Zabezpieczenia elektryczne - rodzaje i oznaczenia

Zabezpieczenia elektryczne ograniczają skutki nieprawidłowych stanów w instalacji. Jedne reagują na przeciążenie i zwarcie, inne na prąd różnicowy, a kolejne na krótkotrwałe przepięcia. Aparaty mogą znajdować się obok siebie w rozdzielnicy, ale nie są zamienne i nie chronią przed tym samym zagrożeniem.

W tej części Bazy wiedzy poznasz podstawowe rodzaje zabezpieczeń stosowanych w instalacjach niskiego napięcia. Każdy materiał wyjaśnia zasadę działania urządzenia, najważniejsze oznaczenia oraz typowe nieporozumienia.

Najważniejsze informacje

Wyłącznik nadprądowy i wkładka topikowa chronią przede wszystkim przed skutkami prądów przetężeniowych.
RCD reaguje na prąd różnicowy, ale sam nie zapewnia ochrony przed przeciążeniem i zwarciem.
RCBO łączy funkcję ochrony nadprądowej oraz różnicowoprądowej.
SPD ogranicza przepięcia, ale nie zastępuje RCD, wyłącznika nadprądowego ani instalacji odgromowej.
Dobór zabezpieczeń wymaga uwzględnienia całego obwodu, a nie tylko mocy podłączonego urządzenia.

Przed czym chroni się instalację elektryczną?

Przeciążenie

Przeciążenie występuje wtedy, gdy w prawidłowo zbudowanym obwodzie płynie prąd większy od przewidzianego prądu roboczego, ale nie ma bezpośredniego zwarcia. Przyczyną może być jednoczesne podłączenie zbyt wielu odbiorników, zbyt duże obciążenie urządzenia albo długotrwała praca w warunkach, do których obwód nie został dobrany.

Prąd przeciążeniowy powoduje nagrzewanie przewodów i elementów instalacji. Zabezpieczenie powinno odłączyć obwód zanim temperatura doprowadzi do uszkodzenia izolacji lub pożaru.

Zwarcie

Zwarcie to połączenie punktów o różnym potencjale przez bardzo małą impedancję. Prąd zwarciowy może wielokrotnie przewyższać prąd roboczy i w krótkim czasie wywołać silne nagrzewanie, łuk elektryczny oraz uszkodzenia mechaniczne.

Do wyłączania prądów zwarciowych służą między innymi wyłączniki nadprądowe i bezpieczniki topikowe. Aparat musi mieć zdolność wyłączania odpowiednią do spodziewanego prądu zwarciowego w miejscu instalacji.

Prąd różnicowy

W prawidłowo działającym obwodzie suma prądów płynących przewodami czynnymi powinna być bliska zeru. Jeżeli część prądu odpływa inną drogą, na przykład przez uszkodzoną izolację do przewodu ochronnego lub ziemi, pojawia się prąd różnicowy.

RCD i RCBO wykrywają tę różnicę. Wysokoczułe urządzenia o znamionowym prądzie różnicowym 30 mA są powszechnie wykorzystywane jako ochrona dodatkowa, ale nie zastępują podstawowych środków ochrony ani bezpiecznej konstrukcji instalacji.

Przepięcie

Przepięcie jest krótkotrwałym wzrostem napięcia ponad poziom roboczy. Może powstać wskutek wyładowania atmosferycznego albo operacji łączeniowych w sieci. Ogranicznik przepięć odprowadza część energii impulsu i ogranicza napięcie docierające do chronionej instalacji.

Główne rodzaje zabezpieczeń elektrycznych

Wyłącznik nadprądowy

Wyłącznik nadprądowy reaguje na przeciążenie i zwarcie. W typowym aparacie modułowym za przeciążenie odpowiada wyzwalacz termiczny, a za szybkie wyłączenie przy dużym prądzie wyzwalacz elektromagnetyczny.

Jak działa wyłącznik nadprądowy?

Wyłącznik różnicowoprądowy RCD

RCD porównuje prądy płynące przewodami czynnymi. Jeżeli ich suma przekroczy ustalony próg, urządzenie odłącza zasilanie. Nie jest jednak zabezpieczeniem przeciążeniowym, chyba że funkcja ta została połączona w aparacie RCBO.

Wyłącznik różnicowoprądowy RCD - zasada działania

RCBO

RCBO łączy wyłącznik nadprądowy i wyłącznik różnicowoprądowy w jednym aparacie. Pozwala osobno zabezpieczyć obwód przed przeciążeniem, zwarciem i prądem różnicowym.

RCBO - co to jest i czym różni się od RCD?

Ogranicznik przepięć SPD

SPD ogranicza krótkotrwałe przepięcia. Typ 1 jest przeznaczony do odprowadzania prądów udarowych o dużej energii, typ 2 stanowi podstawowy stopień ochrony rozdzielnic, a typ 3 montuje się blisko wrażliwego urządzenia jako końcowy stopień ochrony.

Ogranicznik przepięć SPD - typy i oznaczenia

Bezpiecznik topikowy

Wkładka topikowa przerywa obwód po stopieniu elementu przewodzącego. Po zadziałaniu trzeba ją wymienić. Wkładki gG chronią przed przeciążeniem i zwarciem, natomiast aM są przeznaczone do ochrony zwarciowej obwodów silnikowych i wymagają osobnej ochrony przeciążeniowej.

Bezpiecznik topikowy - budowa i rodzaje

Pełne działy tematyczne

Pojęcia i parametry zabezpieczeń

Zanim porównasz symbole na aparatach, uporządkuj podstawowe zjawiska:

Zabezpieczenia instalacji specjalnych

Fotowoltaika, ładowarki EV i źródła rezerwowe wymagają ochrony uwzględniającej prąd stały, przekształtniki i kilka możliwych źródeł energii:

Jak czytać oznaczenia zabezpieczeń?

Na obudowie aparatu można znaleźć między innymi:

prąd znamionowy, na przykład 16 A,
charakterystykę wyzwalania, na przykład B, C lub D,
napięcie znamionowe,
znamionową zdolność zwarciową,
znamionowy prąd różnicowy, na przykład 30 mA,
typ przebiegu wykrywanego przez RCD: AC, A, F lub B,
parametry udarowe SPD: Uc, Up, In, Imax albo Iimp,
liczbę biegunów,
normę produktową i schemat połączeń.

Pojedyncze oznaczenie nie wystarcza do oceny przydatności aparatu. Przykładowo B16 oznacza charakterystykę B i prąd znamionowy 16 A, ale nie potwierdza, że aparat można zastosować w dowolnym obwodzie z przewodem 2,5 mm².

B16 - co oznacza symbol na wyłączniku?

B, C i D nie oznaczają mocy aparatu

Litery B, C i D opisują zakres działania wyzwalacza elektromagnetycznego przy dużym prądzie. Nie zmieniają prądu znamionowego. B16 i C16 są aparatami 16 A, ale różnią się prądem potrzebnym do bardzo szybkiego wyłączenia.

Charakterystyka C albo D nie jest automatycznie „lepsza”. Jej użycie wymaga między innymi sprawdzenia, czy spodziewany prąd zwarciowy pozwoli wyłączyć obwód w wymaganym czasie.

Charakterystyki B, C i D - porównanie

B16 czy C16 - najważniejsze różnice

Co zrobić, gdy zabezpieczenie odłącza zasilanie?

Najpierw trzeba ustalić, jaki aparat zadziałał. Wyłącznik nadprądowy może reagować na przeciążenie albo zwarcie. RCD może odłączać zasilanie z powodu prądu upływu, uszkodzenia urządzenia, zawilgocenia lub błędu połączeń. RCBO może zadziałać z obu powodów, dlatego jego wskaźniki i dokumentacja są szczególnie ważne.

Użytkownik może bezpiecznie odłączyć urządzenia wtyczkowe, sprawdzić, czy nie ma wody, zapachu przegrzanej izolacji lub widocznych uszkodzeń, a następnie podjąć jedną próbę ponownego załączenia. Nie należy otwierać rozdzielnicy, odpinać przewodów ani blokować aparatu w pozycji załączonej.

Dlaczego wybija różnicówka?

Dobór zabezpieczeń wymaga danych o instalacji

Nie istnieje jedna tabela, która pozwala dobrać aparat wyłącznie na podstawie mocy odbiornika. Trzeba uwzględnić co najmniej:

prąd obciążenia,
obciążalność długotrwałą przewodów,
sposób ułożenia i temperaturę otoczenia,
spodziewany prąd zwarciowy,
impedancję pętli zwarcia,
wymagany czas wyłączenia,
prądy rozruchowe odbiorników,
selektywność względem zabezpieczeń poprzedzających,
układ sieci i środki ochrony przeciwporażeniowej.

Dlatego zamiana B16 na C16, zwiększenie prądu znamionowego albo usunięcie powtarzającego się wyłączenia nie może polegać na zastosowaniu aparatu, który „rzadziej wybija”.

Najczęstsze pytania

Czy RCD chroni przed zwarciem?

Sam RCD nie zapewnia ochrony przed zwarciem ani przeciążeniem. Musi współpracować z zabezpieczeniem nadprądowym. Funkcje te łączy RCBO.

Czy SPD chroni przed każdym skutkiem pioruna?

Nie. SPD jest elementem skoordynowanego systemu ochrony. Jego skuteczność zależy od typu urządzenia, połączeń, uziemienia, miejsca montażu i pozostałych środków ochrony odgromowej oraz przepięciowej.

Czy C16 pozwala obciążyć obwód bardziej niż B16?

Nie. Oba aparaty mają prąd znamionowy 16 A. Różnią się zakresem szybkiego działania wyzwalacza elektromagnetycznego.

Czy przycisk TEST potwierdza pełną sprawność RCD?

Przycisk TEST sprawdza mechanizm wyzwalania w warunkach wytworzonych wewnątrz aparatu. Nie zastępuje pomiaru prądu i czasu zadziałania oraz kontroli całej instalacji.

Czy po zadziałaniu bezpiecznika topikowego można użyć wkładki o większym prądzie?

Nie wolno zwiększać prądu znamionowego bez sprawdzenia obwodu. Zadziałanie jest sygnałem przeciążenia, zwarcia albo usterki, a większa wkładka może pozbawić przewody wymaganej ochrony.

Zabezpieczenia elektryczne - rodzaje, oznaczenia i działanie