ei_2004_04_s014.pdf

ochrona

przeciwporażeniowa

zasady stosowania wyłączników

różnicowoprądowych

w instalacjach elektrycznych

(część 1)

dr inż. Lech Danielski – Politechnika Wrocławska

W artykule przedstawiono typy budowanych obecnie wyłączników różnicowoprądowych

oraz opisano zasady ich doboru i stosowania w instalacjach elektrycznych.

w Polsce od lat 50. wykonywane by ł y

w uk ł adzie sieciowym TN-C. Obecnie sta-

nowi ą one w kraju oko ł o 90% eksploatowa-

nych instalacji elektroenergetycznych.

W instalacjach tych, jako ś rodek ochrony

przed dotykiem po ś rednim, stosowana jest

ochrona przez samoczynne wy łą czenie za-

silania z urz ą dzeniami wy łą czaj ą cymi prze-

t ęż eniowymi w postaci bezpieczników to-

pikowych lub - rzadziej - samoczynnych wy-

łą czników instalacyjnych. Z ł y stan technicz-

ny instalacji domowych i brak umiej ę tno-

ś ci bezpiecznego u ż ytkowania elektrycz-

nych urz ą dze ń odbiorczych spowodowa ł y,

ż e w latach 1990-1995 a ż 87% ś miertelnych

wypadków pora ż e ń pr ą dem elektrycznym

nie mia ł o zwi ą zku z wykonywan ą prac ą .

Jak wykaza ł y wieloletnie ju ż do ś wiad-

czenia - m.in. krajów Europy Zachodniej -

oraz statystyki ś miertelnych wypadków po-

ra ż e ń pr ą dem elektrycznym, jednym z naj-

lepszych sposobów ograniczenia liczby wy-

padków, równie ż tych powodowanych b łę -

dem u ż ytkownika urz ą dze ń elektrycznych,

jest stosowanie w instalacjach odbiorczych

wy łą czników ró ż nicowopr ą dowych. Obo-

wi ą zek stosowania ich w nowych instala-

cjach w budynkach zawarty zosta ł w prze-

pisach i w normach.

Napi ę cie znamionowe wy łą czników ró ż -

nicowopr ą dowych jest zwykle podawane:

dlawy łą czników jednofazowych dwu-

biegunowych - 230 V / 50...60 Hz,

dla wy łą cz ni ków trójfazowych czte-

robiegunowych - 400 V (230/400 V) /

50...60 Hz.

Pr ą dy znamionowe ci ą g ł e (obci ąż enia)

I n s ą zgodne z pr ą dami zalecanymi dla wy-

łą czników samoczynnych i wynosz ą : 6, 8,

10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 63 A. Niektóre fir-

my wykonuj ą wy łą czniki ró ż nicowopr ą do-

we na pr ą dy znamionowe: 100, 125 i 160 A.

Przy wi ę kszych pr ą dach obci ąż enia, projek-

tuje si ę zwykle przeka ź niki ró ż nicowopr ą -

dowe przystosowane do wspó ł pracy z wy-

łą cznikami mechanizmowymi, wyposa ż o-

nymi w wyzwalacz zanikowo-napi ę ciowy.

Ze wzgl ę du na warto ść pr ą du I D n , wy-

łą czniki ró ż nicowopr ą dowe dziel ą si ę na :

a) wysokoczu ł e, których pr ą d I D n nie prze-

kracza 30 mA,

b) ś rednioczu ł e, których pr ą d I D n jest

wi ę kszy ni ż 30 mA, lecz nie jest wi ę k-

szy ni ż 500 mA,

c) niskoczu ł e, których pr ą d I D n jest wi ę k-

szy ni ż 500 mA.

Znamionowe pr ą dy I D n wynosz ą : 6, 10,

30, 100, 300, 500 mA, 1 oraz 3 A.

Wszystkie wy łą czniki ró ż nicowopr ą do-

we mog ą by ć stosowane jako urz ą dzenia

wy łą czaj ą ce w ochronie przed dotykiem po-

ś rednim, przez samoczynne wy łą czenie za-

silania. Wy łą czniki wysokoczu ł e mog ą by ć

dodatkowo uzupe ł nieniem ochrony przed

dotykiem bezpo ś rednim, czyli mog ą chro-

ni ć przed skutkiem dotkni ę cia cz ęś ci czyn-

nych, b ę d ą cych w normalnych warunkach

pracy instalacji pod napi ę ciem roboczym

wzgl ę dem ziemi. Wy łą czniki, których pr ą d

I D n nie przekracza 500 mA, stanowi ą rów-

nie ż ś rodek ochrony przed po ż arem insta-

lacji elektrycznej, spowodowanym pr ą da-

mi doziemnymi. Na rysunku 1 przedsta-

wiono strefy czasowo-pr ą dowe skutków

fizjologicznych pr ą dów ra ż eniowych prze-

miennych, z zaznaczonymi charakterysty-

kami czasowo-pr ą dowymi dzia ł ania wyso-

koczu ł ych wy łą cz-

ników ró ż nicowo-

pr ą dowych ozna-

mionowym ró ż ni-

cowym pr ą dzie za-

dzia ł ania I D n , rów-

nym 30 mA.

Analizuj ą c rysu-

nek, dochodzi si ę

do wniosku, ż e wy-

łą cznik wysokoczu-

ł y uniemo ż liwia

przep ł yw przez cia-

ł o osoby ra ż onej

pr ą du powoduj ą -

cego migotanie ko-

mór serca, przy za-

ł o ż eniu, ż e napi ę cie

dotykowe nie przekracza 250 V, a opór cia-

ł a jest nie mniejszy ni ż 1000 W .

typy wyłączników

różnicowoprądowych

Ze wzgl ę du na rodzaj pr ą du uszkodze-

niowego, na który wy łą czniki prawid ł o-

wo reaguj ą ,wy łą czniki ró ż nicowopr ą do-

we dziel ą si ę na:

wy łą czniki typu AC - przystosowane do

dzia ł ania wy łą cznie przy pr ą dzie uszko-

dzeniowym przemiennym;

wy łą czniki typu A - przystosowane

do dzia ł ania przy pr ą dzie uszkodze-

niowym przemiennym i przy pr ą dzie

uszkodzeniowym pulsuj ą cym jedno-

kierunkowym o dowolnej biegunowo-

ś ci lub sterowanym fazowo sterowni-

kiem tyrystorowym, ze sk ł adow ą sta-

łą do 6 mA;

wy łą czniki typu B - nadaj ą si ę do stoso-

wania w instalacjach pr ą du przemien-

nego z pr ą dem uszkodzeniowym prze-

miennym oraz z pr ą dem uszkodzenio-

wym pulsuj ą cym jednokierunkowym

o dowolnej biegunowo ś ci lub sterowa-

nym fazowo sterownikiem tyrystoro-

wym i z pr ą dem sta ł ym wyg ł adzonym.

Ze wzgl ę du na zachowanie si ę wy łą cz-

nika w stanach przej ś ciowych, wy łą czniki

ró ż nicowopr ą dowe dzieli si ę na:

wy łą czniki bezzw ł oczne - reaguj ą ce

z czasem w ł asnym wy łą cznika na poja-

wiaj ą cy si ę w obwodzie pr ą d uszkodze-

niowy (bez oznaczenia na obudowie);

wy łą czniki bezzw ł oczne o zwi ę kszonej

odporno ś ci na pr ą d uszkodzeniowy

udarowy, przetrzymuj ą ce bez zadzia ł a-

nia udar o kszta ł cie 8/20 µs o warto ś ci

szczytowej do 500 A (oznaczone na obu-

dowie rysunkiem udaru pr ą dowego);

parametry znamionowe

wyłączników

różnicowoprądowych

Rys. 1 Strefy czasowo-prądowe skutków ﬁ zjologicznych prądów

rażeniowych przemiennych o wartości do 10 A i częstotli-

wości od 15 Hz do 100 Hz, płynących na drodze lewa ręka

- obie stopy. Oznaczenia granic stref: a - próg odczuwa-

nia i reakcji; b - granica samouwolnienia; c - próg ﬁ brylacji

komór serca, 1 - wykres granicznych dopuszczalnych cza-

sów działania wysokoczułych wyłączników różnicowopą-

dowych o znamionowym różnicowym prądzie zadziałania

I D n, równym 30 mA, 2 - przykładowa charakterystyka cza-

sowo-prądowa wysokoczułych wyłączników różnicowo-

pądowych o znamionowym różnicowym prądzie zadziała-

nia I D n , równym 30 mA

Ka ż dy wy łą cznik ró ż nicowopr ą dowy

charakteryzuj ą nast ę puj ą ce parametry:

a) napi ę cie znamionowe - U n ,

b) pr ą d znamionowy ci ą g ł y - I n ,

c) pr ą d znamionowy ró ż nicowy zadzia ł a-

nia - I D n ,

d) cz ę stotliwo ść znamionowa - f.

www.elektro.info.pl

nr 4/2004

I nstalacje elektryczne niskiego napi ę cia

wy łą czniki krótkozw ł oczne - o odpor-

no ś ci na pr ą d uszkodzeniowy udarowy

przetrzymuj ą ce bez zadzia ł ania udar

o kszta ł cie 8/20 µs o warto ś ci szczyto-

wej do 3 kA (oznaczone na obudowie li-

ter ą G umieszczon ą w kwadracie lub li-

terami kV);

wy łą czniki zw ł oczne - nazywane te ż

wy łą cznikami selektywnymi - przezna-

czone do szeregowej wspó ł pracy z wy-

łą cznikami bezzw ł ocznymi (oznaczo-

ne na obudowie liter ą S umieszczon ą

w kwadracie), które, podobnie jak wy-

łą czniki krótkozw ł oczne, przetrzymuj ą

bez zadzia ł ania udar pr ą du uszkodze-

niowego o kszta ł cie 8/20 µs o warto ś ci

szczytowej do 3 kA.

Czasy wy łą czenia, wymagane przy zak ł ó-

ceniach (pojawianiu si ę pr ą du uszkodzenio-

wego) przez normy, okre ś laj ą ce zasady bu-

dowy wy łą czników ró ż nicowopr ą dowych,

zale żą od krotno ś ci pr ą du uszkodzeniowe-

go I D, w stosunku do warto ś ci znamionowe-

go ró ż nicowego pr ą du zadzia ł ania I D n oraz

od typu wy łą cznika. Maksymalne i mini-

malne czasy wy łą czenia wy łą czników ró ż -

nicowopr ą dowych typu AC przedstawio-

no w tabeli 1 .

Uwaga! Maksymalne czasy wy łą czenia

odnosz ą si ę równie ż do wy łą czników typu

A, z tym ż e warto ś ci pr ą dów uszkodzenio-

wych (ró ż nicowych) I D n , 2×I D n , 5×I D n nie-

sinusoidalnych nale ż y powi ę kszy ć przy po-

miarze czasu zadzia ł ania, mno żą c je przez

wspó ł czynnik 1,4 w przypadku wy łą czni-

ków, których znamionowy pr ą d ró ż nico-

wy zadzia ł ania I D n jest wi ę kszy ni ż 0,01

A i przez 2, w przypadku wy łą czników,

których pr ą d I D n jest co najwy ż ej rów-

ny 0,01 A.

Zestawienie wy łą czników ró ż nicowo-

pr ą dowych i stosowane na nich najwa ż -

niejsze oznaczenia przedstawiono w ta-

beli 2 .

Oznaczenia te powinny by ć umiesz-

czone bezpo ś rednio na wy łą czniku w ta-

kim miejscu, aby by ł y widoczne po jego

zainstalowaniu. Ponadto na obudowach

wy łą czników cz ę sto podawane jest rów-

nie ż oznaczenie literowe (np. ID - fr., FI

- niem., RCD, RCCB, RCBO - ang.) infor-

muj ą ce, ż e jest to wy łą cznik ró ż nicowo-

pr ą dowy.

Wy łą czniki ró ż nicowopr ą dowe, prze-

znaczone do u ż ytku domowego i podob-

nego, budowane s ą w dwóch podstawo-

wych rodzajach, oznaczonych w polskich

normach jako:

RCCB (residual current operated cir-

cuit-breakers without integral overcur-

nym zabezpieczeniem nadpr ą dowym.

Wy łą czniki s ą budowane na znamiono-

wy ró ż nicowy pr ą d zadzia ł ania okre ś lony

jako I n (rzadziej I D N ). Rzeczywisty pr ą d za-

niu uszkodzenia w instalacji, ale zapobie-

ga równie ż zb ę dnemu dzia ł aniu, spowodo-

wanemu przez robocze pr ą dy up ł ywowe,

wyst ę puj ą ce w ka ż dej instalacji elektrycz-

nej. W wy łą cznikach ró ż nicowopr ą dowych

stosuje si ę zwykle wy łą czanie wszystkich

biegunów roboczych - fazowych L i biegu-

na neutralnego N.

Uwaga! Wy łą czniki ró ż nicowopr ą dowe

reaguj ą na pr ą d uszkodzeniowy, p ł yn ą cy do

ziemi albo do uziemionego przewodu PE

przez izolacj ę lub przez cia ł o cz ł owieka. Nie

reaguj ą natomiast na pr ą dy uszkodzeniowe

(zwarciowe lub przeci ąż eniowe), p ł yn ą ce je-

dynie w przewodach roboczych. Dopiero

przy pr ą dach bardzo du ż ych - przekraczaj ą -

cych 6 razy warto ść znamionowego pr ą du

obci ąż enia I n (6×I n ) - mo ż liwe jest zadzia ł a-

nie wy łą cznika spowodowane dopuszczal-

n ą niesymetri ą budowy przek ł adnika ró ż -

nicowego. I dlatego w ka ż dym obwodzie

z wy łą cznikiem ró ż nicowopr ą dowym ko-

nieczne jest stosowanie równie ż zabezpie-

cze ń nadpr ą dowych w postaci wy łą czników

samoczynnych lub bezpieczników. Wyma-

ganie to nie dotyczy wy łą czników ró ż nico-

wopr ą dowych z wbudowanym zabezpie-

czeniem nadpr ą dowym (np. wy łą czniki

typu P 312 produkcji Legrand-FAEL).

Typ

wyłącznika

Prąd I n Prąd I D n

Czas wyłączenia

w sekundach dla prądu

uszkodzeniowego I D

o wartości:

Uwagi

I D n

2×I D n

5×I D n

Bezzwłoczny Dowolny Dowolny

0,3

0,15

0,04

czas

maksym.

czas

maksym.

Selektywny S

³ 25

³ 0,03

0,5

0,2

0,15

czas

minimalny

(zwłoczny)

0,13

0,06

0,05

Tab. 1 Maksymalne i minimalne czasy wyłączenia wyłączników typu AC

Typ

Oznaczenie

Przeznaczenie

Do stosowania w sieciach z prądem uszkodzeniowym

sinusoidalnie zmiennym doprowadzonym w sposób nagły

lub wolno narastający.

Do stosowania w sieciach z prądem uszkodzeniowym

sinusoidalnie zmiennym i stałym pulsującym, ze składową

stałą do 6 mA, ze sterowaniem (lub bez) kąta fazowego,

doprowadzonym w sposób nagły lub wolno narastający.

Do stosowania w sieciach z prądem uszkodzeniowym

sinusoidalnie zmiennym i stałym pulsującym, ze

sterowaniem (lub bez) kąta fazowego oraz z prądem stałym

wygładzonym doprowadzonym w sposób nagły lub wolno

narastający.

Wyłącznik bezzwłoczny odporny na udarowy prąd

różnicowy o wartości 500 A, 8/20 µs.

Wyłącznik krótkozwłoczny odporny na udarowy prąd

różnicowy o wartości 3 kA, 8/20 µs.

Wyłącznik selektywny, działający z opóźnieniem,

przeznaczony do współpracy przy szeregowym połączeniu

z wyłącznikiem bezzwłocznym, odporny na udarowy prąd

różnicowy 3 kA, 8/20 µs.

Wyłącznik przeznaczony do pracy poza pomieszczeniami,

w temperaturze do –25 ° C

Wyłącznik wymaga zabezbieczenia od strony zasilania

bezpiecznikiem typu gG o prądzie nie przekraczającym

63 A dla zapewnienia wyłączenia prądu zwarciowego

podanego przez wytwórcę. Jeżeli dopuszczalny prąd

znamionowy jest inny niż 63 A, to jego wartośc powinna

być podana przy symbolu bezpiecznika.

Tab. 2 Typy, oznaczenia i przeznaczenia wyłączników różnicowoprądowych

rent protection) - wy łą czniki bez wbu-

dowanego zabezpieczenia nadpr ą do-

wego (zwarciowego);

RCBO (residual current operated circu-

it-breakers with integral overcurrent

protection) - wy łą czniki z wbudowa-

dzia ł ania wy łą czników ró ż nicowopr ą do-

wych musi by ć wi ę kszy ni ż 0,5×I D n , jed-

nak nie wi ę kszy ni ż I D n . Spe ł nienie tego

wymagania przy poprawnym doborze

wy łą cznika ró ż nicowopr ą dowego nie tyl-

ko zapewnia jego dzia ł anie przy powsta-

nr 4/2004

www.elektro.info.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: