zapewnienie odpowiedniej wentylacji (np. zastosowanie uchwyt贸w odleg艂o艣ciowych),
- stosowanie zabezpiecze艅 przed wzrostem temperatury.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
26
Wymagane jest r贸wnie偶 stosowanie aparatury 艂膮czeniowej w szczelnych obudowach
Zapobiega to wyst膮pieniu zap艂onu podczas powstawania na stykach 艂uku elektrycznego.
Zmniejszenie zagro偶enia po偶arowego mo偶na uzyska膰 poprzez zastosowanie system贸w
alarmowych z czujnikami reaguj膮cymi na wysok膮 temperatur臋 i zadymienie. Mog膮 one by膰
sprz臋偶one z urz膮dzeniami ga艣niczymi. Wi臋cej informacji znajdziesz w literaturze [5].
4.5.2. Pytania sprawdzaj膮ce
Odpowiadaj膮c na pytania, sprawdzisz, czy jeste艣 przygotowany do zaplanowania przebiegu
膰wicze艅 i ich wykonania.
1. Jakie s膮 przyczyny nadmiernego wzrostu temperatury w instalacjach?
2. Jakie zagro偶enia wywo艂uje nadmierny wzrost temperatury instalacji i urz膮dze艅
elektrycznych?
3. Jakie s膮 zalety stosowania czujnik贸w temperatury?
4. Jakie warunki musz膮 by膰 spe艂nione do wywo艂ania po偶aru?
5. W jaki spos贸b okre艣lana jest palno艣膰 materia艂贸w?
6. Jak interpretowa膰 warto艣膰 wskaznika tlenowego?
7. Na jakie grupy dzieli si臋 materia艂y ze wzgl臋du na mo偶liwo艣膰 ich zapalenia?
8. Jak dzieli si臋 przyczyny zagro偶e艅 po偶arowych od instalacji i urz膮dze艅 elektrycznych?
9. Jakie rozwi膮zania techniczne zmniejszaj膮 zagro偶enie po偶arowe?
10. Jaki jest mechanizm dzia艂ania poszczeg贸lnych rozwi膮za艅 zmniejszaj膮cych zagro偶enie
po偶arowe?
11. Jakie jest znaczenie alarmowych system贸w po偶arowych?
4.5.3. 膯wiczenia
膯wiczenie 1
Zanalizuj za艂膮czony schemat instalacji pod k膮tem dzia艂ania zabezpiecze艅 przed skutkami:
oddzia艂ywania cieplnego, pr膮du przeci膮偶eniowego, spadku napi臋cia i przepi臋膰.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) rozpozna膰 znajduj膮ce si臋 na schemacie urz膮dzenia zabezpieczaj膮ce,
2) ustali膰 zak艂贸cenia, jakim przeciwdzia艂aj膮,
3) oceni膰 prawid艂owo艣膰 rozmieszczenia urz膮dze艅 zabezpieczaj膮cych,
4) poprawi膰 dostrze偶one b艂臋dy,
5) uzasadni膰 wprowadzone poprawki,
6) zaprezentowa膰 rozwi膮zanie zadania pozosta艂ym grupom.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
27
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- schemat instalacji elektrycznej z r贸偶nymi z zabezpieczeniami,
- przepisy eksploatacji urz膮dze艅 elektrycznych,
- literatura dotycz膮ca dobierania zabezpiecze艅 [1], [3], [5], [11],
- normy [14], [16],
- papier do prezentacji,
- pisaki,
- papier do notowania,
- d艂ugopis.
膯wiczenie 2
Dobierz zabezpieczenia dla cel贸w ochrony przeciwpo偶arowej instalacji elektrycznej
wykonanej w pomieszczeniu akumulatorni.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie, powiniene艣:
1) okre艣li膰 czynniki zwi臋kszaj膮ce zagro偶enie po偶arowe w pomieszczeniu akumulatorni,
2) ustali膰 rodzaj niezb臋dnych instalacji i ich wyposa偶enie aparatowe,
3) ustali膰 rodzaj wykonania potrzebnych urz膮dze艅,
4) narysowa膰 schemat elektryczny instalacji w akumulatorni,
5) opisa膰 spos贸b wykonania zaprojektowanej instalacji,
6) wskaza膰 dodatkowe rozwi膮zania ograniczaj膮ce zagro偶enie po偶arowe w akumulatorniach,
7) przedstawi膰 rozwi膮zanie zadania pozosta艂ym grupom,
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- literatura dotycz膮ca dobierania zabezpiecze艅 [5], [14], [16],
- normy,
- katalogi osprz臋tu instalacyjnego, zr贸de艂 艣wiat艂a i zabezpiecze艅 lub komputer z dost臋pem
do Internetu,
- papier do prezentacji i notowania lub rzutnik multimedialny,
- kolorowe pisaki.
- d艂ugopis.
膯wiczenie 3
Dobierz zabezpieczenia przed po偶arem od urz膮dze艅 elektrycznych w pomieszczeniach
piekarni.
Spos贸b wykonania 膰wiczenia
Aby wykona膰 膰wiczenie powiniene艣:
1) ustali膰 mo偶liwe przyczyny zagro偶e艅 po偶arowych,
2) ustali膰 rodzaje potrzebnych instalacji elektrycznych,
3) okre艣li膰 rodzaje i parametry aparatury zabezpieczaj膮cej,
4) narysowa膰 schemat uk艂adu zasilania z zastosowaniem zabezpiecze艅,
5) wyszuka膰 w katalogach r贸偶nych firm odpowiednie zabezpieczenia,
6) sporz膮dzi膰 zestawienie,
7) uzasadni膰 wyb贸r,
8) zaprezentowa膰 rozwi膮zanie zadania pozosta艂ym grupom.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
28
Wyposa偶enie stanowiska pracy:
- katalogi osprz臋tu instalacyjnego,
- przepisy eksploatacji urz膮dze艅 elektrycznych,
- literatura dotycz膮ca dobierania zabezpiecze艅 [5],
- normy [14], [16],
- papier do prezentacji,
- pisaki,
- papier do notowania,
- d艂ugopis.
4.5.4. Sprawdzian post臋p贸w
Czy potrafisz: Tak Nie
1) wymieni膰 przyczyny nadmiernego wzrostu temperatury instalacji
i urz膮dze艅 elektrycznych?
2) scharakteryzowa膰 przyczyny nadmiernego wzrostu temperatury
instalacji i urz膮dze艅 elektrycznych?
3) wyja艣ni膰 rol臋 czujnik贸w temperatury ?
4) okre艣li膰 warunki wyst臋powania po偶ar贸w od instalacji i urz膮dze艅
elektrycznych?
5) scharakteryzowa膰 r贸偶ne materia艂y pod k膮tem ich palno艣ci?
6) wyja艣ni膰 poj臋cie wskaznik tlenowy
7) wymieni膰 przyczyny zagro偶e艅 po偶arowych od instalacji i urz膮dze艅
elektrycznych?
8) wskaza膰 rozwi膮zania ograniczaj膮ce zagro偶enie po偶arowe?
9) obja艣ni膰 wp艂yw r贸偶nych 艣rodk贸w ochrony przeciwpo偶arowej na
zmniejszenie zagro偶e艅?
10) uzasadni膰 potrzeb臋 stosowania system贸w alarmowych
przeciwpo偶arowych?
11) dobra膰 zabezpieczenie instalacji elektrycznej o szczeg贸lnym
zagro偶eniu po偶arowym?
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
29
5. SPRAWDZIAN OSIGNI膯
Test 1
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa偶nie instrukcj臋 masz na t臋 czynno艣膰 5 minut. Je偶eli s膮 w膮tpliwo艣ci,
zapytaj nauczyciela.
2. Zapoznaj si臋 z zestawem zada艅 testowych.
3. Na rozwi膮zanie zada艅 masz 30 minut.
4. W czasie rozwi膮zywania zada艅 mo偶esz korzysta膰 z za艂膮czonych katalog贸w oraz
kalkulatora.
5. Zaznacz poprawn膮 odpowiedz zaczerniaj膮c w艂a艣ciwe pole w karcie odpowiedzi.
6. W przypadku pomy艂ki wez z艂膮 odpowiedz w k贸艂ko i zaznacz w艂a艣ciw膮.
7. Za ka偶d膮 dobr膮 odpowiedz otrzymasz 1 punkt.
8. W przypadku z艂ej odpowiedzi lub braku odpowiedzi otrzymasz 0 punkt贸w.
9. Po zako艅czeniu testu podnie艣 r臋k臋 i zaczekaj, a偶 nauczyciel odbierze od Ciebie prac臋.
10. Test zawiera 20 zada艅 typu PRAWDA FAASZ. Przeczytaj je uwa偶nie i postaraj si臋
dobrze zrozumie膰.
11. Test jest jednostopniowy. Na ocen臋 dopuszczaj膮c膮 wystarczy uzyska膰 9 punkt贸w.
Powodzenia !
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
30
ZESTAW ZADAC TESTOWYCH
1. Przepi臋cie jest zak艂贸ceniem polegaj膮cym na przep艂ywie pr膮du o warto艣ci wi臋kszej ni偶
pr膮d znamionowy.
2. Zwarcia jednofazowe z ziemi膮 nie powoduj膮 utraty symetrii zasilania.
3. Warto艣膰 wsp贸艂czynnika udzia艂u C jest r贸wna ilorazowi impedancji zast臋pczej wszystkich
ga艂臋zi i impedancji ga艂臋zi rozpatrywanej.
4. 艢rodkiem ochrony przed przegrzaniem silnika na skutek pogorszenia warunk贸w
ch艂odzenia nie mo偶e by膰 przekaznik termobimetalowy.
5. Warto艣膰 pr膮du znamionowego zabezpieczenia przeci膮偶eniowego musi spe艂nia膰 warunek:
IB d" IN d" IZ.
6. Wyzwalacze nadpr膮dowe zabezpieczaj膮 instalacje przed zanikiem napi臋cia w jednej fazie.
7. Uk艂adanie przewod贸w pod tynkiem zmniejsza zagro偶enie po偶arowe.
8. W przypadku przeci膮偶enia obwodu zasilaj膮cego silnik bezpiecznik przepali si臋, zanim
przekaznik termobimetalowy zd膮偶y zadzia艂a膰.
9. Aby sprawdzi膰 selektywno艣膰 dzia艂ania zabezpiecze艅 nadpr膮dowych, nale偶y por贸wna膰 ich
charakterystyki czasowo-pr膮dowe i ustali膰, czy si臋 przecinaj膮.
10. Ka偶de stanowisko laboratoryjne musi by膰 wyposa偶one w niezale偶ny uk艂ad zabezpiecze艅
nadpr膮dowych.
11. Przygasanie i rozb艂yskiwanie 偶ar贸wki jest zwi膮zane z wahaniami napi臋cia zasilaj膮cego.
12. Przy obliczaniu pr膮du udarowego wsp贸艂czynnik udaru nale偶y odczyta膰 z tabliczki
znamionowej urz膮dzenia zabezpieczaj膮cego.
13. Aby sprawdzi膰 poprawno艣膰 dzia艂ania ochronnika warystorowego, nale偶y zmierzy膰 jego
rezystancj臋 omomierzem.
14. Zwarcie doziemne jednofazowe w sieci z izolowanym punktem neutralnym mo偶na
wykry膰 stosuj膮c urz膮dzenie do kontroli stanu izolacji (UKSI).
15. W warunkach szczeg贸lnego zagro偶enia po偶arowego nale偶y stosowa膰 przewody
o przekroju wi臋kszym ni偶 wynika z oblicze艅.
16. W przypadku dw贸ch przewod贸w r贸wnoleg艂ych zabezpieczenie przed skutkami zwar膰
wystarczy zastosowa膰 na pocz膮tku i na ko艅cu jednego z nich.
17. Umieszczenie ogranicznik贸w przepi臋膰 dw贸ch kolejnych stopni B i C w tej samej
rozdzielnicy nie zapewnia w艂a艣ciwej kolejno艣ci ich zadzia艂ania.
18. Wy艂膮czniki ograniczaj膮ce zmniejszaj膮 wahania napi臋cia zasilaj膮cego.
19. Wy艂膮czniki r贸偶nicowopr膮dowe zabezpieczaj膮 instalacje przed przegrzaniem izolacji
pr膮dem up艂ywu.
20. Do zabezpieczenia przeci膮偶eniowego przewod贸w r贸wnoleg艂ych wystarczy jeden wsp贸lny
wy艂膮cznik o pr膮dzie znamionowym r贸wnym pr膮dowi znamionowemu pojedynczego
przewodu, umieszczony na linii dop艂ywowej.
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
31
KARTA ODPOWIEDZI
Imi臋 i nazwisko & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Dobieranie zabezpiecze艅 w instalacjach elektrycznych
Zaznacz poprawn膮 odpowiedz.
Nr zadania Odpowiedz Punktacja
1 PRAWDA FAASZ
2 PRAWDA FAASZ
3 PRAWDA FAASZ
4 PRAWDA FAASZ
5 PRAWDA FAASZ
6 PRAWDA FAASZ
7 PRAWDA FAASZ
8 PRAWDA FAASZ
9 PRAWDA FAASZ
10 PRAWDA FAASZ
11 PRAWDA FAASZ
12 PRAWDA FAASZ
13 PRAWDA FAASZ
14 PRAWDA FAASZ
15 PRAWDA FAASZ
16 PRAWDA FAASZ
17 PRAWDA FAASZ
18 PRAWDA FAASZ
19 PRAWDA FAASZ
20 PRAWDA FAASZ
Razem
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
32
6. LITERATURA
1. Bastian P., Schuberth G., Spielvogel O., Steil H.-J., Tkotz K., Ziegler K.: Praktyczna
elektrotechnika og贸lna. Warszawa, Rea 2003
2. INPE nr 40/2001, biuletyn SEP. Musia艂 E.: Pr膮dy zwarciowe w niskonapi臋ciowych
instalacjach i urz膮dzeniach pr膮du przemiennego.Be艂chat贸w, COSiW SEP Zak艂ad
Wydawniczy INPE
3. Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urz膮dzenia elektryczne. Warszawa, WSiP 1999
4. Markiewicz H.: Bezpiecze艅stwo w elektroenergetyce. Warszawa, WNT 2002
5. Markiewicz H.: Instalacje elektryczne. Warszawa, WNT 2005
6. Markiewicz H.: Zagro偶enia i ochrona od pora偶e艅 w instalacjach elektrycznych.
Warszawa, WNT 2004
7. Musia艂 E.: Instalacje i urz膮dzenia elektroenergetyczne. Warszawa, WSiP 2005
8. Poradnik elektryka. Praca zbiorowa. Warszawa, WSiP 1995
9. Poradnik in偶yniera elektryka t. 3. Praca zbiorowa. Warszawa, WNT 2005
10. Strojny J.: Podr臋cznik INPE dla elektryk贸w, zeszyt 1. Warszawa, COSiW SEP 2004
11. Strojny J.: Podr臋cznik INPE dla elektryk贸w, zeszyt 7. Warszawa, COSiW SEP 2005
12. Strza艂ka J.: Podr臋cznik INPE dla elektryk贸w, zeszyt 2. Warszawa, COSiW SEP 2004
13. PN-IEC 60038:1999 Napi臋cia znormalizowane IEC
14. PN-IEC 60364 (wieloarkuszowa) Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych
15. PN-EN 60529:2003 Stopnie ochrony zapewniane przez obudowy
16. Norma PN-IEC 61643 Urz膮dzenia do ograniczania przepi臋膰 w sieciach rozdzielczych
niskiego napi臋cia
17. Rozporz膮dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 7 kwietnia 2002 r. w sprawie warunk贸w
technicznych, jakim powinny odpowiada膰 budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75,
poz. 690, ze zmianami Dz. U. Nr 109, poz.1156)
18. Katalogi bezpiecznik贸w i wy艂膮cznik贸w instalacyjnych, wy艂膮cznik贸w r贸偶nicowopr膮dowych
oraz ochronnik贸w przeciwprzepi臋ciowych
Projekt wsp贸艂finansowany ze 艣rodk贸w Europejskiego Funduszu Spo艂ecznego
33
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
CBP0333 WLASCIWY DOBOR ZABEZPIECZEN W INSTALACJACH ELEKTRYCZNYCHAutomatyka budynkowa wybrane systemy inteligentnych instalacji elektrycznych A KlajnNietypowe sposoby ograniczania przepi臋膰 w instalacji elektrycznej w niewielkich obiektach (2)INSTALACJE ELEKTRYCZNE skrypt PG 2004Podzia艂 instalacji elektrycznych07 Dobieranie i sprawdzanie element贸w elektronicznychInstalacje elektryczne EIB w inteligentnym domuinstalacje elektr (4)wi臋cej podobnych podstron