Uziemianie i wyrównywanie potencjałów metalowych systemów wsporczych kabli — bonding a zastosowanie jako przewód ochronny

Przewodnik o systemach wsporczych kabli omawia wymagania mechaniczne normy NEN-EN-IEC 61537 dla koryt i drabinek kablowych: nośność, ugięcie i klasyfikację materiałową. Ten artykuł omawia inny aspekt tej samej normy, który w praktyce jest często niedoceniany: ciągłość elektryczną między poszczególnymi sekcjami metalowego systemu wsporczego oraz rozróżnienie dwóch różnych, często mylonych zastosowań tej ciągłości.

Dwa odrębne pytania

W przypadku metalowego koryta lub drabinki kablowej złożonej z wielu, połączonych sekcji, w rzeczywistości trzeba odpowiedzieć na dwa odrębne pytania:

1. Czy sam system wsporczy musi być połączony w ramach wyrównania potencjałów? Metalowy system wsporczy przebiegający przez dużą część budynku jest częścią przewodzącą obcą, która, jeśli nie jest wyrównana, może przyjąć inny potencjał niż otoczenie — na przykład przez indukcję od leżących na niej kabli, przez przypadkowy kontakt z częścią pod napięciem lub przez ładunek statyczny. Wyrównanie potencjałów zapobiega temu, aby dostępny, przewodzący przedmiot mógł zbudować niebezpieczną różnicę potencjałów względem otoczenia.
2. Czy system wsporczy może być wykorzystywany jako przewód ochronny (PE) dla obwodów na nim ułożonych? Jest to zasadniczo dalej idące zastosowanie: system wsporczy staje się wówczas sam częścią toru prądu zwarciowego, który musi zapewnić wyłączenie zabezpieczenia w przypadku zwarcia doziemnego, i musi zatem spełniać wymagania przekroju dla przewodu ochronnego — nie tylko wymóg ciągłości dla wyrównania potencjałów.

Te dwa zastosowania są w praktyce regularnie mylone: system wsporczy poprawnie wyrównany dla pierwszego zastosowania nie jest automatycznie odpowiedni ani zatwierdzony jako przewód ochronny dla drugiego zastosowania.

Wymóg ciągłości z IEC 61537

IEC 61537 ustala konkretną wartość graniczną ciągłości elektrycznej samego systemu wsporczego: rezystancja przejścia na złączu (połączeniu między dwiema sekcjami) nie może przekraczać 50 mΩ, a rezystancja materiału samego systemu wsporczego nie może przekraczać 5 mΩ na metr, z wyłączeniem złączy. Te wartości graniczne mają wykazać, że system nadaje się jako część obwodu wyrównania potencjałów — a nie że każda konstrukcja automatycznie spełnia znacznie surowsze wymagania dla przewodu ochronnego według NEN 1010 §543.

Dlaczego malowane lub proszkowane złącze stanowi ryzyko

Wiele koryt i drabinek kablowych jest ocynkowanych ogniowo lub malowanych proszkowo ze względów antykorozyjnych. Nieprzewodząca powłoka proszkowa na powierzchni złącza między dwiema sekcjami może wprowadzić znaczną rezystancję przejścia, znacznie przekraczającą wartość graniczną 50 mΩ, mimo że połączenie mechaniczne (np. śrubami) wygląda solidnie. Aby temu zapobiec, złącza są zazwyczaj wyposażane w osobne, jawne połączenie wyrównawcze (przewód lub taśmę pleciona między sekcjami) zamiast polegać wyłącznie na kontakcie między powlekanymi częściami metalowymi.

Znaczenie praktyczne

• Metalowy system wsporczy kabli przebiegający przez dużą część budynku lub gospodarstwa uprawowego musi być połączony z główną szyną uziemiającą lub szyną wyrównawczą na początku (a przy długich trasach w regularnych odstępach) — nie wyłącznie poprzez przypadkowy kontakt między połączonymi sekcjami.
• Przy rozbudowie lub modyfikacji istniejącego systemu wsporczego (dodatkowa sekcja, przejście przez ścianę) ciągłość wyrównania musi zostać ponownie sprawdzona — nowa sekcja połączona tylko mechanicznie, ale nie elektrycznie dobrze, może wprowadzić przerwę w obwodzie wyrównawczym.
• Celowe wykorzystanie samego systemu wsporczego jako przewodu ochronnego dla obwodów na nim ułożonych jest odrębną decyzją projektową, wymagającą jawnej weryfikacji względem wymagań przekroju z NEN 1010 §543 — nie wolno tego po prostu zakładać na podstawie samego wymogu ciągłości z IEC 61537.

Najczęstsze błędy

1. Zakładanie, że każdy zamontowany system wsporczy kabli automatycznie ma wystarczającą ciągłość elektryczną — zwłaszcza przy złączach malowanych proszkowo lub ocynkowanych rezystancja przejścia może znacznie przekraczać wartość graniczną 50 mΩ z IEC 61537 bez osobnego połączenia wyrównawczego.
2. Traktowanie systemu wsporczego jako przewodu ochronnego (PE) bez jawnej weryfikacji względem wymagań przekroju z NEN 1010 §543 — połączenie ciągłości spełniające wymóg IEC 61537 dla wyrównania potencjałów nie jest automatycznie odpowiednie jako przewód ochronny.
3. Niesprawdzanie ciągłości nowej sekcji przy rozbudowie istniejącej trasy — mechanicznie solidne, ale elektrycznie słabo przewodzące złącze może pozostać niezauważone aż do wystąpienia usterki.
4. Brak okresowej kontroli rezystancji przejścia na złączach w systemie wsporczym w środowisku korozyjnym lub wilgotnym — korozja na powierzchni złącza może stopniowo zwiększać rezystancję przejścia.

Powiązane

• Systemy wsporcze kabli — koryta i drabinki kablowe (NEN-EN-IEC 61537)
• Główna szyna uziemiająca i główny zacisk uziemiający (§542.4)
• Wyrównanie potencjałów z częściami przewodzącymi obcymi
• Przewód ochronny — dobór przekroju