Jak Badać Bezpieczeństwo Instalacji Elektrycznych?

[Aktualizacja 27.06.2024]

Zgodnie z europejskimi normami badanie bezpieczeństwa instalacji elektrycznych opiera się na wykonaniu następujących pomiarów:

• Rezystancji izolacji
• Ciągłości przewodów ochronnych i połączeń wyrównawczych
• Czasu i prądu zadziałania wyłączników różnicowoprądowych
• Impedancji pętli zwarcia i linii
• Rezystancji uziemienia (metoda dwuprzewodowa bez sond, metoda 3 i 4-przewodowa z dwiema sondami, metoda cęgowa z dwiema sondami, metoda dwucęgowa)
• Kolejności faz, napięcia, częstotliwości

Pomiary te wykonywane są celem potwierdzenia, że spełnione są wszelkie wymagania dotyczące zabezpieczenia osób i inwentarza przed ryzykiem porażenia prądem elektrycznym oraz sprawdzenia prawidłowego działania systemu automatycznie odłączającego zasilanie. Przeprowadzanie tych pomiarów zgodnie z dobrą praktyką inżynierską zapewnia kompleksowe bezpieczeństwo i zgodność z normami.

Rezystancja izolacji

Izolacja zabezpiecza przed bezpośrednim kontaktem z elementami znajdującymi się pod napięciem. Pomiar rezystancji izolacji ujawnia ewentualne pogorszenie izolacji, zużycia wynikające z zanieczyszczeń, wilgoci czy też niewłaściwie zastosowanego materiału izolacyjnego. Sposób przeprowadzania pomiarów rezystancji izolacji oraz wartości graniczne określa norma PN-HD-60364-6.

Wymagania stawiane przyrządom pomiarowym do mierzenia rezystancji izolacji określa norma PN-EN 61557-2.

Przed wykonaniem pomiarów zasilanie główne musi być wyłączone, wszystkie łączniki zamknięte, a wszystkie odbiorniki odłączone od instalacji, tak aby zagwarantować, że napięcie pomiarowe nie zostanie przyłożone do żadnego z urządzeń w sieci, w szczególności tych wrażliwych na przepięcia.

Rezystancja izolacji powinna być zmierzona pomiędzy:

• Przewodami fazowymi
• Przewodami fazowymi a ochronnym
• Przewodami fazowymi a neutralnym
• Przewodem neutralnym a ochronnym

Pomiaru rezystancji izolacji dokonuje się napięciem stałym w systemie odłączonym od zasilania. Zmierzona rezystancja musi być wyższa niż minimalne wartości graniczne określane przez odpowiednie normy i przepisy. Wartości graniczne dla instalacji elektrycznej zgodnie z normą PN-HD 60364-6:

Wskazówka METRELa:
Mierniki Metrel Eurotest mają wbudowaną funkcję “Insulation ALL”, która pozwala na wykonanie potrójnego testu izolacji (L-N, L-PE, N-PE lub L1-L2, L1-L3, L2-L3) w jednym pomiarze. Funkcja ta znacznie skraca czas pomiaru.

Ciągłość przewodów ochronnych i połączeń wyrównawczych

Celem pomiaru jest sprawdzenie ciągłości przewodów ochronnych i połączeń wyrównawczych. Test realizowany jest za pomocą przyrządu generującego napięcie bez obciążenia o wartości 4-24 V (DC lub AC) o minimalnym natężeniu prądu równym 200mA.

Sposób przeprowadzania pomiarów ciągłości przewodów ochronnych i połączeń wyrównawczych określa norma PN-HD 60364-6.

Wymagania stawiane przyrządom do pomiarów ciągłości określa norma PN-EN 61557-4.

Zmierzona rezystancja musi być niższa niż wartość spodziewana wyliczana na podstawie długości i przekroju mierzonego przewodu oraz rezystywności metalu z jakiego jest wykonany. W praktyce wartość graniczna z reguły jest przyjmowana na poziomie 1 Ω. Ponieważ wartość rezystancji jest mała konieczna jest kompensacja rezystancji przewodów pomiarowych, zwłaszcza w przypadku, gdy są one długie.

Wskazówka METRELa:
Mierniki Metrel z serii Eurotest mogą wykonać test pętli N-PE pomiędzy złączami N i PE przyrządu. Pozwala to na pomiar za pomoc są wtyczki w gniazdku.

Badanie wyłączników RCD - Pomiar RCD norma PN-HD 60364-6

Wyłączniki różnicowoprądowe (RCD) służą do ochrony przed niebezpiecznymi napięciami dotykowymi i prądami upływu. Do weryfikacji poprawności działania wyłączników RCD niezbędne jest wykonanie badań i pomiarów, które określa norma PN-HD 60364-6, w tym pomiar prądu oraz pomiar czasu zadziałania.

Wymagania stawiane przyrządom do badania wyłączników RCD określa norma PN-EN 61557-6. Ważne jest również mierzenie prądu różnicowego, aby zapewnić skuteczność działania RCD.

Podczas testów należy uwzględnić parametry takie jak prąd różnicowy znamionowy (IΔn), czas wyłączenia, oraz maksymalny prąd, przy którym RCD nie powinien zadziałać (IΔno). Badania te są istotne, aby upewnić się, że wyłączniki różnicowoprądowe skutecznie chronią przed porażeniem elektrycznym oraz pożarami spowodowanymi przez prądy upływowe.

Należy również regularnie przeprowadzać testy funkcjonalne RCD, aby upewnić się, że wyłącznik działa prawidłowo i nie uległ uszkodzeniu. Pomiar parametrów RCD powinien być wykonany za pomocą kalibrowanego i certyfikowanego sprzętu, zgodnego z wymaganiami norm. Regularne przeglądy i testy zapewniają bezpieczeństwo użytkowników i sprawność instalacji elektrycznej.

Celem pomiarów wyłączników różnicowoprądowych jest:

• Weryfikacja poprawnego działania i efektywności RCD
• Weryfikacja czasu zadziałania i prądu zadziałania

Możliwe jest wykonanie następujących pomiarów RCD:

• Napięcia dotykowego
• Pomiar czasu zadziałania
• Prądu zadziałania
• Autotest RCD

Wartości czasu zadziałania wyłączników różnicowoprądowych są porównywane z maksymalnymi dopuszczalnymi wartościami, co jest kluczowe dla oceny ich skuteczności.

Wskazówka METRELa:
​Mierniki instalacji elektycznych marki Metrel posiadają wbudowaną funkcję “RCD AUTO”, która bada wyłącznik prądem o mnożniku x1/2, x1 i x5 przy 0° i 180°. Dzięki tej funkcji wszystkie niezbędne testy wyłącznika RCD mogą być wykonane w jednym kroku co znacząco ułatwia i przyśpiesza procedurę pomiarową.

Wybór wyłącznika RCD z uwzględnieniem jego czułości:

Impedancja linii

Impedancja linii mierzona jest w obwodzie zawierającym źródło napięcia zasilającego oraz przewody połączeniowe (pomiędzy przewodami fazowymi L i neutralnym N lub przewodami fazowymi L1, L2, L3 w systemie 3-fazowym). Sposób przeprowadzania pomiarów impedancji linii określono w normie PN-HD-60364-6.

Wymagania stawiane przyrządom do pomiarów impedancji linii określono w normie PN-EN-61557-3. Pomiar impedancji linii jest kluczowy dla zapewnienia bezpieczeństwa i poprawnego funkcjonowania instalacji elektrycznych.  Dokładny pomiar impedancji pozwala na ocenę stanu technicznego przewodów oraz ich połączeń, a także identyfikację ewentualnych problemów, takich jak wysokie straty napięcia czy nadmierne nagrzewanie się przewodów.

Ważne jest, aby przyrządy używane do tych pomiarów były zgodne z normami, co zapewnia precyzyjność i wiarygodność wyników. Regularne testy impedancji linii są niezbędne w ramach konserwacji systemów elektrycznych, aby zapobiegać awariom i zapewnić efektywność energetyczną.

Celem pomiarów impedancji linii jest:

• Weryfikacja poprawności działania zabezpieczeń nadprądowych
• Weryfikacja impedancji wewnętrznej dla celów zasilania

Pętla zwarciowa L-N składa się z:

• Impedancji uzwojenia wtórnego transformatora ZT,
• Impedancji przewodu fazowego L od źródła do punktu zwarcia ZL,
• Impedancji przewodu N od źródła do punktu zwarcia ZN.

Impedancja między przewodem L a przewodem neutralnym N jest sumą wszystkich impedancji i rezystancji, które tworzą pętlę od L do N. W systemach trójfazowych, wyróżniamy trzy takie impedancje L do N (ZL1-N, ZL2-N, ZL3-N).

ZLN = ZL+ ZN+ZTLN

Przewidywany prąd zwarciowy Ipsc zdefiniowany jest jako:

IPSC czyli spodziewany prąd zwarciowy musi być większy niż prąd określony dla czasu wyłączenia zabezpieczenia nadprądowego. Impedancja połączenia linia (L) - neutralny (N) (lub linia - linia) powinna być wystarczająco niska, np. przewidywany prąd zwarciowy musi być wystarczająco wysoki, tak aby zainstalowane urządzenie zabezpieczające odłączyło pętlę zwarciową w określonym przedziale czasowym.

Wskazówka METRELa:​
​Testery parametrów instalacji METREL posiadają wbudowaną charakterystykę parametrów bezpieczników i wyłączników RCD. W czasie mierzenia linii, wartość mierzona jest automatycznie porównywana z maks. wartościami impedancji wynikającymi z zastosowanego zabezpieczenia i po zakończeniu pomiarów, zostaje wyświetlona ocena DOBRY/ZŁY informująca o przekroczeniu lub zgodności z wartościami referencyjnymi.

Pomiar impedancji pętli zwarcia

Pętla zwarcia obejmuje źródło zasilania, przewody połączeniowe oraz połączenie wyrównawcze PE, które wraca do źródła zasilania. Norma PN-HD-60364-6 określa sposób przeprowadzania pomiarów w tych obwodach.

Urządzenia przeznaczone do pomiarów impedancji pętli zwarcia muszą spełniać wymagania normy PN-EN 61557-3. Pomiar impedancji pętli zwarcia jest istotny dla oceny zdolności instalacji do bezpiecznego i efektywnego wyłączania zasilania w przypadku zwarcia. Regularne testy zapewniają, że systemy ochrony przed porażeniem działają zgodnie z wymaganiami, minimalizując ryzyko uszkodzeń i awarii.

Celem pomiaru impedancji pętli jest:

• Weryfikacja poprawności doboru zabezpieczeń nadprądowych i różnicowoprądowych
• Weryfikacja impedancji pętli zwarcia i wynikającej z niej wartości przewidywanego prądu zwarciowego
• Pomiar obwodów jest kluczowy dla zapewnienia skuteczności działania wyłączników nadprądowych i różnicowoprądowych.

W systemie zasilania TN pętla zwarcia ZL-PE składa się z:

• Impedancji uzwojenia wtórnego transformatora ZT
• Podłączenia L od źródła do miejsca zwarcia ZL
• Podłączenia PE/PEN od miejsca zwarcia do źródła RPE

Impedancja pętli zwarcia jest sumą impedancji oraz rezystancji tworzących pętlę zwarciową.

ZLPE = ZL+ RPE+ZT

Przewidywany prąd zwarciowy IPSC zdefiniowany jest jako:

Wskazówka METRELa:​​

​Mierniki instalacji METREL posiadają wbudowaną charakterystykę parametrów bezpieczników i wyłączników różnicowoprądowych. W czasie pomiarów impedancji pętli zwarcia, wartość mierzona jest automatycznie porównywana z maks. wartościami impedancji wynikającymi z zastosowanego zabezpieczenia i po zakończeniu pomiarów, zostaje wyświetlona ocena DOBRY/ZŁY informująca o przekroczeniu lub zgodności z wartościami referencyjnymi.

Pomiar rezystancji uziemienia

Pomiar rezystancji uziemienia wykonywany jest w systemach zasilania typu TN, TT oraz IT w celu zweryfikowania czy rezystancja elektrod uziemiających jest na tyle niska, że w przypadku awarii niebezpieczne napięcie nie pojawi się na żadnym z elementów instalacji lub urządzeń, które są podłączone do uziemienia.

Sposób przeprowadzania pomiarów rezystancji uziemienia określono w normie PN-HD-60364-6. Wymagania stawiane przyrządom do pomiarów rezystancji uziemienia określono w normie PN-EN-61557-5

Celem pomiaru rezystancji uziemienia jest:

• Weryfikacja czy w przypadku uszkodzenia, napięcie pojawiające się na przewodzących elementach podłączonych do uziemienia pozostaje poniżej niebezpiecznego poziomu.

W instalacjach typu TN uziemienie podłączone jest do źródła i / albo punktów zasilających co powoduje, że z reguły wartość rezystancji jest bardzo niska (poniżej 1Ω).

Instalacja TT posiada własne uziemienie. Wartość rezystancji jest przeważnie wyższa niż w instalacjach TN (od kilku Ω do kilku tysięcy Ω). W konsekwencji groźne napięcia uszkodzeniowe mogą występować przy relatywnie niskim prądzie. Z tego powodu systemy TT są obligatoryjnie wyposażanie w dodatkowe zabezpieczenie w postaci wyłączników RCD.

Dostępne są następujące metody pomiarowe rezystancji uziemienia:

• Standardowa metoda 3-przewodowa (albo 4-przewodowa) wykorzystywana do zmierzenia rezystancji uziemienia (albo rezystywności gruntu);
• 3-przewodowa (albo 4-przewodowa) metoda z zastosowaniem cęgów wykorzystywana do pomiaru indywidualnych uziomów (bez konieczności rozpinania uziomu);
• 2-cęgowa metoda wykorzystywana do zmierzenia rezystancji uziemienia pojedynczych uziomów (rekomendowana w PN-EN 60364-6 dla zurbanizowanych terenów)

Rezystywność gruntu (pomiary wykonywany w celu dokładniejszego obliczenia wartości brzegowych systemu uziemiającego, np. słupów wysokiego napięcia, dużych obiektach przemysłowych, systemach odgromowych itd).

Schematy połączeniowe

Metody pomiarów rezystancji uziemienia

Instalacja TN

Instalacja TT

Instalacja IT

Przewód odgromowy

Kolejność faz, napięcie, częstotliwość

Sprawdzanie kolejności faz jest istotne do oceny prawidłowego podłączenia przewodów fazowych w systemach 3-fazowych, ma to wpływ na kierunek obrotów silników i generatorów.

Sposób wykonania pomiarów określony został przez normę PN-HD-60364-6.

Urządzenia do pomiarów kolejności faz, napięcia, częstotliwości muszą spełniać wymagania normy PN-EN 61557-7.

Kolejność faz, napięcie, częstotliwość

Sprawdzanie kolejności faz jest istotne do oceny prawidłowego podłączenia przewodów fazowych w systemach 3-fazowych, ma to wpływ na kierunek obrotów silników i generatorów.

Sposób wykonania pomiarów określony został przez normę PN-HD-60364-6.

Urządzenia do pomiarów kolejności faz, napięcia, częstotliwości muszą spełniać wymagania normy PN-EN 61557-7.

Wskazówka METRELa:​​

​Przyrządy firmy Metrel posiadają monitoring napięcia, który przy wszystkich funkcjach pomiarowych wyświetla na ekranie wartości napięcia pomiędzy L i PE, L i N, N i PE (systemy 1-fazowe) oraz L1 do L2, L2 do L3 i L1 do L3 (systemy 3-fazowe). Funkcja pozwala na błyskawiczną identyfikację sposobu podłączenia lub odłączenia przewodów.

Zacisk pomiarowy PE

W przypadku pojawienia się niebezpiecznego napięcia na przewodzących elementach metalowych podłączonych do przewodu PE może wystąpić bardzo groźne zjawisko dla użytkowników. Najczęstszym powodem jest niewłaściwe podłączenie przewodów.

Przyrządy Metrel wyposażone zostały w specjalną elektrodę dotykową PE umieszczoną w przycisku TEST. Wszystkie funkcje pomiarowe, które wymagają zasilania sieciowego zostają automatycznie sprawdzone przez przyrząd na obecność niebezpiecznego napięcia na połączeniu wyrównawczym PE po naciśnięciu przez operatora przycisku TEST.

Kategorie przepięciowe CAT

Kategorie przepięciowe określają maksymalne napięcia zasilające, które przyrząd może wytrzymać bez ryzyka dla operatora i mierzonego obiektu. Są cztery kategorie przepięciowe, które wpływają na dobór komponentów elektrycznych i odległości między nimi. Im niższa kategoria, tym większa odległość od źródła zasilania.

Normy te uwzględniają ryzyka wynikające z uderzeń pioruna oraz niewłaściwego użycia przyrządu, zapewniając bezpieczeństwo użytkowania i integralność mierzonego obiektu.

• CAT I - urządzenia elektryczne, poziom sygnalizacyjny.
• CAT II - urządzenia domowe, urządzenia przenośne, gniazda, obciążenia 1-fazowe (>10 m - CAT III; > 20 m - CAT IV).
• CAT III - 3-fazowe systemy zasilania, instalacje oświetleniowe w dużych budynkach, rozdzielnice.
• CAT IV - 3-fazowe systemy zasilania, instalacje zewnętrzne i źródłowe kable zasilające.

Automatyczne pomiary dzięki funkcji AUTOSEKWENCJI®

To unikalna i opatentowana przez Metrel procedura, która pozwala na wykonywanie serii pomiarów i testów wymaganych dla instalacji elektrycznych za jednym naciśnięciem przycisku TEST. Wyniki pomiarów są automatycznie porównywane z referencyjnymi a następnie wyświetlana jest ocena DOBRY / ZŁY.

AUTOSEKWENCJE® pozwalają na wydajne, szybkie i proste pomiary instalacji elektrycznych gwarantując absolutne bezpieczeństwo dla operatora przez automatyczne wykrywanie błędów i uszkodzeń w instalacjach elektrycznych.

Do pamięci wprowadzone zostały gotowe sekwencje pomiarowe. Ponadto operator może stworzyć i zapisać swoje własne sekwencje.

Operator może wybrać właściwą procedurę autosekwencji w oparciu o następujące kryteria:

• Która część instalacji elektrycznej będzie testowana?
• Który system zasilania zastosowano (TN, TT czy IT)?
• Czy instalacja jest 1- czy 3-fazowa?
• Czy instalacja zawiera wyłączniki RCD?

W celu ułatwienia wyboru właściwej sekwencji, do przyrządu dołączony jest szczegółowy diagram. Po wyborze autosekwencji i wartości granicznych operator naciska tylko przycisk TEST, a sekwencja wykona wszelkie niezbędne pomiary. Po zakończeniu pomiarów miernik wyświetli ocenę DOBRY / ZŁY wszystkich pomiarów w sekwencji. Wszystkie wyniki można zapisać w pamięci miernika w celu dalszej oceny i modyfikacji oraz wykonania raportu lub protokołu z wykorzystaniem programu Metrel Electrical Safety Manager.

Rewolucyjne procedury AUTOSEKWENCJI® pozwalają na wykonywanie do 5 razy szybszych pomiarów w porównaniu do klasycznych metod.

Przewodnik po pomiarach w niskonapięciowych instalacjach elektrycznych: norma PN-EN 60364-6