Odpowiada dr inż. Edward Musiał.
Mam nową instalację, jeszcze nieoddaną do użytku. Przewody były układane przez ostatnie dwa miesiące w temperaturze otoczenia (ok. 18-20 °CJ. Czy taką instalację, biorąc pod uwagę normę PN-HD 60364-6, należy traktować jako zimną i przy pomiarze impedancji pętli zwarciowej przyjmować zaostrzone kryterium:
Proszę o wyjaśnienie, co według autorów normy oznacza „instalacja zimna”? Z góry dziękuję za odpowiedź.
Kwestia, którą czytelnik podnosi, nie jest związana tylko z tzw. pomiarami ochronnymi, jak mogłoby sugerować pytanie. Przeciwnie – wynika ona z elementarnych zasad projektowania urządzeń, instalacji i sieci elektroenergetycznych wszelkich napięć. Zależnie od celu pomiarów albo obliczeń interesuje nas:
– największy spodziewany prąd zwarciowy początkowy I”k, stanowiący podstawę doboru obciążalności zwarciowej urządzeń, i czyni się to, przyjmując: bezoporowe zwarcie trójfazowe w miejscu zainstalowania sprawdzanego urządzenia, konfigurację układu zasilania zaostrzającą warunki zwarciowe, rezystancję przewodów nienagrzanych prądem roboczym ani zwarciowym i podobne zaostrzające okoliczności, albo
– najmniejszy spodziewany prąd zwarciowy początkowy I”kmjn, w celu sprawdzenia czułości zabezpieczeń, i czyni się to, przyjmując warunki sprzyjające wystąpieniu małej wartości prądu zwarciowego: zwarcie oporowe (np. łukowe), zwarcie 2- lub 1-fazowe na końcu zabezpieczanego odcinka linii bądź obwodu instalacji, rezystancję przewodów wstępnie nagrzanych i podobne okoliczności łagodzące warunki zwarciowe.
Sprawdzanie skuteczności samoczynnego wyłączania zasilania dla celów ochrony od porażeń jest niczym innym jak sprawdzaniem czułości określonych zabezpieczeń, zwykle nadprądowych i/lub różnicowoprądowych. Od ponad pół wieku padają w międzynarodowej literaturze technicznej propozycje, jak poprawnie określić wartość najmniejszego spodziewanego prądu zwarciowego, czy i jak uwzględniać zwiększenie rezystancji przewodów wstępnie (przed wystąpieniem zwarcia) nagrzanych prądem roboczym, a następnie nagrzewanych prądem zwarciowym.
Pierwszym krajowym dokumentem normatywnym, w którym ten problem uwzględniono, jest norma PN-E 05009:1966 Urządzenia elektroenergetyczne – Ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach o napięciu znamionowym do 1000 V, a ściślej – jej rozdział 3.4.1, wymagający spełnienia warunku:
Ten zapis został następnie przeniesiony do przepisów budowy urządzeń elektroenergetycznych i obowiązywał do połowy lat 90. XX wieku. W Dz.U. z 1990 r. Nr 81, poz. 473 tak to zapisano w § 18 ust. 2: Impedancja pętli zwarciowej powinna być określona przez pomiary lub obliczona. Przy obliczaniu impedancji należy przyjąć, że rzeczywista impedancja jest o 25% większa od obliczonej, przy założeniu metalicznego zwarcia, z pominięciem impedancji zestyków, przekaźników i innych elementów. Inną wartość niż obliczona w ten sposób można przyjąć po przeprowadzeniu badań lub gdy jest to technicznie uzasadnione.
A zatem obliczoną wartość impedancji pętli należało pomnożyć przez współczynnik korekcyjny 1,25 (odwrotność 0,8). Nie wymagano korekty wartości zmierzonej, bo niewielu wtedy rozumiało, że jest ona obarczona ujemnym błędem systematycznym ówczesnych mierników, tym większym, im większa jest różnica argumentów mierzonej impedancji pętli i impedancji obciążenia pomiarowego. Zważywszy, że jest to błąd systematyczny, można go wyeliminować, używając miernika o nastawialnym argumencie impedancji obciążenia pomiarowego przy stałym jego module. Już pierwsza edycja arkusza normy 60364, dotyczącego sprawdzania instalacji, PN-IEC 60364-6-61:2000 (IEC 60364-6-61:1986 + A1:1993 + A2:1997, IDT) wprowadziła w załączniku E (informacyjnym) wskazówkę, aby przestrzegać zależności przytoczonej w pytaniu, która wprowadza współczynnik korekcyjny impedancji 1,5 (odwrotność To znaczy zaleca się – dopiero po zwiększeniu o 50% – wynik pomiaru impedancji pętli zwarciowej przyjmować za podstawę oceny skuteczności samoczynnego wyłączania zasilania. Z rozważanego punktu widzenia znaczenie ma temperatura przewodów podczas pomiaru impedancji pętli zwarciowej, a żadnego znaczenia nie ma temperatura otoczenia, w jakiej układano przewody. Norma nie wprowadza terminu „instalacja zimna”, nie ma więc czego wyjaśniać. Lepiej czytać normy niż bryki komentatorów o bujnej wyobraźni.
Temperaturowy współczynnik rezystywności miedzi i aluminium wynosi ok. 0,004 K-1. Aby rezystancja przewodów zwiększyła się o 50%, ich temperatura musiałaby wzrosnąć o 125 K, tzn. do ok. 150 oC w przeciętnych warunkach przeprowadzania pomiarów. Potrzebę tak drastycznej korekty norma wyjaśnia następująco: Ponieważ pomiary są wykonywane w temperaturze pokojowej i małymi prądami (…) (As the measurements are made at room temperature, with low currents (…)).To nie jest rzetelne uzasadnienie. Prestiżowe szwajcarskie stowarzyszenie kontrolerów instalacji elektrycznych przyznaje, że chodzi ponadto o wspomniany wyżej znaczny ujemny błąd systematyczny wielu mierników oraz błąd cząstkowy pomiaru z tytułu odkształcenia napięcia w wielu sieciach i instalacjach. Z tych względów zobowiązało swoich członków do respektowania współczynnika poprawkowego 1,5.
Istnieją sytuacje, kiedy współczynnik poprawkowy o wartości aż 1,5 nie ma racji bytu. Są to przede wszystkim obwody o małym stosunku rezystancji do reaktancji (R/X), w których zmienność rezystancji wraz z temperaturą przewodu ma pomijalny wpływ na wartość impedancji pętli. Chodzi o główne obwody rozdzielcze w stacjach transformatorowych i wychodzące ze stacji, zwłaszcza mosty szynowe i linie napowietrzne o dużym przekroju przewodów.
