5.4 Wybór prądu zadziałania

.

      Wybór prądu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego zależy od sumarycznego ustalonego i przejściowego prądu upływowego występującego w instalacji i urządzeniach elektrycznych; przy czym: prąd upływowy jest to prąd, który w niezakłóconej instalacji elektrycznej (nie dotkniętej zwarciem) płynie od części czynnych do ziemi.  Przedmiotem wymagań norm i przepisów budowy urządzeń elektroenergetycznych, stały sie ostatnio wielkości pochodne, wywodzące sie z pojęcia prądu upływowego: prąd różnicowy, prąd w przewodzie ochronnym oraz prąd dotykowy.

.

      Prąd upływowy w instalacjach i urządzeniach jednofazowych

      W instalacjach i urządzeniach jednofazowych, prąd upływowy i_u (wartość chwilowa), w sprawnym urządzeniu, płynie od części czynnych do ziemi.

W urządzeniu prądu przemiennego zawiera on:

      - składową czynną  i_R   płynącą przez rezystancję izolacji doziemnej oraz

      - składową pojemnościową  i_c płynącą przez doziemną pojemność kondensatorów przyłączonych do części przewodzących

        dostępnych lub do przewodów ochronnych PE (PEN), filtrów przeciwzakłóceniowych, przewodów, uzwojeń maszyn

        i innych elementów instalacji.

.

      Ustalony prąd upływowy I_u (wartość skuteczna) płynący po zaniknięciu przebiegu przejściowego występującego przy załączaniu urządzeń,  można obliczyć ze wzoru:

przy czym I_R, I_C  .są składowymi ustalonego prądu upływowego

.

      Prąd upływowy w instalacjach i urządzeniach wielofazowych

      W wielofazowym urządzeniu prądu przemiennego, wypadkowy prąd upływowy jest geometryczną (wektorową) sumą prądów upływowych poszczególnych faz. Prąd ten zawiera składową czynną wywołaną upływnością izolacji oraz składową pojemnościową wynikająca z pojemności izolacji oraz pojemności przyłączonych kondensatorów  (np. filtrów przeciwzakłóceniowych). Wartości chwilowe (i) dodają się arytmetycznie, a ich wartości skuteczne (I) - geometrycznie (wektorowo). W określonym miejscu sieci lub instalacji objawia się on jako prąd róznicowy (i_∆  ;  I_∆), czyli suma pradów płynacych we wszystkich przewodach czynnych.

.

      Prąd różnicowy w instalacjach i urządzeniach elektrycznych

       Ze względu na dobór i działanie wyłączników różnicowoprądowych  przyjmuje się prąd różnicowy, czyli prąd o wartości chwilowej równej sumie algebraicznej wartości chwilowych prądów płynących we wszystkich przewodach czynnych  (L1, L2, L3, N) w określonym miejscu sieci lub instalacji elektrycznej.  Prąd różnicowy występujący w  określonym miejscu sieci lub instalacji nie dotkniętej zwarciem, można uważać za sumę geometryczną prądów upływowych występujących we wszystkich urządzeniach instalacji.

      Wartość prądu różnicowego w instalacji należy zmierzyć lub ocenić na podstawie: stanu izolacji przewodów instalacji, ich długości oraz od liczby, rodzaju i stanu urządzeń odbiorczych.

       Przy projektowaniu nowych obiektów przyjmuje się szacunkową ocenę prądów upływowych instalacji w oparciu o największe dopuszczalne wartości tych prądów dla pojedynczych urządzeń, określonych w normach przedmiotowych, natomiast w obiektach istniejących prąd upływowy i prąd różnicowy całej instalacji, grupy obwodów bądź pojedynczego obwodu czy odbiornika, ustala się na podstawie pomiarów. Uzyskane w tym przypadku wyniki mogą być wykorzystane do ustalenia znamionowego różnicowego prądu zadziałania wyłączników różnicowoprądowych i wybiórczości ich działania. Zasady doboru znamionowego różnicowego prądu zadziałania wyłączników różnicowoprądowych przedstawia rysunek 1.

b)

Rys.1 Zasady doboru znamionowego różnicowego prądu zadziałania wyłączników różnicowoprądowych

a) schemat zasilania,  b) charakterystyki wyłączników

.

                                                                                          gdzie: I_∆nB ≥ 2k_b· I_∆B  

      Znamionowy różnicowy prąd zadziałania I_∆ powinien być co najmniej 2…3 -krotnie większy od maksymalnego roboczego prądu różnicowego występującego w chronionej instalacji. Na przykład w obwodzie, w którym ustalony prąd różnicowy posiada wartość I_∆max, należy dobrać wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie zadziałania spełniającym następujący warunek:

.

                                                                                                 I_∆ = 2k_b·I_∆max

gdzie:

k_b - współczynnik bezpieczeństwa przyjmowany z przedziału (1,2 - 1,5),

      Wyłącznik selektywnym S, niezależnie od zwłoki czasowej, powinien mieć znamionowy różnicowy prąd zadziałania spełniający następujący warunek w stosunku do każdego z wyłączników na kolejnym niższym stopniu zabezpieczeń.

.

                                                                                         I_∆nA ≥ 2k_b ( I_∆nB+ I_∆d)

.

przy czym  I_∆d jest największym spodziewanym ustalonym prądem różnicowym oddziałującym na wyłącznik A. Jest to największy ustalony prąd upływowy wszystkich rozpatrywanych obwodów, łącznie z obwodem A (z wyłączeniem obwodu B). Prądy  I_{∆nB oraz} I_∆d dodaje się arytmetycznie, jeśli wszystkie obwody, w których one występują (rys. 1), są obwodami jednofazowymi zasilanymi z tej samej fazy, albo są obwodami trójfazowymi. 

.

      Zabezpieczenie wyłącznikami różnicowoprądowymi o  I_∆n = 30 mA tylko wybranych obwodów z w grupy obwodów chronionych wyłącznikiem różnicowoprądowym selektywnym S może spowodować, że obwody niechronione (4 i 5 na rys. 2) nie spełniają warunku selektywności w odniesieniu do poprzedzającego wyłącznika różnicowoprądowego. Nadmierna wartość prądów doziemnych w tych obwodach spowoduje zadziałanie głównego wyłącznika różnicowoprądowego, a w konsekwencji przerwę w dostawie energii elektrycznej do wszystkich obwodów rozpatrywanego układu zasilania. Ten problem powinien być rozwiązany na etapie projektowania.

                                Rys. 2 Przykład zasilania przy niepełnym wyposażeniu obwodów w wyłączniki różnicowoprądowe