Ochrona w przypadku zwarcia elektrycznego

zwarcie w bezpiecznikach © Adobe Stock – Buckley

Udostępnij:

Samoczynne wyłączanie zasilania jest jednym ze sposobów zapobiegania ryzyku porażenia prądem elektrycznym w przypadku wystąpienia uszkodzenia instalacji elektrycznej, czyli popularnego zwarcia.



Podstawowa zasada ochrony przeciwporażeniowej mówi o tym, że niebezpieczne części czynne nie powinny być dostępne, natomiast części przewodzące dostępne nie powinny być niebezpieczne w warunkach normalnych, a także w przypadku pojedynczego uszkodzenia. Uszkodzenie (np. zwarcie) instalacji elektrycznej to wciąż niestety stosunkowo częsta przypadłość we wszelkiego rodzaju urządzeniach elektrycznych. A ponieważ może ono doprowadzić do porażenia prądem, a w konsekwencji do poważnego zagrożenia zdrowia, a nawet życia ludzkiego, instalacje elektryczne muszą być projektowane w taki sposób, aby to ryzyko maksymalnie zminimalizować. Dlatego tak ważnym elementem każdej instalacji elektrycznej jest ochrona przeciwporażeniowa.

W normie PN-HD 60364-4-41: 2017-09 „Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – Ochrona przed porażeniem elektrycznym” można znaleźć m.in. podstawowe wymagania dotyczące ochrony osób przed porażeniem elektrycznym, w tym cztery grupy środków ochrony przeciwporażeniowej. Są to: ochrona podstawowa (według wcześniejszej normy PN-IEC 60364-4-41: ochrona przed dotykiem bezpośrednim), ochrona przy uszkodzeniu (ochrona przed dotykiem pośrednim), ochrona przez zastosowanie bardzo niskiego napięcia oraz ochrona uzupełniająca.

Do ochrony przy uszkodzeniu, zgodnie z powyższą normą, należy stosować niezależnie od ochrony podstawowej jeden lub więcej środków ochrony przy uszkodzeniu (patrz ramka poniżej).

Ochrona przy uszkodzeniu wg normy PN-HD 60364-4-41
a) Powszechnie stosowane środki ochrony:
● samoczynne wyłączenie zasilania,
● izolacja podwójna, wzmocniona lub ochronna osłona izolacyjna,
● separacja elektryczna do zasilania pojedynczego odbiornika.
b) Środki ochrony stosowane w ograniczonym zakresie, tylko wtedy, gdy instalacja jest pod nadzorem osób wykwalifikowanych lub poinstruowanych, tak że nieautoryzowane zmiany nie mogą być dokonywane:
● izolowanie stanowiska,
● nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe,
● separacja elektryczna do zasilania więcej niż jednego odbiornika

Do najbardziej rozpowszechnionych środków należy obecnie ochrona przez zastosowanie samoczynnego wyłączenia zasilania.

Maksymalny czas wyłączenia

W przypadku powstania zwarcia o pomijalnej impedancji pomiędzy przewodem liniowym a częścią przewodzącą dostępną lub przewodem ochronnym w obwodzie urządzenie ochronne powinno samoczynnie w wymaganym czasie przerwać zasilanie przewodu liniowego obwodu lub urządzenia. Ten środek ochronny powinien być zatem stosowany, gdy ochrona podstawowa (np. izolacja) nie zapewnia dostatecznego zabezpieczenia i istnieje realna groźba niebezpiecznego porażenia prądem na skutek utrzymywania się napięcia dotykowego o określonej wartości i przez określony czas. Spodziewane napięcie dotykowe przekraczające 50 V wartości skutecznej prądu przemiennego lub 120 V nietętniącego prądu stałego powinno być zatem wyłączane tak szybko, by nie powstały niebezpieczne dla ludzi skutki patofizjologiczne.

Aby samoczynne wyłączenie zasilania było skutecznym środkiem ochrony przeciw porażeniu prądem przy zwarciu w instalacji, muszą zostać zachowane odpowiednie czasy wyłączenia zasilania, które zostały określone normą PN-HD 60364-4-41:2017-09.

Jeżeli w układach sieci typu TT samoczynne wyłączenie zasilania jest realizowane przez zabezpieczenia nadprądowe, a połączenia wyrównawcze ochronne są przyłączone do wszystkich dostępnych części przewodzących w obrębie danej instalacji, to mogą być stosowane maksymalne czasy wyłączenia – takie same jak dla układu sieci TN.

Największy dopuszczalny czas wyłączenia zasilania wg normy PN-HD 60364-4-41:2017-09 (w sekundach)**
Układ sieci 50 V < Uo < 120 V 120 V < Uo < 230 V 230 V < Uo < 400 V Uo > 400 V
AC DC AC DC AC DC AC DC
TN 0,8 * 0,4 1 0,2 0,4 0,1 0,1
TT 0,3 * 0,2 0,4 0,07 0,2 0,04 0,1
* wyłączenie może być wymagane z innych powodów niż ochrona przed porażeniem prądem
** czasy podane w powyższej tabeli odnoszą się do obwodów odbiorczych:
a) gniazd wtyczkowych o prądzie znamionowym nieprzekraczającym 63 A,
b) z odbiornikami zainstalowanymi na stałe o prądzie znamionowym nieprzekraczającym 32 A

Dłuższe czasy wyłączenia niż podane w tabeli dopuszczalne są w kilku przypadkach (np. w elektrowniach, sieciach rozdzielczych czy sieciach przesyłowych systemów). Natomiast dla niektórych bardziej specjalistycznych instalacji bądź w miejscach o zwiększonym zagrożeniu porażenia prądem mogą być wymagane krótsze czasy wyłączenia zasilania niż podane w tabeli (np. na terenie budowy, w łazienkach wyposażonych w wannę lub prysznic czy saunach, pomieszczeniach medycznych oraz w przypadku fotowoltaicznych układów zasilających, instalacji oświetleniowej o bardzo niskim napięciu czy niektórych urządzeń rozrywkowych na terenie wesołych miasteczek i cyrków).

Pętla zwarcia i urządzenia ochronne

Od strony technicznej ochrona w drodze samoczynnego wyłączenia zasilania sprowadza się do utworzenia tzw. pętli zwarcia, czyli odpowiedniej drogi, którą popłynie prąd zwarciowy, oraz wyłączenia prądu zwarciowego przez użycie odpowiedniego urządzenia ochronnego. Pętla zwarcia polega na podpięciu przewodu ochronnego do każdej dostępnej części przewodzącej. W przypadku układu sieciowego TN przewody ochronne powinny być podpięte do bezpośrednio uziemionego punktu neutralnego, zaś w układzie TT i IT – do punktu ze wspólnym uziemieniem ochronnym.

Z kolei urządzeniami wyłączającymi samoczynnie zasilanie mogą być zabezpieczenia przetężeniowe (urządzenia ochronne nadmiarowoprądowe), które reagują na wzrost wartości prądu w obwodzie, np. wyłączniki samoczynne z wyzwalaczami bądź przekaźnikami nadprądowymi lub bezpieczniki topikowe. Jeżeli powyższe urządzenia nie zapewniają wyłączenia zasilania w odpowiednim czasie, należy zastosować urządzenia różnicowoprądowe (RCD).

Jeżeli samoczynne wyłączenie zasilania przez zabezpieczenia nadprądowe nie jest z różnych względów możliwe, a instalowanie wyłączników różnicowoprądowych także nie wchodzi w rachubę (np. z powodu dużych prądów upływowych lub wymagań co do niezawodności zasilania), to należy zastosować inne dostępne rozwiązania. Natomiast jeśli samoczynne wyłączenie zasilania nie może być uzyskane w czasie uznanym przez powyższą normę za właściwy, należy w takiej sytuacji zastosować połączenie wyrównawcze dodatkowe.

Udostępnij:

Drukuj




Wojciech Traczyk




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również