Jak właściwie planować ochronę przeciwporażeniową i przeciwpożarową? RDC w nowoczesnej instalacji

W jakich instalacjach możemy a nawet powinniśmy stosować RCD, czyli wyłączniki różnicowoprądowe? Otóż w skrócie można wyrazić to tak: różnicówki stosujemy w tych typach instalacji, w których występują oddzielone od siebie przewód ochronny i przewód neutralny.

Zwracam przy tym uwagę na stosowanie dokładnego, technicznego nazewnictwa. Przewód neutralny nie może być żadnym "zerem" ani żadnym "przewodem zerowym", żadnym "uziemieniem", żadnym "przewodem niebieskim" (bo i na taką "poradę" się natknąłem), czy "przewodem powrotnym". Podobnie jest z przewodem ochronnym. On nie jest, ani nigdy nie będzie "uziemieniem" i basta! Chociaż sam jest uziemiany i to najczęściej wielokrotnie. Każda z tych nazw określa inny zbiór cech czy właściwości danego przewodu, więc nie można w tym kotle mieszać dowolnie. Przewód neutralny jest przewodem neutralnym i niczym więcej. Żaden "przewód zerowy", czy inne "uziemienie" zastąpić go nie może. Tak samo przewód ochronny. Musi być wyłącznie przewodem ochronnym i żadnym innym. Jeśli tychże przewodów w instalacji nie ma, to darujmy sobie myślenie o podłączaniu RCD. Zawsze jednak możemy elektryczną instalację zmodernizować tak, że będzie spełniała wymogi montażu RCD, a wtedy możemy stosowanie różnicówek zaplanować.

Wyłącznik różnicowoprądowy przeciwpożarowy

Rozważmy w miarę typową instalację elektryczną, w jaką chcemy wyposażyć nowo budowany dom. W części stanowiącej przyłącze, występuje ona najczęściej w układzie TN-C, następnie w złączu kontrolno-pomiarowym znajduje się najczęściej zabezpieczenie przedlicznikowe oraz licznik energii elektrycznej. Tam też następuje rozdzielenie przewodu PEN (z uziemionym albo punktem podziału, albo samym przewodem PE) i do budynku w WLZ prowadzone mamy już oddzielnie przewody ochronny i neutralny, czyli od ZKP (złącza kontrolno-pomiarowego) instalacja występuje w układzie TN-S. Jak w tej sytuacji powinniśmy planować instalację elektryczną? Otóż pierwszym aparatem, który powinien się znaleźć w domowej instalacji elektrycznej, jest wyłącznik główny. Przede wszystkim dlatego, że musimy mieć możliwość odłączenia napięcia zasilania w całej instalacji, a do zabezpieczeń przedlicznikowych nie zawsze mamy dostęp. Poza tym, zabezpieczenie przedlicznikowe może się znajdować w pewnej odległości od domu, a więc w lokalizacji bardzo niewygodnej przy konieczności wykonania jakichś ingerencji w połączeniach domowej rozdzielnicy. Lepiej mieć aparat swój i to taki będący "pod ręką".

Rodzaj tego głównego aparatu wyłączającego może być różny. Może to być wyłącznik mocy, odłącznik mocy, a nawet wyłącznik przeciwpożarowy. Ważne aby miał styki o odpowiednio dużej obciążalności prądowej i zdolność do wyłączania dużych prądów roboczych a nawet zwarciowych.

Bezpośrednio za wyłącznikiem głównym możemy (a czasem powinniśmy) umieścić wyłącznik różnicowoprądowy przeciwpożarowy. Jest to różnicówka o prądzie różnicowym 300 lub 500 mA (wspominałem o niej w opracowaniu o różnicówkach, a także w opracowaniu Zasady projektowania i wykonawstwa instalacji elektrycznych w drewnianym domu . W domach szkieletowych i wszędzie tam, gdzie instalacja wewnętrzna będzie prowadzona w ścianach lub w otoczeniu materiałów palnych w rodzaju drewna, montowanie takiej różnicówki powinno być standardem. Tę różnicówkę stosuje się tylko jedną i powinna ona obejmować całą elektryczną instalację domową. Dlatego tak ważne jest umieszczenie jej bezpośrednio za wyłącznikiem głównym, a przed jakimkolwiek dalszym podziałem instalacji wewnętrznej na obwody.

Aparat ten ma stosunkowo duży prąd różnicowy po to, aby nie reagował na inne, drobne zakłócenia w instalacji domowej (dla zachowania selektywność zabezpieczeń), natomiast na podstawie doświadczeń przyjmuje się, że upływność prądu o wartości nie przekraczającej 500 mA nie jest w stanie spowodować samozapłonu drewna. Obniżenie tej wielkości do 300 mA jest dodatkową ostrożnością, wciąż jeszcze pozwalającą na zachowanie selektywności.

Miejsca umieszczania RCD przeciwporażeniowej w instalacji domowej

Przepisy prawa nie regulują ilości aparatów RCD przeciwporażeniowych, koniecznych do zastosowania w instalacji elektrycznej obiektu. Kiedyś za spełnienie wymagań w tym zakresie uznawano nawet zainstalowanie jednej sztuki. Jednak taki minimalizm i pseudo oszczędność przeważnie obracał się przeciwko użytkownikom instalacji, nadmiernie uprzykrzając im życie. Bo to jak ze stawianiem wszystkiego na jedną kartę. Jedno, czasami bardzo drobne zakłócenie w dowolnym miejscu instalacji, powodowało zanik napięcia w całym obiekcie. Ze wszystkimi tegoż konsekwencjami. A przecież pewność zasilania jest bardzo ważną potrzebą, natomiast instalacja jej nie zapewniająca jest uznawana za wadliwą.

Dlatego też, obecnie przyjmuje się, że nawet najmniejsze instalacje domowe, typu kawalerka w bloku, powinny posiadać co najmniej dwie różnicówki. Po to, aby jednostkowa, drobna usterka, nie pozbawiała użytkownika dostępu do energii elektrycznej całkowicie.

A ile różnicówek zastosować w domu jednorodzinnym? Spójrzmy na rysunek zamieszczony poniżej. Przedstawia on fragment schematu instalacji elektrycznej rozdzielnicy głównej pewnego budynku. Co jest w niej charakterystycznego? Otóż w tym fragmencie instalacji nie przewidziano ani jednego aparatu RCD. Dlaczego? Bo nie są tu potrzebne!

Fragment schematu jednokreskowego rozdzielnicy głównej.

W rozdzielnicy (symbol RG.2, obramowana linią przerywaną) umieszczono jedynie zabezpieczenia nadprądowe (R303 32A) trójfazowych linii zasilających podrozdzielnice elektryczne, znajdujące się na różnych kondygnacjach tegoż budynku. I to jest właściwa droga postępowania. Zabezpieczenia RCD w tym punkcie instalacji mogłyby np. sumować prądy upływu z wielu odbiorników nieliniowych (chociażby z zasilaczami impulsowymi), a więc miałyby prawo działać niewłaściwie, powodując zbędne wyłączenia. Dlatego projektant słusznie przewidział je do zamontowania dopiero w podrozdzielnicach poszczególnych kondygnacji.

Schemat projektu tablicy TE.2.

Na rysunku powyżej pokazałem przykład projektu fragmentu instalacji elektrycznej zasilanej z tablicy TE.2. Co na nim widzimy? Otóż instalacja tablicy została podzielona na trzy tory. Dwa z nich są jednofazowe, a trzeci jest trójfazowy. Pierwszy tor jest zabezpieczony różnicówką jednofazową (P302/25/0,03 czyli obciążalność jej styków 25A, a prąd różnicowy 30 mA czyli 0,03 A) i podzielony na pięć obwodów, każdy z nich został zabezpieczony wyłącznikiem nadmiarowoprądowym (S301) o wielkości B 6A lub B 10A. Symbole umieszczone na końcu linii schematu pokazują, że dwa pierwsze (od góry) obwody są pomocniczymi, pozostałe trzy są obwodami oświetlenia.

Podobnie drugi tor został podzielony na pięć obwodów, przy czym ich wyłączniki nadmiarowoprądowe mają wielkość B 16A, gdyż są to obwody gniazd jednofazowych.

Trzeci tor zabezpiecza różnicówka trójfazowa (P304), po niej umieszczono zabezpieczenie nadprądowe 3-fazowe (S303B16) i wyjście na jeden obwód gniazda 3-fazowego.

Schemat ten jest na pozór zupełnie poprawny, ja jednak bym go odrzucił. Dlatego, że całe oświetlenie kondygnacji jest zabezpieczane przez jedną różnicówkę, oraz wszystkie gniazdka też są zabezpieczane przez jedną różnicówkę. Technicznie jest to niby poprawne, ale w przypadku jakiejś usterki potrafi napsuć sporo krwi. Dlatego jestem zwolennikiem przemieszania zasilania obwodów gniazd i obwodów oświetlenia tak, aby po zadziałaniu jednej różnicówki, na jednej kondygnacji (czy też w danym mieszkaniu, albo w danym obiekcie) pozostała chociaż część sprawnego oświetlenia i część sprawnych gniazdek, zabezpieczanych przez drugi aparat. Bardzo to ułatwia życie zarówno użytkownikom instalacji, jak też, w razie takiej potrzeby, jej serwisantom.

Lepiej mniej czy więcej różnicówek?

Powie ktoś, że skoro niedobrze jest, gdy jedna różnicówka zabezpiecza wszystkie obwody oświetlenia (lub wszystkie gniazdka), to można przecież każdy obwód zabezpieczyć oddzielną różnicówką. Czy byłoby to lepsze? Otóż wcale nie.

Mnożenie różnicówek w instalacji elektrycznej jest zupełnie niepotrzebne. Po pierwsze powoduje wzrost zbędnych kosztów. Nie tylko wartość samych aparatów, ale też większe rozdzielnice, więcej przewodów itd. Po drugie – komplikuje instalację, która powinna być maksymalnie prosta i przejrzysta. Po trzecie, paradoksalnie, rośnie wtedy usterkowość instalacji. Cały czas przypominam, że różnicówki są aparatami skomplikowanymi, o które trzeba dbać i stale je kontrolować. Bo jeśli różnicówka już jest, to musi być sprawna, inaczej zabezpieczany przez nią obwód (albo obwody) nie działa. A zawsze będzie łatwiej wymienić jedną różnicówkę niż na przykład sześć różnicówek.

Dlatego różnicówek nie dodajemy w instalacji, jeśli nie ma takiej faktycznej potrzeby. Trudno tutaj podać jakieś ogólne reguły, ale dla mnie zastosowanie każdej różnicówki powyżej ilości dwóch sztuk na mieszkanie w bloku czy kondygnację domu, powinno mieć techniczne, indywidualne uzasadnienie. Takim uzasadnieniem może być na przykład dopuszczalna obciążalność styków aparatu. Przyczyna nie tak częsta, ale realna. Oczywiście dotyczy to różnicówek jednofazowych, bo jeśli w instalacji mamy też odbiornik 3-fazowy to normalną sprawą jest dodanie trzeciej, już 3-fazowej.

Podobnie rzecz ma się z zabezpieczeniem np. obwodów z dużą ilością odbiorników z zasilaczami impulsowymi. Pamiętam pierwsze instalacje zasilające szkolne pracownie komputerowe. Tam często nawet jedna różnicówka na dziesięć stanowisk to było za mało. Podanie napięcia jednocześnie do dziesięciu komputerów i dziesięciu monitorów powodowało wyzwolenie aparatu różnicowoprądowego, a powodem tegoż było naturalne zjawisko ładowania się kondensatorów w zasilaczach tych wszystkich urządzeń. Początkowo jednak szukano usterek w sprzęcie i w instalacji. Usterek, których nie było.

Dlatego jeśli istnieje techniczne uzasadnienie, to jak najbardziej, należy różnicówkę dołożyć. Jedną lub kilka. Ale jeśli takowego uzasadnienia nie ma, to dokładanie aparatów ponad konieczne minimum nie ma żadnego sensu.

Jaki typ różnicówki należy zastosować?

Jeszcze do końca XX wieku, instalowanie innego wyłącznika różnicowoprądowego niż typ AC było w zasadzie niespotykane. Po pierwsze nie było takiej konieczności, po drugie inne typy były mało dostępne i bardzo kosztowne. Stosowano je jedynie w lokalizacjach i projektach specjalistycznych. Ale czasy zmieniają się błyskawicznie, jak podają światowe organizacje konsumenckie, w roku 2005 na przeciętne gospodarstwo domowe przypadało średnio 15 urządzeń elektrycznych i/lub elektronicznych, a w roku 2025 urządzeń tych było już średnio 36. I wszystkie te urządzenia zasilane są z naszej domowej instalacji, pobierając prąd coraz bardziej odkształcony od sinusoidalnego przebiegu. Nie pozostaje to bez wpływu na działalność aparatów zabezpieczających rodzaju RCD, gdyż ich cechy nie zawsze pozwalają wszystkie takie złożone przebiegi zarejestrować i dostosować do nich swoje działanie.

Tym niemniej powstały konstrukcje, które podzielono na zunifikowane typy, aby pozwalały spełniały określone wymogi projektantów. Różnice pomiędzy nimi polegają przede wszystkim na tym, jakie przebiegi prądów różnicowych będą w stanie wykryć i na nie zareagować.

Natomiast zadaniem projektanta oraz instalatora jest przewidzieć charakter obciążenia poszczególnych obwodów a także zjawisk, które w nich będą zachodzić pod wpływem tegoż obciążenia i do tegoż profilu obciążenia dobrać typ różnicówki w taki sposób, aby jak najlepiej odpowiadał na potrzeby w tym zakresie. Skomplikowane? No to zacznijmy od poznania typów aparatów RCD i tego na co one reagują.

• Typ AC: Można powiedzieć, że to standardowy typ różnicówki. Najstarszy i jednocześnie najprostszy. Wykrywa i reaguje wyłącznie na prąd różnicowy o przebiegu sinusoidalnie zmiennym, o częstotliwości sieciowej (50 Hz). Przeznaczony do stosowania przede wszystkim w tych częściach instalacji (albo obiektów), gdzie przeważa obciążenie urządzeniami klasycznymi, bez rozbudowanej elektroniki. Proste obwody oświetleniowe, obwody gniazdek do zwykłego użytku domowego typu żelazko, czajnik, bojler i podobne.
• Typ A: Aparat bardziej skomplikowany. Wykrywa i reaguje nie tylko na przebieg sinusoidalnie zmienny, ale też na pulsujący prąd stały (ze składową stałą do 6 mA). Jest to aparat zalecany we współczesnych instalacjach domowych do zabezpieczania obwodów zasilających sprzęt AGD, RTV i podobny, zawierający zasilacze impulsowe (sprzęt informatyczny) czy też wszystkie ładowarki.
• Typ F: Aparaty tego typu są w zasadzie różnicówkami typu A, ale o rozszerzonej zdolności wykrywania prądów różnicowych. Poprawnie reagują na składową stałą o wartości do 10 mA (typ A tylko do 6 mA), a także prądy różnicowe odkształcone zawierające wyższe harmoniczne. Różnicówka przeznaczona do zabezpieczania obwodów z jednofazowymi przekształtnikami (inwerterami), silnikami z falownikami, albo też z urządzeniami pracującymi na wyższych częstotliwościach niż standardowe 50 Hz sieci.
• Typ B: Jest aparatem najnowocześniejszym i jednocześnie najbardziej wszechstronnym. Wykrywa wszystkie rodzaje prądów różnicowych: sinusoidalne zmienne, pulsujące stałe i stałe o dowolnym kształcie przebiegu. Przeznaczony do zabezpieczania najbardziej zaawansowanych instalacji energoelektronicznych, w systemach fotowoltaicznych, stanowiskach ładowania samochodów elektrycznych, falownikach trójfazowych, a także do zabezpieczania maszyn i urządzeń zasilanych przez układy energoelektroniczne. Pozwala na zapewnienie najwyższego poziomu bezpieczeństwa w najtrudniejszych warunkach. Nie muszę chyba dodawać, że jest to również typ najbardziej kosztowny.

Należy mieć na uwadze, że niewłaściwy wybór typu różnicówki do zabezpieczania jakiegoś obwodu lub grupy obwodów, może spowodować brak jej zadziałania w sytuacji wystąpienia awarii, ale też skutkować wyzwalaniem zbędnym, co jest bardzo irytujące i uciążliwe w trakcie użytkowania instalacji elektrycznej.

Schemat podłączania zabezpieczenia RCD w instalacji elektrycznej

Opis w tym punkcie będzie bardzo krótki. Schematy podłączania wyłączników różnicowoprądowych RCD w instalacji elektrycznej, podaje każdy producent, w załączanym do aparatu opisie technicznym. I z takiej instrukcji należy korzystać.

Najczęściej popełniany błąd montażowy i jego przyczyna

Nie będę opisywał różnych błędów, popełnianych w trakcie instalowania RCD, takich jak zamiana przewodów fazowego i neutralnego miejscami, jak niesprawdzenie czy kolorystyka przewodów jest zgodna z funkcją przez nich spełnianą, czy też niedokręcanie śrub w zaciskach. Kto nie zna tak podstawowych zasad, nie powinien się nawet zabierać do montażu różnicówki.

Jest jednak jeden błąd, popełniany zarówno przez amatorów, jak i profesjonałów, błąd typowy dla prac związanych z montażem zabezpieczeń RCD. Przy czym amatorzy popełniają go najczęściej z niezrozumienia zjawisk, zaś profesjonaliści przez roztargnienie, albo nieuwagę. Tym błędem jest zapominanie, że przewody "przed" różnicówką" i "za" różnicówką, nie są "tymi samymi" przewodami, chociaż jeden to wciąż przewód fazowy, a drugi to wciąż przewód neutralny. Ale przewodu neutralnego "sprzed" i przewodu neutralnego "zza" różnicówki nie wolno już nigdzie ze sobą połączyć, gdyż każde ich zetknięcie oznacza zadziałanie różnicówki. One się łączą jedynie we wnętrzu różnicówki i tak ma pozostać.

Musimy mieć zawsze na uwadze, że jeśli na tablicy bezpiecznikowej mamy na przykład dwie różnicówki, to przewód fazowy do ich zacisków wejściowych może być wspólny, ale przewody wyjściowe (chociaż obydwa będą brązowe, tak samo jak przewód wejściowy), nie mogą się już nigdzie zetknąć ani ze sobą, ani z przewodem zasilającym. Taka sama zasada obowiązuje dla przewodu neutralnego. Po wyjściu z zacisków N różnicówek te przewody stają się dla siebie "obce". Mało tego. Nigdy i nigdzie nie można zamienić tychże przewodów przy podłączaniu do odbiorników. Nie może przewód fazowy być wzięty z jednej różnicówki, a przewód neutralny z drugiej. Bo nigdy tych różnicówek nie załączymy.

A o taką i podobną pomyłkę nie jest wcale trudno, zwłaszcza w sytuacji instalacji rozległej, kiedy przewody prowadzone są we wiązkach. Bo przewody z różnych obwodów mają przecież te same kolory. Ale jeśli przewód fazowy zasilający oznaczymy np. jako L to za pierwszą różnicówką będzie to już oddzielny przewód L’, a z drugiej różnicówki wyjdzie przewód L’’. I może wystąpić taka sytuacja, że będą one prowadzone w tej samej wiązce. W dodatku dokładnie to samo dotyczy przewodu N, gdzie będziemy mieli N’ i N’’.

Ponadto, kiedy nieopatrznie połączymy ze sobą np. L i L’’ (albo też N i N’) to żadnego zwarcia nie zauważymy, w sensie wystąpienia zjawiska elektrycznego. Nie będzie trzasków, iskier, ani innych objawów, wskazujących na miejsce zbytecznego złączenia. Tyle tylko że nasza różnicówka po podaniu napięcia zwyczajnie nie da się załączyć (zadziała natychmiast po podaniu napięcia).

Podobne zadziałanie RCD wystąpi wtedy, kiedy chociaż jeden obwód zabezpieczany przez różnicówkę pracuje, a w innym obwodzie (z tej samej różnicówki oczywiście), nawet w takim z wyłączonym zabezpieczeniem nadprądowym, czyli w obwodzie pozbawionym napięcia, przypadkowo dojdzie do zwarcia przewodu N’ z przewodem N albo PE. Przypadek dość częsty na budowach, kiedy część wykonywanej instalacji jest już użytkowana, a na innej części wciąż prowadzone są prace montażowe. Jest wtedy wielkie zdziwienie i wiele osób nie rozumie dlaczego przy zwarciu przewodów w obwodzie bez napięcia, RCD jednak zadziałała. A przecież to normalne zjawisko, wynikające z zasady działania RCD i jej budowy.

Dlatego uczulam tutaj bardzo, że podczas wykonywania instalacji elektrycznej warto stosować jakieś dodatkowe, swoje własne oznaczenia przewodów wychodzących z zacisków wyjściowych każdej różnicówki, bo później o pomyłkę w zamianie nietrudno. I wiem, że przytrafiają się one nawet zawodowcom. Tyle, że zawodowcy przy wystąpieniu skutków od razu pojmują co się stało i potrafią sobie z takim błędem poradzić.