Instalacje elektryczne

(aktualizacja:02.07.2009 r.)

Spis treści:

• podział instalacji elektrycznych

• instalacje przemysłowe i mieszkaniowe

• układy sieci

• wymagania przepisów dotyczące instalacji

• elementy instalacji

• wyznaczanie mocy zapotrzebowanej

• dobór i układanie przewodów

• wyznaczanie przekroju przewodów i kabli

• obciążalność prądowa długotrwała

• dopuszczalne spadki napięcia

• cieplne działanie prądów

• wytrzymałość mechaniczna

• przewody ochronne i wyrównawcze

• Uziemienia

• barwy i oznaczenia

 

1. Podział instalacji elektrycznych

1.1 Instalacja elektryczna - zestaw połączonych ze sobą i zharmonizowanych w działaniu urządzeń i aparatów, umożliwiających funkcjonowanie maszyn, urządzeń, systemów i układów zasilanych elektrycznie. elementów elektrycznych o skoordynowanych parametrach technicznych, przeznaczony do określonych celów.

Do instalacji elektrycznych zalicza się linie elektroenergetyczne ze złączami i rozdzielnicami, obwody rozdzielcze i odbiorcze, łączniki, zabezpieczenia oraz środki ochrony przeciwporażeniowej.

W zależności od rodzaju zasilanych odbiorników energii elektrycznej rozróżnia się następujące instalacje:

- instalacje przemysłowe, w zakładach przemysłowych wytwórczych i wydobywczych, rolnictwie, itp.,

- instalacje w budownictwie ogólnym, np.: mieszkaniowe, biurowe, w pomieszczeniach szkolnych, w budynkach

  użyteczności publicznej, itp.,

- instalacje siłowe, zasilające silniki oraz urządzenia grzejne i odbiorniki o charakterze przemysłowym o

  większych mocach,

- instalacje oświetleniowe, zasilające źródła światła, obwody gniazd wtyczkowych w pomieszczeniach

  mieszkalnych oraz odbiorniki małej mocy w gospodarstwach domowych i budynkach mieszkalnych.

 

Ze względu na warunki środowiskowe i rodzaj występujących czynników oddziaływujących na poszczególne elementy składowe instalacji, rozróżnia się instalacje elektryczne przeznaczone do użytkowania:

- w pomieszczeniach normalnych, w których nie występują czynniki szkodliwe,

- w pomieszczeniach, w których występują czynniki szkodliwe,

- na zewnątrz budynków.

 

  Przy uwzględnieniu przewidywanego czasu użytkowania, instalacje elektryczne dzieli się na:

- instalacje stałe - w obiektach stałego użytkowania,

- instalacje tymczasowe (prowizoryczne) - w obiektach prowizorycznych i na placach budów.

 

Z instalacjami elektrycznymi służącymi do zasilania odbiorników oświetleniowych i siłowych, są bezpośrednio

związane instalacje:

- ochrony przeciwporażeniowej oraz

- ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej.

 

Do instalacji elektrycznych zalicza sie również:

- instalacje teletechniczne i komputerowe,

- instalacje i urządzenia sygnalizacji, sterowania, pomiarów i monitorowania,

- instalacje elektroniczne alarmowe, przeciwpożarowe i ochrony mienia,

- instalacje specjalne (np. instalacje tzw. inteligentnego budynku).

 

1.2 Instalacja elektroenergetyczna

W ogólnym pojęciu termin instalacja elektroenergetyczna obejmuje współpracujące ze sobą urządzenia związane z wytwarzaniem, przesyłem i rozdziałem oraz użytkowaniem energii elektrycznej. W celu przejrzystej interpretacji norm i przepisów przyjmuje się, że termin instalacja elektroenergetyczna obejmuje następujące obiekty:

- stacje, stanowiące zamknięty obszar ruchu elektrycznego z aparatura rozdzielczą oraz transformatorami dla

  sieci przesyłowej lub rozdzielczej. Za instalacje uważa się również transformatory oraz aparaty rozdzielcze

  usytuowane poza zamkniętym obszarem ruchu elektrycznego,

- elektrownie, lub ich zespoły, zlokalizowane na wspólnym terenie. Instalacja obejmuje jednostki generatorowe

  i transformatory wraz z przynależną aparaturą rozdzielczą i wszystkimi elektrycznymi układami pomocniczymi.

- układy elektroenergetyczne zakładów i obiektów przemysłowych, rolniczych, handlowych, komunalnych itp.

 

Połączenia pomiędzy zamkniętymi obszarami ruchu elektrycznego (ze stacjami włącznie), zlokalizowane na jednym terenie, uważane za część instalacji, z wyjątkiem przypadku, gdy te połączenia stanowią część sieci przesyłowej lub rozdzielczej.

1.3 Instalacja odbiorcza jest to część instalacji znajdująca się za układem pomiarowym służącym do rozliczeń między dostawcą a odbiorcą energii elektrycznej, a w razie braku układu pomiarowego - za wyjściowymi zaciskami pierwszego urządzenia zabezpieczającego instalację od strony zasilania.

1.4 Elektroenergetyczna sieć rozdzielcza na napięcie do 1 kV i powyżej 1 kV do 110 kV (zasilająca) - jest to zbiór urządzeń do rozdziału energii elektrycznej zużywanej u odbiorców komunalno - bytowych i przemysłowych.

Elektroenergetyczna sieć rozdzielcza (zasilająca) może być:

- napowietrzną lub kablową siecią o napięciu niższym od 1 kV (sieć n/n),

- napowietrzną lub kablową siecią o napięciu powyżej 1 kV do 110 kV (sieć W/N),

- sekcją szyn zbiorczych w rozdzielni WN.

 

1.5 Przyłącze jest to linia łącząca zasilany obiekt z rozdzielczą siecią zasilającą. Przyłącze może być wykonane jako napowietrzne lub kablowe, wykonane przewodami izolowanymi lub gołymi.

 

Przyłącze może być:

- napowietrzne ze słupa rozdzielczej sieci n.n.,

- kablowe ze słupa napowietrznej sieci lub z mufy odgałęźnej kablowej sieci rozdzielczej n.n. do złącza n.n.,

- napowietrzne jednoprzęsłowe lub wieloprzęsłowe z sieci rozdzielczej napowietrznej WN do złącza WN,

- kablowe z sieci rozdzielczej kablowej WN do złącza WN.

1.6 Złącze jest to urządzenie zwykle rodzaj rozdzielnicy, łączące sieć elektroenergetyczną z instalacją elektryczną w budynku, z którego instalacja ta jest zasilana energią elektryczną. W złączu znajduje się główne zabezpieczenie elektryczne obiektu. Z jednego złącza zasilana może być jedna lub więcej wewnętrznych linii zasilających. Złącze powinno być usytuowane w miejscu ogólnodostępnym, wewnątrz lub zewnątrz obiektu i zabezpieczone przed dostępem osób niepowołanym.

Złącze może być:

- zaciskami przed pomiarem po stronie wysokiego napięcia linii napowietrznej lub kablowej WN,

- zaciskami przewodów doprowadzających z napowietrznej linii n.n. prowadzona do tablicy licznikowej (np. na

  stojaku dachowym, czy na izolatorach w szczycie budynku),

- zaciskami na kablowej wlz do licznika energii elektrycznej usytuowanego na granicy posesji lub na zewnątrz

  budynku  wyprowadzonej z mufy odgałęźnej w kablowej sieci rozdzielczej n.n.

- zaciskami na przelotowo wprowadzonym kablu sieci rozdzielczej n.n. do szafki z bezpiecznikami i licznikiem

  usytuowanej na granicy posesji lub na zewnątrz budynku.

 

 

2. Instalacje przemysłowe i mieszkaniowe

 

2.1 Instalacje przemysłowe

Wielkość zakładu przemysłowego oraz rodzaj produkcji i stosowane technologie, wpływają zasadniczo na  rozwiązania i wyposażenie instalacji przemysłowych. Obejmują one niskonapięciową część sieci przemysłowej służącej do rozprowadzania energii elektrycznej i zasilanie odbiorników.

 

Podstawowym zadaniem instalacji przemysłowych jest dostawa energii elektrycznej do odbiorników, w sposób zapewniający odpowiednią jakość energii, niezawodnie i całkowicie bezpiecznie.

Aby instalacje przemysłowe spełniały podane zadanie powinny spełniać ogólne wymagania o charakterze technicznym i ekonomicznym stawiane instalacjom elektrycznym, do których należą:

- niezawodność dostawy energii elektrycznej,

- odpowiednia jakość energii zasilającej odbiorniki,

- elastyczność,

- dogodność eksploatacji,

- względy gospodarcze (ekonomiczne),

- bezpieczeństwo użytkowania,

- minimalizacja wpływu na środowisko.

 

Wymienione wymagania mają zróżnicowane znaczenie w zależności od specyfiki zakładu, a więc głównie w zależności od wielkości i rodzaju zakładu, rodzaju wytwarzanych produktów, charakteru występujących w zakładzie odbiorników i stosowanych technologii.

 

Spełnienie opisanych wymagań osiąga się m.in. przez właściwy dobór na etapie projektowania:

- układu zasilania zakładu,

- liczby i mocy transformatorów w stacjach,

- układu sieci rozdzielczej i jej elementów,

- typu i przekroju oprzewodowania,

- rodzaju i lokalizacji rozdzielnic,

- aparatury rozdzielczej, łączeniowej i zabezpieczeniowej oraz

- elementów układów sterowania i automatyki.

 

Zakłady przemysłowe jako odbiorcy energii elektrycznej charakteryzują się:

- znacznym zróżnicowaniem mocy zainstalowanych,

- zróżnicowaniem gęstości powierzchniowej obciążeń,

- dużym zróżnicowaniem mocy jednostkowych urządzeń,

- występowaniem dużej koncentracji odbiorów, urządzeń i instalacji,

- znacznym udziałem odbiorników jednofazowych i nieliniowych,

- występowaniem odbiorników o niskim współczynniku mocy cosφ,

- rosnącymi wymaganiami odnośnie niezawodności zasilania,

- występowaniem zagrożenia pożarowego, niekiedy wybuchowego i zwiększonego zagrożenia porażeniowego,

- występowaniem czynników niekorzystnie wpływających na izolację i silnie korozyjnych.

 

 

2.2 Instalacje elektryczne w budownictwie mieszkaniowym stanowi integralną część wyposażenia budynku i w znacznym stopniu warunkują jego prawidłową i bezpieczną eksploatację. Z tego względu instalacje elektryczne powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby w przewidywanym okresie użytkowania spełniały wymagania dotyczące mocy zapotrzebowanej i pozostawały w pełnej sprawności technicznej, a w odniesieniu do instalacji w budynkach mieszkalnych spełniały również wymagania wynikające z zapewnienia określonego komfortu życia mieszkańców. Podstawowe właściwości techniczne instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych, powinny być co najmniej takie, aby zapewniały:

- określony stopień niezawodności dostawy energii elektrycznej o jakości właściwej dla zasilanych urządzeń,

- nieuciążliwe i bezpieczne użytkowanie urządzeń elektrycznych, a szczególnie ochronę przed porażeniem

  prądem elektrycznym, przetężeniami zagrażającymi nadmiernie szybkiemu zużywaniu się instalacji, pożarem,

  przepięciami łączeniowymi i atmosferycznymi oraz innymi zagrożeniami powodowanymi pracą urządzeń

  elektrycznych,

- ochronę ludzi i środowiska przed skażeniami i emitowaniem drgań, hałasu, temperatury i pola magnetycznego

  o wartościach i natężeniach większych od granicznych dopuszczalnych.

 

Instalacje elektryczne w budynkach mieszkalnych powinny się charakteryzować takimi właściwościami technicznymi, aby ich użytkownicy mogli korzystać bez ograniczeń z posiadanych urządzeń gospodarstwa domowego, sprzętu RTV, teletechnicznego i innego w przewidywanym okresie eksploatacji instalacji, bez konieczności wykonywania znaczącej jej modernizacji. Jako przeciętny przewidywany okres eksploatacji przyjmuje się zwykle 25 - 30 lat.

Instalacje powinny więc tak zwymiarowane i wykonane, aby mogły sprostać nowym wymaganiom wynikającym ze zmian w wyposażeniu mieszkań w urządzenia elektryczne i zmian warunków i stylu życia mieszkańców.

Aktem prawnym określającym warunki techniczne jakim powinny odpowiadać instalacje elektryczne w budynkach jest Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [Dz.U.02.75.690 ogłoszony dnia 15 czerwca 2002 r.

Rozporządzenie to dotyczy wszystkich budynków, nie tylko mieszkalnych, dlatego jego wymagania są określone w sposób dość ogólny, wynikający z szeroko rozumianych warunków bezpieczeństwa. Postanowienia zawarte w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury wymagają niejednokrotnie rozszerzenia bądź komentarza.

Wymagania dotyczące planowania, wymiarowania i wykonania i instalacji elektrycznych w budynkach określone są normie SEP - E - 002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje elektryczne w budynkach mieszkalnych. Podstawy planowania.

 

 

3. Układy sieci

3.1. Klasyfikacja typów sieci niskiego napięcia według normy PN-IEC 60364-3:2000 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych-Ustalenie ogólnych charakterystyk.

Ze względu na zastosowany system uziemień, sieci i instalacje niskiego napięcia dzieli się na:

- sieci typu TN : TN-C, TN-S, TN-C-S,

- sieci typu TT,

- sieci typu IT

 

Użyte w oznaczeniu typu sieci litery mają następujące znaczenia:

1) Pierwsza litera oznacza związek układu sieci z ziemią:

T - bezpośrednie połączenie jednego punktu neutralnego z ziemią,

I - części czynne sieci są izolowane od ziemi; punkt neutralny sieci może być uziemiony przez bezpiecznik

    iskiernikowy lub przez element o dużej impedancji.

2) Druga litera określa sposób połączenia dostępnych części przewodzących z uziomem:

N - oznacza bezpośrednie połączenie dostępnych części przewodzących z uziemionym punktem neutralnym,

T - oznacza bezpośrednie połączenie dostępnych części przewodzących z uziomem niezależnym od uziomu

     punktu neutralnego sieci.

3) Trzecia i czwarta litera określają oznaczenia związku przewodów N i PE:

C - oznacza, że w całym układzie funkcje przewodu neutralnego N i ochronnego PE pełni jeden przewód ochronno

     - neutralny PEN,

S - oznacza, że funkcje przewodu neutralnego N i przewodu ochronnego PE spełniają oddzielne przewody.

 

3.2. Schematy układów sieciowych:

 

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Rys. 2. Przykłady układów sieci i instalacji niskiego napięcia typu:

a) TN-C,  b) TN-S,  c) TN-C-S, d) TT, e) IT z izolowanym punktem neutralnym bez przewodu N, 

f) IT z uziemionym punktem neutralnym przez impedancję  Z i z przewodem N

 

Zaleca się, aby nowe i modernizowane instalacje elektryczne budynków były wykonywane w układzie TN-S, czyli z oddzielnymi przewodami neutralnym i ochronnym. W  instalacjach elektrycznych obiektów budowlanych może być stosowany także układ TT z przewodem neutralnym. Ze względu na trudności w uzyskaniu odpowiednio małej rezystancji uziemienia odbiorników (rys.2d), układ ten jest stosowany rzadziej.

Układ sieci IT jest stosowany w przypadku występowania dużych wymagań dotyczących zarówno pewności zasilania jak i niezawodnej ochrony przeciwporażeniowej.

 

4. Elementy instalacji w budownictwie mieszkaniowym

Rys. 1. Elementy instalacji elektrycznej w budynku mieszkalnym wielorodzinnym

4.1. Złącze elektryczne

Zaleca się, aby złącze budynku było zainstalowane w przewidzianym i odpowiednio przystosowanym do tego celu zamykanym pomieszczeniu. Lokalizacja i podstawowe wymagania dotyczące tego pomieszczenia (np. minimalna wysokość, powierzchnia, przeznaczenie do innych funkcji) powinny być uzgodnione z dostawcą energii i określone odrębnymi przepisami szczegółowymi.

Rys. 3. Złącza kablowe wnętrzowe umożliwiające przyłączenie dwóch kabli zasilających oraz sekcjonowanie sieci kablowej

W przypadku napowietrznego zasilania budynku sposób doprowadzenia przyłącza (np. rodzaj i sposób umocowania masztu bądź wysięgnika) należy uzgodnić z dostawcą energii.

Rys. 4. Zasilanie budynków za pomocą linii napowietrznych,

a) przez zastosowanie stojaka dachowego,

b) przez zamocowanie przewodów do izolatorów ściennych,  Z - złącze wewnątrz budynku

4.2. Zasilanie budynku jednorodzinnego

W przypadku budynków jednorodzinnych dostawca energii wymaga zwykle, aby złącze wraz z urządzeniem pomiarowym było zlokalizowane w szafce pomiarowej zainstalowanej na granicy posesji. W takich przypadkach pomiędzy szafką pomiarową a tablica rozdzielczą odbiorcy, prowadzona jest wewnętrzna (odbiorcza) linia zasilająca.

Rys. 7. Schemat zasilania budynku jednorodzinnego

Oznaczenia:  L - przewody fazowe; O - ogranicznik przepięć; kWh - licznik energii elektrycznej;   

E - przewód uziemiający, CC - przewody połączeń wyrównawczych głównych;  SU - punkt rozdziału przewodu PEN na przewody N i PE,  GSU - główna szyna wyrównawcza.

 

 

4.3. Instalacja zasilająca i system przewodów ochronnych połączeń wyrównawczych w budynku

      mieszkalnym

W skład każdej instalacji powinna wchodzić:

- instalacja zasilająca: złącze (rozdzielnica główna) - wewnętrzna linia zasilająca,

- główna szyna wyrównawcza (uziemiająca), umieszczona możliwie  blisko złącza (rozdzielnicy głównej),

- system połączeń wyrównawczych głównych i dodatkowych,

- uziom budynku, połączony z główną szyną wyrównawczą.

Zaleca się, aby połączenia wyrównawcze główne były  przyłączone do głównej szyny wyrównawczej w pomieszczeniu przyłączowym lub w szafie przyłączowej. Pomieszczenie to powinno być zlokalizowane w miejscu wprowadzenia do budynku innych instalacji (np. wodociągowej, wodno-kanalizacyjnej, ciepłej wody, centralnego ogrzewania, gazowej).

Rys. 5. Przykład instalacji zasilającej budynek mieszkalny i systemu przewodów

ochronnych połączeń wyrównawczych;

głównych w piwnicy i dodatkowych w pomieszczeniu łazienki

Oznaczenia: 1 - złącze lub rozdzielnica główna budynku, 2 - instalacja kanalizacyjna (rury przewodzące),

3 - instalacja wodociągowa,  4 - instalacja centralnego ogrzewania, 5 - instalacja gazowa, 6 - wstawka izolacyjna, 7 - część przewodząca obca, 8 - wanna, 9 - listwa uziemiająca połączeń wyrównawczych dodatkowych, GSU - główna szyna uziemiająca połączeń wyrównawczych głównych, CC - przewody ochronne połączeń wyrównawczych,

wlz - wewnętrzna linia zasilająca, E - przewód uziemiający łączący GSU z uziomem fundamentowym.

4.4. Wewnętrzna linia zasilająca

(WLZ) - jest to zespół elementów instalacji stanowiący połączenie między złączem instalacji elektrycznej a urządzeniem pomiarowym (urządzeniami pomiarowymi), służący do rozdziału energii elektrycznej na poszczególne instalacje odbiorcze. Wielkość budynku i liczba mieszkań warunkują wielkość i złożoność wewnętrznej linii zasilającej, w skład której mogą wchodzić również rozdzielnice główne budynku.

Wewnętrzna linia zasilająca może być:

- obwodem instalacji elektrycznej od złącza n.n. do tablicy licznikowej,

- obwodem instalacji elektrycznej od tablicy licznikowej do tablic rozdzielczych  (np. piętrowych, oddziałowych),

- linia kablową lub napowietrzna W/N od złącza W/N do pola pomiarowego rozdzielni lub stacji transformatorowo -

  rozdzielczej,

- linią kablową lub napowietrzną W/N od złącza W/N do pola pomiarowego rozdzielni lub stacji transformatorowo -

  rozdzielczej do oddziałowych rozdzielni stacji transformatorowo - rozdzielczej,

- linią kablową lub napowietrzną W/N od złącza W/N do pola pomiarowego rozdzielni lub stacji transformatorowo -

  rozdzielczej do rozdzielnic oddziałowych n.n.

- linią kablowa n.n. od złącza kablowego n.n. do punktu pomiarowego usytuowanego na granicy posesji lub

  zewnątrz budynku.

Wymagania instalacyjne

Przewody WLZ powinny być prowadzone w pomieszczeniach łatwo dostępnych jak klatki schodowe (z wyjątkiem klatek schodowych o wyłącznym przeznaczeniu ewakuacyjnym) lub korytarze piwnic.

W przypadku przyłącza kablowego i złącza zlokalizowanego w pomieszczeniu przyłączowym w piwnicy, dopuszcza się prowadzenie przewodów WLZ na tynku, począwszy od złącza do przejścia przez sufit piwnicy.

Po przejściu przez sufit piwnicy przewody WLZ należy prowadzić w kanałach instalacyjnych, rurach instalacyjnych bądź jako instalację podtynkową lub wtynkową.

Wewnętrzne linie zasilające należy prowadzić jako linie trójfazowe o układzie TN-S lub TN-C-S, a w przypadkach uzasadnionych również TT lub IT. Przekroje przewodów WLZ należy wymiarować w oparciu o dane zawarte w normie SEP - E - 002, jednak na obciążalność długotrwałą nie mniejszą niż 50 A.

W przypadku przewodów miedzianych przekrój ten powinien wynosić co najmniej 10 mm², co z pewnymi ograniczeniami spełnia wymagania ich ochrony od przeciążeń.

Zabezpieczenia przetężeniowe wewnętrznych linii zasilających oraz obwodów odbiorczych instalacji elektrycznej powinny spełniać warunki skutecznej ochrony przewodów instalacyjnych od cieplnych skutków przeciążeń i zwarć, zgodnie z wymaganiami PN-IEC-60364-4-43:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa.

 

4.5. Instalacja odbiorcze

Wewnątrz każdego mieszkania należy umieścić tablicę rozdzielczą zlokalizowaną w pobliżu „środka obciążenia” w danym mieszkaniu, zwykle w przedpokoju lub w korytarzu na jednej z mniej eksponowanych ścian, możliwie blisko kuchni, łazienki lub pomieszczenia gospodarczego, które grupują odbiorniki o większych mocach znamionowych (kuchenka, pralka, zmywarka naczyń, suszarka bielizny, prasowalnica).

Rozdzielnica powinna być umieszczona w miejscu i na wysokości nie utrudniającej nadmiernie dostępu do łączników.

Rozdzielnice, w których przewiduje się zamontowanie styczników, przekaźników lub innych urządzeń sterujących i zabezpieczających, a których działanie wywołuje nawet umiarkowany hałas, nie powinny być instalowane na ścianie pomieszczenia przewidzianego na sypialnię.

W rozdzielnicy mieszkaniowej powinny być zainstalowane wyłączniki instalacyjne nadprądowe i wyłączniki ochronne różnicowoprądowe, jak i inne urządzenia sterujące instalacji odbiorczej. W tablicy rozdzielczej należy przewidzieć kilka miejsc rezerwowych przeznaczonych do ewentualnego zainstalowania dodatkowej aparatury w przyszłości.

Przykładowy schemat instalacji elektrycznej w mieszkaniu budynku wielorodzinnego z zastosowaniem wyłączników instalacyjnych nadprądowych w obwodach odbiorczych, licznika energii elektrycznej, wyłącznika różnicowoprądowego jako ochronę uzupełniająca przed dotykiem bezpośrednim oraz ograniczników przepięć, przedstawia rys. 6.

Rys. 6 Przykładowy schemat instalacji elektrycznej w pomieszczeniach mieszkalnych

Oznaczenia: L1; L2; L3; - przewody fazowe instalacji trójfazowej; N - przewód neutralny; PE - przewód ochronny; WLZ - wewnętrzna linia zasilająca, B - wyłączniki instalacyjne nadmiarowo-prądowe, IΔ - wyłącznik ochronny różnicowoprądowy;  KWh - licznik energii elektrycznej; O - ograniczniki przepięć.

 

Znamionowy różnicowy prąd zadziałania wyłącznika I_Δn powinien być co najmniej 2…3- krotnie większy od maksymalnego roboczego prądu upływowego występującego w chronionej instalacji.

Dla zapewnienia ochrony uzupełniającej przed dotykiem bezpośrednim  w mieszkaniu o powierzchni ok. 70 m² i przy zwykle stosowanych odbiornikach, których łączny prąd roboczy upływowy nie przekracza wartości 10 mA, możliwe jest stosowanie jednego wysokoczułego wyłącznika o I_Δn = 30 mA  (rys. 6).

Wysokoczułe wyłączniki różnicowoprądowe są wymagane w obwodach, w których konieczne jest wspomaganie ochrony przed dotykiem bezpośrednim, ze względu na trudne warunki środowiskowe użytkowania urządzeń albo w obwodach narażonych na przerwanie ciągłości elektrycznej lub uszkodzenie izolacji przewodu ochronnego

W instalacji, w której konieczne jest stosowanie wysokoczułych wyłączników RCD uzupełniających ochronę przed dotykiem bezpośrednim, a łączny roboczy prąd upływowy przekracza 10 mA, instalacja  podzielona została na odrębne obwody (części), chronione przez oddzielne, odpowiednio dobrane wyłączniki różnicowoprądowe (rys. 7).

 

 

Rys. 7 Przykład wykonania rozdzielnicy i obwodów końcowych w instalacji odbiorczej

w mieszkaniu wieloizbowym

 

Szczególne wymagania dotyczące bezpieczeństwa elektrycznego w pomieszczeniach, w których znajdują się:

-  wanny, natryski i inne urządzenia kąpielowe,

- baseny pływackie,

- kabiny wyposażone w ogrzewacze do sauny oraz

- instalacje na terenie budowy i rozbiórki,

- gospodarstwa rolnicze i ogrodnicze,

- kempingi i pojazdy wypoczynkowe,

- instalacje oświetlenia zewnętrznego,

zostały określone w  PN-HD 60364 Część -7.

 

Wymagania te dotyczą w szczególności:

—  ustalenia zakresów stref bezpieczeństwa,

—  ograniczenia lub zakazu prowadzenia przewodów w określonych miejscach,

—  ograniczenia lub zakazu instalowania w określonych miejscach gniazd wtyczkowych, łączników oraz

     niektórych urządzeń ochronnych,

—  wymaganej grubości ścian i wymaganej grubości pozostałości materiału ściany po wykonaniu wyżłobienia na

     prowadzenie przewodów jak i grubości i rozmiary tych wyżłobień oraz pokrycia przewodów,

—  spełnienia zasad dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej.

 

 

5. Elementy instalacji przemysłowych

 

W instalacji przemysłowej niskiego napięcia można wyróżnić obwody elektryczne rozdzielcze i odbiorcze oraz rozdzielnice i tablice rozdzielcze. Jako oprzewodowanie  w instalacja przemysłowych wykorzystywane są głównie kable i przewody elektroenergetyczne a w niektórych gałęziach przemysłu również przewody szynowe.

 Obwody rozdzielcze, są to obwody zasilające rozdzielnice pośrednie i rozdzielnice odbiorcze. Są one wyprowadzone z szyn niskiego napięcia stacji transformatorowej głównej lub stacji oddziałowych. W przypadku małych zakładów zasilanych na napięciu do 1 kV obwody rozdzielcze wyprowadzone są z rozdzielnicy głównej zakładu.

Obwody odbiorcze (końcowe), są to obwody, które służą do bezpośredniego podłączenia do rozdzielnicy lub magistrali poszczególnych odbiorników energii elektrycznej lub gniazd wtyczkowych.

W obiektach i pomieszczeniach o charakterze przemysłowym najczęściej instalacje odbiorcze wykonuje się w układzie promieniowym otwartym, w którym z poszczególnych obwodów zasilane są inne obwody i odbiorniki

Głównymi elementami obwodu rozdzielczego i odbiorczego instalacji przemysłowej są tory prądowe umożliwiające przesyłanie energii elektrycznej, łączniki manewrowe umożliwiające załączanie i wyłączanie obwodu oraz zabezpieczenia chroniące elementy obwodu przed skutkami zakłóceń, jakie mogą wystąpić w instalacji lub w odbiornikach. W instalacjach przemysłowych istotna rolę odgrywają również urządzenia automatyki i sterowania.

 

Sposoby zasilania instalacji przemysłowych

Zakłady przemysłowe mogą być zasilane:

- z sieci rozdzielczej o napięciu powyżej 1 kV

- z sieci rozdzielczej o napięciu powyżej 1 kV i z elektrowni własnej,

- z sieci komunalnej niskiego napięcia.

 

W dużych zakładach przemysłowych zwykle występuje siec rozdzielcza wysokonapięciowa zasilająca stacje transformatorowe oddziałowe SN/nn.

Z szyn niskiego napięcia tych stacji poprzez instalacje elektryczne zasilane są odbiorniki n/n stanowiące zazwyczaj większość występujących odbiorników.

Małe zakłady przemysłowe o mocy zapotrzebowanej do 200-300 kW mogą być zasilane z sieci komunalnej niskiego napięcia (najczęściej 400/230 V. Na tym również napięciu zrealizowana jest wówczas sieć rozdzielcza zasilająca rozdzielnice pośrednie i odbiorcze oraz sieć odbiorcza zasilająca poszczególne odbiorniki.

W sieciach przemysłowych istotne znaczenie odgrywa pewność zasilania odbiorników, której zwiększenie uzyskuje się poprzez:

1) stosowanie układów niezależnego zasilania z dwóch niezależnych źródeł,

2) sekcjonowanie szyn rozdzielnic niskiego napięcia zasilanych z oddzielnych transformatorów SN/nn,

3) sekcjonowanie szyn rozdzielnic niskiego napięcia połączone ze stosowaniem automatyki samoczynnego

    załączenia rezerwy (SZR),

4) odpowiednie ukształtowanie sieci wewnątrzzakładowej,

5) stosowanie wyposażenia zapewniającego większą niezawodność,

6) stosowanie agregatów prądotwórczych.

 

Główną wadą tradycyjnych sposobów rezerwowania zasilania jest występowanie czasu, w którym odbiory są pozbawione zasilania. W przypadku "ręcznego" wykonywania operacji przełączenia wymaga to wystąpienia kilkuminutowej przerwy.

Układ automatyki SZR wydatnie skraca czas przerwy w zasilaniu odbiorników, lecz nie pozwala na jej całkowite wyeliminowanie .Stosowanie tzw. szybkiego SZR (z czasem przerwy poniżej 0,5 s) zwykle napotyka trudności w zapewnieniu koordynacji z czasem działania zabezpieczeń na odpływach rozdzielnicy, oraz stwarza problemy w przypadku występowania silników, co zazwyczaj ma miejsce w sieciach przemysłowych.

Systemy elektroniczne i komputerowe występujące w przemyśle wymagają radykalnej poprawy sytuacji w zakresie zapewnienia bezprzerwowego zasilania odbiorów. Do środków tych można zaliczyć układy FACTS (Flexible Alternating Current Transsmision Systems) oraz układy bezprzerwowego zasilania typu UPS (Uninterruptible Power Supply).

Układy FACTS znalazły już praktyczne zastosowanie w sieciach przemysłowych, np. w przemyśle papierniczym, gdzie pozwalają na likwidację wahań napięcia i krótkotrwałych, trwających ok. 100 ms przerw beznapięciowych. Jednakże układy te ze względu na duże koszty mogą znaleźć szersze zastosowanie w przyszłości.

Drugi z wymienionych sposobów , to znaczy zasilacze typu UPS, są już szeroko stosowane w układach gwarantowanego zasilania napięciem przemiennym.

Są to nowoczesne, sterowane mikroprocesorami urządzenia zabezpieczające przed przerwami w dostawie energii elektrycznej oraz poprawiające jakość dostarczanej energii elektrycznej podczas normalnej pracy. Stosowane są zwłaszcza w układach zasilania sieci i systemów teleinformatycznych i układów komputerowego sterowania produkcją, które stawiają ostre wymagania odnośnie zapewnienia zasilania, ze względu na możliwość wystąpienia awarii w pracy tych układów.

 

Odbiorniki i jakość energii elektrycznej w przemyśle

Odbiorniki energii elektrycznej służą do przetwarzania energii elektrycznej w inną pożądaną formę energii. Odbiorniki stosowane w przemyśle można ogólnie podzielić na oświetleniowe (źródła światła) i siłowe. Grupa odbiorników siłowych obejmuje miedzy innymi silniki elektryczne, urządzenia elektrotermiczne, urządzenia spawalnicze, urządzenia prostownikowe, oraz urządzenia energoelektroniczne.

Podstawowe zasady dotyczące budowy i eksploatacji tych urządzeń omówione są oddzielnie na stronach:

a) urządzenia prądotwórcze,

b) urządzenia techniczne:

    - urządzenia napędowe,

    - spawarki i zgrzewarki,

    - urządzenia elektrotermiczne,

    - baterie kondensatorów,

    - prostowniki i akumulatory.

 

W zależności od rodzaju prądu zasilającego, odbiorniki w instalacjach przemysłowych można podzielić na odbiorniki prądu przemiennego i odbiorniki prądu stałego.

Ze względu na charakter pracy, odbiorniki można podzielić na odbiorniki o obciążeniu praktycznie stałym, odbiorniki o obciążeniu zmiennym i odbiorniki o obciążeniu szybkozmiennym (udarowym).

 

Pod względem niezawodności zasilania odbiorniki przemysłowe dzieli sie na trzy kategorie, zależne od skutków przerwy w dostawie energii elektrycznej:

1) do kategorii I zalicza sie odbiorniki, dla których:

    - przerwa w zasilaniu energią elektryczną może spowodować zagrożenie dla życia ludzkiego oraz uszkodzenie

      budowli lub urządzeń technologicznych,

    - przerwa w pracy powoduje zaburzenie procesu technologicznego w takim stopniu, że w produkcji będzie

      trwała dłużej niż jedną zmianę,

2) do kategorii II zalicza się odbiorniki, dla których przerwa w zasilaniu energią elektryczna może spowodować

    straty produkcyjne,

3) do kategorii III zalicza sie odbiorniki nie należące do kategorii I i II.

 

6. Wymagania dotyczące instalacji elektrycznych

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, (Dz.U.02.75.690, zm. Dz.U. z 2003 r., Nr 33, poz. 270, z 2004 r., Nr 109, poz.1156, z 2008 r., Nr 201, poz. 1238, i Nr 228, poz. 1514, z 2009 r., Dz.U. Nr 56, poz. 461) ustaliło warunki techniczne jakim powinny odpowiadać budynki i związane z nimi urządzenia, ich usytuowanie na działce budowlanej oraz zagospodarowanie działek przeznaczonych pod zabudowę, zapewniające spełnienie wymagań art. 5 i 6  ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. - Prawo budowlane.

6.1 Instalacje i urządzenia elektryczne przy zachowaniu przepisów rozporządzenia, przepisów odrębnych dotyczących dostarczania energii, ochrony przeciwpożarowej, ochrony środowiska oraz bezpieczeństwa i higieny pracy, a także wymagań Polskich Norm odnoszących się do tych instalacji i urządzeń, powinny zapewniać:

1) dostarczanie energii elektrycznej o odpowiednich parametrach technicznych do odbiorników, stosownie do

    potrzeb użytkowych,

2) ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym, przepięciami łączeniowymi i atmosferycznymi, powstaniem

    pożaru, wybuchem i innymi szkodami,

3) ochronę przed emisją drgań i hałasu powyżej dopuszczalnego poziomu oraz przed szkodliwym oddziaływaniem

    pola elektromagnetycznego.

 

W budynku użyteczności publicznej, wartość mocy jednostkowej oświetlenia nie może przekraczać określonych wielkości dopuszczalnych:

 

 

Budynek, w którym zanik napięcia w elektroenergetycznej sieci zasilającej może spowodować zagrożenie życia lub zdrowia ludzi, poważne zagrożenie środowiska, a także znaczne straty materialne, należy zasilać co najmniej z dwóch niezależnych, samoczynnie załączających się źródeł energii elektrycznej oraz wyposażać samoczynnie załączające się oświetlenie awaryjne (zapasowe lub ewakuacyjne). W budynku wysokościowym jednym ze źródeł zasilania powinien być zespół prądotwórczy.

Awaryjne oświetlenie zapasowe należy stosować w pomieszczeniach, w których po zaniku oświetlenia podstawowego istnieje konieczność kontynuowania czynności w niezmieniony sposób lub ich bezpiecznego zakończenia, przy czym czas działania tego oświetlenia powinien być dostosowany do uwarunkowań wynikających z wykonywanych czynności oraz warunków występujących w pomieszczeniu.

 

Awaryjne oświetlenie ewakuacyjne należy stosować:

1) w pomieszczeniach:

   a) widowni kin, teatrów i filharmonii oraz innych sal widowiskowych,

   b) audytoriów, sal konferencyjnych, czytelni, lokali rozrywkowych oraz sal sportowych, przeznaczonych

       dla ponad 200 osób,

   c) wystawowych w muzeach,

   d) o powierzchni netto ponad 1200 m² w garażach oświetlonych wyłącznie światłem sztucznym,

   e) o powierzchni netto ponad 2000 m² w budynkach użyteczności publicznej, budynkach zamieszkania

       zbiorowego oraz w budynkach produkcyjnych oraz magazynowych,

2) na drogach ewakuacyjnych:

   a) z pomieszczeń wymienionych w pkt. 1,

   b) oświetlonych wyłącznie światłem sztucznym,

   c) w szpitalach i innych budynkach przeznaczonych przede wszystkim do użytku osób o ograniczonej

      zdolności poruszania się,

   d) w wysokich i wysokościowych budynkach użyteczności publicznej i zamieszkania zbiorowego.

 

 Awaryjne oświetlenie ewakuacyjne nie jest wymagane w pomieszczeniach, w których awaryjne oświetlenie zapasowe spełnia warunek określony w § 181 ustęp 5 w/w rozporządzenia, dla awaryjnego oświetlenia ewakuacyjnego.

Awaryjne oświetlenie ewakuacyjne powinno działać przez co najmniej 1 godzinę od zaniku oświetlenia podstawowego.

W pomieszczeniu, które jest użytkowane przy wyłączonym oświetleniu podstawowym, należy stosować oświetlenie dodatkowe, zasilane napięciem nieprzekraczającym napięcia dotykowego dopuszczalnego długotrwale, służące uwidocznieniu przeszkód wynikających z układu budynku, dróg komunikacji ogólnej lub sposobu jego użytkowania, a także podświetlane znaki wskazujące kierunki ewakuacji. Oświetlenie awaryjne należy wykonywać zgodnie z Polskimi Normami dotyczącymi wymagań w tym zakresie.

 

 6.2 Pomieszczenie stacji transformatorowej może być usytuowane w budynkach o innym przeznaczeniu, jeżeli są spełnione warunki określone w  § 96 rozporządzenia oraz:

1) zostanie zachowana odległość pozioma i pozioma od pomieszczeń przeznaczonych na stały pobyt ludzi co najmniej 2,8 m,

2) ściany i stropy będą stanowiły oddzielenia przeciwpożarowe oraz będą miały zabezpieczenia przed przedostawaniem się cieczy i gazów.

 

6.3 W instalacjach elektrycznych należy stosować:

1) złącza instalacji elektrycznej budynku, umożliwiające odłączenie od sieci zasilającej i usytuowane w miejscu

    dostępnym dla dozoru i obsługi oraz zabezpieczone przed uszkodzeniami, wpływami atmosferycznymi, a także

    ingerencją osób niepowołanych,

2) oddzielny przewód ochronny i neutralny, w obwodach rozdzielczych i odbiorczych,

3) urządzenia ochronne różnicowoprądowe uzupełniające podstawową ochronę przeciwporażeniową i ochronę

    przed powstaniem pożaru, powodujące w warunkach uszkodzenia samo0czynne wyłączenie zasilania,

4) wyłączniki nadprądowe w obwodach odbiorczych,

5) zasadę selektywności (wybiórczości) zabezpieczeń,

6) przeciwpożarowe wyłączniki prądu,

7) połączenia wyrównawcze główne i miejscowe, łączące przewody ochronne z częściami przewodzącymi innych

    instalacji i konstrukcji budynku,

8) zasadę prowadzenia tras przewodów elektrycznych w liniach prostych, równoległych do krawędzi ścian

    i stropów,

9) przewody elektryczne z żyłami wykonanymi wyłącznie z miedzi, jeżeli ich przekrój nie przekracza 10 mm²,

10) urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej.

Uwagi:

Ad.1) Ważne jest miejsce usytuowania złącza. W większych budynkach przy większej liczbie mieszkań złącze instaluje się w wydzielonym i skutecznie zamykanym pomieszczeniu przyłączowym, do którego wprowadzone są wszystkie przyłącza: wodne cieplne, gazowe, kanalizacyjne itp. W małych budynkach niepodpiwniczonych, przy małej liczbie mieszkań, złącze umieszcza się w szafie przyłączowej, natomiast w budynkach jednorodzinnych - na ścianie kondygnacji przyziemnej lub na granicy posesji, w miejscu dostępnym dla obsługi.

Ad.2) Rozdzielenie ułożonego na stałe przewodu PEN, o przekroju co najmniej 10 mm² Cu lub 16 mm² Al, na przewody: ochronny PE i neutralny N, może być wykonane w całej instalacji elektrycznej (poczynając od złącza) z tym, że najkorzystniejsze miejsce rozdziału ze względu na potencjał ziemi,  znajduje się w pobliżu głównej szyny wyrównawczej (uziemiającej). W obiektach, w których zainstalowano lub przewidziano zainstalowanie ważnych urządzeń informatycznych, należy rozpatrzyć celowość instalowania oddzielnych przewodów: PE i N. Osobne przewody PE i N wymagane są w niektórych instalacjach specjalnych objętych PN-HD 60364 - Część 7, które zakazują układu TN-C.

Ad.3) Wyłączniki różnicowoprądowe spełniają różne funkcje ochronne w instalacjach elektrycznych. Mogą być elementem systemu ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej, ochrony przeciwporażeniowej uzupełniającej ochronę przed dotykiem bezpośrednim i/lub ochrony przeciwpożarowej. Mogą być instalowane w układach TN, TT oraz IT, czyli w różnych sieciowych warunkach pracy.

Ad.4) Stosowanie wyłączników nadprądowych w obwodach odbiorczych dotyczy instalacji mieszkaniowych oraz biurowych i to raczej tylko w obwodach gniazd wtyczkowych. Ponadto zapobiega samowolnym naprawom bezpieczników topikowych.

Ad.7) Główna szyna wyrównawcza (uziemiająca), do której przyłączone zostały, głównymi przewodami wyrównawczymi, inne instalacje i konstrukcje budynku, powinna być zainstalowana w pomieszczeniu przyłączowym  (rys. 5) lub szafie przyłączowej.

 

6.4 Połączeniami wyrównawczymi należy objąć:

1) instalację wodociągową wykonaną z przewodów metalowych,

2) metalowe elementy instalacji kanalizacyjnej,

3) instalację ogrzewczą wodną wykonaną z przewodów metalowych,

4) metalowe elementy instalacji gazowej,

5) metalowe elementy szybów i maszynowni dźwigów,

6) metalowe elementy przewodów i wkładów kominowych,

7) metalowe elementy przewodów i urządzeń do wentylacji i klimatyzacji,

8) metalowe elementy obudowy urządzeń instalacji telekomunikacyjnej.

 

6.5 Przeciwpożarowy wyłącznik prądu

Przeciwpożarowy wyłącznik prądu odcinający dopływ prądu do wszystkich obwodów, z wyjątkiem obwodów zasilających instalacje i urządzenia, których funkcjonowanie jest niezbędne podczas pożaru, należy stosować w strefach pożarowych o kubaturze przekraczającej 1.000 m³ lub zawierających strefy zagrożone wybuchem.

Przeciwpożarowy wyłącznik prądu powinien być umieszczony w pobliżu głównego wejścia do obiektu lub złącza i odpowiednio oznakowany.

Odcięcie dopływu prądu przeciwpożarowym wyłącznikiem nie może powodować samoczynnego załączenia drugiego źródła energii elektrycznej, w tym zespołu prądotwórczego, z wyjątkiem źródła zasilającego oświetlenie awaryjne, jeżeli występuje ono w budynku.

 

6.6 Uziomy instalacji elektrycznej.

Jako uziomy instalacji elektrycznej należy wykorzystywać metalowe konstrukcje budynków, zbrojenia fundamentów oraz inne metalowe elementy umieszczone w nieuzbrojonych fundamentach stanowiące sztuczny uziom fundamentowy.

Dopuszcza się wykorzystywanie jako uziomy instalacji elektrycznej metalowych przewodów sieci wodociągowej, pod warunkiem zachowania wymagań Polskiej Normy dotyczącej uziemień i przewodów ochronnych oraz uzyskania zgody jednostki eksploatującej tę sieć.

 

6.7 Instalacja piorunochronna powinna być wykonana zgodnie z wymaganiami Polskich Norm dotyczących ochrony odgromowej obiektów budowlanych.

 

6.8 Pomiar zużycia energii elektrycznej

Instalacja odbiorcza w budynku i w samodzielnym lokalu powinna być wyposażona w urządzenia do pomiaru zużycia energii elektrycznej, usytuowane w miejscu łatwo dostępnym i zabezpieczone przed uszkodzeniami i ingerencją osób niepowołanych.

W budynku wielorodzinnym liczniki pomiaru zużycia energii elektrycznej należy umieszczać poza lokalami mieszkalnymi, w zamykanych szafkach.

 

6.9 Prowadzenie instalacji i rozmieszczenie urządzeń

Prowadzenie instalacji i rozmieszczenie urządzeń elektrycznych w budynku  powinno zapewniać bezkolizyjność z innymi instalacjami w zakresie odległości i ich wzajemnego usytuowania.

Główne pionowe ciągi instalacji elektrycznej w budynku wielorodzinnym, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej należy prowadzić poza mieszkaniami i pomieszczeniami przeznaczonymi na pobyt ludzi, w wydzielonych kanałach lub szybach instalacyjnych, zgodnie z Polską Normą dotyczącą wymagań w tym zakresie.

Przewody i kable elektryczne należy prowadzić w sposób umożliwiający ich wymianę bez potrzeby naruszania konstrukcji budynku. Dopuszcza się prowadzenie przewodów elektrycznych wtynkowych, pod warunkiem pokrycia ich warstwą tynku o grubości co najmniej 5 mm.

 

6.10 Instalacje odbiorcze

Obwody odbiorcze instalacji elektrycznej w budynku należy prowadzić w obrębie każdego mieszkania lub lokalu użytkowego.

W instalacji elektrycznej w mieszkaniu należy stosować wyodrębnione obwody: oświetlenia, gniazd wtyczkowych ogólnego przeznaczenia, gniazd wtyczkowych w łazience, gniazd wtyczkowych do urządzeń odbiorczych w kuchni oraz obwody do odbiorników wymagających indywidualnego zabezpieczenia.

Pomieszczenia należy wyposażyć w wypusty oświetleniowe oraz w niezbędną liczbę odpowiednio rozmieszczonych gniazd wtyczkowych.

Instalacja oświetleniowa w pokojach powinna umożliwiać załączanie źródeł światła za pomocą łączników wieloobwodowych.

W budynkach wielorodzinnych oświetlenie i odbiorniki w pomieszczeniach komunikacji ogólnej oraz technicznych i gospodarczych powinny być zasilane z tablic administracyjnych.

Mieszkania w budynku wielorodzinnym i odrębne mieszkania w budynku zamieszkania zbiorowego należy wyposażyć w instalację wejściowej sygnalizacji dzwonkowej, a w razie przeznaczenia ich dla osób niepełnosprawnych - również w odpowiednią sygnalizację  alarmowo - przyzywową.

 

6.11 Instalacja telekomunikacyjna

Instalację telekomunikacyjną budynku stanowią elementy infrastruktury telekomunikacyjnej, w szczególności kable i przewody wraz z osprzętem instalacyjnym i urządzeniami  telekomunikacyjnymi, począwszy od punktu połączenia z publiczną siecią telekomunikacyjną (przełącznica kablowa) lub od urządzenia systemu radiowego do gniazdka abonenckiego.

Połączenie sieci telekomunikacyjnej z instalacją telekomunikacyjną budynku powinno być usytuowane na pierwszej podziemnej lub pierwszej nadziemnej kondygnacji budynku, a w przypadku systemu radiowego - na jego najwyższej kondygnacji, w odrębnym pomieszczeniu lub szafce.

Główne ciągi instalacji telekomunikacyjnej powinny być prowadzone w oddzielnych kanałach lub szybach instalacyjnych poza mieszkaniami i lokalami użytkowymi oraz innymi pomieszczeniami, których sposób użytkowania może powodować przerwy lub zakłócenia przekazywanego sygnału.

Prowadzenie instalacji telekomunikacyjnej i rozmieszczenie urządzeń telekomunikacyjnych w budynku powinno zapewniać bezkolizyjność z innymi instalacjami w zakresie ich wzajemnego usytuowania i bezpieczeństwo osób korzystających z części wspólnych budynku.

Miejsce lub pomieszczenie przeznaczone na osprzęt i urządzenia instalacyjne powinno być łatwo dostępne dla obsługi technicznej i oznakowane w sposób jednoznacznie określający operatora sieci telekomunikacyjnej.

W instalacji telekomunikacyjnej należy zastosować urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej, a elementy instalacji wyprowadzone ponad dach połączyć z instalacją piorunochronną lub bezpośrednio uziemić w przypadku braku instalacji piorunochronnej.

 

Załącznik Nr 1 do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, zawiera wykaz Polskich Norm powołanych w rozporządzeniu.

 

7. Zasady wyznaczania mocy zapotrzebowanej

Ustalanie obciążeń instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych

Obciążenia instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych można ustalić na podstawie zasad opracowanych przez COBR „Elektromontaż” lub przedstawionych w normie SEP-E - 002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje elektryczne w obiektach mieszkalnych. Podstawy planowania.

1) Zgodnie z metodą opracowaną przez COBR „Elektromontaż” moc zapotrzebowaną przez jedno mieszkanie można określić z wzoru:

PM = P₁ + MP₂

przy czym:

P₁ — moc odbiornika o największym poborze zainstalowanego w mieszkaniu (z instalacją gazową 2 - 3.5 kW,

         bez instalacji gazowej (7 - 10 kW).

P₂ — moc zapotrzebowana przypadająca na jedną osobę, (1 kW).

M —  liczba osób, dla których zaprojektowano mieszkanie.

 

Jako moc odbiornika o największym poborze P₁ należy przyjmować:

— w przypadku mieszkań w budynkach wyposażonych w instalację gazową — moc pralki automatycznej:

    P = 2÷3,5 kW,

— w przypadku mieszkań w budynkach bez instalacji gazowej — moc kuchenki elektrycznej z piekarnikiem:

    P = 7÷10 kW,

Moc przypadająca na jedną osobę w mieszkaniu: P = 1kW

Przy obliczaniu obciążeń wewnętrznych linii zasilających (wiz) w budynkach mieszkalnych należy zsumować wyznaczone w podany sposób moce wszystkich mieszkań zasilanych z danej wewnętrznej linii zasilającej, a otrzymaną wartość pomnożyć przez współczynnik jednoczesności odpowiedni dla liczby mieszkań zasilanych z tej wlz. Wartości współczynnika jednoczesności, w zależności od liczby mieszkań przyłączonych do wewnętrznej linii zasilającej, oddzielnie dla przypadku zasilania mieszkań jednofazowego i trójfazowego zestawiono w tabl.1.

Tablica 1. Wartości współczynnika jednoczesności do wyznaczania szczytowych obciążeń wewnętrznych linii zasilających w budynkach wielorodzinnych

2) Według normy SEP-E- 002

Moc zapotrzebowaną przez jedno mieszkanie należy przyjmować jako równą:

—dla mieszkań bez centralnego zaopatrzenia w ciepłą wodę - S_M1 = 30 kVA

—dla mieszkań z centralnym zaopatrzeniem w ciepłą wodę - S_M2 = 12,5 kVA

W przypadku instalacji modernizowanych w budynkach wyposażonych w instalację gazową jako moc zapotrzebowaną przez jedno mieszkanie można przyjąć:S_M3 = 7 kVA

Moc obliczeniową wewnętrznej linii zasilającej oblicza się z wzoru S_wlz = k_j n S_M

w którym:

S_M— moc zapotrzebowana przez jedno mieszkanie ( lub S_M1, S_M2 lub S_M3),

n - liczba mieszkań przyłączonych do wlz,

k_j—współczynnik jednoczesności.(tab.2).

Ze względu na dominujący udział w mocy obliczeniowej odbiorników grzejnych, współczynnik mocy w instalacjach w budynkach mieszkalnych jest bliski jedności. Dlatego zapotrzebowana moc pozorna jest praktycznie równa mocy czynnej.

Tablica 2. Wyznaczanie mocy zapotrzebowanej dla mieszkań i budynków mieszkalnych

 

 

8. Dobór i układanie przewodów w instalacjach elektrycznych

8.1 Podział i oznaczenia przewodów i kabli.

Tablica 3. Podział przewodów

 

Budowę i typ przewodów w sposób jednoznaczny określa jego oznaczenie literowe. Oznaczenie przewodu zawiera trzy części:

- kod literowy, który oznacza konstrukcję przewodu, materiał żyły, rodzaj izolacji i inne szczegóły budowy,

- napięcie znamionowe izolacji,

- liczbę i przekrój żyły.

Istnieje duża różnorodność typów i konstrukcji przewodów, a ich budowę jednoznacznie określają znormalizowane oznaczenia literowe. W tablicach 4 i 5 przedstawiono najczęściej występujące oznaczenia przewodów i kabli oraz przykłady ich oznaczeń.

Tablica 4. Oznaczenia literowe budowy przewodów stosowane w Polsce

 

Tablica 5. Oznaczenia literowe kabli elektroenergetycznych

 

8.2 Przewody i kable bezhalogenowe

Są to przewody o konstrukcji zbliżonej do przewodów YDY, YLY o izolacji, powłoce wypełniającej i powłoce zewnętrznej z tworzyw bezhalogenowych dzięki czemu nie wydzielają podczas spalania chlorowodorów tzn. gazów i dymów toksycznych i korozyjnych. Przeznaczone są do instalacji w budynkach, w których występują zaostrzone wymagania przeciwpożarowe (hotele, hale sportowe, supermarkety, tunele, metra itp.). Ich oznaczenia odbiegają często od zasad podanych w  w/w tabelach, na przykład kabel bezhalogenowy N2XCH. Kable bezhalogenowe nie powodują rozprzestrzeniania ognia i przy tym nie emitują toksycznych lub agresywnych produktów gazowych.

Kable bezhalogenowe dzielą się na:

a) kable bezhalogenowe nierozprzestrzeniające płomienia stosowane w obiektach o podwyższonych wymaganiach przeciwpożarowych, w których występują duże skupiska ludzi oraz koncentracja dóbr kulturalnych i materialnych o znacznej wartości np.: szkoły, szpitale, centra handlowe, porty lotnicze, tunele i obiekty podziemne, teatry, kina, muzea, jednostki pływające, itp.

b) kable bezhalogenowe ognioodporne, tzw. kable bezpieczeństwa (Flame-X 950) zachowujące swą funkcję podczas działania ognia przez określony czas. Kable bezhalogenowe ognioodporne dzielą się na:

- kable kategorii C — przez 3 godziny i temperaturze do 950^oC,

- kable kategorii W — przez 15 minut przy jednoczesnym działaniu wody,

- kable kategorii Z — przez 15 minut z jednoczesnym działaniem udaru mechanicznego.

 

Kable ognioodporne stosuje się do zasilania urządzeń, których działanie jest w warunkach pożaru niezbędne, jak:

 - oświetlenie awaryjne,

- wyciągi dymu,

- systemy alarmowe,

- windy osobowe, itp.

 8.3 Zasady doboru przewodów do różnych pomieszczeń

Sposób ułożenia przewodów w instalacji i rodzaj przewodów musi być dostosowany do charakteru budynku i przeznaczenia pomieszczeń. Przy doborze rodzaju przewodów instalacjach należy wziąć pod uwagę także występujące  warunki środowiskowe, aby ograniczyć wzajemny wpływ instalacji i otoczenia.

Tablica 6. Zasady doboru przewodów w zależności od rodzaju pomieszczeń

oraz rodzaju instalacji i sposobu montażu

 

9. Wyznaczanie przekroju przewodów i kabli

Przewody i kable elektroenergetyczne powinny być tak dobrane, aby podczas wieloletniego użytkowania nie występowało ich przedwczesne zużycie i uszkodzenia powodowane szkodliwym oddziaływaniem środowiska. Same też nie powinny stwarzać takiego zagrożenia dla środowiska, a w warunkach pracy normalnej przyrost temperatury przewodów nie powinien przekraczać wartości granicznych dopuszczalnych długotrwale. Powinna też być zapewniona odbiorcom odpowiednia jakość energii określona głównie brakiem przerw w zasilaniu oraz odchyleniami napięcia od wartości znamionowej i zawartością wyższych harmonicznych nie przekraczających wartości granicznych dopuszczalnych.

W pierwszej kolejności należy ustalić:

- rodzaj instalacji (np. instalacji wnętrzowej, linii napowietrznej, linii kablowej),

- rodzaj pomieszczenia dla instalacji wnętrzowej,

- sposób montażu, ułożenia przewodów,

- zagrożenia dla otoczenia,

- warunki środowiskowe,

- napięcie znamionowe,

 

Postępowanie przy wyznaczaniu przekroju przewodów:

Wyznacza się przekroje ze względu na obciążalność prądową długotrwałą,

Sprawdza się, czy dobrane przekroje są wystarczające ze względu na dopuszczalny spadek napięcia,

Sprawdza się, czy dobrane przekroje są wystarczające ze względu na cieplne działanie prądów  przeciążeniowych i zwarciowych,

Sprawdza się, czy dobrane przekroje są wystarczające ze względu na wytrzymałość mechaniczną,

Sprawdza się skuteczności ochrony przeciwporażeniowej.

9.1. Obciążalność prądowa długotrwała

Dobór przekroju przewodów ze względu na obciążalność prądową długotrwałą wykonuje się na podstawie tablic obciążalności długotrwałej przewodów zawartych w normie  PN-IEC 60364-5-523:2001 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego.

Wymagania według tej normy mają na celu zapewnienie odpowiedniej trwałości żył i izolacji poddawanych działaniu cieplnemu płynącego długotrwale prądu, w warunkach normalnej eksploatacji.

Normy międzynarodowe, w tym norma PN-IEC 60364-5-523:2001, zawierają tablice obciążalności długotrwałej przewodów dla temperatury otaczającego powietrza 30 °C występującej w strefie śródziemnomorskiej.

Obciążalność długotrwałą przewodów wyznacza się zgodnie z pkt. 523.2.3 normy PN-IEC 60364-5-523:2001, po zastosowaniu współczynników poprawkowych z tablicy 52-D1 dla warunków polskich) oraz po uwzględnieniu rodzaju przewodów i warunków ich układania.

Temperatura otoczenia

Jest to najwyższa temperatura powietrza występująca w ośrodku otaczającym użytkowane urządzenia i instalacje elektryczne.

Obliczeniowa temperatura otoczenia jest to najwyższa temperatura powietrza otaczającego użytkowane urządzenia i instalacje elektryczne, którą należy ustalić (drogą pomiarów, obliczeń), po uwzględnieniu warunków występujących w danej strefie klimatycznej.

Wartości właściwe dla Polski podane w normie IEC 60287-3-1:1999, są następujące:

Obliczeniowa temperatura otoczenia w Polsce wynosi:

a) dla przewodów ułożonych w pomieszczeniach - 25 °C,

b) dla przewodów izolowanych w przestrzeniach zewnętrznych

   - nie narażone na bezpośrednie nasłonecznienie -  25 °C,

  - narażone na bezpośrednie nasłonecznienie - 40 °C,

c) dla kabli ułożonych w ziemi  w zależności od pory roku -  5°C - 15°C - 20 °C.

 

Temperatura graniczna dopuszczalna długotrwale jest to najwyższa temperatura, do jakiej mogą się nagrzewać żyły przewodów przez czas nieograniczony, w zależności od rodzaju izolacji i warunków otoczenia.

Prąd długotrwały w dowolnej żyle przewodu w warunkach normalnej eksploatacji powinien mieć taką wartość, aby nie została przekroczona odpowiednia temperatura graniczna, np. dla izolacji:

- z gumy naturalnej - temperatura graniczna dopuszczalna długotrwale wynosi- 60°C,

- z polwinitu (PVC) - 70 °C,

- z polietylenu sieciowanego (XLPE) oraz gumy etylenowo-propylenowej - 90 °C,

 

Temperatura graniczna może być dopuszczalna przejściowo np. w sytuacjach awaryjnych przeciążeń ruchowych urządzeń elektrycznych, oczywiście w ograniczonym czasie ich trwania.

Warunki doboru przekroju przewodów i kabli

Dobiera się zazwyczaj najmniejszy z przekrojów, którego obciążalność długotrwała I_dd jest większa od obliczeniowego prądu obciążenia I_B wyznaczonego z mocy zapotrzebowanej lub obliczeniowej mocy szczytowej.

W obliczeniach prądu I_B w budynkach mieszkalnych, przy braku dokładnych danych można przyjąć cos φ = 0,95. W obwodach odbiorczych zasilających pojedyncze odbiorniki  prąd znamionowy odbiornika I_n przyjmuje się jako równy obliczeniowemu prądowi obciążenia I_n = I_B. Przy doborze przekroju przewodu powinien być spełniony warunek:

Przewody zasilające odbiorniki o obciążeniu innym niż długotrwałe (dorywcze, przerywane), w ograniczonym czasie mogą być obciążone prądem większym od ich obciążalności długotrwałej I_dd bez przekroczenia temperatury granicznej dopuszczalnej długotrwale.

Zastosowane zabezpieczenie przeciążeniowe, dobrane z uwzględnieniem warunku selektywności działania, wymuszają nierzadko zastosowanie przewodów, głównie wewnętrznych linii zasilających, o przekrojach i obciążalności większej niż wynika to z warunku I_dd ≥ I_B  spełnionego w minimalnym stopniu. 

Tablica 7. Obciążalność prądowa długotrwała przewodów o izolacji PVC ułożonych w różny sposób wg. normy niemieckiej DIN VDE 0298-4 oraz zalecane (największe) prądy znamionowe bezpieczników jako zabezpieczeń przetężeniowych; obliczeniowa temperatura otoczenia równa 25^oC

Przy doborze przekroju przewodu ze względu na obciążalność dopuszczalną dobieramy z tabeli przekrój, dla którego obciążalność dopuszczalna I_dd jest nie mniejsza od prądu roboczego linii I_rob, wyznaczonego z mocy pojedynczego odbiornika lub z mocy szczytowej dla grupy odbiorników.

Tablica 8. Obciążalność prądowa długotrwała I_dd kabli elektroenergetycznych w izolacji papierowej, gumowej lub polwinitowej, 3 - 4 żyłowych, o napięciu znamionowym od 1 kV

 

9.2 Dopuszczalne spadki napięcia

(wg. komentarza do normy N-SEP-002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje elektryczne w obiektach mieszkalnych.  Podstawy planowania).

Odbiorniki energii elektrycznej pracują poprawnie przy zasilaniu ich napięciem o wartości zbliżonej do znamionowej. Wymagane jest niekiedy zastosowanie przewodów o przekroju żył większym niż wynika to z warunku obciążalności prądowej długotrwałej, aby odchylenia napięcia w poszczególnych fragmentach sieci i instalacji nie przekraczały wartości granicznych dopuszczalnych ustalonych przez odpowiednie normy przy założeniu, że występujące odchylenia napięcia powodowane spadkami napięć nie powinny wywoływać zakłóceń w pracy odbiorników.

Tablica 9. Graniczne dopuszczalne spadki napięcia w wewnętrznych liniach zasilających w budynkach mieszkalnych

Polska norma  PN-IEC 60364-5-52 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych -- Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego -- Oprzewodowanie, podaje dopuszczalną wartość spadku napięcia w budynkach nieprzemysłowych na odcinku od złącza do końca dowolnego obwodu odbiorczego jako równą 4% napięcia znamionowego. Jednak norma ta nie precyzuje ograniczeń dotyczących dopuszczalnych spadków napięć w wewnętrznych liniach zasilających (WLZ).

Według zaleceń przepisów niemieckich określonych w normie DIN VDE 01100 oraz Teil 520, DIN 18015, różnicuje się wymagania dotyczące dopuszczalnych spadków napięcia w wewnętrznych liniach zasilających (tab.9) oraz w instalacjach odbiorczych. Zgodnie z tymi przepisami, dopuszczalny spadek napięcia od licznika energii elektrycznej w obwodzie odbiorczym do końca tego obwodu nie powinien przekraczać 3%.

Spadek napięcia wyrażony w % na dowolnym odcinku toru o długości l, wykonany przewodem o przekroju

S  i  konduktywności materiału żył  
, jest określony zależnością:

  dla 1-faz.

dla 3-faz.

gdzie: I_B - obliczeniowy prąd obciążenia, U_Nf - napięcie znamionowe fazowe, U_N- napięcie znamionowe międzyprzewodowe, cos φ - współczynnik mocy,  X ,R - reaktancja i rezystancja przewodu, wyrażone wzorami:

Przy czym: x' - reaktancja jednostkowa przewodów w mΩ.

 

W obliczeniach należy przyjmować długości l w metrach, przekroje przewodów S w mm², zaś konduktywność w  m/Ω mm² (56 dla żył miedzianych i 33 dla aluminiowych). Jednostkowe reaktancje x' wynoszą ok. 0,07 - 0,08 mΩ/m dla linii kablowych, 0,10 mΩ/m dla instalacji w rurkach oraz 0,25 - 0,30 mΩ/m dla linii napowietrznych niskiego napięcia.

Jeżeli obliczenia spadku napięcia dotyczą linii (instalacji) do 1 kV, wykonanych kablami, przewodami wielożyłowymi lub jednożyłowymi ułożonych w rurkach, o przekroju żył nie większych niż 50 mm² Cu lub 70 mm² Al, pomija się wpływ reaktancji przewodów i spadek napięcia oblicza się z następujących zależności:

dla 1 faz:                 

lub

 

dla 3 faz:

      

lub 

gdzie: P - moc czynna przesyłana analizowanym odcinkiem toru

 

 

9.3 Cieplne działanie prądów

Przepływ prądów przekraczających zarówno obciążalność prądową przewodów jak i prąd znamionowy odbiorników i urządzeń elektrycznych, a także pogorszenie się warunków chłodzenia, przerwanie pracy urządzeń zapewniających wymuszone chłodzenie powodują zwiększenie się temperatury żył przewodów i uzwojeń urządzeń elektrycznych, co z kolei powoduje przyspieszone starzenie się izolacji, a niekiedy może być przyczyną jej zniszczenia, powstania pożaru lub wybuchu.

Z tych względów przewody i kable oraz różnorodne urządzenia elektroenergetyczne i niektóre złożone układy zasilania powinny mieć skuteczne zabezpieczenia przeciwprzetężeniowe oraz inne, powodujące samoczynne wyłączenie zasilania w przypadku zwarć i przeciążeń oraz nieprawidłowej pracy innych urządzeń zapewniających właściwe warunki chłodzenia.

Zabezpieczenia przed skutkami prądów przetężeniowych mogą być wykonane przy zastosowaniu:

- jednego urządzenia zabezpieczającego zarówno przed skutkami zwarć jak i przeciążeń,

- dwóch różnych urządzeń, z których jedno zabezpiecza przed skutkami zwarć, a drugie przed skutkami

  przeciążeń.

Zasady sprawdzania przekroju przewodów ze względu na zabezpieczenie przed skutkami przepływu prądów przetężeniowych zostały określone w normie PN-IEC 60364-4-43:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed prądem przetężeniowym.

Zabezpieczenie przewodów instalacyjnych przed skutkami przeciążeń

Urządzenia zabezpieczające przewody i kable przed skutkami przeciążeń powinny być tak dobrane, aby w przypadku przepływu prądów o wartości większej od długotrwałej obciążalności prądowej przewodów I_Z , następowało ich działanie zanim nastąpi nadmierny wzrost temperatury żył przewodów i zestyków w instalacji. Wymagania te uważa się za spełnione, jeżeli zachowane są następujące warunki:

I_B ≤  I_n  ≤ I_Z

I₂ ≤ 1,45 I_Z

gdzie:

I_B- prąd obliczeniowy lub prąd znamionowy odbiornika, jeżeli z danego obwodu jest zasilany tylko jeden odbiornik,

I_z- obciążalność prądowa długotrwała przewodu,

I_n- prąd znamionowy lub prąd nastawienia urządzenia zabezpieczającego

I₂- prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego, którego wartość ustala się z charakterystyki czasowo-

    prądowej urządzenia zabezpieczającego. Wynosi on w stosunku do prądu znamionowego (lub prądu

    nastawczego:

    - 1,9 dla wkładek topikowych o pełnozakresowym wyłączaniu "g" i prądzie znamionowym od 6 do 13 A

    - 1,6 dla wkładek topikowych o prądzie znamionowym od 13 A,

    - 1,45  dla wyłączników nadprądowych instalacyjnych B, C lub D,

    - 1,2 dla przekaźników termobimetalowych i elektronicznych.

 

Zabezpieczenia przeciążeniowe powinny być instalowane na początku obwodu oraz w miejscach, poza którymi następuje zmniejszenie się obciążalności przewodów, a zastosowane zabezpieczenia nie chronią tych odcinków obwodu. Dotyczy to:

- zmniejszenia przekroju przewodów,

- zmiany rodzaju przewodów na przewody o mniejszej obciążalności prądowej długotrwałej,

- pogorszenia się  warunków chłodzenia wskutek zmiany sposobu ułożenia przewodów, istnienia innych instalacji

  lub podwyższonej temperatury otoczenia.

Można nie stosować dodatkowych zabezpieczeń, jeśli długość chronionej części obwodu nie przekracza 3 m i nie zawiera rozgałęzień i gniazd wtyczkowych, oraz jest zabezpieczona skutecznie przed prądami zwarciowymi, a instalacja jest wykonana w sposób ograniczający do minimum niebezpieczeństwo powstania zwarcia, np. przez dodatkowe zabezpieczenie przed wpływami zewnętrznymi i nie znajduje się w pobliżu materiałów łatwopalnych.

Zabezpieczenie przewodów przed skutkami zwarć

Urządzenia zabezpieczające przed cieplnymi skutkami przepływu prądów zwarciowych powinny być tak dobrane, aby przerwanie prądu zwarciowego w obwodzie elektrycznym następowało wcześniej aniżeli wystąpi niebezpieczeństwo uszkodzeń cieplnych i mechanicznych w przewodach oraz ich połączeniach. Zabezpieczenia zwarciowe przewodów instalacyjnych mogą być wykonane z zastosowaniem: bezpieczników, lub wyłączników samoczynnych z wyzwalaczami zwarciowymi.

Czas od momentu powstania zwarcia do przerwania prądu zwarciowego powinien być na tyle krótki, aby temperatura żył przewodów nie przekroczyła wartości granicznej dopuszczalnej przy zwarciu dla danego typu przewodów. Czas ten, w sekundach, nie powinien przekroczyć wartości granicznej dopuszczalnej wyznaczonej wg. wzoru:

gdzie:

t   -  czas w sekundach,

   S -   przekrój przewodu w mm²,

   I  -   prąd zwarciowy (wartość skuteczna składowej okresowej początkowej prądu zwarciowego),

   k -   współczynnik zależny od właściwości materiałów przewodowych i izolacyjnych (odpowiadający

          jednosekundowej dopuszczalnej gęstości prądu podczas zwarcia), Tablica 10.

Tablica 10  Wartości współczynnika dla różnych rodzajów przewodów

Zależności powyższe obowiązują dla czasów nie dłuższych niż 5 s i przekrojów nie większych niż 300 mm². Dla bezpieczników rzeczywisty czas trwania zwarcia wyznacza się z ich charakterystyk czasowo-prądowych pasmowych. Dla wyłączników czas ten, jeśli prąd zwarciowy jest większy od prądu wyzwalającego wyzwalaczy zwarciowych, wynika również z ich charakterystyki czasowo-prądowej i zwykle nie przekracza 0,1 s. Dla większości wyłączników instalacyjnych czas ten jest znacznie krótszy, i mieści się w zakresie 20-40 ms.

Zabezpieczenia zwarciowe powinny być instalowane w miejscach, w których następuje:

- zmniejszenie przekroju przewodów,

- zmiana rodzaju przewodów na przewody o mniejszej obciążalności prądowej długotrwałej,

- pogorszenie się  warunków chłodzenia np. wskutek zmiany sposobu ułożenia  przewodów.

 

 

9.4 Wytrzymałość mechaniczna

Przewody powinny być dobrane z uwzględnieniem ich wytrzymałości mechanicznej. Najmniejszy dopuszczalny przekrój przewodu ze względu na wytrzymałość mechaniczną:

1. przewody elektroenergetyczne ułożone na stałe w pomieszczeniach:

     - przewód miedziany - 1,5 mm²,

     - przewód aluminiowy - 2,5 mm²  ( w Polsce w budynkach nieprzemysłowych - 16 mm² ),

2) przewody sterownicze ułożonego na stałe w pomieszczeniach:

     - przewód miedziany - 0,5 mm²,

      - przewód aluminiowy - zabroniony,

3. w nowo budowanych i modernizowanych instalacjach w budynkach należy stosować przewody elektryczne z

    żyłami o przekrojach do 10 mm² wykonane wyłącznie z miedzi.

4. gołe przewody napowietrzne na izolatorach przy rozpiętości przęsła:

    -         a ≤ 20 m - przewód miedziany:  4  mm²,  aluminiowy: 16 mm²,

    - 20 < a  ≤ 45 m - przewód miedziany:  6 mm²,  aluminiowy: 16 mm²,

    -         a > 45 m - przewód miedziany: 10 mm²,  aluminiowy: 25 mm².

 

10. Przewody ochronne , uziemiające i wyrównawcze

10.1 Przewody ochronno-neutralne PEN i ochronne PE

Podstawowe wymagania odnośnie przewodów ochronnych i przewodów połączeń wyrównawczych w instalacjach elektrycznych określa norma PN-HD 60364-5-54:2007 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń ochronnych.

Przewody ochronne są to przewody lub żyły w przewodach wielożyłowych służące do ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym.  Przekrój przewodów ochronnych nie powinien być mniejszy niż wartość obliczona ze wzoru:

gdzie:

S- przekrój przewodu w milimetrach kwadratowych

I_th- wartość prądu zwarciowego w, w amperach

k- czas zadziałania urządzenia zabezpieczającego, w sekundach

k- współczynnik, którego wartość zależy od materiału żyły i warunków jego użytkowania,

 

Najmniejsze dopuszczalne przekroje przewodów ochronnych PE podane są w tablicy 11.

 

Tablica 11 Przekrój przewodu ochronnego

w zależności od przekroju przewodów fazowych

Wartości podane w tablicy są obowiązujące dla przewodów ochronnych wykonanych z takiego samego materiału co przewody fazowe. W innych przypadkach przekrój przewodu ochronnego powinien być tak dobrany, aby jego konduktancja nie była mniejsza od konduktancji przewodu spełniającego wymagania określone w tablicy.

Przekrój każdego przewodu ochronnego nie będącego żyłą przewodu wielożyłowego lub nie jest prowadzony we wspólnej osłonie z przewodami roboczymi, nie powinien być w żadnym przypadku mniejszy niż:

— 2,5 mm² z zastosowaniem ochrony przewodu ochronnego przed mechanicznymi uszkodzeniami,

— 4 mm² bez zastosowania ochrony przewodu ochronnego przed mechanicznymi uszkodzeniami.

 

Jako przewody ochronne mogą być stosowane:

1)  żyły w przewodach (kablach) wielożyłowych;

2)  izolowane lub gołe przewody prowadzone we wspólnej osłonie z przewodami czynnymi;

3)  ułożone na stałe przewody gołe lub izolowane;

4)  metalowe rury lub inne metalowe osłony przewodów;

5)  metalowe osłony (powłoki, ekrany, pancerze) niektórych rodzajów przewodów lub (kabli),

6) metalowe obudowy i konstrukcje wsporcze urządzeń lub metalowe obudowy przewodów szynowych,

    spełniające wymagania dotyczące ciągłości elektrycznej , posiadające konduktancje co najmniej równą

    konduktancji wynikającej z Tablicy 11 oraz posiadające możliwości połączenia z innymi przewodami

    ochronnymi,

7) odpowiednie części przewodzące obce, które mogą być wykorzystane jako przewód ochronny jeżeli spełniają

    wszystkie cztery następujące wymagania:

a) ich ciągłość elektryczna powinna być zapewniona przez konstrukcję albo przez odpowiednie połączenia, w

    sposób zabezpieczający przed uszkodzeniem mechanicznym, chemicznym lub elektrochemicznym;

b) ich konduktancja powinna być co najmniej równa konduktancji wynikającej z wymagań określonych

    w Tablicy 11.

c) jeżeli zastosowane są elementy kompensujące, powinny być one zabezpieczone przed usunięciem;

d) przewidziane są do takiego zastosowania lub w razie potrzeby zostały odpowiednio przystosowane.

Wykorzystanie metalowych rur wodociągowych jest dopuszczalne, pod warunkiem że uzyskano na to zgodę jednostki eksploatującej wodociągi. Rur instalacji gazowych nie należy wykorzystywać jako przewodów ochronnych. Części przewodzące obce powinny być wykorzystywane jako przewody ochronno-neutralne PEN.

Zapewnienie ciągłości przewodów ochronnych

Przewody ochronne powinny być odpowiednio zabezpieczone przed uszkodzeniami mechanicznymi, chemicznymi i spowodowanymi przez siły elektrodynamiczne.

Połączenia przewodów ochronnych powinny być dostępne w celu przeprowadzania kontroli i badań; nie dotyczy to połączeń niedostępnych lub połączeń w obudowie nierozbieralnej.

W przewodach ochronnych nie należy umieszczać żadnej aparatury łączeniowej, można natomiast, w celu przeprowadzenia badań, przewidzieć połączenia, które można rozłączać jedynie z zastosowaniem narzędzi.

W przewodach ochronnych nie należy instalować cewek urządzeń kontrolnych, w przypadku stosowania elektrycznej kontroli ciągłości uziemienia.

Części przewodzące dostępne aparatów nie mogą być wykorzystane jako przewód ochronny dla innego wyposażenia, jeżeli nie spełniają wymagań określonych w Tablicy 11.

W sieciach o układzie TN, w których ułożony na stałe, pojedynczy przewód (żyła) spełnia funkcję przewodu ochronnego i neutralnego, przekrój przewodu ochronno-neutralnego PEN nie może być mniejszy niż 10 mm² Cu lub 16 mm² Al. W przypadku stosowania przewodów (kabli) koncentrycznych, minimalny przekrój przewodu PEN może wynosić 4 mm².

10.2 Przewody połączeń wyrównawczych

Istotne znaczenie w ochronie przeciwporażeniowej odgrywają połączenia wyrównawcze. Zastosowanie połączeń wyrównawczych ma na celu ograniczenie do wartości dopuszczalnych długotrwale w danych warunkach środowiskowych napięć występujących pomiędzy różnymi częściami przewodzącymi. Każdy budynek powinien mieć połączenia wyrównawcze główne.

Przewody połączeń wyrównawczych nie stanowią elementu obwodów prądowych instalacji i urządzeń elektrycznych i w normalnych warunkach pracy nie są obciążone prądami roboczymi lub zwarciowymi. Jednak w warunkach pewnych zakłóceń, związanych głównie z uszkodzeniem izolacji i w konsekwencji ze zwarciem doziemnym, mogą w tych przewodach przepływać prądy o znacznych wartościach.

Jako przewody wyrównawcze mogą być stosowane miedziane przewody gołe lub izolowane oraz stalowe przewody gołe lub pokryte trwałymi powłokami antykorozyjnymi.

Połączenia wyrównawcze główne realizuje się przez umieszczenie w najniższej (przyziemnej) kondygnacji budynku głównej szyny uziemiającej (zacisku), do której są przyłączone:

- przewody uziemienia ochronnego lub ochronno-funkcjonalnego,

- przewody ochronne lub ochronno-neutralne,

- przewody funkcjonalnych połączeń wyrównawczych, w przypadku ich stosowania,

- metalowe rury oraz metalowe urządzenia wewnętrznych instalacji wody zimnej, wody gorącej, centralnego

  ogrzewania, gazu, klimatyzacji, metalowe powłoki i pancerze kabli elektroenergetycznych itp.,

- metalowe elementy konstrukcyjne budynku, takie jak np. zbrojenia itp.

Elementy przewodzące wprowadzane do budynku z zewnątrz (rury, kable) powinny być przyłączone do głównej szyny uziemiającej możliwie jak najbliżej miejsca ich wprowadzenia.

W pomieszczeniach o zwiększonym zagrożeniu porażeniem, jak np. w łazienkach wyposażonych w wannę lub/i basen natryskowy, hydroforniach, pomieszczeniach wymienników ciepła, kotłowniach, pralniach, kanałach rewizyjnych, pomieszczeniach rolniczych i ogrodniczych oraz przestrzeniach, w których nie ma możliwości zapewnienia ochrony przeciwporażeniowej przez samoczynne wyłączenie zasilania po przekroczeniu wartości napięcia dotykowego dopuszczalnego długotrwale na częściach przewodzących dostępnych, powinny być wykonane połączenia wyrównawcze dodatkowe (miejscowe).

Połączenia wyrównawcze dodatkowe (miejscowe) powinny obejmować wszystkie części przewodzące jednocześnie dostępne, takie jak:

- części przewodzące dostępne,

- części przewodzące obce,

- przewody ochronne wszystkich urządzeń, w tym również gniazd wtyczkowych i wypustów oświetleniowych,

- metalowe konstrukcje i zbrojenia budowlane.

Wszystkie połączenia i przyłączenia przewodów biorących udział w ochronie przeciwporażeniowej powinny być wykonane w sposób pewny, trwały w czasie, chroniący przed korozją.

Przewody należy łączyć ze sobą przez zaciski przystosowane do materiału, przekroju oraz ilości łączonych przewodów, a także środowiska, w którym połączenie to ma pracować.

Na rysunku 9 przedstawiono przykład połączeń wyrównawczych głównych w piwnicy oraz połączeń wyrównawczych dodatkowych (miejscowych) w łazience budynku mieszkalnego.

Rys. 9. Połączenia wyrównawcze w budynku mieszkalnym - główne w piwnicy, oraz dodatkowe (miejscowe) w łazience

Oznaczenia: CC - przewód wyrównawczy; E - przewód uziemiający

Bardzo ważne jest rozróżnienie połączeń wyrównawczych głównych od uziemień. Aby określone elementy mogły być wykorzystane jako uziomy, muszą one spełniać określone wymagania i musi być zgoda właściwej jednostki na ich wykorzystanie. Dotyczy to na przykład rur wodociągowych, kabli itp. Niektóre elementy jak np. rury gazu, palnych cieczy itp. nie mogą być wykorzystywane jako uziomy.

Wszystkie wyżej wymienione elementy powinny być w danym budynku połączone ze sobą poprzez główną szynę uziemiającą, celem stworzenia ekwipotencjalizacji..
Aby zrealizować połączenia wyrównawcze nie wykorzystując rur gazowych jako elementów uziemienia, za wystarczające uważa się zainstalowanie wstawki izolacyjnej na wprowadzeniu rury gazowej do budynku.

Tablica 12. Wymagane przekroje żył przewodów wyrównawczych głównych i dodatkowych

Oznaczenia:

 S_w - przekrój przewodu wyrównawczego,

S_PEmax - przekrój przewodu ochronnego w instalacji

S_PEmin - najmniejszy przekrój przewodu ochronnego spośród przewodów doprowadzonych do urządzeń

             elektrycznych

S_PE - przekrój przewodu ochronnego doprowadzonego do urządzenia elektrycznego.

 

Przekrój połączenia wyrównawczego głównego nie musi być większy niż 25 mm² jeżeli przewód wyrównawczy jest miedziany, a w przypadku innego metalu, od przekroju zapewniającego co najmniej taką samą obciążalność prądową.

Aby zrealizować połączenia wyrównawcze nie wykorzystując rur gazowych jako elementów uziemienia, za wystarczające uważa się zainstalowanie wstawki izolacyjnej na wprowadzeniu rury gazowej do budynku

Tablica 13. Zależności pomiędzy przekrojami przewodów stosowanych w instalacjach elektrycznych

Objaśnienia:

1. Przekrój każdego przewodu ochronnego nie będącego częścią wspólnego układu przewodów lub jego

    osłoną nie powinien być w żadnym przypadku mniejszy niż:

   - 2,5 mm² w przypadku stosowania ochrony przed mechanicznymi uszkodzeniami,

   - 4 mm² w przypadku niestosowania ochrony przed mechanicznymi uszkodzeniami.

2. Przewody ułożone w ziemi muszą spełniać dodatkowe wymagania.

Tablica 14. Wymagania dla przewodów ułożonych w ziemi

3. Przekrój przewodu połączenia wyrównawczego głównego S_PE - należy zawsze ustalać, biorąc pod uwagę

    największy w danej instalacji przekrój przewodu ochronnego.

4. Dotyczy przewodu połączenia wyrównawczego dodatkowego, łączącego ze sobą dwie części przewodzące

   dostępne. Przekrój wyżej wymienionego przewodu nie powinien być mniejszy niż najmniejszy przekrój przewodu

   ochronnego, przyłączonego do części przewodzącej dostępnej.

5. Dotyczy przewodu połączenia wyrównawczego dodatkowego, łączącego część przewodzącą dostępną, z

   częścią przewodzącą obcą. Przekrój wyżej wymienionego przewodu nie powinien być mniejszy niż połowa

   przekroju przewodu ochronnego, przyłączonego do części przewodzącej dostępnej.

6. Ze względu na pełnioną funkcję, uważa się, że przekrój tego przewodu nie powinien być mniejszy od przekroju

    przewodu fazowego.

7. Dotyczy współosiowej żyły przewodu (kabla).

8. Przekrój nie musi być większy od 25 mm² Cu, lub z innego materiału, lecz o przekroju mającym nie mniejszą

    obciążalność prądową.

 

11. Uziemienia

11.1 Definicje

Według normy PN-IEC 60050-195 będącej tłumaczeniem arkusza 195 Międzynarodowego Słownika Terminologicznego Elektryki:

- uziemienie ochronne to uziemienie jednego lub wielu punktów sieci, instalacji lub urządzenia dla celów

  bezpieczeństwa,

- uziemienia robocze (funkcjonalne), to uziemienie jednego lub wielu punktów sieci, instalacji lub urządzenia dla

  celów innych niż bezpieczeństwo elektryczne.

Uziemienie - to celowo wykonane elektryczne połączenie części urządzeń lub instalacji elektrycznej z przedmiotem metalowym znajdującym się w ziemi, zwanym uziomem.

Uziomami naturalnymi - są przedmioty metalowe znajdujące się w ziemi, których podstawowe przeznaczenie jest inne niż dla celów uziemienia. Jako uziomy naturalne mogą być wykorzystywane: metalowe rury wodociągowe, ołowiane płaszcze i pancerze kabli elektroenergetycznych, elementy metalowe osadzone w fundamentach, zbrojenia betonu znajdującego się w ziemi oraz inne elementy metalowe obiektów  mające dobrą styczność z ziemią.

Uziomami sztucznymi - mogą być kształtowniki, pręty, druty, linki, płyty lub taśmy najczęściej stalowe, pokryte przewodzącymi powłokami ochronnymi (antykorozyjnymi) pogrążone w gruncie poziomo (uziomy poziome) lub pionowo (uziomy pionowe). Aktualne przepisy krajowe dopuszczają możliwość wykonywania uziomów ze stali nieocynkowanej, ze stali ocynkowanej lub z miedzi. Często miedź stosowana jest jako materiał na powłoki ochronne uziomów stalowych. Uziomy mogą być wykonywane z pojedynczych elementów poziomych lub pionowych (uziomy skupione) lub też mogą stanowić uziom złożony, utworzony z układu uziomów o zróżnicowanej konfiguracji (np. uziomy promieniowe, kratowe lub otokowe).

Rodzaj i głębokość umieszczenia uziomów powinny być takie, aby wysychanie i zamarzanie gruntu nie powodowało zwiększenia ich rezystancji powyżej wymaganej wartości.

Zastosowane materiały i konstrukcje uziomów powinny zapewniać odporność na uszkodzenia mechaniczne spowodowane korozją.

Przy projektowaniu uziemień należy uwzględniać możliwość wzrostu wartości rezystancji uziomów, spowodowanego korozją.

Systemy metalowych rur wodociągowych mogą być wykorzystywane jako uziomy, pod warunkiem że uzyskano na to zgodę jednostki eksploatującej te wodociągi, a także zapewnione jest zapewnione jest uzgadnianie z użytkownikiem instalacji elektrycznej każdej planowanej zmiany w systemie rur wodociągowych.

 

Systemem uziemiającym nazywamy układ składający się z uziomów, przewodów uziomowych oraz przewodów

 uziemiających.

Przewód uziemiający jest to przewód łączący część metalową podlegającą ochronie z uziomem lub z przewodem uziomowym.

Połączenie przewodu uziemiającego z uziomem powinno być wykonane w sposób pewny i trwały pod względem mechanicznym i elektrycznym. W przypadku zastosowania zacisku, nie powinien on powodować uszkodzenia uziomu (np. rury) lub przewodu uziemiającego.

Przewód uziomowy jest to umieszczony w gruncie nieizolowany przewód, łączący uziom lub zespół uziomów z przewodem uziemiającym lub zaciskiem probierczym uziomowym. W skład każdej instalacji powinna wchodzić główna szyna uziemiająca lub główny zacisk uziemiający, do których należy przyłączyć:

— przewody uziemiające,

— przewody ochronne,

— połączenia wyrównawcze główne,

— przewody uziemień funkcjonalnych, jeżeli są wymagane.

W dostępnym miejscu powinno być przewidziane połączenie umożliwiające odłączenie przewodu uziemiającego.       Pożądane jest, aby znajdowało się ono przy głównej szynie lub zacisku uziemiającym w celu umożliwienia wykonania pomiarów rezystancji uziemień. Połączenie to powinno mieć możliwość rozłączania jedynie z użyciem narzędzia i być wykonane w sposób pewny i trwały pod względem mechanicznym i elektrycznym.

Rezystancja uziemienia jest parametrem określającym cechy uziemienia. Rozróżnia się rezystancję statyczną, odpowiadającą przewodzeniu prądów przemiennych o częstotliwości 50 Hz, oraz rezystancję udarową, odpowiadającą przepływowi prądów piorunowych o charakterze udarowym, charakteryzujących się dużą wartością prądu i bardzo krótkim czasem trwania.

Rezystywność gruntu ς, jest parametrem wpływającym na wyznaczenie rezystancji uziemienia, będąca wielkością charakteryzującą poszczególne rodzaje gruntów, zawierającą się w przedziale 40÷2000 Ωm.

11.2 Dobór i montaż wyposażenia instalacji uziemiających powinien być taki, aby:

— wartość rezystancji uziemień odpowiadała trwale wartościom wynikającym z wymagań bezpieczeństwa

    i wymagań funkcjonalnych,

— prądy zwarciowe doziemne i prądy upływowe nie powodowały zagrożenia wynikającego zwłaszcza z ich

    oddziaływania cieplnego i dynamicznego,

— zabezpieczenia przed uszkodzeniami mechanicznymi, mogącymi występować w danych warunkach

    środowiskowych, miały wystarczającą wytrzymałość lub dodatkową ochronę.

Uziomy stanowiące zasadniczą część instalacji uziemiającej mogą być: naturalne lub sztuczne bądź stanowić układ mieszany.

11.3 Ogólne wymagania odnośnie uziemień sprowadzają się do:

- zapewnienia warunków funkcjonalnych pracy sieci, instalacji i urządzeń elektrycznych,

- ograniczenia zakłóceń i szumów w urządzeniach teletechnicznych,

- zapewnienia bezpieczeństwa personelu i użytkowników urządzeń elektrycznych przed niebezpiecznym

  napięciami dotykowymi.

11.4 Uziemienia w układach sieci TN i TT

Uziemienia ochronne, są ważnym elementem ochrony przy dotyku pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania. Skuteczność tej ochrony zależy od spełnienia wymagań dotyczących: wyłączenia zasilania w wymaganym czasie, uziemień układu sieciowego oraz połączeń wyrównawczych. Uziemienia podłączone jedynie do zacisków ochronnych urządzeń elektrycznych zasilanych z sieci TT i IT, pełnią jedynie role uziemień ochronnych.

Uziemienia punktu neutralnego i przewodów ochronnych PE (PEN) wykonywane w układach sieci TN oraz uziemienia punktów neutralnych w sieciach TT spełniają  funkcje zarówno uziemień roboczych jak i ochronnych. Są to więc uziemienia ochronno-robocze. Umownie przyjęto, że wszystkie uziemienia wykorzystywane do celów ochrony przeciwporażeniowej należy nazywać uziemieniami ochronnymi chociaż w rzeczywistości niektóre z nich są uziemieniami ochronno-roboczymi.

Uziemienie robocze polega na połączeniu z uziomem określonego punktu obwodu elektrycznego. Może ono być wykonane jako bezpośrednie, pośrednie (poprzez reaktancję lub rezystancję) lub otwarte (za pośrednictwem bezpiecznika iskiernikowego).

Uziemienie robocze punktu neutralnego źródła oraz uziemienia ochronno-robocze odgrywają ważną rolę w

zakresie:

- ochrony przed skutkami pojawienia się w sieci niskiego napięcia, wyższego napięcia sieci zasilającej,

- utrzymania potencjału ziemi na przewodach PEN (PE) i połączonych z nimi części przewodzących dostępnych

  urządzeń elektrycznych,

- umożliwienia działania ochrony poprzez wyłączenie zasilania podczas zwarcia doziemnego do uszkodzonego

  przewodu za miejscem jego przerwania,

- ograniczenia napięć na przewodach PEN (PE) wywołanych zwarciami doziemnymi.

W sieciach TN i TT pierwszym uziemieniem jest uziemienie robocze punktu neutralnego transformatora (generatora lub zespołu prądotwórczego). Najczęściej jest to uziom kratowy lub otokowy, ewentualnie uzupełniony elementami pionowymi, jeżeli wartość rezystancji uziemienia nie spełnia wymagań przepisów.

Wymagania odnośnie dopuszczalnej wartości rezystancji tego uziemienia określało rozporządzenie Ministra Przemysłu z dnia 8.10.1990 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać urządzenia ochrony przeciwporażeniowej [Dz.U. Nr 81, poz. 473 - utraciło moc prawną] wymagało, aby punkty neutralne transformatorów zasilających sieci niskiego napięcia pracujących w układzie TN lub TT były uziemiane, a rezystancja tych uziemień Rr nie przekraczała 5 Ω i wartości wynikającej ze wzoru:

gdzie:

R_r - rezystancja uziemienia roboczego [Ω],

I_z - prąd zwarcia doziemnego w urządzeniach wyższego napięcia stacji zasilających [A].

 

W normie N-SEP-E-001 zapisano trzy wymagania odnoszące się do rezystancji uziemień punktów neutralnych sieci. We wszystkich tych wymaganiach ograniczana jest rezystancja wypadkowa uziemień , a nie jednego uziemiania.

 

Pierwsze wymaganie: dotyczy wypadkowej rezystancji uziemień R_B, których rezystancja wypadkowa nie przekracza 30 Ω (dla każdego uziemienia), znajdujących się wraz z uziemionym przewodem (PEN) na obszarze o średnicy 200 m zakreślonego dookoła stacji (punktu neutralnego). Rezystancja ta powinna spełniać warunek:

R_B1 ≤ 5 Ω

a jeżeli rezystywność gruntu jest równa lub większa od 500 Ωm, to wartość 5 Ω można zastąpić wartością:

Są to warunki łagodniejsze od podanych w rozporządzeniu Ministra Przemysłu z dnia 8.10.1990 r., gdyż 5 Ω jest odniesione nie do jednego uziemienia , a do wszystkich znajdujących się na ww. obszarze.

 

Drugie wymaganie dotyczące uziemienia punktu neutralnego sieci dotyczy wypadkowej rezystancji R_B2 wszystkich punktów neutralnych i przewodów PE (PEN). Warunek ten zapisany jest wzorem:

w którym:

R_E - minimalna rezystancja miedzy przewodem fazowym a ziemią w miejscu zwarcia,

U_o - napięcie znamionowe sieci względem ziemi.

Warunek ten ma zapewnić ograniczenie asymetrii napięć przy zwarciach doziemnych z pominięciem przewodów PE (PEN) i ograniczenie przy takich zwarciach napięcia pojawiającego się na przewodach PE (PEN)

Trzecie wymaganie dotyczy wypadkowej rezystancji R_B2 wszystkich punktów neutralnych i przewodów PE (PEN) układu TN:             

gdzie: I_E  -  prąd uziomowy w stacji, w której powstało zwarcie w urządzeniach wyższego napięcia.

Warunek ten ma zapewnić bezpieczeństwo osób przy urządzeniach niskiego napięcia  w przypadku zwarcia doziemnego w urządzeniach wyższego napięcia stacji zasilającej. Warunek ten jest złagodzeniem warunku określonego w rozporządzeniu Ministra Przemysłu z 1990 r., gdyż rozpatrywana rezystancja dotyczy nie jednego uziemienia, a wszystkich równolegle pracujących uziemień: wartość U_F jest ≤ 50 V, a prąd I_E ≤ I_z.

Uziemienia ochronne

W sieciach niskiego napięcia pracujących w układzie TN uziemienia punktu neutralnego i przewodów ochronnych PE (PEN) odgrywają  ważną rolę w prawidłowej pracy sieci i ochronie przez samoczynne wyłączenie zasilania. Spełniają one następujące zadania:

1) Ograniczają napięcia zakłóceniowe pojawiające się w instalacjach odbiorców, gdy punkty neutralne sieci

    niskiego napięcia są przyłączone do uziomów stacji zasilających, a w stacjach tych występują doziemienia

    wysokiego napięcia.

2) Zapewniają w normalnych warunkach sieci niskiego napięcia, utrzymywanie się potencjału ziemi na przewodach

    PE (PEN) i połączonych z nimi częściach przewodzących dostępnych.

3) Ograniczają potencjał przewodów PE (PEN) podczas zwarć doziemnych z pominięciem przewodu ochronnego

    PE (PEN).

4) Umożliwiają wyłączenie zasilania podczas zwarć doziemnych, gdy zwarcie doziemne wystąpi na uszkodzonym

    przewodzie ochronnym za miejscem jego przerwania.

5) Ograniczają napięcie pojawiające się podczas zwarć doziemnych na przerwanym przewodzie ochronnym

    i połączonych z nim częściach przewodzących.

6) Ograniczają napięcie na przewodach PE (PEN) wywołane zwarciami doziemnymi.

W sieciach i instalacjach pracujących w układach TN czas samoczynnego wyłączenia zasilania nie zależy od rezystancji uziemienia.

 

Uziemienia w sieciach i instalacjach niskiego napięcia pracujących w układach TT i IT mogą pełnić ważna rolę w ochronie przeciwporażeniowej, w ochronie odgromowej i przepięciowej oraz w zapewnieniu właściwej pracy układu.

Uziemienia wykonywane dla ochrony przeciwporażeniowej (uziemienia ochronne R_A) są w sieciach TT niezależne od uziemień zapewniających właściwą pracę układu (uziemień ochronno-roboczych R_B). W sieciach i instalacjach pracujących w układach sieci TT i IT części przewodzące dostępne są podłączane do uziomów indywidualnych, grupowych lub zbiorowych i nie mają połączenia z punktem neutralnym układu. Prąd zwarcia doziemnego I_d (wg PN-IEC 60364-4-41) można obliczyć ze wzoru:

W układach TT dopuszczono, aby napięcie dotykowe pojawiające się na uziemionych częściach przewodzących dostępnych mogło być większe od U_L pod warunkiem, że nastąpi samoczynne wyłączenie zasilania uszkodzonego obwodu w czasie uniemożliwiającym wystąpienie porażenia elektrycznego. Zadanie to będzie spełnione niezależnie od wartości rezystancji uziemienia punktu neutralnego sieci R_B jeżeli zostanie spełniony warunek:

 

R_Ax I_a ≤ U_L

gdzie:

R_A- jest sumą rezystancji uziomu i przewodu ochronnego części przewodzących dostępnych,

I_a- jest prądem powodującym  samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego,

U_L- napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale:

      50 V - dla warunków środowiskowych normalnych,

      25 V i więcej - dla warunków o zwiększonym niebezpieczeństwie.

 

Urządzeniem ochronnym może być: zabezpieczenie przetężeniowe (bezpiecznik topikowy, wyłącznik nadmiarowy z wyzwalaczem zwarciowym) lub wyłącznik różnicowoprądowy.

 

W układach IT rezystancja uziemienia części przewodzących dostępnych R_A nie powinna przekraczać wartości obliczonej ze wzoru:

R _A x I_d ≤ U_L

gdzie:

R_A- jest sumą rezystancji uziomu i przewodu ochronnego części przewodzących dostępnych,

I_d - jest prądem pierwszego doziemienia przy pomijalnej impedancji miedzy przewodem fazowym

U_L- napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale:

     50 V - dla warunków środowiskowych normalnych,

     25 V i więcej - dla warunków o zwiększonym niebezpieczeństwie.

Spełnienie tego warunku pozwala zawsze ograniczyć napięcia dotykowe do wartości U_L i nie wyłączać samoczynnie zasilania. Norma PN-IEC 60364-4-41 wymaga, aby układ IT stosowany w celu kontynuowania zasilania (przy nie stosowaniu urządzeń do samoczynnego wyłączenia zasilania przy pierwszym doziemieniu) był wyposażony w urządzenie kontrolujące stan izolacji (dla wykrycia doziemienia). Zaleca się, aby pierwsze doziemienie było usuwane w możliwie najkrótszym czasie. Utrzymywanie się zbyt długo pierwszego doziemienia może doprowadzić do powstania zwarcia podwójnego groźnego dla ludzi i urządzeń.

 

12. Barwy i oznaczenia w instalacjach

Polska norma PN-EN 60446:2004 Zasady podstawowe i bezpieczeństwa przy współdziałaniu człowieka z maszyną, oznaczenia i identyfikacja - Oznaczenia identyfikacyjne przewodów elektrycznych barwami i cyframi zaleca, aby oznaczenia barwne stosować na całej długości przewodu (żyły) za pomocą barwnej izolacji lub barwnych oznaczników.

1. Oznaczenia jednobarwne stosowane są do oznaczania przewodów nie pełniących funkcji przewodu ochronnego.

1.1 Dopuszcza się oznaczanie przewodów (żył) następującymi barwami:

- czarna, - brązowa,- czerwona,- pomarańczowa,- żółta,- zielona, - niebieska, - fioletowa,- szara,- biała,- różowa,

- turkusowa.

1.2 Barwa jasnoniebieska jest przeznaczona dla przewodu neutralnego N albo środkowego M.

1.3 Oznaczenie gołego przewodu neutralnego N lub środkowego M barwą jasnoniebieską powinno być zastosowane się na całej długości lub w postaci pasków o szerokości 15 do 100 mm umieszczonych we wszystkich widocznych i dostępnych miejscach w odległościach, przy których zawsze jest zapewniona możliwość identyfikacji.

1.4 Przewody fazowe w instalacjach wykonanych przewodami jednożyłowymi pod osłoną powinny w zasadzie mieć barwę brązową lub czarną i nie mogą być wielobarwne.

 

2. Oznaczenia dwubarwne dla przewodu pełniącego funkcję przewodu ochronnego (PE, PEN, uziemiającego E, wyrównawczego CC).

Oznaczenie dwubarwne przewodów ochronnych gołych powinno być wykonane na całej długości przewodu lub na każdej części dostępnej przewodu.

Przewód izolowany PEN powinien być oznaczony na całej długości: barwami zieloną i żółtą, a na końcu dodatkowo oznacznikami o barwach jasnoniebieską - lub barwą jasnoniebieską, a na końcach dodatkowo oznacznikami dwubarwnymi zielonym i żółtym.

 

Oznaczania przewodów elektrycznych cyframi

Oznaczenia przewodów cyframi zgodnie z normą PN-EN 60446:2004, może być stosowane do przewodów jednożyłowych i wielożyłowych. Nie należy oznaczać przewodów cyframi, jeżeli zastosowano już oznaczenia dwubarwne zielono-żółte.

Oznaczenie cyfrowe powinno być wyraźne i trwałe. Wszystkie cyfry powinny być czytelne i kontrastowe w stosunku do barw izolacji. Do oznaczeń należy stosować liczby arabskie. Przy oznaczaniu cyframi przewodów wielożyłowych wszystkie żyły powinny być oznaczone kolejnymi cyframi. Cyfry należy umieszczać w regularnych (jednakowych) odstępach na całej długości przewodu, przy czym kolejne cyfry powinny być odwrócone w stosunku do cyfr sąsiednich.

W celu uniknięcia pomyłek, cyfry 6 i 9 lub jakiekolwiek inne kombinacje zawierające te cyfry należy podkreślać (6,9,16,19).

 

Oznakowanie przewodów i zacisków stosuję się w celu:

- zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania urządzeń i instalacji elektrycznych,

- uzyskania ich łatwej identyfikacji oraz

- uniknięcia pomyłek.

Tablica 15. Oznaczenia przewodów oraz zacisków urządzeń

 

---