2014-12-13

1

Eksploatacja i pomiary w
elektroenergetyce

Ochrona przeciwporażeniowa w
urządzeniach o napięciu do 1 kV

Ochrona przeciwporażeniowa

Ochrona do 1 kV

•

http://bezel.com.pl

Ochrona przeciwporażeniowa

Ochrona do 1 kV

•

Ochrona przeciwporażeniowa to zespół środków
technicznych oraz organizacyjno - prawnych,
mających na celu zapewnienie bezpiecznej
eksploatacji urządzeń, instalacji i sieci
elektroenergetycznych.

▫

pierwsze ustala się na etapie projektowania,

▫

drugie zapewnia właściciel urządzeń, instalacji i
sieci.

Ochrona przeciwporażeniowa

Ochrona do 1 kV

•

Ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo

energetyczne [Dz.U.2006 Nr 89, poz. 625]

•

Ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane

[Dz.U.2006 Nr 156, poz.1118]

•

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia

12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków

technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich

usytuowanie [Dz. U. Nr 75, poz.690]

•

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28

marca 2013 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny

pracy przy urządzeniach energetycznych [ Dz. U 2013.

poz. 492].

•

Wieloczęściowa Polska Norma 60364

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa
(przed dotykiem bezpośrednim)

•

Izolacja podstawowa części czynnych

•

Przegrody lub obudowy

•

Bariery, przeszkody

•

Umieszczenie poza zasięgiem ręki

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

Wykwalifikowany personel

Izolowanie części czynnych

•

Części czynne powinny być w całości pokryte
izolacją, która może być usunięta jedynie przez jej
zniszczenie

•

Izolacja winna spełniać wymagania odpowiednich
norm dotyczących tych urządzeń elektrycznych, w
których jest zastosowana

▫ Pokrycie farbą, pokostem itp. na ogół nie są uznawane

Wymagana okresowa kontrola stanu izolacji

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

2014-12-13

2

Izolowanie części czynnych

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

Ogrodzenia lub obudowy

•

Przeznaczone do zapobiegania jakiemukolwiek
dotknięciu części czynnych

•

Zapewnienie stopnia ochrony min. IP2X a dla
dostępnych górnych poziomych powierzchni min.
IP4X (za wyjątkiem wymiany części - informacja)

•

Odpowiednia wytrzymałość

•

Usunięcie tylko przy użyciu klucza lub innego
narzędzia lub po wyłączeniu zasilania

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

Ogrodzenia lub obudowy

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

Przeszkody, bariery

•

Zabezpieczają przed przypadkowym dotknięciem
(lecz nie przed zamierzonym) do części czynnych

•

Powinny uniemożliwić niezamierzone dotknięcie
części czynnych

•

Mogą być usuwane bez użycia klucza, lecz winny
być zabezpieczone przed niezamierzonym
usunięciem

•

Tylko przy przeszkolonym personelu

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

Przeszkody, bariery

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

Przeszkody, bariery

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

2014-12-13

3

Umieszczenie poza zasięgiem ręki

•

Zapobieganie niezamierzonemu dotknięciu części
czynnych

•

Części o różnych potencjałach nie powinny być
jednocześnie dostępne (min. 2.5m odległości)

•

W miejscach, w których normalnie wykonuje się
prace z użyciem przedmiotów przewodzących o
dużej długości, odległości powinny być
odpowiednio zwiększone

•

W budynkach tylko przy przeszkolonym
personelu

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

Umieszczenie poza zasięgiem ręki

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

Umieszczenie poza zasięgiem ręki

Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

Ochrona do 1 kV

Równoczesna ochrona przez zastosowanie
bardzo niskiego napięcia

•

Bardzo niskie napięcie bezpieczne - SELV (Safety
Extra-Low Voltage) - obwody bez uziemień

•

Bardzo niskie napięcie ochronne - PELV
(Protection Extra-Low Voltage) - obwody z
uziemieniami

•

Bardzo niskie napięcie funkcjonalne - FELV
(Functional Extra-Low Voltage)

Ochrona przeciwporażeniowa jednoczesna

Ochrona do 1 kV

Równoczesna ochrona przeciwporażeniowa
podstawowa i przy zakłóceniu (ochrona dodatkowa)

Ochronę uważa się za zapewniona, jeżeli:

•

napięcie znamionowe instalacji nie przekracza

górnej granicy zakresu napięć bardzo niskich

(ELV), tj. nie przekracza 50V prądu

przemiennego lub 120V prądu stałego

•

źródło zasilania jest oddzielone niezawodnie od

innych obwodów źródłem napięcia bardzo

niskiego

•

obwody są wykonane zgodnie z warunkami

zapisanymi w PN-IEC 30364-4-41

Ochrona przeciwporażeniowa jednoczesna

Ochrona do 1 kV

Źródła napięcia bardzo niskiego (ELV) dla obwodów
SELV i PELV mogą być:

•

transformatory bezpieczeństwa

•

źródła prądu zapewniające bezpieczeństwo

równoważne transformatorowi bezpieczeństwa

(przetwornice bezpieczeństwa)

•

źródła elektrochemiczne (np baterie akumulatorów)

lub inne źródła niezależne od obwodu zasilającego o

wyższym napięciu (np. zespoły prądotwórcze)

•

urządzenia elektroniczne wykonane w taki sposób

aby w czasie uszkodzenia wewnętrznego ich napięcie

wyjściowe mierzone woltomierzem o rezystancji nie

mniejszej niż 3 k



nie mogło przekroczyć górnej

granicy zakresu napięć ELV

Ochrona przeciwporażeniowa jednoczesna

Ochrona do 1 kV

2014-12-13

4

Układy niskiego
napięcia

układ

SELV

Ochrona do 1 kV

Układy niskiego
napięcia

układ

PELV

Ochrona do 1 kV

Układy niskiego
napięcia

układ

FELV

Ochrona do 1 kV

Równoczesna ochrona podstawowa i przy
uszkodzeniu

Ochrona przeciwporażeniowa jednoczesna

Ochrona do 1 kV

Ochrona w obwodach

FELV

Ochrona w obwodach FELV

Ochrona do 1 kV

Ochrona przeciwporażeniowa przy
uszkodzeniu

•

Samoczynne szybkie wyłączenie zasilania

•

Zastosowanie urządzeń II klasy ochronności

•

Izolowanie stanowiska

•

Separacja elektryczna

•

Nieuziemione miejscowe połączenia
wyrównawcze

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

2014-12-13

5

Rażenie napięciem dotykowym w sieci TN

L1
L2
L3
PEN

R

r

U

f

Z

F

R

r

I

Z

Z

PEN

I

Z

I

Z

I

Z

I

r

= U

d

/ (R

c

+ 0.5R

p

)

U

d

= U

0

Z

PEN

/ (Z

f

+Z

PEN

)

I

r

I

r

I

r

R

C

R

p

R

p

I

r

U

d

I

r

+

I

Z

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Sieć TN - C

PEN

PEN

PEN

L1
L2
L3

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Sieć TN - S

L1
L2
L3
N
PE

PE

PE

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Sieć TN - C - S

L1
L2
L3

PEN

PEN

N
PE

PE

Ochrona do 1 kV

Samoczynne wyłączenie zasilania

•

Urządzenie ochronne powinno samoczynnie wyłączyć
zasilanie chronionego obwodu lub urządzenia w taki
sposób, aby w następstwie zwarcia między częścią czynną
z częścią przewodzącą dostępną spodziewane napięcie
dotykowe przekraczające 50V AC lub 120V DC było
wyłączone tak szybko, żeby nie wystąpiły (przy dotyku)
niebezpieczne skutki patofizjologiczne dla człowieka

•

Dostępne części przewodzące powinny być
połączone z przewodem ochronnym

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN

I

K

=U

0

/Z

S

>=I

A

R

r

I

Z

I

Z

I

Z

I

Z

U

F

Z

F

Z

PEN

I

Z

R

r

U

d

L1
L2
L3
PEN

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

2014-12-13

6

Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci
TN

•

Wszystkie części przewodzące dostępne powinny
być przyłączone do uziemionego punktu zasilania
za pomocą przewodów ochronnych uziemionych
na każdym transformatorze (prądnicy)

•

W przypadku zwarcia między przewodem
fazowym (liniowym) i przewodem ochronnym
lub częścią przewodzącą dostępną urządzenie
wyłączające powinno zapewnić samoczynne
wyłączenie zasilania w określonym czasie:

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Czas wyłączenia w sieci TN

Napięcie

znamionowe

względem ziemi U

0

Maksymalny dopuszczalny czas wyłączania

w zależności od napięcia dotykowego

U

L

= 50 V

U

L

=25 V

120 V

0,8 s

0,35 s

230 V

0,4 s

0,2 s

277 V

0,4 s

0,2 s

400 V

0,2 s

0,05 s

>400 V

0,1 s

X

480 V

X

0,05 s

580 V

x

0,02 s

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Czas wyłączenia w sieci TN i TT

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

W przypadku gdy samoczynne
wyłączenie nie może być uzyskane w
wymaganym czasie, to należy
zastosować ochronę uzupełniającą
przez zastosowanie dodatkowego
połączenia wyrównawczego lub
wyłącznik różnicowoprądowy (RCD)
jako urządzenie wyłączające.

Czas wyłączenia w sieci TN

W obwodach rozdzielczych czas wyłączania
nie dłuższy niż 5 s.
pod warunkiem, że…

z rozdzielnicy zasilane są tylko urządzenia „z
czasem 5 s”

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TT - rysunek

U

d

= I

Z

R

o

I

K

= U

0

/ Z

S

>= I

A

PE

L1
L2
L3
N

R

r

R

O

I

Z

U

f

Z

F

R

r

I

Z

I

Z

R

O

I

Z

U

d

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TT

•

Warunek

•

gdzie:

•

Czasy wyłączania wg tabeli wcześniej – w praktyce:

▫ urządzenia ochronne nadmiarowoprądowe

▫ urządzenia ochronne różnicowoprądowe

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

0

min

K

a

S

U

I

I

Z





0

U

napięcie fazowe

S

Z

impedancja pętli zwarcia

z uwzględnieniem przepływu prądu w uziemieniach

a

I

prąd pow. wył w wymaganym czasie

2014-12-13

7

Samoczynne wyłączenie zasilania w sieciach IT
(problem zwarcie podwójne)

•

Przewody i części czynne odizolowane od ziemi

•

Części przewodzące dostępne powinny być uziemione z
zachowaniem warunku: R

O

I

Z

<=50V, gdzie:

▫ R

O

- rezystancja uziemienia ochronnego

▫ I

K

- prąd pojedynczego zwarcia

•

Mogą być stosowane następujące urządzenia ochronne

:

▫ stała kontrola stanu izolacji
▫ urządzenia ochronne nadmiarowoprądowe
▫ urządzenia ochronne różnicowoprądowe

•

Po wystąpieniu podwójnego zwarcia urządzenie
zabezpieczające powinno zapewnić ochronę - wyłączyć
zasilanie z zachowaniem warunków:

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Samoczynne wyłączenie zasilania w sieciach IT - cd.

Napięcie znamion.

U

F

/U

P

[V]

Czas wyłączenia [s]

z przewodem N

bez przewodu N

120 - 240

0.8

5.0

230/400

0.4

0.8

400/690

0.2

0.4

580/1000

0.1

0.2

Z

S

- impedancja pętli zwarcia obejmującej przewód fazowy (liniowy)

i ochronny
Z

S

‘ - impedancja pętli zwarcia obejmującej przewód neutralny i

ochronny
I

A

- prąd powodujący zadziałanie urządzenia zabezpieczającego w

czasie nie dłuższym niż:

Z

S

<=U

P

/(2I

A

) dla sieci bez przewodu N

Z

S

‘<=U

F

/(2I

A

) dla sieci z przewodem N

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Izolacja ochronna

•

Izolacja podwójna (robocza + dodatkowa)

•

Izolacja wzmocniona (równoważna
podwójnej)

•

Obudowa izolacyjna

▫ odpowiednia wytrzymałość
▫ otwierana przy użyciu kluczy lub narzędzi
▫ nie powinny przez nią przechodzić części

przewodzące

Ochrona do 1 kV

Izolacja ochronna - rysunek

Izolacja
wzmocniona

Izolacja
podwójna

Obudowa
izolacyjna

Ochrona do 1 kV

Izolowanie stanowiska

•

Rezystancja podłóg i ścian w każdym punkcie min:

▫ 50k



dla U

n

<=500V

▫ 100k



dla U

n

>500V

•

Części przewodzące dostępne muszą być tak

rozmieszczone

aby

nie można

było jednocześnie dotknąć dwóch części przewodzących dostępnych

lub

jednej części przewodzącej dostępnej i jednej części przewodzącej obcej,
jeżeli części te mogą znaleźć się pod różnymi potencjałami

▫ oddalenie od siebie na min. 2m
▫ umieszczenie barier
▫ izolowanie części przewodzących obcych

•

Na stanowisku nie wolno umieszczać przewodu ochronnego

•

Środki ochrony powinny być wyposażeniem stałym

•

Należy zapobiec przenoszeniu potencjału z zewnątrz przez części
przewodzące obce

Ochrona do 1 kV

Izolowanie stanowiska - rysunek

N

L1
L2
L3

I

r

<=U

F

/R

i

<=10mA

I

r

I

r

>=2m

bariera

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

2014-12-13

8

Nieuziemione miejscowe połączenia wyrównawcze

•

Przewody połączeń wyrównawczych powinny łączyć ze
sobą wszystkie części przewodzące jednocześnie
dostępne i części przewodzące obce

•

System połączeń wyrównawczych nie powinien mieć
połączenia elektrycznego z ziemią

•

Należy przewidzieć środki ostrożności zapobiegające
narażeniu osób wchodzących na stanowisko,
szczególnie gdy przewodząca podłoga połączona jest z
systemem połączeń wyrównawczych

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Nieuziemione miejscowe połączenia wyrównawcze
- rysunek

N

L1
L2
L3

U

d

=0

I

r

I

Z

I

Z

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Separacja elektryczna

•

Obwód zasilany ze źródła separacyjnego
(transformatora separacyjnego lub równoważnego)

•

Napięcie nie większe niż 500V

•

Części czynne nie powinny być połączone z innym
obwodem ani z ziemią

•

Przewody obwodu powinny być widoczne w miejscach,
w których mogą ulec uszkodzeniu

•

Zaleca się oddzielne oprzewodowanie obwodu

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Separacja elektryczna - c.d.

•

Jedno urządzenie:

▫

części przewodzące dostępne obwodu separacyjnego nie powinny
być przyłączone do przewodu ochronnego oraz do części
przewodzących dostępnych innych obwodów

•

Więcej (do 5) urządzeń:

▫

części przewodzące dostępne obwodu separacyjnego powinny być
połączone ze sobą przez izolowane nieuziemione przewody
wyrównawcze, przewody tego obwodu nie powinny być połączone z
przewodami ochronnymi innych obwodów

▫

wszystkie gniazda winny mieć styki ochronne przyłączone do
systemu połączeń wyrównawczych (a przewody żyłę)

▫

w przypadku podwójnego zwarcia dwóch części przewodzących
zasilanych przez przewody o różnej biegunowości urządzenie
ochronne powinno zapewnić wyłączenie zasilania w czasie jak dla
sieci TN

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Separacja elektryczna - jeden odbiornik

Transformator
separacyjny

L

N

I

r

I

r

< U

f

/ R

i

<= 10mA

R

i

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV

Separacja elektryczna - kilka odbiorników

Transformator
separacyjny

L

N

I

Z

I

Z

I

Z

Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu

Ochrona do 1 kV