Zabezpieczenia elektryczne są kluczowym elementem w zakresie bezpieczeństwa instalacji elektrycznych oraz użytkowania urządzeń elektrycznych. Ich głównym celem jest ochrona przed skutkami przeciążeń, zwarć, oraz innymi niebezpieczeństwami, które mogą prowadzić do uszkodzeń sprzętu, a także stanowić zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi.
W kontekście projektowania instalacji elektrycznych, istotne jest przestrzeganie norm i przepisów dotyczących zabezpieczeń. Dobre praktyki w tej dziedzinie przyczyniają się nie tylko do zwiększenia bezpieczeństwa, ale także do efektywności energetycznej oraz niezawodnej pracy urządzeń elektrycznych. Ponadto, w kontekście transformacji energetycznej oraz rosnącej popularności odnawialnych źródeł energii, takich jak panele słoneczne czy turbiny wiatrowe, konieczne staje się zapewnienie odpowiednich zabezpieczeń, które nie tylko chronią urządzenia przed uszkodzeniem, ale także zapewniają integralność całego systemu energetycznego. Ochrona przed przeciążeniem, przepięciami oraz innymi anomaliami elektrycznymi zyskuje na znaczeniu, szczególnie w kontekście coraz większej liczby zainstalowanych urządzeń.
W niniejszym artykule autor postara się przedstawić podstawowe informacje dotyczące zabezpieczania urządzeń elektrycznych nie skupiając się na zagadnieniach związanych z ich działaniem. Wiedza na ten temat pozwala na prawidłowe użytkowanie urządzeń elektrycznych i minimalizowanie ryzyka ich uszkodzenia.
Rodzaje urządzeń zabezpieczających w instalacjach niskiego napięcia
W instalacjach powszechnego użytku stosuje się odpowiednie urządzenia w celu eliminacji zagrożeń:
- bezpiecznik topikowy
- zwarcie
- przeciążenie
- porażenie prądem elektrycznym
- wyłącznik nadmiarowo-prądowy
- zwarcie
- przeciążenie
- porażenie prądem elektrycznym
- wyłącznik różnicowo-prądowy
- porażenie prądem elektrycznym
- ogranicznik przepięć
- przepięcie
Bezpieczniki topikowe jak i wyłączniki nadmiarowo-prądowe spełniają te same funkcje zabezpieczeniowe i mogą być stosowane zamiennie. Różnicą między nimi jest to, że bezpiecznik jest jednorazowego użytku i ma inny czas działania niż wyłącznik nadmiarowo-prądowy.
W zależności od rodzaju zabezpieczanego urządzenia dobiera się wkładkę bezpiecznikową o odpowiedniej charakterystyce czasowej. Oznaczenie wkładek składa się z dwóch liter.
Pierwsza mała litera określa zdolność wyłączenia wkładki:
a – charakterystyka niepełnozakresowa; ochrona tylko przed skutkami zwarć,
g – to charakterystyka pełnozakresowa; ochrona przed skutkami zwarć i przeciążeń.
Druga litera, duża, oznacza przeznaczenie zabezpieczenia do poszczególnych urządzeń:
L – do przewodów i kabli;
M – do silników;
R – do elementów energoelektronicznych;
B – do urządzeń elektroenergetycznych górniczych;
Tr – do transformatorów;
G – ogólnego przeznaczenia.
Barwy bezpieczników w zależności od ich prądu znamionowego (cyfra to prąd znamionowy, następnie kolor): 2 różowy, 4 brązowy, 6 zielony, 10 czerwony, 16 szary, 20 niebieski, 25 żółty, 35 czarny, 50 biały, 63 miedziany, 80 srebrny, 100 czerwony, 125 żółty, 160 miedziany, 200 niebieski.
Wyłączniki nadmiarowo-prądowe
Wyłączniki nadmiarowo-prądowe dzieli się ze względu na rodzaj charakterystyki czasowo-prądowej:
- wyłącznik typu B,
- wyłącznik typu C,
- wyłącznik typu D.
Wyłącznik nadmiarowo-prądowy ma dwa wyzwalacze:
- elektromagnetyczny – wyłączanie zwarć,
- termobimetalowy – wyłączanie przeciążeń.
Inny podział to:
- wyłączniki instalacyjne jednopolowe 1P,
- wyłączniki instalacyjne dwupolowe 2P,
- wyłączniki instalacyjne trójpolowe 3P.
Najczęściej używanymi wyłącznikami instalacyjnymi są wyłączniki o charakterze B oraz C ze względu na swoją charakterystykę wyzwalania. Charakterystykę B stosujemy głównie do zabezpieczania obwodów w mieszkaniu. Charakterystyka C używana jest do zabezpieczenia obwodów do których wpięte są silniki elektryczne, lub inne urządzenia posiadające duży prąd rozruchowy.
Wyłączniki różnicowo-prądowe
Wyłączniki różnicowo-prądowe stanowią środek ochrony przeciwporażeniowej uzupełniającej oraz przeciwpożarowej, ponieważ wykrywają różnicę między prądami wpływającymi a wypływającymi oraz wszelkie prądy upływające obudowami, ścianami itp.
Podczas doboru wyłączników różnicowo-prądowych należy stosować zasadę: ich prąd znamionowy powinien mieć tę samą wartość co prąd znamionowy wyłącznika nadmiarowo-prądowego, natomiast gdy jeden wyłącznik różnicowo-prądowy chroni kilka obwodów, jego prąd znamionowy powinien być równy sumie prądów znamionowych wyłączników nadmiarowo-prądowych poszczególnych obwodów.
Inne elementy aparatury instalacyjnej służące do zabezpieczeń:
Ograniczniki przepięć
- klasa A – ograniczniki przepięć klasy A są stosowane przez zakłady energetyczne w liniach napowietrznych. Przeznaczeniem tych ograniczników jest ochrona przed przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi. Są one montowane w liniach elektroenergetycznych niskiego napięcia.
- klasa B (lub I) – ich przeznaczeniem jest ochrona przed bezpośrednim oddziaływaniem prądu piorunowego, przepięciami atmosferycznymi oraz wszelkiego rodzaju przepięciami łączeniowymi. Są montowane w miejscach wprowadzenia instalacji do obiektu budowlanego wyposażonego w instalację piorunochronną lub zasilanego z linii napowietrznej .
- klasa C (lub II) – ich przeznaczeniem jest ochrona przed przepięciami atmosferycznymi indukowanymi, przepięciami łączeniowymi wszelkiego rodzaju, przepięciami „przepuszczonymi” przez ograniczniki przepięć klasy B. Montowane są w rozgałęzieniach instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym (rozdzielnica główna, rozdzielnica oddziałowa, rozdzielnica miejscowa, czyli mieszkaniowa).
- klasa D (lub III) – przeznaczone są do ochrony przed przepięciami atmosferycznymi indukowanymi i łączeniowymi.
Przekaźniki zaniku faz
Te przekaźniki są przeznaczone do zabezpieczenia silnika elektrycznego zasilanego z sieci trójfazowej w razie zaniku napięcia w co najmniej jednej fazie lub asymetrii napięć między fazami grożącymi zniszczeniem silnika.
Przekaźniki kolejności faz
Przekaźniki te stosujemy w celu zabezpieczenia silnika przed zmianą kierunku wirowania w wyniku zamiany kolejności faz. Czujnik takiego przekaźnika nie pozwoli na uruchomienie silnika. Ponowne załączenie jest możliwe po powrocie właściwej kolejności faz.
Przekaźnik kontroli styków stycznika
W silnikach stosuje się także kontrolę styków stycznika – przeprowadza się ją zazwyczaj przez dołożenie do przekaźników podanych wyżej modułu wykrywania uszkodzenia styków stycznika. Awaria któregokolwiek ze styków stycznika załączającego silnik spowoduje wyłączenie silnika na stałe. Ponowne uruchomienie jest możliwe dopiero po całkowitym odłączeniu zasilania, usunięciu usterki stycznika i ponownym załączeniu.
Przekaźniki napięciowe
Przekaźniki napięciowe służą do kontroli napięcia sieci jednofazowej lub trójfazowej oraz zabezpieczenia odbiornika przed skutkami wzrostu lub spadku napięcia poza ustawione wartości.
Zabezpieczenia urządzeń elektrycznych odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa użytkowników oraz ochrony przed awariami. Wśród najważniejszych zabezpieczeń znajdują się bezpieczniki, wyłączniki różnicowoprądowe oraz zabezpieczenia przeciążeniowe, które chronią przed skutkami nadmiernego prądu. Regularne przeglądy i konserwacja tych urządzeń są niezbędne, aby zapewnić ich właściwe działanie oraz zminimalizować ryzyko uszkodzeń. Współczesne technologie, takie jak automatyczne systemy monitoringu, dodatkowo wspierają efektywność zabezpieczeń, zwiększając bezpieczeństwo użytkowników.
Przykładowe zdjęcia zabezpieczeń omawianych w tym artykule:
