Zabezpieczenia w instalacjach elektrycznych

WERSJA SKRÓCONA
ZABEZPIECZENIA W INSTALACJACH ELEKTRYCZNYCH
Przy korzystaniu z instalacji elektrycznych jesteśmy narażeni między innymi na niżej
wymienione zagrożenia pochodzące od zakłóceń:






przepływ prądu przeciążeniowego,
przepływ prądu zwarciowego (zwarcie jednofazowe, dwufazowe, trójfazowe),
porażenie prądem elektrycznym,
przepięcia,
zaniki zasilania,
zmiana kolejności faz.
Zadaniem zabezpieczeń jest zminimalizowanie skutków zagrożeń pochodzących od
zakłóceń w instalacjach elektrycznych.
W przypadku zasilania odbiorników i obiektów, gdzie przerwa w zasilaniu i pracy jest
niedopuszczalna, stosuje się między innymi następujące układy zasilania:
 zasilacze UPS,
 agregaty prądotwórcze,
 linie rezerwowego zasilania.
Odbiorniki i obiekty pracują w mniej lub bardziej rozbudowanych układach zasilania
i automatyki określonych przez obowiązujące przepisy oraz użytkownika
i projektanta.
Kolejność faz powinna być określona i sprawdzona przy podłączaniu i uruchomieniu
urządzenia, a w czasie pracy nie powinna się już zmieniać. Zmiana kolejności faz
może spowodować zmianę kierunku obrotów silników, co doprowadzić może do
wypadku lub awarii.
Przy doborze zabezpieczeń należy uwzględnić parametry znamionowe i zwarciowe
instalacji elektrycznej oraz chronionych urządzeń, takie jak:





Un - napięcie znamionowe,
In - prąd znamionowy,
Ip max - prąd zwarciowy maksymalny (do doboru aparatury),
Ip min - prąd zwarciowy minimalny (do doboru nastaw zabezpieczeń),
I1f - prąd zwarciowy jednofazowy (do sprawdzenia skuteczności ochrony
przeciwporażeniowej),
 Idd - obciążalność prądowa długotrwała przewodu.
www.szkolenia.tim.pl
WERSJA SKRÓCONA
Wartość skuteczna prądu przepływającego przez przewód o określonym przekroju,
ułożony w temperaturze otoczenia t0 w ustalonych warunkach chłodzenia, powoduje
nagrzanie przewodu do temperatury granicznej dopuszczalnej tgd.
W jaki sposób ułożenie przewodów lub kabli wpływa na obciążalność prądową
długotrwałą Idd?
Obciążalność prądowa długotrwała przewodu lub kabli zależy od:







materiału żyły,
przekroju żyły,
izolacji i konstrukcji przewodu (kabla),
sposobu ułożenia,
sposobu oddawania ciepła do otoczenia (chłodzenia),
temperatury otoczenia t0,
temperatury granicznej dopuszczalnej tgd.
Czym się różni układ sieciowy TN-C od układu TN-S, dlaczego obecnie nie
stosuje się układów TN-C?
Podstawowe układy sieciowe stosowane w istniejących instalacjach elektrycznych:





układ sieciowy TN-C (dawniej stosowany)
układ sieciowy TN-C-S (przejściowy układ sieciowy)
układ sieciowy TN-S (obecnie stosowany)
układ sieciowy TT
układ sieciowy IT
Zabezpieczenia instalacji elektrycznych od wybranych zagrożeń
Dlaczego nie wolno naprawiać (watować) wkładek bezpiecznikowych i jakie
mogą być tego konsekwencje?
Co to jest termik i do czego służy?
Co to znaczy, że zabezpieczenie posiada charakterystykę czasowo-prądową
zależną i jak ta charakterystyka powinna być dobrana do chronionego
odbiornika?
Czym może być spowodowane przeciążenie w instalacji elektrycznej?
www.szkolenia.tim.pl
WERSJA SKRÓCONA
Zabezpieczenia przed skutkami przeciążeń (zabezpieczenie przeciążeniowe)
Zadaniem zabezpieczeń przeciążeniowych jest niedopuszczenie do nadmiernego
wzrostu temperatury przewodów ponad temperaturę graniczną dopuszczalną
w przypadku przepływu prądu większego od obciążalności prądowej długotrwałej Idd.
Wymagania dla zabezpieczeń przeciążeniowych:
 Iob ≤ INz ≤ Idd
 charakterystyka prądowo-czasowa zabezpieczenia powinna „przebiegać pod”
charakterystyką prądowo-czasową zabezpieczanego obwodu.
 Iob – prąd obciążenia (obliczony z mocy zasilanych odbiorników)
 INz – prąd znamionowy zabezpieczenia
 Idd – obciążalność prądowa długotrwała przewodu
Zasady instalowania zabezpieczeń przeciążeniowych:




w dowolnym miejscu obwodu
przy zmniejszeniu przekroju przewodów
przy zmianie rodzaju przewodów
przy pogorszeniu się warunków oddawania ciepła przez przewody
(chłodzenia)
Rodzaje elementów zabezpieczających:
 zabezpieczenie bimetalowe (termiki)
 wyłączniki nadprądowe instalacyjne o charakterystyce B, C lub D
 przekaźniki cyfrowe programowalne
Rys. 1
1
1
Źródło: „Aparaty i osprzęt elektryczny niskiego napięcia”, katalog firmy Eaton, str. 317.
www.szkolenia.tim.pl
WERSJA SKRÓCONA
Zabezpieczenia przed skutkami zwarć (zabezpieczenia zwarciowe)
Zadaniem zabezpieczeń zwarciowych jest niedopuszczenie do uszkodzeń cieplnych
i mechanicznych przewodów (wyłączenie obwodu) w przypadku przepływu prądu
zwarciowego w określonych warunkach środowiskowych.
Zasady instalowania zabezpieczeń zwarciowych:
 na początku zabezpieczanego obwodu przy zmniejszeniu
przewodów
 przy zmianie wytrzymałości zwarciowej przewodu i urządzenia
przekroju
Rodzaje elementów zabezpieczających:




wkładki bezpiecznikowe
wyłączniki nadprądowe instalacyjne o charakterystyce B, C lub D
wyłączniki z wyzwalaczami zwarciowymi
przekaźniki cyfrowe programowalne
Zdolność wyłączalna zabezpieczeń zwarciowych
Prąd wyłączalny zabezpieczeń powinien być większy od obliczonego prądu
zwarciowego w miejscu zainstalowania zabezpieczeń.
Czas wyłączenia
Czas wyłączenia zwarcia powinien być taki, aby temperatura przewodów
spowodowana przepływem prądu zwarciowego nie przekroczyła wartości granicznej
dopuszczalnej dla danego typu przewodów.
www.szkolenia.tim.pl
WERSJA SKRÓCONA
Rys. 2
2
Charakterystyka prądowo-czasowa bezpiecznika
W jakim celu stosuje się ochronę podstawową przed dotykiem bezpośrednim?
O jakim znamionowym prądzie różnicowym stosuje się wyłączniki do ochrony
ludzi przed porażeniem prądem elektrycznym i z czego on wynika?
O jakiej charakterystyce należy dobrać wyłącznik do zabezpieczenia instalacji
w mieszkaniu, w którym nie ma odbiorników o „dużym” prądzie rozruchowym?
Dlaczego w układach sieciowych TN-C (tzw. starych instalacjach) nie stosuje
się wyłączników różnicowoprądowych?
Jak są oznaczone urządzenia II klasy ochronności (przykłady takich
urządzeń)?
Jaki warunek powinien być spełniony, aby ochrona przeciwporażeniowa przy
uszkodzeniu poprzez samoczynne wyłączenie przez zabezpieczenia
2
Źródło: „Aparaty i osprzęt elektryczny niskiego napięcia”, katalog firmy Eaton, str. 481.
www.szkolenia.tim.pl
WERSJA SKRÓCONA
nadprądowe była skuteczna?
Jaka jest różnica pomiędzy obwodem SELV i PELV?
Co ogranicza stosowanie obwodów SELV i PELV do zasilania instalacji
w mieszkaniach, domach, zakładach pracy, itp.?
Zabezpieczenia przed porażeniem prądem elektrycznym
 Ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim):
 izolacja podstawowa
 przegrody lub obudowy
 przeszkody i bariery
 umieszczanie urządzeń poza zasięgiem ręki
Zadaniem ochrony podstawowej jest uniemożliwienie przypływu prądu przez ciało
człowieka w normalnych warunkach pracy urządzenia.
 Ochrona przy uszkodzeniu (ochrona dodatkowa):
 samoczynne wyłączenie zasilania
 przez zabezpieczenia nadprądowe (dawna nazwa „zerowanie”):
­ wkładki bezpiecznikowe
­ wyłączniki nadprądowe instalacyjne o charakterystyce B, C lub
D
­ wyłączniki z członem zwarciowym
­ przekaźniki cyfrowe programowalne
 przez zabezpieczenia różnicowoprądowe:
­ wyłączniki różnicowoprądowe
­ wyłączniki różnicowoprądowe z członem nadprądowym
o charakterystyce B, C, lub D
 urządzenia II klasy ochronności lub izolacji równoważnej
 separacja elektryczna obwodu pojedynczego odbiornika
 bardzo niskie napięcie z bezpiecznego źródła:
 obwód SELV
 obwód PELV
Jakie odbiorniki w instalacji elektrycznej są najbardziej wrażliwe na przepięcia?
Jakiej klasy ograniczniki do ochrony instalacji elektrycznej stosuje się
w mieszkaniach?
www.szkolenia.tim.pl
WERSJA SKRÓCONA
Zabezpieczenia przed przepięciami
Przepięcia w instalacjach mogą być spowodowane:
 czynnościami łączeniowymi w instalacji,
 wyładowaniami atmosferycznymi zewnętrznymi,
 elektrycznością statyczną.
Stosowane ograniczniki przepięć do ochrony przed przepięciami:
 ograniczniki przepięć typu 1 (klasa B)
zabezpieczenie przed bezpośrednim i bliskim uderzeniem pioruna
 ograniczniki przepięć typu 2 (klasa C)
zabezpieczenie większości odbiorników elektrycznych
 ograniczniki przepięć typu 3 (klasa D)
dodatkowe zabezpieczenie szczególnie czułych urządzeń
 zestawy ograniczników przepięć typu 1+2 (klasy B+C)
Przepięcia w torach sygnałowych (linie telefoniczne, komunikacyjne, przewody
antenowe, kamery, itp.) spowodowane są najczęściej wyładowaniami
atmosferycznymi zewnętrznymi i nie pochodzą od zakłóceń w instalacji elektrycznej.
Do ochrony przed tymi przepięciami stosujemy ograniczniki przepięć przeznaczone
do zabudowy w torach sygnałowych tych linii.
www.szkolenia.tim.pl
WERSJA SKRÓCONA
Literatura
1. Ustawa z dnia 07 lipca 1994 r. Prawo Budowlane (tekst jednolity)
(Dz. U. 2010.243.1623 tj. zm.).
2. Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo Energetyczne (Dz. U. 1997.54.348 wraz
z późniejszymi zmianami)
3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie
(Dz. U. 2002.75.690 wraz z późniejszymi zmianami).
4. Norma PN-IEC 60364 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych (norma
wielozeszytowa).
5. Norma PN-HD 60364
wielozeszytowa).
Instalacje
elektryczne
niskiego
napięcia
6. „Aparaty i osprzęt elektryczny niskiego napięcia”, katalog firmy Eaton.
www.szkolenia.tim.pl
(norma