OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA

URZĄDZEŃ I INSTALACJI

ELEKTRYCZNYCH

NISKIEGO NAPIĘCIA

Politechnika Wrocławska
Instytut Energoelektryki

Wrocław 2011

Na podstawie prezentacji przygotowanej przez dra in

ż

. Janusza Koniecznego

2

STATYSTYKA

WYPADKÓW PORAŻEŃ

PRĄDEM ELEKTRYCZNYM

W POLSCE

3

Tabela. Ogólna klasyfikacja przyczyn wypadków elektrycznych

PRZYCZYNY WYPADKÓW ELEKTRYCZNYCH

TECHNICZNE

ORGANIZACYJNE

LUDZKIE

Spowodowane np.:
- wadami konstrukcyjnymi

urz

ą

dze

- wadami monta owymi

urz

ą

dze

- uszkodzeniami izolacji

Spowodowane np.:
-brakiem polecenia na

prac

ę

-brakiem odpowiedniego

instrukta u

-brakiem nadzoru

Spowodowane np.:
- nie stosowaniem sprz

ę

tu

ochronnego

- nie przestrzeganiem

instrukcji bezpiecznej
pracy

- brakiem uwagi
- nadmiernym po piechem

4

5

6

7

8

9

10

69

74

80

85

90

95

00

Rok

W

wypadek

mln rok

03

Rys. Wska

ź

nik liczby wypadków w Polsce w latach 1969 - 2003

5

Lata

Ogółem

Płe

ć

Zamieszkanie

M

ęż

czy

ź

ni

Kobiety

Miasto

Wie

ś

1970-1975

100

86

14

41

59

1980-1985

100

88,2

11,8

37,6

62,4

1990-1995

100

88,6

11,4

43,3

56,7

1996-1999

100

90,2

9,8

44,5

55,5

2000-2003

100

90,2

9,8

45,7

54,3

1970-2003

100

88,6

11,4

42,4

57,6

Tabela. Procentowy rozkład

ś

miertelnych wypadków pora

ż

e

ń

pr

ą

dem elektrycznym w Polsce

6

Rys.

Ś

miertelne wypadki pora

ż

e

ń

pr

ą

dem elektrycznym w Polsce ogółem (1980-2003)

7

0

2

1

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

w

y

p

a

d

.

m

ln

r

o

k

w

s

k

a

ź

n

ik

p

o

ra

ż

e

ń

ś

m

ie

rt

e

ln

y

c

h

99

98

97

96

95

94

93

92

91

90

81 82 83 84 85

89

88

87

86

Polska

Niemcy

03

02

01

00

Rys. Wska

ź

nik

ś

miertelnych wypadków pora

ż

e

ń

pr

ą

dem elektrycznym

dla Polski i Niemiec w latach 1981-2003

8

1.

Ś

miertelno

ść

w wypadkach pora

ż

e

ń

pr

ą

dem elektrycznym w Polsce w kolejnych

latach maleje, cho

ć

jest jeszcze ponad dwukrotnie wi

ę

ksza od wska

ź

nika, jaki

osi

ą

gn

ę

ły wysoko rozwini

ę

te kraje europejskie w latach 80-tych.

2. Na ogóln

ą

popraw

ę

bezpiecze

ń

stwa elektrycznego w Polsce wpłyn

ę

ło głównie

zmniejszenie ilo

ś

ci wypadków na wsi. Nadal jest ona jednak dwukrotnie wi

ę

ksza

ni

ż

w miastach.

3. Główne przyczyny poprawy bezpiecze

ń

stwa elektrycznego:

• podniesienie kultury technicznej ludno

ś

ci,

• lepsza znajomo

ść

zagro

ż

e

ń

wynikaj

ą

cych z niewła

ś

ciwego u

ż

ytkowania

urz

ą

dze

ń

elektrycznych,

• poprawa jako

ś

ci produkowanych urz

ą

dze

ń

elektrycznych,

• wymagania stawiane przez nowe normy i przepisy nowobudowanym i

modernizowanym instalacjom elektrycznym,

• upowszechnienie wysokoczułych wył

ą

czników ró

ż

nicowopr

ą

dowych.

4. Trudno jest w pełni oceni

ć

podejmowane w Polsce działania zmierzaj

ą

ce do

ograniczenia

liczby

wypadków,

poniewa

ż

informacje

o

wypadkach

ś

miertelnych pora

ż

e

ń

pr

ą

dem elektrycznym nie s

ą

zbierane i analizowane.

9

Wypadki pora

ż

e

ń

elektrycznych w polskiej energetyce zawodowej

18,7

39,2

80,3

0

20

40

60

80

100

%

Czynnik

materialny

Czynnik

organizacyjny

Czynnik ludzki

Rys. Przyczyny wypadków pora

ż

e

ń

elektrycznych w polskiej

energetyce zawodowej i ich tendencje (1990 - 1997)

1990 – 1997:
3296 wypadków przy pracy (

ś

rednio rocznie ok. 410) w energetyce spółek

dystrybucyjnych, w tym 169 wypadków ci

ęż

kich i 90 wypadków

ś

miertelnych

10

Wypadki pora

ż

e

ń

elektrycznych w polskiej energetyce zawodowej

Tabela. Udział przyczyn materialnych wypadków ci

ęż

kich i

ś

miertelnych w energetyce

zawodowej w latach 1976 - 1988

Przyczyny materialne

Udzia w wypadkach (%)

ci

ęęęę

kich

miertelnych

Wady materia owe

24

35,5

Uszkodzenia urz

ą

dze

56

28,3

Z a rozwi

ą

zania projektowe

8

21,2

Uszkodzenia osprz

ę

tu i narz

ę

dzi

8

14,3

Uszkodzenia sprz

ę

tu ochronnego

4

0,7

11

Tabela. Udział przyczyn organizacyjnych wypadków ci

ęż

kich i

ś

miertelnych w

energetyce zawodowej w latach 1976 – 1988

Przyczyny organizacyjne

Udzia w wypadkach (%)

ci

ęęęę

kich

miertelnych

Brak nadzoru nad przygotowaniem miejsca pracy

46,9

49,1

Wady polecenia na prac

ę

33,7

24,6

Brak pouczenia: brygadzista-cz onkowie brygady

3,0

5,3

Brak nadzoru i kontroli stanu urz

ą

dze

7,1

1,8

Niew a ciwy dobór pracowników

5,1

1,8

Brak lub niew a ciwa instrukcja

3,0

1,8

Inne

1,2

15,6

Wypadki pora

ż

e

ń

elektrycznych w polskiej energetyce zawodowej

12

Tabela. Udział przyczyn ludzkich w wypadkach ci

ęż

kich i

ś

miertelnych w

energetyce zawodowej w latach 1977 – 1988

Przyczyny ludzkie

Udzia w wypadkach (%)

ci

ęęęę

kich

miertelnych

Podj

ę

cie pracy niezgodnie z regu ami BHP

22,9

41,4

Wykonywanie pracy bez polecenia

22,8

19,8

Brak uwagi

16,6

11,9

Brak oznacze i ogrodze miejsca pracy

6,9

9,9

Pomini

ę

cie sprawdzania braku napi

ę

cia

13,8

7,9

Nie wy

ą

czenie napi

ę

cia (pomy ka lub uszkodzenie

ą

cznika)

10,3

7,9

Przyst

ą

pienie do pracy na urz

ą

dzeniu innym ni

nale a o

9,3

7,9

Praca bez sprz

ę

tu ochronnego

11,0

6,9

Wypadki pora

ż

e

ń

elektrycznych w polskiej energetyce zawodowej

13

NORMALIZACJA

14

Ustawy i rozporz

ą

dzenia (pe

ł

ne teksty):

http://isap.sejm.gov.pl

http://www.polskieustawy.com/

Polskie Normy (katalog, sklep online):

http://www.pkn.pl

15

Ustawy i rozporządzenia

1.

Ustawa „Prawo budowlane” z dnia 7.07.1994 r. Dz. U. nr 106, poz. 1126
z 2000 r. (Ostatni tekst jednolity: Dz. U. nr 156 z 2006 r., poz. 1118 z
późniejszymi zmianami)

2.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 r. w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich
usytuowanie. Dz. U. nr 75 z dnia 15.06.2002 r., poz. 690

3.

Rozporządzenie Ministra Przemysłu z dnia 8.10.1990 r. w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać

urządzenia

elektroenergetyczne w zakresie ochrony przeciwporażeniowej. Dz. U. nr
81 z 1990 r., poz. 473 (do starszych instalacji i urządzeń)

Najważniejsze akty prawne dotyczące bezpieczeństwa

instalacji elektrycznych

16

Normy

1. PN-HD

60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Ochrona dla

zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przeciwporażeniowa.

PN-IEC 60364-4-41:2000 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla
zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przeciwporażeniowa.

2. PN-HD 60364-5-54:2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Dobór i montaż

wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń
ochronnych.

PN-IEC 60364-5-54:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż
wyposażenia elektrycznego. Uziemienia i przewody ochronne.

3. PN-IEC

60364-7-701…:1999-... Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.

Wymagania dodatkowe dla instalacji elektrycznych w specjalnych obiektach.

4. PN-EN 60445:2010 Zasady podstawowe i bezpieczeństwa przy współdziałaniu człowieka z

maszyną, znakowanie i identyfikacja. Identyfikacja zacisków urządzeń i zakończeń
przewodów.

5. PN-EN 60446:2010 Zasady podstawowe i bezpieczeństwa przy współdziałaniu człowieka z

maszyną, znakowanie i identyfikacja. Identyfikacja przewodów kolorami albo znakami
alfanumerycznymi.

6. PN-EN 60529: 2003 Stopnie ochrony zapewnianej przez obudowy (kod IP).

7. PN-EN 61140:2005 Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym. Wspólne aspekty

instalacji i urządzeń.

17

Dobrowolność stosowania PN

18

19

20

1. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26.09.1997 r. w sprawie

ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy. Dz. U. nr 129 z 1997 r., poz.
844. (tekst jednolity: Dz. U. nr 169 z 2003 r., poz. 1650)

2. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 17.09.1999 r. w sprawie bezpieczeństwa i

higieny pracy przy urządzeniach i instalacjach energetycznych. Dz.U. nr 80 z 1999
r., poz. 912

3. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 28.05.1996 r. w sprawie

rodzajów prac, które powinny być wykonywane przez co najmniej dwie osoby.
Dz.U. nr 62 z 1996 r., poz. 288 (nieobowiązujące od 18.01.2009)

4. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 28.05.1996 r. w sprawie

rodzajów prac, wymagających szczególnej sprawności psychofizycznej. Dz.U. nr 62
z 1996 r., poz. 287

5. Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dn. 28.04.2003 r.

w sprawie szczegółowych zasad stwierdzania posiadania kwalifikacji przez osoby
zajmujące się eksploatacją urządzeń, instalacji i sieci. Dz. U. nr 89 z 2003 r., poz.
828

6. PN-EN 50110-1:2000. Eksploatacja urządzeń elektrycznych.
7. Instrukcja organizacji bezpiecznej pracy przy urządzeniach i instalacjach

elektroenergetycznych. PTPiREE, Poznań 2000

Najważniejsze akty prawne dotyczące bezpieczeństwa pracy

przy urządzeniach i instalacjach energetycznych

21

DZIAŁANIE PRĄDU

NA ORGANIZM LUDZKI

22

Czynniki zagro

ż

enia stwarzane przez urz

ą

dzenia elektryczne:

• przepływ pr

ą

du

• pole elektromagnetyczne

• ciepło

•

ś

wiatło

• wyładowania elektryczne (np. łukowe)

• czynniki mechaniczne

• oddziaływania elektrodynamiczne

• czynniki akustyczne

• elektryczno

ść

statyczna

23

24

Zjawisko fibrylacji komór serca

W obwodach niskiego napi

ę

cia pr

ą

du przemiennego o cz

ę

stotliwo

ś

ci 15

÷÷÷÷

100 Hz

bezpo

ś

redni

ą

przyczyn

ą

zgonu w wypadku pora

ż

enia pr

ą

dem elektrycznym jest

zjawisko fibrylacji komór serca rozpoznane w 1850 r. przez Hoffa i Ludwiga,
zbadane dokładniej w 1939 r.

Rys. Przebieg czynno

ś

ci bioelektrycznych mi

ęś

nia sercowego (EKG) i ci

ś

nienia krwi

podczas normalnej pracy serca oraz w czasie fibrylacji komór sercowych

25

Tabela. Impedancja Z

T

i rezystancja R

T

całkowita ciała ludzkiego przy przepływie

pr

ą

du na drodze r

ę

ka-r

ę

ka lub r

ę

ka-stopa przy du

ż

ej powierzchni dotykanych elektrod

Wartości impedancji i rezystancji całkowitej ciała człowieka

(

Ω

Ω

Ω

Ω

), nieprzekroczone przez:

5% populacji

50% populacji

95% populacji

Napięcie dotykowe

(V)

Z

T

R

T

Z

T

R

T

Z

T

R

T

25

1750

2200

3250

3875

6100

8800

50

1450

1750

2625

2990

4375

5300

75

1250

1510

2200

2470

3500

4000

100

1200

1340

1875

2070

3200

3400

125

1125

1230

1625

1750

2875

3000

220

1000

1000

1350

1350

2125

2125

700

850

750

1100

1100

1550

1550

1000

700

700

1050

1050

1500

1500

Wartość

asymptotyczna

650

750

850

Uwaga: niektóre pomiary wykazują, że wartości przy przepływie prądu na drodze ręka-stopa są
nieco mniejsze niż dla przepływu prądu na drodze ręka-ręka (10% do 30%)

26

0,5

5

50

500

10000

200

100

20

10

1

2

0,1 0,2

2000

AC-1

AC-2

AC-3

AC-4

10

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

AC-4-3

AC-4-2

AC-4-1

a

b

c

1

c

2

c

3

mA

ms

t

I

T

1000

Rys. Strefy czasowo-pr

ą

dowe fizjologicznych skutków działania pr

ą

dów ra

ż

eniowych

przemiennych o warto

ś

ci do 10 A i cz

ę

stotliwo

ś

ci 15 - 100 Hz, płyn

ą

cych na drodze lewa r

ę

ka -

obie stopy (według Raportu IEC-60479 – 1 Ed. 3, 1994)

Progowe warto

ś

ci pr

ą

dów

Do wyst

ą

pienia okre

ś

lonych skutków ra

ż

enia elektrycznego potrzebna jest

odpowiednia energia – zale

ż

na od warto

ś

ci pr

ą

du ra

ż

enia oraz czasu ra

ż

enia.

a - próg odczuwania i reakcji
b - granica samouwolnienia
c - próg fibrylacji komór serca

27

Tabela. Skutki fizjologiczne przepływu pr

ą

du przez ciało człowieka

Oznaczenie

strefy

Granice strefy

(linie graniczne)

Skutki przepływu prądu

AC-1

< a

Zwykle rak reakcji

AC-2

a ÷ b *

Zwykle brak szkodliwych skutków fizjologicznych

AC-3

b ÷ c1

Zwykle brak uszkodzeń organicznych.
Prawdopodobieństwo pojawienia się skurczów mięśni i trudności
przy oddychaniu dla czasu przepływu prądu dłuższego od 2 s.
Odwracalne zakłócenia przy powstawaniu bodźców i pobudzaniu
serca włącznie z migotaniem przedsionków serca i przejściowym
zatrzymaniem pracy serca (zakłócenia wzrastające wraz ze
wzrostem prądu)

AC-4

> c1

Niebezpieczeństwo wystąpienia skutków patofizjologicznych,
takich jak: zatrzymanie pracy serca, zatrzymanie oddychania,
poważne oparzenia (mogące rozszerzać skutki strefy AC-3).
Niebezpieczeństwo rośnie wraz ze wzrostem prądu.

AC-4.1

c1 ÷ c2

Prawdopodobieństwo migotania komór sercowych: do ok. 5%

AC-4.2

c2 ÷ c3

Prawdopodobieństwo migotania komór sercowych: od 5% do 50%

AC-4.3

c3 ÷ c4

Prawdopodobieństwo migotania komór sercowych: powyżej 50%

*dla czasów przepływu prądu mniejszych od 10 ms linia graniczna b ma stałą wartość 200 mA

28

Progowe warto

ś

ci pr

ą

dów

Rys. Strefy czasowo-pr

ą

dowe fizjologicznych skutków działania pr

ą

dów ra

ż

eniowych

przemiennych o warto

ś

ci do 10 A i cz

ę

stotliwo

ś

ci 15 - 100 Hz, płyn

ą

cych na drodze lewa r

ę

ka -

obie stopy (według Raportu IEC-60479-1 – Ed. 4, 2005)

29

Skutki ra

ż

enia pr

ą

dem stałym

0,5

5

50

500

10000

200

100

20

10

1

2

0,1 0,2

2000

DC-1

DC-2

DC-3

DC-4

10

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

a

b

c

1

c

2

c

3

mA

ms

t

I

T

1000

DC-4-3

DC-4-2

DC-4-1

Rys. Pr

ą

dy progowe i strefy czasowo-pr

ą

dowe skutków fizjologicznych działania pr

ą

dów

ra

ż

eniowych stałych (warto

ś

ci progowe dla drogi ra

ż

enia lewa r

ę

ka - obydwie stopy)

30

Dopuszczalne napi

ę

cia dotykowe w instalacjach niskiego napi

ę

cia

• Ocena zagro

ż

enia pora

ż

eniowego na podstawie granicznych pr

ą

dów ra

ż

eniowych

jest kłopotliwa - trudno jest wyznaczy

ć

warto

ś

ci pr

ą

du ra

ż

eniowego.

• Ocen

ę

oparto na dopuszczalnym napi

ę

ciu, które wywołuje przepływ pr

ą

du

ra

ż

eniowego.

Tabela. Zestawienie warto

ś

ci napi

ęć

dotykowych dopuszczalnych długotrwale U

L

dla

przyjmowanych poziomów zagro

ż

enia przy urz

ą

dzeniach niskiego napi

ę

cia

Zagrożenie porażeniowe zależne od warunków środowiskowych

U

L

[V]

AC

DC

Normalne

lokale mieszkalne, biura, sale teatralne i
widowiskowe, klasy szkolne z wyjątkiem niektórych
laboratoriów itp.

50

120

Zwiększone

łazienki, natryski, sauny, pomieszczenia hodowli
zwierząt, bloki operacyjne, hydrofornie, przestrzenie
ograniczone pow. przewodzącymi, kanały rewizyjne,
kempingi, tereny budowy i rozbiórki, tereny otwarte

25

60

Szczególne

możliwość zetknięcia się ciała ludzkiego zanurzonego
w wodzie z elementami pod napięciem

12

30