Tato část se zabývá ochranou před úrazem elektrickým proudem se zaměřením na zařízení třídy ochrany II, které využívá ochrannou izolaci. Představíme si, jak funguje základní a přídavná izolace, a také zesílená izolace, která plní obě funkce. Vysvětlíme si, jaké dopady má elektrický proud na lidské tělo, co je impedance těla a jak se rozlišují třídy ochrany elektrických zařízení.
Účinky elektrického proudu na lidské tělo
Účinky elektrického proudu již možná někteří z vás pocítili. Může být způsoben proudem protékajícím postiženým tělem, jehož velikost překročí určitou bezpečnou mez, nebo může vzniknout v důsledku jiných nežádoucích účinků elektrického proudu, např. popálením.
Čím má elektrický proud větší hodnotu, tím mohou být jeho účinky znatelnější, někdy až fatální. Fibrilace znamená to, že se jednotlivé části srdečního svalu smršťují a roztahují nesynchronně, srdeční komora nedodává krev do oběhu a v důsledku toho dochází k prudkému poklesu krevního tlaku.
Na obr. 5.1 jsou zobrazeny dohodnuté zóny účinků střídavého proudu na člověka (pro frekvence 15 - 100 Hz).
Tabulka účinků střídavého proudu (15-100 Hz) na člověka
Následující tabulka ilustruje dohodnuté zóny účinků střídavého proudu na lidské tělo.
Čtěte také: Instalace ochranné sítě na plot
| Zóna | Prahová hodnota proudu (mA) | Účinky |
|---|---|---|
| Zóna 1 | < 0.5 | Obvykle bez škodlivých fyziologických účinků. |
| Zóna 2 | 0.5 - 2 | Obvykle bez škod na organismu. |
| Zóna 3 | 2 - 20 | Svalové stahy, dýchací potíže, možnost srdeční fibrilace. |
| Zóna 4 | > 20 | Pravděpodobnost srdeční fibrilace, popáleniny, ztráta vědomí. |
Hodnota stejnosměrného proudu, při které člověk ještě nepociťuje žádné účinky, je stanovena do 2 mA. Po překročení této hranice závisí účinky proudu na lidský organismus opět nejen na velikosti proudu, ale i na době působení. Za hranicí 2 mA cítí člověk nejprve slabé štípnutí při zapínání a vypínání, pak svalové stahy. Přestože stejnosměrný proud má z krátkodobého hlediska podstatně mírnější účinky, než proud střídavý, je též velmi nebezpečný, protože po delším působení může způsobovat rozklad krve. Dle [1] lze vymezit tzv. konvenční mezní hodnoty proudů z hlediska jejich účinků na lidský organismus, viz tab. 5.
Impedance lidského těla
Je známo, že lidské tělo obsahuje průměrně 60 - 70 % vody, proto je elektricky vodivé. Celková impedance lidského těla má několik částí, viz obr. 5.2. Na tomto obrázku je zobrazena i dráha proudu od ruky k ruce. Hlavní podíl na vnitřní impedanci těla mají končetiny (ruce a nohy), zvláště pak klouby.
Velikost impedance lidského těla je závislá i na momentálním fyzickém i psychickém stavu člověka, též na vlhkosti a teplotě kůže, zpocená kůže má podstatně menší odpor než suchá. Dále závisí též na řadě vnějších vlivů, jako je napětí, frekvence, doba průchodu proudu, plocha dotýkající se části pod napětím nebo tlak na tuto plochu.
Při střídavém napětí okolo 50 V je impedance velká a závisí zejména na odporu kůže. Při vyšších napětích závisí na impedanci kůže stále méně a v podstatě se již rovná vnitřní impedanci těla. Závislost celkové impedance a odporu těla na napětí lze vyjádřit grafem, viz obr. 5.3. Jedná se přitom o impedanci měřenou pro dráhu proudu ruka - ruka při střídavém proudu 50/60 Hz, kdy dotyk s částmi pod napětím byl na velké ploše (50 až 100 cm2). Správně bychom měli hovořit o impedanci, ale tato impedance má převážně charakter činného odporu.
Třídy ochrany elektrických zařízení
Podle způsobu, jak je zajištěna základní ochrana a ochrana při poruše, se spotřebiče rozdělují do čtyř tříd - 0, I, II a III. Znát způsob ochrany daného spotřebiče je velmi důležité jednak pro práci se spotřebičem, jednak pro provádění revizí spotřebičů. Třída ochrany by měla být vyznačena na každém spotřebiči.
Čtěte také: Zajistěte bezpečnost s ochrannými sítěmi
Každá část elektrického zařízení musí mít některou z ochran před úrazem elektrickým proudem. Příslušná ochrana by měla být přizpůsobena podmínkám elektrické instalace. Ochranu může zajišťovat okolí, samotné zařízení, rozvodná soustava, nebo jejich vhodná kombinace. Každé elektrické zařízení musí mít základní ochranu, která zajišťuje ochranu před přímým dotykem (ochrana živých částí). Kombinace vhodných ochranných prostředků základní ochrany a ochrany při poruše vytváří ochranné opatření.
Třída ochrany 0
Zařízení třídy ochrany 0 není dovoleno v České republice používat, protože u něj není prakticky zajištěna ochrana při poruše. Tato ochrana by mohla být provedena např. izolací nebo uzemněním. Zařízení třídy 0 (zařízení bez ochranných opatření) nejsou podle předpisů ČSN dovolena. Popis a požadavky jsou uvedeny z důvodu její identifikace.
Třída ochrany I
Zařízení třídy ochrany I užívá ochrany nejen základní izolací, ale zařízení je v případě poruchy izolace chráněno systémem připojení neživých částí k ochrannému vodiči. Neživá část je vodivá část zařízení, které se lze dotknout a která není obvykle živá, ale může se stát živou v případě poruchy základní izolace.
Ochranné spojení musí být takové, aby odolalo nejvyššímu tepelnému a dynamickému namáhání poruchovým proudem. Ochranné spojení musí mít dostatečně nízkou impedanci, aby nevznikl významný potenciální rozdíl mezi částmi. Ochranné spojení musí odolat mechanickému namáhání a vlivu tepla a prostředí (i koroze), jímž může být zařízení být vystaveno během předpokládané životnosti. Pohyblivé vodivé spoje - závěsy, šoupátka, nesmí být jedinými prostředky ochranného spojení mezi částmi.
Jestliže se u částí zařízení předpokládá, že budou odmontovány, nesmí se tím ochranné spojení pro další části přerušit, pokud není zajištěno, aby napájení těchto částí bylo nejdříve odpojeno. Tam, kde ochranné spojení může být přerušeno nástrčkou nebo zásuvkovým spojením, jež obsahuje všechny přiváděné vodiče k napájecí části zařízení, nesmí být ochranné spojení rozpojeno dříve, než dojde k rozpojení ostatních vodičů. Ochranné spojení musí být obnoveno dříve, než dojde k opětovnému spojení ostatních vodičů. Tento požadavek se neuplatňuje, jestliže rozpojení lze provést pouze u zařízení, které není pod napětím. S výjimkou případu připojení zástrčkou nesmí být přerušující prvek, jako je spínač, zapojen do ochranného spojení.
Čtěte také: Ochrana zadního nárazníku Škoda Octavia
Ochranné spojení vodiči, ať jsou izolované, nebo holé, musí být snadno rozlišitelné tvarem, umístěním, značením nebo barvou, kromě těch vodičů, které nemohou být odpojeny bez destrukce, jako ovíjené spoje a obdobné vnitřní propojení stojanů elektronických zařízení, a kromě obvodů plošných spojů.
Neživé části zařízení musí být spojeny s prostředky pro připojení ochranného vodiče. Za neživé části se považují i neživé části pokryté pouze barvami, smalty, laky nebo podobnými prostředky.
Třída ochrany II (Dvojitá nebo zesílená izolace)
Základní ochrana je zajištěna základní izolací, ochrana při poruše přídavnou izolací nebo základní ochrana i ochrana při poruše jsou zajištěny zesílenou izolací mezi nebezpečnými živými částmi a přístupnými částmi. Zařízení třídy ochrany II musí být označeno značkou č. 5172 z ČSN IEC 417.
Živé části musí být zcela pokryty izolací, kterou je možné odstranit pouze jejím zničením (na rozdíl od krytů vyrobených z izolantů). Elektrické zařízení, které má pouze základní izolaci, musí být doplněno přídavnou izolací v průběhu výstavby (montáže) elektrické instalace. Elektrické zařízení připravené k provozu, jehož vodivé části jsou od živých částí odděleny pouze základní izolací, musí být uzavřena v izolačním krytu zajišťujícím stupeň ochrany alespoň IPXXB nebo IP2X. Kromě případu, kdy tento způsob ochrany je jako jediný uplatněn v celé instalaci, musí mít obvod napájející jednotlivá zařízení třídy ochrany II ochranný vodič vedený ke každému bodu instalace a každému bodu připojení. mají odpovídající mechanickou ochranu základní izolace zajištěnou některým nebo některými z následujících způsobů: a) nekovový plášť kabelu nebo b) nekovové lišty nebo kanály nebo nekovové instalační trubky odpovídající příslušným normám.
Přístupné vodivé části a přístupné povrchy částí z izolantu musí být buď odděleny od nebezpečných živých částí dvojitou nebo zesílenou izolací, nebo navrženy s takovými konstrukčními opatřeními, které zajišťují rovnocennou ochranu. Všechny vodivé části, které jsou odděleny od nebezpečných živých částí pouze základní izolací nebo konstrukční opatřeními zajišťujícími rovnocennou ochranu (vnitřní části), musí být odděleny od přístupného povrchu přídavnou izolací nebo konstrukčními opatřeními zajišťujícími rovnocennou ochranu.
Přístupné části z izolantu, které jsou určeny k tomu, aby byly uchopeny, nebo u nichž lze předpokládat, že přicházejí do styku s vodivými povrchy, které mohou přivést nebezpečný potenciál, nebo mohou přijít do významného styku (plocha větší než cca 50 mm x 50 mm) s části lidského těla a jsou používány v prostorách se značně vodivým znečištěním, musí být odděleny od živých částí dvojitou nebo zesílenou izolaci, základní izolací a kovovou mezičástí spojenou s ochranným obvodem, nebo kombinací těchto opatření. Všechny ostatní přístupné povrchy částí z izolantu musí být odděleny od nebezpečných živých částí alespoň základní izolací.
Třída ochrany III (Bezpečné malé napětí)
Tato ochrana se používá pro elektrotechnická zařízení třídy ochrany III. Obvod bezpečného napětí je oddělený od obvodů s napětím vyšším než bezpečné. Používá se např. ve zdravotnictví. Nejde o druh ochrany bezpečným napětím. Zařízení musí být navrženo tak, že je lze připojit pouze ke jmenovitému napětí, které nepřesahuje 50V st nebo 120 V ss (bez zvlnění). Vnitřní obvody zařízení třídy ochrany III. mohou pracovat při každém jmenovitém napětí, které nepřesahuje meze stanovené normou. V případě jedné poruchy uvnitř zařízení žádné trvalé napětí, které může vzniknout, nebo může být vyrobeno, nesmí přesáhnout meze určené normou. Zařízení třídy III. nesmí mít spojovací prostředky pro ochranný vodič nebo pro vodič uzemnění. Nikdy nesmí být spojení tohoto zemnění provedeno v zařízení. Uzemnění obvodů PELV se provádí ve zdroji PELV. Zařízení musí být označeno grafickým symbolem č. 5180 z ČSN IEC 417.
Meze bezpečných malých napětí jsou závislé na prostoru, ve kterém je elektrické zařízení umístěno a ve kterém vykonává svou funkci. Jmenovitá efektivní hodnota napětí se volí v daném rozsahu tak, aby nebyla překročena uvedená hodnota. Maximální hodnoty pro nesinusový průběh nejsou zatím stanoveny. Doporučené a mezní hodnoty udává norma ČSN EN 61140, ed. 2. Ustálený proud mezi částmi současně přístupnými dotyku tekoucí činným odporem 2 000 Ω nesmí překročit 3,5 mA střídavého nebo 10 mA stejnosměrného proudu.
Ochranná opatření
Základní ochrana (Ochrana před přímým dotykem)
Základní ochrana je zajištěna základní izolací. Kde se dosahuje základní ochrany konstrukčními opatřeními, je možné zvolit jedno nebo více ochranných opatření.
-
Izolace živých částí
Všechny vodivé části, které nejsou odděleny od nebezpečných živých částí aspoň základní izolací, musí být považovány za nebezpečné živé části. Totéž platí pro vodivé části oddělené základní izolací, ale spojené s nebezpečným živými částmi přes součástky, které nejsou uzpůsobeny pro stejná namáhání, jaká platí pro základní izolaci.
-
Kryty nebo přepážky
Živé části musí být uvnitř krytů nebo za přepážkami, které zajišťují stupeň krytí aspoň IP 2X, nebo IPXXB, tj. chránit před vniknutím předmětů větších než 12,5 mm, kromě případu, kdy se větší otvory objeví během výměny částí. Živé části izolované vzduchem musí být uvnitř skříní nebo za přepážkami, zajišťujícími stupeň ochrany nejméně IPXXB.
Vodorovné horní povrchy snadno přístupných krytů a přepážek musí poskytovat krytí alespoň IP 4X, nebo IPXXD. Vodorovné horní plochy přístupných skříní o výšce 1,6 m nebo menší nad stanovištěm musí zajišťovat stupeň ochrany nejméně IP XXD.
Jestliže je nutné kryty nebo přepážky odstranit, musí to být možné jen s použitím klíče nebo nástroje. Přepážky a skříně musí být pevně zajištěny na svých místech a musí mít dostatečnou stabilitu a trvanlivost, aby byly zachovány požadované stupně ochrany a dostatečné oddělení od živých částí v normálních provozních podmínkách se zřetelem na příslušné vnější vlivy. Po odpojení napájení živých částí, proti nimž přepážky nebo skříně poskytují základní ochranu, je obnovení napájení možné pouze po výměně nebo opětném uzavření přepážek nebo skříní.
-
Zábrany
Zábrany nejsou přímou součástí zařízení, jsou vytvářeny v jeho blízkosti při montáži. Tam, kde mají přístup osoby bez elektrotechnických znalostí, musí být zábrana pevná, dostatečně vysoká a odstranitelná jen s použitím nástroje, musí být zajištěna, aby se nedala obejít, nemohla být úmyslně odstraněna, je nutné ji vždy označit výstražnou tabulkou (např. viz obr. 5.4), aby byla dobře rozeznatelná od stejných překážek majících jiný účel.
Pokud ovládací prostředek prvku v jakékoliv poloze nemá přiměřené bezpečné vzdálenosti od nebezpečných živých částí, musí být použito zábran. Zábrany musí chránit před dotykem živých částí podle IP2X nebo IPXXB ve směru od ovládacího prostředku. Pokud ovládací prostředek prvku v jakékoliv poloze nemá přiměřené bezpečné vzdálenosti od nebezpečných živých části neboje uvnitř zóny, která je mimo tyto vzdálenosti, musí být použito zábran. Zábrany musí chránit před dotykem živých částí podle IPlX nebo IPXXA ve směru od ovládacího prvku. Vymezení této zóny stanoví technická komise podle typických charakteristik zařízení a podmínek pro jejich užívání.
-
Ochrana polohou
Princip ochrany polohou spočívá v tom, že části současně přístupné dotyku, které mají rozdílný potenciál, nesmí být v dosahu rukou. Vzdálenost dle obr. 5.5.
-
Omezení ustáleného proudu a náboje
Obvody s ochranou omezením ustáleného proudu a náboje musí být odděleny od nebezpečných živých částí ochranou elektrickým oddělením. Nicméně lze z funkčních důvodů tyto obvody spojit s nebezpečnými živými částmi přes ochrannou impedanci. Ochranná impedance musí spolehlivě omezit dotykový proud chráněného obvodu po dobu předpokládané životnosti zařízení a musí vydržet elektrická namáhání stanovená pro izolaci, kterou překlenuje.
Mezní hodnoty: Ustálený proud mezi částmi současně přístupnými dotyku, tekoucí odporem (činným) 2 000 W, nesmí překročit 3,5 mA st nebo 10 mA ss. Nahromaděný náboj mezi současně přístupnými částmi chráněnými ochrannou impedancí nesmí překročit 50 mC. Požadavky platí též v případě jakékoliv obvyklé poruchy součástky, která tvoří celou ochrannou impedanci nebo její část nebo v případě poruchy základní izolace zařízení.
Ochrana při poruše (Ochrana před nepřímým dotykem)
Ochrana při poruše je zajištěna přídavnou izolací nebo zesílenou izolací.
-
Samočinné odpojení napájení
Nutným předpokladem pro použití této ochrany je správně provedené uzemnění a pospojování. Použije se ochranný přístroj, který v případě poruchy izolace mezi živou a neživou částí, nebo mezi živou částí a ochranným vodičem samočinně odpojí chráněný obvod od zdroje napájení. Odpojení musí být dostatečně rychlé, aby dotykové napětí nemělo nebezpečné fyziologické účinky. Jako ochranné přístroje se používají pojistky, jističe, proudové chrániče.
Ochranný vodič a krajní (fázový) vodič musí být dimenzován tak, aby při zkratu mezi fázovým vodičem a neživou částí zařízení vznikl ve smyčce, která se tím uzavře (poruchová smyčka), vypínací proud nejbližšího ochranného přístroje a k odpojení došlo v předepsaném čase. Působení ochrany ukazuje obr. 5.6. Samočinné odpojení je zde zajištěno pojistkou v každé fázi. Při poruše, kdy proteče fází proud zajišťující odpojení, musí pojistka vypnout do doby stanovené normou. Samozřejmostí by mělo být i odpojení zbývajících dvou fází, viz kapitola o pojistkách. Neživá část je spojena s ochranným vodičem PE.
Soustava TN-S
Soustava má uzemněný uzel (nulový bod) a chráněné neživé části jsou také uzemněny. V soustavách TN-S a TN-C-S nemusí být nulové vodiče odpojeny nebo vypnuty (viz norma ČSN 33 2000-5-53 ed. 2).
Soustava TT
Působení chrániče v síti TT je na obrázku 5.7. Kostra spotřebiče (neživá část) je přímo uzemněná, toto uzemnění je na obrázku označeno jako PE.
Soustava IT
V síti IT jsou živé části izolované od země nebo spojené se zemí přes dostatečně vysokou impedanci, proto je možný provoz sítě i při prvním jednopólovém zemním spojení. Při poruše tečou mezi místem poruchy, zdrojem a zemí kapacitní proudy, viz obr. 5.8.
V případě druhé poruchy se již předpokládá, že poruchový proud Ia (při poruše v jiné fázi) uvede do činnosti příslušný ochranný prvek a zařízení bude odpojeno. V tomto případě musí být splněny podmínky pro impedanci smyčky obdobné těm, které jsou předepsány pro automatické odpojení v síti TN. Jenom je nutno počítat s tím, že k prvé poruše může dojít na jednom konci sítě v jednom obvodu, zatímco druhá porucha vznikne na druhém konci sítě v úplně jiném obvodu.
-
Doplňující pospojování
Pospojováním se zajišťuje to, že všechny pospojované části jsou uvedeny na stejný potenciál. Obvykle se provádí pospojování všech neživých částí elektrických zařízení a všech cizích vodivých částí. V některých případech se provádí ještě doplňující pospojování.
-
Elektrické oddělení
Při použití této ochrany je obvod galvanicky oddělen od země a od ostatních obvodů. Obvod musí být napájen ze zdroje s alespoň základní izolací. Ochrana elektrickým oddělením je na obr. 5.9. Ochrany elektrickým oddělením je dosaženo pomocí ochranného stínění, musí být vodiče obvodů odděleny kovovou (oddělovací) mezičástí, např. plechovým stíněním transformátoru nebo vnitřními kovovými skříněmi.
Jestliže je ochrany elektrickým oddělením dosaženo pomocí dvojité nebo zesílené izolace, musí být tato izolace navržena v souladu s ČSN 33 0420 (eqv IEC 664). Jestliže vodiče odděleného obvodu jsou obsaženy společně s vodiči jiných obvodů v mnoha žilovém kabelu nebo jiném seskupením vodičů, musí být jednotlivě nebo společně izolovány na nejvyšší napětí, které se tam vyskytuje. Když je ochrany elektrickým oddělením dosaženo prostředky ochranného stínění, musí být vodiče obvodů odděleny.
-
Nevodivé okolí
V případě ochrany nevodivým okolím je člověk izolován od ostatního okolí. Aby byla tato ochrana zajištěna, musí být provedena dostatečná izolace prostoru kolem elektrického zařízení. Nevodivé okolí jako ochranný prostředek je užíváno jen zřídka a jeho uplatnění je obvykle doplňováno organizačními opatřeními. Příkladem doplňujících opatření, která mají být učiněna, je instalace nekrytého rozváděče bez dalších úprav v místě, kde je dovolen přístup jen oprávněným osobám.
-
Zvýšená ochrana
Zvýšená ochrana má plnit funkci ochrany základní i při poruše. Zesílená izolace je schopna svou kvalitou plnit současně úkol jak základní, tak i přídavné izolace. Ochranné pomůcky pro ochranu doplňkovou izolací musí splňovat požadavky na zesílenou izolaci.
-
Ochranné oddělení obvodů
Ochranné oddělení obvodů je obdobou jednoduchého oddělení obvodů. Rozdíl mezi oběma opatřeními je v tom, že jednoduché oddělení obvodů slouží jako opatření při poruše, jestliže došlo k porušení základní ochrany představované základní izolací, zatímco ochranné oddělení zajišťuje najednou jak ochranu základní, tak ochranu při poruše. Ochranné oddělení se zpravidla používá tam, kde jsou vytvořeny speciální podmínky, které sice představují zvýšené riziko, ale přitom je z provozních důvodů nezbytné pracovat s "normálním" napětím (230 V). Ochranné oddělení obvodů je naznačeno na obr. 5.10. Ochranné oddělení: oddělení obvodů základní a přídavnou (základní izolací doplněnou přídavnou izolací nebo stíněním) nebo rovnocenným ochranným opatřením.
Pokud ochrana před dotykem živých částí závisí na odpojení napájení nebezpečných živých částí (např. při otevření krytu nebo odstranění přepážky), kapacity s nahromaděným nábojem větším než 50 mC, musí být samočinně vybity tak, aby nebyl nahromaděný náboj větší než 50 mC nebo napětí do 5 s po odpojení napájení nebylo vyšší, než 60 V. Jestliže by takové ustanovení mohlo ovlivnit správnou funkci zařízení, musí se umístit na dobře viditelném místě výstraha upozorňující, že čas k vybití může být delší než 5 s.
Prvky určené k ruční obsluze a součásti určené k ruční výměně: Příklady: prvky, které není nutno vyměnit (např. jističe, nadproudové, přepět’ové nebo podpětové prvky); součásti vyměnitelné (např. objímky, pojistky). Prvky určené k obsluze nebo součásti určené k výměně laiky: Ochrana před dotykem nebezpečných živných částí musí být dodržena během přibližování se k obsluhovanému prvku a při jeho obsluze nebo při výměně součásti. Je dovoleno,aby určité objímky nebo pojistky, podle existujících norem, nebyly v souladu s tímto požadavkem během manipulace a při jejich vyměňování. Jestliže v zařízení jsou prvky vyžadující ruční obsluhu a nebo součásti vyžadující ruční výměnu, musí být přednostně umístěny na snadno dostupné vnější ploše nebo v prostoru zařízení, ve kterém nejsou přístupné žádné nebezpečné živé částí. Pokud to příslušné předpisy dovolí, toto ustanovení nemusí být dodrženo, pokud výrobce v návodu pro obsluhu stanoví jiné osobní ochranné prostředky. Přístupnost: Přístupová cesta (přístupnost) k prvku vyžadujícímu obsluhu nebo k součásti určené k výměně musí být taková, aby ochrana před nahodilým dotykem živých částí byla zajištěna přiměřenými vzdálenostmi nebezpečných živých částí, nebo zábranami nebo rovnocennými prostředky. Přiměřenou bezpečnou vzdálenost stanoví technická komise, podle typických charakteristik zařízení a podmínek pro jejich užívání. Ruční obsluha: Konstrukce zařízení musí být taková, aby při ruční obsluze nevznikalo nebezpečí nahodilého dotyku živých částí.
tags: #ii #ochranna #izolace #podle #vde #0106