1

2010-11-29

1

Ochrona przeciwporażeniowa

Prowadz

ą

ca

®

dr in

ż

. Danuta Skalska

2010-11-29

2

Układ TN-S

,

mający oddzielne
przewody neutralne
i ochronne w całym
systemie sieci

Układ TN-C

,

przewód neutralny i
ochronny jest jednym
przewodem w całym
systemie sieci

Układ TT

,

punkt

neutralny bezpośrednio

uziemiony, a dostępne

części przewodzące są

połączone przewodami

ochronnymi z uziomem

Układy sieciowe

2

2010-11-29

3

L1, L2, L3 – przewody fazowe,
N – przewód neutralny,
PE – przewód ochronny,

DCP – dostępne części przewodzące

2010-11-29

4

DCP – dostępne części przewodzące,

PEN – przewód ochronno-neutralny

3

2010-11-29

5

Niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym

2010-11-29

6

Pomimo wielu zalet,
energia elektryczna
stwarza zagrożenie dla
życia i zdrowia człowieka,
które wiąże się z:

Porażeniem prądem

elektrycznym,

Oparzeniem łukiem

elektrycznym,

Pożarem, jeśli urządzenia elektryczne lub instalacje elektryczne

będą źródłem powstawania tego pożaru, czy też ułatwiają jego
rozprzestrzenianie się,

Zatrucie szkodliwymi materiałami, surowcami, tworzywami

(produktami

ich

spalania)

stosowanymi

w

urządzeniach

elektrycznych i instalacjach.

4

2010-11-29

7

Wypadki pora

Wypadki pora

ż

ż

enia zdarzaj

enia zdarzaj

ą

ą

si

si

ę

ę

najcz

najcz

ęś

ęś

ciej na skutek:

ciej na skutek:

dotknięcia części urządzeń elektrycznych znajdujących

się

zwykle

pod

napięciem

(np.

nieizolowanych

przewodów, zacisków -

nie przestrzeganie przepisów

BHP

),

dotknięcie

części

przewodzących

urządzeń

elektrycznych, które znalazły się pod napięciem wskutek
uszkodzenia izolacji,

wadliwa budowa urządzeń elektrycznych,

2010-11-29

8

Skutki pora

Skutki pora

ż

ż

enia pr

enia pr

ą

ą

dem zale

dem zale

żą

żą

od:

od:

1. Wartości prądu przepływającego przez organizm.

2. Czasu przepływu prądu przez organizm.

3. Drogi przepływu prądu przez organizm.

4. Rodzaju prądu (stały, przemienny) i częstotliwości.

Najgroźniejsze są porażenia spowodowane przepływem prądu
rażeniowego przez serce i ośrodki nerwowe, a więc droga
między jedną a drugą ręką oraz droga między ręką a stopami.

Prąd stały jest mniej szkodliwy niż prąd przemienny o
częstotliwości 40÷60Hz o tej samej wartości (skutecznej),
ponieważ przy prądzie sinusoidalnym amplituda prądu jest

razy większa od wartości skutecznej.

2

W praktyce interesują nas szczególnie skutki rażenia prądem
przemiennym o częstotliwości f = 50Hz, stosowanej
powszechnie w elektroenergetyce.

5

2010-11-29

9

Tab. 1

2010-11-29

10

Przykładowe wartości prądu rażeniowego przy porażeniach napięciem 230V

człowieka o rezystancji ciała R

c

= 1kΩ

6

2010-11-29

11

1

Czas przepływu prądu rażeniowego uważa się

za

krótkotrwały, jeżeli płynie krócej niż 5 s. Natomiast czas
rażenia t ≥ 5 s uważa się za długotrwały.

Wartość prądu płynącego przez ciało człowieka przy dotknięciu
ręką części urządzenia (będącej zwykle pod napięciem lub części,
która znalazła się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji),
zależy od:



wartości napięcia zasilającego obwód elektryczny, (którego część

stanowi również ciało człowieka),



rezystancji ciała człowieka,



rezystancji pozostałych części obwodu (źródła zasilania,

przewodów, uziemienia, rezystancji przejścia podłoża),



pojemności i upływności sieci z punktem neutralnym izolowanym

2010-11-29

12

R

t

– transformatora,

R

1

– linii,

R

c

– ciała ludzkiego,

R

p

– podłoża

Pr

Pr

ą

ą

d ra

d ra

ż

ż

enia:

enia:

Napi

Napi

ę

ę

cie dotykowe:

cie dotykowe:

Napi

Napi

ę

ę

cie ra

cie ra

ż

ż

enia:

enia:

ponieważ (R

t

+R

l

+R

zN

)

<< (R

c

+R

p

),

R

c

= 5000÷100 000Ω

7

2010-11-29

13

Ś

Ś

rodki ochrony przeciwpora

rodki ochrony przeciwpora

ż

ż

eniowej

eniowej

2010-11-29

14

OCHRON

OCHRON

Ę

Ę

PRZECIWPORA

PRZECIWPORA

ś

ś

ENIOW

ENIOW

Ą

Ą

W

W

INSTALACJACH I URZ

INSTALACJACH I URZ

Ą

Ą

DZENIACH

DZENIACH

ELEKTRYCZNYCH STOSUJE SI

ELEKTRYCZNYCH STOSUJE SI

Ę

Ę

W CELU:

W CELU:

niedopuszczenia do przepływu przez ciało człowieka

prądu rażeniowego,

ograniczenia

wartości

prądu

rażeniowego

przepływającego przez ciało człowieka,

ograniczenia czasu przepływu prądu rażeniowego przez

spowodowanie szybkiego wyłączenia obwodu, w którym
nastąpiło zagrożenie porażeniem.

Czas do chwili wyłączenia obwodu musi być tak krótki,
aby prąd rażeniowy nie zdążył spowodować skutków
groźnych dla zdrowia i życia człowieka.

8

2010-11-29

15

W

urz

ą

dzeniach

elektroenergetycznych

o

napi

ę

ciu

znamionowym

nie

wy

ż

szym

ni

ż

1kV

ochron

ę

przeciwpora

ż

eniow

ą

nale

ż

y zapewni

ć

przez zastosowanie:

1)

Napi

ęć

bezpiecznych.

2)

Ochrony przeciwpora

ż

eniowej podstawowej oraz co

najmniej jednego z poni

ż

ej przedstawionej dodatkowej

ochrony przeciwpora

ż

eniowej:

2010-11-29

16

L

1

(R)

L

2

(S)

L

3

(T)

N

(robocze i ochronne)

Tr

B

Przepływ prądu zwarcia przy uszkodzeniu izolacji silnika

zerowanego

PE

Zerowanie

Zerowanie –

w urz. prądu przemiennego o napięciu do 500V

(system czteroprzewodowy)

Pętla zwarcia

9

2010-11-29

17

Dodatkowe

Dodatkowe

Dodatkowe

Dodatkowe

Dodatkowe

Dodatkowe

Dodatkowe

Dodatkowe

ś

ś

rodki ochrony prz

rodki ochrony prz

rodki ochrony prz

rodki ochrony prz

rodki ochrony prz

rodki ochrony prz

rodki ochrony prz

rodki ochrony prz

eciw

eciw

pora

pora

pora

pora

pora

pora

pora

pora

ż

ż

eni

eni

eni

eni

eni

eni

eni

eni

owe

owe stos

stos

stos

stosuje się

tam, gdzie niebezpiecze

tam, gdzie niebezpiecze

tam, gdzie niebezpiecze

tam, gdzie niebezpieczeństwo pora

stwo pora

stwo pora

stwo porażenie wskutek uszkodzenia

enie wskutek uszkodzenia

enie wskutek uszkodzenia

enie wskutek uszkodzenia

izolacji jest szczeg

izolacji jest szczeg

izolacji jest szczeg

izolacji jest szczegóóóólnie du

lnie du

lnie du

lnie duże, a wi

e, a wi

e, a wi

e, a więc w pomieszczeniach

c w pomieszczeniach

c w pomieszczeniach

c w pomieszczeniach

wilgotnych

(

wilgotnych

(

wilgotnych

(

wilgotnych

(łazienki,

przepompownie,

ch

azienki,

przepompownie,

ch

azienki,

przepompownie,

ch

azienki,

przepompownie,

chłodnie)

lub

odnie)

lub

odnie)

lub

odnie)

lub

zawieraj

zawieraj

zawieraj

zawierających du

cych du

cych du

cych dużo uziemionych konstrukcji metalowych

o uziemionych konstrukcji metalowych

o uziemionych konstrukcji metalowych

o uziemionych konstrukcji metalowych

(urz

(urz

(urz

(urządzenia d

dzenia d

dzenia d

dzenia dźwigowe, suwnice, kot

wigowe, suwnice, kot

wigowe, suwnice, kot

wigowe, suwnice, kotłownie, obrabiarki).

ownie, obrabiarki).

ownie, obrabiarki).

ownie, obrabiarki).

Zerowanie

Zerowanie

Zerowanie

Zerowanie

Zerowanie

Zerowanie

Zerowanie

Zerowanie polega na tym,

polega na tym,

polega na tym,

polega na tym, że korpusy

e korpusy

e korpusy

e korpusy i części metalowe

wystające urządzeń elektrycznych (lub inne mogące przewodzić
prąd w razie uszkodzenia izolacji) łączy si

czy si

czy si

czy się z przewodem

z przewodem

z przewodem

z przewodem

zerowym

zerowym

zerowym

zerowym (PEN-ochronnym, który w podstacjach jest uziemiony)
za pomoc

za pomoc

za pomoc

za pomocą przewodu zeruj

przewodu zeruj

przewodu zeruj

przewodu zerującego

cego

cego

cego (umocowanego w sposób pewny,

do

zacisku

ochronnego

znajdującego

się

na

urządzeniu

elektrycznym).

Zerowanie w stosunku do uziemienia ochronnego

Zerowanie w stosunku do uziemienia ochronnego jest w działaniu

skuteczniejsze, gdyż

z góry można obliczyć

wartość

prądu

zwarciowego i dobrać odpowiednie zabezpieczenia.

I

I

nstalacja

nstalacja

zerowania jest znacznie ta

zerowania jest znacznie ta

ń

ń

sza.

sza.

2010-11-29

18

L

1

(R)

L

2

(S)

L

3

(T)

N

PEN

PE - zerujący

Tr.

I

z

B

Przepływ prądu zwarcia przy uszkodzeniu izolacji silnika

zerowanego

Zerowanie

Zerowanie –

w urz. prądu przemiennego o napięciu do 500V

(system pięcioprzewodowy)

Pętla zwarcia

10

2010-11-29

19

Zerowanie wymaga spe

Zerowanie wymaga spe

ł

ł

nienia poni

nienia poni

ż

ż

szych warunk

szych warunk

ó

ó

w:

w:

zapewnienie ci

zapewnienie ci

zapewnienie ci

zapewnienie ciąg

gg

głoooości przewodu zeruj

ci przewodu zeruj

ci przewodu zeruj

ci przewodu zerującego

cego

cego

cego (PE) i zerowego

i zerowego

i zerowego

i zerowego

(PEN),

op

op

op

opóóóór uziemienia punktu zerowego transformatora nie

r uziemienia punktu zerowego transformatora nie

r uziemienia punktu zerowego transformatora nie

r uziemienia punktu zerowego transformatora nie

powinien przekracza

powinien przekracza

powinien przekracza

powinien przekraczać 4

4

4

4 Ω,

w przewodzie zerowym

w przewodzie zerowym

w przewodzie zerowym

w przewodzie zerowym i zerującym nie wolno umieszcza

nie wolno umieszcza

nie wolno umieszcza

nie wolno umieszczać

bezpiecznik

bezpiecznik

bezpiecznik

bezpiecznikóóóów ani wy

w ani wy

w ani wy

w ani wyłącznik

cznik

cznik

cznikóóóów,

w,

w,

w,

przekr

przekr

przekr

przekróóóój przewodu zeruj

j przewodu zeruj

j przewodu zeruj

j przewodu zerującego powinien by

cego powinien by

cego powinien by

cego powinien być dostatecznie

dostatecznie

dostatecznie

dostatecznie

du

du

du

duży

yy

y (najczęściej o jeden przekrój większy niż przekroje

przewodów

fazowych),

by nie ogranicz

, by nie ogranicz

, by nie ogranicz

, by nie ograniczać

prawidłowego

zadzia

zadzia

zadzia

zadziałania zabezpiecze

ania zabezpiecze

ania zabezpiecze

ania zabezpieczeń,

przew

przew

przew

przewóóóód zerowy powinien by

d zerowy powinien by

d zerowy powinien by

d zerowy powinien być odizolowany od

odizolowany od

odizolowany od

odizolowany od przewodów

fazowych.

fazowych.

fazowych.

fazowych.

2010-11-29

20

Uziemienie ochronne

Uziemienie ochronne

- przepływ pr

ądu zwarcia przy

uszkodzeniu izolacji silnika uziemionego zasilanego z sieci
czteroprzewodowej

L

1

(R)

L

2

(S)

L

3

(T)

Tr

N

(uziom)

Przewód
uziemiaj

ący

I

z

B

I

z

P

ętla zwarcia

11

2010-11-29

21

- napi

ę

cie krokowe

- napi

ę

cie

dotykowe

U

U

z

z

-

-

napi

napi

ę

ę

cie wzgl

cie wzgl

ę

ę

dem ziemi

dem ziemi

Rozkład napi

ę

cia w pobli

ż

u uziomu

rurowego

Napi

ę

cie dotykowe w przypadku, gdy

uziom jest oddalony od odbiornika

Napi

Napi

ę

ę

cie dotykowe

cie dotykowe

U

d

jest to napi

ę

cie

wyst

ę

puj

ą

ce mi

ę

dzy 2

takimi punktami, które
człowiek mo

ż

e

dotkn

ąć

jednocze

ś

nie.

U

d

– zale

ż

y od wzajemnego

usytuowania

uziomu

i

urz

ą

dzenia uziemianego.

W szczególnych
przypadkach

U

d

≈

U

z

2010-11-29

22

Uziemienie ochronne

Uziemienie ochronne polega na tym,

ż

e korpusy i cz

ęś

ci

metalowe wystaj

ą

ce urz

ą

dze

ń

elektrycznych (lub inne

mog

ą

ce przewodzi

ć

pr

ą

d w razie uszkodzenia izolacji) ł

ą

czy

si

ę

celowo

przewodem

uziemiaj

ą

cym

(ochronnym,

umocowanym w sposób pewny, do zacisku ochronnego
znajduj

ą

cego si

ę

na urz

ą

dzeniu elektrycznym) z uziomem

metalowym wkopanym do ziemi.

Uziomy

Uziomy mog

ą

by

ć

sztuczne (pionowe – stalowe rury lub

poziome – ta

ś

my uło

ż

one na gł

ę

boko

ś

ci 0,5÷0,7m w ziemi) i

naturalne (sie

ć

wodoci

ą

gowa uło

ż

ona w ziemi lub

konstrukcje stalowe budynków).

W przypadku gruntów o wyj

ą

tkowej agresywno

ś

ci

korozyjnej dopuszcza si

ę

wykonywanie uziomów

sztucznych z miedzi. Wymiary ich mog

ą

by

ć

mniejsze o 50%

w stosunku do uziomów wykonanych ze stali.

ρ

– rezystywno

ść

gruntu [

Ω

m],

l – długo

ść

uziomu, k – współ. dla pionowych

uziomów 0,84 i 1,8 dla poziomych uziomów

l

k

R

z

ρ

=

12

2010-11-29

23

Transformator separacyjny
(lub przetwornice)

Gniazdo wtyczkowe ze stykiem ochronnym

Wtyczka ze stykiem ochronnym

Osłona metalowa

Przewód oponowy z

żyłą ochronną

Przewód wyrównawczy

Zastosowanie transformatora separacyjnego do zasilania narz

ę

dzi

elektrycznych (np. wiertarka) pracuj

ą

cych na podło

ż

u metalowym

Separacja odbiornik

Separacja odbiornik

ó

ó

w

w

Tylko do:

500V ~

750V –

dla odbiorników
ruchomych, r

ęcznych

2010-11-29

24

Schem at w ył

ą

cznika

ró

ż

nicow opr

ą

dow ego trójfazow ego

Schem at w ył

ą

cznika

ró

ż

nicow opr

ą

dow ego trójfazow ego

Schem at w ył

ą

cznika

ró

ż

nicow opr

ą

dow ego trójfazow ego

Schem at w ył

ą

cznika

ró

ż

nicow opr

ą

dow ego trójfazow ego

Wy

Wy

ł

ą

ł

ą

cznik przeciwpora

cznik przeciwpora

ż

ż

eniowy r

eniowy r

ó

ó

ż

ż

nicowo

nicowo

-

-

pr

pr

ą

ą

dowy

dowy

Wył

ą

cznik

ró

ż

nicowopr

ą

dowy

Przekładnik
Ferrantiego

2 – przeka

źnik

ró

żnicowoprądowy,

3 – zamek wył

ączający,

I

∆N

: (

10, 20, 25, 30

, 100,

300, 500, 1000) mA

13

2010-11-29

25

Izolacja podw

Izolacja podw

ó

ó

jna (wzmocniona)

jna (wzmocniona)

- ochron

ę

stanowi izolacja podstawowa,

- izolacja podstawowa,

- do przył

ą

czenia przewodu PE lub PEN.

- izolacja podwójna lub wzmocniona

..

brak zacisku ochronnego.

- zasilanie napi

ę

ciem bardzo niskim w

..

układzie SELV lub PELV.

Izolowanie u

ż

ytkownika od cz

ęś

ci czynnych urz

ą

dze

ń

elektrycznych musi zapewni

ć

odpowiednia obudowa.

Szczelno

ść

obudowy okre

ś

lana jest w

stopniach ochrony

stopniach ochrony

i oznacza si

ę

IP

IP

oraz dwoma cyframi np. IP44.

Urz

ą

dzenia elektryczne dzieli si

ę

równie

ż

na klasy

ochronno

ś

ci ze wzgl

ę

du na wymagany sposób ochrony

przed pora

ż

eniem:

2010-11-29

26

Izolacja stanowiska

Izolacja stanowiska

Izolowanie

stanowiska

Izolowanie

stanowiska

(jako

ś

rodka

dodatkowej

ochrony

przeciwpora

ż

eniowej) polega na odizolowaniu stanowiska od ziemi i

wyrównaniu potencjałów cz

ęś

ci metalowych nie nale

żą

cych do obwodu

elektrycznego a dost

ę

pnych z tego stanowiska.

L

1

(R)

L

2

(S)

L

3

(T)

Tr

Chodnik
izolacyjny

Przewód
wyrównawczy

b – zasi

ęg ręki

Stanowisko

uwa

ż

a

si

ę

za izolowane od

ziemi,

gdy

jego

rezystancja

:

4

10

5

1

,

1

N

st

U

R

⋅

=

Pomosty izolacyjne,
dywaniki, chodniki
gumowe, buty gumowe
nale

żą

do sprz

ę

tu

ochronnego i musz

ą

by

ć

wykonane wg PN.

14

2010-11-29

27

Pierwsza pomoc pora

Pierwsza pomoc pora

ż

ż

onemu pr

onemu pr

ą

ą

dem elektrycznym

dem elektrycznym

Wszyscy pracownicy obsługuj

ą

cy urz

ą

dzenia elektryczne

(lub stykaj

ą

cy si

ę

z nimi w czasie pracy np. w laboratoriach,

warsztatach, fabrykach itp.) musz

ą

odby

ć

przeszkoleni w

przeszkoleni w

zakresie bhp

zakresie bhp

.

.

W czasie ratowania nale

ż

y działa

ć

:

- szybko,
- sprawnie,
- spokojnie (nie wpada

ć

w panik

ę

).

2010-11-29

28

Szansa uratowania pora

ż

onego pr

ą

dem elektrycznym w zale

ż

no

ś

ci od

szybko

ś

ci udzielenia pomocy

Nast

ę

pstwem pora

ż

enia pr

ą

dem elektrycznym s

ą

uszkodzenia

organizmu, które gwałtownie wzrastaj

ą

wraz z czasem trwania przepływu

pr

ą

du ra

ż

eniowego (rys. obok).

Zapami

Zapami

ę

ę

taj,

taj,

ż

ż

ycie twojego kolegi pora

ycie twojego kolegi pora

ż

ż

onego

onego

pr

pr

ą

ą

dem zale

dem zale

ż

ż

y od ciebie i odwrotnie.

y od ciebie i odwrotnie.

15

2010-11-29

29