wykonywanie pomiarów.doc

13

              mgr inż. Fryderyk Łasak
         Zakład Badań Elektrycznych “El-Fred”
 

Wykonywanie pomiarów odbiorczych i okresowych pomiarów ochronnych w instalacjach elektrycznych o napięciu znamionowym do 1 kV

1. Wstęp

W latach 90-tych nastąpiły zmiany w zasadach budowy instalacji elektrycznych w obiektach budowlanych i zmieniły się zasady ochrony od porażeń prądem elektrycznym. Zmiany wprowadziło nowe Prawo Budowlane [15.9], Warunki Techniczne jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [15.11] oraz w przepisy dotyczące ochrony przeciwporażeniowej (wieloarkuszowa PN/E-05009 obecnie PN-IEC 60364) [15.1] Spowodowało to zmiany w wymaganiach dotyczących wykonywania pomiarów odbiorczych pomontażowych i okresowych pomiarów ochronnych dla oceny stanu ochrony przeciwporażeniowej w eksploatowanych urządzeniach elektrycznych o napięciu znamionowym do 1 kV.

Nowe przepisy ochrony przeciwporażeniowej wprowadziły zasadę: najpierw chronić, potem za-silać. Z tej zasady wynika kilka wymagań, których przestrzeganie znakomicie zwiększa bezpieczeństwo użytkowania urządzeń elektrycznych nawet w mało bezpiecznym systemie sieci TN-C.

Należą do nich: sposób przyłączania przewodu ochronno-neutralnego do obudowy urządzeń
I klasy ochronności, sposób przyłączania przewodów fazowego i ochronno-neutralnego w gnia-zdach wtyczkowych, w gniazdach bezpiecznikowych i w oprawach żarówkowych. Przepisy te podają też prawidłowy sposób podłączania przewodów w gniazdach wtyczkowych, co jest szczególnie ważne w sieciach komputerowych aby nie eliminować filtrów przeciwzakłóceniowych lub nie podawać napięcia na obudowę urządzeń

Wykonując pomiary elektryczne uzyskujemy informacje o stanie technicznym urządzeń z którymi mamy do czynienia. Dobry stan techniczny eksploatowanych urządzeń, czy też dopiero zmon-towanych i przekazywanych do eksploatacji, jest gwarancją bezawaryjnej i bezpiecznej pracy tych urządzeń.

Ogólnie pomiary dzielimy na trzy grupy:

  I. - pomiary wykonywane na urządzeniach elektrycznych u wytwórcy, dla sprawdzenia, że wykonane urządzenie jest w pełni sprawne i spełnia wymagania określonych norm lub aprobat technicznych. Karta kontroli technicznej jest podstawą udzielenia gwarancji na dane urządzenie.

II. - pomiary na urządzeniach elektrycznych zamontowanych w obiekcie przed przekazaniem do eksploatacji. Od tych pomiarów oczekujemy odpowiedzi czy:
¾ urządzenia zostały prawidłowo dobrane, zamontowane zgodnie z dokumentacją, są nie uszkodzone, właściwie wykonano nastawy zabezpieczeń, sprawdzona została funkcjonalność działania, sygnalizacja działa poprawnie i spełniono wszystkie warunki aby obwody elektryczne w całości mogły spełniać stawiane im dokumentacją techniczną wymagania i mogły być bezpiecznie eksploatowane. Efektem pomiarów powinny być protokoły pomontażowe.

III. - pomiary w okresie eksploatacji urządzeń aby uzyskać odpowiedź jaki jest aktualny stan techniczny urządzeń pod względem niezawodności i bezpieczeństwa pracy, czy nie uległ on pogorszeniu i nie stwarza zagrożenia porażeniowego. Wyniki tych pomiarów mają być podstawą do podjęcia decyzji o dalszej eksploatacji lub dokonaniu odpowiednich napraw, wymian czy remontów generalnych.

Pomiary zawsze powinny być wykonywane poprawnie, aby wyciągane wnioski były właściwe.

Przed wykonywaniem pomiarów elektrycznych powinniśmy odpowiedzieć na pytania:

1.      - kto może wykonywać pomiary związane z ochroną życia, zdrowia, mienia i ochroną środo-
  wiska,

2.      - czym należy wykonywać powyższe pomiary,

3.      - w jaki sposób należy je wykonywać - aby uzyskany wynik był poprawny.

Ad. 1 - pomiary elektryczne z racji swojego charakteru i sposobu wykonywania (urządzenia pod napięciem) niosą zagrożenia zarówno dla osób wykonujących te pomiary, jak i dla osób postronnych. Zgodnie z Zarządzeniem Ministra Gospodarki [15.18] prace przy wykonywaniu prób i pomiarów zaliczane są do prac w warunkach szczególnego zagrożenia dla zdrowia i życia ludzkiego. Dlatego osoby wykonujące pomiary powinny posiadać odpowiednie wykształcenie techniczne, doświadczenie eksploatacyjne oraz posiadać aktualne zaświadczenia kwalifikacyjne, upoważniające do wykonywania pomiarów jako uprawnienia w zakresie kontrolno-pomiarowym.

Ustawa “Prawo Energetyczne” [15.10] postanawia, że osoby zajmujące się eksploatacją sieci oraz urządzeń i instalacji obowiązane są posiadać kwalifikacje potwierdzone świadectwem wydanym przez komisje kwalifikacyjne. Komisje kwalifikacyjne zostały powołane przez Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki (URE) oraz właściwych Ministrów wymienionych w “Prawie Energetycznym”. W tej sprawie obowiązuje Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z. 28 kwietnia 2003r. [15.14] w sprawie szczegółowych zasad stwierdzania posiadania kwalifikacji przez osoby zajmujące się eksploatacją urządzeń instalacji i sieci.” Rozporządzenie to wprowadziło następujące zmiany:

1.      zniknął brak wymagania potwierdzenia posiadania kwalifikacji przy eksploatacji w zakresie obsługi urządzeń i instalacji w gospodarstwach domowych i rolnych a § 4.1. brzmi „Nie wymaga się potwierdzenia posiadania kwalifikacji w zakresie obsługi urządzeń i instalacji u użytkowników eksploatujących urządzenia elektryczne o napięciu nie wyższym niż 1 kV
i mocy znamionowej nie wyższej niż 20 kW, jeżeli w dokumentacji urządzenia określono zasady jego obsługi”.

2.      W załączniku nr 1, grupa 1. posiadanie kwalifikacji wymagane jest dla zespołów prądotwórczych o mocy powyżej 50 kW, poprzednio wymagano „łącznie od 20 kW wzwyż”.

3.      Nie wymaga się powtarzania sprawdzania spełniania wymagań kwalifikacyjnych na podstawie egzaminu co 5 lat. W związku z tym rozporządzenie zawiera nowy wzór świadectwa kwalifikacyjnego jako załącznik nr 2.

Ad. 2.- Obecnie całokształt spraw związanych z metrologią i wymaganiami dotyczącymi przyrządów pomiarowych reguluje obowiązująca od 1 I 2003r. nowa ustawa p.t. “Prawo o miarach” z dnia 11 maja 2001 r. [13.6], która stanowi, że przyrządy pomiarowe podlegają kontroli metrologicznej GUM, w formie:

              1. - zatwierdzenia typu,
              2. – legalizacji pierwotnej
              3. – legalizacji ponownej.

2.1. Legalizacja pierwotna jest sprawdzeniem, stwierdzeniem i poświadczeniem przez organ administracji miar, że przyrząd pomiarowy spełnia wymagania w przepisów metrologicznych i może być stosowany w obrocie publicznym do wyznaczania ilości albo jakości rzeczy lub usług w celu uzyskania prawidłowej postawy do rozliczeń. Obecnie zgodnie z decyzją Prezesa Głównego Urzędu Miar (Zarządzenie nr 29 z 29 06 1999 r. - Dziennik Urzędowy Miar i Probiernictwa nr 4/99) [15.8] legalizacji (jako przyrządy elektryczne) podlegają:
              a) - użytkowe liczniki energii elektryczne prądu przemiennego,
              b) - przekładniki prądowe i napięciowe do współpracy z licznikami,

2.2. Uwierzytelnienie (obecnie legalizacja ponowna) przyrządu jest sprawdzeniem, stwierdzeniem i poświadczeniem, że przyrząd pomiarowy spełnia wymagania ustalone w przepisach, normach, zaleceniach międzynarodowych lub innych właściwych dokumentach, a jego wskazania zostały odniesione do wzorców państwowych i są z nimi zgodne w granicach określonych błędów pomiarowych.
Obowiązkowi uwierzytelnienia podlegają, określone przez Prezesa Głównego Urzędu Miar (Zarządzenie nr 158 z 18 10 1996 r.)[15.8], mierniki natężenia pola elektrycznego i magnetycz-nego w zakresie częstotliwości radiowych mające znaczenie dla bezpieczeństwa życia, ochrony zdrowia i ochrony środowiska.

Przyrządy pomiarowe podlegające legalizacji lub obowiązkowi uwierzytelnienia nie mogą być wprowadzone do sprzedaży lub użytkowania przez wytwórcę lub sprzedawcę bez ważnych dowodów legalizacji albo uwierzytelnienia.

Obowiązek przedstawienia do legalizacji lub uwierzytelnienia ciąży także na użytkowniku oraz na wykonawcy naprawy przyrządu pomiarowego.

2.3. Obowiązkowi zatwierdzenia typu podlegają przyrządy do pomiaru wielkości elektrycznych i magnetycznych produkowane w kraju lub sprowadzane z zagranicy, wyszczególnione w Zarządzeniu nr 30 Prezesa Głównego Urzędu Miar z 29 06 1999 r. [15.8.]

W Zarządzeniu wyszczególnione są następujące przyrządy:

1. Mierniki napięcia prądu, mocy, oporu i przesunięcia fazowego.
2. Mierniki uniwersalne i multimetry.
3. Użytkowe liczniki energii elektrycznej prądu przemiennego.
4. Przekładniki prądowe i napięciowe do współpracy z licznikami.
5. Mierniki natężenia pola elektrycznego i magnetycznego w zakresie częstotliwości radiowych.

Ad. 3. - Przy wykonywaniu pomiarów należy zwrócić uwagę na warunki mogące mieć istotny wpływ na dokładność pomiaru, mieć świadomość popełnianych błędów i właściwie interpretować uzyskane wyniki.

2. Dokładność wykonywania pomiarów

Dokładność wykonywania pomiarów zależy od klasy dokładności użytych przyrządów, doboru właściwej metody wykonywania pomiarów i uwzględnienia uwarunkowań wynikających ze specyfiki badanego obiektu i jego parametrów. Należy dążyć do wykonywania pomiarów z możliwie dużą dokładnością, z uchybem pomiaru do 20 %.

Dokładność pomiaru zależy od zakresu użytego przyrządu pomiarowego i aby była jak największa odczytu należy dokonywać na takim zakresie aby wskazanie przyrządu wynosiło co najmniej 3/4 zakresu pomiarowego. Przy pomiarze napięcia 10 V woltomierzem o klasie dokładności 2,5%:
- na zakresie 100 V popełniany błąd  może wynieść 2,5 V co powoduje uchyb 25%
- na zakresie 50 V popełniany błąd  może wynieść 1,25 V co powoduje uchyb 12,5%
- na zakresie 10 V popełniany błąd  może wynieść 0,25 V co powoduje uchyb 2,5% zgodny z
   klasą dokładności przyrządu.

2.1 Klasa i zakres użytych przyrządów pomiarowych

Klasa dokładności przyrządu pomiarowego jest to maksymalny błąd bezwzględny popełniany w dowolnym miejscu skali, obliczony jako błąd procentowy w stosunku do pełnego zakresu pomiarowego, zaokrąglony do jednej z siedmiu znormalizowanych klas: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 i 5.
                            dm = . 100 % = . 100 %                                          [1]
gdzie: dm - uchyb względy przyrządu, Dm - błąd bezwzględny, Wm - wartość mierzona,
              Wrz - wartość rzeczywista, Wmax - aktualny zakres pomiarowy.
Dla przyrządów z zerem pośrodku skali Wmax jest sumą wartości bezwzględnych lewej i prawej strony skali.

2.2 Dobór właściwej metody pomiarów

Zastosowana metoda wykonywania pomiarów powinna być metodą najprostszą, zapewniającą osiągnięcie wymaganej dokładności pomiarów. Wybór metody pomiarów wynika ze znajomości obiektów mierzonych i rozpoznania dokumentacji technicznej obiektu. Sposób przeprowadzania badań okresowych musi zapewniać wiarygodność ich przeprowadzenia (wzorce, metodyka, kwalifikacje wykonawców, protokoły). Zastosowanie nieprawidłowej  lub mało dokładnej metody i niewłaściwych przyrządów pomiarowych może być przyczyną zagrożenia, w następstwie dopuszczenia do użytkowania urządzeń które nie spełniają warunków skutecznej ochrony przeciwporażeniowej.

2.3. Zasady wykonywania pomiarów

Przy wykonywaniu wszystkich pomiarów odbiorczych i eksploatacyjnych należy przestrzegać następujących zasad:

a)      Pomiary powinny być wykonywane w warunkach identycznych lub zbliżonych do warunków normalnej pracy podczas eksploatacji urządzeń czy instalacji,

b)      Przed przystąpieniem do pomiarów należy sprawdzić prawidłowość funkcjonowania przyrządów (kontrola, próba itp.),

c)      Przed rozpoczęciem pomiarów należy dokonać oględzin badanego obiektu dla stwierdzenia jego kompletności, braku usterek i prawidłowości wykonania, sprawdzenia stanu ochrony podstawowej, stanu urządzeń ochronnych oraz prawidłowości połączeń.

d)      Przed przystąpieniem do pomiarów należy zapoznać się z dokumentacją techniczną celem ustalenia poprawnego sposobu wykonania badań,

e)      Przed przystąpieniem do pomiarów należy dokonać niezbędnych ustaleń i obliczeń warunkujących:
                            -  wybór poprawnej metody pomiaru,
                               -  jednoznaczność kryteriów oceny wyników,
                               -  możliwość popełnienia błędów czy uchybów pomiarowych,
                            -  konieczność zastosowania współczynników poprawkowych do
                                wartości zmierzonych.

2.4. Okresowe sprawdzanie przyrządów pomiarowych

Przyrządy używane do sprawdzania stanu ochrony przeciwporażeniowej dla zachowania wiarygodności wyników badań powinny być poddawane okresowej kontroli metrologicznej co najmniej raz na  rok. Zgodnie z Zarządzeniem nr 12 Prezesa Głównego Urzędu Miar z 30 03 1999 r. [15.19.] w sprawie wprowadzenia przepisów metrologicznych o miernikach oporu pętli zwarcia, okres ważności dowodów kontroli metrologicznej mierników tego typu wynosi 13 miesięcy, licząc od pierwszego dnia miesiąca, w którym dokonano uwierzytelnienia – legalizacji ponownej.

3.  Zakres wykonywania pomiarów odbiorczych

Na wyniki pomiarów składają się dwie części:

-          pierwsza to oględziny mające dać pozytywną odpowiedź, że zainstalowane na stałe urządzenia elektryczne spełniają wymagania bezpieczeństwa podane w odpowiednich normach przedmiotowych, i że zainstalowane wyposażenie jest zgodne z instrukcjami wytwórcy, tak aby zapewniało jego poprawne działanie.

-          druga to próby i pomiary mające dać odpowiedź czy zachowane są wymagane parametry techniczne i spełnione są wymagania dotyczące aparatów pomiarowych i sprawdzających podanych w normach.

Norma PN-IEC 60364-6-61:2000 “Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Sprawdzanie. Sprawdzanie odbiorcze.” zawiera wymagany zakres prób odbiorczych. Norma wymaga aby każda instalacja przed przekazaniem do eksploatacji była poddana oględzinom i próbom celem sprawdzenia, czy zostały spełnione wymagania normy. Przed przystąpieniem do prób należy udostępnić wykonującym sprawdzenie instalacji, dokumentację techniczną wraz z protokołami oględzin i prób cząstkowych wykonanych podczas montażu (dotyczy pomiarów elementów, które zostały zasypane ziemią lub zalane betonem).

3.1. Oględziny

Oględziny to pierwszy etap pomiarów, który należy wykonać przed przystąpieniem do prób przy odłączonym zasilaniu, z zachowaniem ostrożności celem zapewnienia bezpieczeństwa ludziom i uniknięcia uszkodzeń obiektu lub zainstalowanego wyposażenia.

Oględziny mają potwierdzić, że zainstalowane urządzenia:
  -   spełniają wymagania bezpieczeństwa podane w odpowiednich normach;
  -   zostały prawidłowo dobrane i zainstalowane zgodnie z wymaganiami normy
  -   nie mają uszkodzeń pogarszających bezpieczeństwo;
  -   mają właściwy sposób ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym;
  -   właściwie dobrano przekroje i oznaczono przewody neutralne, ochronne, i fazowe;
  -   właściwie dobrano i oznaczono zabezpieczenia i aparaturę;
  -   są wyposażone w schematy i tablice ostrzegawcze i informacyjne;
  -   zapewniony jest dostęp do urządzeń dla wygodnej obsługi, konserwacji i napraw.

3.2. Próby

Norma zawiera zakres prób odbiorczych, które w zależności od potrzeb są następujące:
              -   próba ciągłości przewodów ochronnych, w tym głównych i dodatkowych
                  połączeń wyrównawczych;
              -   pomiar rezystancji izolacji instalacji elektrycznej;
              -   sprawdzenie ochrony przez separację obwodów;
              -   pomiar rezystancji podłóg i ścian;
              -   sprawdzenie samoczynnego wyłączenia zasilania – skuteczność ochrony
                  przeciwporażeniowej;
              -   pomiar rezystancji uziemienia uziomu;
              -   sprawdzenie biegunowości;
              -   próba wytrzymałości elektrycznej;
              -   próba działania;
              -   sprawdzenie skutków cieplnych;
              -   pomiar spadku napięcia.

Opisane w normie metody wykonywania prób, są podane jako zalecane, dopuszcza się stosowanie innych metod, pod warunkiem, że zapewnią równie miarodajne wyniki.
W przypadku, gdy wynik którejkolwiek próby jest niezgodny z normą, to próbę tą i próby poprzedzające, jeżeli mogą mieć wpływ na wyniki, należy powtórzyć po usunięciu przyczyny niezgodności.

W załącznikach A, B, C, D norma podaje:

A – metodę pomiaru rezystancji podłóg i ścian i dwie elektrody probiercze do jej pomiaru,
B - przykładowe metody sprawdzania działania urządzeń ochronnych różnic-prądowych,
C - metodę pomiaru rezystancji uziomu - sprawdzenie poprawności wykonania pomiaru,
D - przykłady metod pomiaru impedancji pętli zwarcia dla układów sieci TN.

W informacyjnym załączniku E – “Wskazówki stosowania przepisów arkusza 61: Sprawdzanie odbiorcze” norma zawiera dodatkowe wyjaśnienia interpretacyjne do kilku punktów normy:

- Omawia warunki wykonywania pomiaru rezystancji przewodów ochronnych i warunki jakie powinna spełniać zmierzona rezystancja tych przewodów aby ten pomiar mógł zastąpić pomiar impedancji pętli zwarciowej.

W załączniku informacyjnym F “Sprawdzanie i próby okresowe” omówiony jest cel przeprowadzania okresowych prób instalacji. Są one przeprowadzane dla określenia czy instalacje lub ich części nie pogorszyły się w takim stopniu, że dalsze ich wykorzystywanie jest niebezpieczne i nie spełniają one wymagań przepisów dotyczących instalacji. Sprawdzanie powinno obejmować badanie skutków wszystkich zmian wprowadzonych w instalacji. Podstawowe informacje dotyczące sprawdzania odbiorczego są również ważne do okresowego sprawdzania i prób.

4. Częstość wykonywania okresowych pomiarów i badań

Norma PN-IEC 60364-6-61 wymaga aby okresowe sprawdzania i próby instalacji elektrycznych były wykonywane w ciągu najkrótszego okresu po sprawdzeniu odbiorczym, który wynika z charakteru instalacji, eksploatacji i warunków środowiskowych w jakich eksploatowane są urządzenia. Najdłuższy okres między badaniami ustalony przez Ustawę Prawo Budowlane [15.9.] wynosi 5 lat. W załączniku omówiono przypadki, w których występuje wyższe ryzyko i zalecany jest krótszy czasokres badań i przeglądów

W zależności od warunków środowiskowych należy stosować różne okresy. Częstość badań należy ustalić w oparciu o wymagania Ustawy Prawo Budowlane [15.9], Ustawy Prawo Energetyczne [15.10.], wymagania przepisów o ochronie przeciwporażeniowej [15.1.] i przeciwpożarowej [15.13.] oraz o zasady wiedzy technicznej.

Wszystkie urządzenia i instalacje elektryczne można podzielić na cztery grupy w zależności od wymaganej częstości badań.

- 1 grupa -   urządzenia i instalacje badane w pełnym zakresie nie rzadziej niż co rok,
- 2 grupa -   urządzenia i instalacje badane pod względem bezpieczeństwa przeciwporażenio-
                      wego nie rzadziej niż co rok i pod względem bezpieczeństwa przeciwpożarowego,
                      przez pomiar rezystancji izolacji nie rzadziej niż co 5 lat,
- 3 grupa -   urządzenia i instalacje badane pod względem bezpieczeństwa przeciwporażeniowe-
                      go nie rzadziej niż co 5 lat i pod względem bezpieczeństwa przeciwpożarowego, nie
                      rzadziej niż co rok
- 4 grupa -   urządzenia badane w pełnym zakresie, nie rzadziej niż co 5 lat.

Tabela 1. Zalecane czasokresy pomiarów eksploatacyjnych urządzeń i instalacji elektrycznych