Uziemienie lampy: po co przewód PE i jak go podłączyć

Nad stołem w warsztacie wisi metalowa oprawa. Ten, kto ją wieszał, podłączył fazę i neutralny, włączył łącznik, zobaczył, że świeci, i poszedł do domu. Łącznik działa, nic nie wybija. Czy robota skończona?

Jeszcze nie. To, że lampa świeci, dowodzi tylko, że faza i neutralny do niej dochodzą. Nie mówi nic o tym, co się stanie w dniu, w którym przewód w oprawie przetrze się o krawędź blachy albo poluzuje się zacisk i żyła dotknie metalowej obudowy. Czy ten dzień skończy się wybitą eską, czy porażeniem, zależy od jednej żółto-zielonej żyły: przewodu ochronnego PE. Potocznie mówi się o „uziemieniu lampy”, choć w typowej instalacji TN-C-S obudowa jest połączona przewodem ochronnym z siecią, a nie z prętem w ziemi.

Ten artykuł wyjaśnia, po co metalowej oprawie PE, co on robi podczas uszkodzenia, jak się go podłącza i sprawdza, i co zrobić, gdy w puszce na suficie nie ma do czego go podłączyć. Nie jest instrukcją pracy przy własnej instalacji: prace przy instalacji elektrycznej wymagają wiedzy, właściwych przyrządów, a zawodowo świadectwa kwalifikacyjnego. Jeśli chcesz zobaczyć to uszkodzenie bez żadnego ryzyka, bezpłatne ćwiczenie Uziemienie metalowej oprawy pokazuje je w przeglądarce i pozwala je naprawić.

Klasa I czy klasa II: najpierw tabliczka

Każda oprawa ma klasę ochronności, a klasa mówi, czy przewód ochronny jest potrzebny.

• Klasa I: ochronę dają dwie rzeczy razem: izolacja podstawowa części czynnych i połączona z PE metalowa obudowa. Gdy izolacja zawiedzie, to PE czyni uszkodzenie bezpiecznym. Oprawa klasy I ma zacisk ochronny oznaczony symbolem uziemienia (pionowa kreska nad trzema poziomymi, najkrótsza na dole), często przykręcony wprost do blachy. Większość metalowych opraw to klasa I.
• Klasa II: podwójna lub wzmocniona izolacja, więc żadne pojedyncze uszkodzenie nie wprowadzi napięcia na dostępne części. Oznaczenie to kwadrat w kwadracie. Taka oprawa nie ma zacisku PE i go nie potrzebuje.
• Klasa III (romb z rzymską III) pracuje na bardzo niskim napięciu bezpiecznym i też nie wymaga PE.

Pytanie nie brzmi więc „metal czy plastik”, tylko „czy przy kostce jest symbol uziemienia”. Jeśli jest, PE musi być podłączony.

Co się dzieje przy uszkodzeniu bez PE

Oprawa jest podłączona jak wyżej: faza przez łącznik do lampy, neutralny z powrotem, zacisk PE pusty. Teraz faza wewnątrz oprawy dotyka metalowej obudowy.

Lampa dalej świeci. Wyłącznik nadprądowy nie zadziała, bo nie płynie żaden dodatkowy prąd: faza dotknęła kawałka metalu, który nigdzie nie prowadzi. Obudowa ma teraz pełne napięcie fazowe, 230 V, i nic nie zdradza, że coś jest nie tak.

Prądem uszkodzenie staje się dopiero wtedy, gdy ktoś dotknie oprawy, stojąc na posadzce, opierając się o stół albo trzymając metalową drabinę. Wtedy drogą do ziemi jest jego ciało. Kilkadziesiąt miliamperów płynących przez człowieka wystarcza do skurczu mięśni, a na drodze ręka–klatka piersiowa grozi migotaniem komór; przy wilgotnej posadzce może być więcej. Wyłącznik B16 nie ma szans na to zareagować: chroni przewody przed prądami tysiąc razy większymi.

Bez przewodu PE: faza dotyka metalowej obudowy. Lampa dalej świeci, B16 się nie wyłącza, a WireWhy pokazuje na obudowie 230 V: porażenie czeka na pierwszego, kto jej dotknie.

Co robi przewód ochronny

Połącz zacisk PE oprawy z przewodem ochronnym obwodu, a to samo uszkodzenie zachowa się zupełnie inaczej. Metalowa obudowa ma teraz metalową drogę o małej rezystancji z powrotem do źródła: przewodem PE do szyny PE w rozdzielnicy, a w układzie TN-C-S dalej przez PEN sieci do transformatora. Gdy faza dotknie obudowy, prąd płynie w pętli: faza, miejsce zwarcia, PE, źródło.

Pętla jest z miedzi, więc prąd jest duży, często setki amperów. Wyzwalacz elektromagnetyczny eski B16 działa w milisekundach, gdy prąd przekroczy pięciokrotność prądu znamionowego, czyli 80 A. Obwód zostaje wyłączony, zanim ktokolwiek zdąży dotknąć oprawy. PN-HD 60364-4-41 wymaga, by w układzie TN obwody odbiorcze do 32 A przy 230 V były wyłączane w czasie nie dłuższym niż 0,4 s; poprawnie podłączony obwód oświetleniowy wyłącza się dużo szybciej.

Na tym polega samoczynne wyłączenie zasilania: PE sam z siebie nie czyni metalu bezpiecznym, tylko daje prądowi zwarcia drogę na tyle dobrą, że zabezpieczenie wyłączy obwód.

Z podłączonym PE: to samo uszkodzenie. Prąd wraca przewodem ochronnym, setki amperów, i B16 wyłącza obwód w milisekundach.

A różnicówka?

W układzie TT, gdzie dom ma własny uziom, prąd zwarcia wraca przez grunt i ma ledwie kilka amperów, za mało dla wyłącznika nadprądowego. Tam obwód wyłącza wyłącznik różnicowoprądowy 30 mA, i on też potrzebuje PE: bez niego nie zobaczy nic, dopóki drogi nie utworzy człowiek. Szczegóły w artykule Układy sieci TN-C-S, TN-S i TT po ludzku.

W układzie TN różnicówka 30 mA to ochrona uzupełniająca: zadziała nawet wtedy, gdy PE zawiedzie i ktoś dotknie obudowy pod napięciem, bo prąd płynący przez niego jest prądem różnicowym. To druga warstwa, nie zastępstwo PE: działa dopiero wtedy, gdy prąd już płynie przez ciało, i skraca porażenie, a nie mu zapobiega. Jak różnicówka „liczy” prąd, wyjaśnia Dlaczego wybija różnicówka?

Podłączenie PE krok po kroku

Tak jest połączona odpowiedź w ćwiczeniu i tak podłącza się oprawę klasy I w puszce sufitowej z przewodem trzyżyłowym (np. YDY 3×1,5):

1. Wyłącz i sprawdź brak napięcia. Wyłącz eskę obwodu, zabezpiecz ją przed załączeniem (blokada, kartka) i sprawdź dwubiegunowym wskaźnikiem napięcia, że na suficie nie ma napięcia; wskaźnik sprawdź na znanym źródle przed i po. Wyłączony łącznik to nie wyłączenie obwodu: przerywa tylko fazę do lampy, a w źle podłączonym obwodzie może przerywać neutralny.
2. Rozpoznaj żyły. Faza od łącznika (brązowa, czarna albo oznaczona), neutralny (niebieski), ochronny (żółto-zielony).
3. Fazę i neutralny podłącz do zacisków L i N oprawy.
4. Żółto-zieloną żyłę do zacisku z symbolem uziemienia i nigdzie indziej. Jeśli w puszce PE kilku przewodów łączy się w złączce, przewód ochronny oprawy dołącz do tej samej złączki.
5. Zostaw PE odrobinę dłuższy niż L i N: gdyby ktoś szarpnął przewód, ochronny wyjdzie z zacisku jako ostatni.
6. Sprawdź połączenia ochronne wewnątrz oprawy. Niektóre oprawy mają osobne metalowe części (rozetę, odbłyśnik) połączone z korpusem krótkim żółto-zielonym przewodem; upewnij się, że jest i że trzyma.
7. Zamknij, załącz, sprawdź.

W WireWhy ta sama poprawka to jeden przewód: od zacisku PE zasilania do zacisku PE lampy.

Jak sprawdza się PE

PE, który wygląda na podłączony, to jeszcze nie dowód. Elektryk sprawdza go dwa razy:

• Bez napięcia: ciągłość przewodu ochronnego. W odłączonym obwodzie omomierz niskoomowy (miernik instalacyjny mierzy prądem co najmniej 200 mA) mierzy rezystancję od szyny PE w rozdzielnicy do metalowej obudowy oprawy. Wynik powinien wynosić ułamek oma i pasować do długości i przekroju przewodu.
• Pod napięciem: impedancja pętli zwarcia i różnicówka. Miernik pętli mierzy impedancję dokładnie tej drogi, którą popłynąłby prąd zwarcia, i pozwala sprawdzić, czy zabezpieczenie zdąży zadziałać. Różnicówkę sprawdza się miernikiem RCD.

Więcej o pomiarach w Pomiarach instalacji elektrycznej.

Gdy w puszce są tylko dwa przewody

W wielu blokach z lat 60.–80. do punktów świetlnych dochodzą tylko dwie żyły, często aluminiowe: faza i neutralny. Instalacja jest w układzie TN-C, a gniazda, jeśli mają bolec, są „zerowane”. Nowa metalowa lampa w takim miejscu to prawdziwy problem, a odpowiedzi są złe i dobre.

Nigdy nie mostkuj zacisku PE z neutralnym w oprawie. Wygląda to na sprytne rozwiązanie, a jest jednym z najgroźniejszych. Jeśli neutralny gdzieś wyżej się poluzuje, prąd płynący przez żarówkę podniesie neutralny, a razem z nim obudowę, do napięcia fazowego. Jeśli ktoś kiedyś zamieni fazę z neutralnym (w łączniku, w puszce, przy następnym remoncie), obudowa od razu jest pod napięciem. A w obwodzie z różnicówką część prądu wracająca obudową zamiast neutralnym może ją wybijać. Zerowania w nowych lub przerabianych obwodach odbiorczych się nie wykonuje.

Co zrobić zamiast tego:

• Wybierz oprawę klasy II (kwadrat w kwadracie), która PE nie potrzebuje.
• Doprowadź przewód ochronny. Elektryk często może wymienić przewód na trzyżyłowy albo dołożyć PE; przy okazji remontu to najlepszy moment na modernizację całej instalacji do TN-C-S.
• Dodaj różnicówkę 30 mA jako ochronę uzupełniającą, zwłaszcza gdy stara instalacja zostaje. Zmniejsza ryzyko, ale nie robi z oprawy klasy I bez PE bezpiecznej oprawy.
• Zawołaj elektryka, zanim powiesisz oprawę klasy I na takim obwodzie. Metalowa oprawa z pustym zaciskiem PE to dokładnie oprawa z ćwiczenia.

Typowe błędy

• Niepodłączony PE, jak w ćwiczeniu. Lampa świeci, więc nikt nie zauważa, aż do uszkodzenia.
• PE zmostkowany z neutralnym w puszce albo w oprawie, opisany wyżej.
• Brak lub luźne połączenie ochronne wewnątrz oprawy: zacisk jest podłączony, ale odbłyśnik czy rozeta już nie.
• Żółto-zielona żyła użyta jako faza albo jako przewód łącznikowy. Tego nie wolno nigdy, bo każdy późniejszy pomiar i każda późniejsza praca przy obwodzie zakłada, że to PE.

Sprawdź w WireWhy

Bezpłatne ćwiczenie Uziemienie metalowej oprawy otwiera dokładnie ten obwód: zasilanie, eskę B16, łącznik i metalową oprawę, która świeci. Kliknij Wypróbuj przy celu „Dotknięcie metalowej obudowy jest bezpieczne, gdy dotknie jej faza”: WireWhy kładzie fazę na obudowę, pokazuje napięcie dotykowe, a nic nie wybija. Podłącz PE i spróbuj jeszcze raz: B16 wyłącza od razu. Kliknij znacznik usterki na oprawie, żeby ją usunąć, załącz B16 ponownie i kliknij Sprawdź moją pracę. Potem zbuduj ten sam obwód na pustym arkuszu, przełącz zasilanie na układ TT i zobacz, dlaczego tam bez różnicówki się nie obejdzie.

Otwórz WireWhy na wirewhy.com/pl: za darmo i bez zakładania konta.

Więcej z tego samego kursu: Jak podłączyć włącznik światła?; Jak podłączyć gniazdko; Automat schodowy.