Bezpieczeństwo pracy przy urządzeniach elektrycznych BHP
Część czynna -jest to przewód lub cześć przewodząca instalacji, znajdująca Się pod napięciem w czasie normalnej pracy
Cześć przewodząca dostępna -jest to dostępna dla dotyku przewodząca część instalacji, która nie jest pod napięciem w warunkach normalnej pracy, a na której napięcie może pojawić się w wyniku uszkodzenia.
część przewodząca obca - jest to część przewodząca nie będąca częścią instalacji elektrycznej, która może znaleźć się pod określonym potencjałem.
Uziomy dzieli się na sztuczne i naturalne. Uziomy sztuczne wykonuje się jako pionowe, w postaci rur stalowych ocynkowanych oraz prętów kształtowanych lub jako uziomy poziome z taśmy stalowej, drutów lub linek. Spotyka Sie także uziomy płytowe. Uziemienie jest to połączenie urządzeń z ziemią. Wykonuję sie je za pomocą przewodu ochronnego, przyłączanego do głównej szyny uziemiającej lub zacisku uziemiającego, wchodzącego w skład każdej instalacji. Są Uziemienia robocze (funkcjonalne), ochronne, odgromowe oraz pomocnicze. SiećTN z bezpośrednim uziemieniem roboczym w której części przewodzące dostępne urządzeń są połączone z tym uziemieniem. Połączenie to może być zrealizowane za pomocą oddzielnego, przewodu ochronnego (PE) lub też przewodu pełniącego zarówno funkcję ochronnego jak i neutralnego sieci
l.Sieć TN-S- posiada oddzielny przewód ochronny i neutralny; Sieć TN-C- wspólny przewód ochronno-neutralny; sieć TN-C-S - w części sieci występują dwa oddzielne przewody neutralny i ochronny, w części zaś jeden przewód wspólny.
2.Sieć TT - sieć z bezpośrednim uziemieniem roboczym, w której Części przewodzące dostępne urządzeń są przyłączone do
uziemień ochronnych.
3.Sieć IT - sieć z izolowanym punktem neutralnym, w której zastosowano uziemienie ochronne dostępnych części przewodzących
Prąd wpływa do ziemi za pośrednictwem uziomu i rozpływa się w przestrzeni zwanej polem rozpływu, drogami zależnymi od kształtu uziomu. Przepływ prądu przez ziemię powoduje powstanie różnicy potencjałów na jej powierzchni. Największy spadek napięcia występuje na powierzchni ziemi w pobliżu uziomu. Oporność ziemi jest niejednakowa wzdłuż drogi przepływu prądu.
Napięcie dotykowe można więc zdefiniować jako napięcie między dwoma punktami nie należącymi do obwodu elektrycznego, których może dotknąć jednocześnie człowiek, najczęściej chodzi tutaj o dotyk ręką 1 stopami lub dotyk obiema rękami.
Instalacje odbiorców bytowo - komunalnych oraz większość sieci przemysłowych pracuje z punktem neutralnym bezpośrednio uziemionym. Tylko niektóre sieci przemysłowe o napięciu 500 V, np. w górnictwie, mają punkt neutralny izolowany, w takim przypadku stosuje się tzw. uziemienie otwarte. Rozróżnia się dwa rodzaje rażeń:
1) spowodowane napięciem roboczym, w wyniku bezpośredniego dotknięcia przez człowieka części urządzeń znajdujących się normalnie pod napięiem (części czynnych). Dotyk tego typu określa się mianem dotyku bezpośredniego (Najgroźniejszym przypadkiem rażenia napięciem roboczym jest jednoczesne dotknięcie dwóch różnych faz obwodu elektrycznego. Człowiek znajduje się wówczas pod wpływem napięcia międzyprzewodowego, a prąd rażeniowy płynący przez niego na drodze reka - ręka ograniczony jest praktycznie jedynie rezystancją jego ciała)
2) spowodowane napięciem dotykowym, w następstwie zetknięcia się człowieka z częściami urządzeń, które normalnie nie są pod napięciem, a na których napięcie pojawiło się na skutek uszkodzenia izolacji roboczej. Ten rodzaj dotyku nazywany jest dotykiem pośrednim.
Pojecie upływności wiąże się ze stanem izolacji sieci. Izolacja taka nie jest doskonała co powoduje, że na całej długości sieci pod wpływem napięcia występuje pewien przepływ prądu do ziemi. Jest to Prąd upływowy.
Dotyk pośredni Sieć uziemiona (typu T)
Porażenia w następstwie dotyku pośredniego mają miejsce w stanach awaryjnych, gdy w wyniku uszkodzenia izolacji roboczej i zwarcia fazy do obudowy urządzenia, na obudowie tej pojawia się pewne napięcie. Powoduje to przepływ prądu zwarciowego w obwodzie, którego schemat zależy od sposobu połączenia obudowy urządzenia. Możliwe są tutaj dwa przypadki:
1) obudowa połączona jest z punktem neutralnym układu zasilania przez przewód neutralny lub neutralno - ochronny sieci -sieć TN,
2) obudowa połączona jest z ziemią - sieć TT.
O przebiegu porażenia decyduje przede wszystkim: napięcie sieci, sposób pracy punktu neutralnego, rezystancja izolacji sieci względem ziemi oraz sposób, w jaki ciało człowieka staje się częścią obwodu elektrycznego.
ustala się następujące zakresy napięciowe:
zakreś I- napięcie znamionowe instalacji nie przekracza 50 V prądu przemiennego lub 120 V prądu stałego,
zakres II - napięcie znamionowe instalacji zawiera się w granicach od 50 V do 600 V prądu przemiennego lub od 120 V do 900 V prądu stałego.
Napięcie, którego wartość mieści się w zakresie I uznaje się za bezpieczne. Zasilanie napięciem bezpiecznym stanowi równoczesny środek ochrony przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim.
Ochrona przed dotykiem bezpośrednim- uniemożliwienie się zetknięcia człowieka z częściami czynnymi urządzeń lub instalacji elektroenergetycznych. Środki ochrony podstawowej: Izolowanie części czynnych, Ogrodzenia lub obudowy, bariery ochronne, umieszczanie elementów pod napięciem poza zasięgiem ręki człowieka.
Usuniecie ogrodzeń lub obudów powinno być możliwe tylko przy użyciu I narzędzi lub po wyłączeniu zasilania osłanianych części czynnych. Załączenia napięcia można dokonać po ponownym założeniu ogrodzeń lub zamknięciu obudów. Ochronę poprzez izolowanie części czynnych oraz przy użyciu ogrodzenia lub obudowy stosuje się we wszystkich warunkach eksploatacyjnych. Bariera uniemożliwia przypadkowe zbliżenie się lub dotknięcie części czynnych urządzenia, natomiast nie chroni przed dotykiem bezpośrednim powodowanym rozmyślnym działaniem. Tak jak ochrona przez umieszczenie elementów pod napięciem poza zasięgiem reki. Zasięg ręki wynosi 2,5 m w kierunku pionowym od powierzchni
stanowiska, na którym może przebywać człowiek oraz 1,25 m w kierunku poziomym od krawędzi tego stanowiska. Ochrona przy użyciu bariery lub bezpiecznych odległości stanowi jedynie ochronę częściową i może być stosowana w miejscach dostępnych dla osób z kwalifikacjami. Uzupełnieniem ochrony przed dotykiem bezpośrednim, może być zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych, o prądach wyzwalających nie przekraczających 30 mA. Ochrony przed dotykiem bezpośrednim można nie stosować w miejscach dostępnych jedynie dla wykwalifikowanego personelu, jeżeli są przy tym spełnione następujące warunki: miejsca te są odpowiednio oznakowane, a dostęp do nich jest możliwy tylko przy użyciu specjalnych narzędzi, drzwi wejściowe do zamykanych pomieszczeń otwierają się na zewnątrz bez użycia klucza, wymiary korytarzy są odpowiednio duże.
Ochrona przed dotykiem pośrednim nazywa się zespół środków chroniących przed skutkami niebezpiecznego napięcia dotykowego, jakie może się pojawić w wyniku awarii na częściach urządzeń nie będących normalnie pod napięciem, polega ona na niedopuszczeniu, aby napięcie dotykowe przekroczyło wartości bezpieczne, lub na szybkim wyłączeniu uszkodzonego obwodu.
Stosuje się następujące środki ochrony dodatkowej: samoczynne wyłączenie zasilania przez zabezpieczenia przetężeniowe lub różnicowoprądowe, stosowanie urządzeń II klasy ochronności, separacja odbiornika, izolowanie stanowiska, zastosowanie nieuziemionych połączeń wyrównawczych.
Zalecana ogólna ochrona przed dotykiem pośrednim obejmuje: sieć typu TN-S; zastąpienie bezpieczników wyłącznikami instalacyjnymi; uzupełnienie ochrony wyłącznikami różnicowoprądowymi; stosowanie połączeń wyrównawczych głównych i miejscowych.
Równoczesna ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim
Stosowanie napięć nie przekraczających 50 V prądu przemiennego i 120 V prądu stałego do zasilania urządzeń elektrycznych, stanowi niezależny środek ochrony przeciwporażeniowej i zapewnia ochronę zarówno przed dotykiem bezpośrednim jak i pośrednim. Działanie ochrony polega tutaj na ograniczeniu prądu rażeni owego. Obwody napięcia bezpiecznego dzieli się na: obwody bez uziemień - typu SELV. Obwody z uziemieniami typu PELV
Części czynne oraz przewodzące dostępne obwodów SELV nie powinny być połączone z uziomem ani z elementami czynnymi dostępnymi innych obwodów elektrycznych. W obwodach tego typu można nie stosować żadnej ochrony części czynnych, jeżeli napięcie obwodu nie przekracza 25 V prądu przemiennego i 60 V prądu stałego i o ile nie występują szczególnie niekorzystne warunki środowiskowe. Dla napięć przekraczających te wartości, a więc praktycznie do 50 V prądu przemiennego i 120 V prądu stałego, powinno się stosować osłony izolacyjne lub izolację roboczą elementów wiodących prąd. PELV- określone części czynne mogą być uziemione. Jeżeli napięcie znamionowe obwodu nie przekracza 25 V prądu przemiennego i 60 V prądu stałego oraz urządzenie jest użytkowane w miejscu suchym, objętym dodatkowo połączeniami wyrównawczymi, wówczas ochrona przed dotykiem bezpośrednim nie jest konieczna. Zastosowanie napięć do 6 V prądu przemiennego i 15 V prądu stałego pozwala na niestosowanie ochrony podstawowej bez żadnych dodatkowych warunkowo.
Klasa ochronności: 0 obejmuje urządzenia, w których ochrona przeciwporażeniowa jest zapewniona jedynie przez zastosowanie izolacji roboczej. I obejmuje urządzenia, w których zastosowano ochronę podstawową i dodatkową. Obudowy tych urządzeń przeznaczone są do połączenia z przewodem ochronnym, II obejmuje urządzenia wykonane z zastosowaniem, izolacji ochronnej jako środka ochrony dodatkowej. III obejmuje odbiorniki przeznaczone do zasilania napięciem bezpiecznym w układach SELV i PELV.
Ochrona przed dotykiem pośrednim zrealizowana przez samoczynne wyłączanie zasilania wymagana jest wówczas, gdy napięcie dotykowe pojawiające się w wyniku uszkodzenia izolacji roboczej urządzenia przekracza długotrwale wartości uznane za bezpieczne. Jako zabezpieczenie przetężeniowe można wykorzystać: bezpieczniki, wyłączniki instalacyjne. Czas wyłączenia zależny jest od napięcia znamionowego sieci względem ziemi oraz od rodzaju obwodu, urządzenia I klasy ochronności ręczne lub przenośne, czas ten: 0-120V_0,8s| 120-277V_0,4s|277-400V_0,2s|>400_0,ls.W obwodach odbiorczych zasilających urządzenia stacjonarne łub stałe oraz w obwodach rozdzielczych zasilających rozdzielnice oddziałowe dopuszcza
połączenie wyrównawcze główne- W każdym budynku, elementy: przewód ochronny instalacji, główny zacisk uziemiający, metalowe instalacje wewnętrzne budynku, metalowe elementy konstrukcyjne urządzeń co. i klimatyzacji. Jeżeli warunki skutecznej ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania nie mogą być spełnione, należy wykonać połączenia wyrównawcze dodatkowe. Przewodami tych połączeń łączy się ze sobą części przewodzące urządzeń i inne metalowe elementy dostępne jednocześnie dla dotyku. System połączeń wyrównawczych powinien obejmować także łównei metalowe zbrojenia konstrukcji żelbetowej budynku i powinien być połączony z przewodami ochronnymi wszystkich urządzeń.
Uszkodzenie izolacji roboczej urządzenia w sieci TN prowadzi do zwarcia 1-fazowego z obudową, przy czym prąd zwarciowy zamyka się głównie poprzez przewody fazowe i ochronne. System ochrony zapewni samoczynne wyłączenie zasilania, jeżeli prąd zwarciowy Iz przekroczy wartość prądu wyłączającego zabezpieczenia la. Przekroje przewodów ochronnych w układzie TN powinny być dobrane zgodnie z: (Przekrój przewodów fazowych [mm2] s<=16 to min przekrój przewodów ochronnych s; 16<s<=35, 16; s>35, s/2), przy czym przekrój oddzielnych przewodów PE nie może być mniejszy niż: 2,5 mm2 - przy zastosowaniu ochrony przewodu przed uszkodzeniami mechanicznymi; 4,0 mm2 w przypadku nie stosowania zabezpieczeń przed uszkodzeniami mechanicznymi; przekrój oddzielnych przewodów PEN nie może być niniejszy niż 10 mm2 Cu lub 16 mm2 Al. W sieci typu TN nie wolno stosować uziemień ochronnych ponieważ może to powodować pojawienie się niebezpiecznego napięcia na przewodzie neutralno ochronnym.
W układzie TT wszystkie dostępne przewodzące Części urządzeń chronionych przez to samo urządzenie powinny być połączone ze sobą przewodami ochronnymi i przyłączone do tego samego uziomu. Stan awarii urządzenia w układzie TT: maksymalne napięcie dotykowe, pod wpływem którego znajdzie się człowiek dotykający obudowy uszkodzonego urządzenia jest równe napięciu uziomowemu. Czas wyłączenia urządzenia przy przepływie prądu nie niniejszego niż prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego nie powinien przekraczać S s. Przekroje przewodów ochronnych i uziemiających stosowanych w sieciach TT powinny spełniać takie same wymagania jak przewody ochronne w sieciach TN.
W układach IT nie występuje bezpośrednie połączenie części czynnych z ziemią. Maksymalny czas wyłączenia przy podwójnym zwarciu z ziemią sieci IT
Napięcie instalacji
120-240 230/400 400/690 580/1000
Czas wyłączenia (s)
Napięcie instalacji [V] |
Czas wyłączenia (s) |
|
|
przy niestosowaniu przewodu neutralnego |
przy stosowaniu przewodu neutralnego |
120-240 |
0,8 |
5,0 |
230/400 |
0,4 |
0,8 |
400/690 |
0,2 |
0,4 |
580/1000 |
0,1 |
0,2 |
Wyłączniki różnicowoprądowe stosuje się przede wszystkim wówczas, gdy nie jest możliwe dostatecznie szybkie wyłączenie obwodu przez urządzenie przetężeniowe. Zasada działania wyłącznika opiera się na pomiarze sumy geometrycznej, prądów płynących w przewodach roboczych. Istotna cechą instalacji z wyłącznikami PI jest, aby wszystkie przewody robocze, także neutralny były odizolowane od ziemi. Przewodu neutralnego nie należy uziemiać za wyłącznikiem.
Rozróżnia się dwie podstawowe konstrukcje wyłączników różnicowoprądowych: 1. wyłączniki o działaniu bezpośrednim, wyzwalane mierzonym przez przekładnik Ferrantiego prądem różnicowym; 2. wyłączniki, o działaniu pośrednim, z zastosowanym w obwodzie wyzwalacza wzmacniaczem elektronicznym. Zakres stosowania wyłączników o różnej czułości jest następujący: 6 i 10 mA - ochrona dodatkowa lub uzupełniająca przy zasilaniu przyrządów ręcznych w przestrzeniach ograniczonych, 30 mA - ochrona dodatkowa lub uzupełniająca w instalacjach przemysłowych, mieszkaniach, placach budów i innych pomieszczeniach, 100 mA - ochrona dodatkowa w obwodach odbiorników o dużym prądzie upływowym np. szary chłodnicze, kuchnie, piece, 300 mA i 500 mA -jako główny wyłącznik w instalacji odbiorczej.
Wyłączników różnicowoprądowych nie należy stosować w sieci TN-C. Jeśli wyłącznik PI jest stosowany w TN-C-S to przewód PEN nie może być używany po stronie odbioru.
Zalety urządzeń różnicowoprądowych: możliwość stosowania w rożnych układach sieciowych; działanie w przypadku przerwy w przewodzie PE; ciągła kontrola stanu izolacji, ograniczenie pożarów powodowanych uszkodzeniem izolacji sieci, możliwość zainstalowania we wspólnej obudowie z wyłącznikami instalacyjnymi; estetyka,
W urządzeniach II klasy ochronności jako środek ochrony dodatkowej stosuje się dodatkową warstwę izolacyjną między częściami czynnymi a częściami dostępnymi dla dotyku. Urządzenia te mają izolację podwójna lub wzmocnioną
Izolowanie stanowiska jest środkiem dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej uniemożliwiającym równoczesny dotyk części przewodzących dostępnych. Skuteczność ochrony zapewnia izolowanie podłóg i ścian oraz zastosowanie przynajmniej jednego z następujących środków: 1.umieszczenie urządzeń w taki sposób, aby ich obudowy były od siebie oddalone na odległość nie mniejszą niż 2 m. 2.zastosowanie barier pomiędzy częściami przewodzącymi, zwiększających odległość dla jednoczesnego dotyku tych części do wartości jak wyżej; 3.izolowanie części przewodzących obcych. Na stanowisku izolowanym nie wolno umieszczać przewodu ochronnego.
Połączenia wyrównawcze- celem ochrony jest wyrównanie potencjałów, a tym samym uniemożliwienie pojawiania się nu bezpiecznych napięć dotykowych pomiędzy częściami przewodzącymi dostępnymi lub obcymi. Połączenia wyrownawc. główne wykonuje się przewodami o przekrojach nie mniejszych niż połowa największego przekroju przewodu ochronnego zastosowanego w danej instalacji, a jednocześnie nie mniejszym niż 6 mm" Jako maksymalne przekroje wystarczy przyjąć 25 mm2 Cu oraz przekrój zapewniający taką samą obciążalność prądową jak dla przewodu ochronnego - w przypadku innego metalu.