BEZPEČNOST V ELEKTROTECHNICE 3
http://bezpecnost.feld.cvut.cz
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická
Elektrotechnická kvalifikace
Doc. Ing. Mirko Cipra, CSc., Ing. Michal Kříž, Ing. Vladimír Kůla, CSc.
2011 Vydavatelství ČVUT
Pokyny ke cvičení :
Osnova cvičení: Procvičení přednášené látky v souladu s platným Příkazem děkana číslo 4/2009 1. Diskuse k problematice ZŠ BOZP, rizik a příčin úrazů elektrickým proudem. 2. Písemné přezkoušení (test) : Elektrotechnická kvalifikace na úrovni BP3. 3. Záznam do zvláštního razítka v indexu (BP3). 4. Zápočet 5. Účast na cvičení je povinná. Indexy s sebou!!!
Osnova opakovaného ZŠ BOZP pro studenty Elektrotechnické fakulty ČVUT (Příkaz děkana ČVUT FEL č.4/2009) 1) Systém bezpečnostních předmětů na FEL ČVUT v Praze 2) Základní právní podklady BOZP 3) Obecné zásady při zajišťování BOZP 4) Základní požadavky na zajištění BOZP a bezpečnosti technických zařízení 5) Povinnosti zaměstnavatele při zajišťování BOZP 6) Povinnosti a práva zaměstnance při zajišťování BOZP 7) Povinnosti při nástupu do práce 8) Bezpečnost práce s elektrickým zařízením 9) Bezpečnost práce s počítači 10) Pracovní úraz, evidence a registrace 11) Důležité telefony 12) Laboratorní řád
Stručné znění ZŠ BOZP: http://bezpecnost.feld.cvut.cz
1. Systém bezpečnostních předmětů na FEL ČVUT v Praze
Bezpečnostní předmět Základní školení BOZP
Symbol BPZS
Termín Na začátku 1. semestru 1. semestr
Bezpečnost v elektrotechnice 1
BP1 2. semestr
Bezpečnost v elektrotechnice 2 + opakované Základní školení BOZP Bezpečnost v elektrotechnice 3 + opakované Základní školení BOZP
BP2
4. semestr
BP3
1. semestr
http://bezpecnost.feld.cvut.cz
Program Všechny programy EEM, KME, KYR OI STM Všechny programy Všechny programy
Studium
Bakalářské
Magisterské
Rozsah a doby platnosti Bezpečnostních předmětů na Elektrotechnické fakultě ČVUT
Bezpečnostní předmět
Typ studia
Rozsah výukových hodin Přednášky
Cvičení
Seznámení s riziky oboru na úrovni vyhlášky 50/78 Sb.
Maximální doba platnosti
BPZS
BS
1 x 2h
1 x 2h
§3
do absolvování BP2
BP1
BS
2 x 2h
4 x 2h
§4
4 roky
BP2
BS
1 x 2h
1 x 2h
§5
4 roky
BP3
MS
1 x 2h
1 x 2h
§6
3 roky
Osoba poučená (§4) je osoba prokazatelně poučená osobami znalými, umožňující jí vyvarovat se nebezpečí, které elektřina může vytvořit. O tom, jaké konkrétní činnosti může osoba poučená vykonávat ve smyslu požadavků ČSN rozhodne učitel v dané laboratoři. Studenti ČVUT FEL dle Příkazu děkana nesmí v laboratořích pracovat samostatně – vždy alespoň s dohledem učitele. Dle ČSN mohou osoby poučené maximálně: - samostatně obsluhovat jednoduchá elektrická zařízení, - pracovat na částech elektrického zařízení nn bez napětí, v blízkosti nekrytých živých částí ve vzdálenosti větší než 20 cm s dohledem, na částech pod napětím pracovat nesmějí, - měřit zkoušecím zařízením.
Osoba znalá (§5) je osoba s odpovídajícím vzděláním, znalostmi a zkušenostmi, umožňujícími jí vyvarovat se nebezpečí a vyhodnotit rizika, která elektřina může vytvořit. O tom, jaké konkrétní činnosti může osoba znalá vykonávat ve smyslu požadavků ČSN rozhodne osoba odpovědná za elektrické zařízení (učitel v dané laboratoři). Studenti ČVUT FEL dle Příkazu děkana nesmí v laboratořích pracovat samostatně – vždy alespoň s dohledem učitele. Dle ČSN mohou osoby znalé maximálně: - samostatně obsluhovat elektrická zařízení, - pracovat na částech elektrického zařízení nn samy, a to na částech bez napětí, v blízkosti živých částí a na částech pod napětím.
Osoba znalá s vyšší kvalifikací (§6) je osoba s odpovídajícím vzděláním, znalostmi a zkušenostmi, umožňujícími jí vyvarovat se nebezpečí a vyhodnotit rizika, která elektřina může vytvořit. O tom, jaké konkrétní činnosti může osoba znalá s vyšší kvalifikací vykonávat ve smyslu požadavků ČSN rozhodne osoba odpovědná za elektrické zařízení (učitel v dané laboratoři). Studenti ČVUT FEL dle Příkazu děkana nesmí v laboratořích pracovat samostatně – vždy alespoň s dohledem učitele. Dle ČSN mohou osoby znalé s vyšší kvalifikací maximálně: - samostatně obsluhovat elektrická zařízení, - pracovat na částech elektrického zařízení nn samy, a to na částech bez napětí, v blízkosti živých částí a na částech pod napětím podle pracovních postupů.
Pracovní postupy
Před zahájením práce musí být stanoven pracovní postup: - pro práce bez napětí - pro práce v blízkosti živých částí - pro práce pod napětím
Dílčí ustanovení: - zajištění pracoviště - povolení k zahájení práce - dozor při práci - opětovné uvedení zařízení do provozu
TAB. 6.3 Minimální potřebný stupeň kvalifikace osob pro práce na elektrických zařízeních a v jejich blízkosti. PRÁCE Bez napětí
V blízkosti živých částí
Pod napětím
Napětí do 1 000 V (mn, nn) SEZNÁMENÁ - podle pokynů POUČENÁ - podle pokynů ZNALÁ - sama SEZNÁMENÁ - v bezpečné vzdálenosti (TAB. 6.1) POUČENÁ - s dohledem (min. 20 cm od živých částí pod napětím) ZNALÁ - sama ZNALÁ - sama (v prostorech normálních) ZNALÁ - pod dozorem (venku, ve vlhkých a v mokrých prostorech) ZNALÁ s vyšší kvalifikací sama
Napětí nad 1 000 V (vn, vvn) SEZNÁMENÁ -s dohledem POUČENÁ - s dohledem ZNALÁ - sama SEZNÁMENÁ -. v bezpečné vzdálenosti (TAB. 6.1) POUČENÁ - pod dozorem ZNALÁ - s dohledem ZNALÁ s vyšší kvalifikací s dohledem Vždy dle pracovních postupů! - pod dozorem ZNALÁ ZNALÁ s vyšší kvalifikací pod dozorem
Provoz laboratoří na ČVUT FEL 1) 2) 3) 4) 5) 6)
Splnění požadavků na odbornou způsobil ost v elektrotechnice pro studenty a učitele (Příkazy děkana ČVUT FEL) Odborný dozor při výuce (max. 10 studentů na jednoho odborného učitele) Seznámení s místními a provozními předpisy (laboratorní řád) Před zahájením výuky učitel přezkouší ov ladač vypínacího zařízení (bezpečnostní tlačítko) Používání ochranných pracovních pomůcek Bezpečnostní tabulky
Odpor těla Způsob dotyku fyzický stav psychický stav subjektivní Trvání průchodu proudu
napětí Podmínky pro vznik úrazu elektřinou
Proudová soustava
objektivní
Vlastnosti prostoru
Pracovní podmínky
Odbornost uživatele
Rizika a příčiny úrazů v elektrotechnice Vliv
- lidského faktoru - technického uspořádání
Nebezpečí úrazu závisí na - velikosti proudu - frekvenci - tvaru vlny nebo pulsu - době trvání průtoku proudu lidským tělem - trajektorii průtoku Velikost proudu závisí na - velikosti napětí - impedanci lidského těla
Zjednodušené náhradní schéma vnitřní impedance lidského těla, kde Zip je dílčí vnitřní impedance jedné končetiny (paže nebo nohy)
Zi - vnitřní impedance, Zp1, Zp2 - impedance kůže ZT - celková impedance
Celková impedance lidského těla pro stejnosměrný a střídavý proud (50/60 Hz)
Zóny fyziologických účinků střídavého sinusového proudu (15 Hz až 100 Hz) mez uvolnění
mez vnímání
3,5
proudová křivka L
práh bolesti
Ustálený (dotykový) proud, nahromaděný náboj Mezní hodnoty Účinky proudu Proud v mA a náboje Náboj v µC střídavý stejnosměrný Mez vnímání 0,5 2 0,5 Práh bolesti 3,5 10 50
Perioda zranitelnosti (vulnerabilní fáze) srdečního cyklu a spouštění komorové fibrilace Legenda: a) elektrický potenciál srdce (EKG), b) krevní tlak v aortě
Automatický externí defibrilátor (AED)
Základní charakteristika přístroje: •zjistí přítomnost arytmie •sám zvolí vhodný okamžik k defibrilaci •vydává pokyny pro zachránce •po nalepení elektrod a vyhodnoceném měření bezpečně vyšle defibrilační výboj •AED analyzuje srdeční rytmus •moderní verze AED mají další funkce – řízení masáže srdce
Pásma pravděpodobnosti úspěšné defibrilace
Úspěšnost defibrilace
1 – 3 minuty 90%
90 – 70 %
80% 3 – 10 minut 70%
70 – 10 %
60% 50%
10 – 12 minut
40%
10 – 0 %
30% 20% 10% 0 1
2
3 4
5
6 7
8 9 10 11 12 čas (minuty)
Automatický externí defibrilátor na FEL
AED umožňuje: - konvertovat komorovou fibrilaci do normálního srdečního rytmu - veřejný přístup k defibrilaci pro zaměstnance a studenty FEL ČVUT - redukovat čas potřebný pro zahájení defibrilace - bezpečné užití i pro laiky-software AED je navržen tak, aby byl odolný proti chybám obsluhy
Umístění: monoblok Dejvice, Technická 2, vrátnice Budova E, Karlovo náměstí 13 vrátnice
Neodkladná resuscitace - uvolnění dýchacích cest a udržení jejich průchodnosti - umělé dýchání z plic do plic - nepřímá srdeční masáž
Protišoková opatření - ticho - teplo - tekutiny - tišení bolesti - transport - protišoková poloha
První pomoc při úrazu elektrickým proudem rozšířená o AED (zjednodušené schéma) Základní první pomoc
Technická první pomoc
Protišoková opatření
Resuscitace KPR
Masáž srdce
Přivolání odborné pomoci
Automatická defibrilace AED
Umělé dýchání
Jednotná symbolika a označování v elektrotechnice
- bezpečnostní barvy, značky a tabulky - grafické značky na elektrických předmětech - značení vodičů barvami nebo číslicemi - značení svorek elektrických předmětů a vybraných vodičů
Značení izolovaných vodičů a žil kabelů barvami
VODIČ, ŽÍLA fázový nebo krajní ochranný, PEN střední
POZNÁVACÍ BARVA černá, hnědá, šedá zelená/žlutá světlemodrá
Označení svorek elektrických předmětů pro připojování některých vybraných vodičů a označení konců těchto vybraných vodičů Vybraný vodič
Písmenno - číslicové označení SVOREK KONCŮ ELEKTRICKÝCH Pozn. VYBRANÝCH PŘEDMĚTŮ VODIČŮ
Vodič střídavé rozvodné soustavy: fáze 1 fáze 2 fáze 3 střední vodič
U V W N
L1 L2 L3 N
Vodič stejnosměrné rozvodné soustavy: kladný pól záporný pól střední vodič
C D M
L+ LM
Ochranný vodič Vodič PEN
PE -
PE PEN
Pozn.
Příklad použití písmenno-číslicového označení vodičů a svorek elektrického zařízení
Rozvodná síť TN-C-S Trojfázová síť s přímo uzemněným uzlem zdroje, v první části sítě plní vodič PEN současně funkci ochranného i středního vodiče, ve druhé části je vodič PEN rozdělen na ochranný (PE) a střední (N) vodič. Ochranný vodič (2), místo rozdělení vodiče PEN (3) i vodič PEN mohou být přizemněny.
Ochrana před úrazem elektrickým proudem
Rozlišujeme
- nebezpečné napětí - bezpečné malé napětí
Mezní hodnoty
- bezpečného malého napětí - ustáleného proudu - nahromaděného náboje - dotykového napětí - požadované doby odpojení
(TAB. 5.3) Meze bezpečných malých napětí živých částí
Při obsluze možný přímý dotyk se živou částí Prostory Normální i nebezpečné Zvlášť nebezpečné
Bezpečné malé napětí živých částí (V) střídavé stejnosměrné 25 60 -
Při obsluze možný pouze dotyk s krytem, izolovaným od živých částí Prostory Normální i nebezpečné Zvlášť nebezpečné
Bezpečné malé napětí živých částí (V) střídavé stejnosměrné 50 120 12 25
(TAB. 5.4) Mezní hodnoty dotykového napětí na neživých částech
Působícího trvale Prostory Normální i nebezpečné Zvlášť nebezpečné
Dovolené meze dotykového napětí (V) střídavé stejnosměrné 25 60 -
Působícího krátkodobě (v době, kdy je zařízení v poruše) Prostory Normální i nebezpečné Zvlášť nebezpečné
Dovolené meze dotykového napětí (V) střídavé stejnosměrné 50 120 12 25
Ochrana omezením ustáleného dotykového proudu Ochrana omezením náboje (Maximální dovolené hodnoty) Ustálený (dotykový) proud, nahromaděný náboj Mezní hodnoty Účinky proudu Proud v mA a náboje Náboj v µC střídavý stejnosměrný Mez vnímání 0,5 2 0,5 Práh bolesti 3,5 10 50
Elektrický předmět třídy ochrany I
Neživá část elektrického předmětu
Ochranná svorka
Základní izolace
PE
L
N
Soustava ochranného pospojování Živé části
Uspořádání izolací na elektrickém předmětu třídy ochrany II
Legenda: (1) základní izolace, (2) vnitřní kovová část, (3) přídavná izolace, (4) vnější kovová část a (5) zesílená izolace
Třídy ochran elektrických a elektronických předmětů
Třídy ochrany 0 I II III Přídavná Opatřeno Žádné izolace a žádné Konstruováno pro Základní prostředky pro prostředky pro prostředky pro charakteristiky připojení napájení ze zdroje připojení připojení ochranného SELV předmětu ochranného ochranného vodiče PE vodiče PE vodiče PE Opatření Spojení Nejsou Připojení ke zdroji k zajištění Pouze okolím s ochranným potřebná SELV bezpečnosti vodičem PE Grafická značka
Použití v instalacích
-
Není v ČR povolena
S ochranným vodičem PE nebo s vodičem PEN
Všeobecné použití
Všeobecné použití
Třída ochrany
0*)
I II III Legenda: *)
Prostředky ochrany předmětů instalace Základní ochrana Ochrana při poruše Nevodivé prostory Ochrana oddělením Základní izolace obvodů (pouze jedno zařízení) Ochranné Ochrana automatickým Základní izolace pospojování odpojením Základní izolace Přídavná izolace Zesílená izolace nebo ekvivalentní konstrukční řešení Ochranné oddělení Omezení výše napětí obvodů SELV a PELV Třída ochrany 0 není podle Elektrotechnických předpisů a ČSN v ČR dovolena. Popis a požadavky jsou zde uvedeny pouze z důvodů její identifikace.
TAB.16.3 Nejobvyklejší kombinace prostředků ochran před dotykem neživých částí
Třída I NEDOVOLENÉ
Třída I Třída II Povolené pouze ve stávajících zařízeních dle ČSN 34 1010
Třída I Třída II Předepsané pro nová zařízení dle ČSN 33 2000-4-41
Připojování jednofázových spotřebičů pohyblivými přívody a zásuvkami k sítím TN-C (a,b,c) a TN-S (d,e)
Podmínky pro obvod SELV
1) 2) 3) 4) 5)
Použití malého bezpečného napětí Elektrické oddělení SELV od ostatních obvodů Prostorové oddělení SELV Obvod SELV musí být izolovaný (neuzemněný) Použití nezáměnných vidlic a zásuvek
Základní bezpečnostní parametry informační techniky Charakteristika zařízení informační techniky: většina zařízení je třídy ochrany I, některá zařízení jsou třídy ochrany II, resp. III na samotném zařízení je často umístěna zásuvka pro připojení dalšího spotřebiče třídy ochrany I síťové části zařízení (zdrojové jednotky) jsou většinou tvořeny kompaktními jednotkami třídy ochrany I tyto jednotky slouží jako zdroje SELV pro napájení dalších částí zařízení jednotlivá zařízení jsou uvnitř i navzájem propojena množstvím (většinou stíněných) datových spojení, znemožňujících přesné změření odporu ochranného vodiče RPE vnitřní izolace jsou často dimenzovány pouze na jmenovitá napětí (hrozí případná ztráta dat) a proto je nevhodné provádět měření izolačního odporu RISO (napětím 500 V)
Lidské tělo (zjednodušené náhradní schéma vnitřní impedance lidského těla, kde Zip je dílčí vnitřní impedance jedné končetiny) jako elektrický předmět zařazený mezi dvěma místy s různými potenciály
Obr. 8.2 Lidské tělo jako elektrický předmět zařazený mezi dvěma místy s různými potenciály spolu s izolacemi, kde je: Legenda:
Zi - impedance izolace živé části elektrického předmětu, Z1 - impedance izolace obuvi, Z2 - impedance izolace místa, na kterém člověk stojí
Základní pravidlo ochrany před úrazem elektrickým proudem
Nebezpečné živé části Přístupné vodivé části
Ochrana Základní ochrana (za normálních podmínek) Při poruše Prostředky zvýšené ochrany
nesmějí být za normálních podmínek přístupné nesmějí být nebezpečné ani za normálních podmínek ani za podmínek jediné poruchy
Ekvivalentní názvosloví ochrana před přímým ochrana před dotykem živých dotykem částí ochrana před nepřímým ochrana před dotykem dotykem neživých částí Prostředky zajišťující jak základní ochranu , tak ochranu při poruše Ochrana před dotykem živých i neživých částí
Ochrana před úrazem elektrickým proudem
Omezení velikosti a doby průtoku proudu lidským tělem - zvětšení celkové impedance obvodu - snížení napětí na živých i neživých částech - omezení doby průtoku proudu lidským tělem
Technická opatření – ochrany před nebezpečným dotykem
Přehled skupin ochran před nebezpečným dotykem
Skupina
Ochrana před nebezpečným dotykem
1
ŽIVÝCH I NEŽIVÝCH ČÁSTÍ
2
ŽIVÝCH ČÁSTÍ
3
NEŽIVÝCH ČÁSTÍ
Princip Malé bezpečné napětí na živých částech nemůže při dotyku s nimi vyvolat v lidském těle nebezpečný proud-tř. ochr. III Omezení (přerušení) dotykového proudu při dotyku s živými částmi Omezení dotykového proudu při dotyku s krytem-tř.ochr. II Omezení trvání dotykového napětí na neživých částech samočinným odpojením-tř.ochr. I
Jistící a ochranné prvky elektrických zařízení
Negativní jevy
- přetížení - zkrat
Pojistka Jistič Chránič- proudový - napěťový
Samočinné odpojení
Princip
Hlavní zásady
- uzemnění neživých částí - připojení na společný zemnič - ochranné pospojování
Proudový chránič v síti TN-S
Samočinné odpojení - poruchová smyčka v síti TN-C
Elektromagnetická kompatibilita
Vzájemné ovlivňování systémů
- zdroj rušení - příjemce rušení
Možnosti zlepšování
- snižování úrovně emise zdrojů rušení - omezování elektromagnetických vazeb - zvyšování úrovně imunity rušených systémů
Ochrana před bleskem
- přepěťová ochrana
Elektromagnetická kompatibilita Odolnost proti rušení
Vyzařování rušení
Elektromagnetická citlivost
Elektromagnetická interference
Citlivost na vazbu: Galvanická Indukční Kapacitní Elektromagnetickým polem
Vazba přenášející rušení: Galvanická Indukční Kapacitní Elektromagnetickým polem
Elektromagnetické prostředí
Komplexní ochrany proti přepětím Činitel sítě
Kategorie přepětí blesková přepětí
30
6000 V spínací přepětí
20 4000 V krátkodobá zvýšení napětí
10
2500 V
zvlnění, pomalé i rychlé poklesy napětí sítě
1500 V
krátkodobé poklesy napětí sítě
0
0 t
Nejčastější poruchové jevy v síti nízkého napětí
2
Zásuvkové vývody
4kV
speciálně chráněná zařízení speciáln
4
zařízení určená pro připojení k pevné instalaci - podružný rozváděč
Hlavní rozváděč
6kV
zařízení součástí pevné instalace
zařízení na začátku instalace
u (kV)
6
2,5kV 1,5kV
0 IV
III
II
I
I
II
III
B
C
D
(požadavky na izolace EZ)
kategorie přepětí dle ČSN EN 60664-1 třídy ochrany dle ČSN EN 61643-11
třídy požadavků dle DIN VDE 0675-6
A
(ochranná zařízení v budovách) ( třídy požadavků na svodiče Aaž D – ochranné úrovně)
Souvislost ochranné úrovně SPD a standardů pro koordinaci izolace
Struktura systému ochrany před bleskem
Systém ochrany před bleskem
vnější ochrana před bleskem
jímací zařízení
svody
uzemnění
vnitřní ochrana před bleskem
prostorové pospojování stínění
vyrovnání potenciálů
oddělovací vzdálenost
L1 L2 L3 Potlačení příčných přepětí mezi L a N N Součtové jiskřiště N-PE
Galvanické oddělení pracovních vodičů L,N od ochranného vodiče
PE
Uspořádání svodičů přepětí (SPD) 3+1 v síti TN-S
Uspořádání jednoduchého jiskřiště
Pracovní charakteristika jiskřiště omezující úroveň i dobu trvání přepětí
Omezující charakteristika varistoru
Rozhraní mezi zónami HDS
hlavní rozváděč
podružný rozváděč
třída I (B)
třída II (C)
hlavní PVP
místní PVP
Zapojení svodičů v síti TN-C-S ochranný systém v zapojení 3+1
jemná ochrana
třída III (D)
Komplexní ochrana proti přepětím SYSTÉM PŘEPĚŤOVÝCH OCHRAN - základní opatření EMC Základní princip ochrany proti přepětím : potenciálové vyrovnávání (hlavní, místní) na rozhraních mezi zónami
Zdroje přepětí Zařízení ochrany před přepětím
Napěťová koordinace ochran
Energetická koordinace ochran Sítě nízkého napětí (TN-S)
Jemná ochrana pro elektronické systémy
-bleskové proudy (vysoká energie) -průmyslová přepětí (nízkoenergetické zdroje rušení) (svodiče bleskového proudu, svodiče přepětí- SPD) – elektrické přístroje určené k omezení výskytu vzniklého přepětí na bezpečnou úroveň napětí postupné kaskádní snižování napětí na hodnoty napětí pod úrovně stanovené pro instalace uvnitř budovy, rozdělení na jednotlivé zóny zajišťuje rozdělení energie odváděného přepětí mezi jednotlivé stupně ochrany, aby nebyl přetížen žádný svodič Svodiči přepětí se zajišťuje potlačení - příčných přepětí mezi pracovními vodiči L a N, - podélných přepětí mezi N a PE Citlivá elektrická a elektronická zařízení musí splňovat požadavky na požadovanou odolnost proti přepětí
Požadavky ochrany před nebezpečným dotykem jsou zásadně nadřazené požadavkům ochrany před přepětími
