6-2. Elektryczność statyczna i energia elektryczna

 

6-2. slajd 12

Podstawowa zasada ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym, sformułowana dla ogółu instalacji, sieci i urządzeń elektrycznych [N.66] głosi, że niebezpieczne części czynne nie powinny być dostępne, a części przewodzące dostępne nie powinny być niebezpieczne:

• w warunkach normalnych (działające w sposób przewidziany i braku uszkodzenia) lub
• w przypadku pojedynczego uszkodzenia.

Przy realizacji ochrony przeciwporażeniowej uwzględnia się fakt, że na zagrożenie porażeniowe mają istotny wpływ:

• wartości napięcia względem ziemi, które zależą od wartości napięć znamionowych instalacji,
• warunki środowiskowe użytkowania urządzeń elektrycznych.

Napięcia znamionowe prądu przemiennego do 1000 V i prądu stałego do 1500 V (zaliczane do tzw. niskiego napięcia) podzielono, mając na uwadze stopień zagrożenia porażeniowego, na dwa zakresy w sposób podany w tabeli 1 [N.8] (6-2. slajd 13).

6-2. slajd 13

Na wymagania stawiane ochronie przeciwporażeniowej urządzeń elektrycznych praktycznie mają wpływ następujące czynniki środowiskowe:

• kwalifikacje osób; rozróżnia się: zdolność przeciętna (normalna), dzieci, osoby upośledzone, osoby poinstruowane i osoby wykwalifikowane [N.23][N.66],
• elektryczna rezystancja ciała ludzkiego; rozróżnia się: rezystancja duża (sucho, mała wilgotność powietrza), rezystancja normalna (pomieszczenia o normalnej wilgotności), rezystancja mała (zwilżony naskórek, pomieszczenia wilgotne i mokre, lub na wolnym powietrzu), rezystancja bardzo mała (mokry naskórek, ciało zanurzone w wodzie),
• kontakt ludzi z potencjałem ziemi; rozróżnia się rodzaje: brak, rzadki, częsty i kontakt ciągły.

W praktyce ochrony przeciwporażeniowej przyjęto, że tzw. napięcie dotykowe największe dopuszczalne długotrwale UL wynosi:

• w normalnych warunkach środowiskowych (sucha skóra, nie przewodzące stanowisko) dla prądu przemiennego o częstotliwości 50/60 Hz UL = 50 V, natomiast dla prądu stałego UL = 120 V,
• w warunkach zwiększonego zagrożenia porażeniowego (mokra skóra, przewodzące stanowisko) odpowiednio UL = 25 V i 60 V,
• przy szczególnym zagrożeniu porażeniowym (np. ciało zanurzone w wodzie) UL = 12 V i 30 V.

Jeżeli urządzenia są eksploatowane przez osoby poinstruowane i wykwalifikowane, mogą one być pozbawione ochrony przed dotykiem bezpośrednim, ale tylko w pomieszczeniach dostępnych dla osób upoważnionych (pomieszczeniach/strefach ruchu elektrycznego).

Aby zapobiec groźnym dla człowieka skutkom przepływu przez jego organizm prądu elektrycznego, czyli porażeniem elektrycznym, stosuje się jednocześnie:

• ochronę przed dotykiem bezpośrednim (zwaną też ochroną podstawową) - spełniającą swą funkcję w warunkach normalnych,
• ochronę przed dotykiem pośrednim (zwaną też ochroną dodatkową lub ochroną przy uszkodzeniu) – w warunkach wystąpienia pojedynczego uszkodzenia (np. izolacji).

Zwykle, każdą z tych ochron realizują środki wykonane oddzielnie (6-2. slajd 14). Stosowane są też środki ochrony wzmocnionej, które spełniają zadania obu wyżej wymienionych rodzajów ochrony. W takich przypadkach mówi się o równoczesnej ochronie przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim.

6-2. slajd 14

Ochrona przed dotykiem bezpośrednim ma za zadanie chronić ludzi i zwierzęta przed zagrożeniami wynikającymi z dotyku części czynnych instalacji elektrycznych (części znajdujących się pod napięciem w czasie normalnej pracy urządzeń elektrycznych).

Ochrona przed dotykiem bezpośrednim powinna być realizowana przez:

• uniemożliwienie przepływu prądu elektrycznego przez ciało człowieka, lub
• ograniczenie prądu rażeniowego do wartości dopuszczalnej długotrwale (nie stwarzającej zagrożenia).

Ochrona przed dotykiem pośrednim ma za zadanie zabezpieczyć ludzi i zwierzęta przed zagrożeniami wynikającymi z dotyku części przewodzących dostępnych, które znalazły się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji części czynnych.

Ochrona przeciwporażeniowa – zastosowanie triady bezpieczeństwa

(rysunek 24.)

 

Rys. 24. 

Ochrona przed dotykiem pośrednim powinna być realizowana przez:

• uniemożliwienie przepływu prądu przez ciało człowieka lub zwierzęcia, lub
• ograniczenie prądu rażeniowego do wartości dopuszczalnej długotrwale lub samoczynne odłączenie zasilania w określonym czasie, gdy wartość prądu rażeniowego jest równa lub większa od wartości dopuszczalnej długotrwale.

W celu wyeliminowania zagrożeń, przed którymi nie chronią tradycyjne środki ochrony przeciwporażeniowej, stosuje się w określonych przypadkach środki zaliczane do ochrony przeciwporażeniowej uzupełniającej (np. wg [N.107]).

6-2. slajd 15 

Środkiem uzupełniającej ochrony przed dotykiem bezpośrednim może być wysokoczuły układ ochronny różnicowoprądowy (np. wyłącznik różnicowoprądowy), a przed dotykiem pośrednim - połączenia wyrównawcze główne i miejscowe.

6-2. slajd 16 

Wskazane jest stosowanie ich w miejscach, w których występuje zwiększone ryzyko, np. wskutek styku człowieka z potencjałem ziemi. Schemat ideowy wyłącznika różnicowoprądowego przedstawiono na 6-2. slajd 16. Na obwód magnetyczny wyłącznika oddziałują wszystkie prądy I1, I2, I3 i In obwodu objętego ochroną. W przypadku zwarcia doziemnego lub dotyku bezpośredniego człowieka do przewodu fazowego występuje prąd różnicowy ID.

Indukuje się wtedy napięcie w uzwojeniu wtórnym przekładnika. Przy odpowiedniej wartości prądu różnicowego występuje zadziałanie wyłącznika. Przy dużej tzw. „czułości” wyłącznika, tzn. małym znamionowym prądzie różnicowym, wyłącznik zapobiega wystąpieniu fibrylacji komór sercowych nawet przy bezpośrednim dotyku człowieka do przewodu fazowego.

Połączenia wyrównawcze główne (6-2. slajd 17a) i dodatkowe (miejscowe) (6-2. slajd 17b) mają na celu ograniczenie wartości napięć dotykowych, mogących występować pomiędzy różnymi częściami przewodzącymi. Połączenia wyrównawcze główne wykonuje się w najbliższej kondygnacji budynku, łącząc wspólnie przewody uziemiające ochronne oraz metalowe części instalacji wody zimnej i gorącej, centralnego ogrzewania, gazu, itd. [A2.3][P.12][P.13]. Dodatkowe połączenia wyrównawcze wykonuje się w oddzielnych pomieszczeniach, np. w łazience.

6-2. slajd 17a

6-2. slajd 17b

 

Ekwipotencjalizacja
(rysunki: 25-26)

 

Rys. 25. 

Rys. 26.

Innym scenariuszem sytuacji rażeniowej jest możliwość występowania napięcia szczątkowego na częściach czynnych urządzeń odłączonych od źródła zasilania.

W przypadku urządzenia, w którym występują elementy charakteryzujące się znaczną pojemnością elektryczną (np. kondensatory) – rozładowanie zgromadzonego na nich ładunku może doprowadzić do porażenia dotykającego do nich człowieka. A zatem niekorzystnym skutkom zjawiska zapobiega się instalując układy do rozładowywania zakumulowanego ładunku w odpowiednio krótkim czasie, a jeżeli jest to niewykonalne – to zapewniając ostrzeżenie.

Natomiast w przypadku maszyn, w których odłączenie wtyczki od gniazda zasilającego podczas pracy może spowodować pojawienie się na jej bolcach niebezpiecznego napięcia indukowanego przez silniki w stanie wybiegu – zastosowanie stycznika w obwodzie głównym praktycznie zapobiega skutkom tego zjawiska [N.41].

Zagrożenie porażeniem prądem elektrycznym – napięcia szczątkowe

(rysunki: 27-29)

Rys. 27.

Rys. 28.

Rys. 29.