Zabezpieczenia nadprądowe instalacji elektrycznych

Pierwszym powszechnie stosowanym zabezpieczeniem obwodu elektrycznego był bezpiecznik topikowy. Jest to wciąż najtańsze i jednocześnie najbardziej niezawodne zabezpieczenie. Bezpieczniki topikowe stosowane są obecnie coraz rzadziej. W instalacjach elektrycznych 400/230 V powszechnie wykorzystywany był bezpiecznik z wkładką topikową Bi-Wts o charakterystyce szybkiej oraz Bi-Wtz o charakterystyce zwłocznej.

W większości instalacji rozdzielczych stosowane były bezpieczniki wkręcane o prądzie nominalnym do 63 A. Najbardziej popularna podstawa bezpiecznika z gniazdem E27 umożliwiała stosowanie zabezpieczeń o prądzie nominalnym od 2 do 25 A. Ważną cechą tych aparatów jest duża wytrzymałość zwarciowa wynosząca 40 kA przy cosφ=0,2 oraz zdolność ograniczania prądu zwarciowego.

Duża wytrzymałość zwarciowa pozwalała na szerokie stosowanie tych zabezpieczeń. Dlatego bezpieczniki były szeroko wykorzystywane w zabezpieczeniu przed skutkami zwarć i przeciążeń, m.in. w instalacjach elektrycznych budynków mieszkalnych oraz w przemyśle. Wadą każdego bezpiecznika topikowego jest konieczność jego wymiany po każdorazowym zadziałaniu. Bezpieczniki są więc jednorazowym zabezpieczeniem.


Podczas wymiany przepalonej wkładki topikowej, elementy czynne są dostępne w zasięgu dotyku bezpośredniego. Obsługi dokonuje zwykle użytkownik instalacji. Często więc jest to osoba o niewielkich kwalifikacjach. Kolejną wadą tych bezpieczników jest również iskrzenie przy załączaniu obwodu, mogące powodować
przepięcia oraz wypalanie się styków. Zastosowanie wkładki topikowej „naprawianej”, innego typu lub/i o większym prądzie nominalnym powoduje, że zabezpieczenie to może być nieskuteczne i oczywiście niebezpieczne.

Jednym z pierwszych rozwiązań eliminujących wady bezpieczników był nadmiarowy wyłącznik instalacyjny. Wyłącznik ten jest wkręcany w miejsce wkładki topikowej do podstawy bezpiecznikowej z gniazdem E27. Jest to więc bezpośredni zamiennik wkładki topikowej bezpiecznika, dlatego też potocznie jest on nazywany niepoprawnie „bezpiecznikiem automatycznym”. Wytrzymałość zwarciowa tych aparatów wynosi tylko 1,5 kA, co wyklucza możliwość zastosowania w wielu aplikacjach.

Najbardziej rozpowszechnione są wyłączniki o charakterystyce L, które znalazły zastosowanie w zabezpieczeniu instalacji elektrycznych budynków mieszkalnych. Instalacje te były dobezpieczane bezpiecznikiem topikowym.

W podstawie bezpiecznikowej umieszczany był element zwany wstawką kalibrową.
Jego zadaniem było ograniczenie możliwości zastosowania zabezpieczenia (wkładki topikowej lub wyłącznika wkrętakowego) o większym prądzie nominalnym niż przewidziany przez projektanta instalacji. Niestety, zabezpieczenie to było często usuwane.

W wielu budynkach instalacje elektryczne mają więcej niż 20 lat i nie były modernizowane od nowości. Często właściciele ograniczają remonty tylko do wymiany gniazd i łączników instalacyjnych. Podczas gdy najważniejsze elementy instalacji, zabezpieczenia są pozostawiane bez zmian. Stare zabezpieczenia są często w złym stanie. Najczęściej mają utlenione i przegrzane zestyki. Dlatego zawsze przy okazji przeglądów czy remontów, zabezpieczenia instalacji powinny być sprawdzone.

Zweryfikowana powinna być również ich zgodność z projektem. Najlepszym jednak rozwiązaniem jest kompleksowa wymiana starych zabezpieczeń. Obecnie powszechnie stosowana jest aparatura modułowa, której elementy wykonywane są w standardowych obudowach zajmujących daną liczbę pól w rozdzielnicy.

Dzięki standaryzacji wszystkie aparaty w obudowie modułowej mogą być umieszczane we wspólnej rozdzielnicy, a całość zajmuje zdecydowanie mniej miejsca. Na wspólnej szynie nośnej DIN, obok wyłącznika nadmiarowego może też być instalowanych wiele dodatkowych aparatów, takich jak wyłączniki różnicowoprądowe, złączki, kontrolki itp. Wyłącznik modułowy wyeliminował większość wad poprzednich aparatów. Zbędne są także duże i kłopotliwe w montażu podstawy bezpiecznikowe, przez co zmniejszono liczbę zestyków.

Typowe wartości prądów znamionowych zabezpieczeń nadprądowych zawierają się
w przedziale od 1 do 63 A. Najbardziej popularne są dwie charakterystyki wyzwalaczy
przetężeniowych: B oraz C. Budowa wyłączników nadprądowych aparatury modułowej jest podobna do wyłączników wkrętakowych, stosowanych jako zamienniki w miejsce tradycyjnych bezpieczników. Jednak dzięki zastosowaniu lepszych materiałów oraz większej komory gaszącej, znamionowa zdolność zwarciowa nowych zabezpieczeń została znacznie zwiększona.

Najważniejszymi elementami każdej instalacji elektrycznej są zabezpieczenia.
1. Wkładka topikowa bezpiecznika
2. Typowy przykład zabezpieczeń instalacji mieszkaniowej lat 60 i 70-tych
3. Modułowa rozdzielnica natynkowa IP40

Warto zaznaczyć, że współczesne transformatory energetyczne mają znacznie mniejsze prądy zwarciowe. Dlatego po dokładnych obliczeniach spodziewanych prądów zwarciowych, można stosować te aparaty bez dobezpieczeń w instalacjach elektrycznych budynków mieszkalnych a nawet w przemyśle. Obecnie do zabezpieczeń instalacji elektrycznych wykorzystuje się praktycznie tylko aparaty modułowe.

Dynamiczny rozwój aparatów modułowych jest dobrym sygnałem w kierunku poprawy
bezpieczeństwa i funkcjonalności instalacji elektrycznych. Jednak należy zawsze pamiętać, że bezpieczeństwo urządzeń zależy przede wszystkim od ich obsługi.
4. Modułowa rodzielnica natynkowa IP30
5. Przykład modułowej rozdzielnicy piętrowej