Pomiary zabezpieczeń różnicowoprądowych - Publikacja w ISE.pl Strona 1 z 5
Pomiary zabezpieczeń różnicowoprądowych
Publikacja w ISE.pl: 2002-10-01 14:18:05, Wyświetleń: 17030
y
ródło: Marketing, Sonel S.A.
Aby być pewnym, że wyłącznik równicowoprądowy skutecznie chroni przed
porażeniem prądem elektrycznym należy to sprawdzić.
Zasadniczą funkcją wyłącznika różnicowoprądowego (RCD ang. Residual Current Device)
jest ochrona dodatkowa przed porażeniem prądem elektrycznym. Zadaniem wyłącznika
różnicowoprądowego jest odłączenie zabezpieczanego obwodu od zasilania w przypadku
wystąpienia w tym obwodzie nadmiernego prądu doziemnego.
Rozróżnia się wyłączniki RCD ogólnego typu oraz selektywne oznaczone symbolem S (które
charakteryzuje parametr: czas niezadziałania tj. minimalny czas, przez który wyłącznik
różnicowoprądowy nie powinien się wyłączyć, mimo że płynie przez niego wyzwalający prąd
różnicowy).
W zależności od kształtu prądu, który powoduje zadziałanie wyłącznika rozróżnia się
następujące ich rodzaje:
Typu AC - reagują na sinusoidalny prąd upływu. Prąd zadziałania tego wyłącznika
mieści się w zakresie 50..100% prądu znamionowego I"n.
Typu A - reagują zarówno na prąd sinusoidalny, jak i jednokierunkowy pulsujący.
Prąd zadziałania tego wyłącznika mieści się w zakresie 35..140% prądu
znamionowego I"n.
Typu B - reagują zarówno na prąd sinusoidalny, jednokierunkowy pulsujący, jak i
prąd stały. Prąd zadziałania tego wyłącznika mieści się w zakresie 50..200% prądu
znamionowego I"n.
Wyłącznik różnicowoprądowy zainstalowany jest w ten sposób, że przechodzą przez niego
przewody fazowe (jeden w sieci jednofazowej, trzy w trójfazowej) oraz przewód neutralny
(zerowy). Ponadto chroniony nim obwód odbiorczy ma wydzielony przewód ochronny PE.
Gdy w zabezpieczanym obwodzie nie ma uszkodzeń, prąd I1 jest równy prądowi I2 i prąd
różnicowy I", stanowiący różnicę między I1 a I2, równy jest zeru.
W momencie, gdy pojawi się prąd doziemny na skutek np. przebicia izolacji przewodu
fazowego do korpusu urządzenia, część prądu I1 wpływa do przewodu ochronnego.
Ponieważ w miejscu przebicia prąd I1 rozdziela się na dwa prądy: I", stanowiący prąd
uszkodzeniowy wpływający do przewodu ochronnego oraz prąd I2, płynący przez urządzenie
i wracający do przewodu neutralnego - prąd I2 różni się od prądu I1 o wartość prądu o
http://ise.pl/info/index.php?pid=100&print=1 04-11-25
Pomiary zabezpieczeń różnicowoprądowych - Publikacja w ISE.pl Strona 2 z 5
wartość prądu różnicowego I".
Człon pomiarowy wyłącznika RCD mierzy stale prąd różnicowy I" i powoduje odłączenie
chronionego obwodu od zasilania, jeśli prąd różnicowy przekroczy wartość
charakterystyczną dla danego wyłącznika. Wartością tą jest znamionowy prąd różnicowy,
oznaczany jako I"n. Napięcie na korpusie zabezpieczanego urządzenia (zaznaczonym linią
przerywaną), zgodnie z prawem Ohma, wynosi:
UB = I" . RE
gdzie RE jest rezystancją między zaciskiem uziemiającym zabezpieczane urządzenie a
ziemią. Prąd znamionowy I"n musi być tak dobrany, aby napięcie dotykowe powstające w
momencie przepływu tego prądu, nie przekraczało napięcia bezpiecznego UL:
I"n < UL / RE
Jeżeli rezystancja RE dla danego urządzenia i dobrany prąd I"n spełniają powyższą
zależność, nie ma możliwości długotrwałego utrzymywania się niebezpiecznego napięcia
dotykowego. W praktyce istnieje możliwość (np. wskutek przebicia izolacji przewodu
fazowego do uziemionego korpusu urządzenia) pojawienia się napięcia dotykowego
przekraczającego napięcie bezpieczne. Wyłącznik chroniący obwód odłączy zasilanie tego
obwodu w ciągu kilkunastu dokilkudziesięciu milisekund (w przypadku wyłączników
selektywnych czas ten wynosi do 500ms), co wynika z czasu zadziałania mechanizmu RCD.
Zanim wyłącznik różnicowoprądowy zdąży zadziałać, prąd uszkodzeniowy może wzrosnąć
do wartości ograniczonych tylko napięciem sieci i impedancją utworzonego obwodu.
W prawidłowo wykonanej instalacji wyposażonej w wyłącznik różnicowoprądowy, przewód
ochronny PE, w przeciwieństwie do przewodu fazowego L i neutralnego N, nie przechodzi
przez RCD. Wynika z tego, że w sieciach w układzie TN-C, tj. takich, w których przewód PE i
N jest wspólny i nosi oznaczenie PEN (klasyczne zerowanie ochronne) nie wolno instalować
omawianych wyłączników. Zainstalowanie RCD w takim układzie musi być poprzedzone
odpowiednimi zmianami w zabezpieczanej instalacji elektrycznej.
Wyłącznik różnicowoprądowy ogranicza czas przepływu prądu uszkodzeniowego (w
przypadku porażenia prądem czas przepływu prądu rażenia), a nie wartość tego prądu.
Kryterium zadziałania RCD jest jednak przekroczenie przez prąd uszkodzeniowy (prąd
rażenia) wartości różnicowego prądu znamionowego wyłącznika, stąd prąd znamionowy
należy dobierać stosownie do rodzaju zabezpieczanych odbiorników energii elektrycznej.
RCD o prądzie znamionowym 6 i 10mA należy stosować jako środek ochrony dodatkowej w
przypadkach zwiększonego zagrożenia porażeniem (np. podczas pracy w metalowych
zbiornikach), do zabezpieczania pojedynczych odbiorników np. w kuchniach, łazienkach,
pralniach, szklarniach, itp. jak również przy zasilaniu elektronarzędzi.
Wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie znamionowym 30mA należy stosować jako środek
ochrony dodatkowej w instalacjach mieszkaniowych, przemysłowych, w instalacjach placów
budowy, w gospodarstwach rolniczych i na kempingach. Wyłącznik różnicowoprądowy o
prądzie znamionowym 100mA może stanowić środek ochrony dodatkowej w obwodach o
dużym prądzie upływowym (szafy chłodnicze, kuchnie i piece elektryczne). RCD o prądzie
znamionowym 300 lub 500mA stanowi przede wszystkim środek ochrony przeciwpożarowej,
może być stosowany jako wyłącznik główny instalacji elektrycznej.
Zasady sprawdzania działania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych podczas badań
odbiorczych określa norma PN-IEC 60364-6-61:2000
http://ise.pl/info/index.php?pid=100&print=1 04-11-25
Pomiary zabezpieczeń różnicowoprądowych - Publikacja w ISE.pl Strona 3 z 5
Pomiary przyrządami MRP-120 i MRP-200
Miernik przyłącza się do instalacji wyposażonej w gniazdka poprzez przewód zakończony
wtyczką sieciową. Nie jest konieczne sprawdzanie poprawności podłączenia gniazdka
sieciowego przed wykonaniem testów i pomiarów miernikami MRP-110 i MRP-200.
Przyrząd automatycznie kontroluje poprawność połączeń i sygnalizuje nieprawidłowości w
podłączeniach. Do przyłączenia miernika w pozostałych przypadkach (np. pomiar w
gniez
dzie trójfazowym lub pomiar bezpośrednio na zaciskach wyłącznika
różnicowoprądowego) należy wykorzystać sondy ostrzowe. Opcjonalnie można wyposażyć
przyrząd w adapter gniazd trójfazowych AGT-16, który umożliwia wykonywanie pomiarów
w gniazdach trójfazowych bez konieczności stosowania sond. Połączenia z instalacją należy
wykonywać zgodnie z przedstawionymi poniżej rysunkami.
W trakcie każdej procedury pomiarowej (oprócz pomiaru napięcia przemiennego) miernik
kontroluje, czy powstające napięcie dotykowe nie przekracza ustalonej wartości napięcia
bezpiecznego. Jeśli wartość napięcia bezpiecznego zostanie przekroczona, to nastąpi
automatyczne przerwanie pomiaru (tj. wyłączenie pomiarowego prądu różnicowego).
Pomiar napięcia dotykowego oraz czasu zadziałania RCD
Dla określenia wartości napięcia dotykowego występującego przy znamionowym prądzie
różnicowym I"n, miernik dokonuje pomiaru napięcia dotykowego powstającego przy prądzie
różnicowym wynoszącym 40% wartości I"n. Występujące przy tym napięcie dotykowe
zostaje automatycznie przeliczone na wartość odniesioną do znamionowego prądu
różnicowego i wyświetlone. Prąd różnicowy mniejszy od 50% I"n zapobiega zadziałaniu RCD
podczas pomiaru. W mierniku MRP-110 jest możliwy pomiar napięcia dotykowego bez
wyzwolenia RCD. Przyrząd MRP-200 może mierzyć również napięcie dotykowe względem
potencjału odniesienia. Należy wtedy wykorzystać jedno z gniazd pomiarowych
(niedostępne w mierniku MRP-110) w celu podłączenia elektrody na potencjale ziemi,
względem której będzie mierzony potencjał na przewodzie ochronnym (PE).
Czas zadziałania RCD w przyrządach MRP-110, MRP-200 mierzony jest przy wymuszeniu
w obwodzie prądu różnicowego równemu znamionowemu prądowi różnicowemu I"n oraz
dodatkowo dla MRP-200 x2 i x5. Czas jest mierzony od rozpoczęcia przepływu prądu
różnicowego do momentu zadziałania RCD. Maksymalna mierzona wartość czasu zadziałania
wynosi 200ms, a przy wybranym pomiarze wyłączników selektywnych 500ms.
Jeśli wyłącznik RCD zostanie wyzwolony, na głównym polu odczytowym wyświetlacza ukaże
się wartość czasu zadziałania, a jako drugi parametr można wyświetlić wynik pomiaru
napięcia UB. Podczas wyświetlania obu wyników pomiarów na dodatkowym polu
odczytowym jest wyświetlana wartość prądu ustawiona dla danego typu wyłącznika.
Jeżeli napięcie dotykowe zmierzone przy prądzie 40% I"n i przeliczone dla znamionowego
prądu różnicowego RCD przekroczy ustawioną wartość napięcia bezpiecznego UL, to pomiar
czasu zadziałania jest automatycznie blokowany.
Pomiar rezystancji uziemienia i prądu zadziałania RCD
Dla określenia wartości rezystancji uziemienia, miernik dokonuje pomiaru przyrostu
napięcia dotykowego powstającego przy prądzie różnicowym wynoszącym 40% wartości I .
Rezystancja uziemienia wyliczana jest na podstawie zmierzonego napięcia dotykowego i
znanego (wymuszonego w obwodzie) prądu różnicowego, a następnie wyświetlana. Prąd
różnicowy mniejszy od 50% I"n zapobiega zadziałaniu RCD podczas pomiaru. W mierniku
jest możliwy pomiar RE bez wyzwolenia RCD.
http://ise.pl/info/index.php?pid=100&print=1 04-11-25
Pomiary zabezpieczeń różnicowoprądowych - Publikacja w ISE.pl Strona 4 z 5
Prąd zadziałania RCD mierzony jest przy wymuszeniu w badanym obwodzie prądu
różnicowego narastającego liniowo. Prąd narasta od wartości ok. 30% I"n do momentu
zadziałania RCD lub przekroczenia I"n dla wyłączników AC w mierniku MRP-200 ponadto
do 140% i 200% odpowiednio dla wyłączników typu A i B. W momencie wyzwolenia RCD
miernik wyświetla wartość prądu różnicowego.
Jeśli wyłącznik RCD zostanie wyzwolony, na polu głównym wyświetlacza ukaże się wartość
prądu zadziałania a jako drugi parametr można wyświetlić wynik pomiaru rezystancji
uziemienia RE. Podczas wyświetlania obu wyników pomiarów na dodatkowym polu
odczytowym jest wyświetlana nominalna wartość prądu ustawiona dla danego typu
wyłącznika.
W przypadku, gdy RCD nie zadziała, wyświetli się napis. Przyczyną niezadziałania RCD może
być niewłaściwie dobrana wartość znamionowego prądu różnicowego I"n, uszkodzenie
wyłącznika różnicowoprądowego bądz
błąd w instalacji.
Jeżeli napięcie dotykowe (powstające podczas pomiaru prądem 40% I"n) przekroczy
ustawioną uprzednio wartość napięcia bezpiecznego UL, to pomiar zostanie przerwany.
Pomiar wyłączników różnicowoprądowych selektywnych
Zasada pomiaru, stosowana przy wyłącznikach selektywnych jest prawie identyczna z
zasadą pomiaru stosowaną dla wyłączników ogólnego typu opisaną w  Pomiar napięcia
dotykowego oraz czasu zadziałania RCD i  Pomiar rezystancji uziemienia i prądu
zadziałania , jedyne różnice polegają na tym, że:
1. Dopuszczalny czas zadziałania podczas testu wyłączania RCD wydłużony jest z
200ms do 500ms
2. Napięcia bezpieczne, po przekroczeniu których pomiary są automatycznie
przerywane, są rozszerzone o wartość 12,5V
Szybkie sprawdzenie poprawności wykonania połączeń przewodu ochronnego w gniazdkach
sieciowych
Przy pomocy przyrządu można sprawdzać czy napięcie pomiędzy elektrodą dotykową a
przewodem ochronnym (PE) dołączonym do gniazda przekracza 50V. Pomiar realizuje się w
układzie pomiarowym z rys. 7. Na wyświetlaczu możliwe są do uzyskania dwa stany:
jeżeli napięcie jest mniejsze od 50V przyrząd wyświetla 0 (podłączenie poprawne)
jeżeli napięcie jest większe bądz
równe 50V przyrząd wyświetla symbol PE (błąd w
instalacji)
Zalecenia przy wykonywaniu pomiarów
Unikanie wpływu prądów upływowych
Dokładność pomiaru prądu zadziałania RCD jest uzależniona w dużym stopniu od wartości
prądów upływowych występujących w badanej instalacji podczas wykonywania pomiaru.
Problem ten jest szczególnie istotny przy badaniu wysokoczułych RCD (tj. wyłączników z I"n
równym 10mA lub 30mA). Należy zapewnić takie warunki pomiaru, aby oddziaływanie
prądów upływowych było minimalne.
Wartość prądu upływowego przewodów sieci odbiorczej nie jest duża, chyba, że sieć jest
bardzo rozległa. Znacznie większe są prądy upływowe niektórych urządzeń elektrycznych,
np. pralek, kuchni i pieców elektrycznych. W związku z tym zaleca się:
http://ise.pl/info/index.php?pid=100&print=1 04-11-25
Pomiary zabezpieczeń różnicowoprądowych - Publikacja w ISE.pl Strona 5 z 5
1. Przed wykonaniem pomiarów, szczególnie w sieciach z wysokoczułymi RCD, odłączać
z sieci odbiorniki energii
2. Pomiary wyłącznika różnicowoprądowego w sieci bardzo rozległej wykonywać przy
odłączonych od niego przewodach sieci odbiorczej
Pomiar w sieci trójfazowej
Dla sprawdzenia RCD czterobiegunowego, zabezpieczającego obwód odbiorczy trójfazowy,
zaleca się sprawdzenie przynajmniej napięć dotykowych i czasu zadziałania RCD, wykonując
oddzielne pomiary dla każdej z trzech faz. Do przyłączenia miernika należy korzystać z
przewodów pomiarowych zakończonych sondami ostrzowymi lub z adaptera gniazd
trójfazowych AGT-16.
Przyłączanie mierników MRP-110, MRP-200 do badanych instalacji:
powrót do publikacji
http://ise.pl/info/index.php?pid=100&print=1 04-11-25