Przeciwpożarowy detektor iskrzenia 5SM6 firmy Siemens zapobiega pożarom instalacji elektrycznych poprzez niezawodną identyfikację usterki i bezpieczne odłączenie obwodu, które następuje przed przegrzaniem przewodów. Aparat rozróżnia niebezpieczne i bezpieczne stany w instalacji (robocze iskrzenie urządzeń, tj. wiertarka czy silnik pralki) i reaguje wyłącznie na zagrożenia. Rozwiązanie jest zgodne z najnowszymi tendencjami w europejskich regulacjach dotyczących zabezpieczeń instalacji nn.

Nawet niewielkie zakłócenia w instalacjach elektrycznych mogą mieć poważne konsekwencje. Statystyki z rynku niemieckiego wskazują, że ponad 30% wszystkich pożarów budynków jest spowodowanych uszkodzeniem instalacji elektrycznych (rys. 2). Należy przy tym zwrócić uwagę, że w ponad 20% przypadków przyczyna pożaru nie została wyjaśniona, w związku z czym udział uszkodzeń instalacji elektrycznych może być jeszcze większy.

Rys. 1. Przeciwpożarowy detektor iskrzenia 5SM6 firmy Siemens

Do tej pory koncepcja ochrony instalacji elektrycznych zawarta w europejskich normach i stosowana przez wszystkich producentów aparatury zabezpieczającej niskiego napięcia posiadała poważną lukę. Żaden powszechnie stosowany aparat (bezpieczniki, wyłączniki nadmiarowoprądowe, wyłączniki różnicowoprądowe) nie wykrywa niebezpiecznego iskrzenia w obwodzie elektrycznym, które może prowadzić do pożarów.

Rys. 2. Przyczyny pożarów w Niemczech (2010 r.)

Rodzaje iskrzenia w instalacji elektrycznej

Można rozróżnić trzy rodzaje iskrzenia występujące w instalacjach elektrycznych (rys. 3).

Rys. 3. Rodzaje uszkodzeń wykrywanych przez detektor 5SM6: iskrzenie szeregowe, zwarcie równoległe (fazy do N oraz do PE)

Iskrzenie szeregowe
Iskrzenie szeregowe (w ramach jednej fazy) – powstaje w uszkodzonym przewodzie na skutek m.in. utraty styku (np. obluzowania przewodów w gniazdach odpływowych – rys. 4), mechanicznego uszkodzenia izolacji (np. pęknięcia izolacji spowodowanego zbyt silnym zginaniem niepoprawnie poprowadzonego przewodu – rys. 5; zmiażdżenia przewodu – rys. 6). Instalacja elektryczna nie jest chroniona przed tego typu uszkodzeniami przez żadne powszechnie stosowane zabezpieczenie. Jest to obszar zabezpieczany tylko przez detektory iskrzenia 5SM6.

Rys. 4. Obluzowanie przewodów w gniazdach wtykowych

Rys. 5. Pęknięcie izolacji na skutek zbyt silnego zginania przewodu

Iskrzenie równoległe
Iskrzenie równoległe występuje na skutek starzenia się izolacji czy też uszkodzeń mechanicznych przewodów – rys. 7. W ramach iskrzenia równoległego wyróżnia się dwa rodzaje zakłóceń:
• iskrzenie pomiędzy przewodem fazowym a neutralnym (N) bądź dwoma przewodami fazowymi. W normalnych warunkach tego typu uszkodzenia powinny być wychwytywane przez wyłączniki nadmiarowoprądowe lub bezpieczniki, jednak w szczególnych przypadkach – zbyt wysokiej impedancji obwodu – prąd wyłączeniowy takich zabezpieczeń może nie zostać osiągnięty. W tym przypadku detektor iskrzenia 5SM6 może stanowić bardzo dobre uzupełnienie ochrony przeciwpożarowej;
• iskrzenie pomiędzy przewodem fazowym a ochronnym (PE) – przepływ prądu w takiej sytuacji skutkuje wyzwoleniem wyłącznika różnicowoprądowego o znamionowym prądzie różnicowym do 300 mA. Podobnie jak w poprzednim przypadku, samo zabezpieczenie różnicowoprądowe może nie zareagować na tego typu uszkodzenie w instalacji elektrycznej. Przeciwpożarowy detektor iskrzenia 5SM6 reaguje również na takie zakłócenia, dlatego może uzupełnić ochronę instalacji.

Rys. 6. Przewody uszkodzone w wyniku zmiażdżenia

Ochrona instalacji

Rysunek 8 przedstawia proponowane koncepcje kompleksowej ochrony instalacji elektrycznej przed wyżej wymienionymi uszkodzeniami, uwzględniające zastosowanie detektorów iskrzenia 5SM6.
Należy jednocześnie zaznaczyć, że warunkiem poprawnego działania zabezpieczenia przed iskrzeniem jest nie tylko wykrywanie wymienionych zakłóceń, ale również reagowanie wyłącznie na rzeczywiste uszkodzenia. W przypadku detektora 5SM6 oznacza to, że aparat musi niezawodnie rozróżnić iskrzenie będące następstwem uszkodzenia instalacji lub urządzenia elektrycznego od iskrzenia roboczego urządzeń (np. wiertarki, odkurzacze – iskrzenie na komutatorze silnika), w przypadku którego zadziałanie zabezpieczenia jest niepożądane. Dzięki zaawansowanej logice wykrywania uszkodzeń detektor 5SM6 zapewnia niezawodne rozłączanie obwodu tylko w przypadku uszkodzeń w obwodzie, zagrażających powstaniem pożaru instalacji elektrycznej.

Rys. 7. Uszkodzenie mechaniczne spowodowane przewierceniem izolacji dwóch żył

Normy międzynarodowe i europejskie

Norma IEC 60364-1 / HD 60364-1 definiuje obszary zastosowań, a także cele i wymagania stawiane instalacjom elektrycznym niskiego napięcia. W sekcji 131.3 omawiana jest wymagana ochrona przed skutkami termicznymi w instalacjach elektrycznych, m.in. przed występowaniem łuku elektrycznego. Oznacza to, że w instalacji musi być zapewniona ochrona przed zagrożeniami, które są skutkiem wystąpienia łuku elektrycznego (czyli m.in. iskrzenia). Jednakże do tej pory nie były dostępne urządzenia mogące zapewnić taką ochronę. Siemens jako jedyna firma w Europie wprowadził na rynek zabezpieczenie spełniające taką funkcję – przeciwpożarowy detektor iskrzenia 5SM6. Zabezpieczenie to jest zgodne z normą IEC 62606 / DIN EN 62606 (VDE 0665-10) określającą standardy dla detektorów iskrzenia, według których będą one rozwijane. Norma ta szczegółowo opisuje typowe wymagania (np. zdolność łączeniową, żywotność urządzenia, kompatybilność elektromagnetyczna, straty energii, zgodność z innymi urządzeniami zabezpieczającymi – RCD i MCB) oraz procedury testowania wyzwoleń, zarówno w przypadku iskrzenia szeregowego, jak i równoległego.
Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) oraz Europejski Komitet Normalizacyjny Elektrotechniki (CENELEC) rozpatrzyły już zasadność instalacji detektorów iskrzenia.

Rys. 8. Koncepcje kompleksowej ochrony instalacji elektrycznej

Zalecenia instalacyjne
Zgodnie z najnowszym wydaniem normy IEC 60364-4-42 oraz HD 60364-4-42 instalacja przeciwpożarowych detektorów iskrzenia jest zdecydowanie zalecana. W punkcie 421.7 działu normy mówiącego o ochronie przed pożarem wywołanym przez urządzenia elektryczne, przedstawiono obszar rekomendowanego zastosowania tych urządzeń. Są to:
• budynki z sypialniami (domy opieki, szpitale, mieszkania, domy jednorodzinne – szczególnie sypialnie, pokoje dziecięce oraz miejsca, w których bez nadzoru działają urządzenia o dużym poborze mocy),
• miejsca o dużym ryzyku wystąpienia pożaru ze względu na charakter pracy zakładu lub składowania materiałów, tj. o kategorii zagrożenia pożarowego BE2 (stodoły, warsztaty stolarskie, magazyny materiałów łatwopalnych, tartaki),
• budynki o palnej konstrukcji – kategoria CA2, oraz o konstrukcji podatnej na rozprzestrzenianie się ognia – kategoria CB2 (np. drewniane domki letniskowe),
miejsca z zagrożeniem dla dóbr niezastąpionych (muzea, kościoły).
W normie tej zezwala się zarazem, by Komitety Narodowe mogły decydować, czy stosowanie przeciwpożarowych detektorów iskrzenia będzie zaleceniem, czy też wymogiem.
W Niemczech wraz z nowym wydaniem normy DIN VDE 0100-420 (luty 2016 r.) wprowadzono wymóg instalowania detektorów iskrzenia w wielu obszarach, m.in. w obwodach jednofazowych o prądzie znamionowym nie większym niż 16 A, w budynkach użyteczności publicznej, szczególnie tam, gdzie ewakuacja ludzi jest w jakiś sposób utrudniona. W związku z tym można się spodziewać, że także inne europejskie kraje, w tym Polska, pójdą w ślady Niemiec i w przyszłości wprowadzą taki wymóg.

Podsumowanie

Detektor 5SM6 (rys. 1) został wprowadzony na rynek europejski w 2012 roku. Doświadczenie zdobyte przez cztery lata obecności produktu na rynku niemieckim daje firmie Siemens znaczną przewagę nad konkurencyjnymi producentami, którzy są na etapie prowadzenia badań laboratoryjnych nad swoimi rozwiązaniami technicznymi i dopiero planują wdrożenie tego typu zabezpieczeń do obrotu.
Dodatkowe informacje na temat detektora iskrzenia 5SM6 są dostępne na stronie internetowej www.siemens.pl/AFDD.

Łukasz Barton
Autor jest pracownikiem
firmy Siemens