1. Elektrická zařízení (EZ) - definice, rozdělení, pojmy, bezpečnostní předpisy 1.1. Definice elektrického zařízení Definice EZ podle ČSN 33 0010: EZ je takové zařízení, které ke své činnosti nebo působení využívá účinků
elektrických nebo magnetických jevů.
1.2. Rozdělení elektrických zařízení podle různých hledisek Rozdělení EZ podle účelu:
- slouží k výrobě, přeměně, přenosu a rozvodu el. energie,j ejí transformace (přeměna) na práci popř. na jiný druh energie (jejich účelem je využití elektřiny jako formy energie). - slouží ovládání, řízení, ochraně, měření,sledování, signalizaci a kontrole ostatních elektrických i - Řídící neelektrických zařízení. - Sdělovací - slouží k přenosu, zpracování, záznamu a reprodukci informací (jejich účelem je využití elektřiny k přenosu nebo zpracování informací). - Zvláštní - k jiným účelům než výše uvedená EZ (např. zdravotnická, laboratorní apod.) - Silová
BEZPEČNOST V ELEKTROTECHNICE, OCHRANA PŘED ÚREZEM ELEKTRICKÝM PROUDEM Určeno pro bakalářské studijní programy
1. Elektrická zařízení - definice, rozdělení , pojmy, bezpečnostní předpisy
Rozdělení podle druhu proudu (soustavy), na který je EZ připojeno (vyrobeno): ss ; = ; anglicky DC - stejnosměrná : označení : - střídavá : označení : st ; ~ ; anglicky AC Střídavá elektrická zařízení se dále dělí podle počtu fází jedno a vícefázové, (nejčastěj jednofázové nebo trojfázové) a podle kmitočtu na nízko, středo a vysokofrekvenční,
2. Druhy rozvodných sítí a jejich označování
Rozdělení EZ podle nebezpečí úrazu elektrickým proudem
3. Krytí elektrických zařízení - ČSN EN 60 529 (33 0330) 4. Účinky elektrického proudu na lidský organismus
- silnoproudá - při obvyklém užívání mohou vzniknout proudy nebezpečné osobám, zvířatům, a věcem - slaboproudá - při obvyklém provozu tyto nebezpečné proudy nemohou vzniknout
5. Ochrana před úrazem elektrickým proudem
Rozdělení podle velikosti napětí na které je EZ připojeno (vyrobeno):
Obsah:
Kategorie napětí
6. Vyhláška 50 / 78
Označení
v uzemněné soustavě
I.
II
mn (MN) nn (NN)
legenda zkratek:
Jmenovité napětí v izolované soustavě
vodič - zem
vodič - vodič
vodič – vodič
do 50 V *),
do 50 V *)
do 50 V
(120 V-ss)
(120 V-ss)
(120 V-ss)
nad 50V do 600 V 50 - 1000 V (stř)
nn-nízké napětí, vn-vysoké napětí, vvn-velmi vysoké napětí , zvn - zvlášť vysoké napětí, uvn - ultra vysoké napětí
50 - 1000 V (stř)
120 ÷ 1500 V (ss) 120 ÷ 1500 V (ss) Únor 2007 Doc. Ing. Václav Vrána, CSc. Ing. Václav Kolář Ph.D.
A
vn (VN)
0,6 kV ÷ 30 kV
B
1 ÷ 52 kV
1 ÷ 52 kV
vvn (VVN)
30 ÷ 171 kV
C
zvn (ZVN)
52 ÷ 300 kV
52 ÷ 300 kV
300 ÷ 800 kV
-----
D
uvn (UVN)
nad 800 kV
-----
Rozdělení podle kmitočtu (frekvence) - f :
1
název
označení
nízkofrekvenční středofrekvenční vysokofrekvenční
nf sf vf
silová EZ f < 60 Hz 60 Hz < f < 100 kHz f > 100 kHz (do 300 MHz)
2
sdělovací EZ f < 9 kHz f > 9 kHz (do 3 THz)
Rozdělení EZ podle provozní spolehlivosti: - se zvýšenou provozní spolehlivostí - výhradním nebo hlavním účelem je zabezpečení lidských životů, zajištění chodu důležitých zařízení nebo objektů s vyloučením selhání - (pokud je to technicky možné a u objektů pokud je to hospodárné) - s obvyklou provozní spolehlivostí - selhání EZ může způsobit podstatné ohrožení a zastavení výroby, (aniž při tom nastane ohrožení osob) - jednoduchá zařízení -selhání nemůže způsobit ohrožení osob ani výroby.
1.3 Poruchy (závady) na EZ , vzniklá napětí, dotyky Druhy poruch (závad) - zkrat mezi vodiči – vzájemné vodivé spojení pracovních vodičů - zemní zkrat (zkrat na kostru) - vodivé spojení mezi části pod napětím a zemí (kostrou) přes poškozenou izolaci, u sítí s uzemněným uzlem,– viz obr - zemní spojení podobné jakozemní zkrat, avšak u sítí izolovaných Napětí při poruchách - (skutečné) dotykové napětí ((effective) touch voltage) napětí mezi vodivými částmi, kterých se osoba nebo zvíře dotýká současně. - předpokládané dotykové napětí (prospective touch voltage) napětí mezi současně přístupnými vodivými částmi, když se jich člověk (osoba) nebo zvíře nedotýká - trvale dovolené dotykové napětí – mezní hranice velikosti napětí, pod níž nedochází k ohrožení osob a zvířat viz tabulka - krokové napětí (step voltage) napětí mezi dvěma body zemského povrchu vzdálenými od sebe 1 m; - délka kroku člověka (je rozdíl potenciálu mezi dvěma ekvipotenciálními kružnicemi elektrického pole vzdálenými 1 m)
zařízeními nebylo nežádoucím způsobem ovlivňováno, zabralo co nejméně místa, tedy aby prostor sloužící danému účelu mohl být co nejmenší, spotřebovávalo co nejméně a co nejlevnější energie, mělo co nejjednodušší přívod energie, bylo snadno ovladatelné a jeho funkce aby se přizpůsobovala okamžitým podmínkám a potřebám jeho provozování, montáž zařízení byla co nejsnadnější a nejlevnější. Přitom je třeba respektovat požadavky zákazníka uvedené ve smlouvě a základní charakteristiky spotřeby a přívodu elektrické energie, prostředí představovaného vnějšími vlivy. Základní požadavky na EZ jsou dány řadou právních předpisů a technických norem: - Nařízení vlády č 17/2003Sb., kterým se stanoví technické požadavky na elektrická zařízení nn - Vyhláška 48/1982, kterou se stanoví základní požadavky k zajištění bezpečnosti práce a technických zařízení. - ČSN 33 2000 Elektrotechnické předpisy. Elektrická zařízení - Zákon č. 174/68 Sb v platném znění (zákon o SOD) úplné znění z.č. 338/2005 Sb. - Zákoník práce v platném znění. - Nařízení vlády č. 378/2001 Sb., které stanovuje bližší požadavky na bezpečný provoz a používání strojů, technických zařízení, přístrojů a nářadí, s účinnosti od 1. 1. 2003 - Vyhláška ČÚBP a ČBÚ č. 20/1979 Sb., vyhrazená elektrická zařízení a jejich bezpečnost. - ČSN EN 50110-1, ed.2 (34 3100)- Obsluha a práce na EZ Základní požadavky ČSN 33 2000 k zajištění bezpečnosti - ochrana před úrazem elektrickým proudem - ochrana před dotykem živých částí (základní ochrana) tím, že se - zabrání průchodu proudu tělem osoby nebo zvířete - omezí proud, který může tělem procházet, na bezpečnou hodnotu - zařízení samočinně – ve stanoveném čase – odpojí od zdroje, jakmile dojde k poruše - ochrana před tepelnými účinky - uspořádáním zařízení tak, aby vlivem teploty nebo el. oblouku nemohlo dojít ke vznícení hořlavých hmot - ochrana před nadproudy, které mohou způsobovat nebezpečně zvýšené teploty nebo elektromechanické síly - samočinným odpojením, jakmile takový proud vznikne, do doby, než působení proudu bude nebezpečné - omezením nejvyššího nadproudu na bezpečnou hodnotu a bezpečnou dobu trvání - ochrana před poruchovými proudy - použitím takových vodičů a ostatních částí, které se průchodem proudu nadměrně nezahřejí - ochrana před přepětím vzniklým - v důsledku poruchy mezi živými částmi v obvodech různého napětí - v důsledku jiných příčin (atmosférickými jevy, spínacími procesy, statickou elektřinou)
Bezpečnost EZ - je jejich schopnost nezpůsobit škody !!
2. Druhy rozvodných sítí a způsob jejich označování Přímý a nepřímý dotyk částí EZ Předpisy rozlišují při úrazu elektrickým proudem : - Přímý dotyk – je to dotyk osoby nebo zvířete s aktivní části EZ pod napětím (např. s neizolovaným vodičem – viz obr. K zabránění přímého dotyku musí být všechny vodivé části provozovaného zařízení opatřeny krytem, izolaci apod. - Nepřímý dotyk – je to dotyk osoby nebo zvířete s tou části EZ (kostrou nebo krytem ) , která je v důsledky poruchy pod napětím. K zabránění nebezpečným účinků,m musí být provedeno takové opatření, aby nedošlo k možnému úrazu.
Definice: Elektrickou síť tvoří soustava obvodů sloužících k napájení připojených elektrických zařízení, napájená z téhož zdroje. Přitom nejde jen o prvotní zdroj ( generátor a pod.), nová síť vzniká i vřazením dalšího (podružného) zdroje (např. BEZPEČNOST ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ transformátoru, měniče kmitočtu a pod). jehož závisí na výstup je spolehlivě oddělen od napájecí dobrém technickém správném zacházení soustavy. stavu ochran Obr.1 Přímý a nepřímý dotyk osoby
1.4 Základní požadavky na elektrická zařízení z hlediska jejich bezpečnosti a spolehlivosti Požaduje se, aby veškeré vybavení, tj. zařízení, umístěné v daném prostoru bylo bezpečné, a to pro lidi (obsluhující i ostatní, na provozu zúčastněné i nezúčastněné), hospodářská nebo domácí zvířata, i pro majetek, co nejlépe, tj. také spolehlivě, plnilo svůj účel nepůsobilo škodlivě na okolí, bylo dostatečně odolné vůči působení z okolí (působení vnějších vlivů), nežádoucím způsobem nepůsobilo na jiná zařízení a jinými 3
(činnostech) při
před
Rozdělení : - dle počtu pracovních vodičů (2, 3, 4), dle druhu proudu (AC,DC) úrazem elektrickým proudem od
- dle způsobu uzemnění – písmenový kód označení
živých částí
neživých částí
4
zážehem od
obsluze elektrických zařízení, prováděné
oteplených vodičů elektrické jiskry
elektrického oblouku
práci na elektrických zařízeních
Vztah sítě a uzemnění : T - spojení jednoho bodu sítě se zemí I - oddělení živých části od země X X - X
L1 L2 L3 N PE
L1 L2 L3 N PE
Uspořádání nulových a ochranných vodičů : S - oddělení ochranného a nulového vodiče C - sloučení ochranného a nulového vodiče
PE
N
PE
Vztah neživých části rozvodu a uzemnění : T - nepřímé spojení se zemí N - přímé spojení neživých části s uzemněným bodem sítě
PE
uzemnění sítě neživá část
neživé části
Vysvětlivky k označování vodičů ve schématech Nulový vodič (N )
TN C-S
Ochranný vodič (PE)
L1 L2 L3 PEN
3PEN ~50 Hz 400 V/TN-C
Sloučený ochranný a střední vodič (PEN)
3PEN ~50 Hz 400 V/TN-S
PE N
2.1. Příklady označení a zapojení nejčastěji používaných střídavých (AC) rozvodných sítí:
N
Trojfázová síť s uzemněným nulovým bodem, funkce části nulového a ochranného vodiče je v části TN-C sloučená, od bodu oddělení je pak ochranný vodič PE veden odděleně od středního vodiče N a v další části již nesmí dojít ke spojení těchto vodičů.
PE
TN-C funkce nulového a ochranného vodiče je v celé síti sloučena (PEN) L1 L2 L3 PEN
uzemnění sítě
PEN
PEN
IT
všechny živé části jsou izolované od země (průmyslové a důlní sítě) L1 L2 L3 N
uzemnění
Trojfázová čtyřvodičová siť s uzemněným nulovým sítě bodem, ochranný vodič současně plní funkci nulového vodiče (označení PEN). Tím je jednoznačně definováno, že jde o k rozvodné soustavě TN-C.
neživé části
neživé části spotřebičů
N impedance PE
L1 L2 L3
příslušnost uzemnění sítě neživé části
PEN PEN
uzemnění sítě neživá část
Trojfázová trojvodičová (čtyřvodičová) izolovaná, síť popřípadě uzemněná přes impedanci nebo průrazku. Síť může být úplně oddělena od země, nebo spojena se zemí přes impedanci. Rozvod nulového vodiče N (ozn. přerušovaně) je možno provést v případě uzlu zdroje (zapojení Y) a dle potřeby odběratele (možnost připojení jednofázových spotřebičů) . V sítí musí být zařízení k hlídání izolačního stavu ( k indikaci zemního spojení)
3. Krytí elektrických zařízení - ČSN EN 60 529 (33 0330) TN- S Trojfázová pětivodičová síť s uzemněným nulovým bodem, ochranný vodič (PE) a nulový vodič (N) jsou od místa spojení (u zdroje) vedeny odděleně
5
Vymezení základních pojmů
Kryt EZ - část EZ zajišťující ochranu před určitými vnějšími vlivy a ve všech směrech ochranu před dotykem živých částí. U osob a zvířat se jedná také o ochranu před přístupem k nebezpečným částem. Živá část EZ - neizolované části EZ které jsou pod napětím (svorky, kontakty, holá vedení apod). Ochrana před vniknutím cizích těles - ochrana před poškozením, které by mohlo nastat při vniknutí Ochrana před vniknutím vody - ochrana před poškozením, které by mohlo nastat vniknutím vody do EZ.
6
Stupeň ochrany krytem: Rozsah ochrany ověřený normalizovanými zkušebními metodami, který se označuje IP kódem:
IPxx CH
- doplňkové písmeno (nepovinné) - přídavné písmeno (nepovinné) - stupeň ochrany před vniknutím vody s nebezpečnými účinky (číslice 0 ÷ 6 nebo písmeno X)
- stupeň ochrany před vniknutím pevných těles (číslice 0 ÷ 8 nebo písmeno X) - mezinárodní kód (International Protection) Stručný popis a definice jednotlivých stupňů ochrany. První číslice
0 1 2 3 4 5 6
Stupeň Význam pro ochranu zařízení Ochrana před vnikem pevných cizích těles: bez ochrany o průměru ≥ 50 mm
ochrany Význam pro ochranu osob Ochrana před dotykem nebezp. částí : bez speciální ochrany hřbetem ruky
o průměru ≥ 12,5 mm
prstem
o průměru ≥ 2,5 mm
nástrojem
o průměru ≥ 1 mm ochrana před prachem ochrana úplná před prachem
drátem
Druhá číslice
ochrany
stručný popis
0 1 2 3 4 5 6
definice
bez ochrany
bez speciální ochrany
ochrana před svisle kapající vodou padající kapky při náklonu krytu do15
škodlivě nesmějí působit svisle padající kapky o
déšť dopadající na kryt pod úhlem 15 o nesmí škodit EZ.
o
padající kapky při náklonu krytu do 60 voda v podobě deště dopadající na kryt pod úhlem 60 o nesmí škodit EZ voda stříkající na kryt v libovolném směru nesmí škodit EZ ochrana před stříkající vodou ochrana před proudem vody
tryskající voda v libovolném směru nesmí škodit EZ
7
ochrana proti intenzivně tryskající vodě ochrana při ponoření (dočasném)
intenzivně tryskající voda nesmí vniknout dovnitř a škodit EZ při ponoření nesmí voda vniknout při určitém tlaku pod kryt a poškodit EZ
8
ochrana. při trvalém ponoření
4. Účinky elektrického proudu na lidský organismus Účinek el. proudu na lidský organizmus závisí na : - druhu, velikosti a kmitočtu proudu; - impedanci lidského těla a dráze průchodu proudu tělem; - době průchodu proudu; - velikosti dotykového napětí.
7
Impedance lidského těla a dráha proudu Velikost impedance lidského těla se pohybuje v rozmezí od 1 kΩ až do 10 kΩ. a je rozdílná u každého jednotlivce (je dána fyziologickým stavem organizmu). Průměrná hodnota je 2 kΩ. Impedance lidského těla mění také v závislosti na jeho psychickém stavu. Se zhoršujícím se psychickým stavem (stavy únavy, duševní deprese a pod.) impedance lidského těla klesá (až na hodnotu 400 Ω). Nejnebezpečnější dráhy proudu jsou takové, které zasahují mozkové centrum a srdeční oblast. Např. dráha hlava - ruka,hlava – noha; levá ruka - pravá ruka a levá ruka - levá noha Doba průchodu proudu Delší působení proudu má větší následky než kratší. Bylo prokázáno, že jestliže průchod proudu lidským tělem trvá 0,8 sec. a více, zasáhne minimálně jedenkrát tzv. vulnerabilní fázi srdeční činnosti a srdce mimořádně náchylné k zástavě. Se vzrůstající dobou průchodu proudu klesá impedance lidského organizmu a tím následně dochází také ke vzrůstu tělového proudu. Velikost dotykového napětí Pokožku si můžeme představit jako nedokonalý izolační obal lidského těla, protože má asi dvacetkrát menší vodivost než sliznice a měkké vnitřní orgány lidského těla. Působením napětí vyšších než asi 60 V však kůže tuto vlastnost velmi rychle ztrácí. Tato skutečnost má podstatný vliv na stanovení meze bezpečných napětí.
drátem drátem
Stupeň
Druh, velikost a kmitočet proudu Působení stejnosměrného proudu je méně nebezpečné než působení střídavého proudu. Oba druhy proudu způsobují rozklad krve i svalové křeče (což vede k neschopnosti okysličování organizmu a k zástavě dýchání). Střídavý proud navíc od určité hranice způsobuje tzv. fibrilaci srdce, což vede k zástavě srdeční činnosti. Srdce pracuje vlastně jako krevní pumpa s frekvencí cca 70 tepů za minutu. Při průchodu střídavého proudu (např. s frekvencí 50 Hz) srdce ztrácí schopnost pracovat jako krevní pumpa a dochází pouze ke chvění srdce (srdeční fibrilaci) a tím pak k zástavě srdeční činnosti. Proto je střídavý proud pro lidský organizmus nebezpečnější..
Příklad účinků střídavého proudu s knmitočtem 50-60 Hz Hodnoty jsou uvedeny pro případ průtoku elektrického proudu z levé ruky do obou nohou. 0,0045 mA... pozorovatelné chvění (brnění) jazyku 1,2 mA ... pozorovatelné chvění (brnění) prstů 6 mA ... počátek vzniku svalových křečí u žen 9 mA ... počátek vzniku svalových křečí u mužů 20 mA ... ochabnutí dýchacích svalů 80 mA ... fibrilace srdce, když doba působení proudu je delší než 1 s.
5 Ochrana před úrazem elektrickým proudem 5.1 Základní pojmy Živé části EZ - jsou určeny k vedení proudu nebo mají napětí nebo části s nimi vodivě spojené. Neživé části EZ -nejsou určeny k vedení proudu a ani na nich není normálně napětí, mohou však dostat napětí při nahodilé poruše (na př. poškozením nebo překlenutím izolace, vadnou manipulaci a pod.). Mohou, ale nemusí být součástmi EZ ( pouzdra, kryty, obaly, kovové konstrukce a pod.). Základní izolace (dříve pracovní izolace ) musí být navržena pro jmenovité izolační napětí, které je pro obvod stanoveno, přičemž je nutno brát v úvahu přepětí, které může v zařízení nastat. Je předpokladem spolehlivé funkce zařízení a správné funkce ochran před úrazem elektrickým proudem. Přídavná izolace musí mít aspoň stejné vlastnosti jako základní izolace. ( použitý izolant však může být jiného druhu než je základní izolace ). Dvojitá izolace se skládá vlastně se základní a přídavné izolace a musí zajišťovat, aby jakákoliv porucha v základní izolaci nebo přídavné izolaci nezhoršovala zbývající části dvojité izolace. EZ, která mají dvojitou nebo zesílenou izolaci se z hlediska ochrany nazývají zařízení třídy ochrany II. a označují se značkou,
8
Uzemnění - neživé části musejí být připojeny k ochrannému vodiči při splnění podmínek pro každý způsob uzemnění sítě. Neživé části současně přístupné dotyku musejí být spojeny se stejnou uzemňovací soustavou jednotlivě, po skupinách nebo společně. Pospojování - vyrovnání potenciálů všech dostupných vodivých částí na úroveň potenciálu země. Rozlišují se dva druhy pospojování : Hlavní pospojování - navzájem musejí být spojeny tyto vodivé části : - ochranný vodič a uzemňovací přívod nebo hlavní ochranná svorka - rozvody plynu, vody, ústřední topení, klimatizace, kovové konstrukční části, Doplňující pospojování – zahrnuje pospojování veškerých vodivých části současně přístupných dotyku (elektrických i neelektrických zařízení) jestliže nelze splnit podmínky samočinného odpojení v předepsaném čase.
5.2 Třídy ochran
5.4 Zajištění ochrany z hlediska podmínek provozu Normální podmínky provozu zařízení – základní ochrana – ochrana před přímým dotykem neboli před dotykem živých částí Tato ochrana splňuje první podmínku Základního pravidla a je určena pro nerušený provoz zařízení a je zaměřena na to, aby živé části nebyly lidem přístupné. Toto je většinou provedeno při vlastní výrobě popř.při montáži EZ. Prostředky k zajištění základní ochrany - základní izolace - přepážky , kryty, zábrany, - ochrana polohou (umístění mimo dosah) - omezení napětí (nepřekročením dovolených mezí); - omezení dotykového proudu, náboje (vybíjecí odpory)
třída ochrany 0
nebezpečná živá část se přístupná vodivá část se stala přístupnou (např. v stala nebezpečnou živou důsledku poškození (v důsledku poruchy mechanického krytu) základní izolace) Poruchy, které přicházejí v úvahu při provozu EZ
Podmínky jedné poruchy – ochrana při poruše ochrana před nepřímým dotykem neboli před dotykem neživých částí) třída ochrany I
V případě narušení základní ochrany (např. izolace, krytu) musí chránit druhý stupeň ochrany , jejímž principem je spojení neživé části s ochranným vodičem. Tímto opatřením se při poruše izolace na neživé části nevyskytne plné napětí zdroje , ale napětí snížené jehož velikost je úměrná zemnímu odporu. Poruchový proud tekoucí obvodem by měl u sítí s uzemněným uzlem způsobit aktivaci předřazeného jistícího prvku s následným odpojením od zdroje v době, aniž dojde k ohrožení kohokoliv, kdo se v okamžiku poruchy neživé části dotýkal..
třída ochrany II (izolací)
třída ochrany III (bezpečným napětím)
Obr. 9.1 Třídy ochran elektrických zařízení
5.3 Principy a základní pravidlo ochrany před úrazem elektrickým proudem Principy ochrany podle ČSNEN61140 ed.2 Předpokládá se , že provoz EZ probíhá buď - za normálních podmínek (bezporuchový provoz), nebo - za podmínek jedné poruchy.
Prostředky k zajištění ochrany při poruše • přídavná izolace (stejné vlastnosti jako základní izolace) • ochranné pospojování (včetně uzemnění ochranného vodiče a bodu zdroje) a automatickým odpojením v případě poruchy • ochranné stínění (vodivou stínící mřížkou spojenou s pospojováním) • jednoduché oddělení obvodů (galvanickým oddělením obvodů – transformátorem) • nevodivé okolí (vysokou impedancí proti zemi- 50/100 kΩ) základní izolace
přídavná izolace
základní izolace
Zároveň v určitých prostorech (např. ve vlhkých a mokrých prostorech) může použití EZ zvyšovat nebezpečí úrazu elektrickým proudem Přitom musí být vždy dodrženo základní pravidlo ochrany před úrazem elektrickým proudem. Základní pravidlo ochrany před úrazem elektrickým proudem: Nebezpečné živé části nesmějí být přístupné a přístupné vodivé části se nesmějí stát živými částmi. Základní pravidlo ochrany před úrazem elektrickým proudem
Prakticky to znamená, že • nebezpečné živé části musí být vždy uzavřeny krytem nebo pokryty izolací tak, aby nemohlo dojít k jejich dotyku; • neživé části včetně všech vodivých částí kterých je možno se dotknout se nikdy nesmějí dostat pod napětí.
izolace nebezpečné živé části
přístupné vodivé části -
přístupné
živé
ani za normálních podmínek, ani za podmínek jedné poruchy
ochranný vodič (PE)
přídavná izolace
kovový kryt (neživá část)
a) ochranným pospojováním
izolační kryt
kryt živých částí
b) přídavnou izolací
Obr.- Příklady zajištění ochrany při poruše
nebezpečná živá část
Zvláštní případy – doplňková ochrana. přístupná vodivá část
V případě zvýšeného nebezpečí úrazu elektrickým proudem . působením dalších vlivů (např. dotyk osoby s dobrou zemí) je nutno provést další doplňující opatření mezi které se např. počítá: 9
10
doplňující pospojování a ochrana pomocí citlivého proudového chrániče Prostředky zvýšené ochrany • zesílená izolace (stejné vlastnosti jako dvojitá izolace) • ochranné oddělení obvodů (izolací, ochranným stíněním) • zdroj omezeného proudu • ochranná impedance (omezení dotykového proudu na bezpečnou hodnotu) Ochranná opatření jsou kombinacemi ochranných prostředků základní ochrany a ochrany při poruše, které zajišťují kompletní ochranu zařízení, nebo zvýšené ochrany zajišťující oba druhy ochran.
5.5 Vybraná ochranná opatření dle použitých prostředků ochrany Ochranné opatření musí sestávat ze vhodné kombinace opatření pro zajištění základní ochrany a nezávislého opatření pro zajištění ochrany při poruše, nebozvýšené ochrany, která zajišťuje jak ochranu základní, tak ochranu při poruše,(příkladem zvýšené ochrany je zesílená izolace) Doplňková ochrana je specifikována jako součást ochranných opatření za určitých podmínek vnějších vlivů, na určitých zvláštních místech a ve zvláštních objektech V každé části instalace musí být uplatněno jedno ochranné opatření nebo více těchto opatření, přičemž se berou v úvahu podmínky vnějších vlivů. Všeobecně jsou dovolena tato ochranná opatření: - automatické odpojení od zdroje - dvojitá nebo zesílená izolace, - elektrické oddělení pro napájení jednoho spotřebiče - malé napětí (SELV a PELV). S ochrannými opatřeními uplatněnými v instalaci, se musí uvažovat i z hlediska výběru a montáže zařízení. Pro zvláštní instalace nebo jejich zvláštní umístění se uplatňují speciální ochranná opatření odpovídající příslušné normě (části 7). Ochranná opatření - použití zábran a ochrana polohou (umístěním mimo dosah), se mohou použít pouze v elektrických instalacích přístupných - osobám znalým nebo poučeným, nebo - osobám pracujícím pod dozorem nebo dohledem osob znalých nebo poučených. Ochranná opatření : - nevodivé okolí, - neuzemněné pospojování, - elektrické oddělení pro napájení více než jednoho spotřebiče, - se mohou uplatnit pouze, je-li elektrická instalace pod dozorem znalých nebo poučených osob, Opatření na ochranu při poruše (ochranu před nepřímým dotykem neboli před dotykem neživých částí) mohou být vynechána u těchto zařízení: - u kovových konzol pro upevnění izolátorů venkovního vedení, umístěných mimo dosah; - u nepřístupných ocelí vyztužených betonových sloupů pro venkovní vedení, - u neživých částí, které pro své omezené rozměry nebo umístění nemohou být uchopeny nebo se dotýkat lidského těla na velké ploše, (obtížné nebo nespolehlivé spojení těchto částí s ochranným vodičem). Ochrana automatickým odpojením od zdroje - nejobvyklejší (nejběžnější) ochranné opatření v elektrických instalacích. Princip této ochrany je následující: -základní ochrana je zajištěna základní izolací, přepážkami, kryty apod. - ochrana při poruše je zajištěna ochranným pospojováním a automatickým odpojením v případě poruchy. Požadavky na správnou funkci této ochrany jsou zajišťovány - ochranným uzemněním – neživé části současně přístupné dotyku musí být prostřednictvím ochranného vodiče spojeny se stejným uzemněním; - ochranným pospojováním – vzájemně se spojí ochranný vodič, uzemňovací přívod a - kovová potrubí (vedení) vstupující do objektu (např. plyn,voda,kanalizace) - kovové konstrukční části (např. topení, klimatizace), - kovová výztuž betonu (pokud je přístupná). - odpojením v případě poruchy ochranným (jistícím) přístrojem v předepsané době např.v sítích AC 230 V do 11
0,4 s v koncových obvodech a 5 s v distribučních obvodech v sítích TN 0,2 s v koncových obvodech a 1 s v distribučních obvodech v sítích TT: Doplňková ochrana proudovými chrániči (s I∆ ≤ 30 mA) musí být provedena u: -
zásuvek s IN < 20 A; (od srpna 2007, do té doby poze v koupelnách) mobilních zařízení určených pro venkovní použití s IN < 32 A
IZK
L V síti TN (která je u nás nejobvyklejší) dochází při poruše vlastně ke L zkratu (průrazu napětí ze živé na neživou část). Zkratový proud IZK L prochází ze zdroje fázovým vodičem až do místa poruchy a odtud PE ochranným vodičem (PEN, popř. PE) zpět ke zdroji. K zajištění IZK odpojení musí být ve vedení jistící přístroj (na obr. pojistka), který IZK zařízení odpojí. neživá část EZ Musí být splněna podmínka porucha Uo ZS ⋅ Ia ≤ Uo → ZS ≤ Princip ochrany automatickým Ia odpojením v síti TN-C kde ZS … impedance vypínací smyčky Uo … napětí sítě vůči zemi Ia je proud v ampérech (A) vyvolávající automatickou funkci ochranného (jistícího přístroje) způsobujícího odpojení ve stanovené době. Ochranný přístroj musí automaticky přerušit napájení pracovních vodičů obvodu nebo zařízení v případě poruchy v požadované době odpojení . Jako ochranného jistícího prvku lze použít: - nadproudové ochranné přístroje (např. pojistky, jističe); - proudové chrániče. Při použití proudového chrániče, je tímto proudem jeho jmenovitý vybavovací reziduální proud zajišťující odpojení ve stanovené době. Odpor uzemnění sítě musí být menší než 2 Ω, což vyžaduje uzemnění vodiče PEN v řadě bodů. Proudový chránič je pro ochranu před úrazem elektrickým proudem velmi dobrý a perspektivní přístroj, proto si jeho činnost popíšeme podrobněji. Proudové chrániče Je to elektrický ochranný prvek který detekuje a vyhodnocuje tzv. reziduální (rozdílový) proud vůči přednastavené hodnotě. Reziduální proud je rozdíl proudů tekoucích do obvodu a zpět pracovními vodiči (fázovými a středním). Za normálních okolností je rozdílový proud nulový, při poruše izolace však začne část proudu unikat přez neživé část (kryty apd.) do země. Vznikne rozdílový proud, který je vyhodnocen proudovým chráničem a ten vypne. Citlivý proudový chránič může zareagovat a vypnout i na malý proud (řádově desítky mA) procházející lidským tělem, např, dotne-li se člověk fázového vodiče a proud přez něj teče do země, tak může zachránit život postiženého. Proudový chránič ale nechrání před účinky při dvoupólovém dotyku (dotknete-li se současně dvou fází, nebo fázového a nulového vodiče). 2 nebo 4
proudového chrániče ve Označení schématech: Proudový chránič nejistí připojený obvod před nadproudy. Jeho praktické použití je spojeno s ochranou před nebezpečím úrazu elektrickým proudem ! FI
12
L N PE
L N PE
F pojistka
L N PE
FI –
FI –
FI –
proudový chránič
proudový chránič
proudový chránič
IL
F
F
IN
IL
IN
IL
Iporuchový
IN
spotřebič, např. svítidlo 1) normální stav. Nedošlo k žádné poruše, IL = IN, proudový chránič nevypíná.
2) porucha izolace Došlo k poruršení izolace a část proudu uniká do kostry a přez ni do ochraného vodiče PE. IL ≠ IN, proudový chránič vypne.
Iporuchový
3) jednopólový dotyk Při neopatrné manipulaci se osoba dotkla fázového vodiče a část proudu přez ni uniká do země. IL ≠ IN, proudový chránič vypne.
Po té, co se objeví první porucha, musí být splněny podmínky pro automatické odpojení v případě výskytu druhé poruchy na jiném živém vodiči: a) U síti s vyvedeným nulovým bodem 2 ⋅ Ia ⋅ ZS ≤ U nebo kde nulový bod nebo střední bod je vyveden: 2 ⋅ I a ⋅ Z S ≤ UO kde: Uo je jmenovité ac nebo dc napětí ve V, mezi fázovým vodičem a nulovým nebo středním vodičem; U je jmenovité ac nebo dc napětí ve V, mezi vodiči; ZS je impedance v ohmech poruchové smyčky obsahující vodič vedení a ochranný vodič obvodu; Z´S je impedance v ohmech poruchové smyčky obsahující nulový vodič a ochranný vodič obvodu; Ia je proud způsobující zapůsobení ochranného přístroje v požadovaném čase pro sítě TN b) Jestliže jsou neživé části uzemněny po skupinách nebo jednotlivě, platí tato podmínka: R a ⋅ I a ⋅ ≤ 50 V kde: Ra je součet odporů v ohmech zemniče a ochranného vodiče k neživým částem, Ia je proud v ampérech vyvolávající vypnutí odpojovacího přístroje v odpovídající době
Příklady zapojení obvodu pro vybrané rozvodné sítě TN.
Funkce proudového chrániče (jednofázového – 2 pólového) L1
Provedení PCH z hlediska počtu pólů: • 4 pólové - určení pro 3 fáz. spotřebiče, připojené na L1, L2, L3 a N • 2 pólové - určení pro 1 fáz. spotřebiče připojené na L a N
L2
síť TN - C
L3
síť TN - S
N
pojistky
L1 L2 L3 N PE
L1 L2 L3 PEN
proudový chránič spínací mechanismus
Sestava proudového chrániče obsahuje: • proudový součtový transformátor (pro všechny pracovní vodiče) • vybavovací relé • spínací mechanismus
zásuvka
Součtový transformátor
Ui
1-fázový spotřebič
3-fázový spotřebič
zásuvka
vybavovací relé
3-fázový spotřebič
síť TN – C - S
síť TN - C L1 L2 L3 PEN
V poslední době jsou k dispozici i kombinované přístroje Proudový chránič + jistič, zabezpečující jak SPOTŘEBIČ ochranu před nebezpečím úrazu, tak i proti přetížením, popř. zkratům. Sestava proudového chrániče (třífázového) Důležitá poznámka: proudový chránič může pracovat pouze v síti kde je zvlášť střední vodič N a zvlášť ochranný PE, tedy v sítích TN-S. Nemůže pracovat tam kde je vodič PEN, tedy v sítích TN-C, které jsou ve většině starších budov. Ochranná opatření v síti IT - V případě jedné poruchy mezi živou a neživou částí nebo živou částí a zemí je zde poruchový proud malý a automatické odpojení se nevyžaduje za předpokladu uzemnění neživých částí splnění podmínky: o RA × Id ≤ 50 V ve střídavých sítích o RA × Id ≤ 120 V ve stejnosměrných sítích Kde: RA ….je součet odporů v ohmech zemniče a ochranného vodiče k neživým částem; Id ….je poruchový proud při první poruše o zanedbatelné impedanci mezi vodičem vedení a neživou částí. Hodnota Id bere v úvahu unikající (svodové) proudy a celkovou impedanci uzemnění elektrické instalace. V případech, kdy je síť IT použita z důvodu zajištění kontinuity napájení, musí být použit hlídač izolačního stavu, aby signalizoval výskyt první poruchy mezi živou částí a neživými částmi a zemí. Tento přístroj musí spustit zvukový a/nebo vizuální signál, který musí trvat tak dlouho, dokud porucha trvá. 13
1-fázový spotřebič
zásuvka
1-fázový spotřebič
3-fázový spotřebič
síť TN - S
14
L1 L2 L3 N PE
6. Vyhláška 50 / 78 sbírky 6.1Vysvětlení základních pojmů: - Obsluha elektrického zařízení – úkony spojené s provozem elektrického zařízení, např. spínání, regulování, čtení trvale namontovaných přístrojů, výměna závitových a přístrojových pojistek, žárovek, prohlídka zařízení apod. - Práce na elektrickém zařízení – montáž, revize a údržba elektrického zařízení. Sem patří také všechny úkony pro zajišťování pracoviště, jakož i měření přenosnými přístroji. - Práce s dohledem – práce, která se provádí podle podrobnějších pokynů. Před zahájením práce se osoba provádějící dohled přesvědčí, zda jsou provedena nutná bezpečnostní opatření. V průběhu prací občas kontroluje dodržování bezpečnostních předpisů. Při této práci odpovídají za dodržování bezpečnostních předpisů osoby vykonávající pracovní činnost. - Práce pod dozorem – práce, která se provádí za trvalé přítomnosti osoby, která je pověřena dozorem a která je odpovědná za dodržování příslušných bezpečnostních předpisů. - Práce podle pokynů – práce, pro kterou jsou dány nejnutnější pokyny. Při této práci odpovídají pracující za dodržování bezpečnostních předpisů. - Pokyn by měl vždy obsahovat: - zadání pracovního úkolu (vč. rozdělení na jednotlivce) - postup a koordinaci jednotlivých na sebe navazujících úkonů - seznámení se stavem zajištění pracoviště - seznámení se způsobem napájení pracoviště - nejbližší zařízení pod napětím a nejbližší živé části zařízení pod napětím Předpoklady odborné způsobilosti organizací a podnikajících fyzických osob jsou potřebné technické vybavení a odborná způsobilost jejich pracovníků
6.2 Odborná způsobilost pracovnílů v elektrotechnice Odbornou způsobilost v elektrotechnice řeší Vyhláška č. 50/1978 Sb Českého úřadu bezpečnosti práce a Českého báňského úřadu (se změnami a doplňky dle vyhlášky č. 98/1982 Sb.)
§ 7 a 8 - pracovníci pro řízení jsou pracovníci znalí s vyšší kvalifikací, kteří splňují požadavky na pracovníky znalé, mají alespoň nejkratší požadovanou praxi a složením další zkoušky ve stanoveném rozsahu prokázali znalosti požadované pro řízení činnosti u pracovníků pro řízení činnosti (§ 7), řízení činnosti a navíc pro řízení činnosti dodavatelským způsobem u pracovníků pro řízení činnosti dodavatelským způsobem (§ 8 odst.1), řízení činnosti a navíc pro řízení provozu u pracovníků pro řízení provozu (§ 8 odst.1). § 9 - pracovníci pro provádění revizí jsou pracovníci znalí s vyšší kvalifikací, kteří mají ukončené předepsané odborné vzdělání, předepsanou praxi a složili zkoušku před některým z orgánů dozoru. § 10 - pracovníci pro samostatné projektování a pro řízení projektování jsou ti, kteří mají odborné vzdělání a praxi určené zvláštními předpisy a složili zkoušku ze znalosti předpisů k zajištění bezpečnosti práce a technických zařízení a z předpisů souvisejících s projektováním. § 11 - zvláštní případy jsou určeny pro - absolventy vysoké školy elektrotechnické a přírodovědecké fakulty oboru fyziky, kteří pracují jako asistenti v laboratořích škol, pracovníky vědeckých výzkumných a vývojových ústavů, kteří mají vysokoškolské vzdělání, učitele, kteří používají při výuce na školách elektrická zařízení pod napětím. Uvedení pracovníci musí buď složit předepsanou zkoušku, nebo musí být v používání zařízení zaškoleni a jejich znalosti musí být pravidelně ověřovány přezkoušením. Zkoušky a přezkušování Zkoušky pro splnění kvalifikace podle § 5 až § 8 a § 10 a § 11 i přezkušování organizuje zaměstnavatel. Ten jejím provedením pověří svého pracovníka nebo zajistí ustavení vlastní zkušební komise. Pokud toto nemůže splnit, zajistí provedení zkoušky u pracovníka nebo komise jiného zaměstnavatele. Zkoušky a přezkušování provádí: pracovník, který má některou z kvalifikací podle § 6 až 9 § 5 (znalí) § 6 (samost. činnost) tříčlenná zkušební komise, nejméně jeden člen má kvalifikaci podle § 7 až § 9 tříčlenná zkušební komise, nejméně jeden člen má kvalifikaci podle § 8 až § 9 § 7 (řízení činnosti) pro § 8 (řízení činnosti tříčlenná zkušební komise, nejméně dva členové mají kvalifikaci podle § 8 až § 9 dodavatelsky) pro § 10 (projektování) tříčlenná zkušební komise, jejíž nejméně jeden člen má kvalifikaci podle § 8 až § 9 pro § 11 (učitelé atd.) tříčlenná zkušební komise, nejméně jeden člen má některou z kvalifikací § 7 až § 9
Činnosti na elektrickém zařízení mohou podle náročnosti této činnosti vykonávat pracovníci s příslušnou kvalifikací.
Kvalifikace
Vzdělání
Praxe
K nabytí kvalifikace je podle jejího stupně potřebná praxe, která závisí na odborném vzdělání v oboru elektrotechniky. Podle stupně své kvalifikace může pracovník na elektrickém zařízení vykonávat odpovídající činnost. Pokud se týká dodržování vyhlášky, má své povinnosti i zaměstnavatel
Přezkoušení pracovníků s kvalifikací podle § 5 až § 8 a § 10 a § 11 se provádí jednou za tři roky. Osvědčení Organizace (zaměstnavatel) vydá pracovníkům (zaměstnancům) uvedeným v § 6 až § 8 a § 10, kteří složili zkoušku, osvědčení. Pracovníkům (zaměstnancům) uvedeným v § 9 vydá osvědčení příslušný orgán dozoru. V osvědčení se uvede druh a napětí elektrického zařízení.
6.3 Rozdělení kvalifikací Pracovníci bez elektrotechnického vzdělání mohou nabýt tyto kvalifikace: § 3 - pracovníci seznámení jsou ti, kteří byli organizací v rozsahu své činnosti seznámeni s předpisy o zacházení s elektrickými zařízeními a upozorněni na možné ohrožení těmito zařízeními. § 4 - pracovníci poučení jsou ti, kteří byli organizací v rozsahu své činnosti seznámeni s předpisy pro činnost na elektrických zařízeních, školeni v této činnosti, upozorněni na možné ohrožení elektrickými zařízeními a seznámeni s poskytováním první pomoci při úrazech elektrickým proudem. Pracovníci s elektrotechnickým vzděláním mohou získat tyto kvalifikace: § 5 - pracovníci znalí jsou ti, kteří mají ukončené předepsané odborné vzdělání a po zaškolení složili zkoušku ve stanoveném rozsahu. § 6 - pracovníci pro samostatnou činnost jsou pracovníci znalí s vyšší kvalifikací, kteří splňují požadavky na pracovníky znalé, mají alespoň nejkratší požadovanou praxi a složením další zkoušky ve stanoveném rozsahu prokázali znalosti požadované pro samostatnou činnost.
15
16
