1.Cel ćwiczenia.

Poznanie sposobów ochrony przeciwporażeniowej i metod pomiaru impedancji pętli zwarciowej.

2.Wiadomości wstępne.

W celu zabezpieczenia człowieka przed skutkami porażenia prądem elektrycznym stosuje się następujące środki ochrony przeciwporażeniowej:

• ochrona przez zasilanie napięciem bezpiecznym,

Wartości napięć bezpiecznych w zależności od rodzaju prądu i warunków środowiskowych wynoszą: 50V dla prądu przemiennego i 120V dla prądu stałego, w warunkach, w których rezystancja ciała ludzkiego względem ziemi wynosi co najmniej 1000Ω oraz 25V dla prądu przemiennego i 60V dla prądu stałego, gdy jest ona niższa. Przy doborze tych napięć duże znaczenie ma również rodzaj zasilanego odbiornika (stały czy ruchomy) oraz stopień zagrożenia porażeniem.

• ochrona podstawowa,

Ochronę tę realizujemy porzez zastosowanie jednego z następujących środków:

• uziemienie ochronne,

• zerowanie,

• sieć ochronną,

• wyłącznik przeciwporażeniowy różnicowo - prądowy,

• separację odbiornika,

• izolację stanowiska,

• izolację ochronną.

• ochrona dodatkowa.

Uziemieniem nazywamy połączenie jakiejkolwiek części urządzenia elektrycznego z zakopanym w ziemi uziomem. Wartość rezystancji uziemienia musi być tak dobrana, aby w przypadku zwarcia odłączenie instalacji nastąpiło w czasie nie dłuższym niż 5 s. Rozróżniamy uziemienia: ochronne, robocze, odgromowe i pomocnicze.

Zerowanie polega na bezpośrednim połączeniu części przewodzących urządzeń elektrycznych
z uziemionym przewodem ochronnym. Sieć przystosowana do zerowania musi posiadać:

• punkt neutralny bezpośrednio uziemiony,

• dodatkowe uziemienia przewodu neutralnego,

• zabezpieczenia nadprądowe działające samoczynnie i szybko przy zwarciu między fazą
  a przewodem neutralnym,

• odpowiedni przekrój przewodu neutralnego i przewodów ochronno - neutralnych.

Jako zabezpieczenia nadprądowe stosuje się bezpieczniki topikowe i wyłączniki samoczynne
z wyzwalaczami elektromagnetycznymi oraz nadmiarowe wyłączniki instalacyjne.

Wyłączniki przeciwporażeniowe różnicowo - prądowe.

Wyłączniki te reagują na wartość prądu upływu chronionego odbiornika lub grupy odbiorników. Podczas normalnej pracy instalacji, prąd upływu jest bardzo mały, suma geometryczna prądów I_L1, I_L2, I_L3, I_N jest praktycznie równa zeru, a więc strumień magnetyczny w rdzeniu wyłącznika nie indukuje napięcia. W razie pojawienia się prądu upływu przy uszkodzeniu izolacji
w rdzeniu pojawi się strumień magnetyczny, w uzwojeniu różnicowym UR popłynie prąd, który spowoduje zwolnienie zamka Z i wyłączenie wyłącznika.

Wyłącznik przeciwporażeniowy różnicowo - prądowy.

PF- przekładnik prądowy Ferrantiego, UR-uzwojenie różnicowe, WR-wyzwalacz różnicowy,

Z-zamek, T-przycisk testujący

3.Spis przyrządów.

• miernik skuteczności zerowania MZC-1,

• miernik skuteczności zerowania MZW-5,

• wyłącznik różnicowo - prądowy,

• opornica dekadowa,

• opornik suwakowy,

• woltomierz.

Stoły laboratoryjne były zabezpieczone bezpiecznikami typu BiWts 32 A, a gniazdo jednofazowe bezpiecznikami BiWts 10 A.

4.Tabele wyników i wzory.

Stół laboratoryjny.

	Miernik MZW-5				Miernik MZC-1
		U1	U2	Zp	Iz		U1	Zp	Iz
		[V]	[V]	[Ω]	[A]		[V]	[Ω]	[A]
		218	195	0,25	872		223	0,44	506
		220	195	0,28	785		223	0,46	484
		220	198	0,24	916		224	0,44	509
		221	193	0,31	712		223	0,43	518
		221	195	0,29	762		224	0,42	533
Średnia	220	195,5	0,27	814		223,4	0,438	510

Gniazdo 1-fazowe.

	Miernik MZW-5				Miernik MZC-1
		U1	U2	Zp	Iz		U1	Zp	Iz
		[V]	[V]	[Ω]	[A]		[V]	[Ω]	[A]
		219	202	0,18	1216		223	0,37	600
		221	195	0,29	762		223	0,42	528
		220	198	0,24	916		224	0,42	530
		221	198	0,25	884		223	0,41	543
		219	199	0,22	995		224	0,4	555
Średnia	220	198,4	0,23	956		223,4	0,4	556

Wyłącznik różnicowo - prądowy zespolony z wyłącznikiem samoczynnym P191 B6.

Górna wartość znamionowego prądu różnicowego wyzwalającego: I=0,03A.

Wartość prądu powodująca zadziałanie wyłącznika (na podstawie pomiarów): 21mA.

Iz - prąd zwarciowy

Ia - minimalny prąd przepalający bezpiecznik

U1 - napięcie znamionowe sieci

U2 - napięcie wyznaczone z pomiaru spatku napięcia na rezystorze pomiarowym

k2 - współczynnik równy impedancji rezystora pomiarowego

Ia - dla stołu 32A, dla gniazda 1-fazowego10A

5. Wnioski

Pomiary impedancji pętli zwarciowych mają na celu sprawdzenie skuteczności działania urządzeń ochrony (bezpieczników, wyłączników), których zadaniem jest szybkie samoczynne wyłączenie zasilania w przypadku 1-fazowych zwarć do obudów urządzeń połączonych
z przewodami ochronnymi PE lub PEN. Wymagania ochrony urządzeń uważa się za spełnione, jeżeli spodziewany prąd 1-fazowego zwarcia Iz jest większy od prądu działania zabezpieczeń zwarciowych Ia. Badanie takie z różnych względów dokonuje się przy załączonej sieci. Uwzględnia się wtedy min. impedancje uzwojeń transformatorów zasilających. Przedstawiona metoda jest stosunkowo prosta, lecz nie pozbawiona istotnych wad, takich jak:

• możliwość spowodowania w czasie badania warunków niebezpiecznych pod względem porażeniowym, głównie w przypadku braku ciągłości przewodów ochronnych PE lub PEN,

• możliwość popełnienia znacznych błędów.

Pomiary właściwe powinny być poprzedzone sprawdzeniem ciągłości przewodu ochronnego, aby podczas badania nie powodować warunków niebezpiecznych pod względem porażeniowym przez podanie napięcia na obudowę urządzeń połączonych z przewodem PE do miejsca jego uszkodzenia. W tym celu dokonuje się wstępnego zwarcia obwodu przez rezystor Rpw o dużej rezystancji, około 22 ÷ 25 kΩ. W badaniu wstępnym prąd nie przekracza wtedy 10mA, co nie stwarza niebezpieczeństwa porażenia nawet w przypadku braku ciągłości przewodów ochronnych. Po stwierdzeniu przerwy w ciągłości przewodów PE nie wolno przeprowadzać pomiarów właściwych, przez dokonanie zwarcia przez rezystor Rp, którego wartość równa się współczynnikowi k.

Otrzymane wyniki badań spełniają warunek:
, a więc warunek skutecznego zerowania został spełniony.

Badania skuteczności działania urządzeń różnicowoprądowych powinny wykazać min., że urządzenia te działają pod wpływem prądu różnicowego IΔw nie przekraczającego znamionowego prądu różnicowego wyzwalającego IΔn.

Dla badanego wyłącznika różnicowoprądowego znamionowy prąd różnicowy wyzwalający IΔn=30mA.

Na podstawie pomiarów prąd powodujący zadziałanie wyłącznika różnicowoprądowego IΔw=21mA.

Badany wyłącznik różnicowoprądowy spełnia warunek poprawnego eksploatowania
w instalacji nn ponieważ jego różnicowy prąd zadziałania nie przekracza znamionowego prądu różnicowego wyzwalającego IΔn. Spełniony jest również warunek selektywnego działania tzn., że w układzie szeregowo połączonych zabezpieczeń zadziała o większej czułości.

---