Kącik wiedzy...

Połączenia wyrównawcze

Połączenia wyrównawcze służą wyrównaniu potencjałów elektrycznych i są jednym ze środków ochrony przeciwporażeniowej, odgromowej i przepięciowej. Decydują zatem w dużym stopniu o bezpieczeństwie osób korzystających z instalacji elektrycznej. 

Na początek trochę teorii...

Z lekcji fizyki pamiętamy, że różnica potencjałów, to napięcie. Dla prądu przemiennego przyjęto, że napięcie powyżej ~50V w warunkach normalnych i powyżej ~24V w warunkach szczególnych (np. w pomieszczeniach o dużej wilgotności), nie jest napięciem bezpiecznym, to znaczy, że w przypadku narażenia organizmu ludzkiego na taką różnicę potencjałów, zachodzi ryzyko porażenia prądem elektrycznym. 

"Połączenia wyrównawcze są to małooporowe połączenia elektryczne między różnymi częściami przewodzącymi sprawiające, że mają one zbliżony potencjał, czyli są to połączenia wyrównujące potencjał. Mogą być one celowo wykonane, a mogą też być naturalne, zachodzące przez metalowe elementy konstrukcyjne, również połączenia przypadkowe, niezamierzone. Jeżeli to możliwe, to połączenia wyrównawcze powinny być bezpośrednie, powinny łączyć galwanicznie określone części przewodzące przewodami wyrównawczymi i wtedy te łączone części stale mają zbliżony potencjał. Tylko tak wykonuje się połączenia wyrównawcze ochronne, dla celów ochrony przeciwporażeniowej, a także połączenia wyrównawcze funkcjonalne.

Połączenia wyrównawcze pośrednie, za pomocą ograniczników przepięć, służą dla celów ochrony odgromowej w przypadkach, kiedy w warunkach zakłóceniowych powinno dochodzić do połączenia części przewodzących, między którymi występuje napięcie w normalnych warunkach pracy"(1)

W jaki sposób mogą w budynku/obiekcie pojawić się różnice potencjałów, czyli napięcia pomiędzy różnymi elementami przewodzącymi?

"W sąsiedztwie urządzeń elektrycznych mogą znajdować się części przewodzące obce, czyli części przewodzące, nie wchodzące w skład instalacji elektrycznej, które mogą z zewnątrz wprowadzać potencjał elektryczny, zwykle potencjał ziemi lokalnej. Są to przechodzące przez różne kondygnacje i/lub przez różne pomieszczenia na tej samej kondygnacji, przewodzące rurociągi, konstrukcje budowlane, również przewodzące podłogi i ściany. W miejscach zbliżeń można jednocześnie dotknąć dwie różne części przewodzące obce albo część przewodzącą obcą i część przewodzącą dostępną. Jeżeli gdziekolwiek w budynku w następstwie zwarcia na trasie przewodów − czyli w przypadku pojedynczego uszkodzenia − którakolwiek z części przewodzących obcych (np. jakiś rurociąg) znajdzie się pod napięciem względem ziemi, to w wielu miejscach budynku porażeniem zagraża jednoczesne dotknięcie tej części oraz innej części przewodzącej obcej albo dowolnej części przewodzącej dostępnej, uziemionej poprzez przyłączenie przewodu PE. Aby takie pojedyncze uszkodzenie nie wprowadzało zagrożenia, potrzebne są główne połączenia wyrównawcze dla całego budynku, czyli galwaniczne połączenie wszelkich części przewodzących obcych ze sobą i z przewodem ochronnym PE instalacji elektrycznej."(2)

Przykładowo, mamy instalację wody rozprowadzoną rurami metalowymi po budynku, te rury są częściami przewodzącymi obcymi, na którym może w trakcie awarii pojawić się napięcie - chociażby ktoś wiercąc dziurę, wwiercił się w przewód elektryczny po drugiej stronie ściany i przypadkowo przewód fazowy dotyka do rury. Na takiej rurze, o ile nie jest objęta połączeniem wyrównawczym, pojawi się napięcie z uszkodzonego obwodu i popłynie przez nią prąd, ale ten prąd może mieć różną wartość zależną od wielu czynników, chociażby od stanu instalacji, sposobu jej ułożenia, tego w jaki sposób doprowadzono wodę spoza budynku (może być np. plastikowa rura), albo wykonanych nieprzewodzących wstawek. Zwykle ten prąd nie jest wystarczający do wyłączenia zabezpieczenia nadprądowego obwodu, co powoduje, że na metalowych rurach od instalacji wody będzie cały napięcie, które zagraża życiu. 

Dlatego, żeby uniknąć takich sytuacji, stosuje się połączenia wyrównawcze główne, czyli łączy się w sposób określony przepisami i normami, wszystkie elementy przewodzące, czyli metalowe rury instalacji wody, gazu i C.O., metalowe elementy konstrukcji budynku, systemów klimatyzacji i okablowania telekomunikacyjnego. Ważne jest, żeby zachowana była ciągłość metalicznego połączenia, dlatego w miejscach gdzie wstawiane są elementy, których sposób podłączenia nie gwarantujące takiej ciągłości lub są wykonane z materiałów nieprzewodzących (np. wodomierz), stosuje się tzw. mostki, czyli dodatkowe odcinki przewodów i elementy mocujące łączące ze sobą rozdzielone fragmenty instalacji.

Połączenia wyrównawcze główne należy wykonać w przyziemnej kondygnacji budynku, w pobliżu złącza lub rozdzielnicy głównej budynku lub  w miejscu dostępnym do kontroli. Powinny one obejmować:

  1. przewód ochronny PE/PEN linii zasilającej budynek i wszelkie inne wprowadzone do budynku przewody (żyły) ochronne i uziemiające
  2. ekrany, metalowe powłoki i żyły zewnętrzne przewodów i kabli antenowych i telekomunikacyjnych
  3. przewody uziemiające instalacji antenowych
  4. przewody uziemiające instalacji fotowoltaicznych
  5. uziom budynku (fundamentowy, otokowy, inny)
  6. rozprowadzone w budynku metalowe instalacje wodne, gazowe, spalinowe, C.O., klimatyzacyjne (niezależnie od tego, czy są gdzieś dodatkowo uziemione)
  7. metalowe części konstrukcji budynku, o ile są dostępne: stalową konstrukcję szkieletową budynku, dźwigary stalowe, prowadnice dźwigów, zbrojenie betonu, metalowe elewacje budynku i pokrycia dachowe

 

Część czynna - przewód lub przewodząca część urządzenia elektrycznego, która w warunkach pracy może być pod napięciem. Do części czynnych zalicza się przewód neutralny N.

Część przewodząca dostępna – część przewodząca urządzenia, którą można dotknąć, nie będąca pod napięciem w normalnych warunkach pracy i która może znaleźć się pod napięciem w przypadku uszkodzenia (np. metalowa obudowa)

Część przewodząca obca - część przewodząca nie stanowiąca elementu urządzenia lub instalacji. Np. metalowe konstrukcje, metalowe rury gazowe, metalowe rury wodne.

Części jednocześnie dostępne - przewody lub elementy przewodzące, które mogą być jednocześnie dotknięte przez człowieka. Mogą to być części czynne, części przewodzące dostępne, części przewodzące obce, przewody ochronne i uziomy.

Dotyk bezpośredni - dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części czynnych.

Dotyk pośredni - dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części przewodzących dostępnych, które znalazły się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji.

Ochrona podstawowa - ochrona przeciwporażeniowa przed dotykiem bezpośrednim - zespół środków technicznych chroniących człowieka i zwierzę przed zetknięciem się z częściami czynnymi oraz przed pojawieniem się napięcia na częściach przewodzących dostępnych tj. izolacja podstawowa, obudowa, przeszkody (ogrodzenia), uniemożliwienie dostępu (np. umieszczenie części czynnych poza zasięgiem ręki).

Ochrona dodatkowa - ochrona przy uszkodzeniu/zakłóceniu - zespół środków technicznych chroniących człowieka i zwierzę przed skutkami zetknięcia się z częściami dostępnymi przewodzącymi i obcymi po uszkodzeniu ochrony podstawowej 

 (1)(2) Dr Edward Musiał "Połączenia wyrównawcze ochronne"