Wybrane problemy instalacyjne przy stosowaniu wyłączników różnicowoprądowych.pdf

(547 KB) Pobierz
Ochrona przeciwporażeniowa
Dr hab. inż. Stanisław Czapp
Politechnika Gdańska
WYBRANE PROBLEMY INSTALACYJNE PRZY STOSOWANIU
WYŁĄCZNIKÓW RÓŻNICOWOPRĄDOWYCH
Streszczenie
Przedstawiono klasyfikację wyłączników różnicowoprądowych oraz zasady ich doboru
i instalowania w instalacjach elektrycznych. Omówiono czynniki wpływające na prawidłowe
działanie wyłączników i zwrócono uwagę na błędy popełniane przy ich stosowaniu. Wymie-
niono obwody, w których instalowanie wyłączników różnicowoprądowych jest obowiązkowe,
a w których niezalecane. Zwrócono uwagę na problemy działania wyłączników różnicowo-
prądowych przy prądach różnicowych odkształconych. Przedstawiono zastosowanie specjalnych
konstrukcji wyłączników różnicowoprądowych, jakimi są przenośne urządzenia różnicowo-
prądowe.
1.
Wstęp
Podstawową zaletą wyłączników różnicowoprądowych jest to, że umożliwiają
wykrywanie prądów doziemnych rzędu miliamperów, co jest nieosiągalne w przy-
padku zabezpieczeń nadprądowych (wyłączników nadprądowych i bezpieczników).
Jest to bardzo istotne, jeżeli człowiek ma być chroniony przed skutkami rażenia
spowodowanego bezpośrednim dotknięciem przewodu pod napięciem. Ta korzystna
cecha może jednak sprawiać problemy w obwodach, w których naturalne prądy do-
ziemne wynikające z przyłączonych filtrów przeciwzakłóceniowych są stosunkowo
duże i powodują zbędne zadziałania wyłączników różnicowoprądowych. Wyłączniki
różnicowopradowe są wrażliwe na kształt prądu różnicowego. Przy silnym odkształ-
ceniu tego prądu wyłącznik różnicowoprądowy może w ogóle nie reagować, mimo że
prąd różnicowy przyjmuje wartość wielokrotnie większą niż znamionowy prąd różni-
cowy zadziałania wyłącznika. W instalacjach z wyłącznikami różnicowoprądowymi
szczególnie istotne jest właściwe wykonanie instalacji, ponieważ błędne połączenia,
jak np. zamiana przewodu neutralnego N z ochronnym PE, czy połączenie przewodów
N i PE w obwodzie odbiorczym uniemożliwią jej poprawne użytkowanie. Stosowanie
wyłączników różnicowoprądowych wymaga szczególnej rozwagi, gdyż nietrudno
doprowadzić do rozwiązania, w którym zainstalowany wyłącznik różnicowoprądowy
nie będzie chronił w przypadku zagrożenia porażeniowego, a będzie zbędnie wyzwa-
lał, kiedy takiego zagrożenia nie ma.
2. Podstawowe parametry wyłączników różnicowoprądowych
2.1. Wprowadzenie
Wyłączniki różnicowoprądowe występują w najprzeróżniejszych wykonaniach
[6, 7, 8], różni producenci stosują odmienne oznaczenia dla określenia tych samych
parametrów wyłącznika. Poniżej przedstawiono podział wyłączników różnicowoprądo-
wych biorąc pod uwagę najistotniejsze parametry.
Nr 141-142
3
896314604.106.png
Ochrona przeciwporażeniowa
2.2. Napięcie znamionowe U n
Jest związane z napięciem znamionowym izolacji i określa wymagania odnośnie
do odstępów izolacyjnych aparatu oraz rezystancji izolacji. Jest również związane
obciążalnością zwarciową oraz działaniem członu kontrolnego i nie powinno być
znacznie większe (>20%) od napięcia znamionowego sieci.
2.3. Znamionowy prąd różnicowy zadziałania I n
Zalecane [4, 9, 10] wartości znamionowego prądu różnicowego zadziałania I
n
wyłączników różnicowoprądowych są następujące: 0,006–0,01–0,03–0,1–0,2–0,3–0,5–
–1–2–3–5–10–20–30 A. Dokonując wyboru znamionowego prądu różnicowego za-
działania wyłącznika różnicowoprądowego należy pogodzić dwa sprzeczne kryteria.
Z jednej strony prąd ten powinien być jak najmniejszy, a z drugiej strony nie może
dochodzić do zbędnych zadziałań spowodowanych ustalonymi prądami upływowymi.
2.4. Znamionowy prąd ciągły I n
Jest to największy prąd, jakim wolno wyłącznik długotrwale obciążać w stanie
zamkniętym. Znormalizowane wartości są następujące: 6−10−13−16−20−25−32−40–
−50−63−80−100−125 A; norma [2] podaje ponadto wartości: 160−200−250−400−630 A,
które dotychczas nie były wykorzystywane przez producentów. Prąd szczytowego
obciążenia obwodu nie powinien przekraczać znamionowego prądu ciągłego dobra-
nego wyłącznika różnicowoprądowego.
2.5. Liczba biegunów
Wyłącznik różnicowoprądowy powinien przerywać wszystkie przewody czynne
(L1, L2, L3, N). W związku z tym są potrzebne następujące wyłączniki różnicowo-
prądowe:
·wyłączniki dwubiegunowe (a nie jednofazowe) – w obwodach jednofazowych,
·wyłączniki czterobiegunowe (a nie trójfazowe) – w obwodach trójfazowych z prze-
wodem neutralnym,
·wyłączniki trójbiegunowe – w obwodach trójfazowych bez przewodu neutral-
nego.
Dopuszcza się wykorzystanie wyłączników czterobiegunowych w obwodach jedno-
fazowych. Należy przy tym pamiętać, aby przewody L i N instalacji przyłączyć w spo-
sób zapewniający działanie obwodu kontrolnego wyłącznika, tzn. aby reagował on na
naciśnięcie przycisku kontrolnego TEST.
2.6. Obciążalność zwarciowa
Z tego punktu widzenia rozróżnia się następujące rodzaje wyłączników:
a)
Wyłączniki różnicowoprądowe bez wyzwalaczy nadprądowych RCCB (ang.
residual current operated circuit-breakrers without integral overcurrent protec-
tion ) o zdolności wyłączania co najmniej równej 10-krotnej wartości prądu
znamionowego ciągłego, ale nie mniejszej niż 500 A. Takie wyłączniki należy
dobezpieczyć. Przykładowe oznaczenia wyłączników związane z koniecznością
dobezpieczenia podano poniżej.
4
896314604.117.png 896314604.128.png
Ochrona przeciwporażeniowa
Obciążalność zwarciowa 6 kA przy dobezpieczeniu bezpieczni-
kiem gG o prądzie znamionowym I
6000
63 A
nb
Obciążalność zwarciowa 6 kA przy dobezpieczeniu bezpieczni-
kiem gG o prądzie znamionowym 125 A
Obciążalność zwarciowa 10 kA przy dobezpieczeniu bezpieczni-
kiem gG o prądzie znamionowym
125
6000
I
nb
10000
63 A
I
nb
Największy dopuszczalny prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej jest
związany z wytrzymywanym przez wyłącznik różnicowoprądowy skutkiem
cieplnym prądu zwarciowego i wytrzymywaną wartością szczytową prądu
zwarciowego. Znajomość tych parametrów jest istotna, jeżeli wyłącznik różni-
cowoprądowy ma być dobezpieczony nie bezpiecznikiem, a wyłącznikiem nad-
prądowym. Musi on ograniczać wspomniane parametry zwarciowe w stopniu
nie gorszym niż bezpiecznik wskazany przez producenta.
b)
Wyłączniki różnicowoprądowe z wyzwalaczami nadprądowymi RCBO (ang.
residual current operated circuit-breakrers with integral overcurrent protection )
o zdolności wyłączania porównywalnej z wyłącznikami nadprądowymi. Takie
wyłączniki mają symbol graficzny, który informuje o znamionowym prądzie
zwarciowym umownym, np. oznacza wartość tego prądu równą 6 kA.
Wyłączniki takie mają też podany typ charakterystyki, jak wyłączniki nad-
prądowe, np. B16.
6000
2.7.Przydatność do wykrywania określonego kształtu przebiegu prądu różnicowego
Właściwy dobór wyłącznika różnicowoprądowego ze względu na ten parametr
jest niezwykle istotny, ponieważ źle dobrany wyłącznik może w ogóle nie reagować
na prąd różnicowy znacznie przekraczający znamionowy prąd różnicowy wyłącznika [1].
Na przykład, na prądy wyprostowane z zasady nie reagują wyłączniki typu AC. W ta-
blicy 1 przedstawiono podział wyłączników różnicowoprądowych ze względu na
zdolność do wykrywania określonego kształtu przebiegu prądu różnicowego.
2.8. Opóźnienie wyzwalania
Ze względu na opóźnienie wyzwalania wyróżnia się wyłączniki różnicowoprądowe:
·bezzwłoczne – bez określonego czasu przetrzymywania i bez dodatkowych
oznaczeń,
·krótkozwłoczne – o gwarantowanym czasie przetrzymywania co najmniej 10 ms;
nadające się do obwodów odbiorczych o dużym przejściowym prądzie różnico-
wym, w zależności od producenta oznaczane , VSK, KV, KVP, Hpi, HI,
·zwłoczne (selektywne) – o gwarantowanym czasie przetrzymywania co naj-
mniej 40 ms; zapewniające wybiorczość działania z wyłącznikami bezzwłocz-
nymi bądź krótkozwłocznymi, oznaczane .
Ponadto produkowane są przekaźniki różnicowoprądowe współpracujące z wy-
łącznikami nadprądowymi, w których można nastawiać wartość znamionowego prądu
różnicowego zadziałania, np. 0,03–0,1–0,3–1–3–5–10 A, jak i zwłokę zadziałania,
np. 0,06–0,1–0,3–1–5 s.
G
S
Nr 141-142
5
896314604.139.png 896314604.001.png 896314604.012.png 896314604.023.png 896314604.034.png 896314604.045.png 896314604.056.png 896314604.064.png 896314604.065.png 896314604.066.png 896314604.067.png 896314604.068.png 896314604.069.png
 
Ochrona przeciwporażeniowa
Tablica 1. Rodzaje wyłączników różnicowoprądowych ze względu na zakres uczulenia na kształt
przebiegu prądu różnicowego [4, 9, 10]
Oznaczenie literowe
i symbol graficzny
Przebieg prądu różnicowego, przy którym jest
zapewnione wyzwalanie wyłącznika
AC
·prąd przemienny sinusoidalny (na ogół 50/60 Hz)
·prąd przemienny sinusoidalny (na ogół 50/60 Hz),
·prąd pulsujący stały,
·prąd pulsujący stały ze składową wygładzoną 6 mA, z ew.
sterowaniem fazowym i niezależnie od biegunowości.
A
·prąd przemienny sinusoidalny (na ogół 50/60 Hz),
·prąd przemienny sinusoidalny o częstotliwości nieprzekra-
czającej 1000 Hz,
·prąd przemienny sinusoidalny ze składową wygładzoną o war-
tości większej spośród dwóch: 0,4 I
i 10 mA,
n
·prąd pulsujący stały ze składową wygładzoną o wartości
większej spośród dwóch: 0,4 i 10 mA,
·prąd stały z układów prostowniczych, tj.:
-z prostownika dwupulsowego zasilanego napięciem między-
przewodowym w przypadku wyłączników 2-, 3- i 4-biegu-
nowych,
-z prostownika trójpulsowego (układ gwiazdy) albo z pro-
stownika sześciopulsowego w przypadku wyłączników
3- i 4-biegunowych,
·prąd stały wygładzony, z ew. sterowaniem fazowym i nie-
zależnie od biegunowości.
B
I n
lub
Na rysunku 1 przedstawiono pasmowe charakterystyki czasowo-prądowe wyłącz-
ników różnicowoprądowych:
·bezzwłocznego o I
= 30 mA,
n
·krótkozwłocznego o I
= 30 mA,
n
G
·zwłocznego o I
= 300 mA.
S
n
2.9.Dopuszczalny zakres temperatury otoczenia
Ten parametr określa, w jakich temperaturach będzie działał poprawnie układ
wyzwalający wyłącznika. Jest to szczególnie ważne, jeśli wyłącznik ma pracować na
wolnym powietrzu. Warunki otoczenia silnie wpływają na niezawodność wyłączni-
ków różnicowoprądowych [8]. Stosuje się następujące oznaczenia:
brak oznaczenia
lub
–5 C
Wyłącznik do zainstalowania w ogrzewanym lub nieogrzewanym po-
mieszczeniu, dopuszczalny zakres temperatury otoczenia od –5 do + 40 C.
Obecnie traktuje się jako wykonanie normalne bez oznaczeń
Wyłącznik mrozoodporny do zainstalowania na wolnym powietrzu.
Dopuszczalny zakres temperatury otoczenia od –25 do + 40 C
- 25
6
896314604.070.png 896314604.071.png 896314604.072.png 896314604.073.png 896314604.074.png 896314604.075.png 896314604.076.png 896314604.077.png 896314604.078.png 896314604.079.png 896314604.080.png 896314604.081.png 896314604.082.png 896314604.083.png 896314604.084.png 896314604.085.png 896314604.086.png 896314604.087.png 896314604.088.png 896314604.089.png 896314604.090.png 896314604.091.png 896314604.092.png 896314604.093.png
 
Ochrona przeciwporażeniowa
a)
b)
t
[ms]
t
[ms]
500
500
450
450
400
400
350
350
300
300
250
250
200
200
150
150
100
100
30 mA
30 mA
50
50
40
40
10
bezzwłoczny
krótkozwłoczny
G
15
30
60
150
I [mA]
15
30
60
150
I [mA]
(5 I n )
( I n )
(2 I n )
(5 I n )
( I n )
(2 I n )
c)
t
[ms]
Rys. 1. Charakterystyki czasowo-prądowe wyłącz-
ników różnicowoprądowych:
a) bezzwłocznego o I
500
= 30 mA,
n
b) krótkozwłocznego o I
= 30 mA,
n
450
c) zwłocznego o I
= 300 mA
n
400
350
300
250
200
150
300 mA
zwłoczny
S
100
6 0
50
40
150 300
600
1500
I [mA]
( I n )
(2 I n )
(5 I n )
Nr 141-142
7
896314604.094.png 896314604.095.png 896314604.096.png 896314604.097.png 896314604.098.png 896314604.099.png 896314604.100.png 896314604.101.png 896314604.102.png 896314604.103.png 896314604.104.png 896314604.105.png 896314604.107.png 896314604.108.png 896314604.109.png 896314604.110.png 896314604.111.png 896314604.112.png 896314604.113.png 896314604.114.png 896314604.115.png 896314604.116.png 896314604.118.png 896314604.119.png 896314604.120.png 896314604.121.png 896314604.122.png 896314604.123.png 896314604.124.png 896314604.125.png 896314604.126.png 896314604.127.png 896314604.129.png 896314604.130.png 896314604.131.png 896314604.132.png 896314604.133.png 896314604.134.png 896314604.135.png 896314604.136.png 896314604.137.png 896314604.138.png 896314604.140.png 896314604.141.png 896314604.142.png 896314604.143.png 896314604.144.png 896314604.145.png 896314604.146.png 896314604.147.png 896314604.148.png 896314604.149.png 896314604.002.png 896314604.003.png 896314604.004.png 896314604.005.png 896314604.006.png 896314604.007.png 896314604.008.png 896314604.009.png 896314604.010.png 896314604.011.png 896314604.013.png 896314604.014.png 896314604.015.png 896314604.016.png 896314604.017.png 896314604.018.png 896314604.019.png 896314604.020.png 896314604.021.png 896314604.022.png 896314604.024.png 896314604.025.png 896314604.026.png 896314604.027.png 896314604.028.png 896314604.029.png 896314604.030.png 896314604.031.png 896314604.032.png 896314604.033.png 896314604.035.png 896314604.036.png 896314604.037.png 896314604.038.png 896314604.039.png 896314604.040.png 896314604.041.png 896314604.042.png 896314604.043.png 896314604.044.png 896314604.046.png 896314604.047.png 896314604.048.png 896314604.049.png 896314604.050.png 896314604.051.png 896314604.052.png 896314604.053.png 896314604.054.png 896314604.055.png 896314604.057.png 896314604.058.png 896314604.059.png 896314604.060.png 896314604.061.png 896314604.062.png 896314604.063.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin