Impedancja pętli zwarcia – pomiar i wzór

Odpowiadając najkrócej, celem pomiaru impedancji pętli zwarcia jest określenie, czy zabezpieczenie realizujące samoczynne wyłączenie zasilania zadziała w określonym czasie opisanym w normie PN-HD 60364-4:41. W materiale tym omówimy zarówno wymogi prawne, jak i sposób pomiaru impedancji pętli zwarcia.

Czym jest norma Norma PN-HD 60364-6?

Ustawa o prawie budowlanym z roku 1994r z późniejszymi poprawkami wymaga odbiorczego i okresowego sprawdzania stanu technicznego budynku, w tym instalacji elektrycznej i środków ochrony przed porażeniem. Norma PN-HD 60364-6 mówi o tym, iż sprawdzenie środka ochrony przed dotykiem pośrednim, mianowicie samoczynne wyłączenie zasilania dokonujemy poprzez pomiar impedancji pętli zwarcia.

Co to jest impedancja pętli zwarciowej?

Impedancja pętli zwarcia to suma rezystancji przewodów i impedancji uzwojeń transformatora. Jej wartość oraz napięcie robocze instalacji pozwalają na określenie spodziewanego prądu zwarciowego.

Wzór na impedancję pętli zwarcia

Zgodnie z normą PN-HD 60364-4-41, może być ono realizowane wykorzystując wyłącznik nadprądowy lub wyłącznik nadprądowy razem z wyłącznikem różnicowoprądowym. Aby ocenić skuteczność ochrony, dokonuje się pomiaru pętli zwarcia i sprawdza spełnienie podstawowego warunku ochrony w zależności od układu sieci.

Impedancja pętli zwarcia wzór:  

1. Układ sieci TN: Z_s ≤    U0Ia
2. Układ sieci TT: Z_s x I_a ≤ U₀  lub  R_A X I_∆N ≤ 50V
3. Układ sieci IT: 2I_AZ_S ≤ U

Przykład sprawdzenia skuteczności SWZ dla układu TN

Badany obwód zabezpieczony jest wyłącznikiem nadprądowym o prądzie znamionowym 16A typ B, a napięcie sieci wynosi 230V. Prąd I_A wyznaczamy z charakterystyki czasowo prądowej wyłącznika, w tym przypadku zakres zadziałania dla typu B to 3 do 5 krotności prądu ciągłego I_N. Wybieramy górną granicę zadziałania wyłącznika nadprądowego czyli 5-krotność prądu ciągłego.

Obliczenie: dopuszczalna impedancja pętli zwarcia:

Z_S= 230:80 = 2,875 Ω

Jeśli zmierzona wartość impedancji pętli zwarcia nie przekracza powyższej wartości, uznajemy że warunek jest spełniony, a środek ochrony skuteczny.

Pomiar impedancji pętli zwarcia – metoda techniczna i spadku napięć

Metoda techniczna wykorzystuje amperomierz i woltomierz, gdzie dokonuje się osobno pomiaru rezystancji i reaktancji pętli zwarciowej.  Impedancja będzie więc sumą geometryczną tych dwóch wartości.

Najczęściej wykonuje się pomiar pętli zwarcia metodą spadku napięć, którą to metodę wykorzystują profesjonalne mierniki obliczają pętlę zwarcia. Metoda ta polega na pomiarze spadku napięcia bez dodatkowego obciążenia a następnie drugim pomiarze z wykorzystaniem dodatkowego, regulowanego obciążenia.

Kiedy wykonuje się pomiar pętli zwarcia?

Tak jak wspomnieliśmy wcześniej, pomiar impedancji pętli zwarciowej ma na celu sprawdzenie skuteczności samoczynnego wyłączenia napięcia zasilającego w przypadku wystąpienia awarii instalacji.

Ściślej ujmując, każdorazowe uszkodzenie urządzenia elektrycznego może powodować powstanie napięcia na obudowie przewodzącej, która dotknięta przez człowieka może zacząć przewodzić prąd.

Samą impedancję pętli zwarcia można porównać do drogi, która zostaje pokonana przez prąd podczas wystąpienia zwarcia. Wchodzący w jej skład przewód ochronny pozwala na zamknięcie obwodu zwarciowego, a zatem umożliwia zadziałanie zabezpieczeń nadprądowych. Innymi słowy, w momencie wystąpienia zwarcia, urządzenie samoistnie wyłącza się w ciągu kilku milisekund, zapewniając bezpieczeństwo osobom znajdującym się w pobliżu.

Ma to zastosowanie zarówno w przypadku budynków mieszkalnych, jak i obiektów użyteczności publicznej i pozwala na uniknięcie wystąpienia pożaru lub porażenia prądem. Należy zauważyć, iż wykonanie tego pomiaru w domkach jednorodzinnych i mieszkaniach jest konieczne do uzyskania odbioru instalacji elektrycznej. Niemniej, choć nie jest to obowiązkowe, warto upewniać się regularnie, czy instalacja elektryczna działa poprawnie. W tym celu co około 5 lat rekomenduje się przeprowadzenie kolejnych pomiarów impedancji pętli zwarcia.

Warto pamiętać, że w przypadku braku tego typu pomiarów przy ewentualnym pożarze spowodowanym zwarciem instalacji, właściciel domu nie może ubiegać się o odszkodowanie z tego tytułu.

Ile kosztuje pomiar impedancji pętli zwarciowej?

Cena pomiaru impedancji pętli zwarcia waha się od kilku do kilkunastu złotych, w zależności od liczby faz w obwodzie i ilości wykonywanych pomiarów. Co istotne, kosztów tych nie należy jednak rozpatrywać w sposób jednostkowy. Wynika to z faktu, iż pomiar pętli zwarcia powinien wchodzić w skład szerszego pomiaru kontroli stanu technicznego całej instalacji elektrycznej w danym budynku.

Taka kontrola, zgodnie z polskim prawem, powinna odbywać się minimum co pięć lat. Cena usług w tym zakresie różni się w zależności od metrażu budynku. Dla przykładu, w domu jednorodzinnym, którego powierzchnia wynosi około 150 m², koszt przeglądu instalacji elektrycznej oscyluje w granicach od 200 do 400 zł.