W trakcie pomiarów impedancji pętli zwarcia obwodu gniazda jednofazowego 230 V przyrząd wskazał wartość Zs = 4,5 Ω. Którym z przedstawionych na rysunkach aparatów należy zabezpieczyć mierzony obwód, aby zapewnić ochronę przy uszkodzeniu, realizowaną przez samoczynne wyłączenie zasilania?
A. Wyłącznik nadprądowy B10 (Legrand)
B. Wyłącznik nadprądowy B16 (Legrand)
C. Wyłącznik nadprądowy B20 (Legrand)
D. Wyłącznik nadprądowy B25 (Legrand)
A.
C.
B.
D.
W tym przypadku należy wybrać wyłącznik nadprądowy B10, czyli aparat z odpowiedzi A. Kluczowe jest tu sprawdzenie warunku samoczynnego wyłączenia zasilania w układzie TN, zgodnie z zasadą stosowaną w PN-HD 60364-4-41: $Z_s \le \frac{U_0}{I_a}$. Dla obwodu jednofazowego przyjmujemy U₀ = 230 V. Wyłącznik o charakterystyce B powinien zadziałać bezzwłocznie przy prądzie około 5 × Iₙ, więc dla B10 prąd zadziałania Iₐ wynosi 5 × 10 A = 50 A. Maksymalna dopuszczalna impedancja pętli zwarcia to wtedy 230 V / 50 A = 4,6 Ω. Zmierzono Zₛ = 4,5 Ω, czyli warunek jest spełniony, choć zapas jest niewielki. Moim zdaniem to dobry przykład, że sam dobór zabezpieczenia nie polega tylko na patrzeniu na prąd znamionowy gniazda, ale na sprawdzeniu, czy przy zwarciu popłynie odpowiednio duży prąd. W praktyce elektryk po takim pomiarze porównuje wynik z tabelami lub oblicza wartość graniczną i dopiero wtedy ocenia, czy ochrona przeciwporażeniowa przez samoczynne wyłączenie zasilania działa prawidłowo. Dla B16, B20 i B25 wymagany prąd zwarciowy byłby większy, więc przy Zₛ = 4,5 Ω nie byłoby pewnego szybkiego wyłączenia.
Przy tym zadaniu łatwo wpaść w pułapkę i wybrać wyłącznik o większym prądzie znamionowym, bo na pierwszy rzut oka B16, B20 albo B25 wyglądają jak mocniejsze i bardziej uniwersalne zabezpieczenia. W ochronie przeciwporażeniowej to jednak nie działa w ten sposób. Im większy prąd znamionowy wyłącznika nadprądowego, tym większy prąd zwarciowy jest potrzebny, żeby zadziałał człon elektromagnetyczny i nastąpiło szybkie samoczynne wyłączenie zasilania. Dla charakterystyki B przyjmuje się do sprawdzenia warunku wartość 5 × Iₙ. Oznacza to, że B16 wymaga około 80 A, B20 około 100 A, a B25 około 125 A. Przy napięciu 230 V daje to dopuszczalne impedancje pętli zwarcia odpowiednio około 2,88 Ω, 2,3 Ω i 1,84 Ω. Zmierzona wartość Zₛ = 4,5 Ω jest od nich dużo większa, więc prąd zwarciowy byłby za mały do pewnego, szybkiego zadziałania tych aparatów. Z mojego doświadczenia najczęstszy błąd polega na myleniu obciążalności obwodu z warunkiem ochrony przy uszkodzeniu. Wyłącznik B25 może przenieść większy prąd roboczy, ale w słabszym obwodzie, z dużą impedancją pętli zwarcia, może nie wyłączyć zasilania dostatecznie szybko. A to już jest problem bezpieczeństwa, nie tylko formalność pomiarowa. Dlatego w instalacjach trzeba zestawić wynik pomiaru z parametrami zabezpieczenia, a nie dobierać aparat na zasadzie im większy, tym lepszy.