Bezpieczeństwo

Pracy

(przy urządzeniach

elektrycznych)

Literatura

1. J.Kozłowski, I.Wasiak “Ochrona

przeciwporażeniowa w sieciach elektro-
energetycznych niskiego napięcia” Rozdz. 1-5

2. H.Markiewicz “Instalacje elektryczne”
3. PN-91/E-05009 “Instalacje elektryczne w

obiektach budowlanych” ark.
03,41,43,47,54,56

4. PN-IEC 364-4 “Instalacje elektryczne w

obiektach budowlanych - Ochrona dla
zapewnienia bezpieczeństwa”

5. Warszawski Dom Wydawniczy „Pierwsza

pomoc”

Zakres materiału

•

Wpływ prądu elektrycznego na organizm człowieka

•

Uziemienia

–

rodzaje sieci elektroenergetycznych niskiego napięcia

–

rozpływ prądu w ziemi

•

Rażenie w sieciach elektroenergetycznych niskiego napi
ęcia

•

Ochrona przeciwporażeniowa

–

ochrona przed dotykiem bezpośrednim

–

jednoczesna ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośr
ednim

–

ochrona przed dotykiem posrednim

•

Samoczynne wyłączenie zasilania

•

Środki techniczne

–

przewody ochronne, uziemiające i wyrównawcze

–

wyłączniki różnicowoprądowe

–

wyłączniki nadmiarowoprądowe

•

Pierwsza pomoc przy porażeniu prądem elektrycznym (w
g. [5])

Impedancja ciała człowieka

Z

Z

Z

Z

Z = 500 

Zmiany impedancji ciała

człowieka

centyl

Skutki rażenia prądem

elektrycznym

•

Bezpośrednie

– układ mięśniowy

•

mięśnie klatki piersiowej:
zaciśnięcie

•

mięśnie dłoni: zaciśnięcie

•

mięsień sercowy: zatrzymanie pracy,
fibrylacja

– układ nerwowy: omdlenia, stany

lękowe, zaburzenia równowagi,
czucia

– skutki termiczne: oparzenia

skóry, mięśni, organów
wewnętrznych, pęknięcie kości,
torebek stawowych

• Pośrednie

– działanie łuku

elektrycznego

• cieplne
• świetlne

– urazy

mechaniczne

Wykorzystanie działania

prądu elektrycznego w

medycynie

• Ratownictwo - defibrylator
• Terapia - działanie rozgrzewające i

rozluźniające - „Terapuls”

• Diagnostyka - pomiar potencjałów:

– EKG
– EEG

Wartości graniczne prądów

dla prądu o częstotliwości

50/60Hz

• prąd graniczny (próg) percepcji -

0,5mA

• prąd graniczny (próg)

samouwolnienia - 10mA

• prąd graniczny (próg) fibrylacji:

– 0.1s - 500mA
– 1s - 50mA
– 3s - 30mA

Graniczne wartości prądów dla

prądu stałego

2

500

150

40

Działanie prądu stałego

• Generalnie bezpieczniejszy - wyższe

progi

• Progi: samouwolnienia i percepcji -

tylko przy zmianach wartości prądu

• Próg fibrylacji zależny od polaryzacji

stóp względem ręki

• Groźniejsze tylko skutki termiczne -

brak reakcji na przepływ prądu

Graniczne wartości prądów dla

prądu o częstotliwości powyżej

50/60HZ

50

I

F

/ I

50

Działanie prądu o wyższej

częstotliwości

• Generalnie bezpieczniejszy -

wyższe progi a zwłaszcza próg
fibrylacji - efekt naskórkowości

• Groźniejsze tylko skutki termiczne

(zwłaszcza dla skóry) - brak
reakcji na przepływ prądu

Uziemienia

Uziom

Przewód uziomowy

Główny przewód uziemiający

Zacisk
uziomowy

Przewód
uziemiający

Urządzenie uziemiane

Zacisk
uziemiający

Rodzaje uziemień

•

Uziemienie robocze: uziemienie określonego
punktu obwodu elektrycznego wykonane w celu
zapewnienia prawidłowej pracy urządzeń

•

Uziemienie ochronne: uziemienie dostępnych dla
dotyku metalowych części urządzeń wykonane w
celu zapewnienia ochrony przeciwporażeniowej

•

Uziemienie odgromowe: służy do odprowadzenia
do ziemi prądów wyładowań atmosferycznych

•

Uziemienie pomocnicze: najczęściej wykonywane
w aparatach pomiarowych i zabezpieczających

Rodzaje sieci

elektroenergetycznych niskiego

napięcia

• TN - sieć z uziemieniem roboczym i z

zerowaniem ochronnym

– TN-C - wspólny przewód ochronno-neutralny
– TN-S - rozdzielone przewody ochronny i neutralny
– TN-C-S - w części początkowej (od zasilania) sieć

TN-C, w dalszej sieć TN-S

• TT - sieć z uziemieniem roboczym i z

uziemieniami ochronnymi

• IT - sieć z izolowanym punktem gwiazdowym

transformatora i z uziemieniami ochronnymi

Sieć TN - S

L
1
L
2
L
3

N
PE

PE

PE

Sieć TN - C

PEN

PEN

PEN

1
L
2
L
3

Sieć TN - C - S

L
1
L
2
L
3

PEN

PEN

N
PE

PE

Sieć TT

L
1
L
2
L
3
N

PE

PE

Sieć IT

L
1
L
2
L
3

PE

Rozpływ prądu w ziemi

U

A

B

U

ZA

U

ZB

Rezystywność gruntu

Zależność:

od temperatury T [

o

C] od

wilgotności w[%]



0

T



w

Rażenie napięciem dotykowym i

krokowym

L
1
L
2
L
3
N

R

r

R

O

I

Z

I

Z

U

Z

I

Z

U

k

I

r

I

Z

U

Z

Z

F

R

r

R

O

U

F

U

d

I

r

Rażenie napięciem

dotykowym i krokowym -

prądy rażenia

U

d

R

C

R

p

R

p

I

r

U

r

R

p

R

p

R

C

U

k

I

r

• Rażenie napięciem krokowym:

– I

r

= U

k

/ (R

c

+ 2R

p

)

• Rażenie napięciem dotykowym:

– I

r

= U

d

/ (R

c

+ 0.5R

p

)

Rezystancja przejścia

• Obuwie

– na spodach

gumowych: 10

6



– na spodach

skórzanych:
10

6



– tekstylne: 10

5



– tekstylne

wilgotne: 10

• Podłoga

(sucha)

– PCV: 10

8



– marmur: 10

4



– drewno: 10

9



– asfalt: 10

10



– beton: 10

2



Wpływ odległości od

uziomu

L
1
L
2
L
3
N

R

r

R

O

I

Z

I

Z

U

d1

U

d2

U

d1

< U

d2

U

k1

U

k

2

U

k1

> U

k2

Rażenie prądem

elektrycznym

• Spowodowane napięciem roboczym (w

wyniku dotyku bezpośredniego) - w
wyniku bezpośredniego dotknięcia części
znajdujących się pod napięciem

• Spowodowane napięciem dotykowym (w

wyniku dotyku pośredniego) - w
następstwie zetknięcia się z częściami, na
których napięcie pojawiło się w wyniku
uszkodzenia izolacji roboczej (awarii)

Rażenie napięciem

międzyfazowym

I

r

= U

p

/

R

c

PE

L
1
L
2
L
3
N

R

r

R

O

I

r

I

r

Z

F

Z

F

R

C

U

P

Rażenie napięciem

fazowym w sieci TT lub

TN

I

r

= U

f

/ (R

c

+ 0.5R

p

)

PE

L
1
L
2
L
3
N

R

r

R

O

I

r

I

r

I

r

I

r

R

C

R

p

R

p

I

r

U

f

Z

F

R

r

Rażenie napięciem

fazowym w sieci IT

I

r

= U

f

/(R

c

+0.5R

p

+0.33R

i

)

L
1
L
2
L
3

R

r

I

r

PE

R

O

I

r

R

i

I

rL3

I

rL2

I

rL1

R

i

R

i

Rażenie napięciem

fazowym w stanie

doziemienia w sieci IT

I

r

= U

p

/ (R

c

+0.5R

p

)

L
1
L
2
L
3

R

r

I

r

PE

R

O

I

r

R

Z

= 0

I

r

I

r

Rażenie napięciem

dotykowym w sieci TT

PE

L
1
L
2
L
3
N

R

r

R

O

I

Z

U

f

Z

F

R

r

I

Z

I

Z

R

O

I

Z

I

Z

I

Z

I

r

= U

d

/ (R

c

+ 0.5R

p

)

U

d

= R

o

U

f

/ (Z

f

+R

o

+R

r

)

R

C

R

p

R

p

I

r

U

d

I

r

I

r

+

I

r

+

I

r

+

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

f

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

Warunki środowiskowe

• Warunki środowiskowe 1- nie istnieją

okoliczności wpływające na zmniejszenie
odporności organizmu człowieka na działanie
napięcia

• Warunki środowiskowe 2 - istnieją okoliczności

zmniejszające odporność człowieka, takie jak:

– właściwości środowiska lub rodzaj pracy powodujący

zwilżenie dłoni lub stóp

– wysoka temperatura powodująca potnienie naskórka
– skrępowanie swobody ruchów
– praca na stanowisku przewodzącym, jeżeli w zasięgu ręki

znajdują się przedmioty metalowe uziemione

– możliwość dotyku wielkopowierzchniowego

Napięcie bezpieczne

• dla prądu stałego:

– 120V w warunkach środowiskowych

1

– 60V w warunkach środowiskowych 2

• dla prądu przemiennego 50/60Hz:

– 50V w warunkach środowiskowych 1
– 25V w warunkach środowiskowych 2

Ochrona

przeciwporażeniowa w

warunkach pracy

normalnej (podstawowa)

• Zespół środków chroniących człowieka przed

zetknięciem się z częściami urządzeń lub
instalacji będących normalnie pod napięciem,
jak również przed przeniesieniem się napięcia
na inne przedmioty

• Podlegają jej wszystkie urządzenia elektryczne
• Musi być w nich zastosowany jeden ze

środków ochrony przed dotykiem
bezpośrednim

Ochrona przeciwporażeniowa

w warunkach pracy

zakłóceniowej (dodatkowa)

• Zespół środków chroniących przed skutkami

niebezpiecznego napięcia dotykowego, jakie może
pojawić się w wyniku awarii na częściach urządzeń
nie będących normalnie pod napięciem

• Podlegają jej wszystkie urządzenia elektryczne, za

wyjątkiem części przewodzących dostępnych, które
nie mogą być uchwycone dłonią, a ochrona jest
utrudniona (np. śrubki) oraz osprzętu linii
napowietrznych

• Musi być w nich zastosowany jeden ze środków

ochrony przed dotykiem pośrednim

Klasy ochronności

• Klasa 0 - urządzenia, w których ochrona

przeciwporażeniowa jest zapewniona jedynie
przez izolacje roboczą

• Klasa I - urządzenia, których obudowy

przeznaczone są do połączenia z przewodem
ochronnym

• Klasa II - urządzenia wykonane z

zastosowaniem izolacji ochronnej

• Klasa III - urządzenia przeznaczone do

zasilania napięciem bezpiecznym

III

Ochrona przed dotykiem

bezpośrednim (ochrona

podstawowa)

• Izolowanie części czynnych
• Ogrodzenia lub obudowy
• Bariery
• Umieszczenie poza zasięgiem ręki
• Urządzenia ochronne

różnicowoprądowe (uzupełnienie
ochrony podstawowej)

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

• Okresowa kontrola stanu izolacji

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

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

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

Urządzenia

różnicowoprądowe

• Urządzenia ochronne różnicowoprądowe o

prądzie wyzwalania nie przekraczającym
30mA uważa się za uzupełnienie ochrony
podstawowej

• Nie mogą być jedynymi środkami ochrony

podstawowej

• Obowiązkowe dla gniazd do 20A

chronionych przez samoczynne wyłączenia
zasilania a umieszczonych na zewnątrz
budynku lub służących do zasilania
urządzeń pracujących na zewnątrz

Równoczesna ochrona przed

dotykiem bezpośrednim i

pośrednim

• 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)

SELV + PELV

1. Poziom napięcia - napięcie bezpieczne
2. Źródło zasilania:

- transformator bezpieczeństwa
- źródło elektrochemiczne
- niektóre urządzenia elektroniczne
- inne równoważne transformatorowi ochronnemu (np.
przetwornica dwumaszynowa)

3. Wtyczki i gniazda unikatowe bez styków ochronnych
4. Części czynne oddzielone od obwodów wyższego

napięcia w sposób nie gorszy niż w transformatorze
bezpieczeństwa

5. Przewody prowadzone oddzielnie, w osłonie

izolacyjnej, oddzielone uziemionymi osłonami lub
posiadające izolację na najwyższe występujące w
sąsiednich przewodach lub żyłach napięcie

SELV

6. Części czynne i części przewodzące

dostępne nie uziemione ani nie
połączone z przewodami ochronnymi
innych obwodów

7. Jeżeli napięcie przekracza 25V AC lub

60V DC to należy zapewnić ochronę
podstawową przez:

- ogrodzenia lub obudowy o stopniu ochrony
min. IP 2X
- izolację o wytrzymałości min. 500V

PELV

6. Jeżeli zachodzi przynajmniej jeden z warunków:

- w warunkach środowiskowych 1 napięcie przekracza
25V AC lub 60V DC
- w warunkach środowiskowych 2 napięcie przekracza
6V

AC lub 15V DC

- urządzenie nie znajduje się w strefie objętej wpływem
połączenia wyrównawczego

to należy zapewnić ochronę podstawową przez:

- ogrodzenia lub obudowy o stopniu ochrony min. IP 2X
- izolację o wytrzymałości min. 500V

FELV

1. Poziom napięcia - napięcie bezpieczne
2. Wtyczki i gniazda unikatowe
3. Ochrona podstawowa zapewniona przez:

- ogrodzenia lub obudowy
- izolację dla napięcia pierwotnego

4. Ochrona dodatkowa zapewniona przez

połączenie części przewodzących dostępnych
obwodu FELV z:

- przewodem ochronnym obwodu pierwotnego o ile
obwód pierwotny chroniony jest przez samoczynne
wyłączenie zasilania
- nieuziemionym przewodem połączenia
wyrównawczego obwodu pierwotnego, gdy ten
chroniony jest przez separację elektryczną

Ochrona przed dotykiem

pośrednim (ochrona

dodatkowa)

• Izolacja ochronna
• Izolowanie stanowiska
• Nieuziemione miejscowe

połączenia wyrównawcze

• Separacja elektryczna
• Samoczynne wyłączenie zasilania

Izolacja ochronna -

rysunek

Izolacja
wzmocniona

Izolacja
podwójna

Obudowa
izolacyjna

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

Izolowanie stanowiska -

rysunek

N

L
1
L
2
L
3

I

r

<=U

F

/R

i

<=10mA

I

r

I

r

>=2m

bariera

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

Nieuziemione miejscowe połączenia

wyrównawcze - rysunek

N

L
1
L
2
L
3

U

d

=0

I

Z

I

Z

I

r

U

k

=U

f

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

Separacja elektryczna - jeden

odbiornik

Transformator
separacyjny

L

N

I

r

I

r

< U

f

/ R

i

<=

10mA

R

i

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

Separacja elektryczna - kilka

odbiorników

Transformator
separacyjny

L

N

I

Z

I

Z

I

Z

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

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

• W pewnych okolicznościach dopuszcza się czas

wyłączania nie dłuższy niż 5s niezależnie od wartości
napięcia dotykowego

• Dostępne części przewodzące powinny być

połączone z przewodem ochronnym

Samoczynne wyłączenie

zasilania w sieci TN - rysunek

I

Z

=U

F

/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
PE
N

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:

Czas wyłączenia w sieci

TN

U

F

[V ]

t

m ax

[s]

<1 2 0

0 .8

1 20 – 23 0

0 .4

2 30 – 27 7

0 .4

2 77 – 40 0

0 .2

>4 0 0

0 .1

Samoczynne wyłączenie zasilania w

sieci TN - c.d.

•

Warunek jest spełniony, gdy Z

S

I

A

<= U

F

, gdzie

– Z

S

- impedancja pętli zwarcia obejmującej źródło

zasilania, przewód fazowy (liniowy) i przewód
ochronny

– I

A

- prąd powodujący zadziałanie urządzenia

zabezpieczającego w czasie zgodnym z tabelą

– U

F

- napięcie fazowe

•

W sieci TN mogą być stosowane następujące
urządzenia ochronne:

– urządzenia ochronne nadmiarowoprądowe
– urządzenia ochronne różnicowoprądowe (nie w

TN-C)

Charakterystyka czasowo-prądowa

bezpiecznika

10

1

10

2

10

3

10

4

I[A]

t[s
]

10

3

10

2

10

1

10

0

10

-1

10

-2

0.4

I

A

= 160A

125A

40A

Samoczynne wyłączenie zasilania w

sieci TN - czas wyłączenia do 5s

• Czas wyłączenia do 5s może być przyjęty w

obwodach rozdzielczych

• Czas do 5s dopuszcza się również w obwodach

zasilających urządzenia stacjonarne, jeżeli na
innych obwodach napięcie dotykowe utrzymujące
się na częściach przewodzących dostępnych do
chwili wyłączenia nie przekroczy 50V

• Warunek powyższy jest spełniony, jeżeli

impedancja przewodu ochronnego między
rozdzielnicą, a punktem przyłączenia przewodu
ochronnego do głównej szyny uziemiającej nie
przekracza 50Z

S

/U

F

[]

Samoczynne wyłączenie zasilania w

sieci TN - czas wyłączenia do 5s -

rysunek

L1
L2
L3
PE
N

U

f

Z

F

R

r

Z

PEN1

I

Z

R

C

U

d

R

r

50V

Z

U

U

50Z

)I

R

(Z

U

;

U

50Z

)

R

(Z

;

R

R

S

F

F

S

Z

d1

PEN2

d

F

S

d1

PEN2

d1

d2















I

Z

U

d

R

d1

R

d2

Główna szyna uziemiająca

Z

PEN2

R

d1

R

d2

GSzU

A

B

A -czas wył. do 5s
B - czas wył. 0,4s

Uziemienia dodatkowe

• W przypadku przebicia

– obniżenie napięcia dotykowego
– zwiększenie prądu zwarcia - skrócenie

czasu wyłączenia napięcia zasilania

• W przypadku przerwy w przewodzie

ochronnym

– obniżenie napięcia dotykowego
– umożliwienie przepływu prądu zwarcia -

możliwość wyłączenia napięcia zasilania

Uziemienia dodatkowe -

rysunek

Napięcie
dotykowe
dla:

W - otwarty

(brak uziem.
dod.)

W -
zamknięty

(jest uziem.
dod.)

U

F

Z

F

Z

PEN

I

Z

R

r

U

d

R

d

U

F

Z

F

Z

PEN

I

Z

R

r

U

d

R

r

I

Z

I

Z

R

d

W

L1
L2
L3
PEN

U

d

x

U

d

x

Uziemienia dodatkowe -

przerwa w PE

U

F

Z

F

I

Z

R

r

U

d

R

d

U

F

Z

F

R

r

U

d

Napięcie
dotykowe
dla:

W - otwarty

(brak uziem.
dod.)

W -
zamknięty

(jest uziem.
dod.)

R

r

I

Z

I

Z

R

d

W

L1
L2
L3
PEN

U

d

x

U

d

x

Zwarcie przewodu fazowego

(liniowego) z ziemią w sieci

TN

• Gdy może nastąpić bezpośrednie zwarcie

przewodu fazowego (liniowego) z ziemią
(linie napowietrzne) to aby napięcie
między przewodem ochronnym a ziemią
nie przekroczyło 50V musi być spełniony
warunek: R

B

/R

E

<=50/(U

F

-50), gdzie:

– R

B

- wypadkowa rezystancja wszystkich

połączonych równolegle uziomów

– R

E

- minimalna rezystancja przejścia w

miejscu zwarcia

Zwarcie przewodu fazowego

(liniowego) z ziemią w sieci TN -

rysunek

50

50

50

















F

E

B

E

B

B

F

F

E

B

B

F

d

U

R

R

V

R

R

R

U

Z

R

R

R

U

U

R

B

I

Z

U

F

Z

F

R

E

I

Z

R

B

U

d

I

Z

R

E

L1
L2
L3
PEN

Sieć TN-S a TN-C

• Możliwość stosowania wyłączników

różnicowoprądowych w sieci TN-S

• W przypadku przepływu prądu I

N

w

przewodzie neutralnym w sieci TN-S
spadek napięcia na tym przewodzie
nie przenosi się na części chronione
- istotne przy dużym I

N

- również dla

prądów trzeciej harmonicznej

Samoczynne wyłączenie zasilania w

sieci TT - rysunek

U

d

= I

Z

R

o

I

Z

= U

f

/ Z

S

>=

I

A

PE

L
1
L
2
L
3
N

R

r

R

O

I

Z

U

f

Z

F

R

r

I

Z

I

Z

R

O

I

Z

U

d

Samoczynne wyłączenie zasilania w

sieci TT

• Wszystkie części przewodzące dostępne chronione przez to

samo urządzenie powinny być połączone ze sobą przewodami
ochronnymi i przyłączone do tego samego uziomu

• Punkt neutralny powinien być uziemiony w każdej stacji

transformatorowej

• Powinien być spełniony warunek:

– I

Z

>=I

A

lub U

d

<=50V, przy czym U

d

= I

Z

R

O

, skąd: R

O

I

A

<=50V

– I

A

jest znamionowym prądem wyzwalającym wyłącznika

różnicowoprądowego lub też prądem zapewniającym samoczynne
zadziałanie wyłącznika nadmiarowoprądowego w czasie nie
dłuższym niż 5s, R

O

- rezystancją uziemienia ochronnego

• Mogą być stosowane następujące urządzenia ochronne:

– urządzenia ochronne nadmiarowoprądowe - czas wyłączenia do 5s
– urządzenia ochronne różnicowoprądowe - czas wyłączenia do 1s

PE

L1
L2
L3
PEN

R

r

R

O

M2

M1

Zakaz uziemień ochronnych w

TN

R

r

=4,5 R

O

=1,2 Z

F

=Z

PEN

=0,5 bezp. typu

gG I

nb

=20A

2.

Z

F

R

r

I

Z2

U

F

R

O

U

dM2

U

dM1

I

Z2

I

Z2

I

Z2

I

Z2

2.

2. I

Z2

=220V/(4,5+1,2+0,5) 35,5A t

wył

=400s> t

max

=0,4s

U

dM1

= I

Z2

R

r

=160V>50V U

dM2

= I

Z2

R

O

=42,6V<50V

1.

Z

F

Z

PEN

I

Z1

U

F

I

Z1

I

Z1

I

Z1

I

Z1

1.

1. I

Z1

=220V/(0,5+0,5) 220A t

wył

=0,1s<t

max

=0,4s

Samoczynne wyłączenie zasilania w

sieciach IT - rysunek

L
1
L
2
L
3

R

r

I

Z

PE

R

O

I

Z

I

Z

I

Z

Samoczynne wyłączenie zasilania w

sieciach IT

•

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

Z

- 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:

Samoczynne wyłączenie zasilania w

sieciach IT - cd.

C z a s w ył ąc z en i a [ s]

N a p ię c i e z n a m i o n .

U

F

/U

P

[ V ]

z p rz e w o d e m N

b ez p rz ew o d u N

1 2 0 - 2 4 0

0 .8

5 .0

2 3 0 /4 0 0

0 .4

0 .8

4 0 0 /6 9 0

0 .2

0 .4

5 8 0 /1 0 0 0

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

Przewody ochronne

• Zapewnienie ciągłości przez

– zabezpieczenie przed uszkodzeniami
– nie umieszczanie aparatury łączeniowej,

zabezpieczeń, cewek urządzeń kontrolnych

• Jako przewody ochronne mogą być stosowane

– żyły w kablach wielożyłowych
– ułożone na stałe przewody gołe lub izolowane
– metalowe osłony (np. pancerze kabli)
– rury (za wyj. gazowych)
– części przewodzące obce (nie jako PEN)

• PEN - tylko w instalacjach stałych

Przewody ochronne - przekroje

• Przekrój przewodu ochronnego S

PE

w zależności od

przekroju przewodu fazowego (liniowego) S

F

nie powinien

być mniejszy niż:

– S

PE

>= S

F

dla S

F

<=16mm

2

– S

PE

>= 16mm

2

dla 35mm

2

>= S

F

>16mm

2

– S

PE

>= S

F

/2 dla S

F

>35mm

2

• Przekrój PEN w kablach koncentrycznych min. 4mm

2

,

wszystkie połączenia dublowane

• Przekrój przewodu, nie będącego żyłą kabla lub jego

powłoką nie powinien być mniejszy niż:

– dla PE:

• 2.5mm

2

dla przewodów zabezpieczonych przed mech.

uszkodzeniem

• 4.0mm

2

dla przewodów niezabezpieczonych

– dla PEN: 10mm

2

Cu lub 16mm

2

Al

Przewody uziemiające

• Przekroje tak, jak przewody ochronne z tym,

że:

• Przewody zakopane w ziemi powinny mieć

przekrój co najmniej:

– zabezpieczone przed korozją i uszkodzeniem

mechanicznym - bez dodatkowych wymagań

– zabezpieczone przed korozją a nie zabezpieczone

przed uszkodzeniem mechanicznym: 16mm

2

– nie zabezpieczone przed korozją: 25mm

2

Cu i

50mm

2

Fe

Połączenie wyrównawcze

główne:

• W każdym obiekcie budowlanym połączenie

wyrównawcze główne powinno łączyć ze sobą:

– główny przewód ochronny (obwodu rozdzielczego)
– główną szynę (zacisk) uziemiającą
– rury i inne urządzenia zasilające instalacje

wewnętrzne budynku

– metalowe elementy konstrukcyjne, CO i klimatyzacji

• Przekrój przewodu powinien być nie mniejszy

niż połowa największego przewodu
ochronnego w danej instalacji, lecz nie może
być mniejszy niż 6mm

2

i nie musi być większy

niż 25mm

2

Połączenie wyrównawcze miejscowe

(dodatkowe)

• Jeżeli w instalacji lub jej części nie mogą być

spełnione warunki samoczynnego wyłączenia
zasilania to powinny być wykonane połączenia
wyrównawcze miejscowe

• Powinny obejmować wszystkie części przewodzące

jednocześnie dostępne urządzeń stałych i części
przewodzące obce oraz (jeżeli to możliwe)
metalowe elementy konstrukcyjne

• Przewód połączenia powinien mieć przekrój nie

mniejszy niż połowa przekroju przewodu
ochronnego przyłączonego do tych części
przewodzących dostępnych

Budowa wyłącznika

różnicowoprądowego

I

L

PE

Wyzwalacz

różnicowoprąd

owy

Zamek wyłącznika

Uzwojenie różnicowe Ferrantiego

Rdzeń

przekładni

ka

Ferrantieg

o

Urządzenie chronione

L

N

Przycisk

kontroln

y

I

N

I



I



k



k(

L

- 

N

)=K (I

L

- I

N

)

Wyłączniki

różnicowoprądowe

• Budowa:

– wyłączniki o działaniu bezpośrednim

wyzwalane prądem różnicowym

– wyłączniki o działaniu pośrednim z

wzmacniaczem elektromagnetycznym - nie
działają w przypadku przerwy w przewodzie
neutralnym

• Ochrona

– przed dotykiem pośrednim - nie w sieci TN-C
– przed dotykiem bezpośrednim (prąd

wyzwalania max. 30mA)

– przeciwpożarowa

Zasada działania wyłącznika

różnicowoprądowego - ochrona

dodatkowa

L1
L2
L3
N

R

r

I

L1

I

L2

PI

PE

I

N

I

L3

I

Z

I

Z

I = I

Z

> 0

I

Z

+

Zasada działania wyłącznika

różnicowoprądowego - ochrona

podstawowa

L1
L2
L3
N

R

r

I

L1

I

L2

PI

PE

I

N

I

L3

I = I

r

> 0

I

r

I

r

I

r

+

Parametry wyłączników

różnicowoprądowych

• Znamionowy prąd różnicowy

– 10mA: ochrona pojedynczych urządzeń
– 30mA: ochrona gospodarstw domowych
– 100mA, 300mA: zbiorcze w budynkach, w

przemyśle do ochrony urządzeń, w
gospodarstwach domowych o ile 30mA jest za
mały

• Prąd znamionowy
• Czas zadziałania - opóźnienie dla

zabezpieczeń głównych

Charakterystyki wyłączników

różnicowoprądowych

40ms

t

0,5I

n

I

n

5I

n

I



30mA300mA

I



t

2

1

PI

PI

PI

PI

PI

1

2

Selektywność

wyłączników

różnicowoprądowych

wyłącznik

wyłączniki

główny

obwodowe

Ograniczenia w stosowaniu

wyłączników różnicowoprądowych

- sieć TN-C

L1
L2
L3
PEN

R

r

I

N

I

L1

I

L2

I

L3

PI

I

Z

I = I

L1

+I

L2

+I

L3

+I

Z

-I

N

-I

Z

= 0

I

Z

I

Z

+

I

Z

+

Ograniczenia w stosowaniu

wyłączników różnicowoprądowych

- uziemienie N

I

L1

+I

L2

+I

L3

+I

N

= 0

L
1
L
2
L
3

N
PE

PI

I

N

I

N1

I

N1

I

N2

I = I

L1

+I

L2

+I

L3

+I

N2

= I

N1

> 0

Wyłączniki

nadmiarowoprądowe

• Zabezpieczenie

przeciwprzeciążeniowe

• Zabezpieczenie przeciwzwarciowe
• Zabezpieczenie

przeciwporażeniowe

Charakterystyki

czasowoprądowe

Zabezpieczenie

przeciwporażeniowe

•

W układach samoczynnego wyłączania zasilania ma
za zadanie wyłączyć napięcie zasilania pod
wpływem prądu wywołanego pojawieniem się na
częściach przewodzących dostępnych
niebezpiecznego napięcia dotykowego

•

Musi zachodzić warunek: I

Z

=U

F

/Z

S

>=I

A

, gdzie:

– I

Z

- prąd wywołany pojawieniem się na częściach

przewodzących dostępnych niebezpiecznego napięcia
dotykowego

– Z

S

- rezystancja pętli zwarcia

– I

A

- prąd, powodujący zadziałanie urządzenia

zabezpieczającego w odpowiednim czasie (nie większym,
niż wynikający z przepisów) - czas zadziałania odczytujemy
z charakterystyki czasowoprądowej zabezpieczenia dla
prądu I

Z

Zabezpieczenie przed prądem

przeciążeniowym

•

I

N

<=I

NB

<=I

dd

•

I

2

<=1,45 I

dd

– I

N

- prąd znamionowy w obwodzie elektrycznym

zabezpieczanym

– I

NB

- prąd znamionowy urządzenia

zabezpieczającego

– I

dd

- długotrwały dopuszczalny prąd przewodu

– I

2

- prąd zadziałania urządzenia

zabezpieczającego (najczęściej określany z
charakterystyki czasowoprądowej jako prąd, pod
wpływem którego urządzenie na pewno zadziała
w ciągu 1 godziny)

Zabezpieczenie przed

prądem zwarciowym

• I

wył

>=I

Z

• t

wył

<= t

max

= (k S/I

Z

)

2

– I

wył

- maksymalny prąd, jaki może wyłączyć

zabezpieczenie

– I

Z

- maksymalny prąd zwarciowy, jaki może

wystąpić w obwodzie chronionym

– t

wył

- czas zadziałania zabezpieczenia przy

prądzie I

Z

– k - stała zależna od materiału, z jakiego

zrobiony jest przewód chroniony i od rodzaju
jego izolacji (od 74 do 115)

– S - przekrój chronionego przewodu w mm

2

Selektywność

zabezpieczeń

nadprądowych

t

I

I

Z

2

1

1

2

wyłącznik

wyłączniki

główny

obwodowe

Pierwsza pomoc przy porażeniu

prądem elektrycznym

• Ogólna ocena sytuacji:

– nie zostać samemu porażonym

• Porażenie napięciem średnim lub wysokim

– nie zbliżać się
– wezwać pomoc
– zabezpieczyć miejsce zdarzenia

• Porażenie napięciem niskim

– odłączyć porażonego do prądu poprzez

• wyłączenie wyłącznikiem, bezpiecznikiem, wtyczką
• wyrwanie przewodów
• odciągnięcie porażonego za pomocą nieprzewodzącego

narzędzia (szczotka) lub za luźne poły ubrania

Porażenie niskim napięciem

• Ocena stanu porażonego

– przytomny

• wezwać pomoc
• opatrzyć obrażenia

• Oparzenia

– schłodzić oparzone miejsce (polewanie zimną

wodą, podanie płynów)

– założyć suchy jałowy opatrunek
– wezwać pomoc lub zawieźć do szpitala
– obserwować, czy nie ma objawów wstrząsu

• skóra zimna, blada, lepka
• przyspieszenie czynności serca, tętno nieregularne
• oddech płytki, osłabienie, zaburzenia równowagi

Poszkodowany nieprzytomny

• Sprawdzamy oddech - 5s

– obserwacja klatki piersiowej
– przystawienie twarzy do ust poszkodowanego

• Oddech jest to

– ułożyć w pozycji bezpiecznej bocznej
– wezwać pomoc

Brak oddechu

• Sprawdzamy akcję serca na tętnicach

szyjnych (po obu stronach „jabłka Adama” w
ułożeniu na wznak z odchyloną głową)

• Tętno jest, to rozpoczynamy sztuczne

oddychanie:

- ułożenie na
wznak na
twardym
podłożu z głową
odchyloną do
tyłu

Sztuczne oddychanie

– sprawdzenie drożności dróg oddechowych - wyjąć

język

– zaciśnięcie nosa poszkodowanego palcami jednej ręki
– objęcie ustami ust poszkodowanego
– powolne wdmuchiwanie powietrza z obserwacją

unoszenia klatki piersiowej - do 2s - z częstotliwością
ok. 10/min

– wydech samoistny
– po pierwszych 10 oddechach wzywamy pomoc
– kontynuujemy do skutku, co jakiś czas przerywając,

celem sprawdzenia, czy poszkodowany nie zaczął sam
oddychać

Sztuczne oddychanie -

rysunek

Sztuczne oddychanie u dzieci

• Obejmujemy ustami nos i usta

dziecka

• Częstotliwość oddechów 20/min
• Zmniejszamy ilość

wdmuchiwanego powietrza

Brak tętna

• Wezwanie pomocy (jeżeli możliwe)
• Rozpoczęcie masażu serca i sztucznego

oddychania:

– jeżeli jeden ratownik to 15 ucisków klatki

piersiowej i 2 oddechy

– jeżeli dwóch ratowników to stosunek liczby

ucisków do oddechów: 5:1

• Co jakiś czas sprawdzamy, czy

poszkodowany nie podjął czynności we
własnym zakresie

• Kontynuujemy do skutku

Brak tętna - masaż serca

• Masaż serca

– w pozycji na wznak

odnaleźć wyrostek
mieczykowy

– palce wskazujący i

środkowy lewej ręki
ustawiamy w okolicy
wyrostka
mieczykowego

– prawą dłoń opieramy

powyżej palców lewej

Masaż serca

– lewą dłoń kładziemy na prawej i

splatamy palce, w czasie uciskania
klatki piersiowej odrywamy od niej
palce, tak, że styka się z nią tylko
nasada prawej dłoni

Masaż serca - c.d.

– ręce muszą być wyprostowane,

pochylamy się nad poszkodowanym i
całym ciężarem naciskamy

– mostek powinien ugiąć się o ok. 4-

5cm

– wykonujemy z częstotliwością 80/min

Masaż serca u dzieci

• Tętno sprawdzamy dwoma palcami przez min. 5s na tętnicy

ramiennej, w połowie odległości między barkiem a dołem
łokciowym na przyśrodkowej powierzchni ramienia

• U niemowląt masaż serca wykonuje się dwoma palcami

przyłożonymi do mostka tuż poniżej linii łączącej brodawki
sutkowe, zakres ucisku - 2cm

• U młodszych dzieci masaż serca 1 ręką, zakres ucisku 3-

4cm, punkt przyłożenia jak u dorosłych

• Częstotliwość masażu 100/min - 5 ucisków na jeden oddech