Przykładowe badanie impedancji pętli zwarcia dla C32

Pytanie

przykladowe badanie impedancji petli zwarcia dla zabezpieczenia c32

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

– W instalacji chronionej wyłącznikiem nadprądowym C32 (In = 32 A) impedancja pętli zwarcia Z_s zmierzona w najdalszym punkcie obwodu powinna być mniejsza od 0,72 … 1,15 Ω (w zależności od przyjętej metody rachunkowej i współczynników korekcyjnych).
– Typowy, prawidłowy wynik polowy dla standardowej instalacji TN-S/TN-C-S wynosi 0,3 … 0,9 Ω.
– Poniżej przedstawiono pełne, krok-po-kroku badanie zgodne z PN-HD 60364-4-41 oraz dobrą praktyką pomiarową.

Szczegółowa analiza problemu

1. Podstawy normatywne

Warunek skutecznej ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania w układach TN:
\[
Z_s \times I_a \le U_0
\]
gdzie
• Z_s – impedancja pętli zwarcia [Ω]
• I_a – prąd powodujący zadziałanie zabezpieczenia w wymaganym czasie [A]
• U₀ – napięcie fazowe względem ziemi (230 V)

Dla wyłącznika typu C:
• wyzwalacz elektromagnetyczny → 5 ÷ 10 × In
• wyzwalacz termiczny → charakterystyka czasowo-prądowa (≤ 0,4 s dla obwodów ≤ 32 A)

W praktyce stosuje się trzy równorzędne podejścia:

Wynik pomiaru ma być niższy od przyjętego Z_max. Ważne, by w protokole zaznaczyć, którą metodę przyjęto.

2. Dane wyjściowe przykładowego obwodu

– Wyłącznik: 3 P + N C32, In = 32 A, I_k(charakter.) = 6 kA
– Sieć: TN-S 230/400 V, transformator SN/nn 400 kVA, Z_tr ≈ 0,15 Ω
– Trasa: 28 m przewód YDY 5×6 mm² Cu w kanale kablowym
– Temperatura otoczenia: 25 °C

3. Obliczenia projektowe

Impedancja przewodów:
\[
R{L} = 0,0033 \, \Omega/m \times 28 m = 0,092 \, \Omega \
R{PE} = R{L} \quad (\text{przewód równoległy 6 mm²}) \
Z{przew.} = RL + R{PE} = 0,184 \, \Omega
\]
Całkowita projektowa Z_s:
\[
Zs(proj) = Z{tr} + Z{przew.} + Z{poł} \approx 0,15 + 0,184 + 0,05 ≈ 0,38 \, \Omega
\]
Spełnia każdy z wariantów A–C.

4. Procedura pomiarowa

1. Uprawnienia E-1 (pomiarowe), rejestracja w księdze prac.
2. Oględziny – ciągłość PE, poprawność żył.
3. Miernik IPZ: Sonel MPI-540-Z. Program „Z L-PE – obciążenie 25 A / 1 cykl”.
4. Pomiary w najdalszym punkcie gniazda 32 A 5-pol.

Wyniki (trzy powtórzenia):
– 0,40 Ω
– 0,38 Ω
– 0,39 Ω
Średnia: Z_s(pom) = 0,39 Ω

Spodziewany prąd zwarciowy:
\[
I_k = \frac{U_0}{Z_s} = \frac{230}{0,39} \approx 590 \, \text{A}
\]

5. Ocena zgodności

Czas wyłączenia z krzywej producenta przy 590 A ≈ 0,03 s (< 0,4 s) – warunek normy spełniony.

Aktualne informacje i trendy

• Norma PN-HD 60364-6:2022-07 wprowadza konieczność podawania w protokole zarówno wartości obliczeniowej Z_max, jak i metody jej wyznaczenia.
• Nowe mierniki (Sonel seria MZC-3xx, Fluke 1664FC) oferują tryb „Auto Test” – jednoczesny zapis Z_s, R_ISO, RCD.
• W przemyśle rośnie popularność wyłączników elektronicznych (CBI, Siemens ETU) – dla nich producent podaje bezpośrednio I_a, nie stosuje się mnożników 5/10.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego istnieją trzy wartości Z_max? Różne szkoły uwzględniają:
– odchyłki napięcia w sieci (-6 % wg PN-EN 50160 → k = 0,95)
– nagrzewanie żył podczas zwarcia (współczynnik 0,8)
– scenariusz „worst-case” 10×In zwiększający pewność błyskawicznego zadziałania.
• W układach TN-C zaleca się dodatkowo pomiar impedancji L-PEN oraz węzła uziemienia, bo rezystancja PEN bezpośrednio wpływa na Z_s.

Aspekty etyczne i prawne

• Pomiary mogą wykonywać wyłącznie osoby z ważnym świadectwem kwalifikacyjnym i protokołem SPD.
• Protokół stanowi dokumentację powykonawczą – jego brak w razie wypadku naraża właściciela i wykonawcę na odpowiedzialność karną (art. 220 § 1 KK).
• Warto uwzględnić RODO: dane właściciela obiektu w protokole muszą być chronione.

Praktyczne wskazówki

1. Użyj trybu „bez wyzwalania RCD” (low current) tylko tam, gdzie RCD występuje w badanym torze i nie można go ominąć – pomiar dużym prądem jest dokładniejszy.
2. Przy wynikach bliskich granicy zawsze powtarzaj pomiar i stosuj najostrzejszą metodę (C).
3. Jeżeli Z_s jest zbyt wysokie:
   – skróć obwód lub zwiększ przekrój żył,
   – popraw wszystkie zaciski (0,1 Ω luzu = ~30 m przewodu 6 mm²!),
   – rozważ zmianę zabezpieczenia na B32 (jeśli prądy rozruchowe odbiorników na to pozwalają).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Wartości katalogowe char. C różnych producentów mogą się minimalnie różnić – zawsze sprawdzaj karty danych (np. Schneider Acti9: 8–10 × In).
• Mierniki różnią się dokładnością (typ. ±(5 % rdg + 3 d)). Przy granicznych wynikach dolicz błędy pomiarowe.
• Podejście 10×In bywa krytykowane za zbyt duży konserwatyzm w sieciach o dużej reaktancji (długie kable XLPE).

Sugestie dalszych badań

• Analiza IPZ w sieciach IT i TT – tam kryterium jest inne (R_a•I_Δn).
• Wpływ zjawisk pojemnościowych (długie trasy, kable ekranowane) na wynik pomiaru małoprądowego.
• Zastosowanie symulacji EMT (EMTP-ATP) do prognozowania prądów zwarciowych i selektywności zabezpieczeń.

Krótkie podsumowanie

– Prawidłowy pomiar IPZ dla C32 powinien dać wynik < 0,72 … 1,15 Ω, zależnie od przyjętej metody.
– W przykładowej instalacji uzyskano 0,39 Ω → prąd zwarcia 590 A → czas zadziałania ~0,03 s → ochrona skuteczna.
– Kluczowe jest jasne zadeklarowanie w protokole, czy przyjęto współczynnik 0,95, 0,8 U₀ lub kryterium 10×In.
– Stała kontrola połączeń i odpowiedni przekrój przewodów to najprostszy sposób na utrzymanie niskiej impedancji pętli zwarcia i wysokiego poziomu bezpieczeństwa instalacji.