LABORATORIUM

CZĘŚĆ I

1.       Wstęp

Układ sieciowy TT charakteryzuje się:

- uziemionym punktem neutralnym źródła napięcia

- wszystkie części przewodzące dostępne (które w normalnych warunkach nie są pod napięciem) chronione przez to samo urządzenie ochronne powinny być połączone ze sobą przewodami ochronnymi i przyłączone do tego samego uziomu

- każdy obiekt budowlany powinien mieć połączenia wyrównawcze główne

- chronione elementy powinny być połączone z indywidualnym przewodem ochronnym

Rys. 1: Schemat układu sieci TT

Zaletą układu TT jest możliwość zastosowania wyłącznika różnicowoprądowego wpiętego, gdyż osobny przewód ochronny odchodzący do indywidualnego uziemienia ochronnego jest poza przekładnikiem Ferrantiego. Istnieje też możliwość rozbudowy instalacji TN-C poprzez własne uziemienie ochronne do sieci TN-C / TT, które daje też możliwość instalacji wyłącznika RCD.

Rys.2: Schemat pokazujący układ sieci TT w hali fabrycznej (dawniej)

Wadami układu TT jest wyższy koszt instalacji wynikający z konieczności wykonania osobnego uziomu, gdzie koszt i utrzymanie tego uziomu pozostaje na użytkowniku sieci, istnieją problemy związane z zastosowaniem skutecznej ochrony przeciwporażeniowej w postaci samoczynnego wyłączania zasilania, najczęściej funkcję tą przejmuje wyłącznik RCD. Aby prawidłowość samoczynnego wyłączania zasilania przez wyłącznik RCD była zachowana, należy dążyć do małych rezystancji uziomu – poniżej 1Ω. Często w budownictwie niemożliwe jest wykonanie układu TT (np. budynki wielorodzinne w nowym budownictwie, wyższe kondygnacje). Nawet poprawnie wykonany układ TT posiada dość dużą wartość impedancji pętli zwarcia, praktycznie powyżej wyłącznika nadprądowego typu B16 występują trudności z zapewnieniem odpowiedniej wartości IPZ.

Aby spełnione było samoczynne wyłączenie instalacji należy spełnić warunek:

RA∙IF≤50V

Gdzie

RA-rezystancja uziemienia, IF-prąd zadziałania wyłącznika (z charakterystyki)

Znamionowy prąd zabezpieczenia różnicowoprądowego obliczamy:

I∆N<50RA

2.       Wnioski

Układ sieci TT można spotkać jeszcze w fabrykach, zakładach czy innych miejscach, gdzie umyślnie zastosowano układ TT dla ochrony przeciwporażeniowej, jako bezpieczniejszy od układu TN-C. Układ sieci TT można spotkać również na wsiach. W przypadku odgórnego stwierdzenia, że transformator zasilający pracuje w układzie TN-C elektrycy mogą błędnie połączyć przewód N z PE, co stwarza zagrożenie pożarowe i porażeniowe. Obecnie zaleca się układ TN-S lub układ TN-C-S jako układ bezpieczny do eksploatacji

CZĘŚĆ II

1.       Wstęp

Ponieważ część teoretyczna układu sieci TT została opisana w części I, zwrócę uwagę na rodzaj i otrzymane wyniki pomiarów

a)      Badanie wyłącznika różnicowoprądowego

Często w układzie sieci TT aby zachować warunek samoczynnego wyłączenia zasilania należy zastosować wyłącznik RCD. Wyłącznik ten chroni przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim (rozłącza układ w przypadku pojawienia się prądu upływowego). Ogranicza uszkodzenia urządzeń w przypadku awarii.

Podczas normalnej pracy wektorowa suma prądów płynących przez przekładnik jest równa zero (zgodnie z I prawem Kirchoffa), dlatego w uzwojeniu przekładnika Ferrantiego nie indukuje się siła elektromotoryczna, która ma pobudzić przekaźnik spolaryzowany. Wyłącznik RCD więc nie rozłącza układu w trakcie normalnej pracy.

Jeśli dojdzie do nieprawidłowej pracy układu pojawia się prąd upływowy (np. przez ciało człowieka, który dotknął bezpośrednio przewodu, lub przez obudowę urządzenia które zostało uszkodzone), wtedy wektorowa suma prądów płynących przez przekładnik nie będzie równa zero. W związku z tym w uzwojeniu wyidukuje się pewna siła SEM, która pobudzi przekaźnik spolaryzowany i wyzwalacz, zadziała wtedy wyłącznik (pole magnetyczne wytworzone przez cewkę przekaźnika zkompensuje pole magnetyczne magnesu stałego przekaźnika), otwarte zostaną więc styki główne i odłączone zasilanie chronionego obwodu.

Rys.1: Schemat blokowy wyłącznika RCD

b)      Pomiar impedancji pętli zwarcia

Skuteczną i najczęściej stosowaną metodą ochrony przeciwporażeniowej jest ochrona przed dotykiem pośrednim w obwodach wyposażonych w zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe. Metoda ta polega na samoczynnym wyłączeniu zasilania w przypadku pojawienia się niebezpiecznego napięcia dotykowego na dostępnych elementach przewodzących urządzeń elektrycznych. Elementy przewodzące urządzenia są połączone z przewodem ochronnym sieci. W momencie pojawienia się na nich niebezpiecznego napięcia dotykowego, spowodowanego metalicznym zwarciem z przewodem fazowym sieci, nastąpi przepływ prądu w obwodzie faza - przewód ochronny, zwanego prądem zwarciowym. Przepływ tego prądu spowoduje zadziałanie wyłącznika nadmiarowo prądowego i wyłączenie zasilania.

Warunkiem, który należy spełnić, aby uznać stopień ochrony określonego urządzenia za wystarczający jest to, aby elementy dostępne nie pozostawały zbyt długo pod wpływem niebezpiecznego napięcia dotykowego. Zabezpieczenie musi zadziałać w czasie dostatecznie krótkim, którego wartość określają normy. Wartość prądu IA jest zależna od charakterystyki czasowo - prądowej zastosowanego zabezpieczenia i wymaganego czasu wyłączenia.

Rys. 2: Pomiar impedancji pętli zwarcia (w tym przypadku w sieci TN-C-S). Różnica w układzie TT polega na innym połączeniu przewodu ochronnego PE (pętla impedancja zamyka się przez ziemię) 

Podczas pomiaru pętli zwarciowej metodą techniczną wykonywane jest „sztuczne zwarcie” – przyrząd dokonuje pomiaru napięcia bez obciążenia oraz podczas krótkotrwałego obciążeniem rezystorem zwarciowym. Impedancja pętli zwarciowej jest wyliczona na podstawie różnicy spadków napięć. Wartość impedancji ZS potrzebną do określenia, czy zabezpieczenie jest poprawne, należy zmierzyć. Pomiar ten umożliwiają mierniki impedancji pętli zwarciowej. Stosowanie mierników rezystancji pętli jest uzasadnione w obwodach, w których stosunek reaktancji do rezystancji obwodu zwarciowego jest bliski zeru - wówczas błąd pomiaru rezystancji zamiast impedancji jest pomijalny. Przypadek taki występuje z reguły w obwodach odbiorczych. Do pomiarów małych wartości pętli, z którymi mamy do czynienia najczęściej w sieciach rozdzielczych, należy stosować mierniki impedancji pętli zwarcia, gdyż błąd spowodowany pominięciem składowej reaktancyjnej może tu mieć już istotne znaczenie.

c)      Pomiar rezystancji izolacji

Pomiary rezystancji izolacji przewodów instalacji i uzwojeń urządzeń elektrycznych, wykonywane w warunkach eksploatacyjnych, mają na celu ustalenie stanu izolacji, który ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi raz prawidłowe funkcjonowanie urządzeń elektrycznych. Systematyczne wykonywanie badań i pomiarów rezystancji izolacji i ewidencjonowanie uzyskanych wyników badań, pozwala na:

- wcześniejsze wykrycie pogarszającego się stanu izolacji,
- zapobieganie awariom i pożarom, które mogą wystąpić wskutek pogorszenia właściwości izolacji,
- prowadzenie właściwej i bezpiecznej eksploatacji urządzeń, instalacji i sieci elektroenergetycznych.

Rezystancja izolacji części czynnych niebezpiecznych, decyduje o skuteczności ochrony podstawowej (ochrony przed dotykiem bezpośrednim). Pomiar rezystancji izolacji opiera się na pomiarze natężenia prądu płynącego przez izolację pod wpływem przyłożonego napięcia stałego. Wartość rezystancji izolacji wyznacza się z prawa Ohma:

R=UI

Całkowity prąd płynący przez izolację jest sumą trzech prądów składowych:

- prąd przewodzenia (upływności): o niewielkiej wartości, składa się z dwóch wartości, prądu płynącego przez izolację (tzw. upływności skrośna) oraz prądu płynącego po powierzchni materiału (tzw. upływność powierzchniowa).