Dr in\
. Witold Jabłoński
[e-mail]
śRÓDA
A ZAGROśENIA PORAśENIOWEGO
W UKA
ADACH TN I ROLA OCHRONY PRZEZ
SAMOCZYNNE WYA

CZENIE ZASILANIA
W ZAPOBIEGANIU SKUTKOM TYCH ZAGROśEC
1
1. Wstęp
W połowie XX wieku układy TN zaczęły zdecydowanie wypierać wcześniej stosowane
w sieciach rozdzielczych i instalacjach niskiego napięcia układy TT. Stwierdzono bowiem, \
e
w układach TN znacznie łatwiej, taniej i skuteczniej mo\
na realizować zbiorową ochronę
przeciwpora\
eniową przez samoczynne wyłączanie zasilania, usuwając zagro\
enie pora\
enia
przez dotyk pośredni obudowy odbiornika. Jednak nie zawsze w przeszłości, a tak\
e nierzad-
ko i dzisiaj zdarza siÄ™, \
e niektórzy elektrycy stosując układ TN uwzględniają tylko jeden z
trzech warunków skutecznej ochrony. Świadczą o tym np. protokoły z badań  skuteczności
ochrony przeciwpora\
eniowej przez samoczynne wyłączanie zasilania . Protokoły z tych ba-
dań ograniczają się zwykle do podania wyników pomiarów impedancji pętli zwarciowych i
nieuprawnionego wniosku o skuteczności ochrony. Autorzy tych protokołów zapominają, \
e
norma PN-IEC 60364 [3], a tak\
e PN-HD 60364 (U) [2] wymagają spełnienia trzech wa-
runków, aby ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania mogła być uznana za sku-
teczną. Dotyczą one: samoczynnego wyłączenia zasilania w wymaganym czasie, wykonania
w sieci odpowiednich uziemień i wykonania w instalacjach odpowiednich połączeń wyrów-
nawczych. Przy sprawdzeniu jedynie pierwszego warunku wniosek z pomiarów powinien
brzmieć;  warunek samoczynnego wyłączenia zasilania w wymaganym czasie został spełnio-
ny . Nale\
y przy tym zauwa\
yć, \
e sprawdzenie wszystkich trzech wymagań stawianych
ochronie przez samoczynne wyłączenie zasilania nie zawsze jest w pełni mo\
liwe do wyko-
nania przez osoby sprawdzajÄ…ce instalacje elektryczne, gdy\
warunek dotyczący uziemień,
obejmuje m.in. uziemienia przewodu PEN w stacji, w linii zasilajÄ…cej i w instalacji.
Poni\
ej omówiono ró\
ne z
ródła pojawiania się napięć dotykowych spodziewanych UST
na częściach przewodzących dostępnych odbiornika zasilanego z instalacji pracującej w ukła-
dzie TN oraz podstawowe wymagania stawiane ochronie przez samoczynne wyłączanie zasi-
lania zagro\
enia, gdy napięcia UST przekraczają wartość dopuszczalną długotrwale UL
2. y
ródła zagro\
enia pora\
eniowego przy uszkodzeniu ( przy dotyku pośrednim)
w układach typu TN
Zakładając, \
e zagro\
enie pora\
eniowe rozpatrywane jest w obwodzie odbiorczym in-
stalacji elektrycznej niskiego napięcia, z
ródłem zagro\
enia pora\
eniowego (pojawienia siÄ™
niebezpiecznego napięcia UST) przy dotyku pośrednim mogą być:
1) zwarcie jednofazowe do części przewodzącej dostępnej (w wyniku uszkodzenie izo-
lacji podstawowej) urządzenia, przy którym rozpatrywane jest zagro\
enie,
1
Artykuł ukazał się w Miesięczniku  INPE Nr 100 (Rok XIV) styczeń 2008r.
Autor jest stałym współpracownikiem  INPE
1
2) zwarcie jednofazowe do uziemionych przewodów PEN (PE) lub części przewodzą-
cych dostępnych połączonych z tymi przewodami nale\
ących do obwodów rozdziel-
czych,
3) zwarcie jednofazowe do ziemi w sieci rozdzielczej (głównie w linii napowietrznej) z
pominięciem przewodów PEN (PE) i części przewodzących dostępnych połączo-
nych z tymi przewodami,
4) zwarcie jednofazowe doziemne występujące po stronie wysokiego napięcia w stacji,
zasilającej sieć niskiego napięcia pracującej w układzie TN z punktem neutralnym N
połączonym z instalacją uziemiającą stacji,
5) zwarcie jednofazowe do uszkodzonego (przerwanego) przewodu PEN (PE) lub czÄ™-
ści (za miejscem uszkodzenia) lub do części przyłączonej do przerwanej ww. części
przewodu PNE (PE),
6) przeniesienie potencjału ziemi na części przewodzące obce znajdujące się w zasięgu
ręki lub rąk od części przewodzących dostępnych lub połączonych z nimi częściach
obcych, na których pojawiło się niebezpieczne napięcie dotykowe spodziewane UST.
Sytuacje opisane powy\
ej przedstawiono na rysunkach 1÷7. Na rysunkach tych zazna-
czono wystąpienie napięcia dotykowego spodziewanego UST na części przewodzącej odbior-
nika jednofazowego, jako miejsce rozpatrywanego zagro\
enia pora\
eniowego.
L1
L2
L3
PEN
PE
N
I
k (1)
PE
L
N
0
U
ST
RB
RB RB
RB
Rys.1. Zagro\
enie pora\
eniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia doziem-
nego do obudowy (części przewodzącej dostępnej) tego odbiornika
Wartość napięcia UST w sytuacji przedstawionej na rysunku 1 w głównej mierze zale\
y
od wartości prądu uszkodzenia (prądu zwarcia jednofazowego doziemnego) I" i rezystancji
K(1)
RPEN(PE) (impedancji) przewodu PE i PEN między miejscem zwarcia i punktem neutralnym
sieci TN ( w nowych instalacjach  między miejscem zwarcia a najbli\
szą szyną wyrównaw-
czą). Uziemienia ochronne (ochronno-robocze) RB przewodów PEN (PE) mają zwykle rezy-
stancje znacznie większą od rezystancji (impedancji) RPEN(PE) i w niewielkim stopniu wpływa
na wartość napięcia UST. Mo\
na więc przyjąć (tworząc  zapas bezpieczeństwa ), \
e:
UST = I" Å" RPEN(PE) (1)
K(1)
Na rysunku 2 przedstawiono sytuację podobną do sytuacji z rysunku 1. Ró\
nica polega
na tym, \
e uszkodzenie powstało w obwodzie rozdzielczym zasilający obwód odbiorczy, w
którym rozpatrywane jest zagro\
enie. Napięcie dotykowe spodziewane UST w miejscu rozpa-
trywanego zagro\
enia jest równe napięciu UST w miejscu zwarcia (uszkodzenia). W ka\
dym z
tych miejsc, ta sama wartość napięcia UST przekraczające wartość dopuszczalną długotrwale
UL mo\
e być oceniane inaczej (mogą być wymagane ró\
ne wielkości limitowane). Gdyby w
przedstawionym układzie uziemiony był tylko punkt N układu, to napięcie UST byłoby równe
spadkowi napięcia na przewodzie PEN między punktem zwarcia a punktem N. Je\
eli przewód
2
PE zostanie na ww. odcinku uziemiony przynajmniej w jeszcze jednym miejscu to napięcie
UST nieco się zmniejszy. Na rysunku 2, dla przejrzystości wykresu rozkładu potencjałów
przewodu PE przedstawiono jedynie dwa uziemienia RB o ró\
nych rezystancjach. W takim
przypadku na wartość napięcia UST ma iloraz rezystancji tych uziemień.
a)
L1
L2
L3
PEN
PE
N
I
k (1)
PE
L
N
0
U
ST
R R
B1 B2
RB2
b)
R RB2
B1
R RB2
B1
R RB2
B1
Rys.2. Zagro\
enie pora\
eniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia do prze-
wodu PEN linii zasilającej; a) schemat układu TN, b) rozkłady napięcia na przewodzie PEN
Na rysunku 3 a) przedstawiono układ, w którym zwarcie doziemne powstało w obwo-
dzie rozdzielczym (zwykle w linii napowietrznej) z pominięciem przewodu PEN (elementem
obwodu zwarciowego są uziemienia RB) a na rysunku 3 b)  wykres wskazowy napięć linio-
wych (fazowych) i międzyfazowych. Na rysunku 3 b) symbolem U0 oznaczono napięcie zna-
mionowe części czynnej (przewodu liniowego) względem ziemi. Zwarcie to powstało w
przewodzie L1 co spowodowało zmniejszenie się napięcia UL1 (UL1 < U0), wzrost potencjału
punktu neutralnego N od potencjału ziemi (0 V) do potencjału N2 oraz zwiększenie się napięć
UL2 i UL3. Wraz ze wzrostem potencjału punktu N wzrósł potencjał przewodów PEN i PE do
2
wartość UN i pojawiło się napięcie UST = UN . Napięcia UST zale\
eć będzie od wartości napię-
cia U0 (napięcia względem ziemi przewodu L1 przed zwarciem) oraz rezystancji RE i wypad-
kowej rezystancji RB.
U0 Å" R
B
UST = UN = (2)
R + R
E B
3
a)
L1
L2
L3
PEN
PE
N
PE
L N
0
U
ST
R
R
R RE RBn
B3
B2
B1
I
k (1)
L1
b)
U 0 -UN
U0
U
N
N
N
L3 L
2
U
Rys.3. Zagro\
enie pora\
eniowe w układzie TN przy odbiorniku niskiego napięcia podczas
bezpośredniego (z pominięciem przewodu PEN) zwarcia doziemnego w linii napowietrznej
L1
L2
L3
PEN
PE
N
PE
L N
UST 0
R
I R RBn
k (1)
RB1
B3
B2
Rys.4. Zagro\
enie pora\
eniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia doziem-
nego w urządzeniach wysokiego napięcia stacji zasilającej
Przy zwarciu doziemnym w urządzeniach stacyjnych wysokiego napięcia (rysunek 4) na
części przewodzącej dostępnej dotykanego odbiornika instalacji elektrycznej niskiego napię-
cia mo\
e pojawić się napięcie dotykowe spodziewane UST o wartości bliskiej napięciu uzio-
mowemu UE stacji zasilającej (UST H" UE). Wartość napięcia UE zale\
y od wartości prądu
zwarcia doziemnego I" w stacyjnych urządzeniach wysokiego napięcia i wypadkowej re-
K(1)
zystancji RB uziemień przewodów PEN i PE linii i instalacji niskiego napięcia zasilanych z tej
stacji. Zagro\
enie w rozpatrywanej sytuacji mo\
e być szczególnie du\
e, gdy prÄ…dy I" w
K(1)
sieci wysokiego napięcia są du\
e, np. w sieciach średniego napięcia uziemionych przez rezy-
stor lub w sieciach z bezpośrednio uziemionym punktem neutralnym.
Na rysunku 5 przedstawiono sytuację, w której wystąpiły dwa niekorzystne zdarzenia:
został przerwany przewód PEN i nastąpiło zwarcie do przewodu PEN za miejscem jego prze-
rwania.
4
L1
L2
L3
PEN
PE
N
PE
L N
0
U
ST
RB3
R
RB1 RBn
B2
Rys.5. Zagro\
enie pora\
eniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia do uzie-
mionego przewodu PEN za miejscem jego przerwania
Napięcie UST na odbiorniku, przy którym jest rozpatrywane zagro\
enie pora\
eniowe bÄ™-
dzie równe spadkowi napięcia UE na rezystancji wypadkowej Rn uziemienia przewodu PEN i
PE za miejscem przerwania.
U0 Å" R
n
UST = (3)
R + R
n B
Nale\
y zwrócić uwagę na to, \
e w normalizacji międzynarodowej nie jest brane pod
uwagą przerwanie przewodu PEN bez przerwania przewodów liniowych , gdy\
uznaje siÄ™
takie zdarzenie za mało prawdopodobne. W Polsce takie uszkodzenia są częste i zostały
uwzględnione w normie N-SEP-E-001 [1]
Zagro\
enie będzie największe, gdy za miejscem przerwania przewodu PEN przewód ten
nie będzie miał połączenia z ziemią (rysunek 6)
L1
L2
L3
PEN
PE
N
PE
L N
0
U
ST
RB
RB
RB
230 V
Rys.6. Zagro\
enie pora\
eniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia do nieu-
ziemionego przewodu PEN za miejscem jego przerwania
5
W takim przypadku napięcie UST będzie równe napięciu U0
Dotychczas rozpatrywano zagro\
enie między częścią przewodzącą dostępną a częścią
obcą będącą stanowiskiem, tzn. ra\
enie mo\
e powstać na drodze ręka(ręce)  stopy. Tymcza-
sem zagro\
enie pora\
eniowe mo\
e równie\
prowadzić do ra\
enia na drodze ręka  ręka. W
układach TN sytuacja taka mo\
e pojawić się między, mającymi ró\
ne potencjały: między
dwoma częściami przewodzącymi obcymi, między częścią przewodzącą dostępną i częścią
przewodzącą obcą, lub między dwoma częściami przewodzącymi dostępnymi. Takie przy-
padki sÄ… przedstawione na rysunku 7.
a) b) c)
1 1
PE
1
2
2 2
UST
UST
UST
Rys. 7. Zagro\
enie pora\
eniowe przy ró\
nicy potencjałów części przewodzących o ró\
nych
potencjałach i będących w zasięgu obu rąk; 1  część przewodząca dostępna, 2  część prze-
wodząca dostępna
Oznaczone na rysunku 7 a) napięcie UST mo\
e wystąpić, gdy jedni z części obcych ma
potencjał większy od potencjału ziemi (przeniesiony np. z części przewodzącej dostępnej) a
druga część przewodząca obca ma potencjał ziemi). Podobna sytuacja występuje na rysunku 7
b) przy czy wy\
szy potencjał ma część przewodząca dostępna. W sytuacji pokazanej na ry-
sunku 7 c) napięcie UST mo\
e się pojawić, gdy części przewodzące nie są połączone meta-
licznie, a równocześnie w obu odbiornikach wystąpią uszkodzenia izolacji podstawowej w
ró\
nych fazach. Przy stosowaniu ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie
TN ten ostatni przypadek nie występuje, gdy\
części przewodzące dostępne są połączone
przewodami PE.
Nale\
y zwrócić uwagę na to, \
e tylko w sytuacji przedstawionej na rysunku 1 przy
uszkodzeniu następuje samoczynne wyłączenia zasilania obwodu, w którym rozpatrywane
jest zagro\
enie. W pozostałych przypadkach ewentualne samoczynne wyłączenie zasilania
następuje poza obwodem, w którym rozpatrywane jest zagro\
enie pora\
eniowe i to nie ko-
niecznie w wymaganym czasie dla obwody odbiorczego. W przypadkach przedstawionych na
rysunkach 2÷7 powinny być zastosowane odpowiednie uziemienia przewodów ochronnych i
połączenia wyrównawcze uzupełniające samoczynne wyłączenie zasilania w wymaganym
czasie obwodu, w którym nastąpiło uszkodzenie izolacji podstawowej.
3. Åšrodki zapobiegajÄ…ce wystÄ…pieniu zagro\
enia pora\
eniowego przy uszkodzeniu w
ochronie przez samoczynne wyłączenie zasilania
W sytuacji przedstawionej na rysunku 1 norma PN-IEC 60364 [3] wymaga, aby za-
stosowane w obwodzie, w którym powstało uszkodzenie (zwarcie między częścią czynną a
częścią przewodzącą dostępną połączoną z przewodem PE) i napięcie UST przekroczyło war-
tość UL , urządzenie ochronne samoczynnie wyłączyło obwód od zasilania w czasie, w któ-
rym nie wystÄ…piÄ… przy ra\
eniu niedopuszczalne skutki patofizjologiczne (skutki te zale\
Ä…
głównie od wartości prądu ra\
eniowego i czasu ra\
enia). W obwodach, w których w wyniku
zastosowania urządzeń ochronnych przetę\
eniowych (zwarciowych) nie jest mo\
liwe samo-
6
czynne wyłączenie zasilania w wymaganym czasie nale\
y wykonać połączenia wyrównawcze
dodatkowe lub zastosować urządzenia ochronne ró\
nicowoprÄ…dowe. Dopuszcza siÄ™ aby ele-
menty instalacji, na których prawdopodobieństwo wystąpienia zagro\
enia pora\
eniowego lub
dotyku jest bardzo małe nie były objęte ochroną przeciwpora\
eniowÄ… (elementy te sÄ… wymie-
nione w podrozdziale 471.2.2 normy [3]).
Maksymalne czasy wyłączania podane w obowiązujących obecnie arkuszu 41 i dziale
481 normy PN-IEC 60364 [3] zale\
Ä… od:
- typu układu sieciowego (TN, TT, IT),
- wartości napięcia znamionowego U0 układu względem ziemi,
- wartości największego dopuszczalnego długotrwale napięcia dotykowego spodzie-
wanego UL,
- rodzaju obwodu (rozdzielczy, odbiorczy) i rodzaju odbiornika zasilanego z obwodu
odbiorczego).
W układzie sieciowym TN prądu przemiennego (a.c.) o napięciu U0 = 230 V maksy-
malny czas samoczynnego wyłączenia zasilania nie powinien (słowo  powinien u\
yte w
normach oznacza nakaz) przekroczyć:
a) dla obwodów odbiorczych zasilających bezpośrednio lub za pośrednictwem gniazd
wtyczkowych urządzenia ręczne lub przenośne -
tw = 0,4 s przy UL = 50 V (patrz 413.1.3.3 [3])
tw = 0,2 s przy UL = 25 V (patrz 481.3.1.1 [3]),
dla obwodów rozdzielczych zasilających urządzenia stacjonarne  tw = 5 s, niezale\
-
b)
nie od wartości UL,
c) dla obwodów odbiorczych zasilających urządzenia stacjonarne - tw = 5 s, niezale\
-
nie od wartości UL, je\
eli z rozdzielnicy zasilane są tylko inne obwody urządzeń
stacjonarnych.
d) dla obwodów odbiorczych zasilających urządzenia stacjonarne - tw = 5 s, nie zale\
-
nie od wartości UL, je\
eli z rozdzielnicy zasilane są równie\
obwody urządzeń wy-
mienionych w p. a) je\
eli spełniony zostanie jeden z następujących warunków:
- impedancja przewodu ochronnego PE (ZPE) między rozdzielnicą a główną szyną
uziemiającą (wyrównawczą) spełni warunek
UL
ZPE d" Å" ZS , (4)
U0
w którym ZS jest impedancją obwodu zwarciowego, lub
- w rozdzielnicy zasilajÄ…cej rozpatrywane obwody odbiorcze wykonane sÄ… miejscowe
połączenia wyrównawcze do dostępnych części obcych przyłączonych równie\
do
głównej szyny wyrównawczej.
Samoczynne wyłączenia zasilania w wymaganym czasie jest skuteczne, gdy spełniony
jest warunek:
U0
ZS d" , (5)
Ia
w którym Ia jest prądem powodującym samoczynne wyłączenie zasilania w wymaganym cza-
sie; prÄ…d ten nale\
y odczytać z charakterystyki czasowo prądowej wyłączania urządzenia
ochronnego dla czasu tw (prąd Ia jest w Polsce nazywany prądem wyłączającym).
Powy\
sze wymagania zostały ostatnio nieco znowelizowane w zakresie zastosowania
wymaganych czasów do odpowiednich obwodów. Zmiany te w Polsce ogłoszono w arkuszu
41 normy PN-HD 60364 (U) [2]. Zaczną one obowiązywać, gdy w rozporządzeniu MI w
sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [4]
przywołany arkusz 41 normy PN-IEC 60264 zostanie zastąpiony arkuszem 41 normy PN-HD
7
60364. W arkuszu 41 normy [2] zapisani, \
e w układach TN o napięciu Uo = 230 V a.c. mak-
symalny czas samoczynnego wyłączenia zasilania przy UL = 50 V powinien wynosić:
a) dla obwodów odbiorczych o znamionowym prądzie nie przekraczającym 32 A 
tw = 0,4 s,
b) dla obwodów rozdzielczych i obwodów odbiorczych o prądzie znamionowym prze-
kraczajÄ…cym 32 A  tw = 5 s.
W normie PN-HD 60364 [2] zapisano równie\
, \
e w:
- obwodach odbiorczych z gniazdami wtyczkowymi o prÄ…dzie znamionowym nie
przekraczajÄ…cym 20 A a.c. przeznaczonych do powszechnego u\
ytku, oraz
- obwodach odbiorczych przeznaczonych do zasilania urządzeń ruchomych o prądzie
znamionowym nie przekraczajÄ…cych 32 A, u\
ytkowanych na zewnątrz pomieszczeń,
nale\
y zastosować ochronę uzupełniającą w postaci wysokoczułych wyłączników ró\
ni-
cowoprÄ…dowych. Oznacza to, \
e czas samoczynnego wyłączenia zasilania w ww. obwodach
zostanie przy zwarciach spowodowanych uszkodzeniem izolacji podstawowej ograniczony do
0,1 s.
W sytuacji przedstawionej na rysunku 2 równie\
powinno nastąpić samoczynne wy-
Å‚Ä…czenia zasilania ale w czasie wymaganym dla obwody rozdzielczego. Przy zwarciach do
przewodu PEN w napowietrznych liniach elektroenergetycznych (wg wymagań normy N-
SEP-E-001 [1]) nie powinien przekraczać 5 s. Przy stosowaniu urządzeń ochronnych w posta-
ci bezpieczników topikowych dopuszcza się aby czas tw był dłu\
szy od 5 s je\
eli jednocześnie
zostaną spełnione następujące dwa warunki:
- prąd wyłączający Ia będzie równy co najmniej 2-krotnej wartości prądu znamiono-
wego wkładko bezpiecznikowej,
- w obiektach budowlanych zasilanych z linii wykonane zostaną główne połączenia
wyrównawcze wymagane przez normę PN-IEC 60364.
Wymagania dotyczące wykonania głównych połączeń wyrównawczych - w arkuszach
41 i 54 normy PN-IEC 60364 [3].
Do Å‚agodzenia zagro\
enia pora\
eniowego u odbiorcy przyczyniajÄ… siÄ™ te\
uziemienia
przewodu PEN w stacji, linii i u odbiorcy. Wymagania dotyczące uziemień przewodów PEN
sieci zasilajÄ…cej instalacje sÄ… przedstawione w tablicy 1 i na rysunku 1 umieszczonych w p.4,
gdy\
wymagania te uwzględniają zagro\
enia przedstawione na rysunkach 2÷6.
W sytuacji przedstawionej na rysunku 3 samoczynne wyłączenie zasilania mo\
e nie
nastąpić lub mo\
e nastąpić po czasie niedopuszczalnie długim. Przy zwarciu doziemnym w
obwodzie rozdzielczym z pominięciem przewodu ochronnego impedancja obwodu zwarcio-
wego jest znacznie większa ni\
przy zwarciu do przewodu PEN (PE) lub do części przewo-
dzących połączonych z tymi przewodami. Prąd zwarciowy mo\
e okazać się niewystarczający
do spowodowania zadziałania urządzenia ochronnego lub spowodować zadziałanie urządze-
nia ochronnego z charakterystykÄ… czasowo prÄ…dowÄ… zale\
ną, w czasie dłu\
szym od wymaga-
nego. Dlatego wymaga się, aby w omawianej sytuacji napięcie punktu neutralnego wzgłędem
ziemi UN nie przekroczyło wartości dopuszczalnego długotrwale napięcia dotykowego spo-
dziewanego UL. Osiągnąć to mo\
na ograniczając wypadkową rezystancję uziemień RB do
wartości spełniającej warunek:
R UL
B
d" (6)
R U0 - UL
E
Warunek ten dla UL = 50 V a.c. podany jest w arkuszu 51 normy PN-IEC 60364 [3]. W
normie tej zapisano równie\
, \
e je\
eli wartość RE nie jest znana mo\
na przyjmować, \
e wyno-
si ona 10 &!.
W sytuacji przedstawionej na rysunku 4 nie wystÄ…pi zagro\
enie (UST< UL) je\
eli:
8
- napięcie uziomowe UE na wypadkowej rezystancji uziemień RB nie przekroczy do-
puszczalnego napięcia uszkodzeniowego UF(tF),
UE d" UF (7)
lub
- uziemienie punktu neutralnego N sieci niskiego napięcia zostanie wykonane poza sta-
cjÄ… jako niezale\
ne (w odpowiedniej odległości od uziomu stacyjnego).
Zale\
ność napięcia UF od czasu trwania uszkodzenia tF przedstawiono na rysunku 8.
10000
ms
5000
2000
1000
tF
500
200
T
F
100
50
40
20
10
20
10 50 100 200 500 1000
67 670
U V
Rys. 8. Największe dopuszczalne napięcia zakłóceniowe UF (krzywa F) i napięcia dotykowe
UST (krzywa T) w zale\
ności od czasu trwania zwarcia doziemnego tF [1]
Wymagania dotyczÄ…ce wykonania uziemienia niezale\
nego sÄ… podane za normÄ… N-SEP-
E-001 [1] i w p.4.
W sytuacji przedstawionej na rysunkach 5 i 6 samoczynne wyłączenie zasilania tak
jak w sytuacji przedstawionej na rysunku 3 mo\
e nie nastąpić lub czas samoczynnego wyłą-
czenia mo\
e okazać się niedopuszczalnie długi. Dlatego ograniczenie napięcia UST nale\
y
realizować przez wykonanie w sieci rozdzielczej niskiego napięcia i dla głównej szyny wy-
równawczej uziemień o odpowiedni małej rezystancji wypadkowej i przez wykonanie w in-
stalacji elektrycznej budynku głównych i miejscowych połączeń wyrównawczych. Nale\
y
spełnić wymagania normy N-SEP-E-001 [1] w zakresie rozmieszczenia i rezystancji uziemień
oraz wymagań dotyczących połączeń wyrównawczych, zawartych w arkuszach 41 i 54 nor-
my PN-IEC 60364 [3] (PN-HD 60364 [2]).
W sytuacji przedstawionej na rysunku 7 a) i b) ograniczenie wartości napięcia UST
do wartości dopuszczalnej długotrwale UL uzyskuje się wykonując połączenia wyrównawcze
pomiędzy częściami równocześnie dostępnymi mogącymi stwarzać zagro\
enie pora\
eniowe.
Wymagania dotyczące wykonania takich połączeń są zawarte w arkuszach 41 i 54 oraz
w części 7 normy PN-IEC 60364 [3].
9
4. Wymagania stawiane uziemieniom przewodu PEN w liniach niskiego napięcia pracu-
jących w układach TN
W liniach napowietrznych pracujących w układach TN norma N-SEP-E-001 [1] wyma-
ga wykonania wzdłu\
linii, w określonych odstępach (lp.4 w tabl.1), uziemień przewodów
PEN o rezystancji RB d" 30 &!.
Równocześnie zaleca się uziemiać przewód PEN (PE) wszędzie tam, gdzie jest to mo\
-
liwe i nie wymaga ponoszenia istotnych nakładów finansowych. Takim dodatkowym uzie-
mieniom nie stawia się wymagań dotyczących ich rezystancji.
Wymagania dotyczące rozmieszczenia uziemień przewodu PEN linii napowietrznej o
rezystancji RB d" 30 &! i wypadkowej rezystancji uziemień w pobli\
y stacji zasilajÄ…cej oraz
końców linii przedstawiono w tablicy 1 i na rysunku 8.
Tablica 1. Rezystancje uziemień w sieciach rozdzielczych i instalacjach niskiego napięcia
pracujących w układach TN [1]
Rezystancja uziemieÅ„ w &! przy Á
Lp. Miejsce uziemienia
< 500 &!m e" 500 &!m
1. Wypadkowa rezystancja uziemienia punktu neutralnego
sieci i uziemień przewodu PEN (PE), których rezystancja
Ámin
RB1 d"
nie przekracza 30 &! (ka\
dego uziemienia) znajdujÄ…cych RB1 d" 5
100
się na obszarze koła o średnicy 200 m zakreślonego do-
wolnie dookoła stacji
2. Wypadkowa rezystancja uziemienia punktów neutral-
50
nych sieci i przewodów PEN (PE) linii napowietrznych i
R d" R
B2 E
innych linii, w których mo\
liwe jest zwarcie doziemne z
U0 - 50
pominięciem przewodów PEN (PE)
3. Połączone z uziomem stacyjnych urządzeń o napięciu
UF UF
wy\
szym od 1 kV uziemienia punktu neutralnego ka\
dej
R d" =
B2
stacji i połączone z nim uziemienia przewodów PEN
rI" IE
k1
(PE) sieci 1)
4. Wzdłu\
trasy ka\
dej linii napowietrznej w odległościach
Ámin
RB d"
RB d" 30
nie przekraczajÄ…cych 500 m
16
5. Wzdłu\
trasy ka\
dej linii napowietrznej poza uziemie-
nie normuje siÄ™
niami wymienionymi w lp.4
6. Na końcu ka\
dej linii napowietrznej i kablowej i na koń-
Ámin
RB d"
RB d" 30
cu ka\
dego odgałęzienia o długości większej od 200 m
16
7. Na obszarze koła o średnicy 300 m zakreślonego dowol-
Ámin
RB3 d"
nie dookoła końcowego odcinka ka\
dej linii napowietrz- RB3 d" 5
100
nej i kablowej oraz ich odgałęzień
8. Główna szyna uziemiająca instalacji elektrycznej zasila-
RB d" 30
nej z linii napowietrznej niskiego napięcia
W tablicy 1 zastosowano następujące oznaczenia:
RB - rezystancja pojedynczego uziemienia przewodu PEN (PE),
RB1 - wypadkowa rezystancja uziemień o RB d" 30 &! (ka\
dego uziemienia) znajdujÄ…cych siÄ™
wraz z uziemianym przewodem PEN (PE) na obszarze koła o średnicy 200 m, zakreślo-
nego (w dowolny sposób) dookoła stacji,
RB2 - wypadkowa rezystancja wszystkich uziemień punktów neutralnych sieci niskiego napię-
cia i uziemień przewodów PEN (PE) linii tworzących tą sieć,
10
RB3 - wypadkowa rezystancja uziemień o RB d" 30 &! (ka\
dego uziemienia) znajdujÄ…cych siÄ™
wraz z uziemianym przewodem PEN (PE) na obszarze koła o średnicy 300 m, zakreślo-
nego (w dowolny sposób) dookoła końca linii i jej odgałęzień,
RE - rezystancja w miejscu zwarcia doziemnego z pominięciem przewodu PEN (PE). Je\
eli
ustalenie wartości RE jest trudne mo\
na przyjmować RE = 10 &!,
U0 - napięcie sieci względem ziemi,
UF - napięcie wyznaczone z krzywej F z rysunku 8.1 lub odczytane z tablicy 8.2 dla czasu tF,
w którym płynie prąd zwarciowy I" , w V,
K1
I" - prąd jednofazowego zwarcia doziemnego w urządzeniu średniego napięcia stacji, w A,
K1
IE - prÄ…d uziomowy, w A,
r - współczynnik redukcyjny określający stosunek prądu uziomowego IE do prądu zwarcia
doziemnego I" ; przy braku dokładnych danych mo\
na przyjmować r = 0,6 przy zasila-
K1
niu stacji liniÄ… kablowÄ… z sieci o punkcie neutralnym uziemionym przez rezystor, w in-
nych przypadkach: r =1.
d" 200 m
RB wyp d" 5&!
d" 5&!
d" 5&!
d" 5&!
d" 300 m d" 30&! d" 300 m
d" 30&! d" 30&! d" 30&! d" 30&!
d" 30&!
d" 500 m d" 500 m
d" 500 m d" 500 m
RB wyp d" 5&!
d" 5&!
d" 5&!
d" 5&!
RB wyp d" 5&!
d" 5&!
d" 5&!
d" 5&!
Rys. 2. Uziemienia ochronno-funkcjonalne (ochronno-robocze) (o rezystancji nie większej ni\

30 &!) punktu neutralnego sieci i przewodów PEN w liniach napowietrznych pracujących w
układach TN
W kablowych sieciach elektroenergetycznych pracujących w układzie TN zaleca się
spełnienie warunków podanych w tablicy 1, lp. 6 i 8.
5. Wnioski końcowe
4.1. Niebezpieczne napięcie dotykowe spodziewane mo\
e pojawić się w obwodzie odbior-
czym pracującym w układzie TN nie tylko przy uszkodzeniu izolacji podstawowej
(środka ochrony podstawowej) w tym obwodzie ale mo\
e w być wywołane napięciami
przeniesionymi przewodami PEN i PE z obwodów rozdzielczych sieci niskiego na-
pięcia oraz ze stacji zasilającej tą sieć.
4.2. Dla skutecznej ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania konieczne jest speł-
nienie wymagań norm PN-IEC 60364 oraz N-SEP-E-001 dotyczących:
1) samoczynnego wyłączenia zasilania w wymaganym czasie
2) wykonania odpowiednich dla rozpatrywanego układu sieciowego uziemień,
11
d"
500 m
3) wykonanie wymaganych przez normy połączeń wyrównawczych w instalacji ni-
skiego napięcia.
Normy i przepisy przywołane
1. N-SEP-E 001: 2003. Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia. Ochrona przeciwpo-
ra\
eniowa.
2. PN-HD 60364: Instalacje elektryczne niskiego napięcia. (norma wielo zeszytowa; więk-
szość zeszytów ma oznaczenie (U)).
3. PN-IEC 60364; Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. (norma wielo zeszy-
towa).
4. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 r. w sprawie warunków tech-
nicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Dz. U. Nr 75 z 2002 r.,
poz. 690.
12