Zerwanie przewodu PEN w TN-C-S — ukryte zagrożenie

W dużym gospodarstwie rolnym niemal wszystkie elementy metalowe — rama szklarni, instalacja rurowa, rozdzielnice — są połączone ze sobą i z PE (zob. przewodnik o połączeniach wyrównawczych głównych). Właśnie dlatego specyficzny, mało znany mechanizm awarii ma tutaj dodatkowe konsekwencje: zerwanie połączonego przewodu PEN w systemie TN-C-S.

Jak dochodzi do awarii

W części TN-C systemu TN-C-S (przed punktem rozdziału na osobne przewody N i PE) przewód neutralny i uziemiający są połączone w jeden przewód PEN. Jeśli ten przewód PEN zostanie przerwany — poluzowany zacisk, korozja, uszkodzenie mechaniczne — dochodzi do następującej sytuacji:

1. Przewód neutralny zaczyna "unosić się" (floating): bez stałego połączenia z punktem gwiazdowym transformatora napięcie przewodu neutralnego, poprzez podłączone obciążenia, przyjmuje wartość, która może zbliżać się do napięcia fazowego.
2. Ponieważ PE za punktem rozdziału jest połączony z tym samym (teraz unoszącym się) przewodem neutralnym, to podwyższone napięcie pojawia się również na wszystkich uziemionych częściach metalowych za miejscem zerwania — w najgorszym przypadku niemal pełne napięcie fazowe pojawia się na ramie szklarni, rurze lub obudowie, która normalnie jest bezpiecznie uziemiona.

Dlaczego RCD nie zawsze niezawodnie to wychwytuje

Częstym założeniem jest: "wszędzie mam wyłącznik różnicowoprądowy 30 mA, więc jestem chroniony przed każdym problemem z uziemieniem". Zerwanie PEN jest tu konkretnym kontrprzykładem: zagrożenie powstaje tu z powodu unoszącego się, podwyższonego potencjału, niekoniecznie z powodu prądu upływu do rzeczywistej ziemi, który RCD wykryłby jako różnicę między prądem fazowym a neutralnym. RCD może więc niepostrzeżenie przepuścić coś, co stanowi śmiertelne zagrożenie na dotkniętych elementach metalowych.

Środki praktyczne

• Przewodu PEN nigdy nie wolno przełączać ani zabezpieczać bezpiecznikiem — bezpiecznik lub wyłącznik w przewodzie PEN mógłby doprowadzić do zbiegu celowego momentu przełączenia właśnie z tym niebezpiecznym mechanizmem awarii.
• Ochrona mechaniczna i odpowiedni przekrój przewodu PEN — właśnie dlatego, że zerwanie tutaj ma poważniejsze konsekwencje niż zerwanie zwykłego przewodu N lub PE osobno.
• Kontrola wzrokowa punktu rozdziału (przejścia z TN-C do TN-S, zwykle w głównej rozdzielnicy) pod kątem korozji i dokręcenia zacisków — powinna być częścią okresowej inspekcji NEN 3140, ze szczególną uwagą w gospodarstwach rolnych ze względu na wilgoć i korozyjne powietrze otoczenia (obornik, nawozy).

Częste błędy

1. Założenie, że RCD 30 mA zapewnia ochronę przed każdym możliwym problemem z uziemieniem — zerwanie PEN jest jednym ze scenariuszy, w których to niekoniecznie się sprawdza.
2. Traktowanie przewodu PEN jak zwykłego kabla pod względem doboru przekroju czy ochrony mechanicznej, bez uwzględnienia podwyższonego ryzyka konsekwencji jego zerwania.
3. Niewłączanie w sposób jawny punktu rozdziału TN-C→TN-S do okresowego cyklu inspekcji, podczas gdy właśnie to miejsce jest podatne na korozję w wilgotnym środowisku rolniczym.

Powiązane

• Połączenia wyrównawcze główne dla konstrukcji szklarni — §544
• Wyłączniki różnicowoprądowe (RCD) — §531
• Uziemienie — §411