Zabezpieczenia instalacji elektrycznej. Jak dobrać odpowiednie zabezpieczenia nadprądowe i różnicowoprądowe w instalacjach elektrycznych?
Zabezpieczenia instalacji elektrycznej to jeden z najważniejszych elementów wpływających na bezpieczeństwo ludzi oraz trwałość samej instalacji. Ich właściwy dobór i użytkowanie mają także ogromne znaczenie dla sprawnego działania podłączonych urządzeń. Dlatego tak bardzo istotne jest prawidłowe zaprojektowanie i wykonanie instalacji elektrycznej oraz zastosowanie odpowiednich mechanizmów ochronnych, takich jak wyłączniki nadprądowe i różnicowoprądowe.
Spis treści
- Wyłączniki nadprądowe
- Wyłączniki różnicowoprądowe
- Wyłączniki różnicowoprądowe z członem nadprądowym
- Normy regulujące dobór wyłączników
- Jak dobrać wyłączniki nadprądowe i różnicowoprądowe?
Wyłączniki nadprądowe
Wyłączniki nadprądowe, znane również jako wyłączniki nadmiarowo-prądowe, a powszechnie określane mianem bezpieczników lub korków, są urządzeniami, które automatycznie przerywają obwód elektryczny, gdy prąd w obwodzie przekroczy wartość dopuszczalną dla danego układu. Stanowią zabezpieczenie instalacji elektrycznej, są niezbędne wszędzie tam, gdzie instalacje mogą być narażone na przeciążenia lub zwarcia. Stosuje się je nie tylko w budynkach mieszkalnych, ale także w biurowcach, obiektach użyteczności publicznej, a także w obiektach przemysłowych. W szczególności wyłączniki nadprądowe chronią obwody zasilające maszyny i urządzenia, które mogą powodować wysokie prądy rozruchowe, jak np. silniki elektryczne. Ich działanie jest nieocenione w zapobieganiu uszkodzeniom sprzętu, w tym delikatnych komponentów elektronicznych i czujników, które łatwo ulegają awariom w wyniku przeciążenia.
Wyłączniki nadprądowe mogą różnić się budową, przeznaczeniem, a także charakterystyką czasowo-prądową, która decyduje o czasie, w jakim urządzenie zareaguje na nadmiarowy prąd. Istnieje kilka klas wyłączników nadprądowych, dzięki czemu można łatwiej dobrać odpowiednie urządzenie do instalacji różniących się obciążeniem czy warunkami pracy.
- Charakterystyka A – wyłączniki te charakteryzują się natychmiastowym (bezzwłocznym) zadziałaniem w przypadku zwarcia (zadziałają już przy 2–3-krotności prądu znamionowego). Używa się je dość rzadko, głównie do zabezpieczania instalacji, w których nie ma dużych prądów rozruchowych.
- Charakterystyka B – są to najczęściej wykorzystywane wyłączniki w instalacjach domowych do zabezpieczania instalacji AGD i RTV, oświetlenia oraz obwodów gniazdkowych, a także urządzeń o niewielkim prądzie rozruchowym (zadziałają przy 3–5-krotności prądu znamionowego).
- Charakterystyka C – wykorzystywane w przemyśle i do ochrony urządzeń o średnich prądach rozruchowych (zadziałają przy 5–10-krotności prądu znamionowego).
- Charakterystyka D – są przeznaczone do zabezpieczania obwodów o wysokich prądach rozruchowych, takich jak silniki elektryczne o dużej mocy (zadziałają przy 10–20-krotności prądu znamionowego).
Powyższy podział obejmuje tylko główne charakterystyki wyłączników nadmiarowo-prądowych. Dostępne są bowiem również inne charakterystyki tych wyłączników, które przeznaczone są jednak do specjalistycznych zastosowań.
Wyłączniki różnicowoprądowe
Wyłączniki różnicowoprądowe, potocznie nazywane różnicówkami lub wyłącznikami RCD (residual current device) bądź RCCB (residual current circuit breaker), są istotnym elementem zabezpieczeń w instalacjach elektrycznych, których głównym zadaniem jest ochrona ludzi przed porażeniem, a także ochrona przed uszkodzeniem urządzeń. Działają na zasadzie wykrywania różnicy między prądem wpływającym do obwodu a prądem wypływającym z niego. W normalnych warunkach te wartości powinny być identyczne. Jeśli jednak dojdzie do uszkodzenia izolacji przewodów lub obudowy uszkodzenia, prąd wypływający z obwodu będzie się różnić od prądu wpływającego. To właśnie ta różnica określana jest jako prąd różnicowy i w przypadku jego wykrycia wyłączniki różnicowoprądowe natychmiast powinny rozłączyć obwód.
Na rynku dostępne są różne typy wyłączników różnicowoprądowych. Mogą się różnić m.in. czułością reakcji na prąd. Rozróżniamy wówczas wyłączniki: wysokoczułe (zadziałają już przy natężeniu prądu poniżej 30 mA), średnioczułe i niskoczułe (reagują na prąd o natężeniu powyżej 500 mA). Jeśli kryterium podziału będzie czas opóźnienia zadziałania, wówczas możemy wymienić wyłączniki o działaniu bezzwłocznym i krótkozwłoczne, a także o działaniu selektywnym.
Inny, często stosowany podział wyłączników różnicówek uwzględnia różne prądy różnicowe. W tym kontekście rozróżniamy:
- Wyłączniki typu AC – najbardziej popularne, stosowane w klasycznych instalacjach domowych, gdzie nie ma urządzeń generujących prądy pulsujące. Działają one tylko na prądy zmienne i wykrywają prądy różnicowe w przypadku standardowych awarii.
- Wyłączniki typu A – reagują na prądy różnicowe o charakterze zmiennym i pulsującym. Stosowane są w instalacjach z urządzeniami, które mogą generować prądy o tego rodzaju charakterystyce, np. w instalacjach zasilających urządzenia elektroniczne, sprzęt komputerowy.
- Wyłączniki typu B – przeznaczone do bardziej specjalistycznych zastosowań, np. w instalacjach zasilanych prądem stałym lub w przypadku obecności urządzeń, które mogą wytwarzać prądy różnicowe stałe.
- Wyłączniki typu F – wykrywają zarówno prądy różnicowe stałe, jak i zmienne. Są szczególnie polecane w instalacjach fotowoltaicznych, gdzie występują razem z przemiennikami częstotliwości.
Wyłączniki różnicowoprądowe z członem nadprądowym
Wyłączniki nadprądowe i różnicowoprądowe są urządzeniami, które zapewniają zabezpieczenie instalacji elektrycznych przed różnymi zagrożeniami. Oznacza to, że nie można ich stosować wybiórczo – odpowiednia ochrona zarówno przed skutkami zwarć i przeciążeń, jak i przed porażeniem prądem elektrycznym zagwarantowana będzie tylko wówczas, jeśli użyte zostaną oba te wyłączniki.
Rozwiązaniem, które pozwoli użyć tylko jednego rodzaju wyłącznika w danej instalacji, są wyłączniki różnicowoprądowe z członem nadprądowym (residual circuit breaker with overload – RCBO). To zaawansowane urządzenie pozwala wykrywać zarówno prądy zwarciowe, jak i różnicowe, a ponieważ całość mieści się w jednej obudowie, w rozdzielni zajmuje mniej miejsca.
Normy regulujące dobór wyłączników
Zanim wybierzemy odpowiedni wyłącznik, warto zapoznać się z aktualnymi normami i przepisami dotyczącymi zabezpieczeń elektrycznych. W przypadku wyłączników nadprądowych istotne są następujące normy:
- PN-EN 60898-1:2019-02 (Sprzęt elektroinstalacyjny. Wyłączniki do zabezpieczeń przetężeniowych instalacji domowych i podobnych – Część 1: Wyłączniki do obwodów prądu przemiennego),
- PN-EN IEC 60947-6-2:2023-10 (Aparatura rozdzielcza i sterownicza niskonapięciowa – Część 6-2: Łączniki wielozadaniowe - Łączniki (lub urządzenia) sterownicze i zabezpieczeniowe),
- PN-HD 60364-4-43:2024-04 (Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 4-43: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – Ochrona przed prądem przetężeniowym).
W przypadku wyłączników różnicowoprądowych ich dobór powinien uwzględniać wymagania normy PN-EN 61008-1:2013-05/A11:2015-12 (Wyłączniki różnicowoprądowe bez wbudowanego zabezpieczenia nadprądowego do użytku domowego i podobnego (RCCB) – Część 1: Postanowienia ogólne) i EN 61009-1:2024 (Wyłączniki różnicowoprądowe z wbudowanym zabezpieczeniem nadprądowym do użytku domowego i podobnego (RCBO) – Część 1: Zasady ogólne).
Jak dobrać wyłączniki nadprądowe i różnicowoprądowe?
Dobór odpowiednich wyłączników nadprądowych i różnicowoprądowych to jeden z najważniejszych etapów projektowania i/lub modernizacji instalacji elektrycznych. Trzeba bowiem mieć świadomość, że źle dobrane zabezpieczenia instalacji elektrycznych mogą spowodować, że w sytuacji krytycznej nie zadziałają odpowiednie urządzenia lub zadziałają ze zbyt dużym opóźnieniem.
Przy doborze wyłącznika nadprądowego jednym z najważniejszych kryteriów jest odpowiedni dobór prądu znamionowego. Prąd znamionowy wyłącznika powinien być jak najbardziej zbliżony do prądu znamionowego obwodu, który ma chronić. Należy wziąć pod uwagę zarówno prąd znamionowy urządzeń, jak i przewodów, które będą zabezpieczane. Zbyt niski prąd znamionowy wyłącznika może spowodować częste wyłączanie obwodu, natomiast zbyt wysoki – brak skutecznej ochrony przed przeciążeniami.
Następnym ważnym czynnikiem jest określenie charakterystyki czasowo-prądowej dla danego obwodu elektrycznego i dobranie na tej podstawie odpowiedniego typu wyłącznika.
Różne typy obciążeń wymagają różnych wyłączników nadprądowych, dlatego też istotne jest właściwe dopasowanie zabezpieczeń nadprądowych do konkretnych urządzeń. Na przykład instalacje oświetleniowe, gniazda wtykowe, a także urządzenia, takie jak silniki czy transformatory, mają różne wymagania dotyczące zabezpieczeń.
Autor: Mat. prasowe
Z kolei dobór odpowiedniego wyłącznika różnicowoprądowego powinien być uzależniony od rodzaju instalacji, w której ma być zastosowany, oraz urządzeń, które będą zasilane, i planowanego obciążenia układu.
W szczególności istotnym parametrem, który należy uwzględnić przy doborze wyłącznika różnicowoprądowego, jest znamionowa wartość prądu różnicowego, wyrażana w miliamperach (mA), przy której wyłącznik powinien zadziałać. Standardowe wyłączniki różnicowoprądowe o czułości 30 mA zapewniają wystarczającą ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym, szczególnie w obwodach zasilających urządzenia w pomieszczeniach mieszkalnych. W przypadku obiektów przemysłowych lub obszarów o większym ryzyku, takich jak łazienki, mogą być stosowane wyłączniki o mniejszej wartości prądu różnicowego (10 mA).
Zarówno wyłącznik nadprądowy, jak i wyłącznik różnicowoprądowy mają chronić instalację elektryczną i zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa jej użytkowania. Ponieważ dobór odpowiednich urządzeń zabezpieczających jest procesem dość skomplikowanym, chociażby z tego względu, że powinien uwzględniać wiele różnych czynników, nie wolno go nigdy bagatelizować. Stworzenie niezawodnych i bezpiecznych instalacji elektrycznych wymaga odpowiedniej wiedzy, dlatego zawsze realizacją takiej instalacji (bez względu, czy w budynku mieszkalnym, czy w obiekcie przemysłowym) powinien zająć się doświadczony instalator.
