Microsoft Word

Dr inŜ. Witold Jabłoński

witold.jablonski@pwr.wroc.pl

śRÓDŁA ZAGROśENIA PORAśENIOWEGO

W UKŁADACH TN I ROLA OCHRONY PRZEZ

SAMOCZYNNE WYŁĄCZENIE ZASILANIA

W ZAPOBIEGANIU SKUTKOM TYCH ZAGROśEŃ

1. Wstęp

W połowie XX wieku układy TN zaczęły zdecydowanie wypierać wcześniej stosowane

w sieciach rozdzielczych i instalacjach niskiego napięcia układy TT. Stwierdzono bowiem, Ŝe
w  układach  TN  znacznie  łatwiej,  taniej  i  skuteczniej  moŜna  realizować  zbiorową  ochronę
przeciwporaŜeniową przez samoczynne wyłączanie zasilania, usuwając zagroŜenie poraŜenia
przez dotyk pośredni obudowy odbiornika. Jednak nie zawsze w przeszłości, a takŜe nierzad-
ko i dzisiaj zdarza się, Ŝe niektórzy  elektrycy  stosując układ TN uwzględniają tylko jeden z
trzech  warunków  skutecznej  ochrony.  Świadczą  o  tym  np.  protokoły  z  badań  „skuteczności
ochrony przeciwporaŜeniowej przez samoczynne wyłączanie zasilania”. Protokoły z tych ba-
dań  ograniczają  się  zwykle  do  podania  wyników  pomiarów  impedancji  pętli  zwarciowych  i
nieuprawnionego wniosku o skuteczności ochrony. Autorzy tych protokołów zapominają, Ŝe
norma PN-IEC 60364 [3], a takŜe PN-HD 60364 (U) [2] wymagają spełnienia trzech wa-
runków, aby ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania mogła być uznana za sku-
teczną. Dotyczą one: samoczynnego wyłączenia zasilania w wymaganym czasie, wykonania
w  sieci  odpowiednich  uziemień  i  wykonania  w  instalacjach  odpowiednich  połączeń  wyrów-
nawczych.  Przy  sprawdzeniu  jedynie  pierwszego  warunku  wniosek  z  pomiarów  powinien
brzmieć; „warunek samoczynnego wyłączenia zasilania w wymaganym czasie został spełnio-
ny”.  NaleŜy  przy  tym  zauwaŜyć,  Ŝe  sprawdzenie  wszystkich  trzech  wymagań  stawianych
ochronie przez samoczynne wyłączenie zasilania nie zawsze jest w pełni moŜliwe do wyko-
nania  przez  osoby  sprawdzające  instalacje  elektryczne,  gdyŜ  warunek  dotyczący  uziemień,
obejmuje m.in. uziemienia przewodu PEN w stacji, w linii zasilającej i w instalacji.

PoniŜej omówiono róŜne źródła pojawiania się napięć dotykowych spodziewanych U

na częściach przewodzących dostępnych odbiornika zasilanego z instalacji pracującej w ukła-
dzie TN oraz podstawowe wymagania stawiane ochronie przez samoczynne wyłączanie zasi-
lania zagroŜenia, gdy napięcia U

przekraczają wartość dopuszczalną długotrwale U

2. Źródła zagroŜenia poraŜeniowego przy uszkodzeniu ( przy dotyku pośrednim)

w układach typu TN

Zakładając, Ŝe zagroŜenie poraŜeniowe rozpatrywane jest w obwodzie odbiorczym in-

stalacji elektrycznej niskiego napięcia, źródłem zagroŜenia poraŜeniowego (pojawienia się
niebezpiecznego napięcia U

) przy dotyku pośrednim mogą być:

1) zwarcie jednofazowe do części przewodzącej dostępnej (w wyniku uszkodzenie izo-

lacji podstawowej) urządzenia, przy którym rozpatrywane jest zagroŜenie,

Artykuł ukazał się w Miesięczniku „INPE” Nr 100 (Rok XIV) styczeń 2008r.

Autor jest stałym współpracownikiem „INPE”

2) zwarcie jednofazowe do uziemionych przewodów PEN (PE) lub części przewodzą-

cych dostępnych połączonych z tymi przewodami naleŜących do obwodów rozdziel-
czych,

3) zwarcie jednofazowe do ziemi w sieci rozdzielczej (głównie w linii napowietrznej) z

pominięciem przewodów PEN (PE) i części przewodzących dostępnych połączo-
nych z tymi przewodami,

4) zwarcie jednofazowe doziemne występujące po stronie wysokiego napięcia w stacji,

zasilającej sieć niskiego napięcia pracującej w układzie TN z punktem neutralnym N
połączonym z instalacją uziemiającą stacji,

5) zwarcie jednofazowe do uszkodzonego (przerwanego) przewodu PEN (PE) lub czę-

ści (za miejscem uszkodzenia) lub do części przyłączonej do przerwanej ww. części
przewodu PNE (PE),

6) przeniesienie potencjału ziemi na części przewodzące obce znajdujące się w zasięgu

ręki lub rąk od części przewodzących dostępnych lub połączonych z nimi częściach
obcych, na których pojawiło się niebezpieczne napięcie dotykowe spodziewane U

Sytuacje opisane powyŜej przedstawiono na rysunkach 1÷7. Na rysunkach tych zazna-

czono wystąpienie napięcia dotykowego spodziewanego U

na części przewodzącej odbior-

nika jednofazowego, jako miejsce rozpatrywanego zagroŜenia poraŜeniowego.

k (1)

L N

L
L

PEN

Rys.1. ZagroŜenie poraŜeniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia doziem-
nego do obudowy (części przewodzącej dostępnej) tego odbiornika

Wartość napięcia U

w sytuacji przedstawionej na rysunku 1 w głównej mierze zaleŜy

od wartości prądu uszkodzenia (prądu zwarcia jednofazowego doziemnego)

)

(

i rezystancji

PEN(PE)

(impedancji) przewodu PE i PEN między miejscem zwarcia i punktem neutralnym

sieci TN ( w nowych instalacjach – między miejscem zwarcia a najbliŜszą szyną wyrównaw-
czą). Uziemienia ochronne (ochronno-robocze) R

przewodów PEN (PE) mają zwykle rezy-

stancje znacznie większą od rezystancji (impedancji) R

PEN(PE)

i w niewielkim stopniu wpływa

na wartość napięcia U

. MoŜna więc przyjąć (tworząc „zapas bezpieczeństwa”), Ŝe:

)

(

⋅

PEN(PE)

(1)

Na rysunku 2 przedstawiono sytuację podobną do sytuacji z rysunku 1. RóŜnica polega

na tym, Ŝe uszkodzenie powstało w obwodzie rozdzielczym zasilający obwód odbiorczy, w
którym rozpatrywane jest zagroŜenie. Napięcie dotykowe spodziewane U

w miejscu rozpa-

trywanego zagroŜenia jest równe napięciu U

w miejscu zwarcia (uszkodzenia). W kaŜdym z

tych miejsc, ta sama wartość napięcia U

przekraczające wartość dopuszczalną długotrwale

moŜe być oceniane inaczej (mogą być wymagane róŜne wielkości limitowane). Gdyby w

przedstawionym układzie uziemiony był tylko punkt N układu, to napięcie U

byłoby równe

spadkowi napięcia na przewodzie PEN między punktem zwarcia a punktem N. JeŜeli przewód

PE zostanie na ww. odcinku uziemiony przynajmniej w jeszcze jednym miejscu to napięcie
U

nieco się zmniejszy. Na rysunku 2, dla przejrzystości wykresu rozkładu potencjałów

przewodu PE przedstawiono jedynie dwa uziemienia R

o róŜnych rezystancjach. W takim

przypadku na wartość napięcia U

ma iloraz rezystancji tych uziemień.

k (1)

L N

L
L

PEN

Rys.2. ZagroŜenie poraŜeniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia do prze-
wodu PEN linii zasilającej; a) schemat układu TN, b) rozkłady napięcia na przewodzie PEN

Na rysunku 3 a) przedstawiono układ, w którym zwarcie doziemne powstało w obwo-

dzie rozdzielczym (zwykle w linii napowietrznej) z pominięciem przewodu PEN (elementem
obwodu zwarciowego są uziemienia R

) a na rysunku 3 b) – wykres wskazowy napięć linio-

wych (fazowych) i międzyfazowych. Na rysunku 3 b) symbolem U

oznaczono napięcie zna-

mionowe części czynnej (przewodu liniowego) względem ziemi. Zwarcie to powstało w
przewodzie L1 co spowodowało zmniejszenie się napięcia U

< U

), wzrost potencjału

punktu neutralnego N od potencjału ziemi (0 V) do potencjału N′ oraz zwiększenie się napięć
U

i U

. Wraz ze wzrostem potencjału punktu N wzrósł potencjał przewodów PEN i PE do

wartość U

i pojawiło się napięcie U

= U

′

Napięcia U

zaleŜeć będzie od wartości napię-

cia U

(napięcia względem ziemi przewodu L1 przed zwarciem) oraz rezystancji R

i wypad-

kowej rezystancji R

⋅

(2)

k (1)

PEN

U -U

Rys.3. ZagroŜenie poraŜeniowe w układzie TN przy odbiorniku niskiego napięcia podczas
bezpośredniego (z pominięciem przewodu PEN) zwarcia doziemnego w linii napowietrznej

PEN

k (1)

L N

L
L

Rys.4. ZagroŜenie poraŜeniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia doziem-
nego w urządzeniach wysokiego napięcia stacji zasilającej

Przy zwarciu doziemnym w urządzeniach stacyjnych wysokiego napięcia (rysunek 4) na

części przewodzącej dostępnej dotykanego odbiornika instalacji elektrycznej niskiego napię-
cia moŜe pojawić się napięcie dotykowe spodziewane U

o wartości bliskiej napięciu uzio-

mowemu U

stacji zasilającej (U

≈ U

). Wartość napięcia U

zaleŜy od wartości prądu

zwarcia doziemnego

)

(

w stacyjnych urządzeniach wysokiego napięcia i wypadkowej re-

zystancji R

uziemień przewodów PEN i PE linii i instalacji niskiego napięcia zasilanych z tej

stacji. ZagroŜenie w rozpatrywanej sytuacji moŜe być szczególnie duŜe, gdy prądy

)

(

sieci wysokiego napięcia są duŜe, np. w sieciach średniego napięcia uziemionych przez rezy-
stor lub w sieciach z bezpośrednio uziemionym punktem neutralnym.

Na rysunku 5 przedstawiono sytuację, w której wystąpiły dwa niekorzystne zdarzenia:

został przerwany przewód PEN i nastąpiło zwarcie do przewodu PEN za miejscem jego prze-
rwania.

L N

L
L

PEN

Rys.5. ZagroŜenie poraŜeniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia do uzie-
mionego przewodu PEN za miejscem jego przerwania

Napięcie U

na odbiorniku, przy którym jest rozpatrywane zagroŜenie poraŜeniowe bę-

dzie równe spadkowi napięcia U

na rezystancji wypadkowej R

uziemienia przewodu PEN i

PE za miejscem przerwania.

⋅

(3)

NaleŜy zwrócić uwagę na to, Ŝe w normalizacji międzynarodowej nie jest brane pod

uwagą przerwanie przewodu PEN bez przerwania przewodów liniowych , gdyŜ uznaje się
takie zdarzenie za mało prawdopodobne. W Polsce takie uszkodzenia są częste i zostały
uwzględnione w normie N-SEP-E-001 [1]

ZagroŜenie będzie największe, gdy za miejscem przerwania przewodu PEN przewód ten

nie będzie miał połączenia z ziemią (rysunek 6)

L N

L
L

PEN

230 V

Rys.6. ZagroŜenie poraŜeniowe przy odbiorniku niskiego napięcia w czasie zwarcia do nieu-
ziemionego przewodu PEN za miejscem jego przerwania

W takim przypadku napięcie U

będzie równe napięciu U

Dotychczas rozpatrywano zagroŜenie między częścią przewodzącą dostępną a częścią

obcą będącą stanowiskiem, tzn. raŜenie moŜe powstać na drodze ręka(ręce) – stopy. Tymcza-
sem  zagroŜenie  poraŜeniowe  moŜe  równieŜ  prowadzić  do  raŜenia  na  drodze  ręka  –  ręka.  W
układach  TN  sytuacja  taka  moŜe  pojawić  się  między,  mającymi  róŜne  potencjały:  między
dwoma  częściami  przewodzącymi  obcymi,  między  częścią  przewodzącą  dostępną  i  częścią
przewodzącą obcą,  lub między dwoma  częściami przewodzącymi dostępnymi.  Takie przy-
padki są przedstawione na rysunku 7.

Rys. 7. ZagroŜenie poraŜeniowe przy róŜnicy potencjałów części przewodzących o róŜnych
potencjałach i będących w zasięgu obu rąk; 1 – część przewodząca dostępna, 2 – część prze-
wodząca dostępna

Oznaczone na rysunku 7 a) napięcie U

moŜe wystąpić, gdy jedni z części obcych ma

potencjał  większy od potencjału ziemi (przeniesiony np. z części przewodzącej dostępnej) a
druga część przewodząca obca ma potencjał ziemi). Podobna sytuacja występuje na rysunku 7
b)  przy  czy  wyŜszy  potencjał  ma  część  przewodząca  dostępna.  W  sytuacji  pokazanej  na  ry-
sunku  7  c)  napięcie  U

moŜe się pojawić, gdy części przewodzące nie są połączone meta-

licznie, a równocześnie w obu odbiornikach wystąpią uszkodzenia izolacji podstawowej w
róŜnych fazach. Przy stosowaniu ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie
TN ten ostatni przypadek nie występuje, gdyŜ części przewodzące dostępne są połączone
przewodami PE.

NaleŜy zwrócić uwagę na to, Ŝe tylko w sytuacji przedstawionej na rysunku 1 przy

uszkodzeniu  następuje  samoczynne  wyłączenia  zasilania  obwodu,  w  którym  rozpatrywane
jest  zagroŜenie.  W  pozostałych  przypadkach  ewentualne  samoczynne  wyłączenie  zasilania
następuje  poza  obwodem,  w  którym  rozpatrywane  jest  zagroŜenie  poraŜeniowe  i  to  nie  ko-
niecznie w wymaganym czasie dla obwody odbiorczego. W przypadkach przedstawionych na
rysunkach 2÷7 powinny być zastosowane odpowiednie uziemienia przewodów ochronnych i
połączenia  wyrównawcze  uzupełniające  samoczynne  wyłączenie  zasilania  w  wymaganym
czasie obwodu, w którym nastąpiło uszkodzenie izolacji podstawowej.

3. Środki zapobiegające wystąpieniu zagroŜenia poraŜeniowego przy uszkodzeniu w

ochronie przez samoczynne wyłączenie zasilania

W sytuacji przedstawionej na rysunku 1 norma PN-IEC 60364 [3] wymaga, aby za-

stosowane w obwodzie, w którym powstało uszkodzenie (zwarcie między częścią czynną a
częścią przewodzącą dostępną połączoną z przewodem PE) i napięcie U

przekroczyło war-

tość U

, urządzenie ochronne samoczynnie wyłączyło obwód od zasilania w czasie, w któ-

rym nie wystąpią przy raŜeniu niedopuszczalne skutki patofizjologiczne (skutki te zaleŜą
głównie od wartości prądu raŜeniowego i czasu raŜenia). W obwodach, w których w wyniku
zastosowania urządzeń ochronnych przetęŜeniowych (zwarciowych) nie jest moŜliwe samo-

czynne wyłączenie zasilania w wymaganym czasie naleŜy wykonać połączenia wyrównawcze
dodatkowe lub zastosować urządzenia ochronne róŜnicowoprądowe. Dopuszcza się aby ele-
menty instalacji, na których prawdopodobieństwo wystąpienia zagroŜenia poraŜeniowego lub
dotyku jest bardzo małe nie były objęte ochroną przeciwporaŜeniową (elementy te są wymie-
nione w podrozdziale 471.2.2 normy [3]).

Maksymalne czasy wyłączania podane w obowiązujących obecnie arkuszu 41 i dziale

481 normy PN-IEC 60364 [3] zaleŜą od:

- typu układu sieciowego (TN, TT, IT),
- wartości napięcia znamionowego U

układu względem ziemi,

- wartości największego dopuszczalnego długotrwale napięcia dotykowego spodzie-

wanego U

- rodzaju obwodu (rozdzielczy, odbiorczy) i rodzaju odbiornika zasilanego z obwodu

odbiorczego).

W układzie sieciowym TN prądu przemiennego (a.c.) o napięciu U

= 230 V maksy-

malny czas samoczynnego wyłączenia zasilania nie powinien (słowo „powinien” uŜyte w
normach oznacza nakaz) przekroczyć:

a) dla obwodów odbiorczych zasilających bezpośrednio lub za pośrednictwem gniazd

wtyczkowych urządzenia ręczne lub przenośne -

= 0,4 s przy U

= 50 V (patrz 413.1.3.3 [3])

= 0,2 s przy U

= 25 V (patrz 481.3.1.1 [3]),

dla obwodów rozdzielczych zasilających urządzenia stacjonarne – t

= 5 s, niezaleŜ-

nie od wartości U

c) dla obwodów odbiorczych zasilających urządzenia stacjonarne - t

= 5 s, niezaleŜ-

nie od wartości U

jeŜeli z rozdzielnicy zasilane są tylko inne obwody urządzeń

stacjonarnych.
d) dla obwodów odbiorczych zasilających urządzenia stacjonarne - t

= 5 s, nie zaleŜ-

nie od wartości U

jeŜeli z rozdzielnicy zasilane są równieŜ obwody urządzeń wy-

mienionych w p. a) jeŜeli spełniony zostanie jeden z następujących warunków:

- impedancja przewodu ochronnego PE (Z

) między rozdzielnicą a główną szyną

uziemiającą (wyrównawczą) spełni warunek

⋅

≤

, (4)

w którym Z

jest impedancją obwodu zwarciowego, lub

- w rozdzielnicy zasilającej rozpatrywane obwody odbiorcze wykonane są miejscowe

połączenia wyrównawcze do dostępnych części obcych przyłączonych równieŜ do

głównej szyny wyrównawczej.
Samoczynne wyłączenia zasilania w wymaganym czasie jest skuteczne, gdy spełniony

jest warunek:

Z ≤

, (5)

w którym I

jest prądem powodującym samoczynne wyłączenie zasilania w wymaganym cza-

sie; prąd ten naleŜy odczytać z charakterystyki czasowo prądowej wyłączania urządzenia
ochronnego dla czasu t

(prąd I

jest w Polsce nazywany prądem wyłączającym).

PowyŜsze wymagania zostały ostatnio nieco znowelizowane w zakresie zastosowania

wymaganych czasów  do odpowiednich obwodów. Zmiany te w Polsce ogłoszono w  arkuszu
41  normy  PN-HD  60364  (U)  [2].  Zaczną  one  obowiązywać,  gdy  w  rozporządzeniu  MI  w
sprawie  warunków  technicznych  jakim  powinny  odpowiadać  budynki  i  ich  usytuowanie  [4]
przywołany arkusz 41 normy PN-IEC 60264 zostanie zastąpiony arkuszem 41 normy PN-HD

60364. W arkuszu 41 normy [2] zapisani, Ŝe w układach TN o napięciu U

= 230 V a.c. mak-

symalny czas samoczynnego wyłączenia zasilania przy U

= 50 V powinien wynosić:

a) dla obwodów odbiorczych o znamionowym prądzie nie przekraczającym 32 A –

= 0,4 s,

b) dla obwodów rozdzielczych i obwodów odbiorczych o prądzie znamionowym prze-

kraczającym 32 A – t

= 5 s.

W normie PN-HD 60364 [2] zapisano równieŜ, Ŝe w:
- obwodach odbiorczych z gniazdami wtyczkowymi o prądzie znamionowym nie

przekraczającym 20 A a.c. przeznaczonych do powszechnego uŜytku, oraz

- obwodach odbiorczych przeznaczonych do zasilania urządzeń ruchomych o prądzie

znamionowym nie przekraczających 32 A, uŜytkowanych na zewnątrz pomieszczeń,

naleŜy zastosować ochronę uzupełniającą w postaci wysokoczułych wyłączników róŜni-

cowoprądowych. Oznacza to, Ŝe czas samoczynnego wyłączenia zasilania w ww. obwodach
zostanie przy zwarciach spowodowanych uszkodzeniem izolacji podstawowej ograniczony do
0,1 s.

W sytuacji przedstawionej na rysunku 2 równieŜ powinno nastąpić samoczynne wy-

łączenia zasilania ale w czasie wymaganym dla obwody rozdzielczego. Przy zwarciach do
przewodu PEN w napowietrznych liniach elektroenergetycznych (wg wymagań normy N-
SEP-E-001 [1]) nie powinien przekraczać 5 s. Przy stosowaniu urządzeń ochronnych w posta-
ci bezpieczników topikowych dopuszcza się aby czas t

był dłuŜszy od 5 s jeŜeli jednocześnie

zostaną spełnione następujące dwa warunki:

- prąd wyłączający I

będzie równy co najmniej 2-krotnej wartości prądu znamiono-

wego wkładko bezpiecznikowej,

- w obiektach budowlanych zasilanych z linii wykonane zostaną główne połączenia

wyrównawcze wymagane przez normę PN-IEC 60364.

Wymagania dotyczące wykonania głównych połączeń wyrównawczych - w arkuszach

41 i 54 normy PN-IEC 60364 [3].

Do łagodzenia zagroŜenia poraŜeniowego u odbiorcy przyczyniają się teŜ uziemienia

przewodu PEN w stacji, linii i u odbiorcy. Wymagania dotyczące uziemień przewodów PEN
sieci zasilającej instalacje są przedstawione w tablicy 1 i na rysunku 1 umieszczonych w p.4,
gdyŜ wymagania te uwzględniają zagroŜenia przedstawione na rysunkach 2÷6.

W sytuacji przedstawionej na rysunku 3 samoczynne wyłączenie zasilania moŜe nie

nastąpić  lub  moŜe  nastąpić  po  czasie  niedopuszczalnie  długim.  Przy  zwarciu  doziemnym  w
obwodzie  rozdzielczym  z  pominięciem  przewodu  ochronnego  impedancja  obwodu  zwarcio-
wego jest znacznie większa niŜ przy zwarciu do przewodu PEN (PE) lub do części przewo-
dzących połączonych z tymi przewodami. Prąd zwarciowy moŜe okazać się niewystarczający
do  spowodowania  zadziałania  urządzenia  ochronnego  lub  spowodować  zadziałanie  urządze-
nia ochronnego z charakterystyką czasowo prądową zaleŜną, w czasie dłuŜszym od wymaga-
nego. Dlatego wymaga się, aby w omawianej sytuacji napięcie punktu neutralnego wzgłędem
ziemi U

nie przekroczyło wartości dopuszczalnego długotrwale napięcia dotykowego spo-

dziewanego U

. Osiągnąć to moŜna ograniczając wypadkową rezystancję uziemień R

wartości spełniającej warunek:

−

≤

(6)

Warunek ten dla U

= 50 V a.c. podany jest w arkuszu 51 normy PN-IEC 60364 [3]. W

normie tej zapisano równieŜ, Ŝe jeŜeli wartość R

nie jest znana moŜna przyjmować,

Ŝe wyno-

si ona 10 Ω.

W sytuacji przedstawionej na rysunku 4 nie wystąpi zagroŜenie (U

< U

) jeŜeli:

- napięcie uziomowe U

na wypadkowej rezystancji uziemień R

nie przekroczy do-

puszczalnego napięcia uszkodzeniowego U

≤ U

(7)

lub
- uziemienie punktu neutralnego N sieci niskiego napięcia zostanie wykonane poza sta-

cją jako niezaleŜne (w odpowiedniej odległości od uziomu stacyjnego).

ZaleŜność napięcia U

od czasu trwania uszkodzenia t

przedstawiono na rysunku 8.

200

100

500

1000

100

200

500

1000

2000

5000

10000

U V

670

Rys. 8. Największe dopuszczalne napięcia zakłóceniowe U

(krzywa F) i napięcia dotykowe

(krzywa T) w zaleŜności od czasu trwania zwarcia doziemnego t

[1]

Wymagania dotyczące wykonania uziemienia niezaleŜnego są podane za normą N-SEP-

E-001 [1] i w p.4.

W sytuacji przedstawionej na rysunkach 5 i 6 samoczynne wyłączenie zasilania tak

jak w sytuacji przedstawionej na rysunku 3 moŜe nie nastąpić lub czas samoczynnego wyłą-
czenia moŜe okazać się niedopuszczalnie długi. Dlatego ograniczenie napięcia U

naleŜy

realizować przez wykonanie w sieci rozdzielczej niskiego napięcia i  dla głównej szyny wy-
równawczej uziemień o  odpowiedni małej rezystancji wypadkowej i przez wykonanie w in-
stalacji  elektrycznej  budynku  głównych  i  miejscowych  połączeń  wyrównawczych.  NaleŜy
spełnić wymagania normy N-SEP-E-001 [1] w zakresie rozmieszczenia i rezystancji uziemień
oraz wymagań  dotyczących połączeń wyrównawczych, zawartych w arkuszach 41 i 54 nor-
my PN-IEC 60364 [3] (PN-HD 60364 [2]).

W sytuacji przedstawionej na rysunku 7 a) i b) ograniczenie wartości napięcia U

do wartości dopuszczalnej długotrwale U

uzyskuje się wykonując połączenia wyrównawcze

pomiędzy częściami równocześnie dostępnymi mogącymi stwarzać zagroŜenie poraŜeniowe.

Wymagania dotyczące wykonania takich połączeń są zawarte w arkuszach 41 i 54 oraz

w części 7 normy PN-IEC 60364 [3].

4. Wymagania stawiane uziemieniom przewodu PEN w liniach niskiego napięcia pracu-

jących w układach TN

W liniach napowietrznych pracujących w układach TN norma N-SEP-E-001 [1] wyma-

ga wykonania wzdłuŜ linii, w określonych odstępach (lp.4 w tabl.1), uziemień przewodów
PEN o rezystancji R

≤ 30 Ω.

Równocześnie zaleca się uziemiać przewód PEN (PE) wszędzie tam, gdzie jest to moŜ-

liwe i nie wymaga ponoszenia istotnych nakładów finansowych. Takim dodatkowym uzie-
mieniom nie stawia się wymagań dotyczących ich rezystancji.

Wymagania dotyczące rozmieszczenia uziemień przewodu PEN linii napowietrznej o

rezystancji R

≤ 30 Ω i wypadkowej rezystancji uziemień w pobliŜy stacji zasilającej oraz

końców linii przedstawiono w tablicy 1 i na rysunku 8.

Tablica 1. Rezystancje uziemień w sieciach rozdzielczych i instalacjach niskiego napięcia

pracujących w układach TN [1]

Lp.

Miejsce uziemienia

Rezystancja uziemień w Ω przy ρ

< 500 Ωm

≥ 500 Ωm

Wypadkowa rezystancja uziemienia punktu neutralnego
sieci i uziemień przewodu PEN (PE), których rezystancja
nie przekracza 30 Ω (kaŜdego uziemienia) znajdujących
się na obszarze koła o średnicy 200 m zakreślonego do-
wolnie dookoła stacji

≤ 5

≤

100

min

2. Wypadkowa rezystancja uziemienia punktów neutral-

nych sieci i przewodów PEN (PE) linii napowietrznych i
innych linii, w których moŜliwe jest zwarcie doziemne z
pominięciem przewodów PEN (PE)

−

≤

3. Połączone z uziomem stacyjnych urządzeń o napięciu

wyŜszym od 1 kV uziemienia punktu neutralnego kaŜdej
stacji i połączone z nim uziemienia przewodów PEN
(PE) sieci

≤

4. WzdłuŜ trasy kaŜdej linii napowietrznej w odległościach

nie przekraczających 500 m

≤ 30

≤

min

5. WzdłuŜ trasy kaŜdej linii napowietrznej poza uziemie-

niami wymienionymi w lp.4

nie normuje się

6. Na końcu kaŜdej linii napowietrznej i kablowej i na koń-

cu kaŜdego odgałęzienia o długości większej od 200 m

≤ 30

≤

min

7. Na obszarze koła o średnicy 300 m zakreślonego dowol-

nie dookoła końcowego odcinka kaŜdej linii napowietrz-
nej i kablowej oraz ich odgałęzień

≤ 5

≤

100

min

8. Główna szyna uziemiająca instalacji elektrycznej zasila-

nej z linii napowietrznej niskiego napięcia

≤ 30

W tablicy 1 zastosowano następujące oznaczenia:

- rezystancja pojedynczego uziemienia przewodu PEN (PE),

- wypadkowa rezystancja uziemień o R

≤ 30 Ω (kaŜdego uziemienia) znajdujących się

wraz z uziemianym przewodem PEN (PE) na obszarze koła o średnicy 200 m, zakreślo-
nego (w dowolny sposób) dookoła stacji,

- wypadkowa rezystancja wszystkich uziemień punktów neutralnych sieci niskiego napię-

cia i uziemień przewodów PEN (PE) linii tworzących tą sieć,

- wypadkowa rezystancja uziemień o R

≤ 30 Ω (kaŜdego uziemienia) znajdujących się

wraz z uziemianym przewodem PEN (PE) na obszarze koła o średnicy 300 m, zakreślo-
nego (w dowolny sposób) dookoła końca linii i jej odgałęzień,

- rezystancja w miejscu zwarcia doziemnego z pominięciem przewodu PEN (PE). JeŜeli

ustalenie wartości R

jest trudne moŜna przyjmować R

= 10 Ω,

- napięcie sieci względem ziemi,

- napięcie wyznaczone z krzywej F z rysunku 8.1 lub odczytane z tablicy 8.2 dla czasu t

w którym płynie prąd zwarciowy

I , w V,

- prąd jednofazowego zwarcia doziemnego w urządzeniu średniego napięcia stacji, w A,

- prąd uziomowy, w A,

r - współczynnik redukcyjny określający stosunek prądu uziomowego I

do prądu zwarcia

doziemnego

; przy braku dokładnych danych moŜna przyjmować r = 0,6 przy zasila-

niu stacji linią kablową z sieci o punkcie neutralnym uziemionym przez rezystor, w in-
nych przypadkach: r =1.

≤

≤ 300 m

≤ 200 m

≤ 30Ω

≤ 500 m

B wyp

≤ 5Ω

B wyp

≤ 5Ω

B wyp

≤ 5Ω

Rys. 2. Uziemienia ochronno-funkcjonalne (ochronno-robocze) (o rezystancji nie większej niŜ
30 Ω) punktu neutralnego sieci i przewodów PEN w liniach napowietrznych pracujących w
układach TN

W kablowych sieciach elektroenergetycznych pracujących w układzie TN zaleca się

spełnienie warunków podanych w tablicy 1, lp. 6 i 8.

5. Wnioski końcowe

4.1. Niebezpieczne napięcie dotykowe spodziewane moŜe pojawić się w obwodzie odbior-

czym pracującym w układzie TN nie tylko przy uszkodzeniu izolacji podstawowej
(środka ochrony podstawowej) w tym obwodzie ale moŜe w być wywołane napięciami
przeniesionymi przewodami PEN i PE z obwodów rozdzielczych sieci niskiego na-
pięcia oraz ze stacji zasilającej tą sieć.

4.2. Dla skutecznej ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania konieczne jest speł-

nienie wymagań norm PN-IEC 60364 oraz N-SEP-E-001 dotyczących:
1) samoczynnego wyłączenia zasilania w wymaganym czasie
2) wykonania odpowiednich dla rozpatrywanego układu sieciowego uziemień,