background image

 

 

Ochrona 

przeciwporażeniowa w 

urządzeniach niskiego 

napięcia

Podstawowe sposoby 

realizacji ochrony

background image

 

 

Rodzaje ochrony przeciwporażeniowej i 
środki jej realizacji w instalacjach 
elektrycznych niskiego napięcia (liczby w 
polach – zgodne z PN - IEC 60364 – 4 - 4)

412 Ochrona przed dotykiem bezpośrednim – ochrona podstawowa

412.1 Ochrona polegająca na izolowaniu części czynnych

412.2 Ochrona przy użyciu ogrodzenia lub obudowy

412.3 Ochrona przy użyciu barier

412.4 Ochrona polegająca na umieszczeniu poza zasięgiem ręki

412.5 Ochrona uzupełniająca za pomocą urz. różnicowoprądowego

background image

 

 

Rodzaje ochrony przeciwporażeniowej i 
środki jej realizacji w instalacjach 
elektrycznych niskiego napięcia (liczby w 
polach – zgodne z PN - IEC 60364 – 4 - 4)

413 Ochrona przed dotykiem pośrednim – ochrona dodatkowa

413.1 Ochrona za pomocą samoczynnego wyłączenia zasilania

413.2 Ochrona polegająca na zastosowaniu urz. II kl. ochronności 
lub o izolacji równoważnej

413.3 Ochrona polegająca na izolowaniu stanowiska

413.4 Ochrona za pomocą nie uziemionych poł. wyrównawczych

413.5 Ochrona za pomocą separacji elektrycznej

background image

 

 

Rodzaje ochrony przeciwporażeniowej i 
środki jej realizacji w instalacjach 
elektrycznych niskiego napięcia (liczby w 
polach – zgodne z PN - IEC 60364 – 4 - 4)

411 Równoczesna ochrona przed dotykiem 
bezpośrednim i pośrednim

411.1 Ochrona polegająca na zastosowaniu 
bardzo niskiego napięcia SELV i PELV

411.2 Ochrona za pomocą ograniczenia 
energii rozładowania

411.3 Obwody FELV

background image

 

 

Ochrona przed dotykiem 
bezpośrednim (ochrona 
podstawowa)

Izolowanie części czynnych

Ogrodzenia lub obudowy

Bariery

Umieszczenie poza zasięgiem ręki

Urządzenia ochronne 
różnicowoprądowe (uzupełnienie 
ochrony podstawowej)

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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)

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

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

+ 0.5R

p

 )

U

d

  =  U

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

background image

 

 

Sieć TN - C

PEN

PEN

PEN

L
1
L
2
L
3

background image

 

 

Sieć TN - S

L
1
L
2
L
3

N
PE

PE

PE

background image

 

 

Sieć TN - C - S

L
1
L
2
L
3

PEN

PEN

N
PE

PE

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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:

background image

 

 

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

background image

 

 

Charakterystyki czasowo-prądowe wyzwalaczy typu B, C i D 
wyłączników nadprądowych
I

N

 – prąd wyzwalacza przeciążeniowego, 

T

nt

, I

t

 – prąd niezadziałania i prąd zadziałania 

wyzwalacza

background image

 

 

Ochrona przed dotykiem pośrednim w sieci o układzie TN-S
- układy samoczynnego wyłączenia zasilania za pomocą 
wyłącznika różnicowoprądowego (1) bezpieczników (2) i 
wyłączników (3)

background image

 

 

Ochrona przed dotykiem pośrednim w sieci o układzie TN-S
- charakterystyki czasowo-prądowe bezpieczników gL
F

16

 – charakterystyka pasmowa bezpiecznika 16 A 

background image

 

 

Wyłącznik różnicowoprądowy – kluczowy 
element ochrony przeciwporażeniowej

background image

 

 

Znana od 40 lat idea działania...

background image

 

 

... znalazła masowe zastosowanie dzięki 
miniaturyzacji i nowym rozwiązaniom 
materiałowym

i jest jednym z wielu elementów nowoczesnych i 
bezpiecznych instalacji elektrycznych.

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

Charakterystyki wyłączników 
różnicowoprądowych

40ms

t

0,5I

n  

 I

n

5I

n

I

background image

 

 

30mA300mA

I

t

2

1

PI

PI

PI

PI

PI

1

2

Selektywność wyłączników 
różnicowoprądowych

wyłącznik   

wyłączniki

 główny      

obwodowe

background image

 

 

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 

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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

-50), gdzie:

R

B

- wypadkowa rezystancja wszystkich 

połączonych równolegle uziomów

R

E

 - minimalna rezystancja przejścia w miejscu 

zwarcia

background image

 

 

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

dM1

U

dM2

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

background image

 

 

Samoczynne wyłączenie zasilania w 
sieci TT - rysunek

U

d

 = I

Z

 R

o

I

Z

  = U

f

 / Z

>= 

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

background image

 

 

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

I

<=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

background image

 

 

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

- 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:

background image

 

 

Samoczynne wyłączenie zasilania w sieciach IT - 
cd.

C z a s  w ył ąc z en i a  [ s]

N a p ię c ie  z n a m i o n .

U

F

/U

P

 [ V ]

z  p rz e w o d e m  N

b e z  p rz e w 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

background image

 

 

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

background image

 

 

Izolacja ochronna - 
rysunek

Izolacja
wzmocniona

Izolacja
podwójna

Obudowa 
izolacyjna

background image

 

 

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

background image

 

 

Izolowanie stanowiska - rysunek

N

L
1
L
2
L
3

I

r

<=U

F

/R

i

<=10mA

I

r

I

r

>=2m

bariera

background image

 

 

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

background image

 

 

Nieuziemione miejscowe połączenia 
wyrównawcze - rysunek

N

L
1
L
2
L
3

U

d

=0

I

r

I

Z

I

Z

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

Separacja elektryczna - jeden odbiornik

Transformator
separacyjny

L

N

I

r

I

< U

/ R

i

 <= 

10mA

R

i

background image

 

 

Separacja elektryczna - kilka 
odbiorników

Transformator
separacyjny

L

N

I

Z

I

Z

I

Z

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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

  


Document Outline