Przy eksploatacji istniejących sieci elektroenergetycznych należy zadbać o bezpieczeństwo obsługi oraz korzystających z ich usług odbiorców. Zgodnie z wymaganiami PUE dotyczy to zarówno obwodów jednofazowych, jak i trójfazowych, często wyposażonych w domy prywatne. Aby chronić użytkowników przed porażeniem prądem, po stronie konsumenta instalowane są urządzenia zwane wyłącznikami różnicowoprądowymi (RCD). Jednocześnie ważne jest, aby wiedzieć, jak podłączyć RCD z uziemieniem w prywatnym domu, bez naruszania przepisów obowiązujących norm.
Uogólniony pogląd na ochronę
Bezpieczeństwo obsługi i użytkowników sieci elektroenergetycznych osiąga się poprzez następujące działania:
- uziemienie lub uziemienie (połączenie z przewodem neutralnym) wszystkich metalowych części sprzętu;
- organizacja ponownego uziemienia poprzez zorganizowanie oddzielnego obwodu;
- instalacja w obwodach obciążenia szczególnie niebezpiecznych pomieszczeń (np. łazienki) urządzenia rozłączające, takie jak RCD.
Ta ostatnia opcja może być stosowana zarówno w uziemionych, jak i nieuziemionych obwodach elektrycznych.
Przy ogólnym podejściu do oceny wyposażenia ochronnego należy zauważyć, że konieczne jest uziemienie konstrukcji w celu zmniejszenia potencjału zagrażającego osobie do bezpiecznego poziomu. W przeciwieństwie do tego RCD zapewnia bezpieczeństwo dzięki natychmiastowemu odłączeniu sieci, gdy prądy upływowe osiągną swoje wartości graniczne. W charakterystyce technicznej tych urządzeń parametr ten odnosi się do głównych wskaźników wydajności.
Co to jest RCD
Przy dekodowaniu skrótu RCD główny nacisk kładzie się na odłączenie, co wskazuje na kardynalny charakter środków ochronnych. Aby zrozumieć, jak to urządzenie działa w niebezpiecznej sytuacji, należy zapoznać się z jego konstrukcją. Urządzenie RCD składa się z następujących głównych części:
- urządzenie różnicowe, w którym porównuje się prądy wpływające i wypływające;
- obwód elektroniczny zdolny do reagowania na ich nierównowagę;
- moduł wykonawczy zaprojektowany jako stycznik, który odłącza sieć energetyczną od odbiorcy.
Zasada działania ochronnego RCD opiera się na cechach jego konstrukcji, które umożliwiają ocenę wielkości przecieków uziemienia i natychmiastową reakcję na nie. Ze względu na dużą szybkość zrywania połączenia z istniejącą siecią prąd w obciążeniu nie ma czasu na osiągnięcie wartości krytycznych.
Tradycyjne schematy połączeń RCD
W sieciach elektrycznych do użytku domowego z zainstalowanymi w nich gniazdami i urządzeniami oświetleniowymi stosuje się RCD bez uziemienia, co jest typowe dla systemu ochrony TN-C. Zgodnie ze specyfiką jego funkcjonowania, od wyposażenia stacji do konsumenta jest wyciągana linia, w której zapewniony jest tylko połączony przewodnik PEN. Z reguły jest podzielony na ochronną magistralę PE (do niej podłączona jest pętla uziemienia) i działający N w budynkach mieszkalnych.
Klasyczny obwód RCD bez uziemienia
Zwykle urządzenia RCD są podłączone do nieuziemionych sieci odbiorców domowych, których zasilanie jest zorganizowane za pomocą linii dwuprzewodowej. Jedyne, co gwarantują, to wyłączenie go, jeśli prąd upływu przekroczy dopuszczalną wartość (np. 30 mA).Urządzenia te nie są w stanie zapewnić takiego przełączania ochronnego, jak odłączenie zasilania sieciowego w przypadku przeciążenia lub zwarcia. Dlatego schematy połączeń dla wyłączników RCD w sieciach jednofazowych zakładają obowiązkową obecność wyłącznika chroniącego przed zwarciem i przeciążeniem w nich.
Zakres prądów, dla których obliczany jest wyłącznik, dobierany jest indywidualnie dla każdej konkretnej linii obciążenia. Wspólna praca tych dwóch urządzeń gwarantuje niezawodną ochronę osoby np. przed wysokimi napięciami w wannie. Jednocześnie ich zastosowanie pozwala uchronić sprzęt AGD używany w nowoczesnym mieszkaniu przed awarią. Dość często wyłącznik wraz z RCD jest zastępowany przez difavtomat, który zawiera oba urządzenia we wspólnej obudowie.
Ochrona grupowa i wielostopniowa
Przy tak zwanym „grupowym” załączaniu RCD na dedykowanej linii umieszcza się osobne urządzenie z wyłącznikiem lub difavtomatem. W tym przypadku każda z grup obciążeń przyłączonych do sieci jest obsługiwana niezależnie od pozostałych, co zwiększa selektywność funkcji ochronnych. Dzięki temu znacznie wzrasta bezpieczeństwo użytkowania sprzętu AGD w każdym pomieszczeniu.
Większe bezpieczeństwo zapewnia schemat schodkowy, w którym grupa obciążeń jest podłączona do sieci za pośrednictwem innego podobnego urządzenia (stanowi drugi etap). Zastosowanie tych systemów pozwala na zwiększenie niezawodności ochrony w porównaniu z klasycznym. Jednak ze względu na złożoność wykonania i nadmiarowość techniczną w życiu codziennym są rzadko używane.
Połączenia RCD w sieci z uziemieniem
Typowy obwód do podłączenia RCD w sieci jednofazowej z uziemieniem budowany jest zgodnie z tymi samymi zasadami, zgodnie z którymi jest montowany bezpośrednio za licznikiem energii. Różnica polega na obecności w nim oddzielnej magistrali, która jest układana z pominięciem zestawu urządzeń ochronnych. Jednocześnie niezawodność działania każdego z urządzeń jest zauważalnie zwiększona z powodu znacznych wycieków wzdłuż obwodu „faza - obudowa urządzenia - masa”.
W takim przypadku nie są wymagane specjalne operacje organizowania ochrony. Jeśli na przykład w prywatnym domu znajduje się obwód ochronny, uziemienie istniejącej sieci elektrycznej za pomocą RCD nie będzie trudne. Aby to zrobić, należy dokonać podziału na głównej szynie uziemiającej (GZSH), a następnie ułożyć kran z przewodu PE.
Który schemat jest lepszy
Oceniając rozważane schematy, wychodzi się z poziomu bezpieczeństwa zapewnianego przez każdy z nich. Aby rozwiązać ten problem, konieczne będzie ich porównanie nie tylko pod względem skuteczności ochrony, ale także pod względem kosztów wdrożenia. Po dokładnym przestudiowaniu można wyciągnąć następujące wnioski:
- Przy ograniczonej liczbie odbiorców liniowych stosuje się najprostszy zestaw urządzeń, składający się z jednego RCD i znajdującego się za nim automatu liniowego.
- W przypadku rozgałęzionej sieci odbiorników jedno- lub trójfazowych preferowane jest połączenie grupowe.
- Przy wysokich wymaganiach bezpieczeństwa możliwe jest zastosowanie stopniowego łączenia urządzeń ochronnych.
Ta ostatnia metoda jest optymalna dla prywatnego domu.
Przed podłączeniem RCD bez uziemienia w domach prywatnych należy dokładnie przestudiować jego schemat przełączania. W takim przypadku najbardziej niezawodną opcją jest zastosowanie wielostopniowych systemów kilku urządzeń o różnych wartościach upływu prądu.
Nowoczesne domy wiejskie wyróżniają się rozwiniętym systemem zasilania z dobrą ochroną przed porażeniem elektrycznym dzięki obecności ponownego uziemienia. Dlatego stosują uproszczone schematy obejmujące zastosowanie uniwersalnych wyłączników RCD dla prądów upływowych do 30 mA (na przykład do oddzielnej ochrony podgrzewacza wody). Ale najczęściej preferowane są typowe urządzenia różnicowe zaprojektowane z myślą o odpowiednim odcięciu przeciążeń.
Typowe błędy obejmują naruszenia w wyborze poziomu instalacji RCD, gdy jest on uwzględniony w obwodach z nieprawidłowo dobranymi prądami upływowymi. Aby uniknąć naruszeń zasad podłączania przewodów wejściowych i wyjściowych, podczas ich przełączania kierują się one schematem na obudowie urządzenia.
