Selektywny RCD: budowa, przeznaczenie, zakres zastosowania + schemat i niuanse podłączenia

Spośród różnorodności urządzeń ochronnych istnieje selektywny RCD, który specjaliści określają jako praktyczny i optymalny wariant organizacji ochrony. Czym więc wyróżnia się ten typ urządzeń spośród innych z pokrewnej grupy?

Jakie właściwości posiada selektywne urządzenie i jak wysoka jest jego czułość? Spróbujmy to wyjaśnić za pomocą krótkiego przeglądu w tym zakresie.

Przeznaczenie i zasada działania

Urządzenia przekaźnikowe dla sieci elektrycznych, mające zapewnić ochronę przed bezpośrednim dotykiem w strefach niebezpiecznych, a także ochronę urządzeń, są prezentowane w różnorodnej konstrukcji.

Cechy charakterystyczne urządzeń selektywnych

Cechą wyróżniającą selektywnego urządzenia jest obecność w schemacie funkcji opóźnienia czasowego wyłączenia obwodu zasilającego obciążenie.

Zazwyczaj parametr ten przekracza 40 ms – oznacza to, że urządzenia selektywne nie są zaprojektowane do ochrony przed porażeniem przy bezpośrednim dotyku.

Asortyment urządzeń stosowanych do ochrony podczas eksploatacji sieci elektrycznych zapewnia szeroki wybór. Praktycznie wszystkie typy RCD można stosować w sieciach jednofazowych lub trójfazowych.

Ponadto wśród cech urządzeń selektywnych należy odnotować ich dobrą odporność na reakcje na skoki prądu i napięcia. Dzięki tej właściwości niemal całkowicie eliminuje się ryzyko fałszywych zadziałań i, odpowiednio, wyłączeń obwodu. O tym, czym jest selektywność wyłączników automatycznych, szczegółowo opisano w tym materiale.

Z reguły w praktyce stosuje się urządzenia, których prąd znamionowy mieści się w zakresie 25-100 A. Przy tym wartość różnicowego prądu upływu mieści się w zakresie 0,1-0,3 A.

Produkowane są w wersjach dwubiegunowych i czterobiegunowych. Każdy typ jest aktywnie stosowany w rozgałęzionych schematach kaskadowych.

Zasada działania i budowa RCD typu S

Cechy wyróżniające urządzeń selektywnych ograniczają się tylko do tych wymienionych powyżej.

W pozostałej funkcjonalności konstrukcyjnej nie ma praktycznie żadnej różnicy między urządzeniami selektywnymi a urządzeniami ogólnego przeznaczenia.

Zasada działania modułów ma jeden cel – zapobiegać możliwym upływom prądu, które stanowią potencjalne zagrożenie dla użytkowników różnych urządzeń elektrycznych. Ponadto selektywne RCD działają w celu zapobiegania uszkodzeniom sprzętu.

Zasada działania odpowiednio pozostaje standardowa – mająca zastosowanie do wszystkich urządzeń ochronnych z grupy RCD:

1. W konstrukcji znajduje się transformator różnicowy.
2. Dzięki transformatorowi porównywane są prądy kontrolne.
3. Różnica przekazywana jest do elementu czujnikowego.
4. Jeśli różnica przekroczy ustawiony parametr kontrolny, następuje odcięcie.

Oto cała zasada działania w ogólnym zarysie. Należy jednak jeszcze zwrócić uwagę na taką cechę, jak zależność urządzeń od zasilania.

W praktyce stosuje się dwie wersje konstrukcyjne selektywnych RCD (oraz ogólnych). Jedna wersja zakłada zasilanie zewnętrzne, a druga całkowicie je wyklucza.

Moduł czterobiegunowy wbudowany w sieć napięcia jednofazowego. Włączenie wykonano w oparciu o tradycyjne rozwiązanie, gdzie zastosowano wyłącznik wejściowy, licznik energii elektrycznej, a następnie selektywne RCD.

Oczywiste jest, że konstrukcje urządzenia ochronnego, w których nie stosuje się zewnętrznego obwodu zasilającego, wyglądają na bardziej niezawodne niż te, które wymagają źródła energii do efektywnego działania.

Ponieważ transformator różnicowy jest w zasadzie dominującym elementem konstrukcji, do tego elementu schematu RCD stawiane są szczególne wymagania.

Rdzeń magnetyczny DT musi mieć ścisłą liniową charakterystykę magnesowania.

W przybliżeniu w ten sposób przebiegają procesy wewnątrz rdzenia magnetycznego selektywnego RCD oraz przepływ prądów przez istniejące uzwojenia robocze. Dzięki zmianie wartości prądów w każdej linii kontrolowany jest współczynnik upływu.

Właściwości temperaturowe rdzenia magnetycznego powinny zapewniać wysokiej jakości działanie w szerokim zakresie temperatur. Dlatego do produkcji tego elementu stosuje się specjalny materiał – żelazo amorficzne lub podobny.

Innymi częściami konstrukcji selektywnego RCD są czułe przekaźniki magnetoelektryczne – elementy bezpośredniego działania, często nazywane organami progowymi.

W niektórych konstrukcjach przekaźniki zastępuje się elektroniką, ale zasada pozostaje ta sama.

Tryby normalny i awaryjny

Podczas pracy RCD typu S, dopóki nie stwierdzi się obecności prądu upływu (prądu różnicowego), przewody tworzące obwód elektryczny w polu magnetycznym rdzenia przepuszczają równoważne nominalne prądy obciążenia.

Schemat wizualnie przedstawiający wewnętrzne procesy modułu selektywnego podczas eksploatacji urządzenia w trybie roboczym. Wymagany poziom czułości zapewnia jego nastawienie na prąd odcięcia.

Tymi prądami, równymi co do wielkości, wewnątrz rdzenia indukowane są pola magnetyczne o działaniu przeciwnym.

Ich całkowity strumień okazuje się równy zeru, czym tłumaczy się brak prądu na uzwojeniu wtórnym przekładnika różnicowego. Jego zerowy prąd nie wpływa na czuły element odcięcia. RCD pozostaje załączone.

W przeciwnym razie, gdy opisany schemat zostanie zakłócony, również zostaje zakłócony bilans prądów. W rezultacie na uzwojeniu wtórnym przekładnika różnicowego powstaje prąd o określonej wartości.

Gdy tylko wartość ta przekroczy wartość progową elementu wyzwalającego selektywnego urządzenia zabezpieczającego, zadziała ono. To uruchomi wykonawczy system blokady – odcięcia obwodów zasilania obciążenia. RCD wyłączy się i odetnie obwód obciążenia.

Tradycyjne obszary zastosowania urządzenia

Jak wspomniano powyżej, tej modyfikacji urządzeń zabezpieczających nie stosuje się do ochrony przed bezpośrednim kontaktem.

Najczęściej urządzenia są stosowane jako blokady na wypadek możliwego zapłonu instalacji elektrycznej lub mechanizmów systemowych.

Bezpośredni kontakt z urządzeniami, zwłaszcza domowymi, jest zjawiskiem powszechnym. Jednak w przypadku upływu prądu taki kontakt grozi poważnymi konsekwencjami. Przed bezpośrednim kontaktem w warunkach upływu RCD typu S nie ochroni, ale do tego służą inne rodzaje urządzeń.

Te same RCD są używane jako środki ochrony przeciwko zwarciom w obwodach zasilania cennych, drogich instalacji/urządzeń/sprzętu lub w obwodach zasilania ważnych systemów technologicznych.

Typowym przypadkiem jest wdrażanie urządzeń typu selektywnego przy budowie złożonych kaskadowych schematów elektrycznych, gdzie na każdym odgałęzieniu zaangażowane jest obciążenie różnego rodzaju o różnych prądach.

Kaskadowe rozwiązanie schematowe dla rozprowadzenia sieci elektrycznej z zastosowaniem modułów ochrony typu selektywnego. Jeden z popularnych wariantów stosowanych przy elektryfikacji budynków mieszkalnych.

Przy takiej konfiguracji systemu rozgałęziania elektryczności z zastosowaniem urządzeń selektywnych, zapewniona jest niezawodna ochrona poszczególnych odcinków.

A także każde pojedyncze RCD w przypadku awarii zapewnia możliwość szybkiego zlokalizowania usterki.

Schematy podłączenia RCD z selektywnym wyzwalaniem

Zasadniczo, rozwiązania schematowe w tym przypadku teoretycznie nie mają żadnych cech, które odróżniałyby je od budowy schematów z innymi typami urządzeń z tej grupy.

Inną kwestią jest kolejność włączania, na przykład, wyłączenia selektywnego i wyłączenia na bezpośredni kontakt?

Typowe wykonanie urządzenia zapewniającego blokadę zasilania w przypadku upływu prądu i bezpośredniego dotknięcia. Ustawienie prądu odcięcia wynosi zazwyczaj co najmniej 30 mA.

Jeśli natomiast rozpatrujemy aparat selektywnego wyłączania w pojedynczej wersji, to w tym przypadku jest on elementem najprostszego schematu i montowany jest standardowo:

1. Najpierw instalowany jest wyłącznik automatyczny.
2. Następnie instaluje się wyłącznik różnicowoprądowy typu S.
3. Następnie obwód obciążenia.

Tymczasem ochronę stosuje się w bardzo różnych wariantach użytkowania sieci elektrycznych.

Na przykład konieczne jest zapewnienie wysokiej niezawodności pracy trójfazowego silnika elektrycznego. Jak w tym przypadku zorganizować ochronę za pomocą wyłącznika różnicowoprądowego typu selektywnego?

Inny wariant wykonania – aparat czteropolowy – jest wygodniejszy z punktu widzenia możliwości konfiguracji okablowania elektrycznego. Za pomocą tego modułu łatwiej manipulować okablowaniem szyny uziemienia.

Tutaj z powodzeniem sprawdzi się czteropolowe urządzenie, za pomocą którego można zorganizować schemat ochrony przed zwarciem (zwarcia) uzwojeń.

Podłączenie odbywa się również za pomocą pośredniej wkładki wyłącznika różnicowoprądowego. To znaczy najpierw włącza się wyłącznik automatyczny, drugim elementem jest ochrona selektywna, trzecim – silnik elektryczny.

Wariant rozwiązania schematowego z silnikiem elektrycznym. Proste i dość skuteczne rozwiązanie ochrony silnika przed możliwymi zwarciami międzyfazowymi lub zwarciami do obudowy.

Jednofazowy schemat do standardowych potrzeb, takich jak oświetlenie i zasilanie, można dość prosto skonstruować, stosując dwubiegunowe urządzenie i kilka wyłączników automatycznych.

Rozprowadzenie jednofazowych kanałów do każdego oddzielnego pomieszczenia odbywa się przez wyłączniki automatyczne, które są zasilane fazą wychodzącą z aparatu ochronnego.

To, można powiedzieć, klasyczne rozwiązanie schematowe, stosowane w większości przypadków przez właścicieli mieszkań komunalnych, domów, willi.

Klasyczny wariant schematowy z jednym urządzeniem ochronnego odcięcia prądowego do rozprowadzenia kilku obwodów elektrycznych. Zwykłe rozwiązanie w domach starej budowy, gdzie nie przewidywano użycia szyny uziemienia.

Nowoczesne projekty mieszkaniowe zakładają organizację schematów z obowiązkową obecnością szyny uziemiającej. Dlatego dla takich rozwiązań charakterystyczna jest niewielka zmiana/uzupełnienie schematu okablowania.

W szczególności dodatkowym elementem okablowania staje się przewód uziemiający (PE), który jest tak samo nieodłączną częścią jak szyna zerowa.

Alternatywne rozwiązanie schematyczne z tą samą sektorową wariacją okablowania i przy użyciu tych samych urządzeń. Tylko w tym wariancie już używana jest szyna uziemiająca. Taki przykład wydaje się bardziej efektywny pod względem ochrony.

W mieszkaniach, domach, willach urządzenia selektywnej ochrony stanowią obowiązkowe uzupełnienie mieszkaniowej rozdzielnicy elektrycznej, gdy mieszkańcy korzystają z urządzeń gospodarstwa domowego:

• pralką;
• zmywarką;
• mocną płytą elektryczną (piekarnikiem).

Przy czym ten typ aparatów (selektywnych) występuje z reguły jako drugi stopień ochrony, podczas gdy na pierwszym stopniu działają wyłączniki różnicowoprądowe (RCD) odcinające przy bezpośrednim kontakcie.

To znaczy, ma miejsce grupowe włączanie urządzeń i jest to naprawdę efektywna opcja pod względem bezpieczeństwa eksploatacji domowych sieci elektrycznych.

Niuanse podłączenia modułów typu S

Właściwie to te same niuanse, które towarzyszą procesowi podłączania standardowych aparatów ochronnych.

Zaciski każdego z urządzeń mają określone przeznaczenie (fazowy, neutralny) i są odpowiednio oznaczone.

Listwy zaciskowe na urządzeniu ochronnym i oznaczenia do podłączania linii elektrycznych. Pokazano również oznaczenie przycisku do wykonania operacji testowej w celu sprawdzenia poprawnego zadziałania RCD.

Podczas montażu niedopuszczalna jest zmiana pozycji zacisków względem ich przeznaczenia w stosunku do obwodów zasilania.

Jeśli zamiast fazy podłączyć szynę neutralną – to przynajmniej perspektywa uszkodzenia samego urządzenia. Pomylenie dwóch punktów jest niezwykle trudne, ale w praktyce zdarza się i to.

Kolejny niuans – dostosowanie modułu do istniejącego obwodu elektrycznego pod względem granicznego odcięcia prądowego.

Jeśli konstrukcja nie przewiduje opcji regulacji prądu, należy prawidłowo dobrać urządzenie według parametrów techniczno-eksploatacyjnych.

Wreszcie, obowiązkowym niuansem podłączania jest testowanie urządzenia w trybie podawania zasilania do obwodu obciążenia.

Ta funkcja jest prosta i wymaga tylko jednej czynności – aktywacji specjalnego przycisku, który jest oznaczony na obudowie/w dokumentacji jako «Test».

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Przystępne i zrozumiałe wyjaśnienie wideo selektywności działania aparatu ochronnego:

Wideo demonstruje praktykę włączania do obwodu grupy urządzeń i rzeczywiste działanie urządzeń w sytuacjach awaryjnych:

Często można spotkać się z rozważaniami na temat prostoty podłączania RCD do sieci elektrycznej prywatnego domu. Wraz z rozważaniami często zaleca się wykonanie tej pracy własnymi rękami. Motyw znany – oszczędność. Jednak oszczędzanie na własnym bezpieczeństwie nie jest najlepszym wyborem. Dlatego takie czynności montażowe selektywnego aparatu ochronnego zawsze powinny być wykonywane przez profesjonalnego elektryka.

Czy macie doświadczenie w używaniu lub podłączaniu selektywnych RCD i możecie uzupełnić nasz materiał interesującymi informacjami na temat artykułu? Proszę pisać swoje komentarze, zadawać pytania w bloku poniżej.