Płaskie połączenia masy i wyrównawcze

Skutki oddziaływania wyższych harmonicznych

Wraz z ciągłym wzrostem liczby elektronicznych urządzeń elektrycznych i elementów nieliniowych w obiektach przemysłowych, komercyjnych oraz mieszkalnych, nasilają się zjawiska pasożytnicze związane z oddziaływaniem wyższych harmonicznych prądu i napięcia. W wielu instalacjach tradycyjne dobre praktyki techniczne są już nieaktualne. Należy tu wskazać przed wszystkim, że:

• przewód neutralny (N) nie powinien być traktowany jako bezpieczny w sensie akceptowalnego napięcia dotykowego, ponieważ często płynie przez niego prąd o znacznych wartościach, nawet w obwodach trójfazowych, a w konsekwencji pojawia się w nim napięcie o niebezpiecznych parametrach,
• przewód uziemiający (PE) może czasami przenosić znaczne prądy pasożytnicze podczas normalnej, bezawaryjnej pracy układu, co prowadzi do pojawienia się w przewodzie napięcia o niebezpiecznych wartościach.

Wspomniane wyżej kwestie wymagają zmiany podejścia do prowadzenia pomiarów ochrony przed porażeniem oraz stosowania środków ochrony podstawowej i dodatkowej, a także 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 uznać w przybliżeniu za stałe w czasie.

Ograniczanie skutków

Zjawiska będące wynikiem wyższych harmonicznych 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. Jednymi z najbardziej skutecznych we współczesnych systemach nieliniowych (obarczonych wyższymi harmonicznymi) są połączenia masy i wyrównawcze. Efektywność ich działania jest zapewniana przede wszystkim przez:

• właściwe rozmieszczenie,
• odpowiednią długości oraz przekrój (rezystancja),
• właściwy kształt (samego połączenia oraz styku z elementami łączonymi – indukcyjność).

Producenci przekształtników i/lub ich wyposażenia dodatkowego od dawna zwracali uwagę na fakt, iż połączenia wyrównawcze powinny być możliwie najkrótsze i realizowane płaskimi wstęgami plecionymi, a nie przewodami o przekroju okrągłym. 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 związanych z wyższymi harmonicznymi wzrosła na tyle, 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 przeciwporażeniowej.

Wytyczne normowe

Obecnie uwaga środowiska inżynieryjnego na wspomniane zjawiska została dodatkowo zwrócona przez nowe wydanie normy PN-EN 60204-1:2018-12 „Bezpieczeństwo maszyn. Wyposażenie elektryczne maszyn. Część 1: Wymagania ogólne.” Zawiera ona wymagania dotyczące budowy maszyn i ich zespołów (linii technologicznych), jednak liczne odwołania do niej w innych dokumentach sprawiają, że norma ta jest istotna także w przypadku realizacji rozdzielnic czy instalacji elektrycznych.

W dodatku H normy PN-EN 60204-1:2018-12 omówiono szereg wspomnianych wcześniej aspektów oraz wskazano wiele przykładów współczesnych dobrych praktyk. Na rysunkach 1., 2. pokazano zalecenia normy, a na rysunku 3. zalecenie producenta systemu rozdzielczego.

HELUKABEL Polska Sp. z o.o.
Krze Duże 2, 96-325 Radziejowice
tel. 46 858 01 00, biuro@helukabel.pl