Wykonywanie pomiarów odbiorczych i okresowych pomiarów ochronnych w instalacjach elektrycznych o napięciu znamionowym do 1 kV.doc

40

mgr inż. Fryderyk Łasak

Członek Oddziału Nowohuckiego SEP
COBR “Elektromontaż” Kraków
              tel/fax 0-12-4259269                            

Wykonywanie pomiarów odbiorczych i okresowych pomiarów ochronnych w instalacjach elektrycznych o napięciu znamionowym do 1 kV

1. Wstęp

W latach 90-tych nastąpiły zmiany w zasadach budowy instalacji elektrycznych w obiek-tach budowlanych i zmieniły się zasady ochrony od porażeń prądem elektrycznym. Zmiany wprowadzone przez nowe Prawo Budowlane [15.9], przez Warunki Techniczne jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [15.11] oraz w przepisach dotyczących
ochrony przeciwporażeniowej (wieloarkuszowa PN/E-05009 obecnie PN-IEC 60364)  [15.1] spowodowały zmiany w wymaganiach dotyczących wykonywania pomiarów odbiorczych pomontażowych i okresowych pomiarów ochronnych dla oceny stanu ochrony przeciwporażeniowej w eksploatowanych urządzeniach elektrycznych o napięciu znamionowym do 1 kV.

Nowe przepisy ochrony przeciwporażeniowej wprowadziły zasadę: najpierw chronić,
potem zasilać. Z tej zasady wynika kilka wymagań, których przestrzeganie znakomicie zwiększa bezpieczeństwo użytkowania urządzeń elektrycznych nawet w mało bezpiecz-nym systemie sieci TN-C.

Należą do nich: sposób przyłączania przewodu ochronno-neutralnego do obudowy
urządzeń I klasy ochronności, sposób przyłączania przewodów fazowego i ochronno-neutralnego w gniazdach wtyczkowych, w gniazdach bezpiecznikowych i w oprawach
żarówkowych.

Wykonując pomiary elektryczne uzyskujemy informacje o stanie technicznym urządzeń z którymi mamy do czynienia. Dobry stan techniczny eksploatowanych urządzeń, czy też dopiero zmontowanych i przekazywanych do eksploatacji, jest gwarancją bezawaryjnej
i bezpiecznej pracy tych urządzeń.

Ogólnie pomiary dzielimy na trzy grupy:
  I. - pomiary wykonywane na urządzeniach elektrycznych u wytwórcy, dla sprawdzenia,
      że wykonane urządzenie jest w pełni sprawne i spełnia wymagania określonych norm
    lub aprobat technicznych. Karta kontroli technicznej jest podstawą udzielenia gwarancji
    na dane urządzenie.

II. - pomiary na urządzeniach elektrycznych zamontowanych w obiekcie przed przekaza-
       niem do eksploatacji. Od tych pomiarów oczekujemy odpowiedzi czy:
- urządzenia zostały prawidłowo dobrane, zamontowane zgodnie z dokumentacją, są nie
   uszkodzone, właściwie wykonano nastawy zabezpieczeń, sprawdzona została funkcjo-
   nalność działania, sygnalizacja działa poprawnie i spełniono wszystkie warunki aby
   obwody elektryczne w całości mogły spełniać stawiane im dokumentacją techniczną
   wymagania i mogły być bezpiecznie eksploatowane. Efektem pomiarów powinny być
   protokoły pomontażowe.

III. - pomiary w okresie eksploatacji urządzeń aby uzyskać odpowiedź jaki jest aktualny
       stan techniczny urządzeń pod względem niezawodności i bezpieczeństwa pracy, czy
       nie uległ on pogorszeniu.
Wyniki tych pomiarów mają być podstawą do podjęcia decyzji o dalszej eksploatacji lub dokonaniu odpowiednich napraw, wymian czy remontów generalnych.

Pomiary zawsze powinny być wykonywane poprawnie, aby wyciągane wnioski były właściwe.

Przed wykonywaniem pomiarów elektrycznych powinniśmy odpowiedzieć na pytania:
1. - kto może wykonywać pomiary związane z ochroną życia, zdrowia, mienia i ochroną
       środowiska,
2. - czym należy wykonywać powyższe pomiary,
3. - w jaki sposób należy je wykonywać - aby uzyskany wynik był poprawny.

Ad. 1 - pomiary elektryczne z racji swojego charakteru i sposobu wykonywania (urządze-nia pod napięciem) niosą zagrożenia zarówno dla osób wykonujących te pomiary, jak i dla osób postronnych. Zgodnie z Zarządzeniem Ministra Gospodarki [15.18] prace przy wykonywaniu prób i pomiarów zaliczane są do prac w warunkach szczególnego zagrożenia dla zdrowia i życia ludzkiego. Dlatego osoby wykonujące pomiary powinny posiadać odpowiednie wykształcenie techniczne, doświadczenie eksploatacyjne oraz posiadać aktualne zaświadczenia kwalifikacyjne, upoważniające do wykonywania pomiarów jako uprawnienia w zakresie kontrolno-pomiarowym.

Ustawa “Prawo Energetyczne” [15.10] postanawia, że osoby zajmujące się eksploatacją sieci oraz urządzeń i instalacji obowiązane są posiadać kwalifikacje potwierdzone świadectwem wydanym przez komisje kwalifikacyjne. Komisje kwalifikacyjne zostały powołane przez Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki (URE) oraz właściwych Ministrów wymienionych w “Prawie Energetycznym”. Od 15 08 1998r. obowiązuje w tej sprawie Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 16 .03. 1998 r. [15.14] w sprawie wymagań kwalifikacyjnych dla osób zajmujących się eksploatacją urządzeń instalacji i sieci oraz trybu stwierdzania tych kwalifikacji, rodzajów instalacji i urządzeń przy których eksploatacji wymagane jest posiadanie kwalifikacji, jednostek organizacyjnych przy których powołuje się komisje kwalifikacyjne, oraz wielkości opłat pobieranych za sprawdzenie kwalifikacji.”

Ad. 2.- Całokształt spraw związanych z metrologią i wymaganiami dotyczącymi przyrzą-dów pomiarowych reguluje ustawa nr 248 z 3.04.1993 r. p.t. “Prawo o miarach” [15.6],
która m. innymi stanowi, że przyrządy pomiarowe podlegają kontroli metrologicznej GUM, w formie:

              1. - legalizacji,
              2. - uwierzytelnienia,
              3. - zatwierdzenia typu.

2.1. Legalizacja jest sprawdzeniem, stwierdzeniem i poświadczeniem przez organ administracji miar, że przyrząd pomiarowy spełnia wymagania w przepisów metrologicznych
i może być stosowany w obrocie publicznym do wyznaczania ilości albo jakości rzeczy lub usług w celu uzyskania prawidłowej postawy do rozliczeń. Obecnie zgodnie z decyzją Prezesa Głównego Urzędu Miar (Zarządzenie nr 29 z 29 06 1999 r. - Dziennik Urzędowy Miar i Probiernictwa nr 4/99) [15.8] legalizacji (jako przyrządy elektryczne) podlegają:
              a) - użytkowe liczniki energii elektryczne prądu przemiennego,
              b) - przekładniki prądowe i napięciowe do współpracy z licznikami,

2.2. Uwierzytelnienie przyrządu jest sprawdzeniem, stwierdzeniem i poświadczeniem, że przyrząd pomiarowy spełnia wymagania ustalone w przepisach, normach, zaleceniach międzynarodowych lub innych właściwych dokumentach, a jego wskazania zostały odniesione do wzorców państwowych i są z nimi zgodne w granicach określonych błędów pomiarowych.
Obowiązkowi uwierzytelnienia podlegają, określone przez Prezesa Głównego Urzędu Miar (Zarządzenie nr 158 z 18 10 1996 r.)[15.8], mierniki natężenia pola elektrycznego i magnetycznego w zakresie częstotliwości radiowych mające znaczenie dla bezpieczeństwa życia, ochrony zdrowia i ochrony środowiska.

Przyrządy pomiarowe podlegające legalizacji lub obowiązkowi uwierzytelnienia nie mogą być wprowadzone do sprzedaży lub użytkowania przez wytwórcę lub sprzedawcę bez ważnych dowodów legalizacji albo uwierzytelnienia.

Obowiązek przedstawienia do legalizacji lub uwierzytelnienia ciąży także na użytkowniku oraz na wykonawcy naprawy przyrządu pomiarowego.

2.3. Obowiązkowi zatwierdzenia typu podlegają przyrządy do pomiaru wielkości elektry-cznych i magnetycznych produkowane w kraju lub sprowadzane z zagranicy, wyszczególnione w Zarządzeniu nr 30 Prezesa Głównego Urzędu Miar z 29 06 1999 r. [15.8.]

W Zarządzeniu wyszczególnione są następujące przyrządy:

1. Mierniki napięcia prądu, mocy, oporu i przesunięcia fazowego.
2. Mierniki uniwersalne i multimetry.
3. Użytkowe liczniki energii elektrycznej prądu przemiennego.
4. Przekładniki prądowe i napięciowe do współpracy z licznikami.
5. Mierniki natężenia pola elektrycznego i magnetycznego w zakresie częstotliwości
     radiowych.

Ad. 3. - Przy wykonywaniu pomiarów należy zwrócić uwagę na warunki mogące mieć
istotny wpływ na dokładność pomiaru, mieć świadomość popełnianych błędów i właściwie interpretować uzyskane wyniki.

2. Dokładność wykonywania pomiarów

Dokładność wykonywania pomiarów zależy od klasy dokładności użytych przyrządów, doboru właściwej metody wykonywania pomiarów i uwzględnienia uwarunkowań wynikających ze specyfiki badanego obiektu i jego parametrów. Należy dążyć do wykonywania pomiarów z możliwie dużą dokładnością, z uchybem pomiaru do 20 %.

Dokładność pomiaru zależy od zakresu użytego przyrządu pomiarowego i aby była jak największa odczytu należy dokonywać na takim zakresie aby wskazanie przyrządu
wynosiło co najmniej 3/4 zakresu pomiarowego. Przy pomiarze napięcia 10 V woltomierzem o klasie dokładności 2,5%:
- na zakresie 100 V popełniany błąd  może wynieść 2,5 V co powoduje uchyb 25%
- na zakresie 50 V popełniany błąd  może wynieść 1,25 V co powoduje uchyb 12,5%
- na zakresie 10 V popełniany błąd  może wynieść 0,25 V co powoduje uchyb 2,5%.

2.1 Klasa i zakres użytych przyrządów pomiarowych

Klasa dokładności przyrządu pomiarowego jest to maksymalny błąd bezwzględny popeł-niany w dowolnym miejscu skali, obliczony jako błąd procentowy w stosunku do pełnego zakresu pomiarowego, zaokrąglony do jednej z siedmiu znormalizowanych klas: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 i 5.
                            dm = . 100 % = . 100 %                                          [1]
gdzie: dm - uchyb względy przyrządu, Dm - błąd bezwzględny, Wm - wartość mierzona,
              Wrz - wartość rzeczywista, Wmax - aktualny zakres pomiarowy.
Dla przyrządów z zerem pośrodku skali Wmax jest sumą wartości bezwzględnych lewej
i prawej strony.

2.2 Dobór właściwej metody pomiarów

Zastosowana metoda wykonywania pomiarów powinna być metodą najprostszą, zapew-niającą osiągnięcie wymaganej dokładności pomiarów. Wybór metody pomiarów wynika ze znajomości obiektów mierzonych i rozpoznania dokumentacji technicznej obiektu. Sposób przeprowadzania badań okresowych musi zapewniać wiarygodność ich przepro-wadzenia (wzorce, metodyka, kwalifikacje wykonawców, protokoły). Zastosowanie nieprawidłowej  lub mało dokładnej metody i niewłaściwych przyrządów pomiarowych może być przyczyną zagrożenia, w następstwie dopuszczenia do użytkowania urządzeń które nie spełniają warunków skutecznej ochrony przeciwporażeniowej.

2.3. Zasady wykonywania pomiarów

Przy wykonywaniu wszystkich pomiarów odbiorczych i eksploatacyjnych należy
przestrzegać następujących zasad:

a)  Pomiary powinny być wykonywane w warunkach identycznych lub zbliżonych do
     warunków normalnej pracy podczas eksploatacji urządzeń czy instalacji,
b)  Przed przystąpieniem do pomiarów należy sprawdzić prawidłowość funkcjonowania
     przyrządów (kontrola, próba itp.),
c)  Przed rozpoczęciem pomiarów należy dokonać oględzin badanego obiektu dla
     stwierdzenia jego kompletności, braku usterek i prawidłowości wykonania, spraw-
     dzenia stanu ochrony podstawowej, stanu urządzeń ochronnych oraz prawidłowości
     połączeń.
d)  Przed przystąpieniem do pomiarów należy zapoznać się z dokumentacją techniczną
     celem ustalenia poprawnego sposobu wykonania badań,
e)  Przed przystąpieniem do pomiarów należy dokonać niezbędnych ustaleń i obliczeń
     warunkujących:   -  wybór poprawnej metody pomiaru,
                                             -  jednoznaczność kryteriów oceny wyników,
                                             -  możliwość popełnienia błędów czy uchybów pomiarowych,
                                          -  konieczność zastosowania współczynników poprawkowych do
                                              wartości zmierzonych.

2.4. Okresowe sprawdzanie przyrządów pomiarowych

Przyrządy używane do sprawdzania stanu ochrony przeciwporażeniowej dla zachowania wiarygodności wyników badań powinny być poddawane okresowej kontroli metrologicznej co najmniej raz na  rok. Zgodnie z Zarządzeniem nr 12 Prezesa Głównego Urzędu Miar z 30 03 1999 r. [15.19.] w sprawie wprowadzenia przepisów metrologicznych o miernikach oporu pętli zwarcia, okres ważności dowodów kontroli metrologicznej mierników tego typu wynosi 13 miesięcy, licząc od pierwszego dnia miesiąca, w którym dokonano uwierzytelnienia.

3.  Zakres wykonywania pomiarów odbiorczych

              Na wyniki pomiarów składają się dwie części:
- pierwsza to oględziny mające dać pozytywną odpowiedź, że zainstalowane na stałe
  urządzenia elektryczne spełniają wymagania bezpieczeństwa podane w odpowiednich
  normach przedmiotowych, i że zainstalowane wyposażenie jest zgodne z instrukcjami
  wytwórcy, tak aby zapewniało jego poprawne działanie.
- druga to próby i pomiary mające dać odpowiedź czy zachowane są wymagane
  parametry techniczne i spełnione są wymagania dotyczące aparatów pomiarowych
  i sprawdzających podanych w normach.
Norma PN-IEC 60364-6-61:2000 “Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Sprawdzanie. Sprawdzanie odbiorcze.” zawiera wymagany zakres prób odbiorczych. Norma wymaga aby każda instalacja przed przekazaniem do eksploatacji była poddana oględzinom i próbom celem sprawdzenia, czy zostały spełnione wymagania normy. Przed przystąpieniem do prób należy udostępnić wykonującym sprawdzenie instalacji, dokumentację techniczną wraz z protokołami oględzin i prób cząstkowych wykonanych podczas montażu.

3.1. Oględziny

Oględziny to pierwszy etap pomiarów, który należy wykonać przed przystąpieniem do prób przy odłączonym zasilaniu, z zachowaniem ostrożności celem zapewnienia bezpie-czeństwa ludziom i uniknięcia uszkodzeń obiektu lub zainstalowanego wyposażenia.
Oględziny mają potwierdzić, że zainstalowane urządzenia:
- spełniają wymagania bezpieczeństwa podane w odpowiednich normach;
- zostały prawidłowo dobrane i zainstalowane zgodnie z wymaganiami normy
- nie mają uszkodzeń pogarszających bezpieczeństwo;
- mają właściwy sposób ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym;
- właściwie dobrano przekroje i oznaczono przewody neutralne, ochronne, i fazowe;
- właściwie dobrano i oznaczono zabezpieczenia i aparaturę;
- są wyposażone w schematy i tablice ostrzegawcze i informacyjne;
- zapewniony jest dostęp do urządzeń dla wygodnej obsługi, konserwacji i napraw.

3.2. Próby

              Norma zawiera zakres prób odbiorczych, które w zależności od potrzeb są
              następujące:
              - próba ciągłości przewodów ochronnych, w tym głównych i dodatkowych
                połączeń wyrównawczych;
              - pomiar rezystancji izolacji instalacji elektrycznej;
              - sprawdzenie ochrony przez separację obwodów;
              - pomiar rezystancji podłóg i ścian;
              - sprawdzenie samoczynnego wyłączenia zasilania;
              - pomiar rezystancji uziemienia uziomu;
              - sprawdzenie biegunowości;
              - próba wytrzymałości elektrycznej;
              - próba działania;
              - sprawdzenie skutków cieplnych;
              - pomiar spadku napięcia.

Opisane w normie metody wykonywania prób, są podane jako zalecane, dopuszcza się stosowanie innych metod, pod warunkiem, że zapewnią równie miarodajne wyniki.
W przypadku, gdy wynik którejkolwiek próby jest niezgodny z normą, to próbę tą i próby poprzedzające, jeżeli mogą mieć wpływ na wyniki, należy powtórzyć po usunięciu przyczyny niezgodności.

W załącznikach A, B, C, D norma podaje:
A – metodę pomiaru rezystancji podłóg i ścian i dwie elektrody probiercze do jej pomiaru,
B - przykładowe metody sprawdzania działania urządzeń ochronnych różnic-prądowych,
C - metodę pomiaru rezystancji uziomu - sprawdzenie poprawności wykonania pomiaru,
D - przykłady metod pomiaru impedancji pętli zwarcia dla układów sieci TN.

W informacyjnym załączniku E – “Wskazówki stosowania przepisów arkusza 61: Sprawdzanie odbiorcze” norma zawiera dodatkowe wyjaśnienia interpretacyjne do kilku punktów normy:
- Przewiduje uwzględnianie wzrostu rezystancji przewodów ze wzrostem temperatury spowodowanej zwarciem, aby zmierzona wartość impedancji pętli zwarciowej spełniała wymagania 413.1.3. Wymagania te są spełnione, jeżeli zmierzona wartość impedancji pętli zwarciowej spełnia następującą zależność:

ZS (m) < (W)                                                        [2]

gdzie: ZS (m) jest zmierzoną wartością impedancji pętli zwarciowej obejmującej fazę
                                    i uziemiony punkt neutralny, w omach;
              Uo  jest napięciem znamionowym względem ziemi w woltach;
              Ia  jest prądem powodującym samoczynne zadziałanie zabezpieczenia w
                   wymaganym czasie 0,2; 0,4 lub 5 s.

- Omawia warunki wykonywania pomiaru rezystancji przewodów ochronnych i warunki jakie powinna spełniać zmierzona rezystancja tych przewodów aby ten pomiar mógł zastąpić pomiar impedancji pętli zwarciowej.

W załączniku informacyjnym F “Sprawdzanie i próby okresowe” omówiony jest cel przeprowadzania okresowych prób instalacji. Są one przeprowadzane dla określenia czy instalacje lub ich części nie pogorszyły się w takim stopniu, że dalsze ich wykorzystywanie jest niebezpieczne i nie spełniają one wymagań przepisów dotyczących instalacji. Sprawdzanie powinno obejmować badanie skutków wszystkich zmian wprowadzonych w instalacji. Podstawowe informacje dotyczące sprawdzania odbiorczego są również ważne do okresowego sprawdzania i prób.

4. Częstość wykonywania okresowych pomiarów i badań

Norma PN-IEC 60364-6-61 wymaga aby okresowe sprawdzania i próby instalacji elektrycznych były wykonywane w ciągu najkrótszego okresu po sprawdzeniu odbiorczym, który wynika z charakteru instalacji, eksploatacji i warunków środowiskowych w jakich eksploatowane są urządzenia. Najdłuższy okres między badaniami ustalony przez Ustawę Prawo Budowlane [15.9.] wynosi 5 lat. W załączniku omówiono przypadki, w których występuje wyższe ryzyko i zalecany jest krótszy badań i przeglądów. Należą do nich:

¾        miejsca pracy lub lokalizacje, gdzie występuje niebezpieczeństwo zniszczenia, pożaru lub wybuchu;

¾        miejsca pracy lub lokalizacje, gdzie występują instalacje zarówno niskiego jak i wysokiego napięcia;

¾        obiekty komunalne;

¾        place budowy;

¾        miejsca, w których używany jest sprzęt przenośny.

W zależności od warunków środowiskowych należy stosować różne okresy. Częstość badań należy ustalić w oparciu o wymagania Ustawy Prawo Budowlane [15.9], Ustawy Prawo Energetyczne [15.10.], wymagania przepisów o ochronie przeciwporażeniowej [15.1.] i przeciwpożarowej [15.13.] oraz o zasady wiedzy technicznej.

Ponieważ nie ma obecnie aktu normatywnego określającego czasokresy okresowego wykonywania pomiarów i badań, należy zgodnie z wymaganiem Rozporządzenia Ministra Gospodarki z 09 2000 r. w sprawie szczegółowych warunków przyłączenia podmiotów do sieci elektroenergetycznych (Dz. U. z 2000r. nr 85, poz.957) opracować instrukcję ruchu i eksploatacji, która powinna określać procedury i zasady czynności związanych z ruchem i eksploatacją urządzeń, instalacji i sieci elektroenergetycznych. Powinny więc w niej być podane czasokresy badań okresowych dostosowane do warunków środowiskowych panujących w danym zakładzie. Omawiana instrukcja powinna być zatwierdzona przez Dyrektora Zakładu, co znacznie ułatwi prawidłową eksploatacje urządzeń w tym zakładzie.

Wszystkie urządzenia i instalacje elektryczne można podzielić na cztery grupy
w zależności od wymaganej częstości badań.

- 1 grupa - urządzenia i instalacje badane w pełnym zakresie nie rzadziej niż co rok,
- 2 grupa - urządzenia i instalacje badane pod względem bezpieczeństwa przeciwpo-
                     rażeniowego nie rzadziej niż co rok i pod względem bezpieczeństwa
                     przeciwpożarowego, przez pomiar rezystancji izolacji nie rzadziej niż co 5 lat,
-  3 grupa - urządzenia i instalacje badane pod względem bezpieczeństwa przeciwpo-
                     rażeniowego nie rzadziej niż co 5 lat i pod względem bezpieczeństwa
                     przeciwpożarowego, nie rzadziej niż co rok
- 4 grupa - urządzenia badane w pełnym zakresie, nie rzadziej niż co 5 lat.

Bezpieczeństwo przeciwpożarowe zależy od prawidłowego doboru przekroju przewodów
i zabezpieczeń oraz od warunków chłodzenia przewodów i aparatury. Bezpieczeństwo przeciwpożarowe sprawdzamy przez kontrolę stanu izolacji przez jej oględziny, przez pomiar jej rezystancji, przez sprawdzenie czy zabezpieczenia są prawidłowo dobrane do aktualnych warunków obciążeniowych i czy spełnione są warunki chłodzenia urządzeń nagrzewających się podczas pracy - czy otwory i kanały wentylacyjne są drożne i nie uległy zatkaniu. Skuteczność ochrony przeciwporażeniowej polepsza skuteczność ochrony przeciwpożarowej.

Tabela 1. Wymagane czasokresy pomiarów eksploatacyjnych urządzeń i instalacji
                    elektrycznych