Dyspozycyjność instalacji elektrycznej

Zmiany w normie IEC 60364-4-41:2005 zaowocowały nowelizacją odpowiednich norm krajowych. W Polsce pod koniec 2009 roku pojawiła się norma PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 4.41. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – Ochrona przed porażeniem elektrycznym, w Niemczech znowelizowana została natomiast norma DIN VDE 0100-410. Nowelizacja reguluje nie tylko ochronę ludzi i urządzeń w instalacji elektrycznej. Ważną rolę odgrywa w niej także dyspozycyjność całego systemu. Aspekt ten został uwzględniony w nowych zespolonych urządzeniach ochrony przed przepięciami i wyłącznikach różnicowo-prądowych czy automatycznych bezpiecznikach.

Bezpieczeństwo instalacji elektrycznej ma znaczny wpływ na jakość życia. Przyjemne oświetlenie, funkcje czasowe sterujące wyłączaniem, elektryczne napędy wrót garażowych czy też automatyczne sterowanie roletami spełniają swoje funkcje tylko wtedy, gdy zasilanie w energię działa nieprzerwanie. Przerwanie zasilania może wynikać z różnych przyczyn. Jedną z nich są często przepięcia powstające podczas burzy. Jeśli piorun trafi w budynek lub część sieci rozdzielczej, powstają przepięcia, które prowadzą do awarii bądź nawet zniszczenia komponentów elektrycznych. Dotyczy to nie tylko urządzeń końcowych – mogą zostać uszkodzone również instalacje ułożone wewnątrz domu.

Inną przyczyną przerw zasilania mogą być wady urządzeń prowadzące do krótkich zwarć lub zwarć do masy. W tych przypadkach przy fachowo wykonanej instalacji w ogóle nie dochodzi do poważnych uszkodzeń, ponieważ środki bezpieczeństwa, takie jak wyłączniki różnicowo-prądowe lub bezpieczniki automatyczne w pewny sposób odłączają uszkodzenie. Jeśli jednak chodzi o dyspozycyjność, skutek w obu przypadkach jest podobny. Odłączenie zasilania uniemożliwia korzystanie z urządzeń elektrotechnicznych – obniża tym samym komfort życia. Dlatego niezawodna instalacja elektryczna musi uwzględniać obie przyczyny wyłączeń.

Ochrona przed przepięciami ma decydujące znaczenie

Środki ochrony przed przepięciami powinny być dopasowane do budynku i jego warunków środowiskowych. Jeśli chroniony obiekt znajduje się w miejscu eksponowanym (jest wolnostojącym budynkiem lub stanowi najwyższy punkt otoczenia), to zwiększa się prawdopodobieństwo bezpośredniego uderzenia piorunu. W takim przypadku projekt ochrony przed przepięciami rozpoczyna się od umieszczenia odgromnika w obwodzie zasilania w energię elektryczną. Ograniczniki przepięć typu 1 mogą odprowadzić składowe prądu powstałego wskutek uderzenia pioruna i należy je umieszczać możliwie najbliżej wejścia układu zasilania budynku. Urządzenie typu 1 jest godne polecenia również wtedy, gdy obiekt jest wyposażony w instalację piorunochronną lub jest zasilany w energię linią napowietrzną.

W 90 % wszystkich instalacji w budynkach prywatnych wystarczają ochronniki przepięć typu 2. Montuje się je zwykle w rozdzielnicach elektrycznych wewnątrz budynku. Rozsądnym rozwiązaniem jest zamontowanie ich przed wyłącznikiem różnicowo-prądowym, aby również był chroniony przed przepięciami.

Wyłącznik różnicowo-prądowy jako ochrona przed porażeniem elektrycznym

Wyłącznik różnicowo-prądowy skutecznie chroni przed porażeniem elektrycznym. Sposób działania jest prosty: prąd, jedno- lub wielofazowy, który jest doprowadzany do podłączonych odbiorników, porównywany jest bezpośrednio z prądem, który odprowadzany jest przewodem neutralnym. Ich różnica może odpłynąć tylko do ziemi, a to jest jednoznaczne z uszkodzeniem układu odbiorników. Aby zapewnić niezawodną ochronę ludzi, dochodzi do odłączenia wszystkich obwodów przez zadziałanie wyłącznika różnicowo-prądowego. Ta funkcja bezpieczeństwa ma najwyższy priorytet z uwagi na ochronę ludzi.

Rozwiązywanie zadań w praktyce

W praktyce często stosuje się wyłącznik różnicowo-prądowy 30 mA jako centralnie zainstalowany środek ochrony, przez który przepływa cały prąd zasilania instalacji. Zasilane są między innymi wszystkie obwody prądowe gniazd i całe oświetlenie. Z punktu widzenia optymalnej dyspozycyjności takiego rozwiązania nie można zaakceptować. Niezależnie od wagi przyczyny błędu, dochodzi z reguły do odłączenia od zasilania wszystkich odbiorników energii. Na przykład uszkodzenie lampy stojącej może wywołać zagrożenie ludzi i mienia w całym budynku z powodu ciemności, niedziałających urządzeń gospodarstwa domowego oraz systemów sygnalizacji alarmowej.

Planując instalację elektryczną w budynku mieszkalnym należy uwzględnić różne normy. Zaprojektowanie instalacji z rozdziałem obwodów prądowych jest jednym ze środków zwiększenia jej dyspozycyjności.

Moduł VAL-CP-RCD jest kombinacją ogranicznika przepięć typu 2 i wyłącznika różnicowo-prądowego (rys. 1). Jedno urządzenie może spełniać funkcje zarówno ochrony ludzi jak i ochrony urządzeń.

Różne zestawy instalacyjne

W ramach koncepcji zapewnienia odpowiedniej ochrony instalacji, urządzenia ochrony przed przepięciami powinny być rozmieszczone w miarę możliwości centralnie, aby skutecznie oddziaływały na całą instalację. W pierwszej kolejności należy je umieszczać centralnie w rozdzielnicy energii. Rozdział odbiorników na różne obwody prądowe odbywa się przez gwiazdowe rozgałęzienie w instalacji. Jeśli chodzi o optymalną dyspozycyjność, to kluczem do sukcesu jest właściwe zaplanowanie rozdzielnicy głównej lub podrozdzielnicy.

Użycie kombinowanego urządzenia VAL-CP-RCD pozwala zrealizować różne koncepcje. Ponieważ wewnątrz urządzenia ochrona przed przepięciami jest umiejscowiona przed wyłącznikiem różnicowo-prądowym, równolegle można ustawić kilka czterobiegunowych wyłączników różnicowo-prądowych. Po stronie wejść kable są prowadzone wspólnie w kierunku licznika, ochrona przed przepięciami działa zatem skutecznie wobec wszystkich wyłączników różnicowo-prądowych (rys. 2).

Rozdzielenie różnych segmentów instalacji na kilka wyłączników różnicowo-prądowych zwiększa dyspozycyjność instalacji. Jednak rozdział obwodów prądowych na różne fazy różnych wyłączników różnicowo-prądowych prowadzi do zmniejszenia przejrzystości instalacji.

Korzystniejsze jest stosowanie kombinowanych zespołów, łączących jednofazowy wyłącznik różnicowo-prądowy i bezpiecznik automatyczny. Dzięki temu zapewniona jest wysoka dyspozycyjność w przypadku odłączenia spowodowanego usterką, ponieważ każdy obwód prądowy ma przydzielony własny bezpiecznik automatyczny i własny wyłącznik różnicowo-prądowy (rys. 3).

Wymagania w praktyce

Prąd znamionowy różnicowy kombinowanych zespołów powinien wynosić 30 mA, ponieważ

• w przypadku wszystkich obwodów prądowych gniazd, z których korzystają mieszkańcy i które służą do ogólnych celów, wymagany jest prąd znamionowy do 20 A
• w przypadku wszystkich obwodów końcowych dla stosowanych na zewnątrz przenośnych narzędzi wymagany jest prąd znamionowy do 32 A.

Zastosowanie kombinowanego urządzenia VAL-CP-RCD powoduje nowe wymagania. Ten czterobiegunowy wyłącznik różnicowo-prądowy z ochroną przed przepięciami jest instalowany centralnie przed rozdziałem na poszczególne kombinacje wyłącznika różnicowo-prądowego (Fl) i bezpiecznika automatycznego (LS). W związku z tym należy zagwarantować selektywność tych urządzeń. Takie rozwiązanie powoduje opóźnienie odłączenia w przypadku wystąpienia błędu, a więc wyższy znamionowy prąd różnicowy 300 mA. Urządzenie kombinowane VAL-CP-RCD-3S/40/ 0.3/SEL spełnia wszystkie te wymagania i stanowi idealne rozwiązanie dla koncepcji bezpiecznej instalacji.

Podsumowanie

Dyspozycyjność odgrywa główną rolę w elektrotechnice. W instalacji budynku można ją zoptymalizować przez zastosowanie rozsądnej koncepcji instalacji w powiązaniu z ochroną przed przepięciami. Kombinowany wyłącznik różnicowo-prądowy jest doskonałym rozwiązaniem, które spełnia normy projektowe i instalacyjne oraz wszystkie wymagania spotykane w praktyce.

mgr inż. Frank Welzel, kierownik działu marketingu,
Zespół biznesowy ds. ochrony przed przepięciami
Trabtech, Phoenix Contact GmbH & Co. KG,
Blomberg
 

Phoenix Contact sp. z o.o.
Długołęka, ul. Wrocławska 33D, 55-095 Mirków
e-mail: artykul@phoenixcontact.pl
www.phoenixcontact.pl/ochrona-przeciwprzepieciowa
Product Manager – Mieczysław Ludwików