Część 3

Samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN (dawne zerowanie)
Polega na bezpośrednim połączeniu części metalowych urządzenia podlegającego
ochronie z uziemionym przewodem ochronnym PE lub ochronno-neutralnym PEN sieci.
Przy przebiciu izolacji na urządzeniu w pętli zwarcia przepływa prąd zwarciowy, który
powinien spowodować zadziałanie zabezpieczeń nadprądowych (np. przepalenie
wkładek bezpiecznikowych).
Zerowanie jest skuteczne, jeśli prąd zwarciowy Iz jest większy od prądu
zapewniającego samoczynne zadziałanie urządzenia odłączającego zasilanie Ia.
Iz ≥ Ia = k × In
gdzie: In - prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej lub wyłącznika nadmiarowego,
ew. prąd nastawczy wyzwalaczy zwarciowych
k - współczynnik liczbowy równy:
- 2,5 7 - dla bezpieczników przy tw ≤ 5 s
- 6  12 - dla bezpieczników przy tw ≤ 0,2 s
(zależnie od rodzaju i prądu znamionowego wkładki)
- 1,2 dla wyłączników z wyzwalaczami elektromagnetycznymi bezzwłocznymi
i wyłączników różnicowo-prądowych
- 5 do 20 dla wyłączników instalacyjnych nadmiarowych typu B, C lub D.
Rpf
Rpo
Iz
In
L1
L2
L3 U
f
PEN IzR
pf o
Iz ³ Iw= k × In
Schemat ilustrujący zasadę działania samoczynnego wyłączenia zasilania w sieci TN-C
(zerowania).
Zgodnie z przepisami przy określaniu prądu wyłączalnego zabezpieczenia należy
posługiwać się charakterystykami czasowo-prądowymi podawanymi przez producentów
urządzeń zabezpieczających.
Przepisy określają max. czas odłączenia napięcia na:
- ≤ 5 s dla urządzeń stałych i stacjonarnych oraz dla linii zasilających (w tym w.l.z.)
- od 0,1 s do 0,8 s dla urządzeń przemieszczalnych (ręcznych, ruchomych i
przenośnych),
- od 0,02 s do 0,35 s dla urządzeń przemieszczalnych użytkowych w warunkach
zwiększonego zagrożenia.
Wymagany czas odłączenia poniżej 1 s uzależniony jest od napięcia fazowego oraz
od warunków środowiskowych. Przykładowo dla Uf = 230 V czasy te wynoszą:
- dla warunków normalnych - ≤ 0,4 s,
– dla warunków zwiększonego zagrożenia - ≤ 0,2 s.
Samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TT lub IT (dawne uziemienie ochronne).
Uziemienie ochronne polega na metalicznym połączeniu części metalowych
urządzeń podlegających ochronie z częściami metalowymi zakopanymi w ziemi tzw.
uziomami (naturalnymi lub sztucznymi). Uziemienie ochronne można stosować w
sieciach do 1 kV i powyżej 1 kV zarówno z uziemionym punktem gwiazdowym (typu
TT), jak i z izolowanym punktem gwiazdowym (typu IT).
W sieciach z uziemionym punktem gwiazdowym przepływający prąd zwarciowy przy
przebiciu izolacji na chronionym urządzeniu powinien spowodować:
1) dostateczne szybkie zadziałanie zabezpieczeń (warunek Iz ≥ Ia) lub
2) skuteczne obniżenie napięcia uszkodzenia do wartości napięcia bezpiecznego
(tzn. np. poniżej 50 V~).
W sieciach z izolowanym punktem gwiazdowym przy przebiciu izolacji na chronionym
urządzeniu następuje doziemienie związane z przepływem prądu pojemnościowego.
Prąd ten z reguły nie powoduje zadziałania zabezpieczeń nadpradowych, ale
skutecznie obniża napięcie uszkodzenia do UL ≤ 50 V~. Dla wyeliminowania możliwości
"podwójnych" doziemień w sieciach tych instaluje się układy do ciągłej kontroli stanu
izolacji.
a)
b)
Ic
Iz
UKSI
L1
L2
L3
L1
L2
L3
In
Uuu
Iz
Rr
Iz =
Uf
Rr + R o
In
Ic
Uu
C
C
I c = 3Un  C
Ro
Ro
1/ Iz ³ Iw = k × In
2/ Uu = Iz× Ro Þ bezp.
Ic < Iw
Uu = Ic × Ro Þ bezp. (np. 50 V)
Schematy ilustrujące zasadę działania samoczynnego wyłączenia zasilania w sieci TT
i IT (uziemienia ochronnego).
a ) w sieci z uziemionym punktem gwiazdowym - typu TT
b ) w sieci z izolowanym punktem gwiazdowym - typu IT.
Samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN, TT lub IT przy zastosowaniu
wyłączników różnicowoprądowych.
Zasada działania wyłącznika różnicowoprądowego polega na kontrolowaniu sumy
prądów płynących w obwodzie roboczym. Podstawowym elementem wyłącznika jest
przekładnik Ferrantiego, który obejmuje wszystkie przewody zasilające łącznie z
przewodem neutralnym. Jeżeli na chronionym odbiorniku nie ma doziemienia, to suma
prądów i strumieni magnetycznych jest równa zeru lub bliska zera i wyłącznik nie działa.
Natomiast przy zwarciu doziemnym występuje różnica prądów w przewodach objętych
rdzeniem i następuje zadziałanie wyłącznika, powodując szybkie wyłączenie (w czasie
poniżej 0,1 s).
Produkowane są wyłączniki różnicowoprądowe jednofazowe i trójfazowe o prądzie
różnicowym wyzwalającym: 10, 30, 100, 300 i 500 mA.
Wyłączniki te są szczególnie zalecane dla mieszkań, gospodarstw rolnych, placów
budowy, laboratoriów, obiektów usługowych i obiektów służby zdrowia.
N
L
PE
0,1s
I

U
Bez upływności:
IL = IN
® = 0 ® Wył. nie działa
IL
IN
I PE
Odb.
Przy przebiciu ( lub dotyku ):
IL = IN + IPE ( E )
IL ¹ IN
 ¹ 0 ® Wył. działa(< 0,1 s)
IE
Zasada działania wyłącznika różnicowoprądowego 1 – fazowego.
Nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe
Zasada działania połączeń wyrównawczych sprowadza się do ograniczenia wartości
napięcia dotykowego między dwoma elementami dostępnymi do dotyku do wartości
bezpiecznej (ekwipotencjalizacja).
a)
b)
c)
L1
I
T
R
A
L2
CC
A
L
PE
N
R I
CC
B
A
L
PE
N
R
A
I
CC
B
Zasada działania połączeń wyrównawczych
Oznaczenia: A – część przewodząca dostępna z uszkodzoną izolacją, B – część
przewodząca obca, T – transformator separacyjny, I – największy spodziewany prąd nie
powodujący samoczynnego wyłączenia, R – rezystancja połączenia wyrównawczego,
CC – połączenie wyrównawcze.