10. Sprawdzanie środków ochrony

Definicje:

Część czynna - przewód lub część przeznaczona do pracy pod napięciem w warunkach   normalnych, łącznie z przewodem neutralnym, lecz z wyjątkiem przewodu PEN oraz przewodów PEM lub PEL.

Część przewodząca dostępna - część przewodząca urządzenia, której można dotknąć, nie będąca normalnie pod napięciem, i która może znaleść się pod napięciem, jeżeli zawiedzie izolacja podstawowa.

Część przewodząca obca - część przewodząca nie będąca częścią instalacji elektrycznej i mogąca przyjmować potencjał elektryczny, zwykle potencjał elektryczny lokalnej ziemi.

Napięcie dotykowe rażeniowe - napięcie pomiędzy częściami przewodzącymi, które są dotykane jednocześnie przez człowieka lub zwierzę.

Napięcie dotykowe spodziewane - napięcie pomiędzy jednocześnie dostępnymi częściami przewodzącymi, kiedy części te nie są dotykane przez człowieka lub zwierzę.

Prąd dotykowy, prąd rażeniowy - prąd elektryczny, który przepływa przez ciało człowieka lub zwierzęcia, w przypadku dotyku jednej części dostępnej lub większej ich liczby elektrycznej instalacji lub urządzenia.

Środowisko nieprzewodzące (izolowane stanowisko) - zespół czynników, dzięki którym człowiek lub zwierzę dotykając części przewodzącej dostępnej, która może stać się częścią czynną niebezpieczną, są chronieni dzięki dużej impedancji środowiska (na przykład izolowanych ścian i izolowanych podłóg), oraz w wyniku nieistnienia uziemionych części przewodzących.

10.1 Sprawdzenie ciągłości przewodów

      Próba ta jest wymagana dla sprawdzenia warunków ochrony za pomocą samoczynnego wyłączenia zasilania. Wynik sprawdzenia jest zadawalający, jeżeli wskazania użytego miernika są właściwe.

Sprawdzenie ciągłości przewodów wykonuje się dla:

      a) przewodów ochronnych oraz  przewodów ochronnych w połączeniach wyrównawczych,

      b) przewodów liniowych (czynnych i neutralnych) - w przypadku pomiarów pętli pierścieniowych

          obwodó w odbiorczych.

      Próbę tę wykonuje się przy użyciu źródła prądu stałego lub przemiennego o niskim napięciu od 4 do 24 V oraz prądem pomiarowym co najmniej 0,2 A. Prąd stosowany podczas próby powinien być dostatecznie mały, aby nie stwarzał ryzyka pożaru lub wybuchu. Sprawdzenie może być również wykonane przy użyciu mostka lub omomierza z wbudowanym źródłem napięcia pomiarowego lub metodą techniczną.

      Pomiar rezystancji przewodów ochronnych w połączeniach wyrównawczych głównych polega na przeprowadzeniu pomiaru rezystancji R  między każdą częścią przewodzącą dostępną a najbliższym punktem głównego przewodu wyrównawczego, który ma zachowaną ciągłość z uziomem. Pomierzona rezystancja R powinna spełniać następujący warunek:

gdzie:

      U_c- spodziewane napięcie dotykowe podane w tabeli 5, określone na podstawie IEC 479 -1,

      I_a - prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w wymaganym czasie 0,2; 0,4 lub 5 s.

Tablica 5 Spodziewane napięcie dotykowe

      Pomiar rezystancji przewodów ochronnych w połączeniach wyrównawczych dodatkowych oraz we wszystkich przypadkach budzących wątpliwość co do wartości napięcia dopuszczalnego długotrwale, należy sprawdzać czy rezystancja R  między równocześnie osiągalnymi częściami przewodzącymi dostępnymi i częściami przewodzącymi obcymi spełnia warunek:

gdzie:

      U_L - dopuszczalne długotrwale napięcie dotyku: 50 V-warunki normalne, 25 V- np. plac budowy,

       I_a - prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w wymaganym czasie.

            Układ do sprawdzania ciągłości elektrycznej i pomiaru rezystancji przewodów instalacji elektrycznej 

            zasilany z obcego źródła o napięciu   przemiennym do 24 V - metoda techniczna (Rys.5).

            Pomiar rezystancji przewodów można również wykonać przy użyciu mostka Wheatstone’a lub mostka

            Thomsona, albo np. z wykorzystaniem miernika do pomiaru małych rezystancji.

.

Rys. 5 Układ do pomiaru rezystancji przewodów ochronnych

Oznaczenia: U₁- napięcie w stanie bezprądowym; U₂- napięcie pod obciążeniem; I - prąd obciążenia;

                       R_L- rezystancja przewodów pomiarowych; T - transformator zasilający min. 150 VA;  

                             W - wyłącznik, P - potencjometr regulacyjny; GSU – główny zacisk uziemiający 

Rezystancję odcinka przewodu ochronnego obliczamy ze wzoru:

4.2 Samoczynne wyłączenie zasilania

      Sprawdzenie skuteczności ochrony przy uszkodzeniu (ochrony przed dotykiem pośrednim) przez samoczynne wyłączenie zasilania powinno być wykonane w następujący sposób:

4.2.1 w układzie TN

      Wszystkie części przewodzące dostępne instalacji powinny być przyłączone do uziemionego punktu sieci za pomocą przewodów ochronnych PE lub PEN, jak na rys. 6.

Rys. 6 Przykład sieci o układzie mieszanym TN-C-S

     W  przypadku układu TN, spełnienie wymagań PN-HD 60364-4-41 Instalacje elektryczne niskiego napięcia--Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa--Ochrona przed porażeniem elektrycznym,  powinno być wykonane w następujący sposób:

1) pomiar impedancji pętli zwarciowej (po przeprowadzeniu próby ciągłości elektrycznej zgodnie

    z wymaganiami 61.3.6.3 PN-HD 60364-6,

2) sprawdzenie charakterystyki i/lub skuteczności zastosowanych urządzeń ochronnych.

        - Sprawdzenie powinno być wykonane w przypadku urządzeń nadprądowych przez oględziny.

        - Dla wyłączników różnicowoprądowych sprawdzenie powinno być wykonane przez oględziny i wymagane

          próby.

      Skuteczność ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania za pomocą urządzeń RCD należy sprawdzić przy zastosowaniu odpowiednich urządzeń pomiarowych zgodnie z PN-EN61557-6 potwierdzając, że są spełnione odpowiednie wymagania punktów normy PN-HD 60364-4-41.

      Zalecane jest sprawdzenie czasu wyłączania RCD tylko w przypadku:

      - stosowania urządzeń RCD z odzysku,

      - rozbudowy lub przebudowy instalacji, jeżeli istniejące urządzenia RCD mają służyć również do wyłączania

        obwodów, których dotyczy rozbudowa lub przebudowa.

      Jeżeli urządzenia RCD są stosowane również do ochrony przed pożarem, to sprawdzenie warunków ochrony za pomocą samoczynnego wyłączenia zasilania można uważać za sprawdzenie postanowień zawartych w PN-IEC 60364-4-42:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych--Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa--Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnego.

      Jeżeli urządzenie RCD jest użyte do ochrony przy uszkodzeniu i do ochrony uzupełniającej, to wystarczająca jest próba według odpowiednich wymagań  Części 4-41 dotyczących ochrony przy uszkodzeniu.

      Sprawdzenie skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN polega na sprawdzeniu, czy zmierzona impedancja pętli zwarciowej spełnia wymagania  PN-HD 60364-4-41. Powinien być spełniony jest warunek:

Z_s x I_a ≤ U_o

w którym: 

      Z_s  - impedancja pętli zwarciowej obejmującej źródło zasilania, przewód czynny  aż do punktu zwarcia,

            i przewód ochronny między punktem zwarcia a źródłem,

      I_a - prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego, w określonym czasie,

     U_o - wartość skuteczna napięcia znamionowego prądu przemiennego względem ziemi.

Tok postępowania

      1)  ustala się prąd znamionowy I_n urządzenia ochronnego (wkładki topikowej, wyłącznika nadmiarowo-

           prądowego, oraz prąd znamionowy różnicowy I_Δn w przypadku urządzenia różnicowoprądowego)

      2)  z charakterystyki czasowo - prądowej  (praktycznie z tabeli) wyznaczamy prąd I_a powodujący

           samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego tak, aby wyłączenie nastąpiło w wymaganym

           czasie 0,2; 0,4; lub 5 s;

      3)  oblicza się impedancję dopuszczalną w badanym obwodzie:

      4) wykonuje się pomiar impedancji pętli zwarciowej; Z_pom.

      5) spełnienie warunku potwierdza jednocześnie, że impedancja pętli zwarciowej L- PE ma wartość

          nie większą niż największa dopuszczalna dla danego obwodu:            Z_pom.≤ Z_dop.

     Skuteczność ochrony przed porażeniem elektrycznym będzie spełniona ( oczywiście po uwzględnieniu pozytywnych wyników innych prób, np.: sprawdzenie ciągłości elektrycznej przewodów ochronnych i przewodów ochronnych połączeń wyrównawczych,  oględziny i przeglądy wyłączników ochronnych różnicowoprądowych itp.).

     Maksymalne czasy wyłączenia dla układów TN i TT podane są w tablicy 41.1 (patrz artykuł: "Ochrona przeciwporażeniowa/środki ochrony dodatkowej"). 

 W układzie TN mogą być stosowane następujące urządzenia ochronne:

   - urządzenia ochronne przetężeniowe;
   - urządzenia ochronne różnicowoprądowe (poza TN-C od strony obciążenia).

Pomiar impedancji pętli zwarciowej

1) Pomiar metodą techniczną

      Pomiar ten wykonuje się przy użyciu woltomierza i amperomierza (praktycznie metody tej obecnie nie stosuje się). Przy tej metodzie osobno mierzymy i obliczymy: rezystancję Rx a następnie reaktancję Xx badanej pętli zwarcia. Impedancja pętli zwarcia Zs jest sumą geometryczną rezystancji i reaktancji i wynosi:

      Stosowanie tej metody grozi pojawieniem się niebezpiecznego napięcia dotykowego na chronionych odbiornikach, które może wystąpić przy przerwie w przewodzie ochronnym. Dlatego przed właściwym pomiarem należy włączyć w badaną pętlę rezystor kontrolny R rzędu 6 kΩ.

2) Pomiar metodą spadku napięcia.

Rys. 7 Pomiar impedancji pętli zwarciowej metodą spadku napięcia

      Impedancję pętli zwarcia sprawdzanego obwodu należy zmierzyć załączając na krótki okres obciążenie o znanej rezystancji. Impedancja pętli zwarcia obliczana jest ze wzoru:

gdzie:

      - Z_S  -  impedancja pętli zwarciowej; 

      - U₁ - napięcie pomierzone bez włączonej rezystancji obciążenia;

      - U₂ - napięcie pomierzone z włączoną rezystancją obciążenia;

       - I_R - prąd płynący przez rezystancję obciążenia.

Uwaga: różnica pomiędzy U₁ i U₂ powinna być znaczna. Na tej metodzie oparta jest zasada działania prawie wszystkich mierników impedancji pętli zwarciowej.

      Zaleca się, ażeby przed wykonaniem pomiaru impedancji pętli zwarciowej wykonać próbę ciągłości  między głównym zaciskiem uziemiającym a dostępnymi częściami przewodzącymi.

      Jeżeli pomiary impedancji pętli zwarciowej wykonuje się  w temperaturze pokojowej małym prądem, to należy uwzględnić zwiększenie rezystancji przewodów ze wzrostem temperatury na skutek zwarcia, aby potwierdzić w przypadku układu TN zgodność zmierzonej wartości impedancji pętli zwarciowej z wymaganiami PN-HD 60364-4-41. Wymagania te będą spełnione jeżeli zmierzona impedancja pętli zwarciowej spełnia następującą zależność:

w której:

      Z_s(m) - jest zmierzoną wartością impedancji pętli zwarciowej przy zwarciu w rozpatrywanym miejscu, w Ω;

           U_o- jest napięciem przewodu fazowego względem uziemionego przewodu neutralnego, w V;

           I_a - jest prądem powodującym samoczynne zadziałanie zabezpieczenia w czasie określonym w Tablicy 41.1

                (patrz art. "Ochrona przeciwporażeniowa"/środki ochrony dodatkowej), lub w ciągu 5 s, zgodnie

                z warunkami określonymi w PN-HD 60364-4-41, w A.

     Jeżeli zmierzona wartość impedancji pętli zwarciowej przekracza wartość 2U_o / 3I_a, to zgodność z HD 60364-4-41  można dokładniej ocenić, określając  wartość pętli zwarciowej w następujący sposób:

      a) najpierw mierzy się impedancję pętli zwarciowej  Ze przy złączu instalacji, obejmującej przewód fazowy  

          i uziemiony punkt neutralny;

      b) następnie mierzy się rezystancję przewodu fazowego i przewodu ochronnego w obwodzie rozdzielczym;

      c) następnie mierzy się rezystancję przewodu fazowego i przewodu ochronnego w obwodzie odbiorczym;

      d) wartości rezystancji zmierzonych według a), b) i c) zwiększa się stosownie do przyrostu temperatury,

          przyjmując za podstawę w przypadku zwarcia całkę Joule'a wyłączania urządzenia zabezpieczającego*,

      e) te zwiększone wartości rezystancji według d) dodaje się odpowiednio do impedancji pętli zwarciowej Ze,  

          otrzymując realną wartość Zs w rzeczywistych warunkach zwarcia.

*Z charakterystyk czasowo –prądowych bezpieczników wynika, że czym większy prąd, tym czas przerywania obwodu jest krótszy. Do zadziałania bezpiecznika potrzebna jest odpowiednia ilość energii cieplnej. Ciepło to powstaje podczas przepływu prądu przez rezystancję bezpiecznika – jest to tak zwane ciepło Joule’a.  Powstającą ilość ciepła określa wzór:    E = (I  ²R) · t

      Czas od momentu powstania zwarcia do wyłączenia prądu zwarciowego powinien być na tyle krótki, aby temperatura żył przewodów nie przekroczyła wartości granicznej dopuszczalnej przy zwarciu dla danego typu przewodów. Czas ten nie powinien przekroczyć wartości dopuszczalnej wyznaczonej wg. wzoru:      t = k ^2∙s²/ I²

gdzie :
       I   – wartość prądu zwarciowego w, w amperach

       s – przekrój przewodu w milimetrach kwadratowych,

      t  – czas zadziałania urządzenia zabezpieczającego, w sekundach

      k  – współczynnik, którego wartość zależy od rodzaju materiału i warunków użytkowania,

      Jeżeli czas ten będzie  krótszy od 0,1 s  to należy sprawdzić, czy wyznaczona całka Joul’a dla zabezpieczenia jest mniejsza od dopuszczalnej obciążalności cieplnej zwarciowej dla przewodów. czyli:

I ^2·t ≤ k² s²

gdzie :
        I ²t· - *Całka Joule’a wyłączania urządzenia zabezpieczającego, wyznaczona z katalogu producenta.

      Wytrzymałość zwarciowa przewodu jest wystarczająca, gdy: k^2∙∙ s² ≥ I ^2∙∙t.

3) Pomiar przy zastosowaniu oddzielnego zasilania

      Pomiar impedancji pętli zwarciowej w układzie jak na rys. 8 przy zastosowaniu oddzielnego źródła zasilania, należy wykonać: po wyłączeniu zasilania podstawowego i zwarciu uzwojenia pierwotnego transformatora.

Rys. 8 Pomiar impedancji pętli zwarciowej przy zastosowaniu oddzielnego zasilania

Impedancja pętli zwarcia obliczana jest ze wzoru:

gdzie:

      Z - impedancja pętli zwarcia;

      U - napięcie zmierzone podczas próby,

       I - prąd zmierzony podczas próby.

4.2.2 w układzie TT

      Wszystkie części przewodzące dostępne instalacji w układzie TT, powinny być przyłączone z uziomem i przewodem  ochronnym R_A, jak na rys. 9.

      W  przypadku układu TT, spełnienie wymagań PN-HD 60364-4-41 powinno zostać sprawdzone przez:

      1) pomiar rezystancji uziemienia R_A  części przewodzących dostępnych instalacji.

          Jeżeli pomiar rezystancji uziemienia nie jest możliwy, można zastapić go pomiarem rezystancji pętli zwarcia,

      2) sprawdzenie charakterystyki i/lub skuteczności zastosowanych urządzeń ochronnych.

          - Sprawdzenie powinno być wykonane w przypadku urządzeń nadprądowych przez oględziny (np. krótki

            czas lub natychmiastowe zadziałanie wyłączników samoczynnych obwodu, lub wartość prądu i typ

            bezpieczników), 

          - Dla wyłączników różnicowoprądowych sprawdzenie powinno być wykonane przez oględziny i wymagane

            próby.

     Skuteczność samoczynnego wyłączenia zasilania dla wyłączników RCD powinna być sprawdzana przy zastosowaniu odpowiednich urządzeń pomiarowych zgodnie z PN-EN 61557-6 (6.1.3.1) potwierdzając, że są spełnione wymagania  PN-HD 60364-4-41.

      Zalecane jest sprawdzenie czasu wyłączenia zgodnie z Tablicą 4.41 (patrz art. "Ochrona przeciwporażeniowa/środki ochrony dodatkowej"), jednakże wymagania powinny być sprawdzone tylko w przypadku:

        - sprawdzania ponownie używanych wyłączników RCD,

        - rozbudowy lub zmian w eksploatowanych instalacjach elektrycznych, w których stosowane uprzednio

          wyłączniki różnicowoprądowe mają być użyte również do wyłączania obwodów w tej rozbudowanej lub

          zmienionej instalacji. 

Rys. 9 Przykład sieci o układzie TT.

      Sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w układzie TT, gdy urządzeniem samoczynnego wyłączenia zasilania jest  zabezpieczenie nadmiarowo-prądowe, może polegać na sprawdzeniu czy spełniony jest następujący warunek:

Z_s x I_a ≤ U_o

w którym:     

      Z_s - impedancja pętli zwarciowej,

      I_a - prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego w określonym czasie,

      U_o- wartość skutecznego napięcia znamionowego prądu przemiennego względem ziemi.

      Jeżeli urządzeniem ochronnym jest urządzenie ochronne różnicowoprądowe, to należy sprawdzić, czy spełniony jest warunek obniżenia napięcia dotykowego poniżej wartości dopuszczalnej długotrwale:

R_A x I_a ≤ U_L

w którym:

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

      U_L - napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale,

       I_a - jest prądem powodującym samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w określonym czasie. 

      Przeprowadzamy pomiar rezystancji uziomu i przewodu ochronnego R_A, aby sprawdzić czy rezystancja zastosowanego uziomu jest dostatecznie mała i czy spełniony jest warunek skuteczności ochrony przez obniżenie napięcia dotyku poniżej wartości dopuszczalnej długotrwale. Jeżeli pomiar rezystancji uziomu i przewodu ochronnego jest niemożliwy, to można go zastąpić pomiarem impedancji pętli zwarciowej.

Jeżeli urządzeniem ochronnym jest zabezpieczenie przetężeniowe powinno być ono:

        - urządzeniem o zależnej charakterystyce czasowo-prądowej, a prąd I_a powinien być prądem zapewniającym

          samoczynne zadziałanie w czasie nie dłuższym niż 5 s, lub

        - urządzeniem z działaniem natychmiastowym, a prąd I_a powinien być minimalnym prądem zapewniającym

          natychmiastowe wyłączenie zasilania.

Wymagania:

      Wszystkie części przewodzące dostępne chronione wspólnie przez to samo urządzenie ochronne powinny być połączone ze sobą przewodami ochronnymi i przyłączone do tego samego uziomu.

      1) Jeżeli stosuje się kilka urządzeń ochronnych połączonych szeregowo, wymaganie to odnosi się oddzielnie

          do wszystkich części przewodzących dostępnych, chronionych przez każde z tych urządzeń.

      2) Punkt neutralny lub, w razie jego braku, jeden z przewodów liniowych powinien być uziemiony w każdej

          prądnicy lub stacji transformatorowej.

      3) W układach TT mogą być stosowane następujące urządzenia ochronne:

          - urządzenia ochronne różnicowoprądowe;

          - urządzenia ochronne przetężeniowe,

          - urządzenia przeciwprzepięciowe.

. 

4.2.3 w układzie IT

      W układach IT części czynne powinny być odizolowane od ziemi lub połączone z ziemią za pośrednictwem dużej impedancji. Takie połączenie może być wykonane albo w punkcie neutralnym układu, albo w sztucznym punkcie neutralnym. Wszystkie części przewodzące dostępne instalacji powinny być przyłączone do uziomu  ochronnego R_A, jak na rys.10.

Rys. 10 Przykład sieci o układzie IT

      Sprawdzenie zgodności z wymaganiami PN-HD 60364-4-41 w układzie IT, wykonuje się poprzez obliczenie lub wykonanie pomiaru prądu I_d  w przypadku pierwszego doziemienia przewodu czynnego lub neutralnego.

        Przy pojedynczym zwarciu z ziemią w układzie IT prąd uszkodzeniowy jest mały i ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania nie jest bezwzględnie wymagana pod warunkiem, że spełniony jest następujący warunek:

                                                                                                  R_A x I_d ≤ U_L

gdzie:

      R_A - jest całkowitą rezystancją uziemienia części przewodzących dostępnych;

      I_d - jest prądem pierwszego doziemienia przy pomijalnej impedancji między przewodem liniowym i częścią

           przewodzącą dostępną.

      U_L- napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale: 50 V prądu przemiennego i 120 V prądu stałego – dla

           warunków środowiskowych normalnych oraz 25 V i 12 V prądu przemiennego i odpowiednio 60 V i 30 V

           prądu stałego - dla warunków o zwiększonym niebezpieczeństwie.

Przy wyznaczaniu prądu I_d należy uwzględnić:

        - prądy upływowe,

        - całkowitą impedancję uziemień w układzie,

        - rezystancje między przewodami liniowymi a ziemią oraz impedancję między punktem neutralnym

          transformatora a ziemią ( jeżeli istnieje).

      Zaleca się, aby pojedyncze zwarcie z ziemią było usuwane możliwie szybko, przy zachowaniu szczególnej ostrożności. Zwarcie takie powoduje wzrost napięcia w pozostałych fazach w stosunku do ziemi o √3 i stwarza zagrożenie porażeniem, w przypadku zwarcia z ziemią drugiej fazy. Przy zwarciu z ziemią drugiej fazy, które może wystąpić w zupełnie innym miejscu układu, zwarcie przekształca się w podwójne zwarcie z ziemią, podczas którego przepływający prąd osiąga dużą wartość.

      Warunki wyłączenia podwójnego zwarcia z ziemią zależą od sposobu uziemienia części przewodzących dostępnych, podanego na rysunku:

Rys.11 Sposoby uziemienia

      Przy podwójnym zwarciu z ziemią w układzie IT muszą być spełnione następujące warunki samoczynnego wyłączenia zasilania:

1) przy uziemieniu zbiorowym części przewodzących dostępnych, warunki ochrony są analogiczne jak dla układu TN. Powinny być spełnione następujące warunki:

        - jeżeli nie jest stosowany przewód neutralny:                                2I_a ∙ Z_s ≤ U

        - jeżeli jest stosowany przewód neutralny:                                     2I_a ∙ Z_s^' ≤ U_o

gdzie:

      Z_s   - impedancja pętli zwarciowej obejmująca przewód liniowy i przewód ochronny obwodu,

      Z ^'_s - impedancja pętli zwarciowej obejmująca przewód neutralny i przewód ochronny obwodu,

       I_a  - prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w określonym czasie,

      U_o - nominalne napięcie przewodu liniowego względem przewodu neutralnego.

      U   - nominalne napięcie między przewodami liniowymi.

  2) przy uziemieniu indywidualnym lub grupowym, warunki ochrony są analogiczne jak dla układu TT.

      Powinien być spełniony następujący warunek:                                                                                                  

                                                                                                R_A x I_a ≤ U_L

gdzie:

      R_A - jest całkowitą rezystancją uziemienia części przewodzących dostępnych;

      I_a - jest prądem powodującym samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego w wymaganym czasie.

      U_L- napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale.

      W układach IT mogą być stosowane następujące urządzenia kontrolne i ochronne:

      - urządzenia do stałej kontroli stanu izolacji, powodujące wyłączenie układu w przypadku pojedynczego

        zwarcia z ziemią,

      - urządzenia ochronne przetężeniowe (nadprądowe),

      - urządzenia ochronne różnicowoprądowe.

4.3 Badanie ochrony uzupełniającej

      Sprawdzenie skuteczności środków zastosowanych dla ochrony uzupełniającej wykonuje się przez oględziny i odpowiednie próby.

      Tam, gdzie wymagane jest stosowanie dla ochrony uzupełniającej wyłącznika różnicowoprądowego, skuteczność samoczynnego wyłączenia zasilania przez wyłącznik powinna być sprawdzona przy użyciu odpowiednich urządzeń pomiarowych zgodnie z normą PN-EN 61557-6 dla potwierdzenia spełnienia odpowiednich wymagań PN-HD 60364-4-41.

      W przypadku gdy wyłącznik różnicowoprądowy jest przewidziany do ochrony uzupełniającej i do ochrony przy uszkodzeniu, to wystarczającym jest sprawdzenie go jako urządzenia wyłączającego w ochronie przez samoczynne wyłączenie zasilania. 

4.4 Ochrona za pomocą SELV, PELV lub separacji elektrycznej

1) Ochrona za pomocą SELV

Rys. 12 Separacja części czynnych SELV

      W obwodach SELV ochrona powinna być badana przez pomiar rezystancji izolacji pomiędzy częściami czynnymi badanego obwodu SELV a częściami czynnymi innych obwodów i  od ziemi.  Uzyskane wartości rezystancji izolacji powinny być zgodne z podanymi w Tablicy 6A.  (patrz art. "Pomiary elektryczne/pomiary rezystancji izolacji").

2) Ochrona za pomocą PELV

Rys. 13 Separacja części czynnych PELV

     W obwodach PELV ochrona powinna być badana przez pomiar rezystancji izolacji pomiędzy częściami czynnymi badanego obwodu PELV a częściami czynnymi innych obwodów. Uzyskane wartości rezystancji izolacji powinny być zgodne z podanymi w Tablicy 6A  j.w.

      W każdym z wyżej omówionych przypadków zmierzona wartość rezystancji izolacji powinna być zgodna z wymaganiami stawianymi dla obwodu o najwyższym z występujących napięć.

3) Ochrona za pomocą separacji elektrycznej

      Separacja elektryczna polega zwykle na zasilaniu pojedynczego odbiornika przez transformator separacyjny o przekładni 1:1, wykonany w drugiej klasie ochronności, lub z przetwornicy separacyjnej.

      Separacja elektryczna pojedynczego obwodu ma na celu zabezpieczenie przed prądem rażeniowym przy dotyku do części przewodzących dostępnych, które mogą znaleźć się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji podstawowej obwodu.

      Zaleca się, aby w obwodzie separowanym, iloczyn napięcia znamionowego U ( nie przekraczającego 500 V) i łącznej długości przewodów łączących L (nie przekraczającej 500 m), spełniał warunek:   U ∙ L ≤ 100 000

      Jeżeli z obwodu separowanego jest zasilanych kilka urządzeń, to ich dostępne części przewodzące powinny być połączone ze sobą nieuziemionymi połączeniami wyrównawczymi (środek ochrony przy dotyku pośrednim), a zasilające je gniazda wtyczkowe muszą być wyposażone do tego celu w styki ochronne.

Rys. 14. Schemat separacji elektrycznej

Oznaczenia: PBU - przewód ochronny wyrównawczy nieuziemiony,

     Separację części czynnych jednego obwodu od części czynnych innych obwodów i od ziemi, należy sprawdzić, mierząc rezystancję izolacji. Uzyskane wartości rezystancji izolacji powinny być zgodne z podanymi w Tablicy 6A (patrz art. "Pomiary elektryczne"/pomiar rezystancji izolacji), dla obwodu o najwyższym z występujących napięć.

     W celu dokonania badań i pomiarów ochrony przez zastosowanie separacji elektrycznej należy:

      a)  sprawdzić, czy iloczyn napięcia znamionowego obwodu separowanego i łącznej długości przewodów

           tego obwodu, nie przekracza 100 000 V·m;

      b)  sprawdzić ciągłość i rezystancję nieuziemionych połączeń wyrównawczych;

      c)  sprawdzić stan przewodów oraz gniazd wtyczkowych;

      d)  jeżeli separacja elektryczna obejmuje więcej niż jeden odbiornik, to za pomocą pomiaru lub obliczeń

           należy sprawdzić, czy w przypadku dwóch jednoczesnych zwarć o pomijalnej impedancji różnych

           przewodów czynnych z ochronnym przewodem wyrównawczym albo połączoną z nim częścią

           przewodzącą dostępną, co najmniej jeden z obwodów dotkniętych zwarciem zostanie wyłączony.

      e)  jeżeli urządzenie zawiera zarówno obwód separowany, jak i inne obwody, to wymaganą rezystancję

           izolacji zapewnia się przez konstrukcję urządzenia zgodną z wymaganiami bezpieczeństwa stosowanych

           norm,

      f)  dokonać oceny wyników prób i pomiarów skuteczności ochrony przez zastosowanie środków ochrony

          dodatkowej.

4.5. Pomiar rezystancji / impedancji izolacji podłóg i ścian

      Pomiar impedancji lub rezystancji podłóg i ścian izolacyjnych należy przeprowadzić przy napięciu sieci względem ziemi i nominalnej częstotliwości lub przy niższym napięciu takiej samej częstotliwości, w powiązaniu z pomiarem rezystancji izolacji. Pomiar impedancji lub rezystancji izolacji podłóg i ścian można wykonać zarówno przy napięciu przemiennym jak i przy napięciu stałym,  następującymi metodami:

      1) Pomiar przy napięciu przemiennym a.c.

          a) pomiar przy znamionowym napięciu,

          b) pomiar przy niższych napięciach (minimum 25 V) i dodatkowo próba izolacji przy napięciu pomiarowym o

              wartości minimum:

              -  500 V – dla napięć znamionowych instalacji nie przekraczających 500 V oraz

              - przy napięciu pomiarowym 1 000 V  – dla napięć znamionowych układu powyżej 500 V.

      Mogą być stosowane zamienne następujące źródła napięcia:

      a) napięcie układu uziemionego (napięcie względem ziemi), występujące w miejscu pomiaru;

      b) napięcie wtórne transformatora dwuuzwojeniowego;

      c) niezależne źródło napięcia o nominalnej częstotliwości układu.

      W przypadkach wyszczególnionych w b) i c) źródło napięcia pomiarowego należy uziemić na czas pomiaru. Jeżeli napięcia pomiarowe przekraczają

50 V, to ze względów bezpieczeństwa należy ograniczyć maksymalny prąd wyjściowy do 3,5 mA.

      2) Pomiar przy napięciu stałym d.c:

          a) próba izolacji z użyciem napięcia probierczego minimum 500 V, w przypadku układu o napięciu

             znamionowym nie przekraczającym 500 V;

         b) próba izolacji z użyciem napięcia probierczego minimum 1 000 V,  w przypadku układu o napięciu

             znamionowym większym niż 500 V.

4.5.1 Metoda probiercza pomiaru impedancji podłóg i ścian przy napięciu przemiennym

      Prąd I  z zewnętrznego źródła napięcia lub z przewodu liniowego L płynie przez amperomierz do elektrody probierczej. Napięcie U_x na elektrodzie względem przewodu PE mierzy się woltomierzem o wewnętrznej rezystancji równej co najmniej 1 MΩ.  Impedancja izolacji podłogi wyniesie wówczas:

      Można zastosować dowolny z niżej podanych typów elektrod probierczych. W przypadkach spornych zalecana jest metoda wykorzystująca elektrodę probierczą 1.

1) Pomiar przy użyciu elektrody probierczej 1

      Elektroda probiercza 1 jest metalowym trójnogiem, którego wsporniki stykające się z podłogą, tworzą trójkąt równoboczny. Każdy wspornik ma elastyczną podeszwę, która po obciążeniu zapewnia z badaną powierzchnią dobrą styczność o powierzchni około 900 mm² i wprowadza rezystancję mniejszą niż 5 000 Ω.

      Przed pomiarami badaną powierzchnię czyści się przy użyciu płynu czyszczącego. W przypadku wykonywania pomiarów podłóg do trójnogu przykłada się siłę 750 N, a w przypadku ścian 250 N.

Rys. 15 Metoda probiercza przy napięciu przemiennym 

(źródło PN-HD 60364-6:2008)

2) Pomiar przy użyciu elektrody probierczej  2

      Prąd I  z zewnętrznego źródła napięcia lub z przewodu liniowego L płynie przez amperomierz do elektrody probierczej. Napięcie Ux na elektrodzie względem przewodu PE mierzy się woltomierzem o wewnętrznej rezystancji co najmniej 1 MΩ.

Rys. 16 Metoda probiercza przy napięciu przemiennym

Impedancja izolacji podłogi wyniesie:                                                                        Z_x= U_x / I

 4.5.2 Metoda probiercza pomiaru impedancji podłóg i ścian przy napięciu stałym

      Jako źródło prądu stałego stosuje się omomierz induktorowy lub próbnik izolacji z zasilaniem bateryjnym, wytwarzające w stanie bez obciążenia napięcie o wartości około 500 V (lub 1 000 V przy napięciu znamionowym instalacji przekraczającym 500 V). Rezystancję mierzy się między elektrodą probierczą a przewodem ochronnym instalacji.

Rys. 17 Metoda probiercza przy napięciu stałym

      Wartość rezystancji izolacji stanowiska odczytujemy ze wskazania induktora IMI, po 60 s od chwili przyłożenia napięcia probierczego.

      Aby wyniki były wiarygodne, pomiar impedancji należy wykonać w tak licznych miejscach wybranych losowo, jak to się wydaje konieczne, jednak co najmniej w trzech.

  Przy pomiarze rezystancji stanowiska prądem przemiennym uzyskujemy  jako wynik nieco większą wartość, gdyż wynikiem jest wartość impedancji mierzonego obwodu  a interesuje nas wartość rezystancji izolacji stanowiska.

      Wyniki badań należy uznać za pozytywne, jeżeli spełnione są wszystkie wymagania dotyczące skuteczności ochrony przez stosowanie izolowania stanowiska oraz jeżeli uzyskane wyniki mieszczą się w  granicach dopuszczalnych:

      -  50 kΩ, jeżeli napięcie znamionowe instalacji nie przekracza 500 V,

      - 100 kΩ, jeżeli napięcie znamionowe instalacji przekracza 500 V.

Po zakończeniu badań należy sporządzić wymaganą dokumentację.

4.6 Nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe

      Nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe mają na celu zapobieżenie pojawieniu się na częściach przewodzących dostępnych niebezpiecznych napięć dotykowych. Istota tej ochrony polega na łączeniu między sobą wszystkich części przewodzących jednocześnie dostępnych oraz części przewodzących obcych za pomocą nieuziemionych miejscowych połączeń wyrównawczych.

      W czasie przeglądu należy sprawdzić: ciągłość nieuziemionego przewodu wyrównawczego oraz rezystancję przewodu wyrównawczego nieuziemionego.

      Rezystancja połączeń wyrównawczych powinna być tak dobrana, aby największy spodziewany prąd nie powodujący samoczynnego wyłączenia zasilania, wywoływał na niej spadek napięcia nie przekraczający dopuszczalnej w danych warunkach środowiskowych wartości napięcia dotykowego bezpiecznego. Powinien być spełniony warunek:

gdzie:

      I – największy spodziewany prąd nie powodujący samoczynnego wyłączenia,

     R – rezystancja połączenia wyrównawczego,

    U_L– napięcie bezpieczne dopuszczalne długotrwale, np. 50 V, 25 V w zależności od warunków

          środowiskowych

      Należy przewidzieć środki ostrożności zapobiegające narażeniu na niebezpieczną różnicę potencjałów osób wchodzących do przestrzeni z połączeniami wyrównawczymi miejscowymi, szczególnie w przypadku, gdy przewodząca podłoga izolowana od ziemi jest połączona z nieuziemionym systemem połączeń wyrównawczych.

4.7 Pozostałe sprawdzenia odbiorcze i okresowe

1) Ochrona uzupełniająca

      Skuteczność środków zastosowanych do ochrony uzupełniającej należy sprawdzić poprzez oględziny i wykonanie prób. Jeżeli do ochrony uzupełniającej zastosowano wymagane urządzenia różnicowoprądowe, to skuteczność samoczynnego wyłączania zasilania zasilania przez RCD należy sprawdzić  zgodnie z wymaganiami Części 4-41.

2) Sprawdzenie biegunowości

      Jeżeli przepisy zabraniają instalowania łączników jednobiegunowych w przewodzie neutralnym, należy sprawdzić czy wszystkie te łączniki są włączone jedynie w przewody liniowe.

3) Próby funkcjonalne

      Zespoły, takie jak rozdzielnice i sterownice, napędy, urządzenia sterownicze i blokady, powinny być poddane próbie działania w celu stwierdzenia, czy są one właściwie zamontowane, nastawione i zainstalowane zgodnie z odpowiednimi wymaganiami normy PN-HD 60364-6:2008.

4) Sprawdzenie kolejności faz

      W przypadku obwodów wielofazowych należy sprawdzić czy kolejność faz jest zachowana.

5) Spadek napięcia

      W razie potrzeby należy sprawdzić zgodność z Rozdziałem 525 Części 5-52. Spadek napięcia może być określony:

- na podstawie pomiaru impedancji obwodu;

- na podstawie diagramu, którego przykład podano w Załączniku D normy PN-HD 60364-6:2008..