Ochrona przeciwporażeniowa

Rodzaje i klasyfikacja czynników, profilaktyka
ENERGIA ELEKTRYCZNA
STUDIA PODYPLOMOWE
DLA NAUCZYCIELI PRZEDMIOTÓW ZAWODOWYCH
Bezpieczeństwo człowieka w środowisku pracy i ergonomia
Zagrożenia człowieka w środowisku pracy
mgr inż. Hubert Karski
Materiały
Dielektryki (izolatory)
np. tworzywa sztuczne, porcelana, guma
Półprzewodniki
np. krzem, german
Przewodniki, np. metale
Elektrolity
Elektryczność
Ładunek elektryczny: dodatni, ujemny
Elektrostatyka – gdy ładunki elektryczne nie zmieniają w czasie lub nie
poruszają się
Zjawiska elektryczności statycznej – powstawanie i kumulacja
ładunków elektrostatycznych, wyładowania elektrostatyczne i ich skutki
Przepływ prądu elektrycznego
- gdy ładunki elektryczne są w ruchu
lub zmieniają się w czasie
I
U
Pojęcie obwodu elektrycznego
Prawa: Ohma, Kirchhoffa
Przykład prostego obwodu prądu stałego
R
Elektryczność statyczna
Zjawisko elektryzowania: gromadzenie się
niezrównoważonych jednoimiennych ładunków
elementarnych w rozpatrywanym obszarze
+++
---
Środowisko: dielektryki (ciała stałe, ciecze, gazy) lub metalowe
przedmioty izolowane od ziemi
Przykłady: papier, woda, gaz ziemny
Elektryczność statyczna
---
Przyczyny: wzajemny ruch ciał z tarciem (przesuwanie, przelewanie,
przetłaczanie), rozbijanie (kruszenie), atomizacja, a także rozdzielanie.
Inna przyczyna elektryzowania: przez wpływ (indukcję).
Elektryzowanie przedmiotu: ciągłe (stałe), dorywcze (okresowe)
Elektryczność statyczna
Rozładowanie ładunku elektrostatycznego:
- stopniowe – wskutek upływności czy ulotu
- nagłe – w formie wyładowania, np. iskrowego
Urządzenia elektroenergetyczne
wytwarzanie energii elektrycznej – źródła:
prądnice (agregaty prądotwórcze), ogniwa
Przykłady: prądnica w agregacie prądotwórczym,
zastosowanie agregatu, zestaw: panel fotowoltaiczny i
turbina wiatrowa do zasilania latarni drogowej
Urządzenia elektroenergetyczne
przesył i rozdział energii
– sieci (linie kablowe i napowietrzne),
stacje (transformatorowe, rozdzielcze)
Przykłady:
różne konstrukcje napowietrznych
stacji transformatoroworozdzielczych 15/0,4 kV,
napowietrzna linia WN
Urządzenia elektroenergetyczne
przetwarzanie energii elektrycznej na inne
rodzaje energii (np. w odbiornikach):
mechaniczną, cieplną,
elektromagnetyczną,
chemiczną
Podział urządzeń elektroenergetycznych
Urządzenia: prądu stałego, przemiennego (np. o częstotliwości przemysłowej
f = 50 Hz), wysokoczęstotliwościowe
Urządzenia:
50 V ~
1000 V ~
120 V =
1500 V =
niskonapięciowe
wysokonapięciowe
Urządzenia: stałe, stacjonarne, przenośne/przewoźne, ręczne
Trójfazowe (połączenia: „w trójkąt”, „w gwiazdę”), jednofazowe
trójfazowa 4-przewodowa linia zasilająca
L1
L2
L3
N
źródło
zasilania
np. uzwojenia
wtórne transformatora15/0,4 kV
zabezpieczenie
nadmiarowoprądowe
(R)
(S)
(T)
(0)
obwód
odbiorczy
odbiornik energii
Przykładowy schemat przyłączenia jednofazowego urządzenia
elektroenergetycznego do typowej trójfazowej sieci zasilającej,
np. niskiego napięcia (230/400 V, 50 Hz)
Podstawowe sposoby łączenia uzwojeń fazowych źródła i odbiornika w
układzie trójfazowym: „w gwiazdę” (4-przewodowy i 3-przewodowy)
oraz „w trójkąt”
Układ sieci typu TN-C
Układ sieci typu TT
Układ sieci typu IT
Uziemienie robocze punktu gwiazdowego i przewodu neutralnego
Przykłady:
- wyprowadzenie przewodu
uziemiającego z kontenerowej
stacji transformatorowej 15/0,4 kV
- główny zacisk uziemiający na
konstrukcji przewoźnego agregatu
prądotwórczego
Zasady budowy i eksploatacji urządzeń
elektroenergetycznych
• Ochrona praw konsumentów , odpowiedzialność
• Bezpieczeństwo: ludzi, mienia i środowiska
• System oceny zgodności
Prawo:
- dyrektywa (dyrektywy tzw. nowego podejścia: wymagania zasadnicze/podstawowe)
- ustawa/rozporządzenie transponuje postanowienia dyrektyw do prawa krajowego
Normalizacja:
- dobrowolność stosowania norm (możliwość powołania w prawie)
- norma techniczna zawiera aktualne zasady wiedzy technicznej
Obiekty budowlane, instalacje elektryczne
Dyrektywy dot. budownictwa, np.: 89/106/EWG
Wymagania PODSTAWOWE dot.:
- bezpieczeństwa konstrukcji, pożarowego, użytkowania,
- warunków higien.-zdrowotnych, ochrony środowiska, hałasu i drgań,
- efektywności energetycznej, itp.
Prawo: np. Ustawa - Prawo budowlane [11] , ustawa o wyrobach budowl. [18]
Rozporządzenia - np.: dot. warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać
budynki [4], wyrobów budowlanych, itd.
Normy:
Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych [54] , w tym: ochrona przed
porażeniem, skutkami cieplnymi, przepięciami, itp.
Ochrona odgromowa obiektów [21] [52] [55]
Ochrona przed oddziaływaniem zjawisk elektrostatycznych [51]
Oświetlenie elektryczne, ewakuacja/oświetlenie awaryjne [60]
Wyroby: maszyny, urządzenia (odbiorniki) elektryczne
Dyrektywy tzw. nowego podejścia,
np.: niskonapięciowa 2006/95/WE, maszynowa 2006/42/WE,
gazowa 2009/142/WE, itd.
Wymagania ZASADNICZE dot. bezpieczeństwa ludzi, mienia i
środowiska
Prawo: rozporządzenia - np.: dot. sprzętu elektrycznego [9] , maszyn i
elektronarzędzi [10] , urządzeń gazowych, itd.
Normy zharmonizowane:
Typu A (np. [23] [25]), typu B1/B2 (np. [31] [36] [38] [46]), typu C
Urządzenia pozostające w użytkowaniu
(maszyny, narzędzia, instalacje, sprzęt)
Dyrektywy tzw. społeczne (socjalne),
np. 2009/104/WE „sprzęt roboczy/narzędzia pracy” (zastępująca
dotychczasową dyrektywę 89/655/EWG)
- dotyczą wyrobów pozostających w użytkowaniu
Wymagania MINIMALNE dot. bezpieczeństwa i higieny pracy
Prawo: rozporządzenie [5]
Przykładowe elementarne rozwiązania
dla zapewnienia bezpieczeństwa
zastosowane w obudowach urządzeń:
- linka odciążająca w oprawie oświetleniowej,
- odgiętka i odciążka sznura w rękojeści wiertarki
Zagadnienia eksploatacyjne
EKSPLOATACJA
Wszelkie działania niezbędne dla funkcjonowania urządzenia, w
tym : czynności łączeniowe, sterowanie, testowanie, konserwacja –
elektryczne i nieelektryczne
Def. 151-11-28 wg IEC 60050 (electropedia.org) oraz
wg PN-EN 50110-1:2005 p. 3.1.2
Eksploatacja urządzeń elektroenergetycznych
(patrz: np. [3], [12], [30])
- kwalifikacje personelu
osoby: wykwalifikowane, poinstruowane, postronne (inne) [7]
- dokumentacja techniczno-ruchowa [23] [48]
- informacja/oznakowanie i ostrzeżenia [26] [39] [40] [41] [58]
Zagadnienia eksploatacyjne (c.d.)
Kontrola stanu technicznego wszelkich obiektów technicznych:
budynków, instalacji, maszyn i urządzeń (odbiorników)
(patrz: np. [5], [11], [20], [30], [54] cz. 6, [72] zesz. 23):
- odbiorcze/pomontażowe, okresowe, specjalne (po wypadku, itp. [5])
- zakres: oględziny, badania/pomiary, próby działania, sporządzenie protokołu
Wycofywanie z eksploatacji, złomowanie (np. [23])
Ocena ryzyka zawodowego (np. wg [25] [57])
Zagrożenia o charakterze elektrycznym:
Porażenie i oparzenie prądem - podczas bezpośredniego przepływu
prądu rażeniowego przez ciało wskutek:
- dotyku bezpośredniego – tzn. dotknięcia do tzw. niebezpiecznej części
czynnej, najczęściej wskutek niewłaściwej budowy urządzenia lub błędów w
eksploatacji (takich, jak: niedomknięcie obudowy, zamiana przewodów)
- dotyku pośredniego – tzn. pojawienia się napięcia dotykowego na częściach
przewodzących dostępnych/obcych w wyniku zwarcia doziemnego przy
uszkodzeniu izolacji, np. jako skutek wystąpienia przepięcia pochodzenia
łączeniowego lub atmosferycznego, a także wskutek rozpływu prądów błądzących,
np. podczas wyładowań atmosferycznych, zwarć w odległych urządzeniach, itd.
- wystąpienia niebezpiecznego napięcia krokowego
Uraz pośredni wskutek porażenia, np. mechaniczny: możliwy upadek z wysokości,
upuszczenie trzymanego przedmiotu, itp.
Zagrożenia o charakterze elektrycznym (c.d.) :
Oddziaływanie łuku elektrycznego (tzw. rażenie skojarzone):
- poparzenie, spalenie lub zwęglenie części ciała
- uszkodzenie narządu wzroku (podczerwień, nadfiolet)
- metalizacja skóry i gałek ocznych
- uraz mechaniczny wskutek rozrzucenia odłamków czy upadku
Łuk elektryczny może zapalić się wskutek:
- wystąpienia zwarcia w obwodzie, np. spowodowanego przez człowieka
naruszającego odstęp izolacyjny w powietrzu lub manipulującego przy
częściach czynnych, omyłkową czynnością łączeniową, spowodowanego
samoistnie przepięciem, degradacją izolacji lub jej zanieczyszczeniem,
- przerwania obciążonego obwodu.
Zagrożenia o charakterze elektrycznym (c.d.):
Porażenie człowieka w wyniku utrzymywania się napięcia
szczątkowego na dotykanych elementach urządzenia,
charakteryzujących się znaczną pojemnością elektryczną - czyli które
mogą magazynować ładunek elektryczny po odłączeniu od napięcia
zasilania (np. kondensatorach, uzwojeniach maszyn, żyłach kabli).
Porażenie człowieka w wyniku dotknięcia do odsłoniętych bolców
wtyczek maszyn, które po odłączeniu od napięcia zasilania przy
wybiegu - ze względu na zmagazynowaną energię kinetyczną przeszły ze stanu pracy silnikowej do pracy prądnicowej.
Zagrożenia o charakterze elektrycznym (c.d.):
Oddziaływanie ładunków elektrostatycznych na człowieka:
dyskomfort, stres, uraz mechaniczny doznany wskutek wykonania
mimowolnego ruchu lub niewłaściwego zadziałania urządzenia,
zejście śmiertelne w wyniku porażenia czy zainicjowania wybuchu.
Zakłócenia pracy urządzeń AKP, informatycznych, elektromedycznych,
itp. - poprzez wpływ pola elektrostatycznego.
Uszkodzenie przetwarzanych surowców (materiałów) i urządzeń,
zwłaszcza półprzewodników - wskutek wystąpienia wyładowania
elektrostatycznego.
Gromadzenie się ładunków elektrostatycznych w szczególności ma miejsce
przy występowaniu dielektryków (ciał stałych, cieczy, gazów) i ich wzajemnym
przemieszczaniu się z tarciem, bądź przy indukowaniu ładunków.
Zagrożenia o charakterze elektrycznym (c.d.):
Oddziaływanie zjawisk atmosferycznych i przepięć łączeniowych:
- porażenie człowieka i uszkodzenie elementów obiektu budowlanego wskutek rozpływu prądu piorunowego w budynku i w jego wyposażeniu
- uszkodzenie urządzeń elektrycznych (instalacji, czułego sprzętu: RTV,
informatycznego i telekomunikacyjnego, itp.) - wskutek wystąpienia
przepięć indukowanych przez wyładowanie atmosferyczne w pobliżu
miejsca uderzenia pioruna oraz przepięć pochodzenia łączeniowego
- możliwość: wywołania pożaru, zainicjowanie wybuchu.
Zagrożenia o charakterze termicznym:
Poparzenie ciała gorącym przedmiotem, nagrzanym w wyniku:
- zwarcia - samoistnie występującego lub wywołanego przypadkowo
- wystąpienia zwarcia „tępego” (upływu prądu), np. wskutek
degradacji izolacji - przekształcającego się w zwarcie „pełne”
- spowodowania przeciążenia w wyniku niepoprawnej eksploatacji
- przegrzania - będącego wynikiem niewłaściwej regulacji
temperatury lub ubytkiem czynnika odbierającego ciepło, albo
utrudnieniami w oddawaniu ciepła.
Poparzenie i urazy w wyniku pożaru lub wybuchu – zainicjowanych zbyt
wysoką temperaturą (np. wskutek upływu prądu, zwiększenia rezystancji
przejścia, iskrzenia) lub wyładowaniem elektrostatycznym.
Zagrożenia o charakterze chemicznym:
Oparzenia chemiczne ciała (zwłaszcza dróg oddechowych, gałek
ocznych) - w wyniku wystąpienia pożaru lub wybuchu.
Zatrucie toksycznymi produktami spalania, np. PCB
(występującego w oleju transformatorowym), tworzyw sztucznych
(izolacji, osprzętu).
Zagrożenia o charakterze mechanicznym:
Urazy mechaniczne (uderzenia, skaleczenia, zgniecenia, obcięcia, itp.)
spowodowane np.:
- niespodziewanym rozruchem lub niepoprawną pracą urządzenia
- niewłaściwym kierunkiem ruchu napędu
- niemożliwością zatrzymania mechanizmu (a zwłaszcza jego
niebezpiecznego ruchu) lub brakiem możliwości odłączenia od napięcia
zasilania czy unieruchomienia na czas konserwacji
- rozerwaniem w wyniku nadmiernego wzrostu prędkości obrotowej
Zagrożenia różne i inne sytuacje zagrożeniowe:
Brak lub niedostatek informacji o urządzeniu i związanych z nim
ostrzeżeń, wynikających z: dokumentacji technicznej, tabliczek
znamionowych, piktogramów/opisu elementów (np. sterowniczych) –
co może skutkować:
- niewłaściwą (niebezpieczną) eksploatacją urządzenia
- niejednoznacznością wyników badania stanu technicznego
- niepoprawnym doborem do warunków eksploatacji
- brakiem przeciwdziałania narażeniom środowiskowym
- nieuwzględnianiem wskazówek producenta i ograniczeń konstrukcji
Pewność zasilania energią elektryczną (sprzęt informatyczny i
telekomunikacyjny, instalacje przeciwpożarowe i oświetlenie awaryjne,
sprzęt elektromedyczny, elektromagnesy, itp.).
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
Typowe reakcje organizmu człowieka na rażenie prądem
przemiennym o częstotliwości 50 Hz:
0,5 mA
wartość progowa prądu odczuwania (percepcji)
10 mA
wartość progowa prądu samouwolnienia
30 mA
początek paraliżu dróg oddechowych i fibrylacji
komór serca
1A
zatrzymanie akcji serca i krążenia krwi
5A
oparzenia powierzchniowe, zwęglenie tkanek
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
Ciężkość urazów spowodowanych bezpośrednim oddziaływaniem
prądu rażeniowego na ciało człowieka zależy m.in. od:
• rodzaju prądu rażeniowego (przemienny, stały, impulsowy), wartości
jego natężenia i czasu trwania jego przepływu
• drogi przepływu przez ciało człowieka
• wartości rzeczywistego napięcia dotykowego
• stanu psychofizycznego człowieka w chwili wypadku (wartość
impedancji ciała, zależna m.in. od występowania wilgoci/wody)
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
Część czynna - przewód lub inna część przewodząca, przeznaczona
do pracy pod napięciem w warunkach normalnych
np.: szyny zbiorcze urządzeń zasilających i rozdzielczych (rozdzielnic, tablic,
przetwornic), żyły L i N (lecz nie PEN) kabli, zaciski przyłączeniowe, elementy stykowe
wtyczek, uzwojenia (prądnic, transformatorów, silników), drut oporowy grzałek
Niebezpieczna część czynna - część czynna, która w pewnych
okolicznościach może spowodować porażenie elektryczne
DOTYK BEZPOŚREDNI - kontakt elektryczny ludzi z częściami
czynnymi
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
niebezpieczna
część
czynna
Dotyk bezpośredni
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
Część przewodząca dostępna - część przewodząca, której można
dotknąć, nie będąca normalnie pod napięciem i która może znaleźć się
pod napięciem, jeśli zawiedzie izolacja podstawowa
np.: szafy/skrzynki /obudowy urządzeń zasilających i rozdzielczych, pancerze kabli,
korpusy silników elektrycznych i odbiorników (sprzętu komputerowego, opraw oświetl.,
itd.), pulpity sterownicze, osłony (pokrywy, drzwiczki) w urządzeniach, obudowy grzałek
Część przewodząca obca - część przewodząca nie stanowiąca
części instalacji elektrycznej i zdolna do wprowadzenia potencjału
elektrycznego, zwykle potencjału elektrycznego lokalnej ziemi
np.: elementy konstrukcyjne i wyposażenia budowli (np. fundamenty, stalowe/żelbetowe
słupy, drabiny, konstrukcje wsporcze), instalacje nieelektryczne (np. metalowe rurociągi)
DOTYK POŚREDNI - kontakt elektryczny ludzi z częściami
przewodzącymi, które w stanie zakłócenia znalazły się pod napięciem
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
część
przewodząca
dostępna
Dotyk pośredni
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
część przewodząca obca
część
przewodząca
dostępna
Dotyk pośredni
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
Część czynna i część przewodząca dostępna - na przykładzie grzałki
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
Porażenie w wyniku wystąpienia napięcia krokowego na
przewodzącym podłożu - wskutek przepływu w nim prądu
Zjawisko porażenia
prądem elektrycznym
Porażenie w wyniku wystąpienia napięcia szczątkowego wskutek
zmagazynowania ładunku na elemencie o znacznej pojemności
elektrycznej
(szczegół: przykłady kondensatorów energetycznych)
Zjawisko porażenia prądem elektrycznym
Porażenie w wyniku wystąpienia napięcia szczątkowego
indukowanego przez wirujące silniki po przejściu w stan pracy
prądnicowej
Ochrona przeciwporażeniowa
Nietechniczne środki ochrony - zespół rozwiązań organizacyjnych:
kwalifikacje, szkolenia, instrukcje, procedury postępowania, itp. – ich
skuteczność jest zależna od: świadomości i zachowań człowieka, nadzoru,
egzekwowania wymagań, dyscypliny itd.
Techniczne środki ochrony – zastosowanie procesu oceny ryzyka w
trakcie projektowania (konstruowania, budowy) urządzenia, a stąd:
I.
II.
III.
Eliminacja zagrożeń – zbudowanie obiektu tzw. „bezpiecznego w sobie”
Zastosowanie rozwiązania technicznego „wbudowanego w urządzenie”,
adekwatnego do kwalifikacji personelu, skutecznego z punktu widzenia
zastosowania urządzenia, odpowiedniego do przewidywanych warunków
środowiskowych, uwzględniającego możliwe do racjonalnego przewidzenia
niewłaściwe/mylne zastosowanie urządzenia, trwałego, itd. – co ma na celu
ograniczenie do poziomu akceptowalnego ryzyka związanego z zagrożeniami
Ostrzeganie o ryzyku resztkowym (informacja dla użytkownika, piktogramy
ostrzegawcze, itp.)
Przykłady ostrzeżeń jako nietechnicznych środków ochrony
Ochrona przeciwporażeniowa
Podstawowa zasada ochrony przed porażeniem w urządzeniach
elektroenergetycznych (wg PN-EN 61140:2005 [49] ) :
Niebezpieczne części czynne nie powinny być dostępne,
a części przewodzące dostępne nie powinny być niebezpieczne:
- w warunkach normalnych (tzn. przy braku uszkodzenia),
- w przypadku wystąpienia pojedynczego uszkodzenia.
Zasady dostępności dla osób postronnych mogą się różnić od zasad dla osób
wykwalifikowanych lub poinstruowanych i mogą także być różne dla różnych
wyrobów i lokalizacji.
Uwaga: dla urządzeń wysokiego napięcia przekroczenie granicy strefy
niebezpiecznej jest uznawane za dotknięcie do niebezpiecznej części czynnej [22].
Ochrona przeciwporażeniowa
Realizacja praktyczna wym. podstawowej zasady ochrony przed
porażeniem prądem wymaga, by w każdym urządzeniu stosowany był:
- zestaw środków: jeden – zapewniający tzw. ochronę podstawową
(zwaną też ochroną przed dotykiem bezpośrednim) i niezależny od
niego drugi - zapewniający ochronę w chwili wystąpienia uszkodzenia
(zwaną także ochroną dodatkową, ochroną przed dotykiem pośrednim,
ochroną przy uszkodzeniu), lub
- jeden środek ochrony wzmocnionej o efektywności porównywalnej z
taką, jak dla środków niezależnych.
Ochrona przeciwporażeniowa
Ochrona podstawowa (czyli ochrona przed dotykiem bezpośrednim) w
urządzeniach niskiego napięcia - ma na celu uniemożliwienie dotknięcia
do niebezpiecznych części czynnych.
ŚRODKI OCHRONY (konieczne zastosowanie przynajmniej jednego) :
- izolowanie części czynnych (tzn. zastosowanie izolacji podstawowej)
- zastosowanie obudowy, przegrody, osłony, ogrodzenia
W pomieszczeniach dostępnych tylko dla wykwalifikowanego personelu dopuszcza się
także stosowanie przeszkód (barier) i umieszczenia poza zasięgiem ręki – jako środków
ochrony podstawowej, jednakże niezapobiegającej rozmyślnemu dotknięciu.
W urządzeniach mogących gromadzić ładunek elektryczny na elementach o istotnej
pojemności konieczne jest stosowanie ochrony przed napięciami szczątkowymi.
W instalacjach elektroenergetycznych obiektów budowlanych wskazane jest stosowanie
ochrony uzupełniającej (ale nie zastępującej ochrony podstawowej) - z użyciem
wysokoczułego urządzenia różnicowoprądowego.
Ochrona przeciwporażeniowa
Dostęp do niebezpiecznych części czynnych w obudowie
Rozwiązania techniczne zapewniające
ograniczenie dostępu osób postronnych
do wnętrza obudowy zawierającej
niebezpieczne części czynne
Rozwiązanie a):
Otwarcie (demontaż) możliwe jest tylko za
pomocą klucza lub narzędzia (wykwalifikowany personel może
dokonywać czynności eksploatacyjnych bez odłączenia napięcia).
Części czynne na wewnętrznej stronie drzwiczek
muszą być chronione do stopnia co najmniej IP1X lub IPXXA, a
niebezpieczne części czynne muszą być osłonięte do stopnia co
najmniej IP2X lub IPXXB. Wierzch obudowy – min. IP4X lub IPXXD.
Przykłady: obudowy otwierane z użyciem narzędzia (np. wkrętaka) lub
klucza (pasującego do zamka/kłódki).
Ochrona przeciwporażeniowa
Dostęp do niebezpiecznych części czynnych w obudowie
Rozwiązania techniczne zapewniające ograniczenie dostępu osób
postronnych do wnętrza obudowy zawierającej niebezpieczne
części czynne
Rozwiązanie b):
Otwarcie obudowy możliwe jest tylko po uprzednim odłączeniu napięcia
zasilania (np. rozłącznikiem izolacyjnym z pokrętłem umieszczonym na
drzwiczkach i wyposażonym w sprzęgło na wałku, blokujące możliwość
ich otwarcia).
Przykład:
Rozdzielnica budowlana,
której prawe drzwiczki (od
przedziału przyłącza
kablowego) otwiera się
po otwarciu rozłącznika
Ochrona przeciwporażeniowa
Dostęp do niebezpiecznych części czynnych w obudowie
Rozwiązania techniczne zapewniające ograniczenie dostępu osób
postronnych do wnętrza obudowy zawierającej niebezpieczne
części czynne
Rozwiązanie c):
Otwarcie obudowy możliwe jest
bez klucza czy narzędzia i bez
odłączenia napięcia, ale wszystkie
niebezpieczne części czynne
muszą być przykryte osłoną
zapewniającą minimalny stopień
ochrony IP2X lub IPXXB demontowaną tylko przy użyciu
narzędzia albo powodującą
samoczynne odłączenie
napięcia przy jej usuwaniu.
Przykład: pokrywa zasłaniająca aparaty
zabezpieczeniowe na panelu sterown.
agregatu prądotwórczego
Ochrona przeciwporażeniowa
Stopień ochrony obudowy (kod IP)
Znaki kodu IP wg PN-EN 60529 [42]
Znak
Znaczenie dla ochrony urządzenia
Znaczenie dla ochrony osób
PIERWSZA CYFRA CHARAKTERYSTYCZNA (gdy się jej nie określa, wstawia się znak X)
uniemożliwienie wnikania
obcych ciał stałych:
uniemożliwienie dostępu do
niebezpiecznych części :
0
1
2
(bez ochrony)
o średnicy  50 mm
o średnicy  12,5 mm
(bez ochrony)
wierzchem dłoni
palcem
3
4
5
6
o średnicy  2,5 mm
o średnicy  1 mm
ograniczona ochrona przed pyłem
pyłoszczelne
narzędziem
drutem
Ochrona przeciwporażeniowa
Stopień ochrony obudowy (kod IP)
Znaki kodu IP wg PN-EN 60529 [42]
Znak
Znaczenie dla ochrony urządzenia
DRUGA CYFRA CHARAKTERYSTYCZNA (gdy się jej nie określa, wstawia się znak X)
uniemożliwienie wnikania wody:
0
(bez ochrony)
1
kapiącej pionowo
2
kapiącej pod kątem do 15  do pionu
3
natryskiwanej pod kątem do 60  do pionu
4
rozbryzgiwanej z dowolnego kierunku
5
lanej strugą z dowolnego kierunku
6
lanej silną strugą z dowolnego kierunku, fale
7/8
krótkotrwałe zanurzenie, zalanie / ciągłe zanurzenie
Uwaga: ewentualnie może niekiedy występować cyfra 9 dla specyficznych zastosowań.
Ochrona przeciwporażeniowa
Stopień ochrony obudowy (kod IP)
Znaki kodu IP wg PN-EN 60529 [42]
Znak
Znaczenie dla ochrony urządzenia
Znaczenie dla ochrony osób
LITERA DODATKOWA (nieobowiązkowa) - jeśli nie jest określana, pomija się ją
uniemożliwienie dostępu do
niebezpiecznych części :
A
B
C
D
wierzchem dłoni
palcem
narzędziem
drutem
Możliwe jest podanie nieobowiązkowej litery uzupełniającej (jeśli nie jest określana,
pomija się ją), zawierającej różne informacje uzupełniające, np. dotyczące warunków
przeprowadzania badań.
Ochrona przeciwporażeniowa
Stopień ochrony wyrażony kodem IP
Przykład rozwiązania uszczelnienia w rozłączniku przeznaczonym do
montażu w pulpicie (widok ogólny urządzenia i szczegół budowy )
Widoczna uszczelka ośki,
umieszczana pomiędzy
płaszczyzną pulpitu a płytką
montażową szyldziku z pokrętłem
(korpus montuje się pod pulpitem)
Ochrona przeciwporażeniowa
Stopień ochrony wyrażony kodem IP
Przykład rozwiązania uszczelnienia w rozłączniku przeznaczonym do
montażu w pulpicie (widok ogólny urządzenia i zbliżenie)
Widoczna tabliczka znamionowa
zawierająca m.in. numer normy
i podająca stopień ochrony (IP65
dla pokrętła względem pulpitu –
jako płaszczyzny montażu)
Ochrona przeciwporażeniowa
Stopień ochrony wyrażony kodem IP
Przykłady rozwiązań w rozłącznikach przeznaczonych do montażu w
pulpicie
Rozłącznik bez
uszczelnienia ośki
i pokazany wcześniej
rozłącznik z
uszczelnieniem
Przykład rozwiązania uszczelnienia sterownika w wirówce do
balneoterapii - widok ogólny urządzenia i szczegół (sterownik)
Przykład rozwiązań:
- uszczelnienia w obudowie w maszynie,
- różne rodzaje budowy uszczelnień
przewodów wyprowadzanych z
obudowy (widok i wnętrze).
Przykład uszczelnienia w obudowie
(odgałęźnik instalacyjny).
Przykład oprawy oświetlenia
zewnętrznego (widoczny podany
stopień ochrony IP65).
Ochrona przeciwporażeniowa
Zastosowanie przeszkody (ogrodzenia) jako środka ochrony
podstawowej
Przykłady rozwiązań w pomieszczeniach ruchu
elektrycznego: ruchome stanowisko do badań
laboratoryjnych maszyn elektrycznych
oraz rozdzielnia niskonapięciowa oświetlenia
w obiekcie zabytkowym.
Ochrona przeciwporażeniowa
Ochrona dodatkowa (czyli ochrona przed dotykiem pośrednim lub
inaczej ochrona przy uszkodzeniu) w urządzeniach niskiego napięcia ma na celu niedopuszczenie do wystąpienia skutków patofizjologicznych
przy wystąpieniu pojedynczego uszkodzenia zastosowanego środka
ochrony podstawowej w urządzeniu elektroenergetycznym
GŁÓWNE ŚRODKI OCHRONY (z czym wiąże się tzw. klasa ochronności):
- samoczynne wyłączenie zasilania
- zastosowanie izolacji podwójnej/wzmocnionej (czyli II kl. ochronności)
- separacja elektryczna
- izolowanie stanowiska (tzw. „środowisko nieprzewodzące”)
Rozwiązanie zawsze musi obejmować zastosowanie ochrony podstawowej.
Rozwiązanie polegające na zastosowaniu nieuziemionych połączeń
wyrównawczych, jako trudne do praktycznej realizacji, zapewne nie będzie w
przyszłości występowało w normach.
Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku
Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych
Klasa ochronności : 0
schemat
Pojedyncza izolacja pomiędzy częściami
czynnymi a przewodzącymi częściami
dostępnymi
Brak zacisku ochronnego
Brak specjalnego oznakowania
Wprawdzie dopuszcza się stosowanie takich urządzeń w środowisku nieprzewodzącym
lub do pojedynczego zasilania w obwodzie odseparowanym (tzn. przy zastosowaniu
separacji elektrycznej), jednakże zasadniczo nie są one już produkowane, a istniejące
egzemplarze będą się zużywały i zostaną zezłomowane.
Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku
Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych
Klasa ochronności : 0
Przykłady wtyczek i gniazd
na napięcie 230 V 50 Hz
(do urządzeń do
zastosowań domowych)
- widoczny brak styku
ochronnego
Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku
Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych
Klasa ochronności: I
Pojedyncza izolacja pomiędzy częściami
czynnymi a przewodzącymi częściami
dostępnymi
Występuje zacisk ochronny (oznaczony PE)
dla przyłączenia zewnętrznego uziemionego
przewodu ochronnego/wyrównawczego sieci zasilającej
Oznakowanie symbolem uziemienia (symbol stosowany
także do oznaczania zacisków do przyłączania wewnętrznego
układu przewodów ochronnych)
schemat
Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku
Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych
Klasa ochronności: I
Przykłady wtyczek/nasadek
i gniazd na napięcie
230 V 50 Hz
(do urządzeń do
zastosowań domowych).
Widoczny styk ochronny
(przyłączony do przewodu
ochronnego).
Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku
Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych
Klasa ochronności: II
schemat
Podwójna izolacja albo izolacja
wzmocniona lub równoważna
Brak zewnętrznego zacisku ochronnego
- w niektórych urządzeniach może jednak on
występować wewnątrz, np. dla zapewnienia uziemienia
funkcjonalnego, dla ciągłości przebiegających przewodów
ochronnych koniecznych dla ochrony przed porażeniem
Oznakowanie symbolem podwójnego kwadratu
(a w przypadku metalowej obudowy - niekiedy także symbolem braku uziemienia)
Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku
Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych
Klasa ochronności: II
Przykłady wtyczek i gniazd
na napięcie 230 V 50 Hz
(do urządzeń do
zastosowań domowych)
- konstrukcja wtyczki pozwala
na ominięcie styku ochronnego.
Uwaga: dla zapobieżenia
dotykowi do bolca - jeżeli
byłoby to możliwe – należy
go w części długości fabrycznie
pokryć materiałem izolacyjnym).
Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku
Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych
Klasa ochronności: III
Zasilanie urządzenia wyłącznie bardzo niskim napięciem
(np. z odpowiedniego transformatora, z ogniw elektrochemicznych)
- taki obwód zasilający niekiedy nosi nazwę SELV lub PELV
(w zależności od braku lub występowania uziemienia)
Oznakowanie symbolem III klasy w kwadracie
Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku
Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych
Klasa ochronności: III
Przykład wtyczki na
napięcie 24 V
(do zastosowania w
urządzeniach SELV/PELV)
Ochrona przeciwporażeniowa
Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej
w urządzeniach niskiego napięcia
OCHRONA ZA POMOCĄ SAMOCZYNNEGO WYŁĄCZENIA ZASILANIA
ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim):
• izolacja, obudowa
ochrona przy uszkodzeniu (dodatkowa, przed dotykiem pośrednim):
• samoczynne wyłączenie zasilania
ochrona uzupełniająca:
• połączenia wyrównawcze
Ochrona przeciwporażeniowa
Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej
w urządzeniach niskiego napięcia
OCHRONA ZA POMOCĄ SAMOCZYNNEGO WYŁĄCZENIA ZASILANIA
Działanie środka ochrony opiera się na współdziałaniu odpowiednio
dobranych i wzajemnie skoordynowanych elementów:
- zabezpieczenia nadmiarowoprądowego lub różnicowoprądowego,
- uziemionego przewodu ochronnego, przyłączonego do
wszystkich części przewodzących dostępnych,
- wyrównania potencjałów (ekwipotencjalizacji) pomiędzy częściami
przewodzącymi dostępnymi i obcymi
Ochrona przeciwporażeniowa
Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia
OCHRONA ZA
POMOCĄ
SAMOCZYNNEGO
WYŁĄCZENIA
ZASILANIA
Przykładowy schemat
układu sieci typu TN-C
(dawna nazwa
środka ochrony:
„zerowanie”)
odbiornik o I klasie ochronności
Rozpływ prądu roboczego w obwodzie zasilającym odbiornik
jednofazowy niskiego napięcia – układ sieci typu TN-C
Rozpływ prądu zwarcia doziemnego – układ sieci typu TN-C
Nieskuteczność środka ochrony w przypadku przerwania przewodu
PEN w oznaczonym miejscu – układ sieci typu TN-C
Układ sieci typu TN-C-S
Układ sieci typu TN-C-S
Układ sieci typu TT
(dawna nazwa środka ochrony: „uziemienie ochronne”)
Układ sieci typu TT
Ochrona przeciwporażeniowa
Zasada selektywności działania zabezpieczeń nadmiarowoprądowych
linia zasilająca
transformator i rozdzielnica główna
tablica zabezpieczeniowa
obwody odbiorcze
Zabezpieczenia nadmiarowoprądowe
w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych
Przykłady
różnych typów
bezpieczników
topikowych
Uwaga: bezpieczniki
mocy nie są dopuszczone
do obsługi przez
niewykwalifikowany
personel
Zabezpieczenia nadmiarowoprądowe
w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych
Przykłady wkładek
topikowych wielkości 25 A
(tzw. typu D II) o różnych
wartościach prądu
znamionowego
(wkładka o charakterystyce
zwłocznej oznaczona symbolem
ślimaka)
Widoczne są różne średnice
okucia, zależne od wartości
prądu znamionowego – co
jest wykorzystywane do ograniczania asortymentu możliwych do zainstalowania w
gnieździe bezpiecznikowym wkładek (tzw. wstawka dolna umieszczana w dnie gniazda, tu
przykładowo o barwie niebieskiej, ogranicza znamionowy prąd wkładki do wartości 20 A).
Zabezpieczenia nadmiarowoprądowe
w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych
Nadmiarowe wyłączniki
instalacyjne na listwie
montażowej i w rozdzielnicy
- przykłady
Zabezpieczenia różnicowoprądowe
w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych
Zasada budowy
obwód zasilający
wyzwalacz
przekładnik
Ferrantiego
obudowa
chronionego
urządzenia
przewód
ochronny
Zabezpieczenia różnicowoprądowe
w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych
Zasada działania
Zabezpieczenia różnicowoprądowe
w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych
Przykłady rozwiązań wyłączników
różnicowoprądowych: jednofazowego i
trójfazowego – do montażu na listwie
oraz adaptera do gniazda wtykowego
Przewody ochronne i wyrównawcze
Ekwipotencjalizacja (tzn. wyrównywanie potencjałów)
część
przewodząca
obca
część
przewodząca
dostępna
układ połączeń wyrównawczych
Przewody ochronne i wyrównawcze
w niskonapięciowych urządzeniach
elektroenergetycznych
Zastrzeżone barwy przewodów:
ochronny PE – ŻÓŁTO-ZIELONY
neutralny N - NIEBIESKI
Przewody ochronne
i wyrównawcze
w niskonapięciowych
urządzeniach
elektroenergetycznych
Przykłady:
- gniazdo do objęcia połączeniem
wyrównawczym sprzętu
elektromedycznego
w szpitalu (lewe skrajne w zestawie),
- zacisk przewodu wyrównawczego
przyłączonego do słupa wiaty
przystankowej
Przewody ochronne i wyrównawcze
w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych
Przewody ochronne i
wyrównawcze
w niskonapięciowych urządzeniach
elektroenergetycznych
Ochrona przeciwporażeniowa
Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej
w urządzeniach niskiego napięcia
OCHRONA ZA POMOCĄ IZOLACJI PODWÓJNEJ LUB WZMOCNIONEJ
ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim):
• izolacja
ochrona przy uszkodzeniu (dodatkowa, przed dotykiem pośrednim):
• izolacja dodatkowa (np. obudowa z materiału izolacyjnego)
albo:
ochrona podstawowa i przy uszkodzeniu jest zapewniona przez
izolację wzmocnioną (lub jej równoważną)
Ochrona przeciwporażeniowa
Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia
OCHRONA ZA POMOCĄ IZOLACJI PODWÓJNEJ LUB WZMOCNIONEJ
II klasa ochronności
Przykłady: obudowa elektronarzędzia,
skrzynka izolacyjna (widok i szczegół)
Ochrona przeciwporażeniowa
Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej
w urządzeniach niskiego napięcia
OCHRONA ZA POMOCĄ SEPARACJI ELEKTRYCZNEJ
ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim):
• izolacja, obudowa
ochrona przy uszkodzeniu (dodatkowa, przed dotykiem pośrednim):
• separacja od układu zasilania i ziemi (zasilanie ze źródła separacyjnego)
Uwaga: w instalacjach elektroenergetycznych konieczne jest spełnienie specjalnych
warunków w przypadku przyłączania więcej niż jednego odbiornika do obwodu
zasilanego ze źródła separacyjnego.
Ochrona przeciwporażeniowa
Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej
w urządzeniach niskiego napięcia
OCHRONA ZA POMOCĄ SEPARACJI
ELEKTRYCZNEJ
obwód
zasilający
Przykład:
gniazdo wt. w łazience wagonu
transformator separacyjny
odbiornik
Ochrona przeciwporażeniowa
Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej
w urządzeniach niskiego napięcia
OCHRONA ZA POMOCĄ IZOLOWANIA STANOWISKA
ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim):
• izolacja, obudowa
ochrona przy uszkodzeniu (dodatkowa, przed dotykiem pośrednim):
• nieprzewodzące środowisko (brak jakichkolwiek uziemionych elementów)
Uwaga: w instalacjach elektroenergetycznych konieczne jest spełnienie specjalnych
warunków dotyczących kwalifikacji personelu oraz budowy i wyposażenia stanowiska.
Ochrona przed łukiem elektrycznym
Przykład rozłącznika bezpiecznikowego ze zdejmowana pokrywą
(zakładanie wkładki topikowej do pokrywy
odbywa się w stanie beznapięciowym)
Ochrona przed ładunkami elektrostatycznymi
Przykład
indywidualnego
uziemiacza
naręcznego
Ochrona odgromowa i
przeciwprzepięciowa
Zasada budowy instalacji odgromowej
(np. wg [21], [32], [52], [55], [72] zesz. 11, [75], [84])
zwody poziome i pionowe
na dachu i kominach budynku
przewody odprowadzające i
uziemiające na ścianach
wyładowanie
budynek
(ochrona wewnętrzna: połączenia
wyrównawcze, odstępy izolacyjne,
ochrona przeciwprzepięciowa)
uziom (naturalny, sztuczny)
Instalacja odgromowa budynku
mieszkalnego
Metalowe pokrycie dachu jako zwód
naturalny, uzupełniony o zwód pionowy
sztuczny tworzący strefę ochronną nad
wylotami kominów kotłowni gazowej
Szczegół:
przykład wykonania połączenia
pokrycia dachu jako zwodu z
przewodem odprowadzającym
Przykład możliwości wykorzystania
zbrojenia fundamentu budowli
jako uziomu naturalnego
(szczegóły: widoczne stalowe pręty
zbrojeniowe)
Ochrona przeciwprzepięciowa
obwód
zasilający
ochronnik
warystorowy
odbiornik
Schemat przyłączenia ochronnika
przeciwprzepięciowego do obwodu odbiorczego
Przykłady ochronników jednofazowych: do zasilania
sprzętu informatycznego i do montażu na listwie w rozdzielnicy (z wymienną wkładką)
Ochrona przeciwprzepięciowa
Przykład rozwiązania ochrony przed przepięciami w instalacji w
instalacji elektroenergetycznej obiektu budowlanego (np. wg [44])
stacja
transformatorowa
budynek
złącze
WLZ
rozdzielnice
odbiornik
6 kV
4 kV
2,5 kV
1,5 kV
Odłączanie izolacyjne
Urządzenie do odłączania
izolacyjnego przy źródle zasilania
urządzenia oraz źródłach
wewnętrznych, np.:
• odłącznik/rozłącznik
• wyłącznik,
• zestaw wtyczka-gniazdo.
Przykład: uniwersalny rozłącznik izolacyjny
Najważniejsze wymagania stawiane odłącznikowi/rozłącznikowi:
• 2 położenia napędu 0/I (Off/On)
• widoczny odstęp styków lub wskaźnik położenia styków lub mechanizm pokrętła
• napęd z zewnątrz obudowy (np. rękojeść, pokrętło)
• możliwość zamykania napędu łącznika w pozycji „0”
• przerywanie wszystkich przewodów fazowych
• odpowiedni prąd wyłączania
Ochrona przed skutkami termicznymi i pożarem
Przykład:
informacja naniesiona na oprawie
oświetlenia miejscowego
Szczegół: widoczna tabliczka podająca
dane halogenowego reflektora oraz
minimalną odległość od oświetlanego
przedmiotu (tutaj wynosi ona 0,8 m)
Ochrona przed skutkami termicznymi i pożarem
Przykład: przekaźnik termiczny (współpracujący ze stycznikiem) - do
zabezpieczania silników elektrycznych przed skutkami przeciążeń oraz
wyłącznik – do zabezpieczania ich przed skutkami zwarć i przeciążeń
Widoczne pokrętła do
ustawiania prądu
zadziałania.
Na przekaźniku termicznym
przycisk, służący do
resetowania, ma możliwość
zaryglowania w pozycji
„automatyczne” (gdy
dozwolony jest samoczynny
rozruch po wystygnięciu), albo
pozostawienia w pozycji
„ręczne” (gdy wymagana jest
celowe działanie operatora).
Ochrona przed skutkami przegrzania
Przykład: termostat do zastosowania w podgrzewaczach wody
Widoczna ośka do założenia
pokrętła i kapilara do
umieszczenia w zbiorniku
podgrzewanego czynnika
Zatrzymanie awaryjne
Budowa urządzenia do zatrzymywania/wyłączania
awaryjnego musi uwzględniać wynik procesu
oceny ryzyka
Konieczne jest wykonanie tylko jednej czynności dla
pobudzenia stopu awaryjnego
Czerwona barwa elementu sterowniczego
na żółtym tle
Przykłady różnych rozwiązań urządzeń do
zatrzymania/wyłączenia awaryjnego
Odłączanie do celów konserwacyjnych
Urządzenie ma odłączyć napięcie zasilania i uniemożliwić uruchomienie
napędu podczas prowadzenia np. konserwacji – dla uniknięcia urazu
Przykłady zastosowania rozłącznika o
ryglowanym pokrętle dla
uniemożliwienia niespodziewanego
uruchomienia podczas prowadzenia
czynności konserwacyjnych
Ochrona przed samorozruchem silnika maszyny
Przykład: elementarny schemat obwodów głównych i układu sterowania
L1
L2
L3
PE
zabezpieczenia
transformatora
zasilanie i rozłącznik
izolacyjny (główny)
zabezpieczenia
obwodu silnika
zestyki
stycznika
przekaźnik
termiczny
silnik
transformator
zabezpieczenie bieguna
obwodu sterowania
start
M
zestyk pomocniczy
stycznika
stop/stop awaryjny
blokada
cewka stycznika
zestyk przekaźnika
termicznego