Niektóre problemy elektryczne mogą powodować ten sam widoczny objaw: obwód, który nagle zamiera i powoduje, że światła i urządzenia przestają działać. Dwie ściśle powiązane sytuacje, które mogą powodować ten problem to zwarcia i zwarcia doziemne. Istnieje wiele nieporozumień co do dokładnej różnicy pomiędzy tymi warunkami, a nawet profesjonalni elektrycy czasami nie zgadzają się co do dokładnych definicji.
Co to jest zwarcie doziemne?
W systemie elektrycznym może wystąpić wiele różnych rodzajów usterek – definiowanych jako każdy nieprawidłowy przepływ energii elektrycznej. Usterka doziemna jest rodzajem usterki, w której niezamierzona ścieżka błądzącego prądu elektrycznego płynie bezpośrednio do ziemi (do uziemienia). Również w tym przypadku obwód jest „krótki”, ponieważ omija okablowanie obwodu, więc usterka uziemienia może być technicznie zdefiniowana jako jeden z rodzajów zwarcia. I tak jak w przypadku każdego zwarcia, natychmiastowym skutkiem jest nagłe zmniejszenie rezystancji, które powoduje przepływ prądu w sposób niezakłócony. Podobnie jak inne rodzaje zwarć, zwarcie doziemne powoduje zadziałanie wyłącznika z powodu niekontrolowanego przepływu prądu.
Ale dla elektryka, zwarcie doziemne jest ogólnie definiowane jako sytuacja, w której gorący przewód styka się z przewodem uziemiającym lub uziemioną częścią systemu, taką jak metalowa skrzynka elektryczna. Dlatego też elektrycy uważają, że zwarcie doziemne różni się od zwarcia, chociaż inżynier elektryk widzi to nieco inaczej.
Główne niebezpieczeństwo związane z uskokami doziemnymi polega na prawdopodobieństwie porażenia, jeżeli osoba znajdzie się w kontakcie ze ścieżką najmniejszego oporu do ziemi. Dlatego niebezpieczeństwo porażenia jest znacznie większe w sytuacjach, gdy człowiek stoi na ziemi lub w wilgotnym miejscu.
Ochrona przed zwarciami doziemnymi jest oferowana przez wyłączniki, które wyzwalają się, gdy przepływ prądu nagle wzrasta, oraz przez system przewodów uziemiających w obwodach, które zapewniają bezpośrednią drogę powrotną do ziemi, jeśli prąd błądzi poza ustalonymi obwodami. Istnieją również wyłączniki różnicowo-prądowe, które mogą być stosowane w sytuacjach, w których zwarcia doziemne są szczególnie prawdopodobne, np. na zewnątrz, w pobliżu instalacji wodno-kanalizacyjnych oraz w miejscach poniżej poziomu gruntu.
Co to jest zwarcie?
Zwarcie to każdy przepływ prądu elektrycznego, który wychodzi poza przewidziany obwód z niewielkim lub żadnym oporem dla tego przepływu. Zwykle przyczyną są gołe przewody stykające się ze sobą lub połączenia przewodów, które się poluzowały. Natychmiastowym skutkiem jest to, że duża ilość prądu nagle zaczyna płynąć. To z kolei powoduje zadziałanie wyłącznika automatycznego, który natychmiast zatrzymuje przepływ prądu. Ten stan jest znany jako „krótki” obwód, ponieważ prąd omija okablowanie pełnego obwodu i wraca natychmiast do źródła krótszą drogą.
Dla elektryków, zwarcie jest zwykle definiowane jako sytuacja, w której gorący przewód styka się z przewodem neutralnym, np. gdy gorący przewód luzuje się od swojego połączenia i styka się z przewodem neutralnym.
Zwarcie może wystąpić, gdy izolacja na przewodach topi się i odsłania gołe przewody. Głównym zagrożeniem związanym ze zwarciem jest wyładowanie łukowe lub iskrzenie, które może wystąpić, gdy prąd elektryczny przeskakuje z gorącego przewodu na neutralny. Taka sytuacja może łatwo spowodować pożar. Zwarcia mogą również wystąpić w okablowaniu poszczególnych urządzeń, takich jak lampy lub inne urządzenia podłączane do sieci. Postrzępione lub w inny sposób uszkodzone przedłużacze elektryczne lub przewody urządzeń mogą również powodować zwarcia.
Ochrona przed zwarciami jest zapewniana głównie przez wyłączniki, które uruchamiają się i odcinają obwód, gdy prąd zaczyna płynąć w niekontrolowany sposób. Specjalny typ wyłącznika, przerywacz obwodu łukowego (AFCI) jest obecnie powszechnie stosowany. Wyczuwa on łuki, czyli iskrzenie, i wyłącza prąd, nawet zanim przepływ prądu przeciąży wyłącznik.
Kiedy to błąd uziemienia lub zwarcie
Zarówno zwarcia, jak i zwarcia doziemne mogą się zdarzyć, jeśli nie wyłączysz zasilania obwodu przed rozpoczęciem pracy nad nim. Nagie przewody mogą nieuchronnie dotykać niewłaściwych miejsc: Gorący przewód do przewodu neutralnego oznacza zwarcie, które powoduje lecące iskry; gorący przewód do przewodu uziemiającego lub do uziemionej metalowej skrzynki oznacza zwarcie doziemne i możliwe porażenie prądem. Aby uniknąć tych poważnych problemów, zawsze wyłączaj obwód, zanim zaczniesz pracować nad jakąkolwiek jego częścią.
Powszechne przyczyny zwarć doziemnych
- Woda przeciekająca do skrzynki elektrycznej może spowodować zwarcie doziemne, ponieważ woda jest przewodnikiem elektryczności.
- Zużyte przewody lub przewody gorące, które nie są całkowicie osadzone w swoich końcówkach, mogą zetknąć się z przewodami uziemiającymi, urządzeniami uziemiającymi lub puszkami.
- Narzędzia elektryczne lub urządzenia bez odpowiedniej izolacji mogą spowodować zwarcie doziemne, jeżeli wadliwe okablowanie spowoduje przepływ prądu bezpośrednio do ziemi. Podczas pracy na zewnątrz lub poniżej poziomu należy zawsze podłączać narzędzia do gniazd GFCI lub używać przedłużaczy z zabezpieczeniem GFCI.
Powszechne przyczyny zwarć
- Luźne połączenie jednego z dwóch przewodów w skrzynce przyłączeniowej lub puszce może spowodować zwarcie.
- Zwarcie może wystąpić, gdy przewód wyślizgnie się z zacisku w urządzeniu elektrycznym, takim jak gniazdo. Gdy dotknie on innego przewodu, powstaje zwarcie.
- Urządzenie może napotkać wewnętrzny problem z okablowaniem, powodując przypadkowe dotknięcie przewodu gorącego i neutralnego.
- Insekty lub gryzonie mogą przeżuć izolację przewodu i spowodować zwarcie pomiędzy dwoma przewodami w wiązce przewodów.
-
Zabezpieczaj za pomocą wyłącznika różnicowoprądowego/GFCI
-
Zapobiegaj poprzez testowanie sprzętu do wykrywania zwarć doziemnych
-
Sprawdzaj, czy izolacja przewodów nie jest zużyta
-
Zabezpieczaj za pomocą wyzwalanych wyłączników automatycznych/urządzeń AFCI
-
Zapobiegaj poprzez modernizację gniazd mających ponad 15 lat
-
Przeprowadź coroczną konserwację wyłączników automatycznych