Przeciwpożarowy detektor iskrzenia AFDD sprawdzanie i pomiary

2023-11-06 Bartlomiej Jaworski

AFDD co to jest?

Urządzenia wykrywające zwarcia łukowe (AFDD, z ang. arc fault detection device) są urządzeniami przeznaczonymi do ograniczania skutków zwarć łukowych poprzez rozłączanie obwodów po wykryciu zwarcia łukowego. Urządzenia wykrywające zwarcia łukowe są stosowane w celu ograniczenia ryzyka pożaru elektrycznego w kolejnych urządzeniach w instalacji. Budowa oraz badanie aparatu muszą być zgodne z normą IEC 62606. Norma ta dopuszcza trzy wykonania takiego aparatu:

Osobne urządzenie składające się z detektora iskrzeń oraz elementu otwierającego i są przeznaczone do połączenia szeregowego z zabezpieczeniem zwarciowym wskazanym przez producenta zgodnym z odpowiednią normą: EN 60898-1, EN 61009-1, IEC 60269
Urządzenie zawierające detektor iskrzeń zabudowane razem z odpowiednim zabezpieczeniem zwarciowym zgodnym z odpowiednią normą: EN 60898-1, EN 61009-1, IEC 60269
Urządzenie posiadające detektor iskrzeń montowane na miejscu instalacji wespół ze wskazanym zabezpieczeniem zgodnym z odpowiednią normą: EN 60898-1, EN 61009-1, IEC 60269

Norma EN 60898-1 dotyczy wyłączników nadprądowych, norma EN 61009-1 dotyczy wyłączników różnicowoprądowych z wbudowanym urządzeniem nadprądowym, a norma IEC 60269 dotyczy wkładek bezpiecznikowych.

W zależności od budowy urządzenia do wykrywania zwarć łukowych dokonuje się odpowiednich badań.

Należy również dodać, że norma PN-HD 60364-4-42 Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed skutkami oddziaływania termicznego, w załączniku B dodanego w roku 2015 zaleca stosowanie urządzeń wykrywających zwarcia łukowe AFDD.

Pomiary zgodnie z PN-HD 60364-6:2016-07E - wybrane

Test wytrzymałości izolacji

Przy pomiarze powyżej 250V należy odłączyć urządzenie AFDD. Pomiar wyższym napięciem może skutkować uszkodzeniem elektroniki urządzenia.

Samoczynne wyłączenie zasilania

AFDD zabudowane/zespolone z wyłącznikiem nadprądowym lub wyłącznikiem różnicowoprądowym z członem nadprądowym będzie pełniło rolę samoczynnego wyłączenia zasilania zgodnie z PN-HD 60364-4-41. Samo badanie różnicujemy ze względu na układ sieci, w jakim urządzenie pracuje.

Układ TN

Zgodnie z PN-HD 60364-4-41 powinien być spełniony warunek:

Z_s x I_a ≤ U₀gdzie:

Z_s to impedancja pętli zwarcia

I_ato prąd powodujący samoczynne wyłączenie zasilania zgodnie z Tabelą nr 1

U₀ to znamionowe napięcie względem ziemi AC/DC

Układ	50V ≤ U₀ ≤ 120V		120V ≤ U₀ ≤ 230V		230V ≤ U₀ ≤ 400V		U₀ ≥ 400V
	AC	DC	AC	DC	AC	DC	AC	DC
TN	0,8s	Uwaga1	0,4s	5s	0,2s	0,4s	0,1s	0,1s
TT	0,3s	Uwaga1	0,2s	0,4s	0,07s	0,2s	0,04s	0,1s

Tabela nr 1

Dla obwodów rozdzielczych oraz zabezpieczonych wyłącznikami nadprądowymi o prądzie In ≥ 32A dopuszczalny maksymalny czas wyłączania wynosi 5s. Badania dokonujemy poprzez sprawdzenie:

Impedancji pętli zwarcia (pomiar)
Sprawdzenie charakterystyk i/lub skuteczności współdziałającego urządzenia ochronnego

Dla wyłączników nadprądowych dokonuje się oględzin (nastawy, typ, prąd znamionowy). Dla wyłączników różnicowoprądowych poza oględzinami, dokonuje się również pomiaru.

Jeśli chodzi o pomiar wyłącznika różnicowoprądowego to należy go przeprowadzić urządzeniem zgodnym z EN 61557-6 upewniając się, że spełnione są wymogi wg. PN-EN 60364-4-41

tzn. we wzorze Z_s x I_a ≤ U₀

prąd I_a jest różnicowym prądem zadziałania zapewniającym wyłączenie w czasie zgodnym z Tabelą Nr 1.

Należy zwrócić uwagę na zwłokę członu różnicowego w urządzeniach AFDD (o ile dane urządzenie ma zintegrowany człon różnicowy), ponieważ dostępne są wykonania bezzwłoczne, jak również krótkozwłoczne o zwłoce 10ms lub więcej. Należy to uwzględnić przy pomiarze, ponieważ wyzwolenie aparatu poniżej tej zwłoki czasowej również oznacza niepoprawne działanie urządzenia (członu różnicowego).

Układ TT

W przypadku realizacji funkcji samoczynnego wyłączenia zasilania przez wyłącznik różnicowoprądowy, czas zadziałania powinien odpowiadać Tabeli nr 1, a ponadto spełniony powinien być warunek:

R_A X I_∆N ≤ 50V gdzie:

R_A to jest sumą rezystancji uziemienia i przewodu ochronnego do części przewodzących dostępnych [Ω]
I_∆N to znamionowy prąd różnicowy wyłącznika [A]

Gdy tą funkcję pełni wyłącznik nadprądowy, to wracamy do wzoru Z_s x I_a ≤ U₀ opisanego w 2.1.1

Uwaga: dopuszcza się czas zadziałania 1s dla obwodów > 32A.

Układ IT

Dopuszczone jest zarówno wykorzystanie wyłącznika nadprądowego, jak i wyłącznika różnicowoprądowego. Dla układu IT jeśli dostępne części przewodzące są połączone przewodem ochronnym i wspólnie uziemione przez ten sam układ uziemiający, warunki są podobne jak dla układu TN i dla układu AC nie jest prowadzony przewód neutralny sprawdzany jest warunek:

2I_AZ_S ≤ U a jeśli przewód neutralny jest prowadzony to 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

Tabela dozwolonych czasów zadziałania zabezpieczenia jak w Tabela Nr 1 w 2.1.1

Jeżeli części przewodzące dostępne są uziemione grupowo lub indywidualnie, mają zastosowanie następujące warunki:

R_A x I_A ≤ 50V gdzie:

R_A jest sumą rezystancji w [Ω] uziomu i przewodu ochronnego do części przewodzących dostępnych

I_A – prąd w [A] powodujący samoczynne wyłączenie przez urządzenie zabezpieczające w czasie zgodnym z Tabelą Nr 1 w 2.1.1

Jeśli badamy skuteczność samoczynnego wyłączenia w układzie IT realizowane przez wyłącznik różnicowoprądowy, to badanie może wymagać test prądem równym co najmniej 5I_∆N.

Ochrona uzupełniająca realizowana przez wyłącznik różnicowoprądowy

Przeciwpożarowe detektory iskrzenia AFDD posiadające człon różnicowy, które realizują ochronę uzupełniającą zgodnie z PN-HD 60364-4-41 należy sprawdzić pod kątem skuteczności tejże ochrony.

Zgodnie z PN-HD 60364-4-41 ochrona uzupełniająca w układach AC może być realizowana przez wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) o prądzie znamionowym różnicowym I_∆N ≤ 30mA.

Zgodnie z PN-HD 60364-6 skuteczność ochrony uzupełniającej dokonuje się poprzez oględziny i próbę. Wyłącznik różnicowoprądowy badamy urządzeniem zgodnym z EN 61557-6.

Dokonując pomiaru należy wziąć pod uwagę:

Prąd znamionowy różnicowy I_∆N
Zwłokę członu (bezzwłoczny, zwłoczny)

Sprawdzenie członu AFD

Sprawdzanie samego członu AFD nie jest uwzględnione przez najnowsze wydanie normy PN-HD 60364-6. W takim przypadku należy zastosować się do instrukcji montażowych producenta aparatu.

Norma IEC 62606 wymaga aby urządzenie samo monitorowało swoją funkcjonalność. Dla wykonań zespolonych z wyłącznikiem różnicowoprądowym z członem nadprądowym dodatkowo jest przycisk TEST na czole aparatu pozwalający na test członu różnicowego i członu AFD.

Norma IEC 62606 określa warunki laboratoryjne do badania skuteczności urządzeń AFDD, które są nie do odtworzenia podczas okresowych przeglądów instalacji elektrycznych. W warunkach laboratoryjnych stosuje się szczegółowo opisany przez normę generator łuków elektrycznych, który odzwierciedla sytuację awaryjną. Co prawda producenci na potrzeby prezentacji rozwiązania i ukazania jego zalet przygotowują specjalistyczne walizki testowe, ale nie są one w żaden sposób sankcjonowane przez normy i nie mogą służyć jako dowód skuteczności lub jej braku w myśl przepisów prawa UE lub Rzeczypospolitej Polskiej.

Podsumowanie

AFDD w Polsce jest urządzeniem zalecanym do stosowania, ale nie wymaganym. W innych krajach UE prawo wymaga, a nie zaleca stosowanie tego typu urządzeń. W miarę postępu popularyzacji rozwiązania, pojawią się bardziej szczegółowe regulacje dotyczące testu samego członu AFD, jak również dedykowane mierniki będące przenośnymi generatorami łuków elektrycznych. Z racji występowania trzech różnych wykonań, należy zawsze zwrócić uwagę z jakim podtypem urządzenia mamy do czynienia i zastosować odpowiednie metody sprawdzania.

Bibliografia

[1] PN-HD 60364-6:2016 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 6: Sprawdzanie

[2] PN-HD 60364-4-41:2017 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.

[3] PN-HD 60363-4-42:2011/A1:2015 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-42: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnego.

[4] EN 62606:2013. General Requirements for arc fault detection devices

[5] PN-EN 61009-1:2013-06 Wyłączniki różnicowoprądowe z wbudowanym zabezpieczeniem nadprądowym do użytku domowego i podobnego (RCBO)

[6] PN-EN 60898-1:2007 Sprzęt elektroinstalacyjny — Wyłączniki do zabezpieczeń przetężeniowych instalacji domowych i podobnych — Część 1: Wyłączniki do obwodów prądu przemiennego

[7] PN-HD 60269-3:2010 Bezpieczniki topikowe niskonapięciowe — Część 3: Wymagania dodatkowe dotyczące bezpieczników przeznaczonych do wymiany przez osoby niewykwalifikowane (bezpieczniki głównie dla gospodarstw domowych i podobnych zastosowań) — Przykłady znormalizowanych systemów bezpiecznikowych od A do F

[8] www.moeller.pl/afdd