5.3. Instalowanie urządzeń RCD

Wyłącznik różnicowoprądowy należy instalować:

• w obwodach zasilających pomieszczenia o zwiększonym zagrożeniu porażeniowym (np. pralnia, łazienka, kuchnia),

• w obwodach zasilających odbiorniki  I klasy ochronności,

• w każdym przypadku, gdzie wymaga się zwiększonej pewności ochrony przed porażeniem elektrycznym.    

      Zgodnie z wymaganiami norm, w takich sytuacjach instaluje się wyłączniki różnicowoprądowe wysokoczułe o znamionowym prądzie różnicowym I_Δn ≤ 30 mA,. Wybór wartości znamionowego prądu różnicowego powinien być oparty na analizie projektowanej instalacji lub pomiarach prądu upływowego.

      Dobierając wyłącznik wyłącznik różnicowoprądowy do instalacji należy w szczególności wziąć pod uwagę:

      - charakter instalacji oraz rodzaj urządzeń z niej zasilanych oraz

      - wartość prądu upływowego w instalacji wraz z wyposażeniem. 

      Zgodnie z PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia - Część 4.41. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa -- Ochrona przed porażeniem elektrycznym, wysokoczuły wyłącznik różnicowoprądowy stanowi uzupełnienie ochrony podstawowej:

•  w obwodach gniazd wtyczkowych powszechnego użytku o prądzie znamionowym n ≤ 20 A przeznaczonych dla osób niepoinstruowanych oraz

•  w obwodach zasilających sprzęt ruchomy o prądzie znamionowym I_n ≤ 32 A, używany na wolnym powietrzu.

       W instalacjach odbiorczych o niewielkiej rozległości (np. w mieszkaniu o powierzchni do. 70 m²) i przy zwykle stosowanych odbiornikach, jak: pralka, chłodziarka, żelazko, a nawet elektryczny ogrzewacz wody o mocy do 1,5 kW – łączny prąd różnicowy roboczy nie przekracza zwykle wartości 10 mA i możliwe jest stosowanie do ochrony uzupełniającej przed dotykiem bezpośrednim, jednego wyłącznika różnicowoprądowego wysokoczułego o prądzie I_Δn = 30 mA.

       W rozległych instalacjach odbiorczych, z dużą ilością zasilanych odbiorników, w których konieczne jest stosowanie wyłączników różnicowoprądowych uzupełniających ochronę przed dotykiem bezpośrednim, instalację należy podzielić na odrębne obwody (części), oddzielnie chronione wyłącznikami różnicowoprądowymi wysokoczułymi.

      W obwodach, w których występują znaczne pojemności (np.: więcej niż 20 szt. opraw świetlówkowych, komputery czy ogrzewanie elektryczne), powinno się stosować wyłączniki różnicowoprądowe odporne na udary prądowe lub z opóźnieniem działania, w celu wyeliminowania nieuzasadnionych wyłączeń.

      Wysokoczułe wyłączniki różnicowoprądowe są wymagane w obwodach, w których konieczne jest uzupełnienie ochrony przed dotykiem bezpośrednim, ze względu na  warunki środowiskowe użytkowania urządzeń albo w obwodach narażonych na przerwanie ciągłości elektrycznej lub uszkodzenie izolacji przewodu ochronnego

      Należy sprawdzać celowość instalowania wyłączników różnicowoprądowych jako ochrony uzupełniającej przed dotykiem bezpośrednim w obwodach z odbiornikami o niewielkiej mocy, ale z dużymi prądami upływowymi , pracującymi w bardzo bezpiecznych, z punktu widzenia ochrony przeciwporażeniowej, warunkach środowiskowych. Konsekwencją mogą być zbędne zadziałania wyłączników.

      Stosowane w instalacjach wyłączniki różnicowoprądowe o znamionowym prądzie różnicowym  I_Δn > 30 mA stosowane są do ochrony przy uszkodzeniu (przy dotyku pośrednim).jako element samoczynnego wyłączenia zasilania oraz do ochrony przeciwpożarowej całej instalacji elektrycznej w  budynku, przy zastosowaniu urządzeń różnicowoprądowych, o znamionowym różnicowym prądzie zadziałania nie większym niż 300 mA.

 
      Wyłączniki różnicowoprądowe mogą być stosowane we wszystkich układach sieci z wyjątkiem układu TN-C; wyjątek stanowi:
         - układ sieci TN-C/TT oraz
         - w przypadku, gdy wyłącznik stanowi zabezpieczenie końcowe w obwodzie odbiorczym, a przewód PEN jest rozdzielony 

           przed wyłącznikiem na   przewód N,  który przechodzi przez wyłącznik i przewód PE przyłączony bezpośrednio

           do zacisku ochronnego odbiornika.

.

3.1. Instalowanie wyłączników w sieci o układzie TN

    W sieci o układzie TN-C-S, wyłącznik różnicowoprądowy może być stosowany pod warunkiem, że przewód PEN zostanie rozdzielony przed wyłącznikiem różnicowoprądowym na dwa oddzielne przewody: przewód neutralny N i przewód ochronny PE przed wyłącznikiem różnicowoprądowym.

    Najkorzystniejszym miejscem rozdzielnia przewodu PEN, ze względu  na dobry potencjał ziemi,  jest złącze lub rozdzielnica główna budynku lub rozdzielnica pomiarowa na granicy posesji, ustawionej obok złącza.

    W sieci o układzie mieszanym TN-C-S, do części przewodzących dostępnych (metalowych obudów) odbiorników Klasy I, przyłącza się przewód ochronno-neutralny PEN w części sieci o układzie TN-C oraz przewód ochronny PE w części sieci o układzie TN-S, izolowany od przewodu neutralnego N sieci odbiorczej, oznaczony kolorem żółto-zielonym, o przekroju dobranym zgodnie z Tablicą 1.  

.

3.1.1 Instalowanie wyłączników różnicowoprądowych w sieci o układzie TN-C-S

.

Uwaga: gdy przewód ochronny PE nie jest żyłą przewodu wielożyłowego lub nie jest prowadzony we wspólnej osłonie z przewodami czynnymi, to minimalny przekrój żyły przewodu ochronnego nie może być mniejszy niż:

        - 2,5 mm² - gdy przewód ten jest chroniony przed mechanicznymi uszkodzeniami, lub

        - 4,0 mm² - gdy przewód nie jest chroniony przed mechanicznymi uszkodzeniami.

.

3.1.2 Instalowanie wyłączników różnicowoprądowych w sieci o układzie TN-S

     W sieci o układzie TN-S (rys.2), do części przewodzących dostępnych (metalowych obudów) odbiorników Klasy I, przyłącza się przewód ochronny PE, izolowany od przewodu neutralnego N sieci odbiorczej, oznaczony kolorem żółto-zielonym, o przekroju dobranym zgodnie z Tablicą 1.

Rys. 2 Przykład stosowania wyłącznika różnicowoprądowego w sieci o układzie TN-S

       Zaleca się, aby nowe i modernizowane instalacje elektryczne budynków były wykonywane w  układzie  TN-S, czyli z oddzielnymi przewodami neutralnym i ochronnym.

.

3.1.3 Instalowanie wyłączników różnicowoprądowych w sieci o układzie TT

      Części przewodzące dostępne wszystkich odbiorników Klasy I w sieci o układzie TT powinny być przyłączone do uziomu ochronnego R_A  indywidualnie lub grupowo, przewodem ochronnym (uziemiającym) oznaczonym kolorem żółto-zielonym, o przekroju dobranym zgodnie z Tablicą 1. Schemat ideowy wyłącznika różnicowoprądowego w sieci o układzie TT przedstawiono na rys.3.

Rys. 3 Przykład stosowania wyłącznika różnicowoprądowego w sieci o układzie TT

.

3.1.4 Instalowanie wyłączników różnicowoprądowych w układzie TN-C/TT

      W uzasadnionych przypadkach można zbudować, dla potrzeb ochrony przeciwporażeniowej, układ sieciowy TN-C/TT (rys. 4). W takim przypadku wyłącznik różnicowoprądowy zasilany z sieci o układzie TN-C przewodami L i N, tworzy za wyłącznikiem RCD (po stronie obciążenia) układ sieci TT. Części przewodzące dostępne urządzeń w sieci o układzie TT przyłącza się do uziomu ochronnego R_A, przewodem ochronnym (uziemiającym) oznaczonym kolorem żółto-zielonym, o przekroju dobranym zgodnie z Tablicą 1. Łączna rezystancja uziomu R_A i przewodu ochronnego powinna być odpowiednia do znamionowego prądu różnicowego zainstalowanego wyłącznika różnicowoprądowego.

Rys. 4 Przykład stosowania wyłącznika różnicowoprądowego w sieci o układzie TN-C/TT

.

3.2 Instalowanie wyłączników w układzie IT

      W sieci o układzie IT wyłączniki różnicowoprądowe mogą być stosowane do wyłączania przy pojedynczym zwarciu doziemnym lub tylko przy zwarciach doziemnych podwójnych. Jeżeli wyłącznik różnicowoprądowy ma wyłączać przy pojedynczym zwarciu doziemnym, to musi być wyłącznikiem wysokoczułym, o prądzie I_Δn mniejszym od prądu pojedynczego zwarcia doziemnego (rys. 5).

      W sieci o małych pojemnościach i dużych rezystancjach izolacji przewodów sieci względem ziemi, tym samym o bardzo małym prądzie ziemnozwarciowym, stosuje się w praktyce dodatkowe uziemienie R_a punktu neutralnego sieci IT  przez dużą impedancję Z. Zadaniem takiego uziemienia jest zwiększenie prądu pojedynczego zwarcia doziemnego w sieci do wartości wystarczającej do zadziałanie wyłącznika różnicowoprądowego. 

      Części przewodzące dostępne odbiorników Klasy I w sieci o układzie IT powinny być przyłączone do uziomu ochronnego R_A, indywidualnie, grupowo lub zbiorowo, .przewodem ochronnym (uziemiającym) oznaczonym kolorem żółto-zielonym, o przekroju dobranym zgodnie z Tablicą 1. Schemat ideowy wyłącznika różnicowoprądowego w sieci o układzie IT, przy pojedyńczym zwarciu z ziemią,  przedstawiono na rys.5.

Rys. 5 Przykład stosowania wyłącznika różnicowoprądowego w sieci o układzie IT

wyłączającego zasilanie odbiorników przy pojedynczym zwarciu doziemnym

Oznaczenia: Z - dodatkowa impedancja uziemiająca, I’_k - prąd pojedynczego zwarcia doziemnego

.

      Jeżeli wyłączniki różnicowoprądowe mają wyłączać tylko przy podwójnych zwarciach doziemnych (międzyprzewodowych) (rys. 6), to mogą być stosowane wyłączniki średnioczułe lub niskoczułe, gdyż prądy zwarć podwójnych są z reguły duże, wielokrotnie większe od prądów I_Δn wyłączników różnicowoprądowych.

Rys. 6 Przykład stosowania wyłączników różnicowoprądowych w  sieci o układzie IT

wyłączających zasilanie odbiorników przy podwójnym zwarciu doziemnym

Oznaczenia: Z - dodatkowa impedancja uziemiająca, I^''_k - prąd podwójnego zwarcia doziemnego

.

3.3 System ochrony grupowej

Przy szeregowym połączeniu wyłączników różnicowoprądowych, celem zachowania selektywności (wybiórczości) ich zadziałania, należy zastosować wyłączniki typu S (selektywny). Przy szeregowym połączeniu wyłączników różnicowoprądowych selektywność zostaje zachowana, jeżeli:

      a) ich zestawione pasmowe charakterystyki I = f I_∆ nie przecinają się, a pozioma odległość jest większa niż wartość różnicy prądów

      różnicowych przez nie płynących,

      b) każdy poprzedzający wyłącznik posiada odpowiednią zwłokę zadziałania w stosunku do następnego (za wyjątkiem ostatniego). 

      Dopuszcza się również stosowanie zwłoki czasowej nie większej niż 1 s (dla głównego wyłącznika typu S). W przypadku zasilania urządzeń, które podczas rozruchu powodują pojawienie się udarów prądowych, należy instalować wyłączniki różnicowoprądowe krótkozwłoczne..

      Wyłączniki różnicowoprądowe w połączeniu szeregowym powinny spełniać jednocześnie następujące warunki:

      - charakterystyka czasowo-prądowa zadziałania urządzenia ochronnego różnicowoprądowego, zainstalowanego po stronie zasilania,

        powinna znajdować się  powyżej charakterystyki czasowo- prądowej zadziałania urządzenia ochronnego różnicowoprądowego

        zainstalowanego po stronie obciążenia,

      - wartość znamionowego prądu różnicowego urządzenia ochronnego różnicowoprądowego zainstalowanego po stronie zasilania

        powinna być równa co najmniej trzykrotnej wartości znamionowego prądu różnicowego urządzenia ochronnego różnicowoprądowego

        zainstalowanego po stronie obciążenia.

      Preferowany system ochrony grupowej, zapewnia właściwą ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym i pożarami wywołanymi prądami doziemnymi, a jednocześnie gwarantuje niezawodność zasilania elektrycznego (rys.8)

      W skład ochrony grupowej wchodzą co najmniej dwa urządzenia ochronne różnicowoprądowe: po stronie zasilania urządzenie ochronne różnicowoprądowe selektywne S, po stronie obciążenia (obwody odbiorcze) urządzenie ochronne różnicowoprądowe bezzwłoczne lub krótkozwłoczne.

Rys. 8 System ochrony grupowej

.

      W przypadku zasilania w układzie ochrony grupowej obwodów niechronionych wyłącznikami różnicowoprądowymi 30 mA, to należy przyjąć, że obwody te nie spełniają warunków selektywności działania w odniesieniu do poprzedzającego wyłącznika różnicowoprądowego. W takiej sytuacji, nadmierna wartość prądów doziemnych w tych obwodach spowoduje zadziałanie wyłącznika różnicowoprądowego i przerwę w dostawie energii elektrycznej do wszystkich obwodów rozpatrywanego układu zasilania.