Wraz z ciągłym wzrostem ilości elektronicznych urządzeń elektrycznych i elementów nieliniowych w przemyśle oraz w obszarze komercyjnym i mieszkalnym narasta problem zjawisk pasożytniczych wynikających z oddziaływania wyższych harmonicznych prądu i napięcia.
Można powiedzieć, że w wielu obiektach tradycyjne pojęcia związane z dobrą praktyka techniczną, czy też inżynierską straciły na wartości. Do najbardziej „bolesnych” (w praktyce i przenośni) w tej kwestii należą:
- Przewód neutralny (N) nie powinien być traktowany jako bezpieczny w sensie akceptowalnego napięcia dotykowego. Wynika to z faktu, iż często płyną przez niego znaczące prądy, nawet w obwodach trójfazowych, a w konsekwencji pojawia się w nim napięcie o wartości niebezpiecznej.
- Przewód uziemiający (PE) przenosi niekiedy znaczne prądy pasożytnicze w sytuacji normalnej, bezawaryjnej pracy układu. W nim również coraz częściej spotykamy napięcia niebezpieczne.
W wszystkie wspomniane powyżej fakty i zjawiska wymagają zmiany podejścia do prowadzenia pomiarów ochrony przed porażeniem, stosowania środków ochrony podstawowej i dodatkowej oraz dostosowanie się do faktu, iż przebiegi elektryczne coraz częściej mają wysokie częstotliwości.
Nawet prądy i napięcia stałe zawierają znaczące pulsacje o wyższych częstotliwościach lub nawet są w praktyce ciągami prostokątnych impulsów wyższych częstotliwości o zmiennym współczynniku wypełnienia, które dopiero po poddaniu filtracji można uważać w przybliżeniu za stałe w czasie.
Zjawiska będące wynikiem wyższych częstotliwości napięcia i prądu muszą być brane pod uwagę w systemach elektrycznych z dwóch zasadniczych powodów:
- ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym
- kompatybilności elektromagnetycznej urządzeń elektrycznych.
Na szczęście środki służące do redukcji skutków w obu powyższych obszarach są podobne. Jednym z głównych środków ochrony są we współczesnych systemach nieliniowych (obarczonych wyższymi harmonicznymi) są skuteczne połączenia masy i wyrównawcze. Skuteczność w tym przypadku zapewniona jest przede wszystkim za pomocą trzech parametrów:
- właściwego rozmieszczenia połączeń,
- właściwej ich długości oraz przekroju (rezystancja),
- właściwego ich kształtu (samego połączenia oraz styku z elementami łączonymi – indukcyjność).
Wiedza o wadze powyższych parametrów jest znana od dość dawna. Producenci przekształtników i/lub ich wyposażenia dodatkowego od dawna zwracali uwagę na fakt, iż połączenia wyrównawcze powinny być realizowane płaskimi wstęgami plecionymi, a nie przewodami o przekroju okrągłym. Powinny też być jak najkrótsze. Świadczą o tym liczne zapisy i szkice w instrukcjach obsługi urządzeń. W większości były one wykonywane z myślą o kompatybilności elektromagnetycznej, lecz obecnie skala zjawisk tak wzrosła, że znaczący stał się też aspekt bezpieczeństwa porażeniowego. Wiedza dotycząca ochrony przed porażeniem dla prądu stałego i przemiennego o częstotliwości 50 Hz stała się już niewystarczająca dla skutecznej ochrony porażeniowej.
Obecnie uwaga środowiska inżynierskiego na te zjawiska została dodatkowo zwrócona przez nowe wydanie normy PN-EN 60204-1:2018-12 „Bezpieczeństwo maszyn. Wyposażenie elektryczne maszyn. Część 1: Wymagania ogólne.” Norma ta poprzez powołania w innych dokumentach ma duże znaczenia również dla rozdzielnic i instalacji, to znaczy znacznie szersze niż przy budowie maszyn i ich zespołów (linii technologicznych).
W dodatku H normy omówiono szereg aspektów podnoszonych powyżej, oraz pokazano wiele przykładów współczesnych dobrych praktyk.
Na rysunkach 1., 2. pokazano zalecenia normy, na rysunku 3. zalecenie producenta systemu rozdzielczego, a na rysunku 4. przykłady wysokiej jakości produktów, pozwalających budować urządzenia i instalacje spełniające wymagania.
Autor artykułu
mgr inż. Marek Trajdos
(Konsultant ds. technicznych firma HELUKABEL Polska)
HELUKABEL Polska Sp. z o.o.
Krze Duże 2, 96-325 Radziejowice, tel. +48 46 858 01 00, mail: biuro@helukabel.pl
