Villanyszerelők Lapja

Méréstechnika

Áram-védőkapcsolók (RCD-k) vizsgálati módszerei

Hibavédelem ellenőrzése – műszeres vizsgálatok V.

2016. június 13. | Furján Attila, Oláh Csaba villamosmérnökök |  7541 | |

Áram-védőkapcsolók (RCD-k) vizsgálati módszerei

Villamos berendezések hibavédelmi szempontból történő első vagy időszakos, esetleg javítást követő felülvizsgálatának fontos részét képezi az áram-védőkapcsolók, szabvány szerinti rövidítéssel az RCD-k (egyéb használt, de nem szabványos elnevezései: FI kapcsoló, FI relé, ÉV kapcsoló, ÉV relé, életvédelmi relé) felülvizsgálata, függetlenül attól, hogy alapvédelmi vagy kiegészítő védelmi szerepet tölt be a vizsgált eszköz hibavédelem szempontjából. Áram-védőkapcsolók felülvizsgálata esetén azonosítás, szemrevételezés és műszeres mérés is szükséges az adott eszköz vizsgálatának és minősítésének elvégzéséhez. Az RCD-k vizsgálatának eredményeit javasolt önálló jegyzőkönyvben csatolni a vizsgált villamos berendezés vagy berendezésrész minősítő iratának mellékleteként.

Áram-védőkapcsoló működése

Az áram-védőkapcsolók működésének elve az aktív vezetők (fázisvezetők és nullavezető) áramának összegzésén alapul. A gyakorlatban leggyakrabban mágneses összegzést alkalmaznak, az RCD burkolatán belül egy vasmagot helyeznek el, melyen az összes aktív vezetőt átvezetik, így normál üzemi állapot esetén a zárt vasmag eredő gerjesztése nulla (RCD-k alkalmazhatók egy- és háromfázisú villamos berendezések, akár szimmetrikus háromfázisú hálózatok esetén is!). Testzárlat esetén, ha az üzemi áram egy része hibaáramként a védővezetőn vagy a földön keresztül folyik el, a vasmag gerjesztetté válik (Ibe=Iki), ezt egy különbözeti áramrelé érzékelni képes. Abban az esetben, ha a hibaáram értéke meghaladja az áram-védőkapcsoló névleges különbözeti áramértékét, az RCD működésbe lép. A hibaáram kialakulása történhet a szigetelés ellenállásának romlásából adódóan (öregedés, nedvesedés, kémiai behatások által), vagy testzárlat fellépésének következtében. Az RCD-k működési elvéből adódik, hogy az öszszes aktív vezetőt keresztül kell vezetni az RCD-n, viszont a PEN, és a PE vezetők bekötése szigorúan tilos. Az RCD sematikus ábrája a bekötött vezetőkkel az 1. ábrán látható.

1. ábra: RCD sematikus ábrája

Vonatkozó szabványok

Az áram-védőkapcsolók szemrevételezéssel és műszeres méréssel történő ellenőrzését az MSZ HD 60364-6:2007 szabvány 61.3.6.1. pontja a táplálás önműködő lekapcsolására vonatkozó általános előírások között részletezi. Az említett szabványon túl a jelenleg érvényben lévő MSZ 4851-3:1989 szabvány 3. pontja foglalkozik az áram-védőkapcsolások ellenőrző méréseivel. A mérés során a vizsgált RCD-re vonatkozó általános előírásokat és határértékeket beépített túláramvédelmet nem tartalmazó áram-védőkapcsoló esetén az MSZ EN 61008-1:2013 beépített túláramvédelmet tartalmazó áram-védőkapcsoló esetén az MSZ EN 61009-1:2013 szabvány foglalja magába. B illetve F típusú RCD-k alkalmazása esetén az MSZ EN 62423:2013 szabvány tartalmazza az általános előírásokat illetve vonatkozó követelményeket. Az áram-védőkapcsolók vizsgálatánál alkalmazott műszereket és mérési módokat valamint az ellenőrzésükkel szemben támasztott követelményeket az MSZ EN 61557-6:2008 szabvány tárgyalja.

Áram-védőkapcsolók alkalmazása

Táplálás önműködő lekapcsolásával kialakított hibavédelmi mód esetén az áram-védőkapcsoló alkalmazható TT, TN, IT rendszer esetén is lekapcsoló eszközként. Az RCD-k TT rendszerben történő alkalmazása nem korlátozott, TN rendszerű hálózat esetén TN-S illetve TN-C-S hálózattípusnál az áram-védőkapcsoló használata abban az esetben megengedett, ha a fogyasztói oldalon nem történik PEN vezető használata. Ebben az esetben az RCD a fogyasztói oldalon (a nulla és a védővezető szétválasztási pontja után) alkalmazható. Működési elvéből adódóan TN-C típusú hálózatok és TN-C-S hálózatok szolgáltatói oldalán az áram-védőkapcsoló nem alkalmazható hibavédelmi szervként. IT rendszer esetén RCD alkalmazható hibavédelmi kioldó szervként, de ebben az esetben a névleges különbözeti kioldó áramát az adott rendszer jellemzőinek figyelembe vételével, megfelelő méretezéssel kell meghatározni. Mivel cikksorozatunk témája a hibavédelem ellenőrzése műszeres vizsgálatokkal, így erre most külön nem térünk ki. Abban az esetben, ha üzemszerűen működő IT rendszerben RCD alkalmazása történik, annak vizsgálata megegyezik a TT, illetve TN rendszerben alkalmazott áram-védőkapcsolók vizsgálatával.

RCD típusok

Ahhoz, hogy az áram-védőkapcsolók vizsgálatánál a megfelelő határértékek szerint minősítsük az adott védelmi eszközt, meg kell határoznunk, hogy milyen típusú RCD felülvizsgálata történik. Az RCD-k főbb típusait az 1. táblázat tartalmazza, ennek alapján szükséges eldönteni, hogy az adott RCD a villamos berendezés vagy berendezésrész fixen csatlakoztatott eleme (RCCB, RCBO), avagy hordozható RCD. A hordozható áram-védőkapcsolók (PRCD) nem képezik részét az adott villamos berendezés hibavédelmi szempontból történő felülvizsgálatának. A legtöbb univerzális érintésvédelmi műszer nem alkalmas hordozható áram-védőkapcsoló felülvizsgálatára, ilyen típusú RCD-k esetén speciális érintésvédelmi, vagy hordozható készülék- és berendezésvizsgáló műszerrel végezhető el a felülvizsgálat.

A vizsgált áram-védőkapcsoló fajtájának beazonosítása után meg kell állapítanunk, hogy milyen típusú RCD képezi a vizsgálat tárgyát. Fontos különbséget tenni az úgynevezett szelektív (időben késleltetett) és az általános típusú áram-védőkapcsolók között. Bár a szelektív RCD-k külön vizsgáló műszert nem igényelnek, a mérés megkezdése előtt figyelnünk kell arra, hogy ezt a paramétert külön beállítsuk a mérés elvégzéséhez. Mivel a legtöbb univerzális, illetve célműszer képes az egyes vizsgálatok elvégzése után a mért eredményeket minősíteni, így a vizsgálat megkezdése előtt csak a vizsgálatnál alkalmazott szabványokat, illetve az adott mérendő áram-védőkapcsoló paramétereit kell a műszeren beállítani.

1. táblázat:
főbb RCD típusok

Rövidítés Típus Leírás
RCD Residual-Current Device
Áram-védőkapcsoló
Az összes létező áramvédőkapcsoló általános szabványos gyűjtőneve.
RCCB Residual-Current Circuit Breaker
Áram-védőkapcsoló
Beépített túláramvédelemmel nem rendelkező áram-védőkapcsoló általános megnevezése.
RCBO Residual-Current Circuit Breaker with overcurrent protection
RCD+túláramvédelem
Beépített túláramvédelemmel rendelkező áram-védőkapcsoló általános megnevezése.
PRCD Portable Residual-Current Device
Hordozható RCD
Nem a villamos berendezés fixen csatlakoztatott részét képező áram-védőkapcsoló önálló hordozható tokozatba építve.
   

2. táblázat: főbb RCD típusok
a kioldó áram jellege szerint

Rövidítés Kioldó áram típusa
AC • Szinuszos váltakozó hibaáram
A

• Szinuszos váltakozó hibaáram
• Lüktető egyenáramú hibaáram
• IΔn ≤ 6 mA egyenáram

B

• Szinuszos váltakozó hibaáram
• Lüktető egyenáramú hibaáram
• IΔn ≤ 6 mA egyenáram
• Nagyfrekvenciás (1 kHz-ig) AC hibaáram
• Egyenáramú hibaáram

F

• Szinuszos váltakozó hibaáram
• Lüktető egyenáramú hibaáram
• IΔn ≤ 6 mA egyenáram
• Nagyfrekvenciás AC hibaáram

3. táblázat:
RCD-kre vonatkozó kioldási idők

  Vizsgálandó áram
RCD típus 0,5×IΔN IΔN 2×IΔN 5×IΔN
G (general use – általános használatra) késleltetés nélküli RCD Nincs kioldás tΔ
tΔ
tΔ
S (selective – szelektív) időben késleltetett RCD Nincs kioldás 130 ms
<tΔ<
500 ms
60 ms
<tΔ<
200 ms
50 ms
<tΔ<
150 ms
   

4. táblázat: névleges különbözeti kioldó áramtartomány RCD típustól függően

RCD típus Névleges különbözeti
kioldó áramtartomány
Jelalak
Alsó határérték Felső határérték
AC 0,5×IΔN 1×IΔN Szinusz
A 0,35×IΔN 1,4×IΔN Lüktető
B 0,5×IΔN 2×IΔN

 RCD-k vizsgálata

Villamos berendezések vagy berendezésrészek hibavédelmi szempontból történő felülvizsgálata esetén az áram-védőkapcsolók felülvizsgálatát szemrevételezéssel és műszeres méréssel kell elvégezni az MSZ HD 60364-6:2007 szabvány 61.3.6.1. pontja szerint. Mint a korábbiakban említettük, javasolt az egyes áram-védőkapcsolók vizsgálati eredményeit önálló jegyzőkönyvben feltüntetni. Magyarország felmentést kapott az MSZ HD 60364-6:2007 szabvány H mellékletében tájékoztatásként közölt ellenőrzés jelentése című jegyzőkönyvminta alól azzal a kitétellel, hogy ezt az általános mintát fölváltják a módosított nemzeti rendelkező mellékletek, előírt minimális tartalommal. Jelenleg ezen melléklet alapján az áram-védőkapcsolók vizsgálata azonosításból (vonatkozó szabványok, vizsgáló műszer adatai, vizsgált RCD áramköri azonosítója, névleges feszültsége, névleges árama, névleges különbözeti kioldó árama és pólusszáma), szemrevételezésből (az eszköz sértetlen és megfelelő működésű, saját tesztgombbal történő ellenőrzés elvégzésre került) és műszeres mérésből (működés ellenőrzése külső hibaáramkörrel, kioldási idő ellenőrzése az előírt szorzótényezőkkel, névleges különbözeti kioldó áram értékének ellenőrzése, automatikus mérési sorozat elvégzése) tevődik össze.

Az azonosítás a jegyzőkönyvben feltüntetendő adatok rögzítésén túl a műszeres vizsgálat beállításait is elősegíti. A mérés elvégzéséhez szükséges megállapítani, hogy fix telepítésű RCD vizsgálatára kerül-e sor, a műszeren be kell állítani az RCD típusát (2. táblázat), névleges különbözeti kioldó áramértékét és hogy ezen túl szelektív vagy általános RCD képezi a vizsgálat tárgyát. Abban az esetben, ha az azonosítás megtörtént, az áram-védőkapcsoló burkolatának épségét és megfelelő működését ellenőrizni kell szemrevételezéssel. Ezen ellenőrzés körébe tartozik az RCD saját teszt- vagy próbagombjával történő működtetése. A tesztgombbal történő ellenőrzés során háromszor le kell oldani az adott áram-védőkapcsolót.

A műszerrel történő vizsgálat első lépéseként külső hibaáramkörrel kell ellenőrizni az RCD működését. Ennek az ellenőrzésnek a végrehajtásához javasolt nagyáramú hurokimpedancia mérést végezni az RCD által védett hálózatrész bármely pontján. Mivel a korszerű érintésvédelmi műszerek nagy többsége Imérő >10 A-es mérőáramot használ, megfelelően bekötött áram-védőkapcsoló esetén ez a mérés mindenképpen kioldást fog előidézni. Ennél a mérésnél nincs tényleges számszerű mérési eredmény, csak azt vizsgáljuk, hogy ha az RCD által védett hálózaton a védővezető felé hibaáram folyik, az áram-védőkapcsoló elvégzi-e az általa védett hálózatrész lekapcsolását.

A vizsgálat részeként javasolt elvégezni az adott hálózatrész legtávolabbi pontján (a lehető legnagyobb hurokimpedancia-érték esetén) az érintési feszültség mérését. Ezt a funkciót a műszereken jellemzően az RCD menüponton belül, UC rövidítéssel találjuk (az angol contact – érintés szó első betűjéből ered). Alapvetően az érintési feszültség az egyidejűleg megérinthető vezetőképes részek között fellépő feszültség-különbséget jelenti meghibásodás (szigetelési hiba, testzárlat) esetén. RCD-vel védett áramkör esetén ez a mérés ténylegesen egy kisáramú hurokimpedancia-mérést jelent (az RCD kioldása nélkül), amely értéket az adott RCD névleges különbözeti kioldó áramértékével megszorozva megkapjuk az adott hálózatrészen, hiba esetén fellépő maximális érintési feszültségértéket. Mivel a jelenleg kapható áram-védőkapcsolók maximális névleges különbözeti kioldó áramértéke IN=1000 mA, így belátható, hogy megfelelő hálózatkialakítás esetén ez az érték az 1–2 V-os tartomány alatt fog elhelyezkedni.

A vizsgált áram-védőkapcsoló típusától és névleges különbözeti kioldó áramértékétől függetlenül mérni kell az RCD kioldási idejét (műszereken jellemzően RCDt-vel jelölve) különböző szorzótényezők esetén. Ehhez a méréshez nem szükséges a vizsgált RCD típusa, hiszen ezek a leoldási idők általánosan vonatkoznak a fix csatlakoztatású áram-védőkapcsolókra. Ebben az esetben a mérés megkezdése előtt be kell állítani az RCD névleges különbözeti kioldó áramértékét, és hogy milyen szorzótényezővel fogjuk a vizsgálatot elvégezni. Félszeres 0,5×IN szorzótényező esetén nem történhet kioldás a mérés ideje alatt, egyszeres-, kétszeres-, és ötszörös szorzótényezővel történő mérés esetén a kioldási idők maximális értékeit a 3. táblázat tartalmazza.

A kioldási idők ellenőrzése után a műszerrel az áram-védőkapcsoló névleges különbözeti kioldó áram értékét kell ellenőrizni. Ennél a mérésnél fontos beállítani az áramértéken túl az adott RCD típusát is, mivel a különböző típusú RCD-k más nagyságú kioldási áram hatására képesek működésbe lépni. Ilyenkor a műszer a beállított típusnak megfelelő intervallumon belül vizsgálja az áram-védőkapcsolót, folyamatosan növekvő értékű hibaáramot előállítva. A különböző típusú RCD-k esetén a határértékeket a 4. táblázat tartalmazza.

Utolsó lépésként a műszerrel automatikus mérési próbát kell végrehajtani, ilyenkor a műszer a beállított paraméterek alapján kétféle polaritású vizsgáló jellel teszteli az RCD-t érintési feszültség, kioldási idő, névleges különbözeti kioldó áram szempontjából (2. ábra). Mivel a vizsgálat tárgya egy zárt burkolattal rendelkező szerkezet, ha bármely része a vizsgálatnak azt eredményezi, hogy az adott eszköz nem megfelelő, akkor a vizsgálati jegyzőkönyv nem megfelelő minősítést kap. Az áram-védőkapcsolók műszeres vizsgálatát elvégezhetjük az általuk védett hálózatrész bármelyik dugaszolóaljzatán vagy csatlakozó pontján, de adott esetben a műszert csatlakoztathatjuk az RCD sorkapcsaira is.

Bár jelen cikksorozatunknak nem képezi részét, de fontos megemlíteni, hogy az áram-védőkapcsolókat a hibavédelmi szempontból történő felülvizsgálat keretein túl a 10/2016. (IV. 5.) NGM rendelet (ami 2016. május 5-től váltotta a 14/2004. (IV. 19.) FMM rendeletet), illetve a 8/1981. (XII. 27.) IpM rendelet (KLÉSZ) hatálya alá tartozó villamos berendezések esetén háromhavonta működési próbával (saját teszt- gombbal történő ellenőrzés) kell ellenőrizni az áram-védőkapcsolók működését. Az ideiglenesen telepített munkahelyek esetén az áram-védőkapcsolókat a telepítéskor és azt követőn havonta működési próbával ellenőrizni kell a 10/2016. (IV. 5.) NGM rendelet szerint.

Borítóképen: RCD automatikus vizsgálata korszerű érintésvédelmi műszerrel.

Áram-védőkapcsolóEllenőrzésHibavédelemMSZ HD 60364Vizsgálat

Kapcsolódó