Jak dobrać wyłącznik różnicowoprądowy? Poradnik elektryka
Wyłączniki różnicowoprądowe choć obowiązkowe do stosowania od wielu lat, wciąż frasują społeczność elektryków oraz aspirujących do miana bycia elektrykiem. Wynika to z faktu, iż funkcja aparatu, a zarazem wymagania mu stawiane mogą się diametralnie różnić w zależności od aplikacji, w jakiej wyłącznik będzie montowany. Zatem prawidłowy dobór będzie kluczowy aby osiągnąć skuteczną ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym z wykorzystaniem różnicówki.
Spis treści
Algorytm doboru wyłącznika różnicowoprądowego
- Układ sieci, liczba faz, napięcie i częstotliwość.
Wyłączniki różnicowoprądowe mogą być montowane w układach sieci: TT, TN-S, TN-C-S oraz IT. Nie zaleca się montażu w układzie sieci TN-C. Instalacja może być zasilana 1-fazowo lub 3-fazowo – należy dobrać odpowieni wyłącznik w zależności od sposobu zasilania.
- Wyznaczenie prądu roboczego wyłącznika różnicowoprądowego
Wyłącznik różnicowoprądowy powinien mieć dobrany prąd ciągły In tak, by móc bezprzerwowo i bezpiecznie zasilać odbiory, który chroni.
- Wyznaczenie prądu znamionowego różnicowego wyłącznika IΔn
Prąd znaminowy różnicowy należy wyznaczyć w oparciu o przepisy, normy oraz przeznaczenie instalacji i konkretnych obwodów.
- Wyznaczenie typu i zwłoki czasowej wyłącznika różnicowoprądowego
Typ wyłącznika różnicowoprądowego musi być tak dobrany, aby skutecznie reagować na kształt i przebieg prądu różnicowego mogącego pojawić się w chronionym obwodzie. W przypadku spodziewanego błednego zadziałania przy rozruchu, należy dobrać wyłącznik zwłoczny.
- Dobranie dobezpieczenia.
Wyłączniki różnicowoprądowe nie chronią przed zwarciem i przeciążeniem, zatem należy je chronić przed skutkami tego zjawiska.
- Selektywność wyłączników różnicowoprądowych.
Zgodnie z polskim prawem budowlanym oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, różnicówki w instalacji powinny zostać dobrane selektywnie. Oznacza to, że powinniśmy tak dobrać aparaty aby w przypadku przepływu prąd różnicowego zadziałało tylko zabezpieczenie znajdujące się najbliżej uszkodzenia.
Instalowanie wyłączników różnicowoprądowych w różnych układach sieci
Wyłącznik różnicowoprądowy w układzie TN
W instalacji elektrycznej w układzie TN (TN-S, TN-C-S) możemy stosować wyłącznik różnicowoprądowy pod warunkiem, że instalacja odbiorcza za wyłącznikiem będzie zbudowana w układzie TN-S. Oznacza to, że przed wyłącznikiem różnicowoprądowym przewód ochronno-roboczy PEN sieci o układzie TN-C powinien zostać rozdzielony na przewód roboczy N i przewód ochronny PE. Rozdział PEN powinien zostac wykonany w złączu lub w rozdzielnicy głównej obiektu.
Odbiorniki I klasy ochronności należy podłączyć jak w sieci TN – do zacisków ochronnych gniazd wtyczkowych oraz do zacisków ochronnych odbiorników powinien być podłączony przewód ochronny PE. Przewód ten nalezy izolować od przewodu roboczego neutralnego N sieci odbiorczej (za wyłącznikiem).
Wyłącznik różnicowoprądowy w układzie TN-C
Zgodnie z punktem 411.4.5 normy PN-HD 60364-4-41 urządzenia różnicowoprądowe (RCD) nie powinny być stosowane w układzie TN-C. W układach tych ze względu na brak wydzielonego przewodu PE wyłączniki te nie spełniają swojej roli, a ponadto mogą powodować mylne (niepożądane) wyłączenie.
Spójrzmy na rysunek i przykład nr 1. W układzie TN-C przewód PEN pełni dwie role – ochronną oraz roboczą. Dlatego nazywamy go przewodem ochronno-roboczym. Zatem przewodem PEN będzie płynąć prąd upływowy wynikający z normalnej pracy instalacji, który z biegiem lat i starzeniem się instalacji będzie rosnąć. Po osiągnięciu conajmniej 50% wartości IΔn spowoduje niepożądane wyzwolenie różnicówki. Zauważmy też, że zwarcie L-PEN nie spowoduje zadziałanie wyłącznika różnicowoprądowego w układzie TN-C, ponieważ nie dochodzi do upływu prądu poza badany układ. Innymi słowy montując różnicówkę w układzie TN-C serwujemy klientom iluzję bezpieczeństwa.
W drugim przypadku oznaczonym cyfrą 2, zadziałanie wyłącznika różnicowoprądowego w układzie TN-C powoduje rozłączenie wszystkich przewodów roboczych, w tym PEN. Z racji tego, że przewód PEN pełni nie tylko rolę przewodu roboczego, ale też ochronnego, zadziałanie różnicówki odcina sekcję od przewodu ochronnego. Jest to krytyczny błąd i proszenie się o poważne kłopoty.
Wyłącznik różnicowoprądowy w układzie TT
W układzie TT części przewodzące dostępne wszystkich odbiorników I klasy ochronności powinny być uziemione indywidualnie lub grupowo przez przyłączenie do ich zacisków ochronnych uziemionego przewodu ochronnego PE. Przewód PE powinien być izolowany od przewodów roboczych.
W uzasadnionych przypadkach można zastosować sieć TT z wyłącznikiem różnicowoprądowym zasilanym z sieci TN-C (TN-C-S), tzw. wyspa TT. Jest to dopuszczalny sposób stosowania równocześnie w części tej samej sieci układu TN, a w części układu TT – tzw. zerowania i uziemienia ochronnego w tej samej sieci TN.
Wyłącznik różnicowoprądowy w układzie IT
W instalacjach w układzie sieci IT wyłączniki różnicowoprądowe mogą pełnić dwie role:
- Ochrony przed dotykiem pośrednim i wyłączania zasilania przy pojedynczym zwarciu doziemnym
- Wyłączania zasilania tylko przy zwarciach doziemnych podwójnych
W pierwszym przypadku, gdy wyłącznik różnicowoprądowy ma wyłączać przy pojedynczym zwarciu doziemnym, musimy zastosować „różnicówkę” wysokoczułą o czułości ≤ 30mA. Prąd zadziałania IΔn musi być mniejszy od prądu pojedynczego zwarcia doziemnego Ik (Ik = Id) zamykającego się przed wyłącznikiem do przewodów sieci, których izolacja nie jest uszkodzona (IΔn < Ik” + Ik’”).
W małych instalacjach, a co za tym idzie przy małych pojemnościach i dużych rezystancjach izolacji (Ci, Ri) przewodów sieci względem ziemi, a wskutek tego prądzie ziemnozwarciowym Ik o niskiej wartości, stosuje się czasami dodatkowe uziemienie punktu neutralnego sieci IT przez dużą impedancję Z. Po co? To dodatkowe uziemienia ma za zadanie zwiększyć wartość prądu pojedynczego zwarcia doziemnego w sieci do wartości powodującej zadziałanie wyłącznika.
W drugim przypadku gdy wyłączniki różnicowoprądowe („ różnicówki ”) mają wyłączać tylko przy podwójnych zwarciach doziemnych (międzyfazowych), to należy je montować w obwodach zasilających pojedyncze urządzenia odbiorcze. Można wtedy stosować wyłączniki wysokoczułe o IΔn ≥ 100mA, gdyż prądy zwarć podwójnych Ikm są z reguły duże, kilkukrotnie większe od prądów IΔn wyłączników różnicowoprądowych.
Dobór prądu znamionowego wyłącznika różnicowoprądowego
Wiele osób zastanawia się jaki prąd roboczy powinien mieć wyłącznik różnicowoprądowy w ich instalacji. Poniżej odpowiadam na pytanie jaki prąd znamionowy powinien mieć Wasz wyłącznik różnicowoprądowy. Powinniśmy rozważyć dwa przypadki:
Szeregowe połączenie wyłącznika różnicowoprądowego i wyłącznika nadprądowego w rozdzielnicy
Główna zasada: Prąd znamionowy wyłącznika różnicowoprądowego jest nie większy od prądu znamionowego poprzedzającego go wyłącznika napdrądowego.
Przykład: Wyłącznik nadprądowy o In = 40A a za nim wyłącznik różnicowoprądowy o In = 40A
Równoległe połączenie wyłącznika różnicowoprądowego i kilku wyłączników nadprądowych
Główne zasady:
- Wyłącznik różnicowoprądowy i wyłącznik nadprądowy zabezpieczają ten sam obwód a długość przewodów ich łączących ze sobą nie przekracza 3m
- Prąd znamionowy każdego z wyłączników < od prądu znamionowego RCD
- Suma prądów znamionowych wyłączników nadprądowych nie przekracza prądu znamionowego wyłącznika różnicowoprądowego z zachowaniem współczynnika jednoczesności
Przykład:
Sprawdzenie:
Czy (In F1.1 + In F2.2 + In F3.1) x współczynnik jednoczesności < In RCD ?
Obliczenia: (16A + 16A + 10A) x 0,8 = 33,6A ; a więc 33,6A < 40A
Liczba obwodów elektrycznych | Współczynnik jednoczesności |
2 i 3 | 0,8 |
4 i 5 | 0,7 |
6 do 9 | 0,6 |
10 i więcej | 0,5 |
Tabela – Przyjmowana wartość współczynnika jednoczesności zależna od liczby obwodów elektrycznych.
Wyznaczenie prądu znamionowego różnicowego IΔn wyłącznika różnicowoprądowego
Najczęściej spotykanymi wyłącznikami różnicowoprądowymi tzw. różnicówkami są te o czułości 30mA. Dlaczego akurat te?
Polskie prawo
Zacznijmy od polskiego prawa, konkretnie Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny podlegać budynki i ich usytuowanie.
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, Rozdział 8:
- 180, punkt 2, wprowadza wymóg zapewnienia ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym, (…), powstaniem pożaru (…).
- 183, punkt 1, podpunkt 2 wprowadza wymóg prowadzenia po stronie odbiorników oddzielnego przewodu neutralnego i ochronnego
- 183, punkt 1, podpunkt 3: „urządzenia ochronne różnicowoprądowe uzupełniające podstawową ochronę przeciwporażeniową i ochronę przed powstaniem pożaru, powodujące w warunkach uszkodzenia samoczynne wyłączenie zasilania;”
Z powyższego wynika, że projektowane i budowane instalacje od momentu wejścia w życie rozporządzenia powinny być wyposażone w wyłącznik różnicowoprądowy. Rozporządzenie wskazuje, że różnicówka pełni rolę ochrony uzupełniającej, ochrony przed pożarem oraz realizuje samoczynne wyłączenie zasilania.
Ochrona uzupełniająca
Spójrzmy na normę PN-HD 60364-4-41 Ochrona przed porażeniem elektrycznym oraz jej zapisy odnoszące się do wyłączników różnicowoprądowych. Norma ta jest przywołana w przytoczonym rozporządzeniu, zatem jest obowiązkowa do stosowania.
- Punkt 411.3.3 Ochrona uzupełniająca
W układach AC powinna być przewidziana ochrona uzupełniająca za pomocą urządzeń różnicowoprądowych dla:
- Gniazd wtyczkowych o In ≤ 32 A, które są przewidziane do powszechnego użytku i obsługi przez osoby niewykwalifikowane oraz
- Urządzenia ruchomego o In ≤ 32A używanego na zewnątrz
- Punkt 415.1 Ochrona uzupełniająca – urządzenia RCD
Stosowanie RCD o I∆n ≤ 30mA jest uznaną w układach AC ochroną uzupełniającą w przypadku uszkodzenia środków ochrony podstawowej (ochrony przed dotykiem bezpośrednim) i/lub środków ochrony przy uszkodzeniu (ochrony przy dotyku pośrednim) lub przy braku ostrożności użytkowników.
Zatem chcąc realizować ochronę uzupełniającą, należy stosować wyłączniki o IΔn ≤ 30mA.
Ochrona przed pożarem
Następnie zwróćmy uwagę na normę PN-HD 60364-4-42:2011. Instalacje elektryczne niskiego napięcia — Część 4-42: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa — Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnego. Norma ta jest przywołana w przytoczonym rozporządzeniu, zatem jest obowiązkowa do stosowania.
Punkt 422.3.9
Obwody odbiorcze i sprzęt elektryczny powinne być chronione przed uszkodzeniem izolacji
- W układach TN i TT należy stosować RCD o I∆n ≤ 300mA. Jeśli prądy upływu lub różnicowe osiągają taką wartość, że poprzez nagrzanie izolacji mogą doprowadzić do pożaru, stosuje się RCD o I∆n ≤ 30mA
- W układach IT stosuje się urządzenia RCM – moniturujące wartość prądu upływu/różnicowego wraz z sygnalizacją akustyczną/optyczną. Ewentualnie można stosować RCD jak w punkcie powyżej, przy zachowaniu czasów wyłączenia dla układów IT
Zatem chcąc realizować ochronę pożarem można zastosować wysokoczułe wyłączniki lub te o czułości 30mA i tym samym realizując funkcję ochrony uzupełniającej i przed pożarem.
Samoczynne wyłączenie zasilania
Prąd wyłączający Ia warunkuje skuteczność samoczynnego wyłączenia zasilania (SWZ) zgodnie z zapisami PN-HD 60364-4-41 Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
Dobór prądu wyzwalającego bazuje na analizie charakterystyki czasowo-prądowej wyzwalania różnicówek z normy IEC/EN 61008 oraz na dopuszczalnym czasie zadziałania zgodnie z PN-HD 60364-4-41.
Dla układu TN, jeśli rozważamy dobór wyłącznika różnicowoprądowego bezzwłocznego, to przy napięciu fazowym 230VAC maksymalny dopuszczalny czas 0,4s pozwala przyjąć IΔn = Ia. Dlaczego? Zgodnie z krzywą, aparaty bezzwłoczne muszą zadziałać do 0,3s więc i warunek 0,4 sekundy tym bardziej zostanie spełniony.
Dla układu TT przy maksymalnym czasie 0,2s należy przyjąć Ia = 2 x IΔn
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 1 Maksymalny czas zadziałania zabezpieczenia przy samoczynnym wyłączeniu zasilania, PN-HD 60364-4-41
Czas wyłączania [s] | Prąd wyłączający Ia wyłączników różnicowoprądowych | |||||
Bezzwłocznych i krótkozwłocznych | selektywnych | |||||
AC | A(IΔn ≥ 30mA) | B | AC | A | B | |
0,2 | 2 IΔn | 2,8 IΔn | 4 IΔn | 2 IΔn | 2,8 IΔn | 2 IΔn |
0,4 | IΔn | 1,4 IΔn | 2 IΔn | 2 IΔn | 1,4 IΔn | 2 IΔn |
1 | IΔn | 1,4 IΔn | 2 IΔn | IΔn | 1,4 IΔn | 2 IΔn |
5 | IΔn | 1,4 IΔn | 2 IΔn | IΔn | 1,4 IΔn | 2 IΔn |
Tabela 2 Prąd wyłączający Ia wyłączników różnicowoprądowych dla wybranych wartości największego dopuszczalnego czasu wyłączania zasilania podanego w normie PN-HD 60364-4-41
Przykład dla układu TN, napięcie fazowe 230V AC
Wzór: Zs x Ia ≤ U0 –> Zs ≤ U0/ Ia –> Zs ≤ 230/30 –> Zs ≤ 7,66 Ω
Gdzie prąd Ia jest różnicowym prądem zadziałania zapewniającym wyłączenie w czasie zgodnym z Tabelą Nr 1.
Praktyczne aspekty doboru prądu IΔn
Aby uniknąć niepożądanego zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego tzw. różnicówki, znamionowy prąd różnicowy IΔn powinien być conajmniej 2 lub 3-krotnie większy od maksymalnego roboczego prądu upływowego występującego w chronionej instalacji. Wartość prądu upływu zależy od stanu izolacji przewodów, długości przewodów czy stanu urządzeń odbiorczych.
Jak wiemy z poprzednego artykułu https://kanalelektryczny.pl/wylacznik-roznicowopradowy-budowa-i-zasada-dzialania/ wyłączniki bezzwłoczne działają już od połowy prądu IΔn , zatem prąd upływu przekraczający tę wartość będzie stale powodował zadziałanie różnicówki. W związku z tym przy większych instalacjach z dużą ilością odbiorników w praktyce brak możliwości zastosowania jednego wyłącznika różnicowoprądowego – stale by wyzwalał.
W obwodach, w których konieczne jest wyłączników różnicowoprądowych wysokoczułych (IΔn ≤ 30mA) uzupełniających ochronę przed dotykiem bezpośrednim, należy podzielić instalację na osobne obwody i chronić je dedykowanymi wyłącznikami.
Jaki typ różnicówki?
Typ wyłącznika różnicowoprądowego należy dobrać względem spodziewanego kształtu i przebiegu prądu różnicowego. Zatem dobór polega na dobraniu takiego aparatu, jaki skutecznie wykryje i wyłączy prąd różnicowy o przebiegu, jaki wygeneruje chroniony odbiornik. Albo – jaki odbiornik, taka różnicówka! Swoją drogą, w 7 krajach UE typ AC jest zabroniony – uważany jako nieskuteczny z perspektywy wszechobecnej elektroniki.
Typ RCD | Czułość na prąd różnicowy | Właściwości | Norma |
AC | sinusoidalny | Sinusoidalny prąd przemienny o częstotliwości znamionowej | IEC/EN 61008 IEC/EN 61009 |
A | Prąd przemienny i pulsujący | Sinusoidalny prąd przemienny o częstotliwości znamionowej, pulsujący ze składową stałą do 6mA | IEC/EN 61008 IEC/EN 61009 |
F | Prąd przemienny i pulsujący | Sinusoidalny prąd przemienny o częstotliwości znamionowej, pulsujący ze składową stałą do 10mA, o częstotliwości do 1kHz | IEC/EN 62423 |
B | Prąd przemienny i pulsujący, wygładzony | Wszystkie rodzaje prądu do 2kHz | IEC/EN 60755 IEC/EN 62423 |
G | – | Krótkozwłoczny, o zwłoce 10ms | IEC/EN 61008 IEC/EN 61009 |
S | – | Selektywny, o zwłoce 40ms | IEC/EN 61008 IEC/EN 61009 |
Tabela 3 Typy wyłączników różnicowoprądowych
Wyłączniki różnicowoprądowe typu AC są przeznaczone do wykrywania prądów różnicowych przemiennych sinusoidalnych i są podstawowym zabezpieczeniem. Nie nadają się do ochrony obwodów, gdzie spodziewamy się przebiegów odkształconych lub ze składową stałą.
Wyłączniki różnicowoprądowe typu A wykrywają prądy różnicowe przemienne oraz pulsujące, pulsujące stałe ze składową wygładzoną do 6mA, z możliwym sterowanem fazowym, niezależnie od biegunowości. Stąd RCD typu A jest stosowane wszędzie tam, gdzie w instalacji występują zasilacze i przekształtniki, których uszkodzenie i upływy lub prąd różnicowy będą miały charakter odkształcony lub będą zawierać składową stałą DC.
Wyłączniki różnicowoprądowe typu F reagują na te same prądy jak typ A. Co więcej, reagują na prąd pulsujący stały ze składową wygładzoną do 10mA oraz prąd przemienny zawierający harmoniczne. Prawidłowo reagują na prąd różnicowy o zmiennej częstotliwości do 1kHz zgodnie z normą IEC/EN 62423.
Wyłączniki różnicowoprądowe typu B posiadają wszystkie cechy wyłączników F. Ponadto reagują na:
- prąd przemienny sinusioidalny ze składową wygładzoną o wartości większej spośród dwóch: 0,4IΔN oraz 10mA
- prąd pulsujący stały ze składową wygładzoną o wartości większej spośród dwóch: 0,4IΔN oraz 10mA
- prąd stały z następujących układów prostowniczych:
- z prostownika dwupulsowego zasilanego napięciem międzyprzewodowym w przypadku wyłączników 2, 3 i 4-biegunowych
- z prostownika trójpulsowego (układ gwiazdy) albo z prostownika sześciopulsowego w przypadku wyłączników 3 i 4-biegunowych
- prąd stały wygładzony z możliwym sterowaniem fazowym niezależnie od biegunowości
Wyłączniki różnicowoprądowe typu B+ różni od zwykłego wyłącznika typu B prawidłowe reagowanie na prąd przemienny sinusoidalny o częstotliwości do 20 000Hz.
Wyłączniki różnicowoprądowe typu Bfq różni od zwykłego wyłącznika typu B prawidłowe reagowanie na prąd przemienny sinusoidalny o częstotliwości do 50 000Hz.
Jak widać, obecnie stosowanie wyłącznie różnicówek typu AC nie odpowiada zagrożeniom mogącym powstać od sprzetu, który mamy w domu.
Czym się różni różnicówka AC od A?
W przypadku przepływu prądu różnicowego ze składową stałą DC (tzw. tętnienie DC) przez przekładnik wyłącznika różnicowopradowego typu AC, powoduje on wysycenie rdzenia i niewrażliwość na prąd różnicowy o wartości nominalnej. Należy dostarczyć znacznie wyższą wartość prądu różnicowego do wyzwolenia aparatu AC, tym samym jest on nieskuteczny. A teraz wyobraź sobie, że dochodzi do rażenia prądem Twojego dziecka, a różnicówka nie wyzwala i dochodzi do tragedii. Już nie taka błaha sprawa, prawda? Na poniższym rysunku widać wyraźnie różnicę w poziomie magnesowania Br rdzenia wyłączników – dla aparatu AC jest on istotnie wyższy.
Selektywność wyłączników różnicowoprądowych
Różnicówki podobnie jak inne zabezpieczenia elektryczne muszą zostać dobrane selektywnie. Wymaga tego ustawa o prawie budowlanym. W przypadku wyłączników różnicowoprądowych możemy selektywność rozpatrywać poziomo i pionowo. Więcej o tym przeczytasz w dedykowanym selektywności różnicówek artykule:
https://kanalelektryczny.pl/selektywnosc-wylacznikow-roznicowopradowych/
Możesz też obejrzeć film wideo omawiający to zagadnienie:
Dobezpieczanie wyłączników różnicowoprądowych
Wyłączniki różnicowoprądowe bez wbudowanego zabezpieczenia zwarciowego (RCCB) mają ograniczoną zdolność wyłączania ograniczoną do 10-krotności ich prądu znamionowego, nie mniejsza od 500A. Oznacza to, że dla wyłączników RCD o prądzie znamionowym In do 40A włącznie ta zdolność wynosi 500A (40A x 10 = 400A; minimum 500A), dla wyłącznika o In=63A wynosi 630A, dla wyłącznika o In = 80A wynosi 800A, dla In = 100A wynosi 1000A (1kA).
Jeśli spodziewany prąd zwarciowy w obwodzie przekracza powyższe wartości, należy taki wyłącznik dobezpieczyć zgodnie z zaleceniami producenta aparatu.
Dobezpieczenie ma na celu zapewnić, że w stanie zamkniętym wyłącznik różnicowoprądowy wytrzyma cieplne i elektrodynamiczne skutki przepływu prądu przy zwarciu między przewodami czynnymi. W takiej sytuacji wyłącznik różnicowoprądowy nie zadziała, bo zwarcie L-L czy L-N nie powoduje upływu a suma algebraiczna prądów pozostaje zerowa.
O tym, kiedy wyłącznik RCD zadziała a kiedy nie przeczytasz w poprzednim artykule: https://kanalelektryczny.pl/wylacznik-roznicowopradowy-budowa-i-zasada-dzialania/
Zazwyczaj producenci zalecają dobezpieczenie wkładką topikową – zastosowanie zamiast niej np. wyłącznika nadprądowego musi zapewniać ochronę niepogorszoną. Wyłączniki nadprądowe mają wyższe wartości energii przewodzenia od wkładek topikowych, dlatego zawsze należy porównać te wartości ze sobą, aby ocenić prawidłowość zamiany.
Właściwe dobezpieczenie podnosi zdolność zwarciową wyłącznika różnicowoprądowego do wartości umownej.
Dobezpieczenie przed zwarciem różnicówki
Przykład nr 1: Dobezpieczenie wyłącznika różnicowoprądowego EATON HNC-40/4/003
Karta katalogowa: https://datasheet.eaton.com/datasheet.php?model=194694&locale=en_GB&_lt=
Zgodnie z kartą katalogową producenta, należy dobezpieczyć wyłącznik różnicowoprądowy wkładką topikową o charakterystyce gG/gL i prądzie ciągłym nieprzekraczającym 63A.
UWAGA: Takie podejście zapewnia wyłącznie dobezpieczenie na okoliczność zwarcia, ale nie musi oznaczać ochrony styków wyłącznika RCD przed przeciążeniem. Podana wartość wkładki jest wartością maksymalną!
Dobezpieczenie przed przeciążeniem różnicówki
W przypadku ochrony wyłącznika różnicowoprądowego przed skutkami zwarć producenci podają zalecane dobezpieczenie. Należy mieć na uwadze, iż zalecana wartość prądu znamionowego dobezpieczenia nie chroni przed długotrwałym przeciążeniem styków wyłącznika różnicowoprądowego.
W przypadku przeciążeń, prąd zadziałania zabezpieczeń:
- Wkładka topikowa gG : 1,6 x In
- Wyłącznik nadprądowy: 1,13 x In do 1,45 x In
Więcej o tym przeczytasz tutaj: https://kanalelektryczny.pl/budowa-i-zasada-dzialania-wylacznikow-nadpradowych/
Przykład nr 2: Wróćmy do wyłącznika z przykładu nr 1, EATON HNC-40/4/003
Wyłącznik ten cechuje prąd ciągły In = 40A
Dobezpieczając go stosując maksymalną wartość wkładki topikowej gG o In = 63A,
W przypadku przeciążenia wkładka przepali się dla wartości prądu: 63A * 1,6 = 100,8A
100,8 A > 40 A ; a więc takie dobezpieczenie nie chroni styków wyłącznika różnicowoprądowego przed przeciążeniem.
Dobór dobezpieczenia wkładką topikową uwzględniający ochronę zwarciową i przeciążeniową:
40A / 1,6 = 25 A ;
Wniosek: należy zastosować wkładkę topikową o prądzie In = 25A
Przykład nr 3: Wyłącznik EATON HNC-40/4/003, ale dobezpieczamy wyłącznikiem nadprądowym
In RCD / Prąd nie zadziałania MCB = 40A / 1,13 ~35,4 A ; najbliższy w typoszeregu à 40A
Chcąc dobezpieczyć wyłącznik różnicowoprądowy przed przeciążeniem
Kiedy nie stosować różnicówki?
Chodź przepisy sprawiły, że wyłączniki różnicowoprądowe znajdują się w praktycznie każdej instalacji elektrycznej, to montaż w niektórych przypadkach utrudnia normalną pracę układu lub nie pozwala spełnić wymogów prawnych.
Wyłącznik różnicowoprądowy a oświetlenie awaryjne
Pierwszym przykładem niech będzie oświetlenie awaryjne. Zgodnie z rozporządzeniem ministra ds. Infrastruktury ws warunków technicznych jakim podlegają budynki i ich usytuowanie, oświetlenie awaryjne jest jednym z elementów instalacji, które powinny być stale zasilone. Zatem wyzwolenie wyłącznika różnicowoprądowego zasilającego takie oprawy uniemożliwia pełnienie tej funkcji. Co prawda niektóre oprawy posiadają wbudowany akumulator pozwalający na podtrzymanie, ale jest to niezbędne w momencie ewakuacji obiektu, a nie przy zadziałaniu różnicówki. A co mówią normy? W arkuszu PN-HD 60364-5-56 w punkcie 560.5.3 zawarto zalecenie stosowania w obwodach oświetlenia awaryjnego środków ochrony przeciwporażeniowej, które nie powodują samoczynnego wyłączania w przypadku pierwszego uszkodzenia. Widzimy, że różnicówka nie spełnia zapisów normy.
Różnicówka i UPS
Drugim przykładem są UPS-y czyli systemy zasilania gwarantowanego. Montaż różnicówki na zasilaniu UPS-a, a następnie wyzwolenie wyłącznika powoduje przejście UPS-a na pracę bateryjną. Zatem niepożądane zadziałanie różnicówki uniemożliwia korzystanie z tego urządzenia po wyczerpaniu baterii. Oczywiście montaż wyłącznika różnicowoprądowego na odpływie UPS-a takiego zagrożenia już nie czyni.
Wyłącznik różnicowoprądowy w układzie TN-C
Zgodnie z punktem 411.4.5 normy PN-HD 60364-4-41 urządzenia różnicowoprądowe (RCD) nie powinny być stosowane w układzie TN-C. W układach tych ze względu na brak wydzielonego przewodu PE wyłączniki te nie spełniają swojej roli, a ponadto mogą powodować mylne (niepożądane) wyłączenie.
Jaki wyłącznik różnicowoprądowy do domu?
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, instalacje elektryczne po stronie odbiorczej powinny mieć osobny przewód neutralny i ochronny, co jest warunkiem niezbędnym do montażu różnicówki. Jeśli ten warunek jest spełniony, powinniśmy się zastanowić jakie sprzęty znajdują się w domu. Obecnie większość pralek posiada albo falownik albo układ przekształtnikowy, który przy uszkodzeniu wprowadzi do instalacji składową stałą DC. Większość sprzętu RTV/AGD posiada zasilanie napięciem stałym DC wyświetlacze lub sterowniki. Wyłącznik różnicowoprądowy typu AC gdy popłynie przez niego prąd różnicowy o składowej stałej DC pochodzącej od elektroniki, spowoduje namagnesowanie się aparatu. W efekcie aparat nie zadziała wtedy gdy powinien np. gdy domownika razi prąd. Dlatego różnicówka typu AC to przeżytek i iluzja bezpieczeństwa.
Zatem wyłącznik różnicowoprądowy typu A jest niezbędnym minimum, aby ochrona przed porażeniem realizowana za pomocą różnicówki była skuteczna. Obecnie typ AC stosuje się tylko aby zaoszczędzić – co jest głupotą w mojej opini. Dlaczego? Budując lub kupująć dom warty kilkasettysięcy złotych oszczędzać kilkadziesięt złotych na kilku różnicówkach i ryzykując porażenie prądem osób bliskich… to tylko niewiedza może prowadzić do takich szalonych pomysłów, bo nie chce mi się wierzyć, że faktycznie 100-200zł będzie robiło różnice przy takich kosztach.
Jaki wyłącznik różnicowoprądowy do mieszkania?
Mieszkania w standardzie deweloperskim wyposażane są zgodnie z przepisami, ale po najniższych kosztach. Zatem znajdziemy tam przynajmniej jeden wyłącznik różnicowoprądowy, ale w większości przypadków będzie on aparatem/aparatami typu AC. Ja bardzo rzadko widuję w mieszkaniach deweloperskich różnicówki typu A.
Jaka różnicówka do mieszkania? Podobnie jak w domach, większość pralek posiada albo falownik albo układ przekształtnikowy, który przy uszkodzeniu wprowadzi do instalacji składową stałą DC. Większość sprzętu RTV/AGD posiada zasilanie napięciem stałym DC wyświetlacze lub sterowniki. Zatem wyłącznik różnicowoprądowy typu A jest niezbędnym minimum, aby ochrona przed porażeniem realizowana za pomocą różnicówki była skuteczna. Wyłącznik różnicowoprądowy typu AC gdy popłynie przez niego prąd różnicowy o składowej stałej DC pochodzącej od elektroniki, spowoduje namagnesowanie się aparatu. W efekcie aparat nie zadziała wtedy gdy powinien np. gdy domownika razi prąd. Dlatego różnicówka typu AC to przeżytek i iluzja bezpieczeństwa.
Jaki wyłącznik różnicowoprądowy do garażu?
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, instalacje elektryczne po stronie odbiorczej powinny mieć osobny przewód neutralny i ochronny, co jest warunkiem niezbędnym do montażu różnicówki. Zatem musimy się upewnić, że w garażu mamy dostępny osobny przewód neutralny (N) i osobny przewód ochronny (PE).
Zgodnie z normą PN-HD 60364-4-41 Ochrona przed porażeniem elektrycznym ,
Punkt 411.3.3 Ochrona uzupełniająca
W układach AC powinna być przewidziana ochrona uzupełniająca za pomocą urządzeń różnicowoprądowych dla:
- Gniazd wtyczkowych o In ≤ 32 A, które są przewidziane do powszechnego użytku i obsługi przez osoby niewykwalifikowane oraz
- Urządzenia ruchomego o In ≤ 32A używanego na zewnątrz
- Punkt 415.1 Ochrona uzupełniająca – urządzenia RCD
Stosowanie RCD o I∆n ≤ 30mA jest uznaną w układach AC ochroną uzupełniającą w przypadku uszkodzenia środków ochrony podstawowej (ochrony przed dotykiem bezpośrednim) i/lub środków ochrony przy uszkodzeniu (ochrony przy dotyku pośrednim) lub przy braku ostrożności użytkowników.
Zatem aby różnicówka w garażu była skuteczna przy realizacji powyższych założeń, powinna mieć znamionowy prąd różnicowy 30mA
Jaki wyłącznik różnicowoprądowy do gniazdka
Zgodnie z normą PN-HD 60364-4-41 Ochrona przed porażeniem elektrycznym ,
Punkt 411.3.3 Ochrona uzupełniająca
W układach AC powinna być przewidziana ochrona uzupełniająca za pomocą urządzeń różnicowoprądowych dla:
- Gniazd wtyczkowych o In ≤ 32 A, które są przewidziane do powszechnego użytku i obsługi przez osoby niewykwalifikowane oraz
- Urządzenia ruchomego o In ≤ 32A używanego na zewnątrz
- Punkt 415.1 Ochrona uzupełniająca – urządzenia RCD
Stosowanie RCD o I∆n ≤ 30mA jest uznaną w układach AC ochroną uzupełniającą w przypadku uszkodzenia środków ochrony podstawowej (ochrony przed dotykiem bezpośrednim) i/lub środków ochrony przy uszkodzeniu (ochrony przy dotyku pośrednim) lub przy braku ostrożności użytkowników.
Zatem zabezpiecając gniazdko elektryczne różnicówką i chcąc realizować ochronę uzupełniającą, należy stosować wyłączniki o prądzie znamionowym różnicowym IΔn ≤ 30mA. Warto też zwrócić uwagę na tym różnicówki – typy AC są obecnie zazwyczaj nieskuteczne i kupując je, kupujesz iluzję ochrony. A że prądu nie widać dopóki Cię nie zabije, to nieistniejąca ochrona idzie z tym w parze. Taki suchar na koniec 🙂
Jaki wyłącznik różnicowoprądowy do fotowoltaiki
Różnicówka jako aparat działający z napięciem zmiennym AC nie może być mocowana po stronie napięcia stałego DC. Zatem mówimy zawsze o montażu różnicówki za falownikiem. Montując wyłącznik za falownikiem zawsze należy zapoznać się z zaleceniami producenta falownika. Falowniki mogą generować upływ wynikający nie z uszkodzenia, ale z normalnej pracy urządzenia. Często upływ ten przekracza wartość 15mA wkraczając tym samym w zakres wyzwalania różnicówki o czułości 30mA. Cowięcej, choć nowoczesne falowniki zapewniają separację galwaniczną, a tym samym izolację strony DC i AC, to i tak zawarta w nich elektronika może przy uszkodzeniu wprowadzić do sieci tętnienie DC. Oznacza to, że wyłącznik typu AC nie sprawdzi się w tej aplikacji.
Zgodnie z normą PN-HD 60364-7-712:2016-05 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Częśc 7-712. Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Fotowoltaiczne (PV) układy zasilania należy za falownikiem stosować wyłącznik różnicowoprądowy typu B. Jedyne odstępstwa od tej reguły mają zastosowanie gdy:
- Inwerter zapewnia separację podstawową pomiędzy stronami AC i DC
- Między inwerterem a wyłącznikiem różnicowoprądowym zapewniono conajmniej separację podstawową przez zastosowanie transformatora
- Producent inwertera zaznaczył, że nie wymaga się wyłącznika RCD typu B
Podsumowując sprawdzamy zalecenie producenta i dane techniczne falownika i następnie montujemy albo różnicówkę typu B albo mniej kompleksowy typ – A, ostatecznie AC.
Ja osobiście odradzam montaż wyłączników typu AC – oszczędność znikoma – kilkadziesięt złotych względem aparatu typu A. Innymi słowy oszczędność żadna, a ryzykujemy życie klienta lub bliskich.
Jaki wyłącznik różnicowoprądowy do basenu?
Zgodniez normą PN-HD 60364-7-702:2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 7-702. Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Baseny pływackie i fontanny.
W przypadku zastosowania samoczynnego wyłączenia zasilania stosujemy wyłączniki różnicowoprądowe o znamionowym prądzie różnicowym IΔn ≤ 30mA. Ponadto jeżeli źródło SELV (do zasilania stref 0 i 1) instalujemy w strefie 2 to obwód zasilający to źródło powinien być chroniony wyłącznikiem różnicowoprądowym o znamionowym prądzie różnicowym IΔn ≤ 30mA. Opis stref jest zawarty w tej normie i nie będę go tu przytaczać.
Na koniec jeśli urządzenia rozdzielcze, sterownicze i gniazda wtyczkowe znajdują się w strefie 2 i są zasilane z obwodu separowanego (tzw. separacja elektryczna pojedynczego odbiornika), a źródło obwodu separowanego znajduje się w strefie 2, to powinno ono być chronione różnicówką o IΔn ≤ 30mA.
Jaki wyłącznik różnicowoprądowy do falownika?
W układach napędowych należy zastosować wyłącznik różnicowoprądowy reagujący na prądy harmoniczne wyższych częstotliwości niż częstotliwość znamionowa układu – zwykle 50Hz. W przypadku falowników jednofazowych stosuje się wyłączniki typu F, a w przypadku układów trójfazowych wyłączniki typu B. Wyłączniki typu AC i A nie są badane na reakcję na prąd różnicowy o wyższej częstotliwości, więc w najlepszym przypadku zadziałają losowo, w najgorszym wcale.
Wyłącznik różnicowoprądowy bez N
Dozwolone jest podłączanie wyłączników różnicowoprądowych do odbiorników zasilanych trójfazowo bez przewodu neutralnego. Ważne, aby montaż dokonać zgodnie z zaleceniem producenta.
Posłużę się przykładem podłączenia wyłącznika różnicowoprądowego serii HNC od EATON, grafika pochodzi z katalogu dostępnego na eaton.pl, podany w bibliografii.
Jak widać na przykładzie nr 3 licząc od lewej, możliwe jest montaż różnicówki HNC w układzie 3-fazowym bez N, ale przy napięciu 230VAC. Czy można przy 400V AC? To pokazuje przykład nr 5, ostatni. Ale uwaga – choć odbiornik pracuje z napięciem 3x400V AC, to na zasilanie różnicówki musimy dociągnąć przewód neutralny. Dlaczego? Chodzi tutaj o obwód testowy wyłącznika różnicowoprądowego, który jest przystosowany do +/- 10% napięcia fazowego 230V AC. Podanie międzyfazowego 400V AC uszkodziłoby rezystor testowy, a tym samym cały układ testowy. Zgodnie z normą oznacza to zakaz użytkowania zabezpieczenia. Zatem mamy do wyboru w tym wypadku albo podłączyć zgodnie ze schematem, albo kupić dedykowaną wersję na 400V AC.
UWAGA: Zasada podłączenia może się różnić u każdego producenta. Zawsze czytaj instrukcję przed montażem!
Wyłącznik różnicowoprądowy podłączenie
Montaż różnicówki należy dokonać zgodnie z instrukcją producenta. Tyczy się to nie tylko podłączenia przewodów pod poprawne zaciski, ale również doboru poprawnego przekroju przewodów, momentu dokręcenia przewodów i kierunku zasilania.
Więcej o tym przeczytasz w innym moim artykule: https://kanalelektryczny.pl/wylacznik-roznicowopradowy-budowa-i-zasada-dzialania/
Podsumowanie
Wyłączniki różnicowoprądowe znajdują szerokie zastosowanie w instalacjach elektrycznych realizując szerego funkcji opisanych tutaj w tekście. Powszechność tych zabezpieczeń rodzi wiele pytań od monterów i eksploatujących, na które starałem się w poniższym tekście odpowiedzieć. Chętnie wysłucham Waszych opinii oraz uwag.
Bibliografia
Ustawy i rozporządzenia
- Ustawa z dnia 7 lipca 1994 roku Prawo budowlane [wraz z późniejszymi zmianami]
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2012 roku, w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [wraz z późniejszymi zmianami]
Publikacje
- Wiatr, M. Orzechowski –Poradnik projektanta Elektryka – DW MEDIUM 2012 wydanie V
- Stepan Frantisek- Wyłączniki różnicowoprądowe. Wskazówki dotyczące zastosowań. Eaton, 2016
- Danielski, S. Osiński – Budowa, stosowanie i badania wyłączników różnicowoprądowych, COSIW 2017.
- Poradnik Projektanta EATON, 2023
- Ochrona przeciwporażeniowa w sieciach i instalacjach niskiego napięcia, Stanisław Czapp, 2023
- Instalacje elektryczne, Henryk Markiewicz wyd.9 2018
- eaton.pl dostęp 24.05.2022
- kanalelektryczny.pl dostęp 30.07.2024
Normy
- N SEP E 002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje elektryczne w budynkach mieszkalnych. Podstawy planowania.
- PN-EN 61008 Wyłączniki różnicowoprądowe bez wbudowanego zabezpieczenia nadprądowego do użytku domowego i podobnego (RCCB)
- PN-HD 60364-4-41 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Część 4-41. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
- PN-HD 60364-4-42:2011 – Instalacje elektryczne niskiego napięcia — Część 4-42: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa — Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnego
- PN-IEC 60364-5-523:2001 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Obciążalność prądowa długotrwała przewodów.
- IEC 60479-1:2018 Effects of current on human beings and livestock
- IEC 60479-2:2019 Effects of current on human beings and livestock – Part 2: Special aspects
- PN-HD 60364-7-712:2016-05 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Częśc 7-712. Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Fotowoltaiczne (PV) układy zasilania
- PN-HD 60364-7-702:2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 7-702. Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Baseny pływackie i fontanny
Jak dobrać wyłącznik różnicowoprądowy? Poradnik elektryka
