Pomiary elektryczne instalacji. To warto wiedzieć

Bezpieczeństwo:

• Zapewnienie, że instalacja jest bezpieczna dla użytkowników, chroniąc przed porażeniem prądem elektrycznym.
• Zapobieganie pożarom, które mogą być spowodowane przez uszkodzenia instalacji.

Sprawność:

• Utrzymanie instalacji w dobrym stanie technicznym, co zapewnia jej długotrwałą i niezawodną pracę.
• Wykrywanie i eliminowanie wadliwych elementów instalacji.

Zgodność z przepisami:

• Spełnienie wymagań prawnych i norm, co jest konieczne zarówno dla nowych instalacji, jak i dla istniejących.

Częstotliwość pomiarów:

• Budynki mieszkalne: Zazwyczaj co 5 lat.
• Budynki użyteczności publicznej: Zazwyczaj co 1-2 lata.
• Budynki przemysłowe: Zazwyczaj co rok.
• Budynki tymczasowe, np. budowy: Co 6 miesięcy.

Częstotliwość może się różnić w zależności od lokalnych przepisów, rodzaju instalacji oraz warunków eksploatacyjnych.

Pomiary rezystancji izolacji przewodów:

• Sprawdzenie, czy izolacja przewodów jest odpowiednia i nie ma przebić, które mogłyby prowadzić do zwarć lub porażenia prądem.

Pomiary ciągłości przewodów ochronnych:

• Upewnienie się, że przewody ochronne mają dobrą ciągłość elektryczną, co jest kluczowe dla skutecznego działania ochrony przeciwporażeniowej.

Pomiary impedancji pętli zwarcia (Zs):

• Sprawdzenie, czy wartość impedancji pętli zwarcia jest na tyle niska, aby w przypadku zwarcia nastąpiło zadziałanie zabezpieczenia w odpowiednim czasie.

Pomiary rezystancji uziemienia (Za):

• Określenie, czy uziemienie instalacji ma odpowiednio niską rezystancję, aby zapewnić skuteczne odprowadzanie prądów zwarciowych.

Sprawdzenie działania wyłączników różnicowoprądowych (RCD):

• Sprawdzenie prądu różnicowego zadziałania oraz czasu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego

Oględziny instalacji elektrycznej

• Obejmuje przegląd wizualny instalacji elektrycznej np:

-oznaczenia przewodów ochronnych i neutralnych

-umieszczenie tablic ostrzegawczych etc.

-oznaczenia obwodów, zabezpieczeń, łączników etc,

-podłączenia przewodów

-stan urządzeń elektrycznych

-dostęp do urządzeń (wygodnej ekspoatacji, naprawy)

-sposób ochrony przed porażeniem

-dobór urządzeń i środków ochrony w zależności od wpływów środowiskowych

Po wykonaniu pomiarów sporządza się protokół pomiarowy, który zawiera:

• Datę pomiaru.
• Dane osoby wykonującej pomiary.
• Warunki pogodowe (jeśli mają wpływ na wyniki).
• Informacje o użytych przyrządach pomiarowych wraz z datą ostatniej kalibracji.
• Szczegóły dotyczące metodyki pomiarowej.
• Wyniki pomiarów.
• Analizę i wnioski dotyczące stanu instalacji.
• Zalecenia dotyczące ewentualnych napraw lub działań korygujących.

Regularne wykonywanie pomiarów instalacji elektrycznych jest niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa i sprawności instalacji oraz zgodności z obowiązującymi przepisami i normami.

Pomiar impedancji pętli zwarcia (Zs) polega na określeniu całkowitej impedancji obwodu elektrycznego od źródła zasilania do punktu zwarcia i z powrotem. Obejmuje to przewody robocze. Impedancja pętli zwarcia wpływa na wartość prądu zwarciowego, który pojawia się w przypadku zwarcia, a tym samym na działanie zabezpieczeń nadprądowych.

Jest to badanie ochrony przeciwporażeniowej przez samoczynne wyłączenie zasilania. Zapewnienie, że w przypadku zwarcia prąd zwarciowy będzie wystarczająco wysoki, aby szybko zadziałały zabezpieczenia nadprądowe (wyłączniki lub bezpieczniki).

Prąd wyłączający (Ia)

To minimalna wartość prądu, jaka płynie w uszkodzonym obwodzie i prowadzi do automatycznego odłączenia zasilania w czasie ustalonym przez normy.

Poniżej została przedstawiona charakterystyka pasmowa zabezpieczeń nadprądowych typu B,C oraz D.

Jest to charakterystyka najbardziej popularnych zabezpieczeń stosowanych obecnie w instalacjach elektrycznych

Prąd wyłączający wyłączników nadprądowych przyjmujemy zawsze ten największy. W przypadku zabezpieczenia typu B będzie to krotność Inx5.

Prądem wyłączającym dla standardowego wyłącznika typu “S” 10 A , będzie : Ia= In*k = 10A * 5 = 50 A.

Ia - prąd wyłączający

In - prąd znamionowy wyłącznika nadprądowego

k - współczynnik krotności

Maksymalny czas poprzez zastosowanie samoczynnego wyłączenia zasilania określa norma PN-HD 60364-4-41:2017-09 i odnosi się ona do obwodów odbiorczych.

W układach odbiorczych (instalacjach prądu przemiennego o napięciu względem ziemi 230 V) o prądzie znamionowym mniejszym bądź równym 32A jest to:

• 0,4s dla układu TN
• 0,2s dla układu TT

W układach odbiorczych o prądzie znamionowym większym niż 32 A jest to odpowiednio czas:

• 5s dla układu TN
• 1s dla układu TT

Dla naszego przykładu (bezp.nad. 10A typu “S”) wykorzystamy układ sieci TN i skorzystamy ze wzoru:

Zs ≤ Uo / Ia

Zs - impedancja pętli zwarcia

Uo - napięcie znamionowe sieci (względem ziemi)

Ia - prąd wyłączający

• Układ TN: Zs ≤ (Uo / Ia)
• Układ TT: Zs * Ia≤ Uo
• Układ IT: 2IaZs ≤ U

Dla naszego przypadku:

Obwód zabezpieczony wyłącznikiem nadprądowym B10. Układ sieci to TN.

k=5

Ia=50A

Uo=230V

Zatem:

Zs ≤ 230 V / 50A

Wartość impedancji pętli zwarcia w naszym przypadku to Zs ≤ 4,6 Ω.

Wynika z tego, że obwód zabezpieczony wyłącznikiem nadprądowym B10 w układzie sieci TN powinien mieć impedancję pętli zwarcia Zs mniejszą bądź równą 4,6 Ω

Wyłączniki te mają na celu ochronę ludzi przed porażeniem prądem oraz zapobieganie pożarom wywołanym przez uszkodzenia izolacji przewodów. Pomiar RCD jest zatem niezbędny, aby upewnić się, że urządzenia te działają prawidłowo.

Pomiar prądu różnicowego:

• Sprawdza się, przy jakim natężeniu prądu różnicowego wyłącznik zadziała. Typowy wyłącznik RCD powinien zadziałać przy prądzie różnicowym mniejszym niż 30 mA lub innym, zgodnym z jego specyfikacją.

Czas zadziałania:

• Mierzy się czas, w jakim wyłącznik zareaguje na wykryty prąd różnicowy. Szybkość działania jest kluczowa dla skutecznej ochrony.

Próba funkcjonalna:

• Sprawdzenie, czy wyłącznik w ogóle działa. Często obejmuje to testowanie przyciskiem "test" na samym urządzeniu

Pomiar prądu upływu:

• Mierzy się rzeczywisty prąd upływu w obwodzie, aby upewnić się, że nie przekracza on wartości, które mogłyby spowodować przypadkowe wyłączenie RCD.

Testowanie różnych warunków:

• RCD może być testowany przy różnych częstotliwościach i kształtach prądu, aby sprawdzić, czy działa prawidłowo w różnych warunkach do których został przeznaczony.

Przykładowa tabela pomiarowa

Tabela dopuszczalnych czasów zadziałania wyłączników różnicowoprądowych RCD

Jest to podstawowy pomiar, który ocenia rezystancję izolacji między przewodami roboczymi a ziemią lub między przewodami roboczymi. Ta wartość jest kluczowa do określenia, czy izolacja jest wystarczająca do zapewnienia bezpiecznego funkcjonowania instalacji elektrycznej. Standardowe wartości rezystancji izolacji mogą różnić się w zależności od typu urządzenia lub instalacji, ale zazwyczaj wynoszą co najmniej kilka megaohmów (MΩ) lub gigaohmów (GΩ).

Pomiary rezystancji izolacji wykonujemy od strony, z której jest dostarczane zasilanie, czyli od rozdzielnicy. Pomiarów dokonujemy między przewodami roboczymi oraz między przewodami roboczymi i uziemionym przewodem ochronnym.

Przewody robocze: L1,L2,L3,N

Należy pamiętać o tym, że pomiar rezystancji izolacji dokonujemy bez napięciowo oraz na odłączonych odbiornikach! W badanym obwodzie nie może znajdować się napięcie ani nie mogą być wpięte żadne urządzenia elektryczne.

Dobrą praktyką jest tzw. “pomiar testowy” jak najniższym dostępnym napięciem np. 100V, pozwoli to na sprawdzenie czy nie zostało podpięte żadne urządzenie do badanego obwodu - unikniemy uszkodzenia urządzeń w obwodzie.

Co w przypadku gdy nie mamy możliwości odłączenia odbiorników od badanego obwodu? Np oświetlenie wysoko na hali przy suficie albo elementy automatyki domowej/przemysłowej?

W takim wypadku dopuszczalne jest wykonanie pomiaru tylko między zwartymi przewodami roboczymi a uziemieniem

Przykładowa tabela pomiarowa rezystancji izolacji obwodów instalacji elektrycznej jednofazowej

W przypadku pomiarów obwodów trójfazowych sytuacja jest analogiczna. Tylko w tym przypadku nie mamy 3 pomiarów tylko 10 pomiarów. Mierzymy, wszystkie możliwe kombinacje, o ile pozwalają na to warunki instalacji.

Przewody ochronne (PE) pełnią funkcję zapewnienia bezpiecznego odprowadzenia prądu doziemnego w przypadku wystąpienia awarii lub zwarcia, minimalizując ryzyko porażenia elektrycznego oraz uszkodzenia sprzętu.

Pomiar ciągłości przewodów ochronnych pozwala zweryfikować, czy są one właściwie podłączone i czy ich impedancja jest wystarczająco niska, aby skutecznie działać jako ścieżka ewakuacyjna dla prądu zwarcia.

Pomiar ciągłości przedstawia norma:

PN-EN 61557-4:2007

Napięcie pomiarowe obwodu powinno wynosić od 4 do 24 V (AC lub DC) w stanie bez obciążenia (przy obwodzie otwartym).Prądem nie mniejszym niż 200mA

Wymagane jest aby rezystanacja całego mierzonego odcinka nie była większa niż 1 Ω.

Przykładowy pomiar ciągłości przewodu między GSW a stalową rurą kanalizacyjną

Przykładowe pomiary ciągłości przewodów ochronnych

Uziemienie robocze zapewnia ścieżkę ochronną dla prądu, który mógłby w przeciwnym razie przepłynąć przez ciało ludzkie, powodując porażenie elektryczne.

Najbardziej popularną metodą pomiaru rezystancji uziemienia jest tzw. metoda techniczna. Polegająca na wbijaniu sond pomiarowych w ziemię. Ma ona jednak ogromną wadę - wymaga dużych odległości pomiędzy sondami pomiarowymi często około 15-30metrów. W terenach zabudowanych jest to praktycznie niewykonalne do zrealizowania.

Dopuszcza się w takim wypadku pomiar rezystancji uziemienia za pomocą metody pętli zwarcia. Jest ona mniej dokładna niż metoda techniczna, jednak została dopuszczona w warunkach uniemożliwiających pomiar metodą techniczną.

Napięcie używane do pomiarów jest określone przez normę PN-EN 61557-5 i często wynosi 50 V. Jednakże, gdy pomiary są wykonywane na obszarach wiejskich lub w pobliżu zwierząt gospodarskich, konieczne jest użycie miernika, który umożliwia pomiar przy napięciu 25 V.

W metodzie technicznej ważne jest to, aby przewody nie stykały się ze sobą i sondy były wbijane w prostej, jednej linii. Pod ziemią nie mogą znajdować się metalowe elementy np. rury lub kable, ponieważ zaburzy to wyniki pomiarowe.

W przypadku metody technicznej 3P mamy do dyspozycji 3 sondy:

• Sonda prądowa H
• Sonda napięciowa S
• Sonda E - mocowana do badanego uziemienia

Ważne jest jednak aby sondy umieszczać w odpowiednich odległościach między sobą. Szczególnie sondę napięciową w obszarze potencjału zerowego.

Przy pomiarach należy sondę S przesunąć o kilka metrów do przodu i do tyłu aby dokonać korekcji pomiaru.

Pomiar rezystancji uziemienia realizowany za pomocą metody pętli zwarcia według normy PN-HD 60364-6 dopuszcza taki pomiar, ponieważ z wystarczającą dokładnością odzwierciedla rezystancję uziomu, daje przybliżoną wartość.

Taki pomiar dokonujemy między przewodem czynnym, podłączonym do zasilania L a przewodem ochronnym PE. Należy jednak uprzednio odłączyć główny przewód uziemiający od instalacji elektrycznej.

Sondy podłączamy do przewodu L oraz PE i dokonujemy pomiaru. Wynik jest przybliżoną wartością rezystancji uziemienia. Warto wykonać kilka pomiarów, aby wynik jak najbardziej uwiarygodnić i uśrednić.

Warunki środowiskowe oraz zmiany rezystywności gruntu w ciągu roku powodują zmiany rezystancji uziemienia. W tym celu stosuje się współczynnik poprawkowy Kp. Ma on na celu uwzględnienie maksymalnej rezystancji uziomu.

Re(max)=Re*Kp

Przykładowa tabela pomiarowa

Oględziny instalacji elektrycznej w protokole obejmują kilka kluczowych aspektów, które mają na celu zapewnienie bezpieczeństwa, zgodności z normami i poprawnego funkcjonowania instalacji.

Stan przewodów i kabli:

• Sprawdzenie izolacji przewodów na obecność uszkodzeń mechanicznych, przetarć, pęknięć itp.
• Ocena sposobu prowadzenia przewodów (czy są odpowiednio zabezpieczone, ułożone w korytkach itp.).

Stan rozdzielnic i tablic rozdzielczych:

• Sprawdzenie, czy rozdzielnice są odpowiednio zamknięte i zabezpieczone przed dostępem osób nieupoważnionych.
• Ocena stanu zacisków, połączeń, oraz czy są prawidłowo oznaczone.

Stan osprzętu elektrycznego:

• Oględziny gniazd wtyczkowych, wyłączników, lamp, itp., pod kątem ich stanu technicznego i poprawnego montażu.
• Sprawdzenie, czy osprzęt jest odpowiednio oznaczony i opisany.

Ochrona przed porażeniem elektrycznym:

• Sprawdzenie, czy wszystkie części przewodzące dostępne są odpowiednio uziemione lub zerowane.
• Ocena działania środków ochrony przeciwporażeniowej, takich jak wyłączniki różnicowoprądowe.

Stan urządzeń zabezpieczających:

• Sprawdzenie poprawności doboru i stanu wyłączników nadprądowych, różnicowoprądowych, bezpieczników itp.
• Ocena, czy urządzenia zabezpieczające są prawidłowo zamontowane i działają zgodnie z przeznaczeniem.

Oznaczenia i dokumentacja:

• Sprawdzenie, czy wszystkie elementy instalacji są odpowiednio oznaczone zgodnie z dokumentacją techniczną.
• Weryfikacja dostępności i aktualności dokumentacji technicznej instalacji.

Sprawdzenie obudów i osłon:

• Ocena, czy wszystkie obudowy i osłony urządzeń elektrycznych są na swoim miejscu i czy zapewniają odpowiedni stopień ochrony.

Stan połączeń ochronnych:

• Oględziny połączeń ochronnych, takich jak przewody PE (uziemiające), połączenia wyrównawcze główne i dodatkowe.
• Sprawdzenie, czy przewody ochronne są odpowiednio zamocowane i mają odpowiedni przekrój.

Warunki eksploatacji:

• Ocena, czy instalacja pracuje w warunkach zgodnych z jej przeznaczeniem (np. czy nie jest przeciążona).
• Sprawdzenie, czy otoczenie instalacji jest wolne od czynników, które mogą negatywnie wpływać na jej stan (np. wilgoć, kurz, substancje chemiczne).

Znaki i tablice ostrzegawcze:

• Sprawdzenie obecności i stanu znaków ostrzegawczych i informacyjnych dotyczących bezpieczeństwa pracy z instalacją elektryczną.

Wszystkie te elementy składają się na pełny obraz stanu technicznego i bezpieczeństwa instalacji elektrycznej, a ich systematyczna ocena jest kluczowa dla zapewnienia bezpieczeństwa użytkowników oraz poprawnego funkcjonowania instalacji.