Artykuł sponsorowany

Bezpieczeństwo elektryczne w nowoczesnych, inteligentnych budynkach

System RCMS460
System RCMS460

Określenie inteligentny budynek lub biurowiec jest coraz bardziej powszechne, jednak czy wiemy, co kryje się pod tą „inteligencją”? Zazwyczaj określenie to dotyczy budynków, w których znajduje się duża liczba detektorów, sensorów, mierników umożliwiających zintegrowane zarządzanie wszystkimi instalacjami znajdującymi się w danym obiekcie.

Do inteligentnych budynków zaliczyć można:

  • biurowce,
  • centra biznesu,
  • szpitale,
  • centra komputerowe,
  • szkoły,
  • centra przetwarzania informacji,
  • teatry, opery, muzea,
  • dworce kolejowe, lotniska,
  • hotele.

Postaw na specjalistów zarządzania bezpieczeństwem >>

Wszystkie wymienione obiekty wyposażane są w coraz większą ilość sprzętu biurowego, zasilacze awaryjne (UPS), elektronicznie sterowane oświetlenie, zaawansowane instalacje do kontroli dostępu. Sprawia to, że pod „jednym dachem”, w bliskiej odległości znajdują się instalacje i urządzenia silnie zakłócające, i takie, które są podatne na te zakłócenia. Bliskość tych dwóch typów instalacji i urządzeń może powodować poważne problemy, do których można zaliczyć np.:

  • zakłócenia w systemach telekomunikacyjnych, pożarowych i innych czułych instalacji,
  • korozje rurociągów, metalowych konstrukcji budynku, systemów odgromowych – wskutek wystąpienia prądów błądzących,
  • zakłócenia napięcia,
  • wzrost ryzyka pożaru,
  • niepożądane zadziałania zabezpieczeń,
  • przegrzewanie przewodów N i PEN,
  • błędy w przesyle danych,
  • możliwość uszkodzeń urządzeń i systemów komputerowych oraz interfejsów.

Jak wspomniano już wcześniej inteligentny budynek cechuje się możliwością zarządzania wszystkimi instalacjami znajdującymi się w obiekcie. W tym artykule przedstawiony zostanie system umożliwiający zarządzanie bezpieczeństwem instalacji elektrycznej, co pozwala na wcześniejsze wykrycie zagrożenia i zapewnia minimalizację przerw w zasilaniu.

 Rys. 1 PRO-MAC
Rys. 1.  Wykres przedstawiający zysk czasu uzyskany dzięki monitorowaniu prądów różnicowych

Pewność zasilania i bezpieczeństwo przeciwpożarowe

Nowoczesne budownictwo stawia coraz większe wymagania związane z niezawodnością zasilania oraz bezpieczeństwem ludzi. Różnorodność instalacji i sprzętów, a także rozległość sieci powodują coraz większe problemy z zapewnieniem odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa pożarowego i porażeniowego. W konsekwencji może to prowadzić nie tylko do braku zasilania, ale także do zagrożenia życia ludzi. Dowiedz się więcej o rozwiązaniach firmy PRO-MAC >>

Parametry większości instalacji są na bieżąco monitorowane, jednak często pomija się wartość rezystancji izolacji, od której zależą prądy upływu. Zwykle uważa się, że w przypadku wystąpienia doziemienia pojawia się duży prąd zwarciowy i instalacja zostaje wyłączona dzięki zadziałniu zabezpieczeń.

Tymczasem zwłaszcza w rozległych instalacjach mamy do czynienia z prądem upływu o znacznej wartości, niewystarczającej jednak do zadziałania zabezpieczeń. Monitorowanie prądów upływu pozwala na wykrycie zagrożenia oraz neutralizację jego skutków. Co więcej, zastosowanie kontroli prądów różnicowych umożliwia także wcześniejsze wykrycie możliwego zagrożenia i pozwala zapobiec odłączeniu zasilania.

Jedynie stałe monitorowanie stanu izolacji instalacji jest w stanie dać wystarczająco wcześnie informacje ostrzegawcze o zachodzących zmianach, a przez to umożliwić podjęcie odpowiednio szybko działań zapobiegawczych i niedopuszczenie do osiągniecia stanu, przy którym konieczne jest działanie zabezpieczeń i przerwa w dostawie energii.

Kontrola prądów różnicowych

Systemy czy pojedyncze przekaźniki umożliwiające kontrolę prądów różnicowych stosowane są w celu wyeliminowania zagrożenia, a także niedopuszczenia do wyłączenia zasilania. Szacuje się iż 80% uszkodzeń izolacji prowadzi do natychmiastowego zadziałania urządzeń zabezpieczających (bezpieczniki, wyłączniki instalacyjne czy też wyłączniki różnicowoprądowe).

Natomiast w pozostałych przypadkach, gdy dojdzie do uszkodzenia izolacji a urządzenia zabezpieczeniowe nie wykryją zagrożenia, dojść może do pożaru. Ze statystyk wynika, iż ponad 20% pożarów budynków spowodowana jest wadliwą instalacją elektryczną lub jej nieprawidłowym użytkowaniem.

Możemy uniknąć takich sytuacji kontrolując rezystancję izolacji odbiorczych i sterowniczych na poziomie wyższym niż krytyczny, przy którym za względu na bezpieczeństwo ludzi, urządzeń, czy też ze względu na ochronę przeciwpożarową wyłączenie jest konieczne.

Systemy monitorowania prądów różnicowych umożliwiają wykrywanie przekroczenia dopuszczalnych wartości progowych prądów różnicowych, z możliwością dowolnego ich ustawiania w każdym kanale pomiarowym.

Umożliwia to monitoring prądów zarówno na poziomie pojedynczych miliamperów (na przykład w obwodach odbiorczych lub sieciach sterowniczych), jak również wartości kilkunastu czy kilkudziesięciu amperów, co może mieć miejsce w głównych ciągach zasilających. Z przedstawionego na rysunku 1. wykresu wynika, że otrzymanie wcześniejszej informacji o wzroście prądu różnicowego daje dodatkowy czas na neutralizację zagożeń.

Przekaźniki różnicowoprądowe nie wyłączają bezpośrednio obwodu kontrolowanego, dostarczają jedynie informację o wartości prądu różnicowego. Przekaźniki różnicowoprądowe posiadają:

  • nastawialne wartości alarmowe,
  • nastawialną zwłokę czasową,
  • przekaźnik wyjściowy sygnalizujący alarm,
  • możliwość obserwacji aktualnej wartości prądu różnicowego.

Ich zaletą jest również to, że nie są umieszczane w głównym torze prądowym, ponieważ pomiar prądu dokonywany jest przez przekładnik prądowy.
Ideę monitoringu stanu izolacji poprzez pomiar poszczególnych prądów różnicowych obrazuje rysunek 2.

 Rys. 2.  Przykład systemu monitoringu prądów różnicowych w instalacjach zasilających i odbiorczych
Rys. 2.  Przykład systemu monitoringu prądów różnicowych w instalacjach zasilających i odbiorczych

W nowoczesnych budynkach mamy do czynienia z różnego rodzaju sprzętem elektronicznym powodującym zakłócenia. Przekładniki do pomiarów prądów różnicowych dostępne są w dwóch klasach:

  • klasa A – aparaty reagujące na prądy różnicowe sinusoidalne i pulsujące stałe, przy czym składowa stała nie może przekraczać 6 mA,
  • klasa B – aparaty reagujące na dowolny rodzaj prądu różnicowego, łącznie ze składową stałą.

Coraz większa liczba zasilaczy impulsowych i falowników powoduje, że niezbędne staje się stosowanie urządzeń pozwalających na wykrywanie wszelkich prądów różnicowych. Wynika z tego, że powszechnie stosowane wyłączniki różnicowoprądowe klasy A, nie zawsze są wstanie poprawnie działać. System kontroli prądów różnicowych przystosowane są zarówno do przekładników klasy A, jak i klasy B, co pozwala na wyeliminowanie ryzyka niewykrycia doziemienia.

Poza tym należy uwzględnić zakres częstotliwości prądów różnicowych, które są obserwowane przez przekaźnik. Ma to znaczenie zwłaszcza wtedy, gdy kontrolowana sieć ma duży poziom zakłóceń. Składowe harmoniczne w prądzie głównym, w przypadku powstania upływu, pojawią się także w prądzie różnicowym. Jeżeli zastosowany przekaźnik będzie monitorował zbyt małe widmo częstotliwości, może się okazać, że nie zareaguje na stan zagrożenia ze względu na niedoszacowanie faktycznej wartości prądu różnicowego płynącego w uszkodzonej instalacji.

Dodatkowe pomiary

O tym, jaki parametr sieci monitorujemy, decyduje miejsce i sposób zamontowania przekładnika pomiarowego. Poniżej przedstawiono kilka podstawowych propozycji punktów pomiarowych ważnych z punktu widzenia kontroli pracy sieci zasilającej w budynku.

Monitorowanie ciągłości przewodów N

Powszechne zastosowanie odbiorników nieliniowych (np. zasilacze impulsowe sprzętu biurowego) sprawia, że wartość prądów harmonicznych jest bardzo duża. Konsekwencją tego może być podwyższenie wartości prądu w przewodzie neutralnym do poziomu większego niż prądy fazowe, co doprowadzić może do przegrzania przewodu N i jego upaleniu na zaciskach. Monitorowanie prądu w przewodzie N pozwala z wyprzedzeniem zasygnalizować sytuację zagrożenia (zbyt duży prąd) lub wykryć powstałą awarię (zanik prądu).

Kontrola prądów błądzących i przewodu PE

Nowe instalacje budynkowe projektowane są w układzie zasilania TN-S. W takiej instalacji przewód PE powinien być połączony z przewodem neutralnym N tylko w jednym punkcie (w rozdzielni głównej). Przepływ prądu w przewodzie PE informuje nas o powstaniu kolejnego połączenia przewodów czynnych z przewodem PE, a więc np. doziemieniu.

Kolejnym groźnym zjawiskiem występującym w budynkach są prądy błądzące. Pojęcie to określa wszystkie prądy, które nie przepływają przez przewody L, N i PE, tylko znajdują inną drogę upływu, np. metalowe instalacje nieelektryczne budynku, takie jak rurociągi, zbrojenia czy ekrany kabli sygnalizacyjnych lub komunikacyjnych. Prowadzi to do niszczenia rur, systemów odgromowych i innych elementów przewodzących.

Prądy błądzące mogą doprowadzić również do zniszczenia ekranów kabli, a w krytycznym przypadku doprowadzić do pożaru. Dodatkowo może dojść do zakłócenia pracy urządzeń IT oraz systemów przesyłów danych, bez których praca w dzisiejszych czasach wydaje się niemożliwa. Prądy błądzące mogą również przyczynić się do wystąpienia znacznych napięć dotyku i w związku z tym stwarzają niebezpieczeństwo porażenia ludzi.

Zarówno kontrola ciągłości przewodu PE, jak i kontrola prądów błądzących odbywać się może za pomocą tego samego systemu co kontrola prądów różnicowych, różni się jedynie sposób montażu przekładników prądowych, co przedstawione jest na rysunku 3.

 Rys. 3.  ­­­Możliwości pomiaru prądów znamionowych i pasożytniczych jednym spójnych systemem
Rys. 3.  ­­­Możliwości pomiaru prądów znamionowych i pasożytniczych jednym spójnych systemem, gdzie: I∆N – prąd różnicowy instalacji odbiorczej,
IN – prąd płynący w przewodzie neutralnym N i kontrola ciągłości tego ­przewodu, IPE – prąd płynący w przewodzie ochronnym PE i kontrola ciągłości tego przewodu, IPEN-PE – prąd płynący w miejscu rozdziału przewodu PEN (główna rozdzielnica budynku) na PE i N, IPAS – prąd płynący w pomiędzy przewodem PE a układem połączeń wyrównawczych, ID – prądy błądzące

System kontroli prądów różnicowych zamiast pomiarów okresowych

Każda instalacja elektryczna wymaga sprawdzania poprawności parametrów związanych z bezpieczeństwem jej użytkowania. Sposób pomiarów oraz ich częstotliwość określa norma PN-HD 60364-6 Instalacje elektryczne niskiego napięcia Część 6: Sprawdzanie*).

Poprawne wykonanie pomiarów ochronnych instalacji wymaga znacznego nakładu pracy na sprawdzanym obiekcie. Jednym z najtrudniejszych pomiarów do przeprowadzania na obiekcie już istniejącym jest kontrola izolacji instalacji elektrycznej. W celu odpowiedniego przeprowadzenia pomiarów rezystancji izolacji instalacji należy odłączyć wszystkie urządzenia elektroniczne, wykręcić wszelkie źródła światła, odłączyć ograniczniki przepięć oraz sterowniki PLC.

Cała procedura jest bardzo trudna do przeprowadzania w obiektach biurowych czy w serwerowniach, gdzie liczba urządzeń jest bardzo duża, a zdarza się, iż odłączenie urządzeń elektronicznych jest wręcz niemożliwe. Jednak zgodnie z przytaczaną już normą PN-HD 60364-6 punkt 62.2.2, jeżeli w instalacji pracuje system stałego nadzoru i wykwalifikowana obsługa reaguje na jego odczyty, to może on zastąpić sprawdzanie okresowe. Oznacza to, że zgodnie z normą system monitorowania prądów różnicowych pozwala uniknąć kłopotliwych i kosztownych sprawdzeń okresowych w zakresie kontroli izolacji instalacji.

Podsumowanie

Ciągła kontrola instalacji elektrycznej, a zwłaszcza prądów różnicowych pozwala zapobiegać nagłym wyłączeniom instalacji elektrycznej, a także zwiększa bezpieczeństwo pożarowe i porażeniowe. Odpowiednio zaprojektowany system monitoringu oprócz wykrycia stanu awarii, umożliwia również sygnalizację i wysłanie informacji prewencyjnej, pozwalającej na podjęcie wcześniejszej akcji serwisowej.

Dodatkowo system pozwala na uniknięcie kłopotliwych okresowych pomiarów rezystencji izolacji. Opisywane systemy są powszechnie stosowane w Europie i w USA, zarówno w instalacjach przemysłowych, jak i biurowych. Zalety, jakie posiada system monitoringu, doceniane są również w Polsce, gdzie stosowanie tego typu systemów znacznie wzrasta.

Zapewnienie bezpieczeństwa oraz zwiększenie pewności zasilania poprzez system monitoringu prądów różnicowych, pozwala uniknąć znacznych szkód oraz bardzo dużych kosztów związanych z uszkodzeniem sprzętu, utratą danych, czy też odszkodowaniem dla poszkodowanego personelu.

*) Dostępna w jęz. polskim norma z 2006 roku została wycofana przez PKN i zastąpiona normą PN-HD 60364¸6:2016-07 w języku angielskim.

PRO-MAC PRO-MAC
ul.Bema 55  91-492 Łódź
tel.: 42 61 61 680, 681
fax 42 61 61 682
biuro@promac.com.pl
http://www.promac.com.pl

Komentarze

(0)
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
Zapisz się na bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę:
9/2017

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - Jakość zasilania odbiorców - aktualny stan w polskich sieciach elektroenergetycznych
  • - Analiza perspektyw rozwoju klastrów energetycznych w Polsce
Zobacz szczegóły
Ograniczniki przepięć ETITEC S B (T1,T2), ETITEC S C (T2)

Ograniczniki przepięć ETITEC S B (T1,T2), ETITEC S C (T2)

Nowa seria ograniczników przepięć ETITEC S B (T1, 2) oraz ETITEC S C (T2) jest wykonana w technologii TC(G), tzn. zawiera w swoim układzie wewnętrznym – warystor (MOV),...
Essentra Components Essentra Components
Essentra plc jest spółką notowaną w indeksie FTSE 250 i wiodącym międzynarodowym dostawcą specjalistycznych produktów i rozwiązań ....
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl