plik

1.1.

Definicje pojęd dotyczących instalacji elektrycznych i ochrony przeciwporażeniowej

Obecnie w Polsce występuje duża dowolnośd definicji pojęd z dziedziny elektroenergetyki.
Spowodowane to jest wprowadzeniem w ostatnim okresie wielu nowych norm, będących z założenia
wiernym tłumaczeniem z języków obcych (przeważnie z angielskiego) odpowiednich norm
międzynarodowych lub raportów Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC). Nowe definicje
nie zawsze są poprawne pod względem językowym ani bardziej precyzyjne niż dotychczas stosowane,
a nierzadko jest nawet odwrotnie.
Określenia podane niżej i używane w książce zaczerpnięto z normy *121+, projektu przepisów
„Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadad urządzenia elektroenergetyczne..." [45] oraz
analogicznych przepisów obowiązujących w latach 1969 - 1995 [156, 157], opartych w przypadku
definicji pojęd na normie PN-66/E-05009 z 1966 r.
Bariera (przeszkoda) - element chroniący przed niezamierzonym dotykiem bezpośrednim części
czynnych, lecz nie chroniący przed dotykiem bezpośrednim spowodowanym działaniem rozmyślnym.
Części jednocześnie dostępne - przewody lub części przewodzące, które mogą byd dotknięte
jednocześnie przez człowieka lub zwierzę; mogą nimi byd części czynne, części przewodzące dostępne
i obce, przewody ochronne i uziomy.
Częśd czynna - przewód lub częśd przewodząca urządzenia lub instalacji elektrycznej, która może się
znaleźd pod napięciem w warunkach normalnej pracy instalacji elektrycznej, lecz nic pełni funkcji
przewodu ochronnego; częścią czynną jest przewód neutralny N, lecz nie jest nim przewód ochronny
PE ani ochronno - neutralny PEN.
Częśd przewodząca dostępna - częśd przewodząca instalacji elektrycznej dostępna dla dotyku palcem
probierczym wg PN/E-08507, która może byd dotknięta i która w warunkach normalnej pracy instalacji
nie znajduje się pod napięciem, lecz w wyniku uszkodzenia może się znaleźd pod napięciem.
Częśd przewodząca obca - częśd przewodząca nie będąca częścią urządzenia ani instalacji
elektrycznej, która może się znaleźd pod określonym potencjałem, zwykle pod potencjałem ziemi;
zalicza się do nich metalowe konstrukcje, rurociągi, przewodzące podłogi i ściany.
Dotyk bezpośredni - dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części czynnych (rys. 1.2a, c).
Dotyk pośredni - dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części przewodzących dostępnych, które znalazły
się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji (rys. 1.2d).

Rys. 1.2. Przypadki rażeo: a) bezpośredniego przy przerwaniu przewodu; c) bezpośredniego przy
zmianie przewodu fazowego L z ochronno-neutralnym PEN w gnieździe wtyczkowym lub we
wtyczce w instalacji TN-C; b), d) rażenia pośredniego
UZ – urządzenie zabezpieczające, L1 – przewód fazowy, N – przewód neutralny, PEN – przewód
ochronno-neutralny, Ir – prąd rażeniowy

Izolacja ochronna - środek ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej polegający na zastosowaniu
izolacji podwójnej lub izolacji wzmocnionej, lub osłony izolacyjnej ochronnej.
Izolacja podstawowa - izolacja części czynnych zastosowana w celu zapewnienia ochrony
przeciwporażeniowej podstawowej.

Izolacja podwójna - izolacja składająca się z izolacji podstawowej oraz niezależnej od niej izolacji
dodatkowej.
Izolacja wzmocniona - pojedynczy układ izolacyjny zapewniający ochronę od porażeo w stopniu
równoważnym izolacji podwójnej.
Izolowanie stanowiska - środek ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej polegający na pokryciu
stanowiska materiałem izolacyjnym oraz na izolowaniu od ziemi znajdujących się w zasięgu ręki
przewodzących części urządzeo i części obcych połączonych ze sobą nieuziemionymi przewodami
wyrównawczymi.
Klasa ochronności- umowne oznaczenie cech budowy urządzenia elektrycznego wg PN/E-05031,
określające możliwości objęcia go ochroną przeciwporażeniową dodatkową.
Napięcie bardzo niskie (ELV) - napięcie przemienne sinusoidalne o wartości skutecznej nie
przekraczającej 50 V lub napięcie stałe - o pomijalnym tętnieniu - wartości średniej nie
przekraczającej 120 V.
Napięcie dotykowe (U

) - napięcie występujące w razie uszkodzenia izolacji między dwoma punktami,

którymi mogą się zetknąd jednocześnie obie ręce lub jedna ręka i stopa człowieka; napięciem
dotykowym - dla oceny zagrożenia porażeniem zwierząt w gospodarstwach hodowlanych i lecznicach
- jest napięcie występujące w razie uszkodzenia izolacji między punktami, z którymi mogą się zetknąd
jednocześnie głowa i nogi zwierzęcia.
Napięcie w miejscu uszkodzenia (U

) - napięcie między częścią przewodzącą a ziemią odniesienia

występujące podczas zwarcia doziemnego.
Napięcie względem ziemi - najwyższe z napięd występujących długotrwale między częścią czynną
urządzenia a ziemią:

- w sieci lub instalacji elektrycznej o bezpośrednim uziemieniu roboczym, nie dotkniętej

zwarciem doziemnym,

- w sieci lub instalacji elektrycznej bez bezpośredniego uziemienia roboczego, dotkniętej

zwarciem doziemnym.
Obciążalnośd prądowa długotrwała przewodu - maksymalna wartośd prądu, który może płynąd
długotrwale przez przewód w określonych warunkach bez przekroczenia dopuszczalnej temperatury
przewodu.
Obudowa (osłona) - element konstrukcyjny zapewniający ochronę przed niektórymi wpływami
otoczenia i przed dotykiem bezpośrednim części czynnych z dowolnej strony. Obudowa o stopniu
ochrony co najmniej IP2X lub IPXXB może pełnid funkcję osłony.
Obwód instalacji elektrycznej - zespół elementów instalacji elektrycznej wspólnie zasilanych i
chronionych przed przetężeniami wspólnym zabezpieczeniem.
Obwód odbiorczy (obwód koocowy) - obwód, do którego są przyłączone bezpośrednio odbiorniki
energii elektrycznej lub gniazda wtyczkowe.
Obwód FELV - obwód napięcia bardzo niskiego, nie zapewniający niezawodnego oddzielenia
elektrycznego od innych obwodów; obwód może mied uziemienie robocze; napięcie bardzo niskie
jest stosowane ze względów funkcjonalnych, a nie w celu ochrony przeciwporażeniowej.
Obwód PELV - obwód napięcia bardzo niskiego, z uziemieniem roboczym, zasilany ze źródła
bezpiecznego, zapewniający niezawodne oddzielenie elektryczne od innych obwodów.
Obwód SELV - obwód napięcia bardzo niskiego, bez uziemienia roboczego, zasilany ze źródła
bezpiecznego, zapewniający niezawodne oddzielenie elektryczne od innych obwodów.
Ochrona przeciwporażeniowa - zespół środków technicznych zapobiegających porażeniom prądem
elektrycznym ludzi i zwierząt w normalnych i zakłóceniowych warunkach pracy urządzeo
elektrycznych; w urządzeniach niskiego napięcia rozróżnia się ochronę przeciwporażeniową przed
dotykiem bezpośrednim (ochronę podstawową), przy dotyku pośrednim (ochronę dodatkową) oraz
ochronę uzupełniającą.
Ochrona przeciwporażeniowa przed dotykiem bezpośrednim (ochrona podstawowa) - zespół środków
technicznych chroniących przed zetknięciem się człowieka lub zwierzęcia z częściami czynnymi oraz

przed pojawieniem się napięcia na częściach przewodzących nie znajdujących się pod napięciem w
warunkach normalnej pracy instalacji.
Ochrona przeciwporażeniowa przy dotyku pośrednim (ochrona dodatkowa) zespół środków
technicznych chroniących przed, wynikłymi z uszkodzenia ochrony przeciwporażeniowej
podstawowej, skutkami zetknięcia się człowieka lub zwierzęcia z częściami przewodzącymi i/lub
częściami obcymi.
Odbiornik energii elektrycznej - urządzenie przeznaczone do przetwarzania energii elektrycznej w
inną formę energii, np. światło, ciepło, energię mechaniczną.
Osłona - element konstrukcyjny o stopniu ochrony co najmniej IP2X lub IPXXB. chroniący przed
umyślnym zetknięciem się z częściami czynnymi, zastosowany w celu zapewnienia ochrony
przeciwporażeniowej podstawowej.
Osłona izolacyjna ochronna - osłona z materiału izolacyjnego zapewniająca (razem z izolacją
podstawową) ochronę od porażeo w stopniu równoważnym izolacji podwójnej.
Połączenie wyrównawcze - elektryczne połączenie części przewodzących dostępnych i części
przewodzących obcych, dokonane w celu wyrównania potencjałów.
Połączenie wyrównawcze dodatkowe (miejscowe) - połączenie wyrównawcze wykonane w innym
miejscu niż połączenie wyrównawcze główne.
Połączenie wyrównawcze główne - połączenie wyrównawcze (patrz rys. 3.3) wykonane najczęściej w
przyziemnej kondygnacji budynku, w pobliżu miejsca wprowadzenia sieci lub instalacji elektrycznej
do budynku, np. w pobliżu złącza.
Porażenie prądem elektrycznym - skutki patofizjologiczne wywołane przepływem prądu
elektrycznego przez ciało człowieka lub zwierzęcia.
Prąd przeciążeniowy - prąd przetężeniowy powstały w nieuszkodzonym obwodzie elektrycznym.
Prąd przetężeniowy - dowolna wartośd prądu większa od wartości znamionowej; w przypadku
przewodów wartością znamionową jest obciążalnośd prądowa długotrwała.
Prąd rażeniowy prąd przepływający przez ciało człowieka lub zwierzęcia, który może powodowad
skutki patofizjologiczne.
Prąd różnicowy - prąd o wartości chwilowej równej sumie algebraicznej wartości chwilowej prądów
płynących we wszystkich przewodach czynnych w określonym miejscu sieci lub instalacji elektrycznej; w
urządzeniach prądu przemiennego wartośd skuteczna prądu różnicowego jest sumą geometryczną
(wektorową) wartości skutecznej prądów płynących we wszystkich przewodach czynnych.
Prąd upływowy - prąd. który w urządzeniu nie dotkniętym zwarciem płynie od części czynnych do
ziemi: w wielofazowym urządzeniu prądu przemiennego wypadkowy prąd upływowy jest
geometryczną (wektorową) sumą prądów upływowych poszczególnych faz; zawiera on składową
czynną wynikającą z upływności izolacji oraz składową pojemnościową wynikającą z pojemności
doziemnych urządzenia i pojemności przyłączonych kondensatorów.
Prąd wyłączający (l

) - najmniejszy prąd wywołujący w wymaganym czasie zadziałanie urządzenia

zabezpieczającego powodującego samoczynne wyłączenie zasilania.
Prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego (umowny) - określona wartośd prądu powodującego
zadziałanie urządzenia zabezpieczającego w określonym czasie, zwanym czasem umownym
zadziałania.
Prąd zwarciowy - prąd przetężeniowy powstały w wyniku połączenia ze sobą - bezpośrednio lub przez
impedancję o pomijalnie małej wartości - przewodów, które w normalnych warunkach pracy
instalacji elektrycznej mają różne potencjały.
Przewód neutralny N - przewód połączony bezpośrednio z punktem neutralnym (zerowym) układu
sieci i mogący służyd do przesyłania energii elektrycznej.
Przewód ochron no-neutralny PEN - uziemiony przewód spełniający jednocześnie funkcję przewodu
ochronnego PE i przewodu neutralnego N.
Przewód ochronno-powrotny PER - uziemiony przewód pełniący funkcję przewodu ochronnego PE i
przewodu powrotnego R sieci lub instalacji prądu stałego.

Przewód ochronny PE - uziemiony przewód stanowiący element zastosowanego środka ochrony
przeciwporażeniowej dodatkowej, nie podlegający obciążeniu prądami roboczymi, do którego
przyłącza się części przewodzące dostępne, połączony z główną szyną uziemiającą.
Przewód uziemiający - przewód łączący zacisk uziemiający (zacisk probierczy uziomowy. częśd
uziemianą) z uziomem.
Przewód wyrównawczy - przewód zapewniający wyrównanie potencjałów łączonych części.
Rażenie prądem elektrycznym - zdarzenie polegające na przepływie prądu rażeniowego.
Rezystancja stanowiska - rezystancja między ziemią odniesienia a elektrodą odwzorowującą
(elektrodami odwzorowującymi) stycznośd ze stanowiskiem bosych stóp człowieka.
Rezystancja uziemienia - rezystancja między ziemią odniesienia a zaciskiem uziemiającym lub zaciskiem
probierczym uziomowym.
Rozdzielnica - urządzenie przeznaczone do włączania w instalację elektryczną, pełniące jedną lub
więcej następujących funkcji: rozdział energii elektrycznej, załączanie i odłączanie, zabezpieczenie
obwodów i odbiorników.
Separacja elektryczna - środek ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej polegający na zasilaniu
urządzenia elektrycznego za pomocą transformatora separacyjnego lub przetwornicy separacyjnej,
przy czym wszystkie części czynne obwodu separowanego są niezawodnie oddzielone elektrycznie od
innych obwodów i ziemi.
Sied elektryczna rozdzielcza - sied elektryczna przeznaczona do rozdziału energii elektrycznej.
Stanowisko dostępne stanowisko, na którym człowiek o przeciętnej sprawności fizycznej może się
znaleźd bez korzystania ze środków pomocniczych, takich jak drabina lub słupołazy.
Stopieo ochrony obudowy IP - umowna miara ochrony, zapewnianej przez obudowę, przed
dotknięciem części czynnych i poruszających się mechanizmów. przedostawaniem się ciał stałych i
wnikaniem wody, ustalona zgodnie z PN/E-08106.
Szyna uziemiająca (główna lub miejscowa) - szyna przeznaczona do połączenia z uziomem
przewodów ochronnych PE i/lub przewodów wyrównawczych i/lub przewodów uziemieo roboczych.
Szyna uziemiająca może pełnid funkcję szyny wyrównawczej.
Szyna wyrównawcza (główna lub miejscowa) - szyna przeznaczona do przyłączania przewodów
wyrównawczych zapewniających połączenia wyrównawcze (główne lub miejscowe).
Transformator bezpieczeostwa - transformator ochronny o napięciu wtórnym nie wyższym od
napięcia bardzo niskiego w normalnych warunkach pracy.
Transformator ochronny - transformator, wykonany zgodnie z PN/E-08105, /upewniający
niezawodne oddzielenie elektryczne obwodu wtórnego od obwodu pierwotnego.
Transformator separacyjny - transformator ochronny o napięciu wtórnym wyższym od napięcia
bardzo niskiego w normalnych warunkach pracy.
Układ TT - układ sieci elektrycznej rozdzielczej lub instalacji elektrycznej, w którym wszystkie części
czynne są izolowane od ziemi albo jedna z nich jest uziemiona przez bezpiecznik iskiernikowy i/lub
przez dużą impedancję. a części przewodzące są uziemione (rys. 1.4e, f).
Układ TN - układ sieci elektrycznej rozdzielczej lub instalacji elektrycznej, w którym punkt neutralny
(zerowy) jest bezpośrednio uziemiony, a części przewodzące dostępne są z nim połączone przewodami
ochronnymi PE i/lub przewodami ochronno - neutralnymi PEN (przewodami ochronno-powrotnymi PER),
w wyniku czego pętla zwarcia jest w całości metaliczna. Stosownie do braku lub obecności i zasięgu
przewodu ochronno-neutralnego PEN (przewodu ochronno-powrotnego PER) rozróżnia się (rys. 1.4):
podukład TN-C, podukład TN-S oraz podukład TN-C-S.
Układ TT - układ sieci elektrycznej rozdzielczej lub instalacji elektrycznej, w którym punkt neutralny
(zerowy) lub przewód czynny jest bezpośrednio uziemiony, a części przewodzące są połączone z
uziomami nic pouczonymi z uziemieniem roboczym (rys. 1.4d), w wyniku czego pętla zwarcia z
częścią przewodzącą zamyka się przez ziemię.
Urządzenia elektryczne - wszystkie urządzenia i elementy instalacji elektrycznej przeznaczone do
wytwarzania, przekształcania, przesyłania, rozdziału lub wykorzystania energii elektrycznej;

urządzeniami elektrycznymi są np. maszyny elektryczne, transformatory, aparaty, przyrządy
pomiarowe, urządzenia zabezpieczające, oprze- wodowanie, odbiorniki.
Urządzenie nieprzenośne (stacjonarne) - urządzenie nieruchome, którego przemieszczanie podczas
normalnego użytkowania jest trudne, bo ma duża masę (co najmniej 18 kg w przypadku urządzeo
powszechnego użytku) i jest pozbawione uchwytów do ręcznego przenoszenia.
Urządzenie przenośne (przemieszczalne) - urządzenie, które podczas użytkowania może byd z
łatwością przemieszczone lub przyłączone do innego źródła zasilania, w innym miejscu użytkowania.
Urządzenie ręczne - urządzenie przenośne przeznaczone do trzymania w ręce podczas jego
użytkowania, przy czym silnik (jeżeli jest) stanowi integralną częśd tego urządzenia.
Urządzenie stałe - urządzenie nieruchome przymocowane do podłoża lub dowolnej innej konstrukcji
stałej.
Uziemienie - połączenie elektryczne z ziemią; uziemieniem nazywa się też urządzenie uziemiające
obejmujące uziom, przewód uziemiający oraz - jeśli występują - zacisk probierczy uziomowy i szynę
uziemiającą.
Uziemienie ochronne - środek ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej w układzie TT oraz IT.
polegający na połączeniu części przewodzących urządzenia elektrycznego z uziomem o rezystancji
uziemienia skoordynowanej z charakterystyką zabezpieczenia zwarciowego tego urządzenia; pojęcie
obecnie eliminowane z użycia w odniesieniu do instalacji niskiego napięcia.
Uziemienie otwarte - połączenie części uziemianej z uziomem za pomocą bezpiecznika
iskiernikowego.
Uziemienie pomocnicze - uziemienie części czynnej albo części przewodzącej, wykonane w celu
ochrony przeciwporażeniowej, ochrony przeciwzakłóceniowej lub z innych powodów; nic jest ono
uziemieniem roboczym ani uziemieniem będącym elementem systemu ochrony
przeciwporażeniowej, polegającym na samoczynnym wyłączeniu zasilania w sieci TT lub IT.
Uziemienie robocze - uziemienie określonego punktu obwodu elektrycznego (części czynnej i/lub
przewodu PEN) w celu zapewnienia prawidłowej pracy urządzeo elektrycznych. Uziemienie robocze
może byd bezpośrednie, pośrednie lub otwarte.
Uziom - przedmiot lub zespół przedmiotów metalowych umieszczonych bezpośrednio w gruncie
(ziemi) lub w betonie i ziemi, tworzący elektryczne połączenie przewodzące z ziemią.
Uziom fundamentowy - uziom w postaci taśmy albo pręta stalowego zatopiony w betonowym
fundamencie do celów uziemienia (uziom fundamentowy sztuczny) lub uziom w postaci stalowego
zbrojenia betonowego fundamentu (uziom fundamentowy naturalny).
Uziom naturalny - uziom wykonany w innym celu niż uziemienie, wykorzystywany do celów
uziemienia.
Uziom sztuczny - uziom wykonany do celów uziemienia.
Wewnętrzna linia zasilająca (wiz), obwód rozdzielczy - obwód elektryczny zasilający tablice
rozdzielcze (rozdzielnice), z których są zasilane obwody odbiorcze.
Wyłącznik przeciwporażeniowy różnicowoprądowy - łącznik samoczynny wyposażony w człony:
pomiarowy i wyzwalający, wywołujące działanie (wyłączenie) w przypadku wystąpienia prądów
różnicowych większych od znamionowego prądu wyzwalającego.
Wyłącznik różnicowoprądowy wysokoczuły jest wyłącznikiem o znamionowym różnicowym prądzie
wyzwalającym nic większym niż 30 mA.
Zasięg ręki - przestrzeo (obszar) zawarta między dowolnym punktem powierzchni stanowiska, na którym
człowiek zwykle stoi lub się porusza, a powierzchnią. którą może dosięgnąd ręką w dowolnym kierunku
bez użycia środków pomocniczych (rys. 1.3).

Rys. 1.3. Zasięg ręki (wymiary w centymetrach)

Ziemia odniesienia - dowolny punkt na powierzchni albo w głębi ziemi, którego potencjał nic zmienia
się pod wpływem prądu przepływającego przez rozpatrywany uziom lub uziomy.
Złącze instalacji elektrycznej - urządzenie elektryczne, w którym następuje połączenie wspólnej sieci
elektrycznej rozdzielczej z instalacją elektryczną odbiorcy.

1.2.

Zakresy napięciowe sieci rozdzielczych i instalacji elektrycznych

Odbiorniki elektryczne ze względu na przeznaczenie, moc znamionową, środowisko, w jakim są
zainstalowane, oraz inne uwarunkowania buduje się na różne napięcia znamionowe. W normie PN-9I/E-
050I0 *84+ zgodnej z raportem IEC 441 ustalono dwa zakresy napięciowe: I i II (tabl. 1.1 i 1.2). W
zależności od zakresu napięciowego bardzo różne są wymagania dotyczące sposobu wykonania ochrony
przeciwporażeniowej.

Tablica 1.1. Zakresy napięciowe prądu przemiennego, wg PN – 91/E – 05010 [84]

Zakres napięciowy

Napięcie znamionowe U

Układy instalacji uziemione

Układy instalacji

izolowane lub uziemione

bezpośrednio

faza – ziemia

faza - faza

faza – faza

𝑈

𝑁

≤ 50𝑉

𝑈

𝑁

≤ 50𝑉

𝑈

𝑁

≤ 50𝑉

50𝑉 < 𝑈

𝑁

≤ 600𝑉

50𝑉 < 𝑈

𝑁

≤ 1000𝑉 50𝑉 < 𝑈

𝑁

≤ 1000𝑉

Tablica 1.2. Zakresy napięciowe prądu stałego, wg PN – 91/E – 05010 [84]

Zakres napięciowy

Napięcie znamionowe U

Układy instalacji uziemione

Układy instalacji

izolowane lub

uziemione bezpośrednio

biegun – ziemia

biegun - biegun

𝑈

𝑁

≤ 120𝑉

𝑈

𝑁

≤ 120𝑉

𝑈

𝑁

≤ 120𝑉

120𝑉 < 𝑈

𝑁

≤ 900𝑉 120𝑉 < 𝑈

𝑁

≤ 1500𝑉 120𝑉 < 𝑈

𝑁

≤ 1500𝑉

Obecnie na świecie są rozpowszechnione sieci, instalacje oraz urządzenia elektryczne o bardzo różnych
wartościach napięd znamionowych. Utrudnia to swobodną wymianę tych urządzeo, wymuszając
specjalne wykonania i zwiększając ich różnorodnośd, zbędną w tym przypadku. Z tych względów Komitet
IEC 38 ustalił w 1983 r. nowe wartości napięd znamionowych sieci i urządzeo (tabl. 1.3), które powinny
obowiązywad od 2003 r. Napięcie 230/400 V ma zastąpid napięcie 220/380 V rozpowszechnione obecnie
w Europie oraz 240/415 V - w innych krajach. Dotychczasowe sieci i instalacje o napięciu 500 i 600 V
powinny byd przebudowane, a nowe projektowane na napięcie 400/690 V.

Tablica 1.3. Napięcie znamionowe sieci oraz urządzeo elektroenergetycznych prądu stałego i
przemiennego niskiego napięcia, wg IEC 38

Rodzaj prądu

Napięcie znamionowe, V

Bardzo niskie

Niskie

Prąd stały

6, 12, 24, 36, 48, 60, 72, 96,

110

220, 440, 750, 1500

Prąd przemienny

6, 12, 24, 48

120/240

, 230/400

277/480

, 400/690

, 1000

Układ jednofazowy trójprzewodowy

Układy trójfazowe trój- i czteroprzewodowe

1.3.

Układy sieci i instalacji elektrycznych niskiego napięcia

Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia mogą byd wykonane jako uziemione lub izolowane
względem ziemi (rys. 1.4). Różna leż może byd liczba przewodów przewodzących prąd i różne systemy
ochrony przeciwporażeniowej, w tym różne sposoby uziemienia obudów chronionych urządzeo.
Jeżeli sied jest uziemiona (TN, TT), to uziemienie powinno byd wykonane blisko źródła zasilania.
Uziemia się przeważnie punkt neutralny uzwojenia transformatora bezpośrednio w stacji trans-
formatorowej.
W sieciach izolowanych względem ziemi, zasilanych z sieci średniego napięcia, stosuje się bezpiecznik
iskiernikowy włączony między punkt gwiazdowy transformatora a ziemię (rys. 1.40. Przy znacznym
podwyższeniu się napięcia tego punktu względem ziemi, występującym po uszkodzeniu izolacji
transformatora, bezpiecznik iskiernikowy ulega przebiciu, co powinno spowodowad obniżenie się
tego napięcia do wartości uznawanej w danych warunkach za dopuszczalną. W transformatorach o
izolacji stałej, żywicznej, w których uszkodzenie izolacji jest bardzo mało prawdopodobne, można
zrezygnowad ze stosowania takiego bezpiecznika.
Układy sieci podane na rys. 1.4 mają własne kody literowe (tabl. 1.4), przy czym:

- pierwsza litera (T lub I) oznacza związek między układem sieci a ziemią,
- druga litera (N lub T) oznacza sposób połączenia z ziemią części przewodzących urządzeo,

nic pozostających w normalnych warunkach pracy pod napięciem.

- trzecia i czwarta litera (C lub/oraz S) określają, czy układ ma wspólny przewód ochronno-
neutralny PEN (litera C). czy przewody neutralny (N) i ochronny (PE) są rozdzielone (litera S).

Rys. 1.4. Różne sposoby uziemienia punktów neutralnych sieci niskiego
napięcia: a) sied typu TN-C; b) sied typu TN-S; c) sied typu TN-C-S; d) sied typu
TT; e), f) siec typu IT
UKSI – urządzenie do kontroli stanu izolacji; I – bezpiecznik iskiernikowy

Poszczególne litery su skrótami od wyrażeo:
T - terre (franc.) - ziemia
N - neutral (ang.) – neutralny
I - isolate (ang.) - izolowad.
C - combine (ang.) - łączyd, wiązad,
S - separate (ang.) - rozdzielad, oddzielad.
W większości krajów europejskich, również w Polsce, najbardziej rozpowszechnionym układem sieci oraz
instalacji komunalnych i przemysłowych jest układ TN o napięciu znamionowym 220/380 V. W sieciach
przemysłowych zasilających odbiorniki o znacznej mocy znamionowej, o napięciu 500 V lub wyższym, jest
również stosowany układ IT. Układ IT jest także realizowany

Pierwsza litera

Druga litera

Trzecia i czwarta litera

Oznaczenie układu

sieci

Bezpośrednie

połączenie jednego

punktu (neutralnego)

układu sieci z ziemią

Bezpośrednie

połączenie dostępnych

sieci przewodzących z
uziemionym punktem

neutralnym układu

sieci

Funkcje przewodów

neutralnych i

ochronnych pełni jeden

przewód w całym

układzie sieci

TN-C

(rys. 1.4a)

Funkcję przewodów

neutralnych i

ochronnych pełnią

oddzielne przewody w

całym układzie sieci

TN-S

(rys. 1.4b)

C-S

Funkcje przewodów

neutralnych i

ochronnych w cześci

układu pełni jeden

przewód a w części

układu oddzielne

przewody

TN-C-S

(rys. 1.4c)

Bezpośrednie

połączenie z ziemią

podległych ochronie

dostępnych części

przewodzących,

niezależnie od

uziemienia punktu

neutralnego sieci

Nie występują

(rys 1.4d)

Wszystkie cześci

będące pod napięciem

są izolowane od ziemi

lub punkt neutralny

układu sieci jest

połączony z ziemią

przez impedancję o

dużej wartości

Nie występują

(rys. 1.4e, f)

w niektórych obiektach specjalnych, np. w instalacjach w szpitalach, zasilających aparaty i urządzenia
elektromedyczne mające bezpośredni kontakt z pacjentem, często podtrzymujących lub ratujących życie.

W sieciach i instalacjach stosuje się przewody o różnym przeznaczeniu. Sposób oznaczania
poszczególnych przewodów na schematach i planach elektrycznych (tabl. 1.5) powinien byd
jednoznaczny i zrozumiały dla projektantów i wykonawców instalacji, a różna barwa izolacji lub
numeracja poszczególnych żył przewodów wielożyłowych powinna ułatwiad bezbłędny montaż.
Przewody ochronne PE oraz ochronno-neutralne PEN muszą byd dwubarwne, zielono-żółte, przy czym
stosunek powierzchni poszczególnych barw jest nic mniejszy niż 30:70%. Przewody neutralne N oraz
środkowe M (w instalacjach prądu stałego) powinny mied barwę jasnoniebieską. W przewodach
wielożyłowych żadna z żył nie może mied barwy izolacji żółtej ani zielonej.
Tablica 1.5. Oznaczenia alfanumeryczne przewodów oraz zacisków przyłączeniowych odbiorników, wg
PN – EN 60445:2002 [102]

Rodzaj zasilania

Rodzaj przewodów

Oznaczenie
przewodów

Oznaczenie zacisków
przyłączeniowych
odbiorników

Prąd przemienny

przewody robocze
- fazowe (liniowe)
- neutralny

L, L1, L2, L3
N

U, V, W
N

Prąd stały

przewody robocze:
- biegun dodatni
- biegun ujemny
- przewód środkowy

L+
L-
M

C
D
M

Prąd stały lub
przemienny

Przewód ochronny
Przewód ochronno-neutralny w
sieci prądu przemiennego
Przewód uziemiający
Przewód wyrównawczy
Uziemiony przewód środkowy
M lub roboczy L- i przewód
ochronny PE w sieci prądu
stałego

PE

PEN
E
CC

FPE lub PER

PE

-
E
CC

Przewody fazowe L i neutralne N w instalacjach wykonanych przewodami jednożyłowymi pod osłona
mogą mied barwę dowolną, z wyjątkiem żółtej lub zielonej ani też nic mogą byd wielobarwne. Przewody
fazowe nic powinny mied barwy jasnoniebieskiej, zarezerwowanej dla przewodu neutralnego N.

1.4.

Wyłączniki różnicowoprądowe

Podstawowym elementem wyłącznika różnicowoprądowego jest przekładnik sumujący (rys.
4.19). Przy jednakowej liczbie zwojów przewodów fazowych i neutralnego, nawiniętych na
rdzeo przekładnika lub przechodzących przez okno przekładnika, suma geometryczna
prądów oraz przepływ i strumieo magnetyczny Φ, wytworzony przez te prądy, są równe
zeru

𝑖

𝐿1

+ 𝑖

𝐿2

+ 𝑖

𝐿3

+ 𝑖

𝑁

= 0

𝛷 = 0

Rys. 4.19. Wyłącznik różnicowoprądowy trójfazowy o działaniu bezpośrednim: a) szkic przedstawiający
zasadę budowy; b) sposób instalowania
I – przekładnik sumujący, 2 – przekaźnik różnicowoprądowy, 3-zamek wyłącznika, R

- opornik ograniczający,

PK – przycisk kontrolny

Jeżeli w zasilanym obwodzie wystąpi osłabienie lub uszkodzenie izolacji doziemnej, powodujące
przepływ prądu upływowego I

do ziemi lub przewodu ochronnego PE, to suma prądów w

przewodach przekładnika sumującego przestaje byd równa zeru. W rdzeniu przekładnika sumującego
powstanie wtedy zmienny w czasie strumieo magnetyczny, który w cewce napięciowej przekaźnika
różnicowoprądowego indukuje napięcie o wartości zależnej od prądu /

. Gdy prąd ten jest większy niż

określona wartośd, zwana prądem wyzwalającym, wówczas nastąpi zadziałanie przekaźnika
wywołujące wyłączenie wyłącznika.
Jeżeli w zasilanym obwodzie występują prądy upływowe powodowane uszkodzeniem izolacji lub
wskutek naturalnych właściwości odbiorników o wartościach większych niż prąd wyzwalający
wyłącznika, to nic jest możliwe załączenie takiego obwodu (urządzeo), często w pełni sprawnego
technicznie. W takich przypadkach może byd zasadne zastosowanie mniej czułych wyłączników
różnicowoprądowych.
Opisana zasada działania wyłączników różnicowoprądowych jest wykorzystana na potrzeby ochrony
przeciwporażeniowej. Uszkodzenia wywołujące przepływ doziemnych prądów upływowych o
wartościach większych niż prądy wyzwalania wyłączników powodują przeważnie (lub mogą
powodowad) zagrożenie porażeniem prądem elektrycznym. Są one przez wyłącznik wykrywane, a
obwody takie i urządzenia wyłączane.
Obecnie są rozpowszechnione, w różnym stopniu, dwie konstrukcje wyłączników
różnicowoprądowych, o działaniu bezpośrednim i pośrednim. W wyłącznikach o działaniu pośrednim
stosuje się wzmacniacze elektroniczne, co pozwala na wykorzystanie materiałów magnetycznych o
przeciętnych właściwościach oraz dowolne, bardzo proste kształtowanie charakterystyk czasowo-
prąd owych, przede wszystkim przez nastawienie wartości prądów wyzwalających Iw i czasów
działania. Wadą tego rozwiązania jest brak działania w przypadku przerwy lub zaniku napięcia w
obwodzie zasilającym wzmacniacz. Ogranicza to możliwośd stosowania tych wyłączników jako
zabezpieczeo przeciwporażeniowych.
W wyłącznikach o działaniu bezpośrednim dzięki zastosowaniu tzw. przekaźnika spolaryzowanego z
małym magnesem trwałym (rys. 4.20) uzyskano wysoką czułośd działania wyłączników bez
zwiększenia masy i wymiarów przekładników sumujących. W rozwiązaniach tych osiągnięto wysoką

czułośd przy ograniczonych wydatkach na elementy obwodu magnetycznego. W warunkach pracy
normalnej zwora przekaźnika jest przytrzymywana przez magnes trwały w pozycji umożliwiającej
załączenie wyłącznika. Przy przepływie prądu różnicowego na strumieo magnetyczny pochodzący od
magnesu trwałego nakłada się strumieo pochodzący od prądu różnicowego. Wskutek tego droga
przepływu strumienia magnetycznego magnesu trwałego zostaje zaburzona, co prowadzi do
odpadnięcia zwory przekaźnika różnicowoprądowego.
Wyłączniki różnicowo prądowe są budowane na następujące wartości znamionowych prądów
różnicowych wyzwalających (I

): 10, 30. 100, 300, 500

Rys. 4.20. Wyzwalacz (przekaźnik) spolaryzowany różnicowoprądowy z magnesem trwałym
(uproszczone drogi przepływu strumieni magnetycznych); a) w warunkach pracy normalnej; b) przy
występowaniu prądu różnicowego

i 1000 mA. Wyłączniki o znamionowym prądzie różnicowym 10 lub 30 mA określa się jako
wysokoczułe. Wyłączniki o znamionowych prądach wyzwalających 500 i 1000 mA nic są w zasadzie
przeznaczone do stosowania jako zabezpieczenia przeciwporażeniowe, lecz mogą stanowid dobre
zabezpieczenie przeciwpożarowe, ograniczające możliwośd wybuchu pożaru instalacji,
powodowanego uszkodzeniem izolacji i przepływem prądów upływowych doziemnych.
Wyłączniki różnicowoprądowe działające pod wpływem prądów różnicowych sinusoidalnych określa
się jako wyłączniki t y p u AC.
Rozpowszechnienie się urządzeo energoelektronicznych spowodowało, że w obwodach z takimi
urządzeniami w przypadkach uszkodzeo wywołujących przepływ prądów doziemnych mogą płynąd
prądy różne od sinusoidalnych, na które nie reagują wyłączniki różnicowoprądowe typu AC. Było to
przyczyną pojawienia się nowych konstrukcji aparatów różnicowoprądowych. określanych jako
wyłączniki typu A. reagujących na prądy wyprostowane jedno- lub dwu- połówkowo. a także na prądy
pulsujące będące jedynie częścią sinusoidy (tabl. 4.3). Dla wyłączników tego typu. oprócz,
znamionowego prądu różnicowego, podaje się również pewien zakres wartości prądów o przebiegu
odkształconym, pod których wpływem powinno nastąpid działanie wyłącznika.
W instalacjach elektrycznych stosunkowo często zasadne jest zastosowanie wyłączników
różnicowoprądowych w obwodach odbiorczych i liniach zasilających (rys. 4.21). Aby spełnid wymagania
dotyczące selektywności działania połączonych szeregowo wyłączników, konieczne jest w liniach
zasilających instalowanie wyłączników różnicowoprądowych tzw. selektywnych, oznaczonych symbolem
S, charakteryzujących się mniejszą czułością, przeważnie 100 lub 300 mA, i nieco dłuższymi czasami
działania. Przy prądzie różnicowym większym niż dwukrotna wartośd prądu różnicowego znamionowego
czas działania wyłączników selektywnych nie powinien byd dłuższy niż 0,2 s. Czas działania wyłączników
różnicowoprądowych nieselektywnych (zwykłych) przy prądzie różnicowym ok. 5/an- wynosi 10 + 30 ms.
Obecnie niektóre urządzenia, głównie o przeznaczeniu przemysłowym, są zasilane poprzez sterowane
układy prostownikowe lub przetwornice częstotliwości (rys. 4.22). W przypadkach niektórych uszkodzeo

w obwodach takich mogą płynąd prądy różnicowe doziemne praktycznie stałe lub o bardzo małej
częstotliwości, na które nic reagują wyłączniki typu AC ani typu A. Stworzyło to

Rys. 4.21. Przykład doboru wyłączników różnicowoprądowych I

selektywnego (I

ΔN

= 300mA) i zwykłych (10 i 30mA) działających na przypływ

prądów różnicowych: sinusoidalnych i pulsujących (1) oraz sinusoidalnych ,
pulsujących i stałych (2)

Rys. 4.22. Uproszczone schematy połączeo prostowników trójfazowych przemysłowych (a) i
falownika (b) oraz przebiegi prądu I

przy zwarciach doziemnych

zapotrzebowanie na wyłączniki różnicowoprądowe działające również pod wpływem prądów
różnicowych stałych i przemiennych o niewielkiej częstotliwości. Aparaty takie, oznaczone symbolem
B i zwane wyłącznikami typu H, zawierają dwa przekładniki sumujące oraz przekaźniki
różnicowoprądowe, z których jeden zespół reaguje na prądy sinusoidalne i pulsujące, a drugi na
prądy różnicowe stałe i o niewielkiej częstotliwości (rys. 4.23).
Specjalny układ pomiarowo-wyzwalający (rys. 4.23b) wykrywa przepływ prądu różnicowego stałego.
Generator częstotliwości wymusza stały przepływ prądu przez uzwojenie przekładnika sumującego PSI.
Jeżeli przez wyłącznik przepływa prąd różnicowy stały, to następuje podmagnesowanie rdzenia
magnetycznego

Rys. 4.23. Wyłącznik różnicowoprądowy na prądy różnicowe sinusoidalne, pulsujące i stałe: a)
szkic przedstawiający zasadę budowy; b) schemat układu pomiarowo-wyzwalającego prądu
różnicowo stałego
PS1, PS2 – przekładniki sumujące, G

– generator prądu o zwiększonej częstotliwości, R –

opornik pomiarowy układu elektronicznego, L – indukcyjnośd układu pomiarowego

i zmniejszenie przenikalności magnetycznej względnej fi, obwodu magnetycznego oraz indukcyjności L
obwodu uzwojenia przekładnika sumującego. Powoduje to zwiększenie się zarówno prądu podwyższonej
częstotliwości, jak i spadku napięcia A U na rezystancji K. Po przekroczeniu pewnej ustalonej wartości
składowej stałej prądu różnicowego następuje działanie wyłącznika. Jeżeli składowa stała prądu
różnicowego jest mniejsza od tej wartości (prądu wyzwalającego), to indukcyjnośd L jest na tyle duża, że
spadek napięcia A U nic osiąga wartości powodującej działanie członu E.
Moduł elektroniczny E (rys. 4.23a) jest zasilany ze wszystkich trzech faz i przewodu neutralnego N.
Wyłącznik działa poprawnie nawet wówczas, gdy wystąpi uszkodzenie (przerwa) w dwóch z czterech
przewodów zasilających lub obniży się napięcie zasilające do 0.7 napięcia znamionowego fazowego.
Wyłączniki różnicowoprądowe typu B działają skutecznie również przy prądach różnicowych o
częstotliwości bardzo różnej od przemysłowej (rys. 4.24).
Obecnie w Polsce są dostępne wyłączniki różnicowoprądowe wysokiej jakości, różnych parametrach
technicznych i przeznaczeniu, wytwarzane przez firmy krajowe i koncerny międzynarodowe.
Wytwarzane są również wyłączniki różnicowoprądowe. które oprócz wyzwalacza (przekaźnika)
różnicowoprądowego mają wyzwalacze przeciążeniowe

Rys. 4.24. Sposób zainstalowania wyłącznika różnicowoprądowego typu B w obwodzie silnika zasilanego
z przetwornicy częstotliwości (a) oraz zależności największych (krzywa 1) i najmniejszych (krzywa 2)
prądów wyzwalających I

ΔW

od częstotliwości f, a także zależnośd najmniejszych prądów rażeniowych

(krzywa 3) zdolnych do wywołania migotania komór serca ludzi od częstotliwości prądu (b)

zwarciowe. Wyłączniki takie są jednak mniej rozpowszechnione. Jeżeli zdolnośd łączeniowa takich
wyłączników nic jest mniejsza od spodziewanych prądów zwarciowych, to w obwodach z takimi
wyłącznikami można nie stosowad innych zabezpieczeo przetężeniowych (przeciążeniowych i
zwarciowych). W przypadku instalowania wyłączników różnicowoprądowych bez wyzwalaczy
przetężeniowych ora/, w obwodach, w których prądy zwarciowe są większe niż prądy wyłączalne
wyłączników różnicowoprądowych, konieczne jest zastosowanie bezpieczników, wyłączników
instalacyjnych lub dowolnych innych wyłączników jako dodatkowych zabezpieczeo przetężeniowych.
Prądy znamionowe bezpieczników podaje z reguły wytwórca wyłączników.
Wyłączniki różnicowoprądowe gwarantują bardzo skuteczną ochronę przed porażeniem prądem
elektrycznym, pod warunkiem jednak, że są prawidłowo dobrane i zainstalowane. W innym
przypadku mogą nie zapewniad żadnej ochrony lub mogą występowad trudności przy załączaniu lub
zbędne wyłączenia sprawnych technicznie obwodów i odbiorników.
Przy doborze wyłączników różnicowoprądowych powinny byd uwzględnione m.in. następujące
warunki i parametry techniczne:

- napięcie i prąd znamionowy ciągły.
- typ wyłącznika: AC, A, B, zwykły, selektywny,
- czułośd wyłącznika (znamionowy prąd różnicowy /

- częstotliwośd, na jaką wyłącznik jest zbudowany,
- stopieo ochrony obudowy (IPXX).

Do prawidłowego działania wyłączników różnicowoprądowych w sieciach instalacjach o układzie TN
konieczna jest „obecnośd” osobnego przewodu ochronnego PE. nie łączącego się za wyłącznikiem z
przewodem neutralnym N ani z innymi przewodami ochronnymi PE. W zdecydowanej większości sieci
i instalacji wykonanych do roku 1995. warunki te nie są spełnione, a to oznacza. Ze nie jest możliwe
stosowanie wyłączników różnicowoprądowych bez odpowiedniej modernizacji instalacji.
Krajowe urządzenia różnicowoprądowe to głównie wyłączniki różnicowo- prądowe typu AC oraz A.
dwu- i czterobiegunowe o działaniu bezpośrednim, na prąd przemienny i pulsujący: serii P300 firmy
Ixgrand FAEL na prąd znamionowy ciągły od 16 do 80 A i znamionowy prąd różnicowy 0,01; 0,03; 0,1;
0,3 - 0,5 A oraz typu VSHFI firmy Elcstcr zwykłe i selektywne na prąd znamionowy ciągły od 16 do 63
A i znamionowy prąd różnicowy od 0.01 do 0.5 A. Wytwarzane są również przekaźniki
różnicowoprądowe typu PRP o działaniu pośrednim, przeznaczone do współpracy z dowolnymi
wyłącznikami wyposażonymi w wyzwalacz napięciowe wzrostowe lub zanikowe, np. typu F

;

B lub LA,

lub też z dowolnymi stycznikami. Przekaźniki PRP - jak większośd wyłączników i przekaźników
różnicowoprądowych o działaniu pośrednim - umożliwiają nastawę czułości i czasów opóźnienia
działania w szerokich granicach. Znamionowy prąd różnicowy przekaźników PRP może byd
nastawiony od 30 mA do 2 A, a czas opóźnienia działania od 0.04 do 5 s.
Zasilanie przekaźnika (wzmacniacza elektronicznego) może byd jednofazowe napięciem przemiennym
lub stałym (PRP-IR) albo trójfazowe trój przewodowe (PRP-3R), albo też trójfazowe
czteroprzewodowe (PRP-4R). Do prawidłowego działania przekaźnika konieczne jest zapewnienie co
najmniej jednofazowego zasilania (L-N lub L-L). Całkowity zanik napięcia zasilającego powoduje
zadziałanie przekaźnika.

4.3.1. Gniazda wtyczkowe z wyłącznikami różnicowoprądowymi

Urządzenia elektryczne, w szczególności ręczne, przenośne lub przesuwne, użytkowane w warunkach
zwiększonego zagrożenia porażeniowego w miejscach takich jak kuchnie, łazienki, piwnice, pokoje
dziecinne, warsztaty, ogrody, a także place budowy, baseny, obiekty rolnicze, pola kempingowe itp.
powinny byd wyposażone w czułe i niezawodne urządzenia ochrony przeciwporażeniowej. Można to

zrealizowad stosując wysoko czułe wyłączniki (urządzenia) różnicowo- prądowe. W obwodach
zasilających odbiorniki ręczne lub przenośne uzasadnione jesi instalowanie gniazd wtyczkowych lub
przedłużaczy wyposażonych w wysoko czułe wyłączniki różnicowoprądowe (rys. 4.25).
Prąd znamionowy gniazd wtyczkowych i wyłączników wynosi przeważnie 16 A. znamionowy prąd
różnicowy nie jest większy niż 30 mA (najczęściej 10 mA),

Rys. 4.25. Układy i urządzenia ochrony przeciwporażeniowej z wysoko czułymi wyłącznikami
różnicowoprądowymi w obwodach z odbiornikami ręcznymi lub przemieszczalnymi użytkowanymi w
warunkach zwiększonego zagrożenia: a) obwód gniazd wtyczkowych; b) indywidualne gniazdko
wtyczkowe: c) przedłużacz
1 – wyłącznik różnicowoprądowy, 2 – zabezpieczenie przetężeniowe

czas działania w najbardziej niesprzyjających warunkach nie dłuższy niż 200 ms (zwykle nie
przekraczający jednak 40 ms); wyłączanie pełnobiegunowe (przewody L i N) pod wpływem prądu
różnicowego przemiennego lub stałego pulsującego.
Działanie urządzeo ochronnych i wyłączenie zasilania występuje w następujących przypadkach:

- uszkodzenia izolacji powodującej przepływ prądu przez przewód PE lub do ziemi.
- zamiany przewodów fazowego i ochronnego,
- przy bezpośrednim dotyku części czynnych pod napięciem.

Prądy różnicowe muszą byd większe od wartości prądów wyzwalających wyłączników.

Document Outline