Ochrona przeciwporażeniowa
1. Wprowadzenie   Ochrona przed porażeniem elektrycznym w przepisach i dokumentach normalizacyjnych      Powszechne stosowanie urządzeń zasilanych energią elektryczną niesie ze sobą rożnego rodzaju zagrożenia dla człowieka, zwierząt i środowiska, np.: -szkodliwe oddziaływanie elektryczności statycznej na człowieka i procesy technologiczne, -porażenia oraz oparzenia prądem i łukiem elektrycznym, -zagrożenia pożarowe i wybuchowe, -szkodliwe oddziaływania silnych pól elektrycznych i elektromagnetycznych,         Bezpieczną eksploatację urządzeń elektrycznych użytkowanych w sieciach rozdzielczych i instalacjach elektrycznych zapewniają odpowiednie środki techniczne i organizacyjne.  Pierwsze z  nich projektuje projektant elektroenergetycznej sieci rozdzielczej, drugie - zapewnia właściciel sieci, instalacji lub urządzenia.   Wymagania przepisów i norm: 1.1.1  Art. 51 ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne [Dz.U.2006 Nr 89, poz. 625], ustanawia:„Projektowanie, produkcja, import, budowa oraz eksploatacja urządzeń, instalacji i sieci powinny zapewniać racjonalne i oszczędne zużycie paliw lub energii przy zachowaniu:   1)   niezawodności współdziałania z siecią;   2)   bezpieczeństwa obsługi i otoczenia po spełnieniu wymagań ochrony środowiska;   3)   zgodności z wymaganiami odrębnych przepisów, a w szczególności przepisów: prawa budowlanego, o ochronie przeciwporażeniowej, o ochronie przeciwpożarowej, o dozorze technicznym, o ochronie dóbr kultury, o muzeach, Polskich Norm lub innych przepisów wynikających z technologii wytwarzania energii i rodzaju stosowanego paliwa. 1.1.2  Zgodnie z art. 5.1 ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane  [Dz.U.2006 Nr 156, poz. 1118 z późn.zm.] obiekt budowlany, a więc linię i stację elektroenergetyczną oraz instalacje elektryczną, należy projektować i budować w sposób określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych, a także według zasad wiedzy technicznej, zapewniając m. In. bezpieczeństwo użytkowania. 1.1.3 W rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków  technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [Dz.U.2002 Nr 75, poz.690, zm z 2009 r. Dz.U. Nr 56, poz.461], w §180 stwierdzono: "Instalacje i urządzenia elektryczne powinny zapewniać bezpieczeństwo użytkowania, a przede wszystkim ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym, przepięciami łączeniowymi i atmosferycznymi, powstaniem pożaru, wybuchem i innymi szkodami”.       Podano również niektóre szczegółowe wymagania dotyczące układu sieciowego instalacji w budynku oraz podstawowych elementów wyposażenia, np. wykonania uziomów i połączeń wyrównawczych, stosowania w obwodach odbiorczych wyłączników nadprądowych i wyłączników różnicowoprądowych. Spełnienie tych wymagań pozwala zapewnić wymaganą skuteczność ochrony przed porażeniem elektrycznym. 1.1.4 Szczegółowe wymagania dotyczące ochrony przed porażeniem elektrycznym w instalacjach elektrycznych niskiego napięcia są zawarte w Polskiej Normie  PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia - Część 4.41. Ochrona dla  zapewnienia bezpieczeństwa--Ochrona przed porażeniem elektrycznym, oparta na podstawowej dla ochrony ludzi i zwierząt PN-EN 61140:2005 Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym - Wspólne aspekty instalacji i urządzeń   1.2 Elektryczność statyczna       Początki nauki o elektryczności sięgają starożytności. Dwadzieścia pięć wieków temu grecki filozof i matematyk Tales z Miletu (620-540 p.n.e.) spostrzegł, że potarty suknem bursztyn przyciąga drobne, lekkie ciała jak cząsteczki drewniane, wiórki, słomki, puch itp..       Nazwa elektryczność pochodzi od greckiego słowa "elektron", a elektron po grecku oznacza bursztyn. Naelektryzowanie przedmiotu może nastąpić przez: potarcie, dotknięcie przez inny naelektryzowany przedmiot, indukcję elektryczną (zbliżenie naładowanego przedmiotu).       Beniamin Franklin (1706-1790) stwierdził, że są dwa rodzaje ładunków elektrycznych: ładunki gromadzące się na potartym szkle nazwał dodatnimi, zaś na potartym ebonicie - ujemnymi. Ładunki elektryczne oddziałują na siebie, przy czym ładunki jednoimienne odpychają się, a ładunki różnoimienne - przyciągają z siłą F.  Zgodnie z prawem Coulomba: 1.3 Elektryzowanie obiektów i wyładowania elektrostatyczne       Elektryczność statyczna jest to zespół zjawisk towarzyszących pojawieniu się niezrównoważonego ładunku elektrycznego na materiałach o małej przewodności elektrycznej (dielektrykach, materiałach izolacyjnych) lub na odizolowanych od ziemi obiektach przewodzących, np. ciele człowieka.       Ładunki te wytwarzają wokół siebie pole elektrostatyczne o natężeniu tym większym, im większa jest ich wartość. Jeżeli obiekt znajduje się w polu elektrostatycznym, to może pojawić się na jego powierzchni niezrównoważony ładunek elektryczny.       Elektryzowanie (elektryzacja) jest to wytwarzanie w danym ciele nadmiaru ładunków elektrycznych jednego znaku, które następuje zwykle w warunkach zetknięcia ciał lub ich zbliżenia.       Elektryzowanie obiektów występuje zwykle w warunkach zetknięcia i następującego po nim rozdzielenia dwóch nie naelektryzowanych ciał, przy czym mogą to być: ciało stałe, ciało stałe i ciecz, ciało stałe i gaz, ciecz i gaz. Warunki takie zachodzą np. przy ślizganiu, toczeniu, uderzaniu, rozdrabnianiu, przepływie, wypływie, mieszaniu ciał. Elektryzacja taka następuje w wyniku tworzenia się na granicy zetknięcia dwóch ciał elektrycznej warstwy podwójnej, składające] się z warstwy ładunków dodatnich i ujemnych. Nośnikami ładunku mogą być elektrony i jony.       Elektryzację w warunkach kontaktowania dwóch ciał stałych wyjaśnia się przemieszczeniem elektronów bądź jonów. Model elektronowy elektryzacji opiera się na teorii pasmowej ciała stałego. Mechanizm jonowy elektryzacji jest tłumaczony obecnością na powierzchni dielektryka zaabsorbowanej warstewki wody, częściowo dysocjowanej i zawierającej rozpuszczone zanieczyszczenia. Stopień naelektryzowania albo stopień naładowania obiektu charakteryzuje się przez: - wartość ładunku elektrostatycznego - gęstość powierzchniową lub objętościową tego ładunku - wartość wytworzonego napięcia elektrostatycznego - wartość natężenia pola elektrostatycznego   Rozładowanie elektrostatyczne obiektów Naelektryzowany obiekt z materiału dielektrycznego podlega rozładowaniu na drodze: upływu skrośnego (w objętości obiektu), upływu powierzchniowego oraz upływu przez powietrze.   Przy dużych wartościach natężenia pola elektrycznego występują wyładowania elektrostatyczne: - niezupełne - ulotowe lub snopiaste, - zupełne - iskrowe.   Wyróżnia się następujące wyładowania elektrostatyczne: Wyładowania międzyelektrodowe; występują najczęściej pomiędzy odizolowanym a uziemionym elementem metalowym. Wyładowania elektroda - dielektryk; są to wyładowania inicjowane pomiędzy naelektryzowanym obiektem z materiału dielektrycznego a zbliżoną do niego uziemioną elektrodą. Wyładowania bezelektrodowe; występują pomiędzy dwoma obiektami z materiałów dielektrycznych w warunkach ich rozdzielania, przy rozdrabnianiu itp. Wyładowania tego rodzaju powstają np. podczas: odwijania folii z bębna, ślizgania taśm przenośników po wałkach z materiałów dielektrycznych, strzepywania filtrów workowych itp.   Wyładowania piorunopodobne; są to wyładowania iskrowe, charakteryzujące się znaczną długością kanału iskrowego, inicjowane przez duże chmury naelektryzowanego pyłu. Energia wyładowań elektrostatycznych z odizolowanych od ziemi materiałów lub obiektów przewodzących jest praktycznie równa energii naładowania, natomiast energia wyładowania z powierzchni materiału nieprzewodzącego stanowi tylko część energii naładowania. 1.4 Rodzaje zagrożeń elektrycznością statyczną Zagrożenia elektrycznością statyczną są spowodowane bezpośrednim oddziaływaniem pola elektrycznego wytwarzanego przez naelektryzowane obiekty lub oddziaływaniem wyładowań elektrostatycznych.   Wyróżnia się trzy rodzaje zagrożeń: - niekorzystne oddziaływanie na człowieka - zakłócenia procesów technologicznych - pożarowo - wybuchowe   Podczas procesów technologicznych, w których występuje elektryzacja, wytwarzane jest pole elektrostatyczne o natężeniu rzędu 10 - 100 kV/m. Izolowane przedmioty metalowe znajdujące się w tym polu oraz same układy technologiczne mogą być źródłem porażeń elektrycznych człowieka, gdy dotknie on tych przedmiotów. Skutki tych porażeń są takie same jak przy rażeniach krótkotrwałymi jednokierunkowymi impulsami prądu stałego.       Silne pola elektrostatyczne mogą powodować zakłócenia w działaniu aparatury kontrolno-pomiarowej , komputerów oraz we wszelkich urządzeniach elektronicznych zawierających elementy półprzewodnikowe. Wyładowania elektryczności statycznej mogą uszkadzać elementy półprzewodnikowe. Wyładowania te może powodować sam człowiek, kiedy jest naładowany i dotyka tych elementów.       Ładunki elektrostatyczne mogą powstawać na ludziach drogą kontaktową w czasie chodzenia, zdejmowania odzieży albo wykonywania czynności domowych lub zawodowych. Ciało człowieka może gromadzić ładunki elektryczne, jeśli jest odpowiednio odizolowane od ziemi, np. przez nieprzewodzące obuwie lub podłogę.       Elektryzacja ludzi może również nastąpić przez indukcję. Stopień naelektryzowania w odniesieniu do ludzi określa się zwykle wartością napięcia względem ziemi:   U = Q / C gdzie: Q - ładunek elektrostatyczny na ciele człowieka, C - pojemność człowieka względem ziemi.       Pojemność ta zależy od odległości między ciałem człowieka a uziemionymi przedmiotami i podłożem. Przy grubości podeszwy buta 5 -10 mm pojemność C wynosi zwykle od ok. 70 do 250 pF. Dla celów obliczeniowych przyjmuje się: średnią wartość pojemności człowieka C = 150 pF. Maksymalne napięcia elektrostatyczne występujące zwykle na ludziach może osiągać wartość kilkunastu kV.   Oddziaływanie elektryczności statycznej na ludzi jest następujące: - przebywanie pod wpływem pola elektrostatycznego przez dłuższy czas ma ujemny wpływ na stan   zdrowia i samopoczucie ludzi, - wyładowania elektrostatyczne powstają przy zbliżeniu do uziemionego obiektu; poza niemiłym lub   groźnym uczuciem, wyładowania mogą prowadzić do urazów mechanicznych przy występujących   odruchach.         Wyładowanie zwykłe jest słabo odczuwalne lub nieodczuwalne, a przy wyższych poziomach napięcia i energii (o energii ok. 250 mJ) może spowodować wystąpienie ciężkiego szoku, niebezpieczeństwo inicjacji wybuchu przy wyładowaniu z człowieka w warunkach zagrożenia wybuchowego lub pożarowego.       1.5 Środki ochrony przed elektrycznością statyczną       Środki ochrony przed elektrycznością statyczną powinny eliminować możliwość elektryzacji obiektów lub, jeżeli to niemożliwe, zapewniać bezpieczne odprowadzanie ładunków elektrycznych.   Najczęściej stosowane środki ochrony przed elektrycznością statyczną: A) Uziemianie - stosuje się do odprowadzania ładunków elektryczności statycznej metalowych i przewodzących części urządzeń.   B) Antystatyzacja - polega na zmianie właściwości materiałów i substancji w celu zmniejszenia ich elektryzacji i gromadzenia się ładunków. Wprowadzenie do danej substancji odpowiedniej domieszki (tzw. antystatyka) lub naniesienie antystatyka na powierzchnię materiału (wykładziny antyelektrostatyczne) powoduje zwiększenie skrośnej lub powierzchniowej przewodności elektrycznej.   Przykłady antystatyzacji: - preparacja antystatyczna objętościowa - jest stosowana zwykle do cieczy, ma również   zastosowanie do materiałów sypkich oraz tworzyw stałych, - preparację antystatyczną powierzchniową - stosuje się przy produkcji i stosowaniu   nieprzewodzacych materiałów stałych oraz folii, płyt, itp., - antystatyzację trwałą tkanin uzyskuje się przez odpowiedni dobór struktury włókien mieszanin   tworzyw sztucznych z bawełną lub lnem. Antystatyzację okresową otrzymuje się przez preparację   powierzchniową włókien w procesie produkcji. Jednak po kilkunastu praniach (co najmniej 10)   właściwości antystatyczne okresowe zanikają i tkaniny podlegają znowu elektryzacji. Powszechna   jest również antystatyzacja doraźna, uzyskiwana przez płukanie tkanin i odzieży.   C) Zwiększanie wilgotności powietrza - jest skutecznym środkiem ochrony przed gromadzeniem się ładunków elektrostatycznych tylko na tych materiałach, które wykazują właściwości powierzchniowego adsorbowania wody. Dla materiałów niehigroskopijnych, np. większości typowych tworzyw sztucznych, ten środek ochrony jest nieskuteczny. Zwiększenie wilgotności względnej powietrza (co najmniej do 70%) dokonuje się poprzez nawilżanie pomieszczeń lub stanowisk produkcyjnych (nawilżanie miejscowe). D) Neutralizatory ładunku - służą do eliminacji ładunków elektrostatycznych występujących na powierzchniach płaskich lub walcowych, pasów napędowych itp. poprzez ich neutralizację zjonizowanym powietrzem. E) Ekranowanie elektrostatyczne - polega na umieszczaniu uziemionej siatki metalowe] na powierzchniach izolacyjnych w celu zmniejszenia natężenia pola elektrycznego na stanowisku pracy, F) Zmiany procesów technologicznych umożliwiające eliminację zagrożeń to: - zmniejszenie szybkości procesów, np. zmniejszenie szybkości przepływu cieczy, - zwiększenie pojemności obiektów względem ziemi, - korekta procesów w celu pozbycia się źródeł generacji ładunków, np eliminacja rozbryzgiwania   cieczy, pylenia materiałów sypkich, - prowadzenie procesów w atmosferach obojętnych, np. nie zagrożonych wybuchem, - dobór tworzyw na wykładziny, konstrukcje maszyn i urządzeń produkcyjnych w celu zmniejszenia   elektryzacji stykających się z nimi obiektów oraz materiałów.   Zakłócenia procesów technologicznych - Silne pola elektrostatyczne mogą powodować zakłócenia w działaniu aparatury kontrolno -   pomiarowej, komputerów oraz we wszystkich urządzeniach elektronicznych zawierających elementy   półprzewodnikowe. - Wyładowania elektryczności statycznej mogą uszkodzić elementy półprzewodnikowe. Wyładowania   te może spowodować sam człowiek, kiedy jest naładowany i dotyka tych elementów.   Środki ochrony: - prowadzenie procesów w atmosferach obojętnych, np. nie zagrożonych wybuchem, - dobór tworzyw na wykładziny, konstrukcje maszyn i urządzeń produkcyjnych w celu zmniejszenia   elektryzacji stykających się z nimi obiektów oraz materiałów.         Zagrożenie pożarowo-wybuchowe sprowadza się do tego, że wyładowanie elektrostatyczne jest jednym z możliwych źródeł inicjacji zapłonu. Przyjmuje się, że zagrożenie występuje, jeśli jest spełniony warunek:   W w > kWzmin gdzie: Ww-energia wyładowania elektrostatycznego; k - współczynnik bezpieczeństwa Wzmin- minimalna energia zapłonu

2. Czynniki wpływające na porażenie

      W ostatnich 30 latach nastąpił znaczny postęp w rozpoznaniu skutków rażenia człowieka prądem.    Prowadzone w tym zakresie badania na ludziach i zwierzętach były przedmiotem szczegółowych analiz oraz raportów Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC). W kolejnych wydaniach raportu 479 Komisji IEC opublikowane zostały uzgodnione poglądy, dotyczące reakcji organizmu człowieka na przepływ prądu przemiennego i stałego.

 2.1 Oddziaływanie prądu na organizm ludzki może być pośrednie lub bezpośrednie:

Działanie pośrednie - to działanie bez przepływu prądu przez ciało człowieka, powoduje takie urazy, jak:

- oparzenia ciała wskutek pożarów wywołanych zwarciem elektrycznym,

- groźne dla życia oparzenia ciała łukiem elektrycznym,

- uszkodzenia wzroku wskutek dużej jaskrawości łuku elektrycznego,

- uszkodzenia mechaniczne ciała w wyniku upadku z wysokości.

Działanie bezpośrednie - porażenie elektryczne wskutek przepływu prądu elektrycznego przez ciało ludzkie ( prądu rażeniowego) może wywołać wiele zmian fizycznych, chemicznych i biologicznych w organizmie (a nawet śmierć człowieka) poprzez oddziaływanie na układ nerwowy oraz w wyniku elektrolizy krwi i płynów fizjologicznych.

Porażenie elektryczne może objawiać się:

- odczuwaniem przepływu prądu, uczuciem bólu, lekkimi kurczami mięśni

- silnymi kurczami mięśni dłoni uniemożliwiającymi samouwolnienie się rażonego

- zatrzymaniem oddechu, zaburzeniami krążenia krwi

- zaburzeniami wzroku, słuchu i zmysłu równowagi

- utratą przytomności

- migotaniem komór sercowych - bardzo groźnym dla życia człowieka

- oparzeniami skóry i wewnętrznych części ciała.

      Bezpośrednio po rażeniu prądem, tzn. po przerwaniu przepływu prądu, może wystąpić wstrząs elektryczny, objawiający się przerażeniem, bladością, drżeniem ciała lub kończyn, nadmiernym wydzielaniem potu, stanem apatii lub euforii. Może również wystąpić obrzęk mózgu i utrata przytomności połączona z zatrzymaniem krążenia krwi i brakiem oddechu. Skutki te mogą się ujawnić także po pewnym czasie - od kilku minut do kilku miesięcy.

 2.2 Skutki rażenia prądem elektrycznym zależą od:

Rodzaju prądu

      Badania wykazały, że ludzie są mniej wrażliwi na działanie prądu stałego (w zależności od kierunku jego przepływu) niż prądu przemiennego o takiej samej wartości, (w zależności od częstotliwości).

 

Czasu przepływu prądu

      Czas przepływu prądu rażeniowego przez ciało człowieka ma istotny wpływ na skutki rażenia prądem elektrycznym, a w szczególności na migotanie komór sercowych. Jeżeli czas przepływu nie przekracza 0,1 - 0,5 s, to następstwa rażenia są znacznie złagodzone, chociaż w pewnych warunkach środowiskowych mogą być bardzo groźne.

 

Drogi przepływu prądu przez ciało człowieka

      Droga przepływu prądu rażenia przez ciało człowieka ma istotny wpływ na skutki porażenia prądem elektrycznym, przy czym największe znaczenie ma to jaka część prądu przepływa przez serce i przez układ oddechowy.

 

Przy przepływie prądu na drodze:

• ręka-ręka  - przez serce przepływa 3,3% ogólnego prądu rażenia,

• lewa ręka-nogi - przez serce przepływa 3,7% ogólnego prądu rażenia,

• prawa ręka-nogi - przez serce przepływ 6,7% ogólnego prądu rażenia,

• noga-noga  - przez serce przepływa 0,4% ogólnego prądu rażenia.

     Prawie dwukrotnie większy prąd przepływający przez serce na drodze prawa ręka - noga tłumaczy się tym, że oś podłużna serca leży właśnie na tej drodze.

Wartości natężenia prądu

      Wartość progowa prądu samouwolnienia przy prądzie stałym wynosi I = 30 mA (dla kobiet 20 mA). Przy tych wartościach prądów rażeniowych samodzielne uwolnienie się od elektrod mimo bolesnych skurczów mięśni rąk jeszcze jest możliwe. Wartość progowa prądu samouwolnienia przy prądzie przemiennym, wynosi 10 mA. (dla kobiet. 6 rnA);

 

Kondycji psychofizycznej człowieka

       Kondycja psychofizyczna człowieka ma duży wpływ na bezpieczeństwo porażenia, np. stan podniecenia porażonego powoduje wydzielanie się potu, a tym samym zmniejszenie rezystancji ciała i w konsekwencji wzrost natężenia  prądu rażenia. Takie stany psychiczne jak: roztargnienie, zdenerwowanie, zamroczenie alkoholem,   zmniejszają  zdolność   reagowania   porażonego  prądem elektrycznym. Stan fizyczny ma również wpływ na odporność organizmu, np. na stan osłabienia lub wyczerpania chorobowego.

 

2.3 Urazy spowodowane łukiem elektrycznym

       Łuk elektryczny albo wyładowanie łukowe jest to wyładowanie elektryczne w gazie (np, w powietrzu) o bardzo dużej wartości gęstości prądu (od 10 A/m² do 100 kA/ m²). Łuk elektryczny powoduje jonizację gazu i termoemisję elektronów.

Wskutek tego występuje strumień plazmy o bardzo dużej  temperaturze (10000 - 20000 K). Powstaje ciśnieniowa fala uderzeniowa, wywołana gwałtownym nagrzaniem się powietrza wzdłuż łuku, której siła uderzeniowa może osiągać wartość kilkudziesięciu kiloniutonów. Podczas łuku elektrycznego wytwarzane jest promieniowanie podczerwone (o długości fali 780 - 4000 nm) i nadfioletowe (200 - 380 nm).

Łuk elektryczny może wystąpić podczas zwarć w urządzeniach elektrycznych bądź wskutek braku ostrożności lub błędów człowieka, np. podczas przerywania obwodów elektrycznych.

Łuk elektryczny powoduje urazy wskutek:

- działania fali uderzeniowej

- oddziaływania termicznego i termiczno-mechanicznego

- promieniowania nadfioletowego i podczerwonego

- wystąpienia tzw. rażenia skojarzonego.

 

Łuk elektryczny może powodować następujące urazy:

1) uszkodzenia ciała odłamkami zniszczonych urządzeń elektrycznych lub wskutek upadku,

2) oparzenia ciała, których rozległość i głębokość są zależne od gęstości energii cieplnej łuku:

    - I stopnia - przy gęstości energii 10 J/cm²,

    - II stopnia - 20 J/cm²,

    - III stopnia - 40 J/cm²,

3) uszkodzenia siatkówki oka, z powodu wzrostu temperatury płynu soczewkowego

4) metalizację nieosłoniętych części ciała oraz uszkodzenia rogówki oka, wywołane  roztopionymi,

    gorącym cząstkami metali i materiałów izolacyjnych, unoszonymi gorącym strumieniem gazów,

5) uszkodzenia rogówki oka na skutek promieniowania nadfioletowego,

6) ogrzanie płynu soczewkowego oka na skutek promieniowania podczerwonego,

7) rozległe oparzenia, a nawet spalenia kończyn i innych części ciała ludzkiego, często kończące się

   śmiercią na skutek rażenia skojarzonego (prąd łuku elektrycznego przepływa przez ciało

   ludzkie).

      Rażenia skojarzone zdarzają się w stacjach elektroenergetycznych wysokiego napięcia, gdy człowiek zbliży się do urządzenia elektroenergetycznego na odległość, przy której możliwe jest przebicie warstwy izolacyjnej powietrza. Wtedy następuje wyładowanie iskrowe, które inicjuje wystąpienie łuku elektrycznego pomiędzy tym urządzeniem i najbliższą od urządzenia częścią ciała ludzkiego.

 2.4 Strefy prądowo-czasowe reakcji patologicznych organizmu ludzkiego przy rażeniu prądem elektrycznym

Fibrylacja komór sercowych

     Przepływ prądu elektrycznego bezpośrednio przez mięsień sercowy człowieka może spowodować zatrzymanie obiegu krwi wskutek wystąpienia fibrylacji (migotania) komór sercowych.

 

     Podczas fibrylacji komór sercowych ulega zmianie przebieg elektrokardiogramu i następuje spadek ciśnienia krwi.

 

 

 

Rys. 1. Fibrylacja komór sercowych

      Podczas fibrylacji komór sercowych zamiast miarowych okresowych skurczów komór serca (60 — 70 na min) pojawiają się niemiarowe nieokresowe skurcze o częstotliwości 6 -10 Hz (400 - 600 na min).

      Jednocześnie ciśnienie krwi gwałtownie maleje i przepływ krwi może zostać zatrzymany, co może spowodować w pierwszej kolejności niedotlenienie mózgu, a po czasie około 10 s - utratę przytomności. Jeżeli proces ten trwa dłużej, to po dalszych 20 s nastąpi zatrzymanie oddychania i początek śmierci klinicznej.

      Rażonego człowieka można jeszcze uratować, jeżeli udzieli mu się skutecznej pomocy przed upływem 3-5 min, tzn. przed upływem czasu, jaki bez dopływu tlenu może przeżyć kora mózgowa, Fibrylacja komór sercowych może ustąpić pod wpływem bardzo silnego bodźca elektrycznego. Urządzenia służące do tego celu zwane są defibrylatorami.

Wartości prądu fibrylacyjnego zależą głównie od następujących czynników i okoliczności:

- drogi przepływu prądu przez ciało

- masy ciała

- czasu trwania przepływu

- rodzaju prądu: przy prądzie stałym - od kierunku jego przepływu, a przy przemiennym -

  od częstotliwości.

 

W poszczególnych strefach czasowo-prądowych reakcje organizmu są następujące:

 

Strefy czasowo-prądowe oddziaływania prądu przemiennego

Rys. 2a. Strefy skutków oddziaływania prądu przemiennego o częstotliwości 50/60 Hz na ciało ludzkie, na drodze lewa ręka - stopy

      Na rys.2a przedstawiono strefy czasowo-prądowe reakcji organizmu człowieka przy porażeniu prądem przemiennym drogą rażenia: lewa ręka - stopy lub dowolna stopa. Reakcje organizmu są następujące:

- strefa AC-1: nie występują żadne reakcje patologiczne. Wartość progowa prądu odczuwania, przy której z małym prawdopodobieństwem występuje odczuwanie przepływu prądu przez większość mężczyzn, wyrosi 0,5 mA (prosta a, dla kobiet wartość ta wynosi 0,3 rnA);

- strefa AC-2: w miarę wzrostu wartości prądu występuje: mrowienie w palcach drętwienie, skurcze włókien mięśniowych i uczucie bólu (>3 rnA). Im wyższa wartość prądu rażeniowego i dłuższy czas jego przepływu, tym liczniejsze włókna  mięśni dłoni ulegają skurczowi. Przy tężcowym skurczu mięsni dłoni porażony nie jest już zdolny sam rozewrzeć palców. Wartość progowa prądu samouwolnienia, przy której jest tu jeszcze praktycznie możliwe, wynosi 10 mA. (dla kobiet 6 rnA);

- strefa AC-3: występuje nasilenie bólu, wzrost ciśnienia krwi  oraz skurcze tężcowe mięsni poprzecznie prążkowanych i skurcze mięśni oddechowych (mięśni płuc - powyżej 20 mA, dla kobiet - 15 mA), co może wywołać niedotlenienie organizmu,  trudności z oddychaniem, zwiększenie ilości dwutlenku węgla we krwi i zakwaszenie tkanek, skutkiem czego może być sinica skóry i błon śluzowych. Zwykle są to odwracalne skutki fizjologiczne - bez uszkodzeń organizmu. Pojawiają się także odwracalne zakłócenia w pracy serca (fibrylacja lub przejściowa blokada). W skrajnych przypadkach mogą występować skurcze naczyń wieńcowych i w rezultacie zawał mięśnia sercowego. Krzywa c₁ oznacza graniczne wartości prądów niefibrylacyjnych;

- streta AC- 4: obserwuje się te same skutki rażenia, co w strefie AC -3, nasilające się wraz ze wzrostem natężenia prądu i czasu jego przepływu. Prawdopodobieństwo wystąpienia fibrylacji komór sercowych wzrasta do około 5% krzywa c₂,  50% - krzywa c₃ i ponad 50% - w obszarze powyżej  krzywej c_3.

      Wartości prądów odczuwania, samouwolnienia i wywołujących migotanie komór serca zależą od częstotliwości - najmniejsze wartości występują przy częstotliwości około 50 Hz, wzrastają dla niższych i wyższych. Przykładowo dla częstotliwości 1000 Hz wartości tych prądów są większe: dla reakcji odczuwania - 1,6 razy, samouwolnienia - 2,1 oraz fibrylacji -14-krotnie.

 

Strefy czasowo-prądowe oddziaływania prądu stałego

Rys. 2b. Strefy skutków oddziaływania prądu stałego (prąd wznoszący) na ciało ludzkie, na drodze lewa ręka - stopy

      Wartości prądów stałych wywołujące wyżej wymienione skutki są mniejsze niż w przypadku prądów częstotliwości 50 Hz. Wyraźnie odczuwalne reakcje organizmu następują dopiero wtedy, kiedy obwód przepływu prądu stałego zostanie przerwany (otwarty) i bezpośrednio po tym, ponownie zamknięty.

     Na rys. 2b przedstawiono strefy czasowo-prądowe reakcji organizmu człowieka przy porażeniu prądem stałym drogą rażenia: lewa ręka - stopy lub dowolna stopa. Reakcje organizmu są następujące:

• strefa DC-1: nie występują żadne, odczuwalne przez zmysły i układ nerwowy reakcje. Długotrwały przepływ prądu stałego, przy braku odczuwania tego przepływu, może być przyczyną ciężkich zatruć organizmu, gdyż na skutek elektrolizy może nastąpić rozkład płynów ustrojowych. Wartość progową prądu odczuwania równą 2 mA (dla kobiet 1,5 mA) wyznaczono dokonując wyłączania i załączania obwodu rażeniowego

• strefa DC-2: skutki rażenia takie same, jak w poprzedniej strefie; dodatkowo występuje reakcja odczuwania przy załączaniu i wyłączaniu obwodu rażeniowego. Wartość progowa prądu samouwolnienia wynosi I = 30 mA (dla kobiet 20 mA). Przy tych wartościach prądów rażeniowych samodzielne uwolnienie się od elektrod mimo bolesnych skurczów mięśni rąk jeszcze jest możliwe, wzrasta prawdopodobieństwo wystąpienia takich skurczów mięśni rąk, które uniemożliwią samouwolnienie się rażonego. Mogą pojawiać się odwracalne zakłócenia w pracy serca;

• strefa DC-3: wzrasta prawdopodobieństwo wystąpienia takich skurczów mięśni rąk, które uniemożliwią samouwolnienie się rażonego. Mogą pojawiać się odwracalne zakłócenia w pracy serca;

• strefa DC-4.1 występują podobne skutki przepływu prądu jak w strefie DC-3. Oprócz tego wzrasta prawdopodobieństwo wystąpienia fibrylacji komór sercowych (krzywa 02 - 5% i 03 - 50%) oraz utraty przytomności i wystąpienia oparzeń skóry. Wartości prądów stałych wywołujących fibrylację komór sercowych są dla długotrwałych rażeń 2-4-krotnie większe od wartości prądów fibrylacyjnych o częstotliwości 50 Hz.

      Skutki termicznego oddziaływania prądu elektrycznego na skórę człowieka zależą głównie od gęstości prądu i czasu przepływu. Przy gęstości prądu od 20 do 50 mA/mm² po czasie trwania rażenia rzędu kilkudziesięciu sekund tworzą się wokół elektrody pęcherze oparzeniowe. Przy większych gęstościach prądu i dłuższym czasie jego przepływu może wystąpić zwęglenie skóry, martwica skóry, mięśni, nerwów, a także naczyń krwionośnych. Przy dużych wartościach prądu elektrycznego oparzenia mogą być tak głębokie, że tkanki skóry (a nawet kości) mogą ulec zwęgleniu.

2.5. Impedancja ciała ludzkiego

      Na podstawie określonych wartości impedancji i rezystancji ciała ludzkiego oraz wartości prądu rażeniowego, wyznaczone zostały wartości napięć dotykowych dopuszczalnych długotrwale w różnych warunkach środowiskowych.

      W warunkach środowiskowych normalnych, wartość napięcia dotykowego dopuszczalnego długotrwale U wynosi 50 V dla prądu przemiennego i 120 V dla prądu stałego. Do środowisk o warunkach normalnych zalicza się lokale mieszkalne i biurowe, sale widowiskowe i teatralne, klasy szkolne (z wyjątkiem niektórych laboratoriów) itp.

      W warunkach środowiskowych o zwiększonym zagrożeniu, wartość napięcia dotykowego dopuszczalnego długotrwale U_>L wynosi 25 V dla prądu przemiennego i 60 V dla prądu stałego. Do środowisk o zwiększonym zagrożeniu zalicza się łazienki i natryski, sauny, pomieszczenia dla zwierząt domowych, bloki operacyjne szpitali, hydrofornie, przestrzenie ograniczone powierzchniami przewodzącymi, kanały rewizyjne, kempingi, tereny budowy i rozbiórki, tereny otwarte itp.

      W warunkach zwiększonego zagrożenia porażeniem prądem elektrycznym, jakie może nastąpić przy zetknięciu się ciała ludzkiego zanurzonego w wodzie z elementami znajdującymi się pod napięciem, wartość napięcia dotykowego dopuszczalnego długotrwale U_L wynosi 12 V dla prądu przemiennego i 30 V dla prądu stałego.

3. Ochrona przed porażeniem elektrycznym   3.1 Podstawowa zasada ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym       Podstawowa zasada ochrony przed porażeniem elektrycznym sformułowana w Polskiej Normie PN-EN 61140 :2005 Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym - Wspólne aspekty instalacji i urządzeń, brzmi następująco:   "Części czynne niebezpieczne nie powinny być dostępne a części przewodzące dostępne nie powinny być niebezpieczne"   - w warunkach normalnych (dla urządzeń sprawnych, użytkowanych zgodnie z zasadami    o eksploatacji), a także - w przypadku pojedynczego uszkodzenia (np. w wyniku uszkodzenia izolacji podstawowej   (zwarcie L-PE)         Ochrona w warunkach normalnych jest zapewniona ochroną podstawową, a ochrona w warunkach pojedynczego uszkodzenia jest zapewniona ochroną przy uszkodzeniu.   System ochrony przeciwporażeniowej dzieli się na trzy stopnie ochrony: 1. ochrona przeciwporażeniowa podstawowa, 2. ochrona przeciwporażeniowa dodatkowa (ochrona przy uszkodzeniu), 3. ochrona przeciwporażeniowa uzupełniająca.          Zagrożeń występujących przy urządzeniach i instalacjach elektrycznych nie zawsze można uniknąć, ale można i trzeba zmniejszać zarówno ryzyko ich występowania. Przyczyną ok. 70% wypadków porażenia lub poparzenia prądem elektrycznym  jest niewłaściwe postępowanie człowieka, wynikające najczęściej z braku umiejętności lub lekkomyślności.       Bezpieczeństwo osób przebywających w pobliżu urządzeń elektrycznych lub obsługujących te urządzenia zapewnia zastosowanie różnych środków ochrony. Środki te powinny tworzyć „system ochrony przeciwporażeniowej”, przez który należy rozumieć system współpracujących i skoordynowanych ze sobą środków ochrony oraz środków uzupełniających.       Wszystkie środki ochrony powinny być tak projektowane i konstruowane, aby były skuteczne przez cały okres spodziewanego użytkowania instalacji, sieci lub urządzenia  zgodnie z przeznaczeniem i przy właściwej konserwacji.       Zasady dostępności dla osób postronnych mogą różnić się od zasad dla osób wykwalifikowanych lub poinstruowanych i mogą być także różne dla różnych wyrobów i lokalizacji.  Wymagania podstawowe Zgodnie z PN-HD 60364-4-41:2009 każdy środek ochrony powinien składac się z:  - odpowiedniej kombinacji niezależnych środków: do ochrony podstawowej i do ochrony  przy uszkodzeniu    lub - środka ochrony wzmocnionej, zabezpieczajacego zarówno ochrone podstawową, jak i ochrone przy   uszkodzeniu.    Ochrona uzupełniajaca jest uznana za część środka ochrony przeznaczonego do stosowania w specjalnych instalacji lub lokalizacji, dla których wymagania są określone w Części 7 HD 60364.    3.2 Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa       Ochrona podstawowa (ochrona przed dotykiem bezpośrednim) zapewnia ochronę przed porażeniem elektrycznych w warunkach braku uszkodzenia (w warunkach normalnych),         Ochrona podstawowa powinna składać się z jednego lub większej liczby środków, które w warunkach normalnych zapobiegają skutecznie dotykowi niebezpiecznych części czynnych. Ochrona  podstawowa polega na zastosowaniu jednego z następujących środków:   1) Izolacja podstawowa części czynnych       Stała izolacja podstawowa, zapobiegająca dotykowi niebezpiecznych części czynnych, powinna być wykonana z materiału izolacyjnego stałego, którego można usunąć tylko przez zniszczenie.         Izolacja podstawowa powinna być odporna na wilgoć, ciepło, drgania, zapylenie, na jakie może być narażona w warunkach eksploatacji.  Izolacja podstawowa wykonana z takich materiałów jak: farby, lakiery, emalie, materiały włókniste, nie są uznawane za izolację podstawową, odpowiednią do ochrony przed porażeniem elektrycznym.   2) Przegrody lub obudowy       Przegrody lub obudowy powinny zapewniać dla znajdujących się wewnątrz części czynnych stopień ochrony co najmniej IP2X lub nie niższy niż IPXXB według IEC 60529, chroniące przed dotknięciem palcem do części czynnych. Przegrody i obudowy powinny być trwale zamocowane, a usunięcie ich powinno być możliwe jedynie przy użyciu narzędzi lub po wyłączeniu napięcia z części czynnych znajdujących się wewnątrz nich.   3) Przeszkody i umieszczenie poza zasięgiem       Te środki ochrony zapewniają tylko ochronę podstawową (ochrone przed dotykiem bezpośrednim). Mają one zastosowanie w instalacjach, z lub bez ochrony przy uszkodzeniu (ochrona przy dotyku pośrednim) jest zastosowana lub nie, które są sterowane lub nadzorowane przez osoby wykwalifikowane lub poinstruowane.   Przeszkody       Przeszkody mają za zadanie uniemożliwienie przypadkowemu dotknięciu części czynnych, natomiast nie chronią przed zamierzonym dotykiem spowodowanym rozmyślnym działaniem.        Przeszkody powinny uniemożliwić niezamierzone zbliżenie ciała i niezamierzone dotknięcie części czynnych w trakcie normalnej obsługi urzadzeń czynnych.       Przeszkody mogą być usuwane bez użycia klucza lub narzędzia, jednak muszą być zabezpieczone przed niezamierzonym usunięciem. Zwykle stosowane są w pomieszczeniach ruchu elektrycznego.   Umieszczenie poza zasięgiem       Umieszczenie poza zasięgiem ręki powinno zapobiegać:  - niezamierzonemu jednoczesnemu dotknięciu części czynnych, między którymi może    wystąpić niebezpieczne napięcie,  - przed przypadkowym dotknięciem ze stanowisk pracy, a nie przed rozmyślnym działaniem.         W przypadku instalacji niskiego napięcia części, które są od siebie oddalone więcej niż 2,5 m, uważa się, iż nie są one równocześnie dostępne. Jeżeli dostęp mają wyłącznie osoby wykwalifikowane lub poinstruowane, to mogą być określone mniejsze odstępy.         Jeżeli podczas wykonywania prac przy użyciu długich przewodzących przedmiotów trzymanych w ręku (narzędzie, drabina),  odległość ta może być zmniejszona, to granice zasięgu ręki należy zwiększyć o długość tych przedmiotów.   3.3 Ochrona przeciwporażeniowa       System ochrony przeciwporażeniowej przewiduje ochronę urządzenia w przypadku pojedynczego uszkodzenia np. w wyniku uszkodzenia izolacji podstawowej (zwarcie L-PE). Stosuje się w tym przypadku środek ochrony: ochrona przy uszkodzeniu (ochrona przy dotyku pośrednim)       Zgodnie z normą PN-HD 60364-4-41:2009 do ochrony przy uszkodzeniu należy stosować, niezależnie od środków ochrony podstawowej, jeden lub więcej środków ochrony przy uszkodzeniu, z uwzględnieniem uwarunkowań zależnych od wpływów zewnetrznych:       Ochrona przy uszkodzeniu powinna polegać na zastosowaniu następujących środków dopuszczonych do powszechnego stosowania: 1) samoczynne wyłączenie zasilania, 2) izolacja podwójna lub wzmocniona, 3) separacja elektryczna dla zasilania jednego odbiornika,  6) bardzo niskie napięcie SELV lub PELV.         Środki ochrony, w których dla ochrony podstawowej przewidziano przeszkody lub umieszczenie poza zasięgiem ręki, mogą być stosowane jedynie w instalacjach dostępnych dla osób wykwalifikowanych lub poinstruowanych, lub pozostających pod ich nadzorem. Norma PN-HD 60364-4-41:2009 dopuszcza do stosowania w ograniczonym zakresie następujące środki ochrony:   1) środowisko nieprzewodzące (izolowanie stanowiska), 2) nieuziemione połączenia wyrównawcze, 3) separacja elektryczna dla zasilania więcej niż jednego odbiornika.         W warunkach zwiększonego zagrożenia porażeniem, jeżeli środki ochrony przeciwporażeniowej nie mogą być skuteczne, powinny być zastosowane, odpowiednio dobrane - środki ochrony uzupełniającej, które wraz ze środkami podstawowymi, zapewnią wymagany stopień bezpieczeństwa przed porażeniem elektrycznym.   3.4 Ochrona przeciwporażeniowa uzupełniająca   1) Ochrona uzupełniająca ochronę podstawową (ochrona uzupełniająca przed dotykiem bezpośrednim) polega na zainstalowaniu w obwodzie chronionym wyłącznika różnicowoprądowego wysokoczułego o prądzie wyzwalającym IΔn nie większym od 30 mA.       Według normy PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia -- Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa -- Ochrona przed porażeniem elektrycznym, w wyłączniki różnicowoprądowe wysokoczułe, dla celów ochrony przeciwporażeniowej uzupełniającej, powinny być wyposażone: a)  wszelkie obwody gniazd wtyczkowych o prądzie znamionowym nie przekraczającym 20 A     przeznaczone do użytkowania przez osoby niewykwalifikowane (osoby postronne), b) wszelkie obwody odbiorcze do zasilania na wolnym powietrzu urządzeń przenośnych o prądzie     znamionowym  nie przekraczającym 32 A. c) instalacje użytkowane w warunkach szczególnego zagrożenia, których dotyczą arkusze 700     normy 60364.   2) Ochrona uzupełniająca przy uszkodzeniu (ochrona uzupełniająca przy dotykiem pośrednim) polega na wykonaniu połączeń wyrównawczych miejscowych. Ich rola polega na ograniczeniu długotrwale utrzymującego się napięcia dotykowego do poziomu dopuszczalnego.

3.5 Środki ochrony dodatkowej 3.5.1 Środek ochrony: samoczynne wyłączenie zasilania   Definicje: -  Środek ochrony - oznacza środek ochrony składający się ze środka ochrony podstawowej    i środka ochrony przy uszkodzeniu lub z obu środków równocześnie.         Zgodnie z PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia -- Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa -- Ochrona przed porażeniem elektrycznym - każdy środek ochrony powinien składać się: z odpowiedniej kombinacji niezależnych środków zapewniających ochronę podstawową i zapewniających ochronę przy uszkodzeniu lub środka ochrony wzmocnionej zapewniającej zarówno ochronę podstawową jak i ochronę przy uszkodzeniu.   - Samoczynne wyłączenie zasilania - spowodowanie przerwy w jednym lub większej liczbie    przewodów linii, w wyniku samoczynnego zadziałania urządzenia ochronnego w przypadku    uszkodzenia.         Samoczynne wyłączenie zasilania jest wymagane wtedy, gdy ze względu na wartość i czas utrzymywania się napięcia dotykowego w wyniku uszkodzenia izolacji podstawowej, mogą wystąpić niebezpieczne dla ludzi skutki patofizjologiczne.         W przypadku powstania zwarcia pomiędzy przewodem liniowym a częścią przewodzącą dostępną lub przewodem ochronnym w obwodzie, urządzenie ochronne powinno samoczynnie przerwać zasilanie przewodu liniowego lub urządzenia, w wymaganym czasie.          Samoczynne wyłączenie zasilania według PN-HD 60364-4-41:2009 jest środkiem ochrony, w którym: - ochrona podstawowa jest zapewniona przez podstawową izolację części czynnych lub przez   przegrody lub obudowy oraz - ochrona przy uszkodzeniu jest zapewniona przez połączenia wyrównawcze i samoczynne   wyłączenie w przypadku uszkodzenia.         Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania polega na utworzeniu pętli zwarciowych poprzez przewody ochronne łączące dostępne części przewodzące z punktem neutralnym układu lub z ziemią (w zależności od układu) oraz zastosowaniu urządzeń ochronnych zapewniających wyłączenie w wymaganym czasie.       Samoczynne wyłączenie jest najczęściej stosowanym środkiem ochrony przy uszkodzeniu w układach  TN, TT i IT. Dla każdego z tych układów obwód prądu zwarciowego jest inny, dlatego stawiane są inne wymagania dotyczące czasu samoczynnego wyłączenia zasilania i uziemień przewodów ochronnych.   Uwagi: - Środek ochrony: samoczynne wyłączenie zasilania, umożliwia także stosowanie urządzeń Klasy II.  - W układach, w których ochrona przy uszkodzeniu zapewniona jest poprzez samoczynne   wyłączenie, może być także przewidywana ochrona uzupełniająca za pomocą wysokoczułego   wyłącznika różnicowoprądowego (RCD), o znamionowym różnicowym prądzie nieprzekraczającym     30 mA. - Do monitorowania prądów różnicowych w urządzeniach elektrycznych służą monitory   różnicowoprądowe (RCM). Urządzenia RCM nie są urządzeniami ochronnymi.   3.5.1.1 Wymagania dotyczące ochrony przy uszkodzeniu (ochrony przy dotyku pośrednim)       Ochrona przy uszkodzeniu powinna polegać na zastosowaniu: 1) Uziemienia ochronnego       Uziemienie ochronne oznaczone symbolem RA, wykonuje się w sieciach typu TT i IT do uziemienia części przewodzących dostępnych, przyłączonych do przewodu ochronnego przy określonych warunkach dla każdego typu systemu uziemienia. Jednocześnie dostępne części przewodzące powinny być przyłączone do tego samego uziemienia indywidualnie, grupowo lub zbiorowo. Przewody uziemienia ochronnego powinny być zgodne z PN-HD 60364-5-54.   2) Ochronnego połączenia wyrównawczego       W przypadkach, gdy w instalacji lub jej części nie mogą być spełnione warunki samoczynnego wyłączenia zasilania, powinny być wykonane ochronne połączenia wyrównawcze.        Ochronne połączenie wyrównawcze wykonuje się dla celów bezpieczeństwa (np. ochrona przed porażeniem elektrycznym) Zastosowanie połączeń wyrównawczych ma na celu ograniczenie do wartości dopuszczalnych długotrwale w danych warunkach środowiskowych napięć występujących pomiędzy różnymi częściami przewodzącymi.     Zaleca się, aby w każdym budynku przewód uziemiający E, główna szyna uziemiająca GSU i wymienione niżej części przewodzące obce, powinny być objęte ochronnym połączeniem wyrównawczym: - metalowe rury instalacji wewnętrznych budynku, np. wodne, gazowe; - części przewodzące obce, jeżeli są dostępne w normalnym użytkowaniu, instalacje metalowe   centralnego ogrzewania i klimatyzacji, - metalowe wzmocnienia konstrukcji z betonu zbrojonego, gdzie zbrojenie jest dostępne i niezawodnie   połączone między sobą,         Części przewodzące wprowadzone do budynku z zewnątrz, powinny być połączone w budynku możliwie jak najbliżej miejsca wprowadzenia. Przewody dla ochronnego połączenia wyrównawczego powinny być zgodne z PN-HD 60364-5-54.       Metalowe powłoki kabli telekomunikacyjnych powinny być objęte ochronnymi połączeniami wyrównawczymi, po uwzględnieniu wymagań właścicieli lub operatorów tych kabli.         Przewody ochronnych połączeń wyrównawczych nie stanowią elementu obwodów prądowych instalacji i urządzeń elektrycznych i w normalnych warunkach pracy nie są obciążone prądami roboczymi lub zwarciowymi. Jednak w warunkach pewnych zakłóceń, związanych głównie z uszkodzeniem izolacji i w konsekwencji ze zwarciem doziemnym, mogą w tych przewodach przepływać prądy o znacznych wartościach.   3) Samoczynne wyłączenie zasilania       Samoczynne wyłączenie zasilania jest wymagane wtedy, gdy ze względu na wartość i czas utrzymywania się napięcia dotykowego w wyniku uszkodzenia izolacji podstawowej, mogą wystąpić niebezpieczne dla ludzi skutki patofizjologiczne.         W przypadku powstania zwarcia pomiędzy przewodem liniowym a częścią przewodzącą dostępną lub przewodem ochronnym w obwodzie, urządzenie ochronne powinno samoczynnie przerwać zasilanie przewodu liniowego lub urządzenia, w czasie wymaganym w tablicy 41.1 i w pkt. 411.3.2   4) Maksymalny czas wyłączenia w przypadku pojedynczego uszkodzenia  w układzie TN i TT    (tablica 41.1) mają różne wartości dla: a) końcowych obwodów odbiorczych w układach TN i TT, w których prądy nie mogą przekraczać     32 A, b) obwodów odbiorczych w układach TN i TT nie wymienionych w p. a, c) obwodów rozdzielczych w układach TN i TT         Maksymalne czasy wyłączenia podane w tablicy 41.1 powinny być stosowane do obwodów końcowych w układach TN i TT o prądzie nieprzekraczającym 32 A.   Tablica 41.1 Maksymalne czasy wyłączenia     5) W układach TN, czas wyłączenia nieprzekraczający 5 s dopuszcza się w obwodach rozdzielczych. 6) W układach TT, czas wyłączenia nieprzekraczający 1 s jest dopuszczony w obwodach    rozdzielczych. Uwagi: - Dłuższe czasy wyłączenia od opisanych wyżej mogą być dopuszczone w sieciach rozdzielczych   n/n. - Krótsze czasy wyłączenia mogą być wymagane dla specjalnych instalacji  lub lokalizacji   stosownie do podanych  w części 7 HD 60364 lub HD 384. 3. Dla układu IT samoczynne wyłączenie   nie jest wymagane po pojawieniu się pierwszego zwarcia. 7) Dla układów o napięciu nominalnym wyższym niż 50 V a.c. lub 120 V d.c. samoczynne wyłączenie w wyżej podanych czasach nie jest wymagane - jeżeli w przy wystąpieniu uszkodzenia z przewodem ochronnym lub ziemią - napięcie zasilające zostanie obniżone w czasie nie dłuższym niż 5 s do wartości co najmniej 50 V a.c.lub 120 V d.c.  W takich przypadkach należy sprawdzić, czy wyłączenie zasilania nie jest wymagane z innych przyczyn niż porażenie elektryczne.         W przypadku gdy samoczynne  wyłączenie nie może być uzyskane w czasach wymaganych wyżej, to należy zastosować ochronę uzupełniającą przez zastosowanie dodatkowego połączenia wyrównawczego lub wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) jako urządzenie wyłączające.     3.5.1.2 Ochrona w układzie TN       Niezawodność uziemienia instalacji elektrycznej w układzie TN zależy od skuteczności połączeń przewodów ochronnych PEN lub PE z ziemią. Powinny by spełnione następujące warunki: - przewód PEN w układzie TN powinien być wielokrotnie połączony z ziemią, w sposób zmniejszający   ryzyko powstania przerwy w przewodzie PEN. - w szczególnych przypadkach, gdy może nastąpić zwarcie przewodu liniowego z ziemią np. w liniach   napowietrznych, aby napięcie między przewodem ochronnym i przyłączonymi do niego częściami   przewodzącymi dostępnymi a ziemią nie przekraczało wartości umownej 50 V, powinien być   spełniony warunek:      gdzie: RB  - rezystancja uziemienia, w omach (Ω), wszystkich uziomów połączonych równolegle; RE - minimalna rezystancją styku z ziemią, w omach (Ω), części przewodzących obcych        niepołączonych z przewodem ochronnym, przez które może nastąpić zwarcie między        przewodem liniowym a ziemią, Uo - nominalne napięcie a.c. mierzone w wartościach skutecznych (r.m.s) względem ziemi,        w woltach (V).   Według 411.4.2 PN-HD 603364-4-41 begin_of_the_skype_highlighting              603364-4-41      end_of_the_skype_highlighting:2009: -   Punkt neutralny lub punkt środkowy układu powinien być uziemiony. Jeżeli punkt neutralny lub     punkt środkowy jest niedostępny lub nieosiągalny, powinien być uziemiony przewód liniowy. -   Części przewodzące dostępne instalacji powinny być połączone przewodem ochronnym do     głównego zacisku uziemiającego instalacji, który powinien być połączony z uziemionym punktem     układu zasilania. -   W przewodzie PEN nie mogą być umieszczone wyłącznik lub urządzenia izolujące.   Uwagi: 1.  Zaleca się łączenie przewodów ochronnych z ziemią wszędzie tam,  gdzie jest to możliwe, w miarę możliwości równomiernie, tak aby potencjał przewodów ochronnych,  w przypadku zwarcia, był bliski potencjałowi ziemi. W dużych obiektach takich jak wieżowce, dodatkowe uziemianie przewodów ochronnych nie jest możliwe. W takiej sytuacji podobną funkcję spełnia połączenie wyrównawcze ochronne między przewodami ochronnymi i częściami przewodzącymi obcymi. 2. Zaleca się, aby przewody ochronne (PE i PEN) były uziemione w miejscu wprowadzenia ich do każdego z budynków lub obiektów z uwzględnieniem wszelkich zmian kierunku prądów w przewodzie neutralnym.         Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania polega na utworzeniu pętli zwarciowych poprzez przewody ochronne łączące dostępne części przewodzące z punktem neutralnym sieci lub z ziemią (w zależności od układu sieci) oraz zastosowaniu urządzeń ochronnych zapewniających wyłączenie przewodu liniowego w wymaganym czasie. Takie połączenie, w przypadku uszkodzenia izolacji podstawowej, tworzy metaliczną pętlę zwarciową (oznaczoną na rys 3 linią przerywaną).   Rys. 3 Obwód jednofazowego zwarcia w układzie TN-C-S     Skuteczność działania ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania określona jest wzorem:   Zs x Ia ≤ Uo gdzie: Zs- impedancja pętli zwarciowej, w omach (Ω), obejmującej źródło zasilania, przewód liniowy aż do      punktu zwarcia i przewody ochronne między punktem zwarcia a źródłem. Ia- prąd wyłączający, powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego w czasie      określonym w tablicy 41.1, w amperach (A). Jeżeli urządzeniem wyłączającym jest urządzenie      różnicowoprądowe (RCD) prądem wyłączającym jest znamionowy różnicowy prąd zadziałania      urządzenia RCD, Uo- napięcie znamionowe instalacji a.c. lub d.c. przewodu liniowego względem ziemi, w woltach (V).         Prąd Ia zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia zabezpieczającego powinien być wyznaczony na podstawie charakterystyk czasowo-prądowych. Jeżeli urządzeniem ochronnym jest urządzenie różnicowoprądowe, prąd Ia jest znamionowym prądem wyzwalającym IΔn. W tym przypadku czas wyłączenia i spełnienie wyżej przedstawionego warunku powinny być zapewnione przy prądzie Ia równym 5 IΔn.       Jako urządzenia ochronne w układzie TN, do ochrony przy uszkodzeniu (przy dotyku pośrednim), mogą być stosowane: — zabezpieczenie nadprądowe, — zabezpieczenie różnicowoprądowe (RCD)..   Uwaga 1.   Jeżeli do ochrony przy uszkodzeniu jest stosowane urządzenie różnicowoprądowe RCD                  to obwód ten powinien być także chroniony przez urządzenie nadprądowe, Uwaga 2.   Urządzenie różnicowoprądowe (RCD) nie powinno być stosowane w układzie TN-C. Uwaga 3.   Jeżeli RCD jest stosowany w układzie TN-C-S, przewód PEN nie powinien być stosowany                  po stronie odbioru. Uwaga 4.   Rozdzielenie przewodu PEN na przewody PE i N powinno być wykonane po stronie                  zasilania RCD.     3.5.1.3 Ochrona w układzie TT       Jeżeli wszystkie części przewodzące dostępne w układzie TT są chronione wspólnie przez to samo urządzenie ochronne, to wszystkie te części powinny być połączone przewodem ochronnym do wspólnego uziomu. W przypadku użytkowania kilku urządzeń ochronnych połączonych szeregowo, wymagania te dotyczą oddzielnie wszystkich części przewodzących dostępnych chronionych przez każde z urządzeń ochronnych.       Punkt neutralny lub punkt środkowy układu powinien być uziemiony. W przypadku, gdy punkt neutralny lub punkt środkowy jest niedostępny lub nieosiągalny, powinien być uziemiony przewód liniowy.       Według PN-HD 603364-4-41 begin_of_the_skype_highlighting              603364-4-41      end_of_the_skype_highlighting:2009 w układach TT, dla zapewnienia ochrony przy uszkodzeniu (ochrony przy dotyku pośrednim) powinny,  jako urządzenie wyłączające powinien  być stosowany wyłącznik różnicowoprądowy RCD. Do ochrony przy uszkodzeniu może być także użyte zabezpieczenie nadpradowe pod warunkiem, że stale i realnie zapewniona  odpowiednia mała wartość Zs .      Gdy do ochrony przy uszkodzeniu (ochrony przy dotyku pośrednim) jest stosowany RCD, obwód powinien być również chroniony przez urządzenie nadprądowe, zgodnie z IEC 60364-4-43.             W układzie TT przedstawionym na rys.4. ochrona polega na połączeniu części przewodzących dostępnych chronionych za pomocą urządzeń ochronnych z uziomem. Takie połączenie, w przypadku uszkodzenia izolacji podstawowej, tworzy pętlę zwarciową (oznaczoną na rys 4 linią przerywaną).     Rys. 4 Obwód jednofazowego zwarcia w układzie TT     Wymagania przy stosowaniu w układzie TT wyłącznika różnicowoprądowego RCD       Jeżeli do ochrony przy uszkodzeniu w układzie TT (ochrony przy dotyku pośrednim) stosowane jest urządzenie różnicowoprądowe (RCD), powinny być spełnione następujące warunki:   RA x IΔn ≤ 50 V gdzie:  RA - suma rezystancji w Ω uziomu i przewodu ochronnego łączącego uziom z częścią                  przewodzącą dostępną, IΔn - znamionowy prąd różnicowy RCD w A.         Czasy wyłączenia podane w tablicy 41.1 i spełnienie wyżej przedstawionego warunku powinny być zapewnione przy prądzie równym 5 IΔn.     Wymagania przy stosowaniu w układzie TT urządzenia nadpradowego       Jeżeli do ochrony przy uszkodzeniu w układzie TT  stosowane jest urządzenie nadprądowe (przy zapewnieniu bardzo małej impedancji), powinny być spełnione następujące warunki:       - czas wyłączenia nie może przekraczać  odpowiednio 1 s lub czasu podanego w tablicy 41.1,       - skuteczność działania ochrony określa wzór:   Zs x Ia ≤ Uo gdzie: Zs- impedancja pętli zwarciowej w Ω obejmującej źródło zasilania, przewód liniowy do miejsca       zwarcia, przewód ochronny części przewodzących dostępnych, przewód uziemiający, uziom       instalacji, uziom źródła, Ia- prąd powodujący samoczynne wyłączenie w wymaganym czasie, Uo- napięcie znamionowe instalacji a.c. lub d.c. przewodu liniowego względem ziemi, w V.       Przy zwarciu części czynnej z częścią przewodzącą dostępną, powinno nastąpić samoczynne odłączenie urządzenia od sieci w wymaganym czasie, lub obniżenie napięcia dotykowego na częściach przewodzących do wartości bardzo niskiego napięcia bezpiecznego UL. 3.5.1.4 Ochrona w układzie IT       Wymaga się w układach IT, aby części czynne były izolowane od ziemi, lub połączone z ziemią przed odpowiednio dużą impedancję. Połączenie można wykonać w punkcie neutralnym lub środkowym układu, albo w sztucznym punkcie neutralnym. Jeżeli w układzie nie ma punktu neutralnego lub środkowego, to połączenie układu z ziemią poprzez dużą impedancję, może zapewnić  przewód liniowy.       Na rys. 5a linią przerywaną zaznaczono obwód, w którym płynie prąd Id w układzie IT z izolowanym punktem neutralnym i przy indywidualnym uziemieniu części przewodzących dostępnych. Rys. 5a Obwody prądu przy pierwszym uszkodzeniu izolacji podstawowej w układzie IT z izolowanym punktem neutralnym.   1) Prąd pierwszego zwarcia z częścią przewodzącą dostępną ma charakter prądu pojemnościowego i jego ograniczona wartość (często poniżej 1A) nie wystarcza do spełnienia warunku samoczynnego wyłączenia zasilania, ale za to z reguły występuje skuteczne obniżenie napięcia dotykowego do bezpiecznego w danych warunkach środowiskowych. W tym przypadku samoczynne wyłączenie nie jest bezwzględnie wymagane. Powinny być spełnione warunki.                                                           RA x Id  ≤ 50 V gdzie: RA - suma rezystancji uziomu i przewodu ochronnego części przewodzących dostępnych, w Ω,  Id - prąd uszkodzeniowy w A pierwszego zwarcia pomiędzy przewodem liniowym i częścią        przewodzącą dostępną.   Uwagi: a) Części przewodzące dostępne powinny być uziemione indywidualnie, grupowo lub     zbiorowo.                         b) Na wartość Id  mają wpływ prądy upływowe i całkowita impedancja uziemienia instalacji     elektrycznej. c) Zaleca się, aby pierwsze uszkodzenie w układzie IT było wyeliminowane w możliwie krótkim     czasie.   W układzie IT mogą być stosowane następujące urządzenia ochronne i do monitorowania: - urządzenia ochronne nadprądowe; - urządzenia ochronne różnicowoprądowe (RCD). - urządzenia stałej kontroli stanu izolacji (IMD); - urządzenia monitorowania prądu różnicowego (RMC); - systemy lokalizacji uszkodzenia izolacji;         W przypadku gdy układ IT przeznaczony jest do zasilania obwodów elektrycznych, należy zastosować urządzenie monitorujące izolację w celu ujawnienia pierwszego zwarcia części czynnej  z częścią przewodzącą dostępną lub ziemią.  Wskazanie pojawienia się pierwszego zwarcia może być zapewnione przez RCM lub system lokalizacji uszkodzeń izolacji. Urządzenie to powinno uruchomić sygnalizację akustyczną i/lub wizualną utrzymywaną przez cały czas trwania zwarcia. .       Tam gdzie w układzie IT stosowane są urządzenia ochronne różnicowoprądowe (RCD), w przypadku pierwszego zwarcia nie można wykluczyć błędnego zadziałania  RCD z powodu pojemnościowych prądów upływu.   2) Zwarcie podwójne       Praca układu IT z niewyłączonym pojedynczym uszkodzeniem izolacji podstawowej urządzenia, zwiększa prawdopodobieństwo uszkodzenia izolacji podstawowej w innym urządzeniu..  Powstaje wtedy zwarcie podwójne, którego prąd zwarciowy może być duży a napięcia dotykowe mogą przekraczać wartości dopuszczalne. W takich przypadkach jest konieczne samoczynne wyłączenie zasilania w wymaganym czasie.  Na rys. 5b linią przerywaną zaznaczono obwód, w którym płynie prąd drugiego zwarcia w układzie IT z izolowanym punktem neutralnym.   Rys. 5b Obwody prądu zwarcia podwójnego w układzie IT przy zbiorowym uziemieniu części przewodzących dostępnych.         Po wystąpieniu pierwszego zwarcia, warunki do samoczynnego wyłączenia zasilania w przypadku wystąpienia drugiego zwarcia w innym przewodzie czynnym będą następujące: 1)  Jeżeli dostępne części przewodzące są połączone przewodem ochronnym i wspólnie uziemione      przez ten sam układ uziemiający (zbiorowo),  warunki stają sie podobne jak dla układu TN. a) Jeżeli w układzie a.c. nie jest prowadzony przewód neutralny, a w układzie d.c. nie jest przewód     środkowy, powinny być spełnione następujące warunki:   2Iaּ Zs ≤ U   b) Jeżeli w układzie a.c. jest prowadzony przewód neutralny, a w układzie d.c.- jest prowadzony     przewód środkowy, powinny być spełnione następujące warunki:   2Iaּ Z^'s ≤ Uo gdzie: Zs - impedancja pętli zwarciowej w Ω,  obejmującej przewód liniowy i przewód ochronny, Z's - impedancja pętli zwarciowej w Ω, obejmującej przewód neutralny i przewód ochronny, U  -  znamionowe napięcie a.c. lub d.c. w V między przewodami liniowymi, Uo - znamionowe napięcie a.c. lub d.c. w V między przewodem liniowym a odpowiednio przewodem       neutralnym lub środkowym, Ia   - prąd wyłączający, powodujący samoczynne wyłączenie zasilania w wymaganym czasie, w A.   - współczynnik 2 - uwzględnia przypadek jednoczesnego wystąpienia dwóch zwarć, przy czym zwarcia te mogą wystąpić w różnych obwodach.   c) Maksymalne czasy wyłączenia określone w tablicy 41.1 dla układu TN są odpowiednie także dla    układów IT;  i to zarówno z zastosowanym przewodem neutralnym lub środkowym lub bez takich    przewodów.   2) W przypadku, gdy części przewodzące dostępne w układzie IT są uziemione indywidualnie lub grupowo, mają zastosowanie następujące warunki:   RA x Ia  ≤ 50 V gdzie: RA - suma rezystancji w Ω uziomu i przewodu ochronnego do części przewodzących dostępnych,  Ia - prąd powodujący samoczynne wyłączenie przez urządzenia zabezpieczające w czasie        określonym w tablicy 41.1 dla układu TT.        Jeżeli spełnienie w/w warunku jest zapewnione przez RCD, to czas wyłączenia i spełnienie wyżej przedstawionego warunku powinny być zapewnione przy prądzie Ia równym 5 IΔn.     3.5.2 Bardzo niskie napięcie funkcjonalne  (FELV)       W przypadku, gdy ze względów funkcjonalnych jest stosowane napięcie znamionowe nieprzekraczające 50 V a.c. lub 120 V d.c. lecz wymagania odnoszące się do SELV i PELV nie są spełnione i gdzie SELV i PELV nie są niezbędne, do zapewnienia ochrony podstawowej i ochrony przy uszkodzeniu powinny być przyjęte dodatkowe, następujące  środki ochrony określone jako FELV. 1) Ochrona podstawowa powinna być zapewniona przez:     a) izolację podstawową, odpowiadającą napięciu znamionowemu obwodu pierwotnego źródła,         albo przez     b) przegrody lub obudowy. 2) Części przewodzące dostępne urządzenia obwodu FELV powinny być połączone z przewodem     ochronnym obwodu pierwotnego źródła, pod warunkiem, że pierwotny obwód jest chroniony przez     samoczynne wyłączenie zasilania.     Rys. 6 Środek ochrony FELV         Źródłem obwodu FELV może być np. transformator, z co najmniej prostą separacją między uzwojeniami, albo stosowany do obwodów SELV i PELV transformator ochronny zgodny z EN 61558-2-6.   Wtyczki i gniazda wtyczkowe stosowane w obwodach FELV powinny odpowiadać następującym wymaganiom: - wtyczki powinny uniemożliwić włożenie do gniazdka wtyczkowego o innym napięciu, - gniazda wtyczkowe powinny uniemożliwić włożenie wtyczek na inne napięcie, - gniazda wtyczkowe powinny być wyposażone w styk przewodu ochronnego.   3.5.3  Środek ochrony: podwójna lub wzmocniona izolacja Rodzaje izolacji. Definicje (wg. PN-EN 61140: 2005): - Izolacja - może być stała, ciekła lub gazowa (np. w powietrzu) lub stanowić ich kombinację. - Izolacja podstawowa - izolacja części czynnych niebezpiecznych, która zapewnia ochronę   podstawową. - Izolacja dodatkowa - izolacja niezależna zastosowana jako uzupełnienie izolacji podstawowej   do zapewnienia ochrony w przypadku uszkodzenia. - Izolacja podwójna - Izolacja składająca się z izolacji podstawowej i izolacji dodatkowej. - Izolacja wzmocniona - izolacja niebezpiecznych części czynnych, która zapewnia stopień   ochrony przed porażeniem elektrycznym równoważny izolacji podstawowej.         Według 412.1.1 PN-HD 60364-4-41:2009 podwójna lub wzmocniona izolacja jest środkiem ochrony, w którym: - ochrona podstawowa jest zapewniona przez izolacje podstawową, a ochrona przy uszkodzeniu   jest zapewniona przez izolację dodatkową, lub - ochrona podstawowa i ochrona przy uszkodzeniu jest zapewniona przez izolację wzmocnioną   między częściami czynnymi a częściami dostępnymi.             Ten rodzaj ochrony ma na celu zapobieżenie pojawieniu się niebezpiecznego napięcia na częściach przewodzących dostępnych urządzeń elektrycznych w przypadku uszkodzenia izolacji podstawowej. Istota tego środka ochrony polega na ograniczeniu do minimum możliwości porażenia poprzez zastosowanie izolacji podwójnej lub izolacji wzmocnionej albo równoważnej obudowy izolacyjnej.   1) Wymagania dotyczące ochrony podstawowej i ochrony przy uszkodzeniu       Jeżeli dla całej instalacji lub części instalacji elektrycznej zastosowano środek ochrony: podwójną lub wzmocnioną izolację, to urządzenie elektryczne powinno być jednym z następujących typów urządzeń: 1a. Urządzenie elektryczne mające podwójną lub wzmocnioną izolację (urządzenie Klasy II),   b. Urządzenie elektryczne zapewniające stopień bezpieczeństwa równoważny urządzeniom       elektrycznym Klasy II,      2. Urządzenie elektryczne  o izolacji podstawowej, z wykonaną w czasie montażu instalacji izolacją     dodatkową, zapewniającą stopień bezpieczeństwa równoważny urządzeniu elektrycznemu Klasy II, 3. Urządzenie elektryczne mające nieizolowane części czynne, pokryte w czasie montażu instalacji     izolacją wzmocnioną, zapewniającą stopień bezpieczeństwa równoważny urządzeniu     elektrycznemu Klasy II.   Ad.1 a i b Urządzenia te powinny być oznaczone jest symbolem zgodnie z IEC 69417-5172  jako urządzenie Klasy II. Ad. 2 i 3   Urządzenia te powinny być oznaczone symbolem  zgodnie z IEC 69417-5019. Symbol powinien być umieszczony w widocznym miejscu na zewnątrz  i wewnątrz obudowy, oznaczający zakaz przyłączania przewodu ochronnego,   2) Obudowy urządzeń o podwójnej lub wzmocnionej izolacji       Obudowy urządzeń o podwójnej lub wzmocnionej izolacji powinny spełniać następujące wymagania: a) Każde urządzenie elektryczne mające wszystkie części przewodzące oddzielone od części     czynnych tylko izolacją podstawową, powinno być umieszczone w izolacyjnej obudowie     zapewniającej stopień ochrony, co najmniej IPXXB lub IP2X, odpornej na spodziewane obciążenia     mechaniczne, elektryczne i termiczne, b) Stosowane wymagania:      - części przewodzące mogące przenieść potencjał nie powinny przechodzić przez obudowę        izolacyjną,      - obudowa izolacyjna nie powinna zawierać żadnych śrub lub środków mocujących z materiału        izolacyjnego, których usunięcie mogłoby być konieczne ze względów eksploatacyjnych,        a zastąpienie śrubami metalowymi mogłoby pogorszyć izolację zapewnioną przez obudowę,      - obudowy powinny przejść z wynikiem pozytywnym próbę wytrzymałości elektrycznej, zgodnie        z warunkami podanymi w normie, c) W przypadkach, gdy pokrywy lub drzwiczki obudowy izolacyjnej mogą być otwierane bez użycia     narzędzia lub klucza, części przewodzące dostępne po otwarciu pokrywy lub drzwiczek obudowy,     powinny znajdować się za przegrodą izolacyjną zapewniająca stopień ochrony co najmniej IPXXB     lub IP2X, osłaniającą osoby przed przypadkowym dotknięciem  części czynnych. Przegrody     izolacyjne mogą być usuwane tylko przy użycia narzędzia lub klucza. d) Części przewodzące znajdujące sie w obudowie izolacyjnej nie powinny być połączone     z przewodem ochronnym. ( z wyjątkiem przypadków określonych w pkt. 412.2.2.4 i 412.2.2.5     PN-HD 60364-4-41:2009).     3.5.3 Ochrona za pomocą separacji elektrycznej Definicje (wg. PN-EN 61140: 2005): - Separacja podstawowa - separacja pomiędzy obwodami lub pomiędzy obwodem a ziemią   uzyskana za pomocą izolacji podstawowej. - Separacja ochronna (elektryczna) - rozdzielenie jednego obwodu elektrycznego od innych   w wyniku zastosowania; izolacji podwójnej lub izolacji podstawowej i ekranowania ochronnego   lub izolacji wzmocnionej. - Separacja elektryczna - środek ochrony, który izoluje niebezpieczny obwód czynny od wszystkich    innych obwodów i części, od ziemi i uniemożliwia dotknięcie tego obwodu.   Separacja elektryczna jest środkiem ochrony, w którym:     - ochrona podstawowa jest zapewniona przez izolację podstawową części czynnych lub przegrody       i obudowy oraz     - ochrona przy uszkodzeniu jest zapewniona przez separację podstawowa obwodu od innych       obwodów i od ziemi.         Separacja elektryczna pojedynczego obwodu ma na celu zabezpieczenie przed prądem rażeniowym przy dotyku części przewodzących dostępnych, które mogą znaleźć się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji podstawowej obwodu.       Wszystkie urządzenia elektryczne powinny spełniać wymagania jednego ze środków ochrony przed dotykiem bezpośrednim (izolacja podstawowa części czynnych, przegrody lub obudowy).   Wymagania dotyczące ochrony przy uszkodzeniu 1) Separowany obwód powinien być zasilany ze źródła z co najmniej separacją podstawową,      a napięcie separowanego obwodu nie powinno przekraczać 500 V. 2) Części przewodzące dostępne obwodu separowanego nie powinny byc połączone ani z przewodem     ochronnym ani z częściami przewodzącymi dostępnymi innych obwodów ani z ziemią 3) Części czynne separowanego obwodu nie powinny być połączone z żadnym punktem innego     obwodu, ani z ziemią, ani z przewodem ochronnym.     Aby zapewnić separacje elektryczną, rozmieszczenie powinno być takie, że między obwodami jest zapewniona izolacja podstawowa.         Ochrona przy dotyku pośrednim za pomocą separacji elektrycznej polega na elektrycznym oddzieleniu obwodu zasilającego od obwodu chronionego, za pomocą transformatora separacyjnego o przekładni 1 : 1 lub przetwornicy separacyjnej, wykonanych w Klasie II.       3.5.4 Bardzo niskie napięcie SELV i PELV Definicje (wg. PN-EN 61140: 2005):       Bardzo niskie napięcie (ELV), każde napięcie nie przekraczające odpowiedniej granicy określonej w IEC 61201. Wspólny człon ELV (ang. extra low voltage) oznacza bardzo niskie napięcie, tj. napięcie znamionowe instalacji nieprzekraczające 50 V a.c. lub 120 V d.c..   1) Układ SELV - układ elektryczny, w którym napięcie nie może przekroczyć wartości ELV: - w warunkach normalnych i - w warunkach pojedynczego uszkodzenia, włącznie z uziemieniem w innych obwodach.   2) Układ PELV - układ elektryczny, w którym napięcie nie może przekroczyć wartości ELV: - w warunkach normalnych i - w warunkach pojedynczego uszkodzenia, z wyjątkiem doziemień w innych obwodach.   3) Źródła, które mogą być stosowane do obwodów SELV i PELV: 1) transformator ochronny zgodny z EN 61558-2-6; 2) źródło prądu zapewniające stopień bezpieczeństwa równy do stopnia bezpieczeństwa     transformatora ochronnego, np. przetwornica dwumaszynowa z uzwojeniem zapewniającym     równoważną izolację; 3) źródło elektrochemiczne (np. bateria akumulatorów); 4) źródło niezależne od obwodu wyższego napięcia (np. zespół prądotwórczy napędzany silnikiem    spalinowym). 5) źródła elektroniczne zgodne z 414.3.4 HD-60364-4-41.   4) Wymagania dotyczące obwodów SELV i PELV   Obwody SELV i PELV powinny mieć zapewnioną: -  izolację podstawową między częściami czynnymi i innymi obwodami PELV lub SELV oraz -  separacje ochronną od części czynnych obwodów  niebędących SELV lub PELV, zapewniona    przez podwójną lub wzmocnioną izolację    lub przez izolacje podstawową i ekranowanie ochronne dla istniejącego najwyższego napięcia. -  izolację podstawową między częściami czynnymi a ziemią w obwodach SELV 5) Ochrona za pomocą SELV Rys. 7 Środek ochrony SELV   6) Ochrona za pomocą PELV Rys. 8 Środek ochrony PELV       Obwody PELV, i/lub części przewodzące dostępne urządzenia zasilanego przez obwody PELV, mogą być uziemione. 7) Oprzewodowanie:      Rozdzielenie oprzewodowania obwodów SELV i PELV od części czynnych innych obwodów, które mają co najmniej izolacje podstawową, może być osiągnięte przez: - ułożenie przewodów obwodów SELV i PELV w niemetalowej osłonie lub izolacyjnej obudowie jako   uzupełnienie izolacji podstawowej, - odseparowane przewodów obwodów SELV i PELV od przewodów obwodów o napięciu wyższym niż   Zakres I  przez uziemioną metalową osłonę  lub uziemiony metalowy ekran.       Przewody obwodu o napięciu wyższym niż Zakres I mogą być zawarte w wielożyłowym przewodzie lub innym zestawie przewodów, jeżeli przewody SELV i PELV są izolowane na najwyższe występujące napięcie. Oprzewodowanie tych obwodów spełnia wymagania 412.2.4.1.   8) Wtyczki i gniazda wtyczkowe w obwodach SELV i PELV powinny spełniać następujące wymagania: - wtyczki - nie powinny umożliwiać ich wetknięcia do gniazd wtyczkowych innych napięć, - gniazda wtyczkowe - nie powinny umożliwiać ich wetknięcia w nie wtyczek innych napięć - wtyczki i gniazda wtyczkowe w obwodach SELV i PELV nie powinny być wyposażone w styk   ochronny.   9) W obwodach SELV i PELV muszą być spełnione następujące warunki: a)  części przewodzące dostępne w obwodach SELV nie powinny być połączone z ziemia      lub przewodami ochronnymi, lub dostępnymi częściami przewodzącymi innych obwodów, b) Jeżeli napięcie nominalne przekracza 25 V a.c. lub 60 V d.c. lub urządzenie jest zanurzone,     to powinna być przewidywana ochrona podstawowa obwodów SELV i PELV  za pomocą:     - izolacji podstawowej,     - przegród lub obudów. c) Ochrona podstawowa zwykle nie jest konieczna w normalnych suchych warunkach dla:     - obwodów SELV, gdzie napięcie nominalne nie przekracza 25 V aa.c. lub  60 V d.c.,     - obwodów PELV, gdzie napięcie nominalne nie przekracza 25 V aa.c. lub  60 V d.c. i części       przewodzące dostępne i/lub części czynne są połączone przez przewód ochronny do głównego       zacisku ochronnego. d) We wszystkich innych przypadkach ochrona podstawowa nie jest wymagana, jeżeli napięcie     nominalne obwodów SELB lub PELV nie przekracza 12 V a.c. lub 30 V d.c.     3.5.5 Środki ochrony w instalacjach sterowanych lub pod nadzorem osób wykwalifikowanych lub poinstruowanych   3.5.5.1. Nieprzewodzące pomieszczenia (izolowane stanowiska)       Ten środek ochrony ma na celu zapobieżenie równoczesnemu dotknięciu części, które mogą mieć różny potencjał w wyniku uszkodzenia izolacji podstawowej części czynnych. Dopuszcza się stosowanie urządzeń klasy 0, jeżeli są spełnione wszystkie poniższe warunki:   Izolowanie stanowiska jest środkiem ochrony, w którym: -  Ochrona podstawowa jest zapewniona przez izolację podstawową między niebezpiecznymi    częściami czynnymi  i częściami przewodzącymi dostępnymi oraz - ochrona przy uszkodzeniu jest zapewniona przez środowisko nieprzewodzące.   Części przewodzące dostępne na izolowanym stanowisku powinny być tak rozmieszczone, aby w normalnych warunkach osoby nie dotknęły jednocześnie: - dwóch części przewodzących dostępnych, - części przewodzącej dostępnej i części przewodzącej obcej. jeżeli te części w wyniku uszkodzenia   izolacji podstawowej lub części czynnej mogą znaleźć się pod różnymi potencjałami.         Do stanowiska izolowanego  nie wolno doprowadzać z zewnątrz żadnych uziemionych przedmiotów ani przewodów ochronnych. Ten sposób ochrony wymaga szczególnie skutecznego nadzoru eksploatacyjnego nad instalacjami.         Wymagania dla nieprzewodzącego pomieszczenia (izolowanego stanowiska są spełnione, jeżeli podłoga i ściany pomieszczenia są izolacyjne oraz ma miejsce co najmniej jedno z następujących rozwiązań: a) Odstępy pomiędzy częściami przewodzącymi dostępnymi i częściami przewodzącymi obcymi są     takie jak odstępy pomiędzy częściami przewodzącymi dostępnymi. Odstęp ten jest     wystarczający, jeżeli odległość między dwoma częściami jest nie mniejsza niż 2,50 m;     ta odległość może być zmniejszona  do 1,25 m poza strefą zasięgu ręki. b) Wstawienie skutecznych przeszkód między częściami przewodzącymi dostępnymi i częściami     przewodzącymi obcymi. Takie przeszkody powinny powiększyć odległość do wartości 2,50 m.     Nie powinny być w żadnym przypadku połączone z ziemią lub częściami przewodzącymi     dostępnymi; w miarę możliwości powinny być  wykonane z materiałów izolacyjnych c) izolacja lub układ izolacyjny części przewodzących obcych powinien mieć wystarczającą     wytrzymałość mechaniczną oraz wytrzymywać próbę napięciem o wartości co najmniej 2000 V.      Prąd upływowy w normalnych warunkach pracy nie powinien przekraczać 1 mA.   Zgodnie z PN-HD 60364-6:2008 rezystancja izolacyjnych podłóg i ścian w każdym punkcie pomiaru, powinna być nie mniejsza niż: - 50 kΩ,   dla instalacji o napięciu nominalnym do 500 V, oraz - 100 kΩ, dla instalacji o napięciu nominalny powyżej 500 V,         Jeżeli zmierzona rezystancja izolacji jest w każdym punkcie mniejsza od wymienionej wartości, to ze względu na ochronę przed porażeniem elektrycznym podłogi i ściany są uważane za części przewodzące obce.     3.5.5.2  Ochrona za pomocą nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych       Nieuziemione połączenia wyrównawcze mają na celu zapobieżenie pojawieniu się niebezpiecznych napięć dotykowych. Istota tej ochrony polega na łączeniu między sobą wszystkich części przewodzących jednocześnie dostępnych oraz części przewodzących obcych za pomocą nieuziemionych połączeń wyrównawczych.   Rys. 9 Zasada działania nieuziemionych połączeń wyrównawczych Oznaczenia: A - część przewodząca dostępna z uszkodzoną izolacją, B - część przewodząca obca, T - transformator separacyjny, I - największy spodziewany prąd nie powodujący samoczynnego wyłączenia,  CC - przewód ochronny połączenia wyrównawczego.          System nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych nie powinien mieć połączenia elektrycznego z ziemią ani bezpośrednio, ani przez części przewodzące dostępne lub przez części przewodzące obce. Jeżeli wymaganie to nie może być spełnione, stosuje się ochronę polegającą na samoczynnym wyłączeniu zasilania.          Należy przewidzieć środki ostrożności zapobiegające narażeniu na niebezpieczną różnicę potencjałów osób wchodzących do przestrzeni z połączeniami wyrównawczymi miejscowymi, szczególnie w przypadku, gdy przewodząca podłoga izolowana od ziemi jest połączona z nieuziemionym systemem połączeń wyrównawczych.     3.5.5.3 Separacja elektryczna w przypadku zasilania więcej niż jednego odbiornika       Ochrona przez separację elektryczną zasilania więcej niż jednego urządzenia powinna być zapewniona pod warunkiem spełnienia następujących wymagań:     - wszystkie części przewodzące dostępne obwodu separowanego powinny być połączone razem       przez izolowane, nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe,       Połączenia w obwodzie separowanym nie powinny być  przyłączone do przewodów ochronnych       lub części przewodzących dostępnych innych obwodów i części przewodzących obcych.     - w przypadku podwójnego zwarcia zasilanego przez przewody o różnej biegunowości do dwóch       części przewodzących dostępnych, urządzenie ochronne powinno       zapewnić wyłączenie zasilania w czasie wymaganym przy zwarciu pojedynczym w układzie TN       (tablica 41.1).       Zaleca się, aby iloczyn napięcia znamionowego, podanego  w woltach i łącznej długości oprzewodowania podanej w metrach,  nie przekraczał wartości 100 000 V·m i aby długość oprzewodowania nie przekraczała 500 m.   Rys. 10 Przykład separacji elektrycznej dwóch urządzeń od sieci zasilającej. Połączenie wyrównawcze dodatkowe CC łączące części przewodzące dostępne urządzeń zasilanych z jednego źródła separacyjnego.         Wszystkie gniazda wtyczkowe powinny mieć styk ochronny, który powinien być przyłączony do ochronnego połączenia wyrównawczego, natomiast stosowane przewody giętkie z wyjątkiem tych, które zasilają urządzenia Klasy II, powinny mieć przewód ochronny użyty jako przewód połączenia wyrównawczego CC. 7. Zakresy napięć Tablica 5 Zakresy napięciowe prądu przemiennego i stałego Schemat podziału wyżej wymienionych napięć jest następujący: a) napięcia zakresu I: - bardzo niskie napięcie SELV, - bardzo niskie napięcie PELV, - bardzo niskie napięcie funkcjonalne FELV, b) napięcia zakresu II: - napięcie w układzie sieci TN, - napięcie w układzie sieci TT, - napięcie w układzie sieci IT, - napięcie separowane.   Nazewnictwo napięć stosowanych w elektroenergetyce a) niskie napięcie (n/n)         - napięcia o wartości nie przekraczającej 1000 V. b) wysokie napięcie (WN):    - napięcia o wartości przekraczającej 1 kV, które dzielimy na: -  średnie napięcie (SN)        - napięcia o wartości nie przekraczającej 100 kV, -  najwyższe napięcie (NN)   - napięcia o wartości przekraczającej 100 kV.       Nazewnictwem napięć stosowanych w elektroenergetyce zajmuje się norma PN-E-50601:1992 Słownik terminologiczny elektryki. Wytwarzanie, przesyłanie i rozdzielanie energii elektrycznej. Pojęcia ogólne". 5. Stopnie ochrony obudów       Stopnie ochrony obudów urządzeń elektrycznych są oznaczone kodem IP (International Protection) w następujący sposób:  IP X0, IP 0X lub IP XX, gdzie: - IP (International Protection) - oznaczenie literowe - pierwsza charakterystyczna cyfra (cyfry od 0 do 6 lub litera X) - określa stopień ochrony przed   przedostaniem się obcych ciał stałych do wnętrza obudów urządzeń elektrycznych i dostępem   do części pod napięciem lub części będących w ruchu, - druga charakterystyczna cyfra (cyfry od 0 do 8 lub litera X) - określa stopień ochrony przed   przedostawaniem się wody do wnętrza obudów urządzeń elektrycznych.   Np. IP22 - takie oznaczenie dotyczy obudowy: - pierwsza cyfra 2 - oznacza ochronę urządzenia przed przedostawanie ciał stałych o średnicy   12,5 mm i większej do wnętrza obudowy, - druga cyfra 2 - oznacza ochronę urządzenia przed przedostawaniem się spadających strug wody   do wnętrza obudowy Tablica 3 Stopnie ochrony zapewniane przez obudowy urządzeń elektrycznych 1) Kod IP oznaczony czerwonym drukiem - osłony do pomieszczeń wilgotnych 2) Kod IP napisany kursywą - osłony do pomieszczeń mokrych

6. Klasy ochronności

      Urządzenia elektryczne ze względu na zastosowany  środek ochrony przeciwporażeniowej dzieli się na cztery klasy ochronności : 0, I, II i III.

 

W urządzeniach klasy ochronności 0 ochronę przed porażeniem stanowi w zasadzie tylko izolacja podstawowa. Brak zacisku ochronnego.

 

W urządzeniach klasy ochronności I ochronę realizuje się poprzez połączenie przewodów PE lub PEN z zaciskami ochronnymi, przez co następuje:

- szybkie zadziałanie zabezpieczeń przetężeniowych i wyłączenie zasilania, albo

- ograniczenie napięć dotykowych do wartości uznanych za bezpieczne.

 

W urządzeniach klasy ochronności II ochrona jest zapewniona przez fabryczne zastosowanie izolacji podwójnej lub wzmocnionej.

 

W urządzeniach klasy ochronności III, ochrona przeciwporażeniowa jest zapewniona przez zasilanie ich bardzo niskim napięciem (SELV lub PELV), mieszczącym się w zakresie napięcia bezpiecznego.

Tablica 4 Klasy ochronności urządzeń elektrycznych

 

4. Warunki środowiskowe

      W wieloarkuszowej normie PN-IEC 60364-3:2000 przyjęto zasadę, że postanowienia normy dotyczą normalnych warunków środowiskowych i rozwiązań instalacji elektrycznych, natomiast w warunkach środowiskowych stwarzających zwiększone zagrożenie wprowadza się odpowiednie obostrzenia i stosuje się specjalne rozwiązania instalacji elektrycznych.

      Poszczególne rodzaje warunków środowiskowych zostały usystematyzowane i oznaczone za pomocą kodu literowo-cyfrowego. O doborze środków ochrony przeciwporażeniowej, w praktyce decydują następujące warunki środowiskowe:

- BA  - zdolność osób,

- BB - elektryczna rezystancja ciała ludzkiego,

- BC - kontakt ludzi z potencjałem ziemi.

 

      Doboru środków ochrony przeciwporażeniowej dla normalnych warunków środowiskowych należy dokonywać w oparciu o arkusz 41. Obostrzenia i specjalne rozwiązania instalacji elektrycznych obejmują arkusze normy grupy 700.

 

Obostrzenia te polegają głównie na:

- zakazie umieszczania urządzeń elektrycznych w odpowiednich miejscach (strefach),

- zakazie stosowania niektórych środków ochrony; np. barier, umieszczania poza zasięgiem ręki,

  izolowania stanowiska, nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych,

- stosowaniu urządzeń o odpowiednich stopniach ochrony,

- konieczności stosowania dodatkowych (miejscowych) połączeń wyrównawczych,

- konieczności obniżenia napięcia dotykowego dopuszczalnego długotrwale w określonych warunkach

  otoczenia do wartości 25 V i 12 V prądu przemiennego oraz odpowiednio 60 V i 30 V prądu stałego,

- konieczności stosowania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych o znamionowym prądzie

  różnicowym nie większym niż 30 mA jako uzupełniającego środka ochrony przed dotykiem

  bezpośrednim (ochrony podstawowej),

- kontroli stanu izolacji (doziemienia) w układach sieci IT.

---