Protecția prin deconectare automată: principiul și condiția de deconectare

„Am tras cabluri, am pus disjunctoare, gata — e protejat.” E o capcană în care cad și electricieni cu experiență. Un disjunctor care declanșează la un defect, dar o face în trei secunde la o priză de 230 V, e — pe hârtie — declanșat. În realitate n-a respectat norma și a lăsat pe cineva cu mâna pe o carcasă sub tensiune mult prea mult timp. Protecția prin deconectare automată nu se judecă după dacă sare, ci după cât de repede.

Unde se aplică: stratul „la defect”

E vorba de a doua jumătate a protecției împotriva șocurilor (am scris despre prima — izolație și carcase — separat). Aici intervine momentul în care izolația a cedat și carcasa metalică a unui aparat ajunge accidental sub tensiune. Conform Art. 4.1.4.1.1, întreruperea automată a alimentării e cea mai utilizată măsură de protecție din instalații. Principiul, din Art. 4.1.4.1.2, e direct: la un defect cu impedanță neglijabilă între linie și o parte conductoare accesibilă (sau PE), un dispozitiv trebuie să întrerupă automat alimentarea în timpul maxim stabilit.

Tradus pe șantier: dacă faza atinge carcasa, curentul de defect se închide prin conductorul de protecție (PE) înapoi la sursă. Acel curent trebuie să fie destul de mare cât să forțeze declanșarea protecției înainte ca tensiunea de atingere să devină periculoasă pentru cel care pune mâna pe aparat.

Un corolar pe care mulți îl uită: dacă PE-ul e întrerupt undeva pe traseu, bucla de defect nu se mai poate închide, iar protecția la supracurent poate să nu declanșeze deloc — carcasa rămâne sub tensiune. De-aia continuitatea conductorului de protecție nu e un moft, ci condiția ca tot mecanismul ăsta să funcționeze.

Cât de repede: reperul de 50 V și Tabelul 4.1

De ce timpi maximi, și nu doar „cât mai repede”? Pentru că reperul normei e tensiunea de atingere convențională limită, U_L = 50 V c.a. — valoarea pe baza căreia sunt stabiliți timpii maximi de întrerupere (nota din Tabelul 4.1 o spune explicit). Nu că orice contact sub 50 V ar fi „sigur”, ci că ăsta e pragul de referință al normei. De aici: cu cât tensiunea față de pământ (U₀) e mai mare, cu atât defectul împinge tensiunea de atingere mai sus, deci timpul admis scade. Timpii din Tabelul 4.1 se aplică circuitelor finale care nu depășesc 32 A (Art. 4.1.4.1.3) — adică exact prizele și iluminatul dintr-o locuință.

Banda care ne privește direct e 120<U₀≤230 V c.a. — rețeaua casnică de 230 V față de pământ: 0,4 s în TN, 0,2 s în TT. (Nota 1 din tabel: pe c.c. 50–120 V, întreruperea poate fi cerută din alte motive decât șocul. Nota 2: dacă întreruperea o face un DDR, se aplică Art. 4.1.5.2.) Tabelul mai lasă o ușurare: în TT, dacă întreruperea o face o protecție la supracurent și echipotențializarea cuprinde toate părțile conductoare străine, poți folosi timpii de la TN.

De ce un disjunctor bun poate să NU te protejeze

Aici se închide teza de la început. Ca să se producă deconectarea în timpul cerut, nu e destul să pui un întrerupător — trebuie ca impedanța buclei de defect să fie destul de mică încât curentul de defect să atingă pragul de declanșare. Art. 4.1.4.1.10 o pune în formulă, pentru rețelele TN:

• Z_s — impedanța buclei de defect: sursa + conductorul de fază până la punctul de defect + conductorul de protecție de la defect înapoi la sursă (în ohmi).
• I_a — curentul care produce declanșarea automată în timpul cerut. Aici e o confuzie frecventă: la un MCB, I_a nu e curentul nominal (16 A, 20 A), ci curentul la care declanșează în timpul impus — iar acela depinde de curbă. Un MCB curba C declanșează rapid (în zona magnetică) abia la cca 5–10× In.
• U₀ — tensiunea nominală între fază și pământ (în volți).

Cu alte cuvinte: dacă Z_s crește, curentul de defect scade — iar dacă scade prea mult, un disjunctor perfect bun nu mai declanșează în timpul cerut. O buclă prea „lungă” electric (cablu subțire, traseu lung, PE subdimensionat) e exact asta.

De-aia secțiunea conductoarelor, alegerea protecției și respectarea timpilor din Tabelul 4.1 sunt una și aceeași problemă, nu trei decizii separate. „Am pus un MCB de 16 A” nu spune nimic dacă bucla de defect e prea mare pentru ca, la un defect, curentul să atingă pragul de declanșare rapidă (magnetică) în timpul cerut.

O notă, fiindcă norma o spune tot la Art. 4.1.4.1.10: dacă protecția e un DDR, I_a e curentul diferențial rezidual de funcționare — mult mai mic decât pragul unui MCB. Tocmai fiindcă e mic, un DDR „trece” condiția chiar și cu o buclă de impedanță mare; verificarea lui propriu-zisă are însă regulile ei, pe care le tratez separat.

Când nu se poate la timp

Norma nu te lasă în aer dacă nu prinzi timpul. Art. 4.1.4.1.7: dacă întreruperea automată nu poate fi realizată în timpul aplicabil, trebuie prevăzută o legătură de echipotențializare de protecție suplimentară — nu renunți la siguranță, adaugi o măsură care ține tensiunea de atingere jos.

Unde intră ElectroSchema

Din protecția la defect, aplicația verifică partea pe care o poate „vedea” din plan — prezența protecției diferențiale acolo unde norma o cere: V05 semnalează prizele, iar V18 circuitele de iluminat fără un DDR ≤ 30 mA în amonte (Art. 4.1.5.2.1), iar V07 cere IP44 în băi. Condiția Z_s·I_a ≤ U₀ în schimb cere impedanța reală a buclei (date de la fața locului), așa că rămâne o verificare de proiectare și o măsurătoare la punerea în funcțiune — nu ceva deductibil doar din desen. Tocmai de-aia merită gândită din start: secțiuni și trasee care țin Z_s mic, ca timpii din Tabelul 4.1 să fie realiști, nu doar bifați în calcul.