1. OGÓLNE ZASADY UśYTKOWANIA URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH
advertisement
1. OGÓLNE ZASADY UśYTKOWANIA URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH - bezpieczna eksploatacja urządzeń i ochrona przeciwporaŜeniowa. Praca przy urządzeniach elektroenergetycznych wymaga szczególnej uwagi i ostroŜności oraz znajomości występujących zagroŜeń. Bezpieczeństwo pracy uwarunkowane jest w szczególności znajomością budowy i zasad pracy urządzeń, prawidłowym wykonywaniem czynności eksploatacyjnych oraz ścisłym przestrzeganiem zasad organizacji pracy i wymagań przepisów. Chcąc skutecznie przeciwdziałać wypadkom spowodowanym działaniem prądu elektrycznego naleŜy: ♦ posiadać podstawowe wiadomości o prawach i zjawiskach związanych z prądem elektrycznym ♦ zapoznać się z zagroŜeniami, jakie mogą wystąpić na skutek niewłaściwej eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych, a takŜe elektronicznych; jeŜeli układy elektroniczne wymagają zasilania elektrycznego bateryjnego, wtedy zwykle napięcia ich zasilania są tak niskie, ze nie trzeba stosować środk6w ochrony przeciwporaŜeniowej, natomiast przy zasilaniu sieciowym układy elektroniczne korzystają z zasilaczy o napięciu wejściowym 230 V, co wymaga zachowania przepisów bezpieczeństwa przeciwporaŜeniowego. Przepisy bezpieczeństwa pracy przy urządzeniach elektroenergetycznych zostały ustalone Rozporządzeniem ówczesnego Ministerstwa Górnictwa i Energetyki z 9 maja 1970 r.; są to dwa zbiory dokumentów, tj. Przepisy Budowy Urządzeń Elektroenergetycznych i Przepisy Eksploatacji Urządzeń Elektroenergetycznych. Wymagania i metody badań dotyczące bezpieczeństwa sprzętu elektronicznego powszechnego uŜytku omawia norma PN-81/T-06250, a sprzętu elektrycznego powszechnego uŜytku norma PN-83/E-08200/01. Warto dodać, Ŝe od 1990-01-01 obowiązuje norma PN-88/E-02000. wg której napięcie fazowe wynosi 230 V (zamiast 220 V) i międzyprzewodowe 400V (zamiast 380 V). Dla Czytelnika bardziej istotny jest ten drugi zbiór przepisów, stąd w dalszym ciągu przedstawimy przegląd najwaŜniejszych informacji dotyczących bezpiecznej eksploatacji urządzeń elektrycznych. Dotknięcie przez człowieka jednocześnie dwóch punktów, miedzy którymi panuje napięcie elektryczne, powoduje przepływ prądu elektrycznego przez organizm. Nazywa się to raŜeniem prądem elektrycznym, którego efektem jest wystąpienie całego szeregu zmian i zakłóceń w normalnym funkcjonowaniu organizmu człowieka Zmiany te dotyczą: ♦ zaburzeń w pracy serca ♦ zaburzeń w układzie oddychania ♦ cieplnego działania prądu ♦ szoku i reakcji z nim związanych Mogą równieŜ wystąpić pośrednie efekty związane z przepływem prądu,. takie jak: poparzenie łukiem elektrycznym, uszkodzenie wzroku, uszkodzenie słuchu, urazy mechaniczne, np. przy upadku, itp. Na stopień poraŜenia prądem elektrycznym wpływają czynniki: ♦ elektryczne, tj. rodzaj prądu (stały lub przemienny), wielkość natęŜenia prądu, czas i droga przepływu prądu 11 ♦ fizjologiczne, tj. budowa ciała (męŜczyzna, kobieta, dziecko), stan emocjonalno – fizyczny, stany chorobowe (choroba wieńcowa, astma, gruźlica, padaczka, cukrzyca, choroby skóry), alkoholizm ♦ zewnętrzne (środowiskowe), tj. czynniki, które zmniejszają odporność człowieka na skutki raŜenia (wilgotność. temperatura), czynniki ułatwiające przepływ prądu do ziemi (stanowiska na gołej ziemi, przewodząca podłoga, itp.); w związku z tym przepisy rozróŜniają dwie grupy warunków środowiskowych: • warunki środowiskowe 1 – przy rezystancji stanowiska pracy RC > 1000 Ω - występują w pomieszczeniach suchych i nieprzewodzącej podłodze • warunki środowiskowe 2 – przy rezystancji stanowiska pracy RC < 1000 Ω - występują w pomieszczeniach wilgotnych, na terenach otwartych i przewodzącej podłodze. Człowiek odczuwa nieprzyjemnie prąd raŜenia juŜ od wartości 1 mA. Przekroczenie wartości prądu 25 mA moŜe juŜ być dla człowieka poraŜonego śmiertelne, chociaŜ, jak wykazały ostatnio prowadzone badania, człowiek moŜe wytrzymać znacznie większe wartości natęŜenia prądu, nawet do 300 – 400 mA, ale tylko przy krótkich czasach jego działania (1-3 s). Przyjmuje się, Ŝe właśnie natęŜenie prądu przepływającego przez człowieka jest najwaŜniejszym czynnikiem określającym skutki raŜenia; w związku z tym wyróŜnia się trzy charakterystyczne wartości prądu zwane poziomami bezpieczeństwa (kaŜdy odmiennie nazwany, odpowiednio do podstawowych efektów działania takiego prądu). Są to: ♦ poziom I - z prądami do 1 mA - próg odczuwalności ♦ poziom II - z prądami do 10 mA – próg samouwolnienia (prądy o większych wartościach przepływające przez układ mięśniowy i kostny powodują np. zaciskanie się ręki na przewodzie wiodącym prąd elektryczny i niemoŜność jej samodzielnego oderwania) ♦ poziom III - z prądami do 25 mA – prąd graniczny niebezpieczny dla zdrowia i Ŝycia (prąd o wartościach powyŜej 25 mA z duŜym prawdopodobieństwem moŜe być przyczyną, groźnego dla Ŝycia, migotania komór serca – silnej arytmii pracy serca). Wartość prądu zaleŜy, zgodnie z prawem Ohma, od wartości napięcia pod którego działaniem znalazł się człowiek i od rezystancji obwodu elektrycznego, w którym prąd przepływa przez ciało człowieka. Rezystancja ciała człowieka stanowi tylko jeden składnik całkowitej rezystancji obwodu; niekiedy jest ona dominująca, poniewaŜ rezystancja przewodów i innych części obwodu jest niewielka w porównaniu z rezystancją ciała. Tak będzie np. gdy rezystancja podłoŜa, na którym stoi człowiek jest znikoma (bosą noga na wilgotnej ziemi), natomiast gdy rezystancja podłoŜa będzie duŜa (człowiek w obuwiu na gumowej podeszwie stoi na podłoŜu dobrze izolowanym), całkowita rezystancja obwodu będzie znacznie większa od rezystancji ciała człowieka, a tym samym tylko niewielka część napięcia powodującego przepływ prądu raŜenia przypadnie na ciało człowieka. Podane wyŜej zaleŜności efektów raŜenia z wartością prądu są z praktycznego punktu widzenia, tj. wymagań ochrony przeciwporaŜeniowej i projektowaniu zabezpieczeń mało przydatne; znacznie wygodniej będzie posługiwanie się wartościami napięcia elektrycznego. W związku z tym przepisy dotyczące ochrony przeciwporaŜeniowej wprowadzają następujące pojęcia (definicje): ♦ napięcie robocze – napięcie, przy którym urządzenie elektryczne pracuje (między elementem obwodu a ziemią); co do wartości moŜe ono być róŜne od tzw. napięcia znamionowego (np. przepisy dopuszczają moŜliwość podwyŜszenia napięcia przez transformatory zasilające o 5%), tj. napięcia na które dane urządzenie zostało zaprojektowane. Poziomy napięć bezpiecznych podano w tabeli poniŜej. ♦ napięcie dotykowe – napięcie między dwoma punktami nie naleŜącymi do obwodu elektrycznego, z którymi mogą zetknąć się równocześnie ręce lub ręka i stopy, albo inne części ciała człowieka. Napięcie dotykowe moŜe wystąpić bezpośrednio na obudo- 12 wie lub osłonie urządzenia elektrycznego, gdy przewód z uszkodzoną izolacją styka się z tymi częściami (rys. 1.1) L1 N Prąd raŜeniowy UD UR Rezystancja przejścia prądu do ziemi UR - napięcie raŜeniowe- napięcie na rezystancji ciała człowieka UD – napięcie dotykowe – napięcie na rezystancji ciała człowieka i rezystancjach przejścia na styku lęka – lampa, nogi - ziemia Rys. 1.1. Napięcie dotykowe i napięcie raŜeniowe przy zetknięciu człowieka z metalową obudowa lampy ♦ napięcie raŜeniowe – napięcie występujące na drodze przepływu prądu przez ciało człowieka, a więc jest to część napięcia dotykowego oddziałująca bezpośrednio na człowieka. JednakŜe przy ustalaniu przepisów dotyczących ochrony przed poraŜeniem przyjęto, Ŝe dla zagroŜenia raŜeniem, miarodajne jest napięcie dotykowe, gdyŜ ustalenie z góry niebezpiecznego napięcia raŜeniowego byłoby zbyt skomplikowane; jego wartość, przy tych samych wartościach napięcia dotykowego będzie róŜna i zaleŜna od rezystancji składowych obwodu raŜeniowego, w tym takŜe od tzw. oporności przejścia (na styku ręka - urządzenie, stopy – ziemia). Tylko wtedy, gdy oporności przejścia są znikome, napięcie raŜeniowe jest równe napięciu dotykowemu. ♦ napięcie krokowe – róŜnica potencjałów między dwoma punktami na powierzchni gruntu oddalonymi o długość kroku (rys.1.2) Napięcie krokowe Napięcie zwarcia doziemnego Uk1 Uk2 Odległość od uziomu (punktu spływu prądu do ziemi) po ok. 20 m napięcie zanika do zera Rys. 1.2. Rozkład napięcia krokowego w zaleŜności od odległości od uziomu 13 ♦ (oporność) rezystancja stanowiska pracy – z punktu widzenia bezpieczeństwa pracy poŜądane jest, aby rezystancja stanowiska pracy była duŜa; uwaŜa się, Ŝe stanowisko jest źle przewodzące, jeśki Rst> 50 kΩ, dla napięcia roboczego względem ziemi 250 V i Rst > 100 kΩ, dla napięcia roboczego względem ziemi 500 V Wpływ na efekty raŜenia ma równieŜ częstotliwość przebiegów; częstotliwość mała, ok. 50 Hz, jest groźniejsza od częstotliwości wielkich, ze względu na rytm pracy serca, a głębokość wnikania prądu elektrycznego w głąb ciała człowieka zmniejsza się ze zwiększeniem częstotliwości napięcia elektrycznego. Istotnym parametrem wpływającym na skutki raŜenia jest czas; im dłuŜszy czas raŜenia tym groźniejsze jego skutki. Czas kilku sekund moŜe juŜ wywołać poraŜenie śmiertelne. Stąd w przepisach moŜna znaleźć rozróŜnienie – raŜenie długotrwałe (o czasie trwania powyŜej 1 s) i krótkotrwałe (o czasie trwania poniŜej 1 s). Skutek raŜenia zaleŜy bardzo od indywidualnych cech człowieka raŜonego (spocone tub mokre ręce, sposób dotyku, stan psychiczny. zmęczenie) i stanu otoczenia (suche, wilgotne, gorące, podłoga sucha czy mokra i przewodząca). Przy eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych występuje moŜliwość poraŜenia prądem elektrycznych, głównie z powodu nieostroŜności, lekkomyślności i lekcewaŜenia przepisów, pomyłki, braku nadzoru, braku konserwacji, nieznajomości instrukcji obsługi. Przepływ prądu przez ciało i związane z tym negatywne dla zdrowia i Ŝycia człowieka skutki mogą nastąpić w wyniku: ♦ poraŜeń od napięć roboczych (a jest ich około 60% wszystkich poraŜeń), czyli zetknięcia się człowieka z częściami obwodu elektrycznego znajdującymi się pod napięciem lub wskutek nadmiernego zbliŜenia się do takich urządzeń (poraŜenie łukiem elektrycznym). Części przewodzące prąd w obwodzie elektrycznym, znajdujące pod napięciem, powinny być izolowane od ziemi albo tak umieszczone, aby człowiek nieświadomie nie mógł ich dotknąć'. Ta izolacja ma oddzielać takŜe części przewodzące prąd od: korpusów, pokryw, obudowy, części manipulacyjnych i uchwyt6w, aby na nich nie pojawiło się napięcie. Taka izolacja nazywa się izolacją roboczą i stanowi podstawową ochronę przeciwporaŜeniową. Źródłem napięcia raŜącego w domowych instalacjach elektrycznych jest układ przewod6w prądu trójfazowego (rys.1.3). Napięcie między dowolnymi przewodami fazowymi takiego układu wynosi 400 V, a napięcie miedzy dowolnym przewodem fazowym L (moŜe to być przewód L1, L2 lub L3) i przewodem neutralnym (zerowym) wynosi 230V. Są to wartości znamionowe tych napięć. Na rysunku pokazano sieć trójfazową z przewodem neutralnym i przewodem ochronnym - uziemionym (PE – z ang. P – Protection – ochrona, E – Earth – Ziemia) wraz z oznaczeniem kolorów przewodów występujących w takiej instalacji ♦ poraŜeń od tzw. napięć dotykowych (które stanowią statystycznie około 40% wszystkich poraŜeń), czyli zetknięcia się człowieka z częściami metalowymi nie znajdującymi się normalnie pod napięciem lub obcymi przedmiotami metalowymi nie naleŜącymi do urządzeń elektrycznych (obudowy maszyn i urządzeń elektrycznych, metalowe przyciski, manipulatory, konstrukcje nośne, fundamenty metalowe, itp.), na których moŜe pojawić się napięcie w wyniku uszkodzenia izolacji roboczej urządzenia. Na rysunku 1.4. pokazano odbiornik 3 – fazowy, na obudowie którego w wyniku uszkodzenia izolacji pojawiło się niebezpieczne napięcie dotykowe i płynie prąd raŜeniowy ♦ poraŜeń od napięć krokowych (statystycznie jest około 1% wszystkich poraŜeń) pojawiających się na długości kroku człowieka w czasie przepływu prądu przez ziemię. Prądy doziemne o duŜych wartościach, które zdarzają się przy zwarciach z ziemią w sieciach wysokiego napięcia lub wskutek atmosferycznych wyładowań elektrycznych bywają szczególnie niebezpieczne ze względu na moŜliwość wystąpienia duŜych napięć krokowych. Wartość napięcia krokowego zaleŜy od odległości od punktu doziemienia (czło- 14 wiek znajdujący się bliŜej punktu doziemienia znajduje się pod działaniem większego napięcia), od wartości prądów płynących w ziemi, długości kroku, rodzaju gruntu.. Barwy izolacji wg PN-81/E-050232 Ŝółty L1 zielony Od strony źródła zasilania L2 fioletowy L3 jasno niebieski paski zielono - Ŝółte U V W N – przewód neutralny (zerowy) PE – przewód ochronny (uziemiony) N ODBIORNIK PE Rys. 1.3. Układ przewodów zasilania prądem zmiennym trójfazowym z przewodem neutralnym (zerowym) i ochronnym uziemionym. źródło zasilania L1 Jeśli rezystancja ciała człowieka + rezystancja przejścia (na styku ręka – urządzenie i L3 nogi – ziemia) wynosi np. PEN 2000 Ω, a rezystancja uziemienia roboczego = 1Ω, wtedy (przy napięciu fazowym 220 V) prąd zwarcia wynosi IZ=220/2001 ≅110 mA, co nie spowoduje przepalenia bezpiecznika zabezpieczającego odbiornik; prąd będzie oddziaływał na człowieka – poraŜenie prądem elektrycznym. L2 U V W ODBIORNIK Uziemienie robocze sieci Rys. 1.4. Odbiornik bez ochrony przeciwporaŜeniowej – np. po uszkodzeniu izolacji przez metalową obudowę odbiornika, a takŜe człowieka płynie prąd raŜeniowy. Nawiązując do podanych wcześniej danych statystycznych, moŜna jeszcze dodać, Ŝe 80% 15 wypadków zdarza się przy eksploatacji urządzeń niskiego napięcia (do 1000 V), a około 20% - przy eksploatacji urządzeń wysokiego napięcia (powyŜej 1000 V), Według przepisów ochrony przeciwporaŜeniowej (norma PN-92/E-05009z 1990 r.) przyjmuje się, Ŝe napięcie robocze lub dotykowe jest bezpieczne, jeśli nie przekracza wartości podanych w poniŜszej tabeli. Tabela 1.1. Napięcia bezpieczne wg przepisów ochrony przeciwporaŜeniowej Rodzaj prądu Napięcie bezpieczne w [V] Warunki środowiWarunki środowiWarunki ekstremalskowe 1 (normalne) skowe 2 (szczególne) nego zagroŜenia do 50 do 25 do 12 Prąd przemienny do 120 do 60 do 30 Prąd stały Środki ochrony przeciwporaŜeniowej Najogólniej rzecz biorąc, środki ochrony przeciwporaŜeniowej moŜna podzielić na dwie grupy, tj. na: ♦ organizacyjne, z takimi elementami jak: • systematyczne szkolenie pracowników • właściwe kwalifikacje personelu • korzystanie ze środków informacji wizualnej • konserwacja i pomiary • właściwe oświetlenie • stosowanie sprzętu ochrony osobistej ♦ techniczne; w myśl wspomnianych juŜ wyŜej przepisów z 1990 r. wyróŜnia się ochronę: 1. podstawową (przed dotykiem bezpośrednim), która ma na celu zapobiegać poraŜeniom od napięć roboczych, a jej zadaniem jest niedopuszczenie do zetknięcia się człowieka z przewodzącymi elementami obwodów elektrycznych; funkcje takie spełniają: • stosowanie izolacji roboczej części wiodących prąd elektryczny • stosowanie obudów i osłon • wykonywanie uchwytów, rękojeści, przycisków, pokręteł, manipulatorów z materia łów nieprzewodzących • umieszczanie części będących pod napięciem poza zasięgiem ręki • stosowanie poręczy, osiatkowań, przegród oddzielających urządzenia znajdujące się pod napięciem 2. dodatkową; ochrona taka ma na celu zapobieganie poraŜeniom od napięć roboczych, a jej zadaniem jest niedopuszczenie do wystąpienia i długotrwałego utrzymywania się niebezpiecznego napięcia dotykowego (np. powyŜej 50 V przy prądzie zmiennym i warunkach środowiskowych 1).Do środków ochrony dodatkowej zalicza się: • zerowanie • uziemienie ochronne • sieć ochronną • wyłączniki przeciwporaŜeniowe róŜnicowoprądowe • izolacja ochronna • separacja odbiornika • izolowanie stanowiska pracy 16 Przepisy wymagają, aby w urządzeniach niskiego napięcia ochronę przeciwporaŜeniową zapewnić przez zastosowanie: ♦ napięć bezpiecznych, czyli zasilania z bezpiecznych źródeł o napięciu roboczym nie przekraczającym wartości podanych w powyŜszej tabeli; za bezpieczne źródła zasilania uwaŜa się - transformatory i przetwornice bezpieczeństwa, baterie akumulatorów i zespoły prądotwórcze, urządzenia elektroniczne ♦ albo – ochrony przeciwporaŜeniowej podstawowej oraz co najmniej jednego z wymienionych wyŜej siedmiu środków ochrony dodatkowej. Scharakteryzujemy krótko kilka, najczęściej stosowanych, środków ochrony dodatkowej. Zerowanie – polega na bezpośrednim połączeniu części metalowych urządzenia elektrycznego podlegającego ochronie z uziemionym przewodem ochronnym PE lub ochronno neutralnym PEN sieci. Na rysunkach 1.5 – 1.7 pokazano trzy róŜne układy sieci, w których zastosowano róŜne sposoby zerowania odbiorników trójfazowych. Idea ochrony przeciwporaŜeniowej w postaci zerowania przejawia się w tym, Ŝe przy przebiciu izolacji na urządzeniu w pętli zwarcia przepływa prąd zwarciowy, który powinien spowodować dostatecznie szybkie i samoczynne zadziałanie zabezpieczeń nadprądowych (np. przepalenie wkładek bezpieczników). Istotę działania zerowania ilustruje rysunek 1.5. Zerowanie będzie skuteczne, jeśli prąd zwarciowy Iz jest większy od prądu, przy którym następuje samoczynne zadziałanie urządzenia odłączającego zasilanie Ia (Iz ≥ Iz = k In), gdzie: In – prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej lub wyłącznika nadmiarowego, ewentualnie prąd nastawczy wyzwalaczy zwarciowych, k – współczynnik równy 2,5 – 7 dla bezpieczników (w zaleŜności od rodzaju i prądu znamionowego wkładki), 1,2 – dla wyłączników z wyzwalaczami elektromagnetycznymi bezzwłocznymi i wyłączników róŜnicowoprądowych, 5 – 12 dla wyłączników instalacyjnych nadmiarowych (typu L,U lub K – wg oznaczeń fabrycznych). L1 L2 L3 Od strony źródła zasilania N PE PE ODBIORNIK PE ODBIORNIK Rys. 1.5.Typ sieci niskiego napięcia (TN – S) z systemem ochrony w postaci zerowania 17 L1 L2 L3 Od strony źródła zasilania PEN PE PE ODBIORNIK ODBIORNIK Rys. 1.6. Typ sieci niskiego napięcia (TN – C) z systemem ochrony w postaci zerowania L1 Od strony źródła zasilania L2 L3 PE N PE PE ODBIORNIK ODBIORNIK ODBIORNIK Rys. 1.7. Typ sieci niskiego napięcia (TN – C -S) z systemem ochrony w postaci zerowania Wg wymagań przepisów maksymalny czas odłączenia ma być mniejszy od 5 s dla urządzeń stałych i stacjonarnych oraz dla linii zasilających oraz ma się zawierać w przedziale 0,1 – 0,8 s dla urządzeń ręcznych, ruchomych i przenośnych; wymagany czas odłączenia poniŜej 1 s zaleŜy od napięcia fazowego oraz od warunków środowiskowych. Np. dla Uf = 220 V czasy te wynoszą: dla warunków środowiskowych 1, t odłączenia< 4 s, a dla warunków środowiskowych 2, todłączenia < 0,2 s. 18 Zerowanie moŜe być stosowane w następujących warunkach: ♦ w sieciach typu TN o napięciu do 500 V przystosowanych do zerowania, tj. z uziemionym punktem gwiazdowym i wyprowadzonym przewodem ochronnym PE lub ochronno – neutralnym PEN ♦ wymaga wielokrotnego uziemienia roboczego przewodu PE lub PEN ♦ przewód PE lub PEN powinien mieć odpowiedni przekrój i być prowadzony razem z przewodami fazowymi ♦ w przewodzie PE lub PEN nie wolno stosować zabezpieczeń i wyłączników jednofazowych. Na rysunku 1.8 przedstawiono układ tr6jfazowy czteroprzewodowy o przewodach L1, L2, L3, PEN i przyłączony do tego układu odbiornik tr6jfazowy. W fazie L3 tego odbiornika wystąpiło uszkodzenie izolacji między fazą L3 i obudową. Odbiornik jest zerowany, to znaczy Ŝe jest połączony z przewodem ochronnym połączonym z ziemią, a punkt neutralny (zerowy, gwiazdowy) źródła jest bezpośrednio uziemiony (uziemienie robocze sieci). Obwód prądu płynącego przez miejsce uszkodzone (prądu uszkodzeniowego) zaznaczono linią grubą. Ten prąd dodaje się do prądu roboczego odbiornika, co powoduje zadziałanie bezpiecznika. Gdyby ten odbiornik przed zerowaniem miał uziemienie robocze własne, to przy zerowaniu moŜna je połączyć z przewodem PEN (co zaznaczono linia kreskowaną). Spowoduje to zmniejszenie rezystancji przepływu do ziemi dla prądu uszkodzeniowego, a wiec zwiększy prąd płynący do ziemi, co przyspieszy zadziałanie bezpiecznika. L1 źródło zasilania L2 L3 PEN U Linia kropkowana – obwód raŜeniowy; jeśli rezystancja ciała człowieka + rezystancja przejścia (na styku ręka – urządzenie i nogi – ziemia) wynosi np. 2000 Ω, a rezystancja uziemienia roboczego R Z = 1Ω, wtedy (przy napięciu fazowym UZ = Uf = 220 V) prąd raŜeniowy wynosi IR=220/2001 ≅110 mA Linia ciągła pogrubiona – obwód zwarciowy o rezystancji np. 1 Ω; z prądem IZ = UZ/RZ = 220/1= 220A, co jest wystarczająco duŜą wartością dla zadziałania zabezpieczenia i przerwania obwodu sprawiając, Ŝe układ staje się bezpieczny dla człowieka V W ODBIORNIK Uziemienie robocze sieci Rys. 1.8 .Odbiornik 3 fazowy z ochroną przeciwporaŜeniową w postaci zerowania np. po uszkodzeniu izolacji przez metalową obudowę odbiornika, a takŜe człowieka płynie prąd raŜeniowy, ale duŜy prąd w obwodzie zwarciowym spowoduje zadziałanie zabezpieczenia i wyłączenie układu spod napięcia (PEN – przewód ochronny spełnia- jący równocześnie funkcję przewodu neutralnego). 19 L1 – przewód fazowy N – przewód neutralny (zerowy) PE – przewód ochronny uziemiony 230 [V] Obudowa Napięcie dotykowe bezpieczne 0[V] Rys. 1.9. Uszkodzenie izolacji między obwodem prądowym i obudową w odbiorniku jednofazowym (ochrona w postaci zerowania). źródło zasilania L1 L2 L3 PEN – przewód ochronny (uziemiony) U V W PEN ODBIORNIK Uziemienie robocze sieci Uziemienie ochronne odbiornika Napięcie dotykowe bezpieczne Rys. 1.10. Układ przewodów zasilania prądem zmiennym trójfazowym z przewodem PEN - ochronnym uziemionym spełniającym jednocześnie funkcję przewodu neutralnego (zerowego) oraz przepływ prądu (linia pogrubiona) 20 a) Obudowa L1 230 [V] Obudowa L1 230 [V] Przerwa 230 [V] PEN PEN 0[V] b) Napięcie dotykowe 0[V] 0[V] Napięcie dotykowe 230[V] Rys. 1.11. Skutki przerwania przewodu PEN (przewód ochronny uziemiony spełniający jednocześnie zadanie przewodu neutralnego) prowadzącego do odbiornika przy ochronie przeciwporaŜeniowej przez zerowanie: bez zagroŜenia (a), przy dotyku człowieka do obudowy – droga przepływu prądu pogrubiona (b). Zerowanie jest chętnie stosowane, gdyŜ jest to najtańszy spos6b ochrony przeciwporaŜeniowej. ale ma swoje wady. Na rysunku przestawiono przykład, gdy mimo nie uszkodzonej izolacji w odbiorniku, z przyczyny zewnętrznej, mianowicie z powodu przerwy w przewodzie PEN, na obudowie odbiornika pojawi się napięcie raŜeniowe. W wyniku zerowania na obudowie panuje napięcie 0V. W przypadku przerwy wystąpi napięcie 230 V, które grozi poraŜeniem przy dotyku przez człowieka stojącego na ziemi. Uziemienie ochronne – polega na metalicznym połączeniu części metalowych urządzeń podlegających ochronie z częściami metalowymi zakopanymi w ziemi tzw. uziomami (naturalnymi lub sztucznymi). Uziemienie ochronne moŜna stosować w sieciach do 1 kV i powyŜej 1kV zarówno z uziemionym punktem gwiazdowym (typ TT), jak i izolowanym punktem gwiazdowym (typ IT) – we wszystkich sieciach prądu stałego i zmiennego bez ograniczeń napięcia. Ideę działania uziemienia ochronnego pokazano na rysunku . W sieciach z uziemionym punktem zerowym w razie uszkodzenia izolacji, prąd zwarciowy płynący w pętli: faza zasilania – metalowa obudowa odbiornika – uziom ochronny – ziemia – uziom roboczy punktu zerowego transformatora powinien spowodować: ♦ dostatecznie szybkie zadziałanie zabezpieczenia (warunek prąd zwarciowy > od prądu zapewniającego samoczynne zadziałanie urządzenia ( bezpiecznika, wyłącznika nadmiarowego, wyłącznika elektromagnetycznego, wyłącznika róŜnicowoprądowego, wyłącznika instalacyjnego) odłączającego zasilanie ♦ lub skuteczne obniŜenie napięcia uszkodzenia do wartości napięcia bezpiecznego (tzn. poniŜej 50 V) Na rys.1.12 przedstawiono połączenie zacisku ochronnego obudowy metalowej punktu świetlnego z przewodem ochronnym uziemionym PE. W sieciach, w których punkt zerowy transformatora zasilającego nie jest uziemiony, przepisy zabraniają stosowanie zerowania, moŜna natomiast stosować uziemienie ochronne jako środek ochrony przeciwporaŜeniowej. Sieć taka jest izolowana od ziemi, jednakŜe wskutek występowania w niej prądów pojemnościowych (przewody sieci i ziemia przedzielone powietrzem – dielektrykiem spełniają rolę kondensatora), a takŜe wskutek moŜliwości uszkodzeń izolacji sieci zawsze istnieje moŜliwość poraŜenia w przypadku pojawienia się niebezpiecznego napięcia dotykowego na obudowie urządzenia zasilanego z sieci. Ilustracje takiej sytuacji stanowi rysunek 1.14. W takich sieciach po przebiciu izolacji na chronionym urządzeniu następuje tzw. doziemienie związane z przepływem prądu pojemnościowego. Prąd ten zwykle nie powoduje zadziałania zabezpieczeń nadprądowych, ale skutecznie obniŜa napięcie uszkodzenia do napię- 21 cia bezpiecznego < od 50 V. Dla eliminacji tzw. „podwójnych doziemień” w sieciach takich instaluje się układy do ciągłej kontroli izolacji. L1 L2 L3 Od strony źródła zasilania N PE PE ODBIORNIK ODBIORNIK Rys. 1.12. Typ sieci niskiego napięcia (TT) z systemem ochrony w postaci uziemienia ochronnego źródło zasilania L1 L2 L3 N U V W Linia ciągła pogrubiona – obwód zwarciowy o rezystancji (Rr+Ro) z prądem Iz = Uf/(Rr+Ro) co jest wystarczająco duŜą wartością dla zadziałania zabezpieczenia i przerwania obwodu sprawiając, Ŝe układ staje się bezpieczny dla człowieka. Jeśli rezystancja obwodu jest zbyt duŜa, prąd zwarcia będzie zbyt mały do spowodowania odłączenia odbiornika – w takim przypadku uziemienie ochronne nie jest skuteczne. ODBIORNIK Uziemienie robocze sieci Rr – rezystancja uziemienia roboczego transformatora Uziemienie ochronne odbiornika Ro – rezystancja uziemienia ochronnego Rys. 1.13. Odbiornik z ochroną przeciwporaŜeniową w postaci uziemienia ochronnego; np. po uszkodzeniu izolacji przez metalową obudowę odbiornika płynie prąd zwarcia, który jeśli jest wystarczająco duŜy spowoduje zadziałanie zabezpieczenia i wyłączenie układu spod napięcia. 22 L1 L2 L3 Od strony źródła zasilania ODBIORNIK IZ Rys. 1.14. Schemat uziemienia ochronnego w sieci z izolowanym punktem zerowym transformatora zasilającego Wyłączniki przeciwporaŜeniowe róŜnicowoprądowe - zasada działania wyłącznika róŜnicowoprądowego polega na kontrolowaniu sumy prądów płynących w obwodzie roboczym. Podstawowym elementem wyłącznika jest tzw. przekładnik Ferrantiego, który obejmuje wszystkie przewody zasilające łącznie z przewodem neutralnym. Jeśli na chronionym odbiorniku nie ma doziemienia, to suma prądów (i strumieni magnetycznych) jest równa zero i wyłącznik nie działa. Natomiast przy zwarciu doziemnym występuje róŜnica prądów w przewodach objętych rdzeniem i następuje zadziałanie wyłącznika powodujące szybkie wyłączenie (w czasie poniŜej 0,2 s). Zgodnie z przepisami, wyłączniki róŜnicowoprądowe powinny spełniać następujące wymagania: ♦ wyłączać chronione urządzenie z sieci przed upływem 0,2 s od chwili wystąpienia prądu róŜnicowego równego znamionowemu prądowi wyzwalającemu wyłącznika (prąd ten nie powinien być większy od 3 A) ♦ zadziałać niezaleŜnie od chwilowych wartości napięcia roboczego ♦ wyłączyć natychmiast przy obciąŜeniu dowolnego bieguna toru prądowego prądem równym 1,2 znamionowego prądu wyzwalającego przy napięciu roboczym równym 0,7UN. Przy stosowaniu wyłączników róŜnicowoprądowych wszystkie części urządzeń podlegających ochronie powinny być uziemione. W Polsce są dostępne wyłączniki róŜnicowoprądowe jednofazowe na prądy 6 - 25 A i trójfazowe na prąd znamionowy do 63 A i prądzie róŜnicowym wyzwalającym 6, 10, 30, 300, 500 mA. 23 L1 L2 L3 Od strony źródła zasilania przekładnik Ferrantiego wyzwalacz róŜnicowo pradowy ODBIORNIK uziemienie robocze uziemienie ochronne Rys. 1.15. Schemat ideowy wyłącznika róŜnicowo - prądowego Wyłączniki przeciwporaŜeniowe są szczególnie zalecane do zastosowań w mieszkaniach, gospodarstwach rolnych, placach budowy, laboratoriach, obiektach usługowych, obiektach słuŜby zdrowia. Izolacja ochronna – polega na fabrycznym wyposaŜeniu urządzenia w: ♦ izolację podwójną (robocza oraz dodatkową) ♦ izolację wzmocnioną (ulepszoną izolację roboczą) ♦ ochronna osłonę izolacyjną uniemoŜliwiającą dotknięcie części metalowych. Izolacja robocza jest jednym z pewniejszych lecz równocześnie kosztownych środków ochrony; jest ona szczególnie zalecana dla sprzętu gospodarstwa domowego i aparatury szpitalnej. Stosuje się ja w urządzeniach elektrycznych ręcznych i ruchomych. Urządzenia, w których zastosowano izolację ochronną noszą nazwę odbiorników II klasy ochronności (i są oznaczone symbolem ). Sieć ochronna – stanowi galwaniczne połączenie wszystkich dostępnych metalowych przedmiotów, które mogą znaleźć się pod napięciem z wszystkimi uziomami sztucznymi i naturalnymi znajdującymi się na ograniczonym obszarze, zasilanymi z jednego źródła; ten rodzaj ochrony moŜe być stosowany w sieciach z izolowanym punktem zerowym. Uziomy (sztuczne i naturalne) mogą stanowić ochronę tylko dla jednej sieci, stąd zastosowanie tego typu ochrony np. do urządzeń zasilanych z elektrowni polowej, przewoźnego transformatora o rozdzielonej stronie pierwotnej i wtórnej, itp. Ze względu na mały obszar obejmowany przez układ, prąd upływu izolacji i prąd pojemnościowy są tak małe, Ŝe przebiciu izolacji jednej fazy nie towarzyszy pojawienie się niebezpiecznego napięcia dotyku. Równoczesne przebicie izolacji drugiej fazy powoduje wprawdzie zagroŜenie, ale prąd zwarcia płynący przez sieć ochronną jest tak duŜy, Ŝe powoduje szybkie zadziałanie zabezpieczeń i wyłączenie zasilania. Z powyŜszego powodu w układzie ochrony za pomocą sieci ochronnej powinna być prowadzona ciągła kontrola stanu izolacji. 24 L1 L2 L3 Od strony źródła zasilania PE PE PE ODBIORNIK ODBIORNIK Rys. 1.16. Typ sieci niskiego napięcia (IT) z systemem ochrony w postaci sieci ochronnej Klasyfikacja odbiorników ze względu na stosowany rodzaj ochrony przeciwporaŜeniowej Wszystkie odbiorniki i przyrządy elektryczne powinny być wykonane tak, aby zapewnić skuteczna ochronę przed poraŜeniem. W zaleŜności od zastosowanej ochrony wszystkie odbiorniki i przyrządy na napięcia znamionowe nie przekraczające 500 V dzieli się na 5 klas ochronności: ♦ klasa 0 – odbiorniki i przyrządy, które posiadają tylko izolację roboczą i nie są wyposaŜone w Ŝadne zaciski i styki ochronne; stosowane w sytuacjach, w których nie jest wymagana ochrona dodatkowa urządzeń ♦ klasa 0I – odbiorniki i przyrządy, które posiadają izolację roboczą jako zasadniczą ochronę, mimo to dodatkowo są wyposaŜone w zacisk ochronny ♦ klasa I – odbiorniki i przyrządy wyposaŜone w zacisk ochronny (oznaczony symbolem ) lub w Ŝyłę ochronną i wtyczką ze stykiem ochronnym, jeŜeli przyrząd jest wyposaŜony w jednostronnie rozłączalny przewód ochronny (przystosowanie do połączenia części metalowych w przewodem ochronnym); np. domowa pralka, lodówka, itp. ♦ klasa II – odbiorniki i przyrządy, w których wszystkie dostępne części powierzchni zewnętrznych są oddzielone od przewodzących części obwodu elektryczne izolacja podwójną lub wzmocnioną; nie posiadają zacisku ochronnego lub Ŝyły ochronnej; np. młynek do kawy, domowa suszarka do włosów, itp. ♦ klasa III – obejmuje odbiorniki i przyrządy o napięciu znamionowym nie przekraczającym 42 V; brak zacisku ochronnego. Sprzęt ochronny 25 Sprzętem ochronnym nazywane są wszelkie przenośne przyrządy i urządzenia chroniące osoby pracujące przy obsłudze urządzeń elektrycznych lub w pobliŜu tych urządzeń przed poraŜeniem prądem elektrycznym, szkodliwym działaniem łuku elektrycznego lub obraŜeniami mechanicznymi (będącymi pośrednim skutkiem poraŜenia prądem). Sprzęt ochronny dzieli się na 4 grupy: ♦ sprzęt izolujący ma izolować człowieka od urządzeń pod napięciem; dzieli się on na zasadniczy (przenośne narzędzia, przyrządy i urządzenia, którymi wolno dotykać części będące pod napięciem) i dodatkowy (zwiększa zabezpieczenie obsługi przed poraŜeniem prądem elektrycznym i powinien być uŜytkowany łącznie ze sprzętem zasadniczym). Podział sprzętu izolującego podano w tabeli 1.2. ZauwaŜmy, Ŝe ten sam element sprzętu, w zaleŜności od napięcia moŜe raz spełniać role sprzętu zasadniczego, innym razem – sprzętu dodatkowego. Wszystkie rodzaje sprzętu izolacyjnego musza spełniać wymogi określonych norm, a ponadto okresowo naleŜy przeprowadzać próby wytrzymałości elektrycznej; sprzęt, którego termin waŜności jest przekroczony, nie nadaje się do uŜytku i naleŜy go natychmiast wycofać z uŜycia. Tabela 1.2. Rodzaje i przeznaczenie sprzętu ochronnego Przeznaczenie do 1 kV Przeznaczenie > 1 kV Nazwa sprzętu ochronnego Zasadniczy drąŜki i kleszcze izolacyjne, drąŜki i kleszcze izolacyjne, wskaźniki napięcia, rękawice wskaźniki napięcia dielektryczne, izolacyjne narzędzia monterskie Dodatkowy kalosze izolacyjne, dywaniki rękawice dielektryczne, półi chodniki gumowe, pomosty buty dielektryczne, dywaniki i izolacyjne chodniki gumowe, pomosty izolacyjne ♦ sprzęt chroniący przed pojawieniem się napięcia – uziemiacze ochronne i zarzutki (uŜywany przez ekipy naprawcze linii energetycznych i słuŜący do zwierania i uziemiania odcinka naprawianej sieci) ♦ sprzęt chroniący przed działaniem łuku elektrycznego i obraŜeniami mechanicznym; naleŜą tu: okulary ochronne przeciwodpryskowe, maski przeciwgazowe, rękawice azbestowe, pasy i szelki bezpieczeństwa, drabiny i podnośniki, słupołazy ♦ sprzęt pomocniczy, do którego zalicza się: przenośne ogrodzenia i płyty izolacyjne, bariery, liny, nakładki izolacyjne, siatki ochronne, tablice ostrzegawcze. Rozmieszczenie sprzętu ochronnego w zakładzie pracy i zakres wyposaŜenia poszczególnych pracowników i zespołów powinny być uregulowane w instrukcjach zakładowych. Sprzęt ochronny naleŜy przechowywać w wyznaczonych, suchych miejscach, zabezpieczonych przed działaniem szkodliwych czynników atmosferycznych i środowiskowych (promieni słonecznych, olejów, benzyny, kwasów, itp.). Winien on być ewidencjonowany (z określeniem lokalizacji) i oznakowany (numer ewidencyjny, termin waŜności badania okresowego, napięcie robocze). Ratowanie osób poraŜonych prądem elektrycznym 26 Nawet najlepsza ochrona przeciwporaŜeniowa nie jest w stanie w 100% zagwarantować, Ŝe człowiek obsługujący urządzenie elektryczne nie ulegnie poraŜeniu prądem elektrycznym. W takiej sytuacji niezwykle waŜną umiejętnością jest udzielenie pierwszej, przedlekarskiej pomocy; szanse ratunku szybko spadają wraz z upływem czasu. W pierwszej minucie po poraŜeniu istnieje 98% szans uratowania Ŝycia, po 3 min. – 72%, po 5 min. – 25%, po 8 min. – 5%. Osoby udzielające pomocy przedlekarskiej obowiązane są postępować według określonych zasad aŜ do chwili przejęcia akcji ratowniczej przez personel lekarski. W trakcie udzielania pierwszej pomocy naleŜy działać szybko, sprawnie i spokojnie. Jeśli w pobliŜu są inne osoby, poprzez nie naleŜy wzywać lekarza (pogotowie ratunkowe). JeŜeli poza udzielającym pomocy nie ma przy poraŜonym innej osoby, nie naleŜy odstępować poraŜonego, nie wolno przerywać akcji ratowniczej, pomocy wzywać krzykiem. Pierwszą czynnością ratownika powinno być natychmiastowe uwolnienie raŜonego spod działania prądu elektrycznego. Uwolnienie raŜonego spod działania prądu elektrycznego o napięciu do 1 kV naleŜy dokonać jedną z poniŜszych metod: ♦ przez wyłączenie napięcia, tj. przez: • otwarcie właściwych łączników od strony zasilania, przy czym w przypadku, gdy uchwyt łącznika nie jest izolowany, wyłączenia naleŜy dokonać przy uŜyciu dostępnego w danej chwili materiału izolacyjnego z jednoczesnym odizolowaniem się od podłoŜa i przedmiotów przewodzących • przez usunięcie wkładek topikowych z obwodu zasilania, przy czym w przypadku uszkodzenia główki bezpiecznikowej, wyłączenia naleŜy dokonać z zachowaniem szczególnych środków ostroŜności, a wyjmowanie bezpieczników mocy powinno odbywać się za pomocą przeznaczonych do tego celu uchwytów • poprzez przecięcie przewodów od strony zasilania za pomocą narzędzi z izolowanymi rękojeściami i przy zastosowaniu środków ochrony przed skutkami łuku elektrycznego; tego sposobu nie wolno stosować w pomieszczeniach zagroŜonych wybuchem • przez zwarcie przewodów od strony zasilania; sposób moŜliwy do zastosowania tylko w liniach napowietrznych, a zwarcia dokonuje się za pomocą specjalnej zarzutki ♦ odciągnięcie poraŜonego od urządzeń będących w stanie załączenia; sposób stosowany wtedy, gdy wyłączanie napięcia trwałoby za długo, względnie byłoby trudniejsze i bardzie niebezpieczne ♦ przez odizolowanie poraŜonego, uniemoŜliwiające przepływ prądu przez jego ciało; moŜliwe są tu dwa sposoby postępowania: • przy przepływie prądu przez ciało raŜonego od ręki do nóg, przy jednoczesny zaciśnięciu dłoni na urządzeniu będącym pod napięciem – odizolowanie naleŜy wykonać przez podsunięcie pod nogi poraŜonego materiału izolacyjnego • przy przepływie prądu od jednej do drugiej ręki (podłoŜe izolowane) naleŜy przerwać obwód za pomocą podkładania materiału izolacyjnego pod kolejno odginane palce jednej dłoni Przy uwalnianiu poraŜonego spod działania prądu o napięciu do 1 kV, naleŜy stosować jako podstawowy materiał izolacyjny sprzęt ochronny zasadniczy i dodatkowy (rękawice gumowe, półbuty, dywaniki, drąŜki, itp.). W razie braku sprzętu ochronnego moŜna stosować materiały zastępcze – suche drzewo, tworzywa sztuczne, suche materiały tekstylne. Osoba ratująca musi dokonać wyboru metody i sposobu uwolnienia raŜonego spod działania prądu w zaleŜności od warunków, w jakich nastąpiło poraŜenie, mając na uwadze własne bezpieczeństwo oraz konieczność natychmiastowego działania. 27 Gdy poraŜenie nastąpiło na wysokości, a wyłączenie napięcia moŜe spowodować groźny upadek poraŜonego, naleŜy przez wyłączeniem napięcia zabezpieczyć się przed skutkami tego upadku. Uwolnienie raŜonego spod działania prądu elektrycznego o napięciu powyŜej 1 kV naleŜy dokonać jedną z poniŜszych metod: ♦ przez wyłączenie napięcia właściwego obwodu elektrycznego – przez otwarcie właściwych łączników; przez zdjęciem raŜonego z urządzenia, które zostało wyłączone, naleŜy upewnić się o braku napięcia za pomocą wskaźnika, a następnie rozładować urządzenie, zachowując wymagane dla tych czynności środki ostroŜności. MoŜna teŜ, aby zyskać na czasie, odciągnąć poraŜonego od urządzenia za pomocą sprzętu ochronnego ♦ przez odciągnięcie poraŜonego od urządzeń będących pod napięciem – działanie wymagane wtedy, gdy nie jest moŜliwe wyłączenie napięcia; naleŜy przy tym posługiwać się sprzętem ochronnym zasadniczym i dodatkowym z wykluczeniem moŜliwości bezpośredniego dotknięcia poraŜonego oraz dotknięcia urządzeń będących pod napięciem. Bezpośrednio po uwolnieniu spod działania prądu elektrycznego naleŜy wykonać następujące czynności: ♦ jeśli poraŜony krwawi – zatrzymać krwawienie ♦ podjąć decyzję o zakresie dalszej pomocy i sposobie jej udzielenia. Sposób ratownictwa zaleŜy od stanu poraŜonego; moŜe on być przytomny lub nieprzytomny, człowiek nieprzytomny moŜe oddychać lub nie oddychać, a w przypadku braku oddychania – naleŜy szybko sprawdzić pracę serca (brak krąŜenia moŜe być spowodowany zatrzymaniem lub niewydolną pracą serca, migotaniem komór serca). Scharakteryzujmy krótko podstawowe zasady postępowania w róŜnych sytuacjach. PoraŜony jest przytomny – naleŜy rozluźnić ubranie w okolicy szyi, klatki piersiowej i brzucha oraz ułoŜyć poraŜonego w pozycji leŜącej. Jeśli to moŜliwe – przewieź poraŜonego do lekarza, a jeśli transport jest niemoŜliwy – wezwać lekarza na miejsce wypadku; praktycznie kaŜde poraŜenie powinno skończyć się badaniem przez lekarza, tym bardziej, Ŝe skutki raŜenia mogą ujawnić się dopiero po pewnym czasie od chwili wypadku. PoraŜony przytomny, nie oddycha (nie porusza się klatka piersiowa, nie słychać szmeru wydechu, np. gładki przedmiot – lusterko nie pokrywa się parą, narasta sinica twarzy i paznokci), krąŜenie krwi jest utrzymane (najlepszy sprawdzian na tętnicy szyjnej), ale stopniowo wzrasta niedotlenienie mózgu. NaleŜy połoŜyć raŜonego na wznak, porozpinać uciskające części garderoby, oczyścić jamę ustną z resztek jedzenia, zapewnić dopływ świeŜego powietrza, rozpocząć sztuczne oddychanie (np. bezpośrednią metodą usta-usta lub usta- nos, w cyklu 12-15 razy na minutę) i wezwać lekarza. PoraŜony nieprzytomny, nie oddycha, krąŜenie krwi jest zatrzymane, niedotlenienie mózgu stanowi o bezpośrednim zagroŜeniu Ŝycia. Sztuczne oddychanie musi być połączone z pośrednim masaŜem serca (rytmiczne ugniatanie klatki piersiowej w okolicy mostka w rytmie 60-70 razy na minutę). Połączone działania reanimacyjne w wykonaniu jednego ratownika przebiegają według schematu – 3 oddechy, 12-15 ucisków, 3 oddechy, 12-15 ucisków, itd. natomiast przy współdziałaniu dwóch ratowników rytm działań jest następujący – 1 oddech, 4-5 ucisków, 1 oddech, 4-5 ucisków, itd. Warunki pracy przed monitorem ekranowym 28 Rozporządzenie Ministra Pracy z z grudnia 1998r. (pierwsza tego typu regulacja w polskim prawie) określa warunki bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowiskach wyposaŜonych w monitory ekranowe; dotyczy m.in. stanowisk pracy przy komputerach. Załącznik do tego Rozporządzenia określa minimalne wymagania bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowiskach wyposaŜonych w monitory. Podstawowe wymagania zawarte w dokumencie dotyczą: ♦ wymagań, aby znaki na ekranie były czytelne i wyraźne, a obraz stabilny ♦ monitor powinien być obracalny (600 w obu kierunkach oraz aby istniała moŜliwość regulacji jego pochylenia – 200 w górę i 50 w dół) ♦ odległość od oczu pracownika do ekranu monitora ma wynosić 400 -750 mm, a kąt patrzenia powinien być równy 20 - 500 w dół od linii poziomej na wysokości wzroku ♦ wymagana minimalna odległość między monitorami powinna wynosić 0,6 m ♦ wymagana minimalna odległość między pracownikiem a tyłem sąsiedniego monitora powinna wynosić 0,8 m ♦ stanowisko powinno być wyposaŜone w odpowiednio regulowane siedzisko, a takŜe uchwyt na dokument pozwalający na ograniczenie uciąŜliwych ruchów głowy i oczu ♦ po kaŜdej godzinie pracy z monitorem naleŜy robić 5 min. przerwy. ZagroŜenia promieniowaniem fali elektromagnetycznej ZagroŜenia takie dotyczy urządzeń generujących pola elektromagnetyczne (np. nadajników głównych łączności radiowej, nadajników radarów, itp.) wysokiej (w.cz. - w Megaherzach) i bardzo wysokiej (b.w.cz. - w Gigaherzach) częstotliwości. Wytworzona w nadajniku energia promieniowania fal elektromagnetycznych jest przesyłana torem antenowym do urządzenia wysyłającego ją w przestrzeń. Tylko część energii fal elektromagnetycznych zostaje wypromieniowana w sposób zamierzony, zgodnie z przeznaczeniem, natomiast pewna jej część, zwłaszcza ta o bardzo wysokiej częstotliwości zostaje wypromieniowana w sposób pasoŜytniczy w wyniku złej jakości wykonanych łącz torów falowodowych i złego ekranowania. Energia promieniowania elektromagnetycznego padająca na ciało człowieka moŜe zostać odbita, zaabsorbowana, transmitowana przez ciało przenikając je na zewnątrz. Wystąpienie jednego z powyŜszych przypadków zaleŜy od pasma częstotliwości roboczej urządzeń emitujących energię w.cz. i b.w.cz.; wraz ze wzrostem częstotliwości maleje głębokość przenikania fali elektromagnetycznej przez ciało człowieka, przy czym zaleŜy to w znacznym stopniu od indywidualnych i specyficznych cech stałej dielektrycznej poszczególnych tkanek i organizmów Ŝywych, charakteryzujących się zróŜnicowanymi wartościami rezystywności i stałej dielektrycznej. Wielu badaczy zajmujących się tym problemem, uwaŜa Ŝe szkodliwy wpływ napromieniowania to tylko wewnętrzny proces termiczny, wywołany zamianą fali elektromagnetycznej na ciepło. Przyrost ciepła powoduje podniesienie się ogólnej lub miejscowej temperatury napromieniowanej części ciała, co wiąŜe się zwykle z uszkodzeniem termicznym elementów narządów komórkowych. Rozpatrując zagadnienie napromieniowania z tego punktu widzenia: ♦ najbardziej niebezpieczne jest pasmo częstotliwości zawarte w granicach od 0,5 do 3 GHz, w których zachodzi głębokie przenikanie energii pola elektromagnetycznego w.cz. i gdzie 100% energii padającej przekształca się w ciepło ♦ powyŜej 3 GHz – odbicie fali elektromagnetycznej zachodzi odbicie fali, jednakŜe 50% energii zostaje pochłonięte przez skórę i zamienione na ciepło 29 ♦ poniŜej 0,5 GHz – występuje przenikanie fali elektromagnetycznej i tylko 30% energii zostaje zamienione na ciepło. Dla określenia norm bezpieczeństwa przyjęto, Ŝe podwyŜszenie temperatury ciała powyŜej 10C jest juŜ szkodliwe, i w ten sposób określono dawki promieniowania wywołujące takie podwyŜszenie temperatury. W tabeli podano dawki promieniowania w funkcji częstotliwości fali, przy czym dawki te przyjęto określać w jednostkach GSM (Gęstość Strumienia Mocy fali elektromagnetycznej, który przepływa przez jednostkę powierzchni ciała w ciągu 1 s; GSM wyraŜa się w W/m2 lub lepiej w µW/cm2). Jak wynika z tabeli 1.3, ciało moŜe przyjąć najmniejsza dawkę promieniowania przy przenikaniu głębokim. Tabela 1.3. Zakres częstotliwości fali elektromagnetycznej i dopuszczalne dawki promieniowania Dawka napromieniowania [W/cm2] Częstotliwość [GHz] do 0,5 0,03 0,5 – 3,0 0,01 >3,0 0,02 Energia fali elektromagnetycznej wypromieniowana w podanym paśmie częstotliwości jest tym bardziej niebezpieczna, Ŝe człowiek nie odczuwa skutków jej działania (brak receptorów wraŜliwych na zmiany temperatury wewnątrz organizmu). ZagroŜenie promieniowaniem fal elektromagnetycznych w.cz. zaleŜy równieŜ od kąta padania fali na ciało człowieka, a takŜe od tego, jaką część ciała jest naraŜono na promieniowanie. Według wielu autorów, przegrzewanie się tkanek zachodzi w następującej kolejności: tkanka tłuszczowa, szpik kostny, kości – tkanka kostna, płuca, skóra, śledziona i wątroba, mózg, mięśnie – tkanka mięśni. Szczególna wraŜliwość na działanie cieplne wywołane falą elektromagnetyczną w.cz. wykazują narządy rozrodcze człowieka, oko i mózgowie. Stopień przegrzania róŜnych tkanek organizmu człowieka zaleŜy od takich czynników, jak: pojemność cieplna, przewodnictwo cieplne, prędkość z jaką energia cieplna wywołana falą elektromagnetyczną jest absorbowana, sprawność układu krąŜenia. NaleŜy podkreślić, Ŝe tkanki lepiej ukrwione szybciej ulegają przegrzaniu, jednak krąŜąca krew przenosi ciepło do tkanek otaczających, wobec róŜnice w przegrzaniu poszczególnych partii tkanek mogą być łatwiej wyrównane. W krytycznym przypadku, przy napromieniowaniu duŜymi dawkami GSM i jednocześnie długim czasie działania fali na organizm Ŝywy, moŜe dojść do przekrwawień, oparzeń, a nawet do martwicy narządów wewnętrznych. Przy powierzchniowym nagrzewaniu, niepokój i nieprzyjemne uczucie towarzyszące osobie napromieniowanej świadczą o znacznym podniesieniu się temperatury ciała i zbyt długim przebywaniu człowieka w zasięgu intensywnego działania pola elektromagnetycznego w.cz. lub b w.cz. Oprócz w/w objawów nagrzewania powstają inne, które nie wynikiem wyłącznie wzrostu temperatury; oddziaływanie zjawisk, obejmowanych nazwą „zjawiska ekstratermiczne”, występuje przy mniejszych natęŜeniach pola, nie wpływa na podniesienie temperatury w tkankach, objawia się wystąpieniem zmian czynnościowych w ośrodkowym układzie nerwowym, a efekcie wystąpieniem: bólów głowy, zawroty, pobudliwość i nadwraŜliwość nerwowa, znuŜenie i ogólne osłabienie, bezsenność przy jednoczesnym uczuciu senności, stany lękowe i depresyjne. Przepisy krajowe (Dz.U. nr 48/1961 i Dz.U. nr 21/1971) dopuszczają przebywanie w polu działania energii promieniowania elektromagnetycznego w.cz. i b w.cz. w następujący sposób: ♦ w czasie nieograniczonym – w polu o GSM = 10µW/cm2 ♦ w czasie do 2 godzin na dobę – w polu o GSM od 10 do 100µW/cm2 30 ♦ w czasie do 20 minut na dobę – w polu o GSM od 100 do 1000 µW/cm2 ♦ przebywanie w zasięgu pola o GSM > 1000µW/cm2 bez odzieŜy ochronnej jest dopuszczalne w ściśle określonych wyjątkowych przypadkach i na bardzo krótki czas (wymaga specjalnej procedury). JeŜeli na podstawie obliczeń lub obserwacji stwierdzimy, Ŝe dawki promieniowania przekraczają ustalone dopuszczalne wartości, naleŜy wystąpić z wnioskiem o przeprowadzenie pomiarów sprawdzających stan zagroŜenia. Pozytywny wynik pomiarów upowaŜnia do działań mających na celu zmniejszenia GSM, ewentualnie do stosowania środków ochronnych, przy czym rozróŜnia się: ♦ ochronę grupową dla większej liczby osób pracujących w warunkach napromieniowania, a w tym: ekranowanie źródeł energii w.cz. i b w.cz. (tam gdzie jest to moŜliwe), ekranowanie koniecznych miejsc pracy (tam gdzie GSM przekracza dopuszczalne normy), nie kierowanie np. anten nadawczych na miejsca lub kierunki, gdzie w danej chwili pracuje obsługa urządzenia, przeprowadzanie stałych kontrolnych pomiarów profilaktycznych ♦ ochronę indywidualną polegającą na stosowaniu kombinezonów ochronnych, okularów ochronnych, zajmowanie pozycji tyłem do źródła promieniowania celem ochrony twarzy i oczu, omijanie moŜliwie z większej odległości czynnych urządzeń emitujących fale elektromagnetyczne, obowiązkowe badania lekarskie. Badania potwierdzają, Ŝe staje i linie energetyczne stanowią źródło pola elektromagnetycznego, którego oddziaływanie moŜe powodować róŜne choroby, a takŜe źle wpływać na samopoczucie ludzi mieszkających w ich pobliŜu. Polskie przepisy dopuszczają budowę obiektów mieszkalnych tam, gdzie natęŜenie pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez stacje i linie elektromagnetyczne nie przekracza 1 kV/m Dopuszczalne odległości budynk6w mieszkalnych od stacji i linii elektroenergetycznych zostały określone Zarządzeniem Ministra Górnictwa i Energetyki z 28 stycznia 1985 roku. Zarządzenie to zawiera szczegółowe wytyczne, mające na celu ochroną ludzi i środowiska przed działaniem pola elektromagnetycznego. Wytyczne określają zasady projektowania i eksploatacji napowietrznych linii elektroenergetycznych o napięciu znamionowym 110 kV i wyŜszym, napowietrznych stacji elektroenergetycznych o napięciu znamionowym 220 kV i wyŜszym, wytwarzających pola elektromagnetyczne o częstotliwości 50 Hz przy natęŜeniu pola elektrycznego wyŜszym od 1 kVIm. Zadaniem projektantów i budowniczych instalacji energetycznych jest zatem odpowiedni dobór tras elektroenergetycznych linii napowietrznych o napięciu znamionowym 110 kV i wyŜszym oraz parametrów tych linii. NatęŜenie pola elektrycznego nie moŜe przekraczać 1 kV/m na wysokości 1,8 metra od poziomu ziemi na obszarach lokalizacji budynk6w mieszkalnych, szpitali, internatów, Ŝłobków, przedszkoli itp., przeznaczonych dla ludzi przebywających w nich dłuŜej niŜ 8 godzin na dobę, w odległości 1 metra od krawędzi balkonu lub tarasu tych. budynk6w oraz na wysokości 1,8 metra od dachów wykorzystywanych jako tarasy i od innych płaszczyzn poziomych. NatęŜenie to nie moŜe być wyŜsze niŜ 10 kV/m, jeśli dotyczy budynków przeznaczonych dla ludzi przebywających w nich przez czas nie przekraczający 8 godzin. Z kolei najmniejsza odległość między najbliŜszymi przewodem linii lub inną częścią pod napięciem a krawędzią balkonu lub tarasu oraz dachem, tarasem lub płaszczyzną poziomą, przy której natęŜenie pola elektrycznego nie przekroczy wartości 1 kV/m (przy napięciu znamionowym linii - 110 kV), musi wynosić 14,5 metra, a przy natęŜeniu pola elektrycznego do 10 kV/m - 4 metry. Przy napięciu znamionowym linii 220 kV odległość ta ma wynosić odpo- 31 wiednio 26 metrów i 5,5 metra, przy napięciu znamionowym 400 kV - odpowiednio 33 metry i 8,5 metra, zaś przy napięciu znamionowym 750 kV - 65 metrów i 115 metrów. Zarządzenie stwierdza, ze w przypadkach uzasadnionych zastosowaną konstrukcją lub typem linii, warunkami terenowymi lub względami technicznymi moŜna przyjąć mniejsze odległości, pod warunkiem dotrzymania wartości dopuszczalnych natęŜenia pola elektrycznego. Wcześniej jednak trzeba dokonać szczegółowych obliczeń, pomiarów modelowych lub pomiarów w otoczeniu istniejących linii. Jak stwierdzić, ze dopuszczalne wartości oddziaływania pola elektromagnetycznego zostały przekroczone? Tu z pomocą przychodzi nasz telewizor, który okazuje się równie czuły jak urządzenia pomiarowe. Nawet, gdy te urządzenia na skutek wibracji o niskiej częstotliwości, nie zarejestrują niekorzystnych dla ludzkiego zdrowia zmian pola elektromagnetycznego telewizor pokaŜe na obrazie kontrolnym czarno - białe pasy lub teŜ obraz zostanie zdeformowany. Wówczas śmiało moŜna interweniować w Zakładzie Energetycznym, aby zajął się pobliskim transformatorem i ograniczył wpływ działania jego pola elektromagnetycznego, np. przez zastosowanie ekranów poziomych lub pionowych na przykład z grubej blachy stalowej i dodatkowego uziemienia wszelkich części i obiektów metalowych. 32
