Érintésvédelem Szabványossági Felülvizsgálat

1. WSTĘP
Badania stanu ochrony przeciwporażeniowej urz±dzeń i instalacji elektrycznych odgrywaj± istotn± rolę dla oceny ich stanu technicznego pod względem bezpieczeństwa i niezawodno¶ci eksploatacji. Na podstawie wyników badań podejmuje się decyzję o dopuszczeniu urz±dzeń i instalacji elektrycznych do eksploatacji, przedłużeniu okresu eksploatacji, konieczno¶ci dokonania odpowiednich napraw i remontów, a nawet o wycofaniu z eksploatacji. W instalacjach z urz±dzeniami chłodniczymi i klimatyzacyjnymi badania te powinny być wykonywane ze szczególn± staranno¶ci± i dokładno¶ci±, ponieważ w wielu takich obiektach występuj± czynniki działaj±ce szkodliwie na urz±dzenia i instalacje elektryczne, a także może w nich panować zwiększone zagrożenie porażeniowe.
Wymagania odno¶nie do wykonywania badań urz±dzeń i instalacji elektrycznych s± zawarte w ustawie Prawo Budowlane, rozporz±dzeniach wykonawczych i Polskich Normach. Przyst±pienie Polski do Unii Europejskiej spowodowało konieczno¶ć wprowadzenia szeregu nowych norm zgodnych z normami europejskimi i międzynarodowymi, niektórych metod± uznaniow± w języku oryginału. W kolejnych punktach tego artykułu przedstawiono zagadnienia podstawowe, dotycz±ce zasad wykonywania badań instalacji elektrycznych niskiego napięcia zgodnie z najnowszymi normami i przepisami.

2. ZAKRES BADAŃ ODBIORCZYCH I OKRESOWYCH INSTALACJI ELEKTRYCZNYCH

2.1. Badania odbiorcze
Bezpieczeństwo elektryczne w nowo wybudowanych instalacjach zależy w dużej mierze od prawidłowo wykonanych badań odbiorczych. W praktyce każda instalacja powinna być poddana oględzinom i próbom (w tym pomiarom) zanim zostanie oddana do eksploatacj. Osoby sprawdzaj±ce powinny dokonywać kontroli na podstawie udostępnionej dokumentacji instalacji wraz ze schematami, rysunkami, itp. Jeżeli przeprowadza się ocenę instalacji rozbudowywanej lub takiej, w której wprowadzono istotne zmiany, wówczas należy sprawdzić, czy te zmiany s± zgodne z wymaganiami norm i przepisów. Każda modernizacja wi±że się z konieczno¶ci± zastosowania nowych przepisów, które obowi±zuj± w czasie wykonywania tej modernizacji. Dotyczy to w głównej mierze układu sieci, stosowania przewodów o odpowiednich przekrojach oraz odpowiednich zabezpieczeń.
Oględziny instalacji powinny być wykonywane przed przyst±pieniem do prób i swoim zakresem winny one obejmować sprawdzenie:
- poprawno¶ci doboru i zainstalowania poszczególnych aparatów i urz±dzeń,
- czy nie ma widocznych uszkodzeń instalacji i urz±dzeń mog±cych wpływać na pogorszenie bezpieczeństwa,
- zastosowanych ¶rodków ochrony przeciwporażeniowej, np. odpowiednich odległo¶ci przy stosowaniu umieszczenia poza zasięgiem ręki,
- obecno¶ci przegród ogniowych i innych ¶rodków zapobiegaj±cych rozprzestrzenianiu się pożaru i ochrony przed skutkami oddziaływania cieplnego,
- doboru przewodów,
- doboru i nastaw urz±dzeń zabezpieczaj±cych i sygnalizacyjnych,
- prawidłowego doboru urz±dzeń odł±czaj±cych i ł±cz±cych,
- doboru urz±dzeń i ¶rodków ochrony w zależno¶ci od wpływów zewnętrznych,
- oznaczenia przewodów neutralnych, ochronnych i ochronno-neutralnych,
- umieszczenia schematów, tablic ostrzegawczych,
- oznaczenia obwodów, zabezpieczeń, ł±czników,
- poprawno¶ci poł±czeń przewodów,
- dostępu do urz±dzeń umożliwiaj±cego wła¶ciw± obsługę i konserwację.
Po wykonaniu oględzin należy przeprowadziæ próby, które powinny obejmować sprawdzenie:
- ci±gło¶ci przewodów ochronnych,
w tym wyrównawczych i dodatkowych,
- rezystancji izolacji instalacji elektrycznej,
- ochrony przez separację,
- rezystancji podłóg i ¶cian,
- samoczynnego wył±czenia zasilania,
- biegunowo¶ci,
- wytrzymało¶ci elektrycznej,
- działania,
- skutków działania podwyższonej temperatury.
Zaleca się przeprowadzać próby z zachowaniem podanej wyżej kolejno¶ci.

2.2. Badania okresowe
Badania okresowe (eksploatacyjne) powinny być wykonywane zgodnie z Prawem Budowlanym, nie rzadziej niż co 5 lat, a jeżeli instalacje s± narażone na szkodliwe wpływy atmosferyczne i niszcz±ce działanie czynników występuj±cych podczas użytkowania obiektu, nie rzadziej niż co 1 rok. Niestety Prawo Budowlane nie podaje, co należy rozumieć przez „niszcz±ce działanie czynników występuj±cych podczas użytkowania obiektu". Przy braku takich informacji w obowi±zuj±cych przepisach można się posłużyć wiedz± techniczn±, która jest zawarta np. w unieważnionych przepisach PEUE (Przepisy Eksploatacji Urz±dzeń Elektroenergetycznych). Według przepisów PEUE nie rzadziej niż raz w roku należy wykonywać:
- badanie stanu ochrony przeciwporażeniowej - w instalacjach na otwartym powietrzu albo w pomieszczeniach  o   wilgotno¶ci
względnej około 100 %, o temperaturze powietrza wyższej od + 3 5°C lub o wyziewach żr±cych,
- badanie rezystancji izolacji przewodów - w instalacjach znajduj±cych się w pomieszczeniach o wyziewach żr±cych lub zaliczonych do kategorii I, II i III niebezpieczeństwa pożarowego lub kategorii I, II i III zagrożenia ludzi.
Badania eksploatacyjne nie s± tak szerokie jak badania odbiorcze i powinny obejmować: oględziny dotycz±ce ochrony przed dotykiem bezpo¶rednim i ochrony przeciwpożarowej,
- pomiary rezystancji izolacji,
- badanie ci±gło¶ci przewodów ochronnych,
- badanie ¶rodków ochrony przy dotyku po¶rednim,
- badanie urz±dzeń różnicowopr±dowych.

3. ZASADY WYKONYWANIA POMIARÓW W INSTALACJACH ELEKTRYCZNYCH NISKIEGO NAPIĘCIA

3.1. Uwagi ogólne
Pomiary s±jednym z najistotniejszych elementów badań odbiorczych i okresowych instalacji elektrycznych. W praktyce, dla oceny stanu ochrony przeciwporażeniowej w instalacji, wykonuje się następuj±ce pomiary:
- ci±gło¶ci przewodów ochronnych,
- rezystancji izolacji,
- rezystancji podłóg i ¶cian,
- skuteczno¶ci samoczynnego wył±czenia zasilania,
- poprawno¶ci działania urz±dzeń różnicowopr±dowych.
W następnych punktach omówiono zasady wykonywania wymienionych pomiarów.

3.2. Pomiar ci±gło¶ci przewodów ochronnych
Pomiar ci±gło¶ci przewodów ochronnych zaleca się wykonać z użyciem Ľródła pr±du przemiennego lub stałego o napięciu od 4 V do 24 V w stanie bezobci±żeniowym, pr±dem o warto¶ci nie mniejszej niż 0,2 A [3]. Do takiego pomiaru nadaje się np. bateria o napięciu 4,5 V z żarówk± o napięciu 3,5 V (rys. 1).
Sprawdzenie ci±gło¶ci należy wykonać pomiędzy czę¶ciami przewodz±cymi np. metalow± instalacj±wodoci±gow±, chłodnicz± czy ciepłownicz± obudow± odbiorników i zaciskami ochronnymi gniazd wtyczkowych. Wynik pomiaru jest zadawalaj±cy, jeżeli żarówka za¶wieci się jasnym ¶wiatłem.

3.3. Pomiar rezystancji izolacji przewodów instalacyjnych
Pomiary rezystancji izolacji wykonywane s± induktorowymi lub elektronicznymi miernikami izolacji. Pomiary należy wykonywać pr±dem stałym, w celu wyeliminowania pojemno¶ci izolacji, pomiędzy poszczególnymi parami przewodów czynnych (przewody czynne, to przewody fazowe L1, L2, L3 i przewód neutralny N) oraz między każdym przewodem czynnym a ziemi±, czyli przewodem PEN (ochronno-neutralnym) lub PE (ochronnym). W jednofazowym układzie TN-C wykonuje się 1 pomiar: L-PEN, w trójfazowym 6 pomiarów L1-L2, L2-L3, L1-L3, L1-PEN, L2-PEN, L3-PEN. W jednofazowym układzie TN-S oraz TT wykonuje się 3 pomia¬ry L-N, L-PE, N-PE, trójfazowym 10 pomiarów L1-L2, L2-L3, L1-L3, L1-N, L2-N, L3-N, L1-PE, L2-PE, L3-PE, N-PE.
Dopuszcza się na czas pomiarów zwarcie wszystkich przewodów czynnych ze sob± i wykonanie pomiaru pomiędzy tymi zwartymi przewodami a przewodem PE (PEN). Taki pomiar może być konieczny w obwodach z odbiornikami elektronicznymi w celu uniknięcia ich uszkodzenia.
Napięcie pomiarowe oraz wymagana minimalna warto¶ć rezystancji izolacji zależy od napięcia znamionowego instalacji i powinna być nie mniejsza od odpowiednich warto¶ci podanych w tablicy 2.

Tablica 2. Wymagane minimalne warto¶ci rezystancji izolacji przewodów instalacji niskiego napięcia
Odczyt rezystancji izolacji powinien być dokonany po upływie 60 s od chwili rozpoczęcia pomiaru (przyłożenia napięcia).

3.4. Pomiar rezystancji podłóg i ¶cian
Pomiar rezystancji podłóg i ¶cian wykonuje się w instalacjach, w których zastosowano izolowanie stanowiska jako ¶rodek ochrony przy dotyku po¶rednim. W każdym pomieszczeniu należy wykonać co najmniej trzy pomiary, w tym jeden pomiar w odległo¶ci około 1 m od czę¶ci przewodz±cych obcych.
Pomiary mog± być wykonane z użyciem miernika izolacji induktoro-wego lub elektronicznego o napięciu 500 V (1000 V jeżeli napięcie znamionowe instalacji przekracza 500 V). W praktyce stosuje się też metodę woltomierzow± lub techniczn±.

Na rysunku 2 przedstawiono zasadę pomiaru rezystancji podłóg z wykorzystaniem metody woltomierzowej.
Układ jest zasilany napięciem sieci 230/400V. Rezystancję mierzy się pomiędzy elektrod± probiercz± a prze¬wodem ochronnym instalacji (uziemion± konstrukcj±). Elektroda powinna mieć wymiary 25 cm x 25 cm i być doci¶nięta sił± 750 N. Do stanowiska powinna przylegać miękka czę¶ć elektrody, np. z gumy przewodz±cej lub wilgotnej tkaniny.
W metodzie tej mierzy się dwa napięcia:
U1 -    napięcie względem ziemi - ł±cznik W w położeniu 1, 
U2 -    napięcie na rezystancji wewnętrznej woltomierza R_v - ł±cznik W w położeniu 2. 
Szukan± rezystancję stanowiska można obliczyć ze wzoru:

Warto¶ć napięcia U₂ zaleca się odczytywać po upływie 60 s od obci±żenia elektrody.
Rezystancję ¶ciany mierzy się analogicznie jak rezystancję podłogi z t± różnic±, że elektrodę należy docisn±ć do ¶ciany sił± 250 N (rys. 3).

Do pomiaru rezystancji podłóg można użyć również innego rodzaju elektrody. Elektroda ta jest metalowym statywem trójnożnym, którego elementy spoczywaj±ce na podłodze tworz± wierzchołki trójk±ta równobocznego. Każdy z podtrzymuj±cych elementów jest wykonany jako elastyczna podstawa zapewniaj±ca, po obci±żeniu, odpowiedni styk z badan± powierzchni± na płaszczyĽnie wynosz±cej około 900 mm², o rezystancji mniejszej niż 5000 Ω
Rezystancja podłóg i ¶cian nie powinna być mniejsza niż:
a) 50 kΩ jeżeli napięcia znamionowe instalacji  nie przekracza 500 V,
b) 100 kΩ jeżeli napięcie znamionowe instalacji przekracza 500 V.
Jeżeli warunki podane powyżej nie s± spełnione, to - z punktu widzenia ochrony przeciwporażeniowej, te podłogi i ¶ciany traktuje się jak czę¶ci przewodz±ce obce.

3.5. Sprawdzanie warunku samo­czynnego wył±czenia zasilania
W najczę¶ciej stosowanym układzie TN dla sprawdzenia warunku samo­czynnego wył±czenia zasilania wyko­nuje się pomiar impedancji pętli zwar­ciowej. Zmierzona warto¶ć impedan­cji pętli zwarciowej nie może być większa od impedancji Z_s opisanej wzorem poniżej:

gdzie:
U_o - napięcie względem ziemi w [V],
Z_s -  impedancja pętli zwarcia przewodu fazowego z przewodem ochronnym w[Ω]
I_a - pr±d wył±czaj±cy zabezpieczenia w [A].
Powszechnie dostępne mierniki impe­dancji pętli zwarciowej wykorzystuj± do pomiaru impedancji pętli zwarcio­wej tzw. metodę spadku napięcia. Za­sada pomiaru jest przedstawiona na rysunku 4.
Mierzone jest napięcie U₀ = E przed zał±czeniem obci±żenia pomiarowego miernika Z₀ oraz napięcie U₁ po zał±czenia obci±żenia pomiarowego.
Wyznaczana impedancja pętli zwarciowej jest okre¶lona zależno¶ci± wektorow±:


Jednak ze względu na trudno¶ci tech­niczne w realizacji miernika pozwala­j±cego mierzyć wektory napięć U₀ i U₁ w praktyce wykorzystuje się zależno¶ć przybliżon±, która wykorzystuje pomiar modułów tychże napięć:


Dobieraj±c metodę pomiaru należy uwzględnić stosunek X/R impedancji pętli zwarciowej w miejscu pomiaru. Do badania impedancji pętli zwarciowej w pobliżu transformatora nie nadaj± się mierniki mierz±ce tylko rezystancję, można nimi mierzyć impedancję pętli w głębi sieci w obwodach z przewodami o małym przekroju, gdzie dominuj±c± rolę pełni rezystancja obwodu zwarciowego.
Najprostszymi przyrz±dami do pomiaru impedancji pętli zwarciowej s±: woltomierz, amperomierz oraz rezystor, przez który dokonuje się sztuczne zwarcie. Należy jednak pamiętać, że w przypadku przerwanego przewodu ochronnego PE, podczas sztucznego zwarcia na obudowach urz±dzeń może pojawić się niebezpieczne napięcie dotykowe. Profesjonalne mierniki impedancji dokonuj± kontroli ci±gło¶ci przewodu ochronnego przed sztucznym zwarciem i w przypadku przerwanego przewodu ochronnego PE uniemożliwiaj± dalszy pomiar.

3.6. Badanie zabezpieczeń różnicowopr±dowych
Stosuj±c w instalacji zabezpieczenia różnicowopr±dowe, oprócz sprawdzenia warunku samoczynnego wył±czenia zasilania, należy sprawdzić czy wył±cznik różnicowopr±dowy zadziała pod wpływem wymuszenia pr±du o okre¶lonych warto¶ciach.
Norma  wymaga, aby warto¶ć pr±du różnicowego I_∆ przy której zadziała zabezpieczenie różnicowopr±dowe nie była większa od znamionowego różnicowego pr±du zadziałania I_∆n.
W praktyce należy ustalić, czy rzeczywisty pr±d zadziałania nie tylko nie jest większy od I_∆n ale również czy nie jest mniejszy od 0,5 I_∆. Jeżeli wyzwalanie wył±cznika następuje przy pr±dzie mniejszym od 0,5 I_∆ wówczas może dochodzić do częstych zbędnych zadziałań, co również jest niepoż±dane. Wył±cznik różnicowopr±dowy można uznać za sprawny, jeżeli jego rzeczywisty różnicowy pr±d zadziałania jest zawarty w przedziale od 0,5 I_∆ndo I_∆n. Powinien on również zadziała pod wpływem naci¶nięcia przycisku TEST.
Sprawdzenie minimalnej warto¶ci pr±du, przy której zadziała wył±cznik różnicowopr±dowy może odbywać się z wykorzystaniem prostego układu, jak na rysunku 5.



Po odł±czeniu instalacji odbiorczej od wył±cznika, należy wymusić pr±d różnicowy wykorzystuj±c do tego rezystor o regulowanej rezystancji. Miliamperomierz w obwodzie regulowanego rezystora wskazuje warto¶ć pr±du różnicowego. Zmniejszaj±c warto¶ć rezystancji w obwodzie regulowanego rezystora, zwiększa się warto¶ć pr±du różnicowego aż do zadziałania wył±cznika różnicowopr±dowego. Rezystor powinien być tak dobrany, aby umożliwiał wymuszanie pr±du różnicowego w zakresie od 0,3 I_∆n   do 1,2 I_∆n  . Na rynku istnieje wiele mierników i testerów zabezpieczeń różnicowopr±dowych, które pomiar wykonuj± w sposób automatyczny, wy¶wietlaj±c warto¶ć pr±du, przy której zadziałał wył±cznik różnicowopr±dowy.
Pomiary rzeczywistego różnicowego pr±du zadziałania wył±czników różnicowopr±dowych mog± być obarczone znacznym błędem, jeżeli w instalacji występuj± ustalone pr±dy upływowe. Gdy pomiary s± dokonywane w obwodzie jednofazowym, wynik pomiaru rzeczywistego różnicowego pr±du zadziałania wył±cznika jest zaniżony, natomiast w obwodzie trójfazowym pr±d upływowy może oddziaływać w obydwu kierunkach, czyli może zaniżać lub zawyżać wynik pomiaru rzeczywistego pr±du zadziałania. Nie należy więc oceniać pochopnie stanu wył±cznika różnicowopr±dowego, gdyż w rzeczywisto¶ci może być on sprawny, a przyczyna negatywnego wyniku pomiaru leży po stronie instalacji. Może też wyst±pić sytuacja odwrotna, na podstawie wyniku pomiaru niesprawny wył±cznik może zostać oceniony jako działaj±cy prawidłowo. Z tego względu podczas pomiarów rzeczywistego różnicowego pr±du zadziałania wył±czników różnicowopr±dowych należy odł±czyć od nich instalację odbiorcz±.

4. WNIOSKI
Pomiary odbiorcze i eksploatacyjne s± niew±tpliwie jednym z kryteriów oceny stanu instalacji elektrycznej pod k±tem spełnienia wymagań bezpieczeństwa i niezawodno¶ci. Od wła¶ciwie wykonanych pomiarów zależy dopuszczenie jej do eksploatacji. Pomiary te powinny być wykonane z należyt± staranno¶ci± i zakończone wła¶ciwymi, czytelnymi protokołami, które umożliwi± porównanie wyników pomiarów podczas następnych badań kontrolnych.

dr inż. Stanisław Czapp