Zdecydowana większość domowych instalacji w Polsce nie jest wykonywana przez osoby kompetentne, które mają pojęcie co robią, choć ich klientom-laikom często się wydaje inaczej. Polski deweloper podobnie jak osoba prywatna wybiera zleceniobiorcę przede wszystkim pod kątem ceny. Bo skoro na rynku jest ktoś, kto oferuje rzekomo ten sam rezultat za trzy razy mniej, to czy ten droższy nie jest… oszustem?

W praktyce ci najtańsi wykonawcy wykorzystują najtańsze materiały, które często nie spełniają ani norm ani przepisów. A czy rzeczywiście zatrudnienie najtańszego wykonawcy jest opłacalne? I co w takiej sytuacji może pójść nie tak?

Załóżmy, że jesteśmy w mieszkaniu, w którym instalację wykonywał “Janusz” z najtańszą ofertą. Światło świeci, niedawno kupiony za dwie wypłaty komputer pracuje prawidłowo. W którymś momencie ktoś postanawia włączyć piekarnik i po jakichś 20 minutach, nagle słychać trzask z komputera i wydobywa się dym. Po ugaszeniu ognia, okazuje się, że piekarnik stracił zasilanie, bo przestał dawać jakiekolwiek znaki życia, a ze “skrzynki z bezpiecznikami” zaczyna się wydobywać dym i chwilę później zaczyna się palić szafka, która stała zaraz pod nią. Straż pożarna jedyne co uratowała, to kilka ścian nośnych.

Czy ta tańsza instalacja rzeczywiście była tańsza, czy może powyższa historia jest całkowicie zmyślona? Niestety nie. Źle wykonana instalacja prowadzi do pożarów i do śmiertelnych porażeń. Około 30% pożarów jest właśnie spowodowane przez źle wykonaną instalację elektryczną, najtańsze przedłużacze oraz chińskie urządzenia bez atestów, które ostatnio są coraz bardziej modne z racji (podejrzanie) niskiej ceny.

Niektórzy uważają, że ich instalacja wykonana przez naszego przysłowiowego “Janusza” z pewnością musi być bezpieczna, przecież ma zaledwie rok czasu, a skoro jest bezpieczna, to również jest bezawaryjna i nie ma prawa nic się zdarzyć. Pozostałych, którzy woleliby jednak nie ryzykować spalenia się żywcem, tak jak pewna 18-latka z Krakowa, zapraszam do dalszego czytania.

Oprócz tego, że każda instalacja jest inna, to możemy je podzielić na instalacje mieszkaniowe oraz przemysłowe. Te pierwsze znajdują się w domach i mieszkaniach. Te drugie – wszędzie indziej.

Dla laika obie niczym się nie różnią – tak samo przewody, gniazdka i jakieś bezpieczniki. Dla wykształconego i doświadczonego elektryka, to jak niebo i ziemia. W przemyśle, każda awaria, pożar czy śmiertelne porażenie powoduje duże straty, czy to materialne, czy to w postaci ludzkiego życia – to drugie również jest bardzo dużym kosztem w przemyśle, przynajmniej w cywilizowanych krajach. Przeciętny Kowalski nie będzie narzekał po tym jak go prąd zabije, albo zrobi to pożar przez zwatowany bezpiecznik czy przez najtańszy przedłużacz z marketu.

Część osób pewnie złapie się za głowę albo nawet zaczyna się głośno śmiać. Przecież elektryk musi mieć uprawnienia, a ci elektrycy co krzyczą o bezpieczeństwie, to przecież oszuści, którzy szukają zarobku poprzez strach. A jak mawia klasyk: nic bardziej mylnego.

Obecnie rynek jest zalany materiałami elektrycznymi, które nie spełniają żadnych norm oraz samymi “elektrykami”, którzy nimi nie są, bo uprawnienia w Polsce można bez najmniejszego problemu dosłownie kupić. Niby niedawno weszło w życie rozporządzenie, w którym politycy chcieli nieco naprawić ten problem, ale wciąż mamy przepisy, które można łatwo obejść.

Często można usłyszeć w internecie dyskusje inwestorów wykonujących remont lub budowę domu, o tym, że znaleźli elektryka, który za robotę z materiałem powiedział kilka razy mniejszą sumę. Żyć nie umierać, czyż nie? Ci pseudo-elektrycy kupują najtańszy osprzęt, który wygląda bardzo podobnie do tego dużo droższego.

A w praktyce? W praktyce, co najzabawniejsze, jak ktoś “zainwestuje” w najtańszy ogranicznik przepięć, który z założenia ma chronić instalację i urządzenia od przepięć, to zdarza się, że zacznie się on palić jako pierwszy. I niestety to nie jest ponury żart, tylko obserwacja poparta wieloma przypadkami udokumentowanymi w internecie. I co ciekawe, większość tanich i niebezpiecznych ograniczników z niewiadomych przyczyn jest koloru pomarańczowego.

Dobór właściwego ogranicznika również ma znaczenie. Może być nawet jednej z dwóch najlepszych producentów, ale jeśli to będzie najtańszy model typu T2 lub T3, przy zasilaniu budynku przez linię napowietrzną w którą uderzy piorun, to taki ogranicznik nic nie da, bo T2 i T3 służą do ograniczania przepięć łączeniowych i “szczątkowych” z pozostałych ograniczników. Od ochrony przed skutkami uderzenia pioruna, zwykle może tylko służyć typ T1. Oczywiście sposób ich podłączenia w instalacji, jak i sam uziom, tak samo mają gigantyczne znaczenie – użycie zbyt długich przewodów lub dobezpieczenie za pomocą esa (wyłącznika nadprądowego) zamiast bezpiecznika topikowego, może spowodować, że ogranicznik nie będzie działał tak jak powinien.

Warto podkreślić i zapamiętać – ograniczniki przepięć (SPD), właściwie dobrane i właściwie podłączone, istotnie zmniejszają ilość usterek, zarówno instalacji, jak i urządzeń które z niej korzystają np. z gniazdek w ścianie. Istotnie to też zmniejsza ryzyko pożaru, ze względu na uszkodzenia izolacji, jakie mogą powstać podczas przepięcia.

Nieco bardziej dyskusyjny temat to różnicówki, czyli aparaty które chronią przed porażeniem (ściślej to wyłączają w jego trakcie i nie w każdym przypadku), przed pożarem wskutek uszkodzenia izolacji (pod warunkiem, że każdy jeden obwód posiada PE) i w niektórych wypadkach przed uszkodzeniem urządzeń elektronicznych, wskutek ich wtórnych awarii.

Różnicówka (w skrócie RCD) typu A chroni przed najistotniejszymi skutkami porażenia przy uszkodzeniu izolacji w urządzeniach elektronicznych – wliczając w to źródła światła bazujące na diodach LED. Taka różnicówka w postaci jednofazowej to koszt rzędu kilku godzin pracy na etacie za stawkę minimalną. No ale taki np. prezes banku będzie z pewnością zadowolony jak facet podający się za elektryka, zaproponuje mu różnicówkę kupioną przez niego na Aliexpress za cenę kilka razy mniejszą, która w rzeczywistości w środku jest pusta i nijak nie pełni swojej funkcji.

W Polsce można zaobserwować nieciekawą modę na stosowanie RCD typu AC zamiast typu A. W razie usterki izolacji np. w transformatorze ładowarki do telefonu, dojdzie do porażenia, a ww. typ AC nie wyłączy i nie zabezpieczy naszego zdrowia oraz życia, w przeciwieństwie do typu A. Warto o to zadbać. Jeśli elektryk powie, że nie rozumie o co chodzi albo że to nie ma znaczenia, to znaczy, że to jest zwykły partacz, a nie elektryk.

A propos zarówno różnicówek, jak i awarii sprzętów elektronicznych, często można spotkać instalacje, w których połączenia są wykonane niewłaściwie lub z biegiem lat i brakiem przeglądów przestały być dobre. W przypadku przewodów fazowych, krótkotrwałe przerwy mogą powodować niewielkie przepięcia, które w sposób niezauważalny będą uszkadzać urządzenia elektroniczne – nawet jeśli są ograniczniki przepięć, które jak sama nazwa wskazuje, tylko ograniczają.

Dużo gorzej jest w przypadku okresowych przerw na połączeniach przewodów neutralnych, zwłaszcza w instalacjach trójfazowych. W zależności od konkretnego miejsca takiej przerwy, bardzo często urządzania zarówno elektryczne jak i elektroniczne dosłownie stają w ogniu, gdyż w miejscu gdzie powinno być napięcie jednofazowe 230 V, okresowo pojawia się napięcie międzyfazowe wynoszące 400 V. Taka “drobna” usterka często powoduje nie tyle uszkodzenia drogich urządzeń podłączonych do gniazdka, co to że stają w ogniu. Wykwalifikowany, doświadczony oraz uczciwy elektryk, zwykle stara się dbać o to, żeby to było jedną z najmniej prawdopodobnych usterek.

Okresowość tego zjawiska powoduje, że Kowalski mierzący napięcie multimetrem z marketu, nie zauważy nic podejrzanego, bo sam pomiar trwa zbyt krótko, a miernik pokazuje wartość uśrednioną z czasu niewiele krótszego niż pół sekundy. Choćby mierzył przez dziesięć minut, to jak ma złapać coś, co pojawia się losowo, raz na około dwa dni? A że zepsuł się komputer za kilka tysięcy, to kto by się tym przejmował? Kowalski powie, że z pewnością to nie wina instalacji bo jego tani chiński miernik pokazał prawidłowe napięcie… Dlatego właśnie takim osobom nie pomagam z instalacjami elektrycznymi, bo wiedzą wszystko lepiej. Z pewnością mechanicy samochodowi wiedzą teraz co mam na myśli.

Połączenia to nie tylko te wykonane na stałe, ale też te stykowe, czyli gniazda, łączniki i aparaty w rozdzielnicy. Szczególnie niebezpiecznym zjawiskiem są stare gniazda, do których ktoś często wkładał brudne wtyczki, z brudnymi stykami (“bolcami”) – wystarczy jedno urządzenie o większym poborze prądu, jak np. farelka lub pralka, żeby wtyczka lub gniazdo zaczęło się palić pod naszą nieobecność. Dokładnie tak samo niebezpieczne bywają nieprzemyślane remonty które może i nie dotyczą instalacji elektrycznej, ale powodują dostawanie się pyłu, a nawet gruzu zarówno do gniazd, jak i aparatów w rozdzielnicy – póki nie przydarzy się zwarcie, to zwykle nikt nie zauważy, że instalacja grozi pożarem. Do dziś posiadam zdemontowany wyłącznik nadprądowy (“bezpiecznik” z wajchą), w którego wnętrzu poremontowy gruz zrobił z niego grzechotkę. Przed jego demontażem, oświetlenie elektryczne robiło dyskotekę…

Od pewnego czasu istnieje na rynku rodzaj aparatu, który zabezpiecza przed pożarem w razie iskrzenia łączeń lub przewodów. Jednak jest on dość drogi (kilkaset złotych) i nie jest on obowiązkowy w Polsce, w rezultacie cena zniechęca typowego zjadacza chleba. W Niemczech obowiązek jego stosowania dotyczy tylko budynków drewnianych, gdyż w takich rozprzestrzenianie się ognia jest oczywiście znacznie ułatwione. To urządzenie można znaleźć pod skróconą nazwą AFDD.

Przeglądy instalacji elektrycznych, które w Polsce są obowiązkowe, powinny wyłapać takie usterki nie widoczne gołym okiem, ale z czasem mogące doprowadzić do tragedii. Jednak wiele przeglądów jest wykonywana na papierze lub pobieżnie, o ile w ogóle. Elektrycy, którzy posiadają uprawnienia kontrolno-pomiarowe, powinni teoretycznie wiedzieć, że przegląd składa się z oględzin oraz pomiarów, ale jednak wciąż około 1/3 z nich uważa, że przegląd i pomiary ochronne, to jedno i to samo, tym samym nie wykonując oględzin, które mogą wyjść negatywnie pomimo prawidłowych wyników pomiarów. Co gorsza istnieją mierniki, które same interpretują wyniki (nie zawsze w sposób prawidłowy), co otwiera drogę do wykonywania przeglądów przez kompletnych laików z lewymi uprawnieniami.

Dbając o posiadane instalacje czy urządzenia w sposób odpowiedzialny i regularny, zmniejszamy nie tyle ilość napotykanych usterek, co ilość wypadków, które zdarzają się praktycznie każdemu.

Najczęstsze rodzaje usterek i ich przyczyny

Zwarcie

Z definicji, to połączenie niskoimpedancyjne dwóch przewodników o różnym potencjale. Zarówno teoria jak i praktyka, mówi, że może nastąpić wszędzie i w każdym miejscu. Z tego powodu, przewody i urządzenia muszą być zabezpieczone nie tylko przed przeciążeniem. Wielkość natężenia prądu, nie wpływa liniowo na czas wyłączenia poprzez zabezpieczenie (bezpiecznik lub wyłącznik nadprądowy), więc przewody muszą być dobrane pod kątem wytrzymałości zwarciowej.

Aby wyjaśnić wytrzymałość zwarciową, to trzeba zrozumieć, że zabezpieczenie w postaci bezpiecznika lub esa (wyłącznika nadprądowego, czyli “bezpiecznik” z wajchą), nie wyłączy szybciej niż 20 ms (0.02 s). Z pozoru to bardzo szybko, ale nie dość szybko podczas ogromnego natężenia prądu jaki jest podczas zwarcia. W instalacji natężenie prądu podczas intensywnego korzystania może być rzędu 16 A. Podczas zwarcia kilka tysięcy amper.

Grzanie się przewodu jest zależne od kwadratu tegoż prądu (I^2*t/P), więc pominięcie tej kwestii może nawet spowodować, że podczas zwarcia przewód dosłownie wyparuje w ułamek sekundy. Był i nie ma.

Często zapominana kwestia, to warunek SWZ. Mianowicie, podczas zwarcia, obudowy urządzeń znajdują się pod napięciem. Jeśli instalacja została źle wykonana lub nie miała przeglądu przez zbyt długi czas, to czas wyłączenia zwarcia może być zbyt długi (ponad 0.2 s), a to stanowi poważne ryzyko utraty zdrowia, a nawet życia.

Jeśli przez przewód płynie prąd, to wkoło niego powstaje niewielkie pole magnetyczne. Podczas zwarcia, prąd jest znacznie większy, a źle ułożone przewody mogą zmienić swoją lokalizację, np. wyrwać się ze ściany lub spowodować uszkodzenia wewnątrz rozdzielnicy. W instalacjach mieszkaniowych, zwykle to nie jest problem, ale w przemyśle bywały przypadki, że metalowe drzwi od pomieszczenia rozdzielni przeleciały kilka metrów i wbiły się w przeciwległą ścianę.

Zwarcie łukowe

Generalnie każde zwarcie, powoduje powstanie łuku elektrycznego. Jeśli jednak warunki w jakich do tego doszło są odpowiednie, to możemy mówić o zwarciu łukowym, czyli zbyt małe natężenie prądu aby zabezpieczenie wyłączyło dość szybko i zarazem spora część mocy, wydzielana jest na łuk elektryczny, który wytwarza ogromną temperaturę. Ta tyle ogromną, że metale mogą ulec stopieniu oraz dojść do pożaru lub eksplozji – gdyż nagły wzrost temperatury powoduje nagły wzrost ciśnienia. Jeśli do tego dojdzie w mniej lub bardziej zamkniętej obudowie urządzenia lub rozdzielnicy, to lepiej nie być wtedy w pobliżu… Takowe może się przydarzyć w każdej jednej instalacji, urządzeniu czy np. w samochodzie w który jest przecież akumulator.

Często powtarzanym mitem, jest to, że taki typ zwarcia występuje tylko w instalacjach przemysłowych i sieciach. Osobiście byłem świadkiem takowego zjawiska i jego efektem był deszcz stopionej miedzi, który uraczył moją twarz. Miałem sporo szczęścia, że moje oczy nie uległy “uszkodzeniu”.

Najpopularniejszym chyba środkiem ochrony przed takim zjawiskiem, są aparaty AFDD, które z zewnątrz wyglądają podobnie jak różnicówka, ale są dość kosztowne. W Niemczech ich stosowanie jest obowiązkowe w przypadku domków drewnianych.

Od niedawna istnieją też środki gaśnicze, które można umieszczać w wnętrzu rozdzielnic. Jednak, osobiście nie widziałem szczegółowych informacji na ten temat. Być może w niedalekiej przyszłości pojawią się normy dotyczące tego i będą one łatwiej dostępne.

Brak zasilania spowodowany zadziałaniem wyłącznika różnicowo-prądowego (RCD)

Bardzo lubianym mitem jest, że różnicówka wykrywa porażenie i jemu zapobiega. Otóż, są to z zasady działania, bardzo proste urządzenia, które mają za zadanie wyłączyć obwód gdy przez pewien czas (ułamek sekundy) wykryją pewną wartość prądu różnicowego. Nie każde porażenie powoduje powstanie takiego prądu i nie jest możliwe zbudowanie aparatu, który by to potrafił.

Pomimo prostoty, często jest trudno wyjaśnić zasadę działania laikowi, który doszukuje się w tym czegoś zupełnie innego, więc pominę tą kwestię. Co istotne, RCD znacznie ograniczyło ilość wypadków śmiertelnych wskutek porażenia prądem, i również ograniczyło ilość pożarów instalacji i urządzeń. Jeśli RCD notorycznie wybija, to Polacy namiętnie usuwają RCD lub je omijają, ale bez usuwania. Niestety wiele osób podających się za elektryka, tak właśnie robi.

Inna, bardzo ważna kwestia, to typ RCD. W Polsce, kilkadziesiąt złotych jest cenniejsze, niż bezpieczeństwo przed skutkami porażenia i przed pożarem. Niektórzy, aby to zrozumieć, potrzebują wylądować na kilka miesięcy w szpitalu – a różnica w cenie, to raptem koszt rzędu dwóch godzin przy pracy za stawkę minimalną.

Przegrzewanie się przewodów lub połączeń

Instalacja wykonana przez najtańszego oferenta, materiał z Chin i urządzenia w domu, to również to co najtańsze na Aliexpress. Co może pójść nie tak? Oprócz braku zasilania, sytuacja może się pogorszyć w każdej chwili i dojść do poważnego w skutkach pożaru. Nie lekceważmy konieczności zlecania przeglądów, co najmniej raz na 5 lat i nie lekceważmy takich sytuacji ostrzegawczych – wyłączyć i wezwać elektryka. Po naprawie zlecić kolejny przegląd z pomiarami ochronnymi, aby mieć pewność, że jest bezpiecznie.

Przebicie, często zwane upływnością

Przebicie to nic innego jak uszkodzenie izolacji, które skutkuje albo zwarciem albo obniżeniem wartości rezystancji izolacji. Jeśli brak jest RCD lub dojdzie to tego między przewodami roboczymi, to izolacja staje się grzałką, do momentu jak albo zadziała zabezpieczenie nadprądowe albo zacznie się palić żywym ogniem.

Ewentualnie jak ktoś zauważy nagły wzrost sum na rachunku za energię elektryczną i zignoruje osoby mówiące aby zlecić przegląd instalacji i urządzeń – no bo po co, skoro problem sam się magicznie naprawi, a przeglądy to niby nikomu nie potrzebne?

Przebicie może być spowodowane uprzednim przepięciem, o którym za chwilę.

Przeciążenie

Tutaj laicy uwielbiają się wypowiadać i bawić w ekspertów. Najczęstszą przyczyną częstych przeciążeń i zadziałania zabezpieczenia nadprądowego, są nadmierne oszczędności przy budowie instalacji elektrycznej. Dużo rzadziej zdarza się aby instalacja była OK w momencie oddania, ale doszło więcej prądożernych urządzeń do niej przyłączonych, np. poprzez gniazdka w ścianie.

Przewody są trochę jak rury. Zbyt mała rura i zbyt duże ciśnienie to wielki kłopot. Dokładnie tak samo z przewodami, tylko zamiast ciśnienia mamy natężenie prądu i zamiast średnicy, mamy przekrój poprzeczny (pole powierzchni żyły, jeśli ją przeciąć) przewodów.

Nie bagatelizujmy konieczności zlecenia projektu przez uprawnione osoby i rozmowy o naszych planach. Złe rozplanowanie obwodów lub mocy przyłączeniowej niesie ze sobą taki właśnie skutek j.w.

Przepięcie

Ilość mitów na temat przepięć jest tak ogromna, że można by napisać o nich grubą książkę. Przepięcie to nic innego jak bardzo krótki i często znaczny wzrost napięcia ponad to, co być powinno maksymalnie.

Dwa najczęstsze mity są takie, że przepięcia powstają tylko podczas burzy lub po powrocie zasilania po awarii. Otóż nie jest to prawda, bo to jedynie jest źródłem największych przepięć. Znacznie częściej mamy do czynienia z przepięciami łączeniowymi, które powstają choćby np. przy zapalaniu światła – jak ktoś posiada oscyloskop cyfrowy z sondą różnicową, to może to łatwo zaobserwować.

Niezależnie czy przepięcie jest łączeniowe, czy spowodowane uderzeniem pioruna np. w słup lub w ziemię w naszym pobliżu, to w każdym przypadku może to spowodować uszkodzenia zarówno sieci, instalacji i urządzeń podłączonych do instalacji – czy to przez gniazdka, czy np. źródła światła.

Ww. uszkodzenia przeciętnej osobie kojarzą się z nagłym i całkowitym brakiem działania. Znacznie częściej dochodzi do częściowych uszkodzeń. Czyli na pierwszy rzut oka urządzenie i instalacja działa nadal, ale z czasem przestanie. Więc zamiast cieszyć się np. nowym laptopem przez kilka lat, to przestanie działać np. po miesiącu. Po miesiącu od przepięcia, do którego doszło chwilę po pierwszym podłączeniu.

Znacznie bardziej szkodliwym czynnikiem spowodowanym przez przepięcia jest uszkodzenie izolacji, które bardzo długo pozostaje niezauważone i może nie wyjść podczas pomiarów dokonywanych przy wykonywaniu przeglądu, którego większość i tak nie zleca, bo przecież drogówka nie sprawdza instalacji elektrycznej w mieszkaniach… Uszkodzona izolacja, to nie tylko ryzyko porażenia, ale też ryzyko pożaru, gdyż takowa staje się grzałką, która grzeje się do bliżej nieokreślonej temperatury i może ulec zapłonowi.

Istnieją sposoby aby ograniczyć przepięcia do akceptowalnego poziomu, nie powodującego uszkodzeń instalacji i urządzeń. Są nimi ograniczniki przepięć montowane w rozdzielnicy, często wraz z porządnym uziomem znajdującym się albo w fundamencie albo pod budynkiem.

Samo posiadanie ograniczników przepięć można porównać do samochodu z pustym bakiem. Niby można pojechać, ale jednak nie bardzo. Istnieją różne typy z różnymi parametrami, tak samo jak różni producenci – na czele z tymi najtańszymi, co do ich obudowy wkładają piasek, aby waga się zgadzała… Prawidłowe sposoby ich podłączenia, to niemalże sztuka tajemna, nieznana wśród większości elektromonterów i elektryków. Skoro klient tego nie widzi, to po co się edukować w tym zakresie? Najlepiej powtarzać mit, że ograniczniki nic nie dają i zadowolić klienta słowami, że nie trzeba ich kupować i montować.

Tzw. myślenie życzeniowe u wielu osób prowadzi do przekonania, że przedłużacz z ogranicznikiem przepięć z marketu spożywczego uratuje urządzenia, a nawet całą instalację. Takie rozwiązania jak najbardziej można stosować, ale tylko jako uzupełnienie prawidłowo dobranych i prawidłowo podłączonych ograniczników w instalacji. W innym razie może to spowodować więcej strat niż pożytku.

Artykuł Usterki w instalacjach elektrycznych – ich rodzaje i najczęstsze przyczyny pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Urządzenia wykrywające zwarcia łukowe (AFDD) mają za zadanie ograniczać:

• skutki zwarć łukowych poprzez rozłączanie obwodów po wykryciu zwarcia łukowego,
• ryzyko pożaru elektrycznego w kolejnych urządzeniach w instalacji.

Urządzenia wykrywające zwarcia łukowe zgodnie z normą IEC 62606 są klasyfikowane wg ich konstrukcji.

Z jednej strony występują urządzenia wykrywające zwarcia łukowe, które stanowią jedną jednostkę z detektorem zwarcia łukowego oraz elementem otwierającym i są przeznaczone do połączenia szeregowego z odpowiednim zabezpieczeniem zwarciowym wskazywanym przez producenta. To zabezpieczenie musi być zgodne z jedną lub kilkoma powiązanymi normami. Taka budowa urządzenia wykrywającego zwarcia łukowe nie obejmuje żadnego zabezpieczenia.

Z drugiej strony istnieją urządzenia wykrywające zwarcia łukowe zbudowane jako jedno urządzenie obejmujące detektor zwarcia łukowego zabudowany w zabezpieczeniu zgodnym z jedną lub kilkoma odnośnymi normami. Obejmują one np. urządzenia wykrywające zwarcia łukowe, które są dostarczane przez producenta jako wyłączniki różnicowoprądowe z wbudowanym zabezpieczeniem nadprądowym ze zintegrowanym zabezpieczeniem łukowym.

Ponadto występują również urządzenia wykrywające zwarcia łukowe, składające się z zabezpieczenia łukowego oraz wskazanego zabezpieczenia, przeznaczone do montażu na miejscu. Wyłączniki różnicowowprądowe, wyłączniki kombinowane lub wyłączniki nadprądowe mogą być stosowane jako zabezpieczenia.

W zależności od konstrukcji prąd jest rozłączany przez:

• rozłącznik,
• zabezpieczenia z wbudowanym zabezpieczeniem łukowym,
• zabezpieczenia zespolone z zabezpieczeniem łukowym.

Każde z powyższych rozwiązań musi dodatkowo posiadać zabezpieczenie zgodne z odpowiednią normą: EN 60898 w przypadku wyłączników nadprądowych, EN 61009-1 dla wyłączników różnicowoprądowych lub IEC 60269 dla wkładek bezpiecznikowych.

Od 2015 r. stosowanie urządzeń AFDD jest w Polsce zalecane, jak wskazuje załącznik B normy PN-HD 60364-4-42 (Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – ochrona przed skutkami oddziaływania termicznego). Każde urządzenie do wykrywania zwarć łukowych musi zostać poddane odpowiednim testom, które różnią się w zależności od wariantu budowy. 

Wybrane pomiary dotyczące urządzeń wykrywających zwarcia łukowe, zgodne z normą PN-HD 60364-6:2016-07E

1. Sprawdzenie warunków eksploatacyjnych

Urządzenia wykrywające zwarcia łukowe muszą być montowane zgodnie z instrukcjami producenta na początku obwodów odbiorczych, które mają zabezpieczać. Należy również spełnić określone w normach wymagania dotyczące eksploatacji urządzeń wykrywających zwarcia łukowe. Jeśli producent nie określił żadnych wymagań, stosuje się wymagania zgodnie z poniższą tabelą:

Opis:

1. Maksymalna wartość średniej temperatury dziennej wynosi 35^OC.
2. Wartości spoza zakresu są dopuszczalne, jeżeli panują bardziej surowe warunki klimatyczne, do uzgodnienia pomiędzy producentem a użytkownikiem.
3. W przypadku niższej temperatury dopuszczalne są wyższe wartości wilgotności względnej (np. 90% przy 20^OC).
4. Dodatkowe wymagania mogą się pojawić, jeśli urządzenie wykrywające zwarcie łukowe jest montowane w pobliżu silnego pola magnetycznego.
5. Podczas montażu urządzenia należy unikać wszelkich odkształceń, które mogłyby mieć wpływ na jego właściwe działanie.
6. Dopuszczalne są podane odstępstwa, chyba że producent określi inaczej.
7. Podczas przechowywania oraz transportu dopuszczalne graniczne wartości temperatury wynoszą −20^OC oraz +60^OC; producent musi wziąć je pod uwagę przy montażu urządzenia.

2. Testowanie wytrzymałości izolacji

Jeśli wykonywany jest pomiar powyżej 250V, urządzenie AFDD musi zostać odłączone. W innym wypadku może dojść do uszkodzenia elektroniki aparatu.

3. Ochrona uzupełniająca wyłącznika różnicowoprądowego

Istotne jest sprawdzenie skuteczności ochrony uzupełniającej urządzeń AFDD, które posiadają człon różnicowy. Wg normy PN-HD 60364-4-41 taka ochrona w układach AC może być zapewniona przez wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) o prądzie znamionowym różnicowym I∆N ≤ 30mA. Skuteczność ochrony testuje się przez obserwację i próbę.

Wyłącznik różnicowoprądowy należy zbadać urządzeniem, które jest zgodne z normą EN 61557-6. Podczas pomiaru konieczne jest zwrócenie uwagi na prąd znamionowy różnicowy I_∆N oraz zwłokę członu (bezzwłoczny, zwłoczny).

4. Automatyczne wyłączenie zasilania

Jak wskazuje norma PN-HD 60364-4-41, aparat AFDD zabudowany lub zespolony z wyłącznikiem nadprądowym (lub różnicowoprądowym z członem nadprądowym) może samoczynnie wyłączyć zasilanie. Przebieg testu zależy od układu sieci, w którym działa urządzenie.

Układ TN

Zgodnie z normą PN-HD 60364-4-41 w układzie konieczne jest spełnienie warunku:  Z_s x I_a ≤ U₀,  gdzie:

• Z_s – impedancja pętli zwarcia
• I_a – prąd powodujący automatyczne wyłączenie zasilania (zgodnie z Tabelą 1)
• U₀ – znamionowe napięcie względem ziemi AC/DC

5 sekund to maksymalny czas wyłączania dopuszczalny dla obwodów rozdzielczych i obwodów zabezpieczonych wyłącznikami nadprądowymi o prądzie In ≤ 32A. Podczas badania sprawdzana jest impedancja pętli zwarcia (pomiar) oraz charakterystyka i/lub skuteczność współdziałającego urządzenia ochronnego.

W przypadku wyłączników nadprądowych wystarczy dokonać oględzin. Wyłączniki różnicowoprądowe wymagają dodatkowo pomiaru za pomocą urządzenia zgodnego z normami EN 61557-6 oraz PN-EN 60364-4-41. We wzorze Z_s x I_a ≤ U₀ zmienna I_a jest wtedy różnicowym prądem zadziałania (który zapewnia wyłączenie w czasie zgodnym z Tabelą 2).

Jeśli urządzenie AFDD posiada zintegrowany człon różnicowy, trzeba zwrócić uwagę na jego zwłokę. Jest to szczególnie ważne, ponieważ istnieją rozwiązania bezzwłoczne oraz krótkozwłoczne (o zwłoce 10ms lub większej). Trzeba to uwzględnić przy przeprowadzaniu pomiaru, gdyż wyzwolenie aparatu poniżej progu 10ms oznacza niepoprawne działanie członu różnicowego w urządzeniu.

Układ TT

Gdy wyłącznik różnicowoprądowy uruchamia funkcję samoczynnego wyłączenia zasilania, czas zadziałania powinien odpowiadać wartościom z Tabeli 2. Oprócz tego musi być spełniony warunek:

R_A X I_∆N ≤ 50V, gdzie:

• R_A – suma rezystancji uziemienia i przewodu ochronnego do części przewodzących dostępnych [Ω]
• I_∆N – znamionowy prąd różnicowy wyłącznika [A]

Gdy funkcję samoczynnego wyłączenia pełni wyłącznik nadprądowy, trzeba skorzystać z wspomnianego wcześniej wzoru Z_s x I_a ≤ U₀. W tym przypadku dopuszczalny jest czas zadziałania 1s dla obwodów poniżej 32A.

Układ IT

W układzie IT można wykorzystać zarówno wyłącznik nadprądowy, jak i różnicowoprądowy. Jeśli dostępne części przewodzące są połączone przewodem ochronnym i wspólnie uziemione przez ten sam układ, warunki są podobne jak dla układu TN oraz dla układu AC nie jest prowadzony przewód neutralny, to sprawdzany jest warunek:

2I_AZ_S ≤ U  lub (jeśli przewód neutralny jest prowadzony) 

2I_AZ_S^’ ≤ U₀, gdzie:

• U₀ – nominalne napięcie AC między przewodem liniowym a neutralnym
• U – nominalne napięcie AC między przewodami liniowymi
• Z_S – impedancja w [Ω] pętli zwarciowej obejmującej przewód liniowy i przewód ochronny
• Z_S^’ – impedancja w [Ω] pętli zwarciowej obejmującej przewód neutralny i przewód ochronny
• I_A – prąd w [A] powodujący zadziałanie zabezpieczenia

Dozwolone czasy zadziałania zabezpieczenia są takie same jak w Tabeli nr 2.

Dla uziemionych grupowo lub indywidualnie części przewodzących stosuje się warunek R_A x I_A ≤ 50V, gdzie:

• R_A – suma rezystancji w [Ω] uziomu i przewodu ochronnego do części przewodzących
• I_A – prąd w [A] powodujący samoczynne wyłączenie przez urządzenie zabezpieczające w czasie zgodnym z Tabelą nr 1

W przypadku, gdy testowana jest skuteczność samoczynnego wyłączenia realizowanego przez wyłącznik różnicowoprądowy, może być konieczne przeprowadzenie testu prądem równym (co najmniej 5I_∆N).

Kontrola członu AFD

Najnowsze wydanie normy PN-HD 60364-6 nie uwzględnia sprawdzenia samego członu AFD. Dlatego trzeba zastosować się do instrukcji montażowych producenta. Norma IEC 62606 wymaga, aby funkcjonalność urządzenia była monitorowana automatycznie przez sam aparat. Przeprowadzenie testu członu różnicowego oraz członu AFD umożliwia dodatkowo przycisk TEST, który znajduje się na czole aparatu. Dotyczy to wykonań zespolonych z wyłącznikiem różnicowoprądowym i z członem nadprądowym.

Warunki laboratoryjne do badania skuteczności urządzeń AFFD, których nie można odtworzyć podczas okresowych przeglądów instalacji elektrycznych, określa norma IEC 62606. Opisany jest w niej generator łuków elektrycznych pozwalający zasymulować sytuację awaryjną. Zdarza się, że producenci przygotowują specjalistyczne walizki testowe, aby zaprezentować zalety danego rozwiązania, jednak ta forma badania skuteczności nie jest sankcjonowana przez normy ani uznawana w świetle polskich i europejskich przepisów.

W Polsce nie ma wymogu korzystania z AFDD, jak w niektórych krajach Unii Europejskiej, jednak stosowanie tego typu urządzeń jest rekomendowane. Wraz z popularyzacją tych rozwiązań w naszym kraju pojawią się bardziej szczegółowe regulacje testu samego członu AFD oraz specjalne mierniki, które będą pełniły funkcję przenośnych generatorów łuków elektrycznych. Warto pamiętać, że metody testu urządzeń AFDD trzeba dopasować do konkretnego wariantu aparatu.

Autor: Bartłomiej Jaworski – Senior Product Manager, Eaton

>> Przejdź do produktów Eaton

Artykuł Symulator zwarcia łukowego. Jak testować przeciwpożarowe detektory iskrzenia AFDD firmy Eaton? pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Przeciwpożarowy detektor iskrzenia AFDD+ (Arc Fault Detection Device) zapewnia ochronę osób i mienia przed pożarami spowodowanymi przez powstawanie łuków elektrycznych i w konsekwencji iskrzenie przewodów. Urządzenie wykrywa wzorce o wysokiej częstotliwości w obwodzie elektrycznym, które wskazują na zbliżające się zwarcie łukowe, oraz aktywuje samoczynny wyłącznik, aby wyeliminować zagrożenie.

Oprócz funkcji wykrywania iskrzenia przewodów nowe urządzenie wyposażone zostało w wyłącznik różnicowoprądowy (residual current device, RCD) oraz zabezpieczenie przed zwarciami i przeciążeniami – daje to wszechstronne rozwiązanie, które cechuje opłacalność, zgodność z wymogami, solidne wykonanie, niezawodność i łatwość montażu.

AFDD+ powinno cieszyć się szczególnym zainteresowaniem w sektorze mieszkaniowym, w tym w budynkach współdzielonych przez wielu mieszkańców, takich jak domy opieki czy schroniska, gdzie wystąpienie zwarcia łukowego oraz iskrzenia może mieć katastrofalne skutki.

Zmniejszone ryzyko w zakresie bezpieczeństwa elektrycznego

– Skutki wystąpienia zwarcia łukowego mogą być poważne w przypadku każdego budynku, a szczególnie budynków mieszkalnych o dużej liczbie mieszkańców, gdzie w bardzo krótkim czasie może dojść do zagrożenia życia wielu ludzi. Wprowadzane przez nas urządzenie wykrywające zwarcia łukowe pozwala zminimalizować ryzyko, wykrywając nieprawidłowe sygnały i reagując na nie. Co więcej, czyni to z zachowaniem wysokiej precyzji w celu znacznego zmniejszenia liczby przypadków niepotrzebnego wyzwolenia – powiedział Alexander Jellenigg, kierownik ds. marketingu produktów w Eaton.

Iskrzenie przewodów, których typową przyczyną jest uszkodzenie izolacji przewodów, wtyczek lub przyłączy, stanowią bezpośrednie zagrożenie dla osób znajdujących się w pobliżu, ponieważ powodują uszkodzenie sieci elektrycznej i łatwo mogą wywołać pożar. Szacuje się, że przyczyną przynajmniej 25 procent pożarów jest awaria elektryczna, w wyniku której dochodzi do zwarcia łukowego i iskrzenia przewodów.

Bezpieczne i sprawne wykrywanie iskrzenia przewodów jest bardzo istotne, a tradycyjne wyłączniki różnicowoprądowe i wyłączniki nadprądowe (miniature circuit breakers, MCB) przeważnie nie są w stanie wykryć takich zjawisk.

Urządzenie wykrywające iskrzenie przewodów Eaton zapewnia szybkie wykrywanie zwarć łukowych z zachowaniem wysokiej precyzji, co ma duże znaczenie dla minimalizacji liczby przypadków niepotrzebnego wyzwolenia. Urządzenie zostało zaprojektowane w taki sposób, aby precyzyjnie rozróżniać prawdziwe zagrożenia od innych sygnałów o wysokiej częstotliwości, które często występują w środowisku domowym. Aby jeszcze bardziej poprawić jakość wykrywania, Eaton zaleca umiejscowienie urządzeń blisko potencjalnych źródeł łuków elektrycznych. Poza tym test zapewnia, że urządzenie zadziała, gdy wykryje istotny sygnał.

Globalne wymagania dotyczące urządzeń wykrywających zwarcia łukowe oraz iskrzenie przewodów określono po raz pierwszy w 2013 r., gdy Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna wprowadziła normę IEC 62606. Zgodnie z tą normą urządzenia wykrywające zwarcia łukowe powinny reagować w przypadku wykrycia łuku elektrycznego o energii wynoszącej 100 dżuli lub więcej, a w przypadku silnych prądów łukowych reakcja powinna nastąpić w ciągu 120 milisekund od momentu wykrycia.

Urządzenie wykrywające zwarcia łukowe stanowi najnowszy dodatek do katalogu produktów Eaton przeznaczonych do zmniejszania zagrożeń związanych z występowaniem zwarć łukowych oraz iskrzenia przewodów. Produkty te stanowią część z szerokiej gamy technologii zabezpieczających opracowanych przez Eaton z myślą o ochronie życia osób, mienia i reputacji przy minimalizacji zakłóceń w aktywności mieszkańców budynków.

Aby dowiedzieć się więcej na temat ryzyka związanego ze zwarciami łukowymi i ich potencjalnymi zagrożeniami pobierz bezpłatny egzemplarz białej księgi opracowany przez firmę Eaton: https://www.eaton.com/pl/pl-pl/markets/residential/safe-smart-energy-efficient-homes/arc-fault-protection/arc-fault-white-paper.html

Artykuł Jak działa przeciwpożarowy detektor iskrzenia AFDD+ firmy Eaton? pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.