Wyłączniki ochronne w instalacjach elektrycznych

Przez wyłączenie ochronne rozumie się szybkie, na czas nie dłuższy niż 200 ms, samoczynne odłączenie od źródła zasilania wszystkich faz odbiornika lub części instalacji elektrycznej, w przypadku uszkodzenia izolacji lub wystąpienia innej sytuacji awaryjnej zagrażającej osobie z porażeniem prądem.

Ochronne automatyczne wyłączenie zasilania — samoczynne otwarcie obwodu jednego lub kilku przewodów fazowych (i w razie potrzeby neutralnego przewodu roboczego), przeprowadzane w celu zapewnienia bezpieczeństwa elektrycznego.

Odłączenie ochronne może być zarówno jedynym i głównym środkiem ochronnym, jak i dodatkowym środkiem do uziemienia i zerowania sieci w związku z instalacjami elektrycznymi o napięciu roboczym do 1000 woltów.

Oznaczenie wyłączenia ochronnego - zapewnienie bezpieczeństwa elektrycznego, które osiąga się poprzez ograniczenie czasu narażenia osoby na niebezpieczny prąd.

Bezpieczne wyłączenie - szybkie zabezpieczenie, które zapewnia samoczynne wyłączenie instalacji elektrycznej w przypadku zagrożenia porażenia prądem elektrycznym.To zagrożenie może wystąpić, gdy:

• zwarcie fazy do korpusu sprzętu elektrycznego;

• ze spadkiem rezystancji izolacji faz względem ziemi poniżej pewnej granicy;

• pojawienie się wyższego napięcia w sieci;

• dotknięcie części pod napięciem, która jest pod napięciem.

W takich przypadkach zmieniają się niektóre parametry elektryczne w sieci: na przykład napięcie obudowy do masy, napięcie międzyfazowe do masy, napięcie składowej zerowej itp. Każdy z tych parametrów można zmienić, a raczej zmiana do pewnej granicy, przy której występuje niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym, może posłużyć jako impuls wyzwalający zadziałanie urządzenia zabezpieczająco-odłączającego, które polega na automatycznym odłączeniu niebezpiecznego odcinka od sieci.

Do obecnych urządzeń zwykle stosuje się lisa zabezpieczającego cztery rodzaje instalacji elektrycznych:

• Instalacje mobilne z izolowanym przewodem neutralnym (w takich warunkach w zasadzie budowa pełnoprawnego urządzenia uziemiającego jest problematyczna). Odłączenie ochronne jest wówczas stosowane razem z uziemieniem lub jako niezależny środek ochronny.

• Instalacje stacjonarne z izolowanym punktem neutralnym (gdzie konieczne jest zabezpieczenie maszyn elektrycznych, przy których pracują ludzie).

• Instalacje ruchome i stacjonarne z przewodem neutralnym dowolnego typu, w których istnieje duże niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym lub gdy instalacja pracuje w środowisku zagrożonym wybuchem.

• Instalacje stacjonarne ze stałym uziemionym punktem zerowym u niektórych użytkowników dużej mocy i użytkowników oddalonych, gdzie uziemienie jest niewystarczające do ochrony lub gdzie nie jest ono wystarczająco skuteczne jako środek ochronny, nie zapewniają wystarczającej krotności prądu międzyfazowego.

Aby zrealizować funkcję zabezpieczenia przed wyzwoleniem, należy zastosować specjalne wyłączniki różnicowoprądowe. Ich schematy mogą się różnić, projekty zależą od charakterystyki chronionej instalacji elektrycznej, charakteru obciążenia, trybu neutralnego uziemienia itp.

Wyłącznik różnicowoprądowy — zespół pojedynczych elementów, które reagują na zmianę dowolnego parametru sieci elektrycznej i dają sygnał do wyłączenia wyłącznika. Wyłącznik różnicowoprądowy, w zależności od parametru, na który reaguje, można przypisać do jednego typ lub inny, w tym typy urządzeń, które reagują na napięcie ramy względem ziemi, prąd zwarcia doziemnego, napięcie fazowe, napięcie składowej zerowej, prąd składowej zerowej, prąd roboczy itp.

Można tu zastosować specjalnie dopasowany przekaźnik ochronny, który jest zaprojektowany w taki sam sposób, jak bardzo czułe przekaźniki napięciowe ze stykiem otwartym, które są zawarte w obwodzie zasilania rozrusznika magnetycznego, na przykład silnika elektrycznego.

Celem wyłączenia ochronnego jest zastosowanie zestawu zabezpieczeń z pojedynczym urządzeniem lub niektórymi jego rodzajami:

• od jednofazowych zwarć doziemnych lub urządzeń elektrycznych normalnie odizolowanych od napięcia;

• z niepełnych zwarć, gdy zmniejszenie izolacji jednej z faz stwarza ryzyko obrażeń osób;

• przed zranieniem, gdy osoba dotknie jednej z faz sprzętu elektrycznego, jeśli dotyk nastąpi w strefie ochronnej urządzenia.

Przykładem tego jest proste urządzenie różnicowoprądowe oparte na przekaźniku napięciowym. Cewka przekaźnika jest podłączona między obudową zabezpieczanego urządzenia a uziemnikiem.

W warunkach, w których rezystancja cewki przekaźnika jest znacznie większa niż uziomu pomocniczego znajdującego się poza strefą rozbryzgową uziemienia ochronnego, cewka przekaźnika K1 będzie zasilana ze skrzynki do ziemi.

Wówczas w momencie awaryjnego rozwarcia obudowy napięcie to będzie większe od napięcia zadziałania przekaźnika i przekaźnik zadziała zamykając wyłącznik Q1 lub pobudzając obwód zasilania rozrusznika magnetycznego Q2 przez wyzwolenie.

Inną opcją dla prostego wyłącznika różnicowoprądowego do instalacji elektrycznych jest przekaźnik prądowy (przekaźnik nadprądowy). Jego cewka znajduje się w przerwie przewodu zerującego, dlatego styki otwierają obwód zasilania cewki rozrusznika magnetycznego w taki sam sposób, gdy obwód zasilania cewki wyłącznika jest zamknięty. Nawiasem mówiąc, zamiast uzwojenia przekaźnika, można czasem użyć uzwojenia wyłącznika jako przekaźnika nadprądowego.

Kiedy wyłącznik różnicowoprądowy jest oddany do użytku, należy go obowiązkowo sprawdzić: przeprowadzane są zaplanowane pełne i częściowe kontrole, aby upewnić się, że urządzenie działa niezawodnie i że w razie potrzeby występują przerwy.

Raz na trzy lata przeprowadzany jest pełny przegląd planowy, często połączony z naprawą podłączonych obwodów instalacji elektrycznej.Przegląd obejmuje również testy izolacji, sprawdzenie ustawień zabezpieczeń, testy urządzeń ochronnych oraz ogólny przegląd aparatury i wszystkich połączeń.

Jeżeli chodzi o przeglądy cząstkowe, to przeprowadzane są okresowo, w zależności od konkretnych uwarunkowań, ale obejmują: przegląd izolacji, przegląd ogólny, testy zabezpieczeń eksploatacyjnych. Jeśli urządzenie ochronne nie działa całkiem poprawnie, przeprowadzana jest dokładniejsza kontrola za pomocą specjalnego algorytmu.

W naszych czasach rozłączenie ochronne jest najbardziej rozpowszechnione w instalacjach elektrycznych stosowanych w sieciach o napięciu do 1 kV z uziemionym lub izolowanym punktem zerowym.

Instalacje elektryczne o napięciu do 1 kV w budynkach mieszkalnych, użyteczności publicznej i przemysłowych oraz instalacje zewnętrzne muszą co do zasady być zasilane ze źródła o solidnie uziemionym przewodzie neutralnym z systemem TN… Aby zabezpieczyć się przed porażeniem prądem elektrycznym w przypadku kontaktu pośredniego, takie instalacje elektryczne muszą być automatycznie odłączane od zasilania.

Podczas przeprowadzania automatycznego odłączania instalacji elektrycznych o napięciu do 1 kV, wszystkie dostępne części przewodzące muszą być podłączone do uziemionego punktu zerowego zasilania, jeśli używany jest system TN, oraz uziemione, jeśli używany jest system IT lub TT. W takim przypadku charakterystyki urządzeń ochronnych i parametry przewodów ochronnych muszą być skoordynowane, aby zapewnić znormalizowany czas odłączenia uszkodzonego obwodu od łącznika ochronnego zgodnie z nominalnym napięciem fazowym sieci zasilającej.

Trwa ochrona specjalny wyłącznik różnicowoprądowy (RCD), który pracując w trybie czuwania, na bieżąco monitoruje warunki porażenia prądem osoby.

RCD są stosowane w instalacjach elektrycznych do 1 kV:

• w mobilnych instalacjach pocztowych z izolowanym punktem neutralnym (zwłaszcza jeśli trudno jest stworzyć urządzenie uziemiające. Może być używane zarówno jako samodzielne zabezpieczenie, jak iw połączeniu z uziemieniem);

• w stałych instalacjach elektrycznych z izolowanym przewodem neutralnym do ochrony ręcznych maszyn elektrycznych jako jedyne zabezpieczenie i jako uzupełnienie innych;

• w warunkach podwyższonego ryzyka porażenia prądem i wybuchu w stacjonarnych i ruchomych instalacjach elektrycznych o różnych trybach neutralnych;

• w stacjonarnych instalacjach elektrycznych z przewodem neutralnym trwale uziemionym przy indywidualnych oddalonych odbiornikach energii elektrycznej oraz odbiorniku o dużej mocy znamionowej, gdzie ochrona przez uziemienie nie jest wystarczająco skuteczna.

Zasada działania RCD polega na tym, że stale monitoruje sygnał wejściowy i porównuje go z określoną z góry wartością (wartością zadaną). Jeżeli sygnał wejściowy przekroczy ustawioną wartość, urządzenie zostaje załączone i odłącza chronioną instalację elektryczną od sieci. Jako sygnały wejściowe wyłączników różnicowoprądowych wykorzystywane są różne parametry sieci elektrycznych, które niosą informację o warunkach porażenia prądem elektrycznym człowieka.

Zobacz też: Wyłącznik automatyczny, wyłącznik automatyczny, RCD — jaka jest różnica?