Bezpieczeństwo instalacji elektrycznej w budynku jest jednym z kluczowych elementów ochrony przeciwpożarowej. Jego podstawowym zadaniem jest szybkie odłączenie zasilania instalacji elektrycznej budynku w sytuacji zagrożenia pożaru lub podczas prowadzenia akcji gaśniczej. W przypadku pożaru instalacja elektryczna może stanowić dodatkowe zagrożenie dla ekip ratowniczych. Po uruchomieniu przeciwpożarowego wyłącznika prądu (PWP) następuje odłączenie zasilania instalacji użytkowej budynku. Dyskusja często dotyczy podłączenia wyłącznika pożarowego (z cewką) do wyłącznika głównego w instalacji elektrycznej, a także zagadnień związanych z funkcją cewki, sposobem sterowania oraz zabezpieczenia instalacji.
Czym jest Przeciwpożarowy Wyłącznik Prądu (PWP)?
Wartością dodaną artykułu jest precyzyjne nazewnictwo. PWP nie chroni przed pożarem ani jego skutkami, bo jest uruchamiany już po powstaniu pożaru. Nie powoduje również zatrzymania lub ograniczenia zasięgu pożaru (nie działa przeciw), bo jego rola sprowadza się do odcięcia zasilania w obiekcie. Bliższe prawdzie byłoby nazwanie go po prostu wyłącznikiem prądu. Najciekawsze w tym wszystkim jest to, że błędnie mianem przeciwpożarowego wyłącznika prądu potocznie nazywa się ręczny ostrzegacz pożarowy (ROP), a nie właściwy aparat w rozdzielnicy głównej - wyłącznik lub rozłącznik.
Wymogi Prawne i Umiejscowienie PWP
Funkcja, jaką pełni przeciwpożarowy wyłącznik prądu (PWP) w obiektach budowlanych, została określona w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity: Dz.U. 2019 poz. 1065). Zgodnie z wymaganiami urządzenie to powinno odcinać dopływ energii elektrycznej do wszystkich odbiorników z wyjątkiem obwodów zasilających instalacje i urządzenia, których funkcjonowanie jest niezbędne podczas pożaru.
W §183 ust. 3 ww. rozporządzenia określono miejsce instalowania przeciwpożarowego wyłącznika prądu: „Przeciwpożarowy wyłącznik prądu powinien być umieszczony w pobliżu głównego wejścia do obiektu lub złącza i odpowiednio oznakowany”.
Elementy składowe Przeciwpożarowego Wyłącznika Prądu
Załącznik do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 17 listopada 2016 roku, w sprawie sposobu deklarowania właściwości użytkowych wyrobów budowlanych oraz sposobu znakowania ich znakiem budowlanym, określa, że PWP składa się z następujących elementów:
- Urządzenia wykonawczego: Aparat wykonawczy PWP, którym zazwyczaj jest rozłącznik lub wyłącznik stanowiący element mechanicznego odłączenia dopływu energii elektrycznej do budynku, umieszczony w oddzielnej obudowie instalowany w pomieszczeniu technicznym lub w złączu kablowym lub przy wejściu do budynku.
- Urządzenia uruchamiającego: Przycisk sterowania zdalnego PWP pozwala na podanie sygnału łącznikiem mono- lub bistabilnym do automatyki PWP lub bezpośrednio na cewkę urządzenia wykonawczego PWP.
- Urządzenia sygnalizującego: Sygnalizator optyczny wskazujący jednoznacznie o wyłączeniu zasilania na budynku poprzez świecenie ciągłe, sterowany za pośrednictwem automatyki PWP lub bezpośrednio ze styków krańcowych urządzenia wykonawczego PWP.
Zasada Działania PWP z Cewką
Wskazane jest, aby cewka wyłącznika pożarowego była zasilana odpowiednim napięciem i podłączona tak, aby mogła wyzwolić wyłącznik główny w przypadku wykrycia zagrożenia pożarowego. Urządzenia uruchamiające połączone są równolegle, co powoduje, że naciśnięcie dowolnego z nich spowoduje wyłączenie urządzenia wykonawczego i w rezultacie wyłączenie napięcia zasilającego budynek. Natomiast urządzenie sygnalizacyjne w postaci sygnalizatora LED sterowane jest z wyjść modułu lub bezpośrednio ze styków krańcowych urządzenia wyłączającego, odzwierciedlając stan samego urządzenia wyłączającego. Przycisk zwierny w kasecie wyłącznika p.pożarowego po wciśnięciu powoduje, że wyzwalacz napięciowy przy rozłączniku DPX zwolni zamek rozłącznika.
Rodzaje wyzwalaczy i napięcia zasilania cewki
W PWP wykorzystuje się dwa główne typy wyzwalaczy cewkowych:
- Wyzwalacz wzrostowy: Powoduje otwarcie styków urządzenia wykonawczego PWP w przypadku podania napięcia zasilającego na cewkę wyzwalacza.
- Wyzwalacz zanikowy: Powoduje otwarcie styków urządzenia wykonawczego w przypadku zaniku lub obniżenia się napięcia poniżej wartości dopuszczalnej przez cewkę wyzwalacza.
Dopuszcza się wykorzystanie wyzwalaczy 230VAC lub 24V (zwiększony poziom bezpieczeństwa obsługi 24V stanowi napięcie bezpieczne). Przy wykorzystaniu wyzwalaczy 230V do urządzenia uruchamiającego doprowadzone jest napięcie 230V, dlatego też styk urządzenia uruchamiającego musi być dostosowany do pracy z takim napięciem. Lampki sygnalizacyjne urządzenia uruchamiającego również muszą być dostosowane do napięcia 230VAC, gdyż w wersji z wyzwalaczem 230V napięcia fazowe 230V, poprzez styki pomocnicze wyłącznika zapalą odpowiednie diody.
W obwodzie wyłączenia p-poż co do zasady nie powinien znajdować się przewód PE.
Metody Sterowania Zdalnego PWP
W przypadku sterowania zdalnego PWP, w praktyce spotyka się dwie główne metody:
1. Sterowanie z Wykorzystaniem Wyzwalacza Zanikowego
Metoda ta oznacza wykorzystanie wyzwalacza podnapięciowego (zanikowego) w celu zdalnego otwarcia styków aparatu podstawowego. Jest to rozwiązanie uznawane za znacznie bardziej niezawodne niż rozwiązania z wyzwalaczem wzrostowym (z punktu widzenia tzw. fail-safe - bezpieczeństwa w przypadku awarii). Stosuje się łącznik sterujący z zestykiem rozwiernym i wyzwalacz zanikowy w wyłączniku głównym.
Wady tego rozwiązania: Możliwość utraty zasilania w instalacji na skutek chwilowego zapadu napięcia, które to zjawisko jest dość powszechne. Przerwa w zasilaniu z punktu widzenia ciągłości zasilania oraz ekonomii jest zjawiskiem wysoce niepożądanym. W przypadku obiektu typu szpital taka sytuacja byłaby niedopuszczalna.
Zabezpieczenie przed zapadami napięcia: Aby uniewrażliwić taki PWP na chwilowe zapady napięcia, należałoby zastosować zasilacz gwarantowany typu UPS. Samo urządzenie powinno być na tyle szybkie, by zareagować zanim dojdzie do zadziałania wyzwalacza podnapięciowego, np. UPS w topologii on-line (ciągła konwersja). Takie rozwiązanie pociąga za sobą dużo większe koszty. Baterie i samo urządzenie muszą być serwisowane i jak każde urządzenie, UPS może ulec awarii. Same baterie zazwyczaj w ciągu dwóch lat należy wymienić na nowe, co zwiększa koszt PWP z ubiegiem lat.
Problem krótkotrwałych zapadów napięcia jest rozwiązywany chociażby przez moduły opóźniające, takie jak UVU-NZM (produkt Eaton - Moeller), które wprowadzają celowe opóźnienie w zadziałaniu wyzwalacza, ignorując krótkie spadki napięcia.
2. Sterowanie z Wykorzystaniem Wyzwalacza Wzrostowego (rozwiązanie proste)
Jest to rozwiązanie najprostsze, nie posiadające kontroli nad instalacją sterującą rozprowadzoną po budynku pomiędzy urządzeniem uruchamiającym a urządzeniem wykonawczym, co powoduje konieczność wzmożonych prac konserwacyjno-serwisowych. Rozwiązanie zalecane jest dla obiektów ze stałą obsługą techniczną oraz możliwością czasowego wyłączenia zasilania budynku w celu testowania instalacji. Mamy nieco zwiększony poziom bezpieczeństwa, lecz również może powstać problem podczas uszkodzenia przewodu w postaci zwarcia, pomiędzy urządzeniem uruchamiającym a urządzeniem wykonawczym, co skutkować będzie brakiem wyłączenia urządzenia wykonawczego.
3. Sterowanie Zintegrowane z Modułem Kontrolno-Sterującym (zaawansowane obiekty)
To rozwiązanie jest preferowane do rozległych oraz skomplikowanych obiektów przemysłowych i/lub budynków biurowych i użyteczności publicznej, tam gdzie czasowe wyłączenie zasilania budynku do celów testowych nie jest możliwe i/lub bardzo utrudnione. Zwiększenie bezpieczeństwa w tym rozwiązaniu polega na zastosowaniu modułu kontrolno-sterującego MKIN-PWP, który natychmiast po wykryciu uszkodzenia przewodu pomiędzy urządzeniem uruchamiającym a urządzeniem wykonawczym wyśle sygnał o uszkodzeniu do systemu nadrzędnego, np. SSP i/lub BMS.
Element sygnalizująco-sterujący stanowi dedykowany moduł kontroli i nadzoru MKIN-PWP, którego zadaniem jest:
- Kontrola ciągłości przewodu do urządzenia uruchamiającego.
- Sterowanie wyzwalaczem zanikowym lub wzrostowym.
- Odliczenie czasu opóźnienia do wyłączenia w przypadku współpracy z systemami UPS oraz wejściem zezwalającym na wyłączenie.
- Współpraca z integratorem lub centralą sterującą, pozwalając na wyłączenie zdalne zasilania z poziomu integratora/centrali sterującej.
Moduł MKIN-PWP posiada dodatkowo wyjścia realizujące następujące funkcje: sygnał wyłącz do następnej sekcji wyłącznika, uszkodzenie modułu do systemów nadrzędnych, zadziałanie urządzenia wykonawczo-sygnalizującego, sygnał wyłącz do systemów UPS. Cała automatyka sterująco-sygnalizująca zasilana jest z zasilacza buforowanego, zapewniając tym samym ciągłość dostawy energii do części sygnalizacyjno-sterującej nawet w przypadku zaniku zasilania sieciowego, co zapewni prawidłową sygnalizację zadziałania wyłącznika nawet w przypadku braku zasilania sieciowego. Akumulator współpracujący z zasilaczem buforowanym jest tak dobierany, aby zapewnić ciągłość dostawy energii na minimum 30 minut w przypadku zaniku zasilania przed wyłącznikiem PWP.
Moduł MKIN-PWP pozwala na połączenie z systemami integracji/integratorami lub innymi systemami wizualizacji za pośrednictwem interfejsu RS485 wykorzystując protokół BacNET MS/TP lub za pośrednictwem innego protokołu, np. Modbus, przy wykorzystaniu opcjonalnego sterownika dokonującego konwersji protokołów. Ponadto moduł urządzenia wykonawczo-sygnalizacyjnego może być wyposażony w sterownik programowalny wraz z dodatkowymi modułami wejść/wyjść oraz opcjonalny switch komunikacyjny. Moduł wykonawczo-sygnalizacyjny może stanowić integralną część zasilacza CX1604, rozdzielnicy/rozdzielni przeciwpożarowej lub stanowić element autonomiczny.
Aspekty Projektowe i Bezpieczeństwo PWP
Przeciwpożarowy wyłącznik prądu jest urządzeniem problematycznym z punktu widzenia przepisów, projektowania i wykonawstwa. Przepisy nie wskazują konkretnego rozwiązania, a w praktyce kilka różnych aparatów pełni wspólnie jego funkcje. Jedyna norma opisująca projektowanie z punktu widzenia elektrycznego nie jest wymieniana w rozporządzeniach, co oznacza, iż jest do dobrowolnego stosowania.
Projektanci w większości przypadków zasilają PWP sprzed aparatu głównego, choć to też nie reguła. Zasilanie niezbędne do zadziałania wyłącznika pobierane jest za pośrednictwem przerzutnika faz, mającego na celu zapewnienie energii do zadziałania wyzwalacza nawet po zaniku napięcia na jednej lub dwóch fazach. Czasami też cewka jest zasilana z przełącznika faz. W przypadku braku fazy zasilającej cewkę, wyłącznik p.poż. nie zadziała. Dodatkowo wyzwalacz dobezpieczają wyłącznikiem B6 lub podstawą bezpiecznikową z wkładką gG. Pojawiły się opinie na temat sensowności zabezpieczeń w torze prądowym wyzwalacza oraz na temat zastosowania przełączników faz.
Diagnostyka i Wyzwania
Niestety, prostych i tanich urządzeń do automatycznego diagnozowania układu sterowania przeciwpożarowego wyłącznika prądu nie ma. Należy również uwzględnić obliczenia prądu zwarciowego w torze zasilającym cewkę wyzwalacza.
Większość majsterkowiczów pomija ten WAŻNY szczegół podczas montażu wyłączników automatycznych!
Konserwacja i Okresowa Kontrola
Wyłączniki przeciwpożarowe wymagają również okresowej kontroli w ramach przeglądów instalacji elektrycznej w budynku, zwłaszcza w kontekście rozwiązań bez modułów nadzoru, gdzie to właśnie wzmożone prace konserwacyjno-serwisowe są kluczowe.