untitled

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 7 - 8 / 2 0 0 4

o c h r o n a p r z e c i w p o r a ż e n i o w a

o podstawowych badań stoso-
wanych przy ocenie bezpieczeń-

stwa elektrycznego agregatów prądo-
twórczych należy zaliczyć następują-
ce pomiary:

rezystancji izolacji,
wytrzymałości elektrycznej izo-

lacji,

prądu upływu,
czasu i progu działania zabezpie-

czeń,

rezystancji przejścia pomiędzy

dostępnymi częściami metalicz-
nymi,

rezystancji uziemienia,
impedancji pętli zwarcia.

Pomiar impedancji pętli zwarcia

jest trudny do praktycznego wyko-
nania z uwagi na zmieniającą się
w czasie zwarcia reaktancję generato-
ra i brak dostępnych na rynku przy-
rządów pomiarowych pozwalających
na wykonanie takiego pomiaru.

Oszacowanie skuteczności samo-

czynnego wyłączenia zabezpieczeń
w instalacji zasilanej przez agregat
prądotwórczy jest możliwe na dro-
dze obliczeniowej i ma charakter
przybliżony. Sposób wykonania ta-
kich obliczeń został przedstawiony
w pierwszej części artykułu.

W części 2. zostaną przedstawione

zasady wykonywania pozostałych po-
miarów pozwalających na ocenę bez-
pieczeństwa elektrycznego eksploato-
wanych agregatów prądotwórczych.

pomiar rezystancji izolacji

Pomiar wykonuje się podczas zatrzy-

manego zespołu prądotwórczego za po-
mocą miernika oporności izolacji. Ba-
danie polega na pomiarze rezystancji
uzwojeń głównych generatora, uzwoje-
nia wzbudzenia i rezystancji izolacji po-
między uzwojeniem wzbudzenia a ob-
wodem głównym generatora.

Pomiar rezystancji uzwojeń głów-

nych przeprowadza się przez włącze-
nie elektrod pomiarowych pomiędzy
poszczególne styki gniazda dawczego
lub między zaciski wyjściowe zespo-
łu a zacisk uziomowy.

Rezystancję izolacji obwodu wzbu-

dzenia (obwodu regulacyjnego w ze-
społach z generatorami bezszczotko-
wymi) przeprowadza się przez włą-
czenie elektrod pomiarowych pomię-
dzy zacisk uziemienia i jeden z zaci-
sków uzwojenia wzbudzenia. Nato-
miast pomiar rezystancji pomiędzy
uzwojeniem wzbudzenia a uzwoje-
niem głównym należy przeprowa-
dzić przez włączenie elektrod po-
miarowych pomiędzy jeden z zaci-
sków uzwojenia wzbudzenia a styk
L1 gniazda dawczego lub zacisków
wyjściowych.

Do pomiaru zaleca się stosować

megaomomierz o napięciu znamio-
nowym:

0,5 kV – dla uzwojeń generatorów

na napięciu do 0,5 kV,

1,0 kV – dla generatorów na na-

pięcie powyżej 0,5 kV do 1 kV.
Przed przystąpieniem do pomiarów

badane uzwojenie należy uziemić na
5 minut. Odczytów dokonuje się po
15, 30, 45 i 60 sekundach, licząc od
chwili przyłożenia napięcia do uzwo-
jenia, oznaczając mierzone wyniki od-
powiednio przez R15, R30, R15 i R60
w megaomach. Wynik pomiaru należy
uznać za pozytywny, jeżeli rezystancja
mierzonej izolacji jest nie mniejsza niż
obliczona z poniższego wzoru:

k U

⋅

1000

gdzie:
R – rezystancja izolacji w [MW],
k – współczynnik zależny od tempe-
ratury według tabeli 1,

– napięcie znamionowe w [V],

– moc znamionowa w [MVA].

Schemat ideowy zespołu prądo-

twórczego podczas pomiaru rezystan-
cji izolacji obwodów względem masy
przedstawiono na rysunku 1.

Negatywny wynik pomiaru może

świadczyć o zawilgoceniu, zabrudzeniu
lub uszkodzeniu izolacji. Pomiary te na-
leży wykonywać co najmniej co 6 mie-
sięcy oraz po każdorazowym stwierdze-
niu wadliwej pracy generatora. Przedsta-
wiony sposób pomiarów dotyczy gene-
ratorów bezszczotkowych powszech-
nie stosowanych do rezerwowego za-
silania obiektów budowlanych (pomia-
ry generatorów szczotkowych obejmują
inny zakres i zostały dokładnie opisane
w książce pt. „Prace kontrolno-pomiaro-
we przy urządzeniach elektroenergetycz-

metody badań przed

porażeniem i ocena

bezpieczeństwa elektrycznego

w instalacjach i urządzeniach niskiego napięcia zasilanych z agregatów

(część 2)

mgr inż. Zdzisław Strzeżysz, mgr inż. Julian Wiatr

Temp °C

15 25 30 35 45 55 60 65 75 85 95 105 115

10 6,8 5,6 4,6 3,1

1,7 1,4

0,6 0,3 0,2 0,1

Tab. 1 Współczynnik k

Rys. 1 Pomiar rezystancji izolacji obwodów względem masy zespołu

W artykule stanowiącym 2. część artykułu zamieszczonego w 4. numerze „elektro.info”
zostaną przedstawione metody badań bezpieczeństwa instalacji i urządzeń elektrycz-
nych stosowanych w Wojsku Polskim. Metody te są zgodne z procedurami badawczymi
opracowanymi przez Wojskowy Instytut Techniki Inżynieryjnej we Wrocławiu.

o c h r o n a p r z e c i w p o r a ż e n i o w a

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 7 - 8 / 2 0 0 4

nych o napięciu znamionowym do 1 kV”
– Z. Konopacki, Z. Gryżewski).

sprawdzenie

wytrzymałości elektrycznej

izolacji

Pomiar wytrzymałości elektrycz-

nej izolacji zespołu prądotwórczego
wykonuje się za pomocą automatycz-
nego próbnika izolacji API 5000, któ-
rego przewody przyłącza się do zaci-
sków mierzonych obwodów (rys. 2).
Celem badania jest sprawdzenie wy-
trzymałości elektrycznej:

izolacji obwodu głównego wzglę-

dem masy (obudowy) zespołu,
które wykonuje się przez włącze-
nie napięcia probierczego pomię-
dzy styki L1 – L3 gniazda dawcze-
go lub między zaciski wyjściowe
a zacisk uziomowy,

izolacji obwodu wzbudzenia (ob-

wodu regulacyjnego w zespołach
z generatorami bezszczotkowymi)
względem masy (obudowy), które
wykonuje się przez włączenie na-
pięcia probierczego pomiędzy je-

den z zacisków uzwojenia wzbu-
dzenia a zacisk uziomowy,

izolacji pomiędzy obwodem głów-

nym a uzwojeniem wzbudzenia,
które wykonuje się przez włącze-
nie napięcia probierczego pomię-
dzy styki L1-L3 a jeden z zacisków
uzwojenia wzbudzenia.
Wynik uznaje się za pozytywny,

jeżeli nie nastąpi przebicie izola-
cji w czasie 60 sekund po przyłoże-
niu napięcia probierczego o wartości
określonej przez procedury badaw-
cze PB-L2-001-39 opracowane przez
Wojskowy Instytut Techniki Inży-
nieryjnej.

Napięcie probiercze zależy od na-

pięcia znamionowego generatora
i wynosi odpowiednio:

dla U

= 230 V – 1000 V,

dla U

= 400 V – 1800 V.

pomiar prądu upływu

Po włączeniu napięcia obserwu-

je się wskazania miliamperomierza.
Stopniowo zmniejsza się wartość re-
zystancji nastawionej na rezystorze

dodatkowym R

do wartości stano-

wiącej z rezystancją obwodu pomia-
rowego wypadkową wartość 2000 W.
Po doprowadzeniu rezystancji obwo-
du pomiarowego do wymienionej
wartości, dokonuje się odczytu war-
tości prądu. W przypadku zespołów
wyposażonych w wyłączniki różni-
cowoprądowe, regulując wartość re-
zystancji obwodu pomiarowego od-
czytuje się wartość prądu zadziała-
nia wyłącznika. Pomiar należy prze-
prowadzić osobno dla każdego prze-
wodu skrajnego.

Wynik pomiaru uznaje się za po-

zytywny, gdy wartość prądu upływu
nie przekracza 5 mA, a w szczegól-
nym przypadku wartości określonej
w PN-EN 60335-1: „Bezpieczeństwo
elektrycznych przyrządów do użyt-
ku domowego i podobnego”.

pomiar czasu i progu

działania zabezpieczeń

Próbę przeprowadza się przy zwar-

tych zaciskach wyjściowych przez za-
łączenie napięcia włącznikiem głów-

nym. Prąd zwarciowy płynący w ob-
wodzie głównym generatora powi-
nien spowodować zadziałanie za-
bezpieczenia. Na oscyloskopie ob-
serwuje się przebiegi prądu zwar-
ciowego odczytując próg zadziała-
nia i czas działania zabezpieczenia
od chwili załączenia zwarcia do mo-
mentu jego wyłączenia. Próbę wyko-
nuje się dla każdego przewodu skraj-
nego osobno, w odstępach nie krót-
szych niż 5 minut.

Pomiar ten pozwala na ocenę dzia-

łania zabezpieczenia podczas zwarcia
na zaciskach generatora i nie może
służyć do pełnej oceny samoczynnego
wyłączenia w zasilanej przez genera-
tor instalacji. W warunkach normal-
nej eksploatacji nie jest on wykony-
wany. Przeprowadza go się w warun-
kach laboratoryjnych. Wynik uznaje
się za pozytywny, gdy czas działania
jest nie dłuższy niż podany w PN-IEC
60364-4-41.

pomiar rezystancji

przejścia pomiędzy

dostępnymi częściami

metalowymi

Pomiar ten służy do oceny zagroże-

nia od napięć dotykowych powstają-
cego na łączeniach części składowych
zespołu wskutek działania doziemne-
go prądu zwarciowego. Wykonuje go
się przez połączenie zacisków pomia-
rowych technicznego mostka Thom-
sona z zaciskiem ochronnym zespo-
łu i zaciskami ochronnymi generato-
ra, tablicy bezpiecznikowo-rozdziel-
czej, tablicy przyłącza gniazd wyj-
ściowych, bloku automatycznej re-
gulacji napięcia, filtru przeciwzakłó-
ceniowego i ramy zespołu.

Ponadto przeprowadza się pomiar

połączeń metalicznych innych sty-
ków z przewodami ochronnymi ze-
społu, jeżeli rozwiązanie konstruk-
cyjne zespołu posiada takie połącze-
nia. Wynik pomiaru uznaje się za po-
zytywny, jeżeli rezystancja przejścia
każdego połączenia metalowych

Rys. 2 Sprawdzenie wytrzymałości dielektycznej uzwojeń względem masy zespołu

Rys. 3 Pomiar prądów upływu

Rys. 4 Pomiar progu i czasu zadziałania zabezpieczeń

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 7 - 8 / 2 0 0 4

części przewodzących dostępnych
z głównym punktem uziomowym
lub szyną nie przekracza 2000 mW.

pomiar rezystancji

uziemienia

Pomiar rezystancji uziemienia

agregatu przeprowadza się induk-
torowym miernikiem uziomów IMI
w układzie przedstawionym na ry-
sunku 7. Przed przystąpieniem do
pomiaru należy poddać oględzinom
stan instalacji uziemieniowej. Należy
sprawdzić stan połączeń punktu uzie-
mieniowego agregatu oraz ewntual-
nie stan połączenia przewodu uzio-
mowego z uziemieniem. Wartość re-
zystancji uziemienia uzyskaną w wy-
niku pomiaru należy przeliczyć zgod-
nie z poniższym wzorem na wartość
uwzględniającą stan gruntu:

obl

⋅

gdzie:
R

obl

– rezystancja uziemienia obli-

czona w [W],

– rezystancja uziemienia zmie-

rzona w [W],
k

–

współczynnik poprawkowy

uwzględniający stan wilgotności
gruntu według tabeli 2.

Wynik pomiaru uznaje się za pozy-

tywny w przypadku, gdy R

obl

£ 5 W.

Schemat ideowy zespołu prądo-

twórczego podczas pomiaru rezy-
stancji uziemienia przedstawiono
na rysunku 6.

uwaga!

W przypadku polowych zespołów

prądotwórczych wymagania co do
wartości uziemienia są inne i zo-
stały określone w przepisach eks-
ploatacji urządzeń elektroenerge-
tycznych polowych o napięciu do
1 kV – PBUE-91 oraz WBN-86/0612-
06: Zespoły prądotwórcze i rucho-
me elektrownie z silnikami spali-
nowymi.

Przedstawione podstawowe za-

sady obliczania zwarć i oceny bez-
pieczeństwa elektrycznego w obiek-
tach zasilanych z agregatów prądo-

twórczych nie wyczerpują wszyst-
kich zagadnień poruszonych w ar-
tykule. Znacznie lepsze wyniki ob-
liczeń można uzyskać przy stoso-
waniu metody składowych syme-
trycznych, która ze względu na to,

że znana jest tylko w wąskim gro-
nie inżynierów elektryków, zosta-
ła pominięta.

Przedstawione uproszczone me-

tody obliczeniowe pozwalają na
prowadzenie praktycznych obli-
czeń prądów zwarciowych z dosta-
teczną dokładnością i dokonanie
oceny skuteczności samoczynnego
wyłączenia w instalacji zasilanej
przez agregat prądotwórczy. Zapre-
zentowane metody pomiarowe są
stosowane od wielu lat w Wojsko-
wym Instytucie Techniki Inżynie-
ryjnej, a dzięki ich prostocie nadają
się do skutecznej oceny bezpieczeń-
stwa elektrycznego urządzeń zain-
stalowanych w obiektach budowla-
nych zasilanych z agregatów prądo-
twórczych.

W artykule zostały przedstawio-

ne tylko metody badań i oceny bez-
pieczeństwa elektrycznego dotyczą-
ce agregatu. Warto pamiętać, że in-
stalacje zasilane z agregatu podle-
gają badaniom ochronnym opisa-
nym w normie PN-IEC 60364-6-61.
Metody badań i oceny bezpieczeń-
stwa elektrycznego w instalacjach
elektrycznych obiektów budowla-
nych zostały wyczerpująco opisa-
ne w licznej literaturze dostępnej
na rynku księgarskim oraz w sto-
sownych normach. Należy również
pamiętać, że agregat prądotwórczy
to zespół silnika spalinowego i ge-
neratora prądu przemiennego, dla-
tego w czasie eksploatacji powinien
być traktowany jako jedno urządze-
nie. Natomiast zagrożenie poraże-
niowe generator stwarza tylko wte-
dy, kiedy jest napędzany silnikiem

i generuje napięcie zasilające, stąd
autorzy ograniczyli się tylko do za-
grożeń elektrycznych stwarzanych
przez pracujący zespół prądotwór-
czy. Opisane pomiary ochronne na-
leży wykonywać nie rzadziej niż co
6 miesięcy.

literatura

1. Laboratorium systemów elektro-

energetycznych, skrypt PW pod
red. M. Namiotkiewicza.

2. J. Laskowski, Poradnik elektro-

energetyka przemysłowego.

3. Z. Konopacki, Z. Gryżewski, Prace

kontrolno-pomiarowe przy urzą-
dzeniach elektroenergetycznych
o napięciu znamionowym do 1 kV.

4. R. Lenartowicz, W. Zdunek, Egza-

min kwalifikacyjny grupa 1.

5. Przepisy eksploatacji urządzeń elek-

troenergetycznych polowych na na-
pięcie do 1 kV, Szefostwo badań
i Rozwoju Techniki Wojskowej.

6. Zarządzenie Ministra Górnictwa

i Energetyki z dnia 7 lipca 1987
roku w sprawie szczegółowych
zasad eksploatacji zespołów prą-
dotwórczych (MP nr 21 poz. 184
z dnia 30 lipca 1987 r.).

7. Procedury badawcze Wojskowego

Instytutu Techniki Inżynieryjnej
PB-Ł2-001-39 Wrocław 2002.

8. PN-EN 60335-1 Bezpieczeństwo

elektrycznych przyrządów do
użytku domowego i podobnego.

PN-IEC 60364-4-41 Instalacje
elektryczne w obiektach budow-
lanych. Ochrona dla zapewnienia
bezpieczeństwa. Ochrona prze-
ciwporażeniowa.

10.PN-IEC 60364-6-61 Instalacje

elektryczne w obiektach budow-
lanych. Sprawdzanie. Sprawdza-
nie odbiorcze.

11.Materiały konferencyjne ELSAF

2003, Wrocław 2003.09.10-11.

Rodzaj uziomu

Współczynnik poprawkowy k

Stan gruntu w czasie pomiaru

suchy

wilgotny

mokry

Pionowy długi o głębokości ponad 5 m

1,1

1,2

1,3

Pionowy głęboki 2,5 - 5 m

1,2

1,5

2,0

Poziomy ułożony na głębokości ok. 1 m

1,4

2,2

3,0

Tab. 2 Wartości współczynnika poprawkowego

Rys. 5 Pomiar rezystancji przejścia pomiędzy dostępnymi częściami metalowymi

Rys. 6 Pomiar rezystancji uziemienia zespołu