V moderní společnosti hrají vysokonapěťové a nízkonapěťové kabely klíčovou roli a jejich aplikační scénáře jsou velmi rozsáhlé. Různé úrovně napětí určují specifické požadavky na izolaci a ochranu, aby se minimalizovalo riziko úrazu elektrickým proudem. Riziko vzniku úrazu elektrickým proudem je závislé na provozních podmínkách (napětí, proud, kmitočet atd.), působení vnějších vlivů v prostoru provozovaných elektrických zařízení a fyzickém a psychickém stavu zasažených. Úraz elektrickým proudem může být způsoben proudem protékajícím postiženým tělem, jehož velikost překročí určitou bezpečnou mez, nebo může vzniknout v důsledku jiných nežádoucích účinků elektrického proudu.
Účinky elektrického proudu na lidský organismus
Účinky elektrického proudu na člověka mohou být různé. Čím má elektrický proud větší hodnotu, tím mohou být jeho účinky znatelnější, někdy až fatální. Na obrázku 5.1 jsou zobrazeny dohodnuté zóny účinků střídavého proudu na člověka (pro frekvence 15 - 100 Hz). 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. Dle [1] lze vymezit tzv. konvenční mezní hodnoty proudů z hlediska jejich účinků na lidský organismus, viz tabulka 5.
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.
Impedance lidského těla
Je známo, že lidské tělo obsahuje průměrně 60 - 70 % vody, proto je elektricky vodivé. Celková impedance lidského těla má několik částí. Na obrázku 5.2 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 obrázek 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).
Čtěte také: Izolace s asfaltovým lakem: Jak na to?
Ochrana před úrazem elektrickým proudem
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.
Třídy ochrany
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. Zařízení třídy ochrany 0 není dovoleno v České republice používat, protože u něj není prakticky zajištěna ochrana při poruše.
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.
Základní ochrana (ochrana před přímým dotykem)
- Izolace živých částí: Živé části musí být zcela pokryty izolací, kterou je možné odstranit pouze jejím zničením (na rozdíl od krytů vyrobených z izolantů).
- 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. Vodorovné horní povrchy snadno přístupných krytů a přepážek musí poskytovat krytí alespoň IP 4X, nebo IPXXD. Jestliže je nutné kryty nebo přepážky odstranit, musí to být možné jen s použitím klíče nebo nástroje.
- 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 obrázek 5.4), aby byla dobře rozeznatelná od stejných překážek majících jiný účel.
- Ochrana polohou: Princip ochrany polohou spočívá v tom, že části současně přístupné dotyku, které mají rozdílný potenciál, nesmí být v dosahu rukou.
Ochrana při poruše (ochrana před nepřímým dotykem)
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 (např. v případě poruchy izolace mezi živou a neživou částí). Ochrana při poruše působí až po vzniku ohrožení.
- 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 obrázek 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. Neživá část je spojena s ochranným vodičem PE.
- Síť TN: Soustava má uzemněný uzel (nulový bod) a chráněné neživé části jsou také uzemněny.
- Síť 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.
- Síť 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 obrázek 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.
- Ochrana elektrickým oddělením: Používá se pro elektrotechnická zařízení třídy ochrany III, např. obvod bezpečného napětí je oddělený od obvodů s napětím vyšším než bezpečné. 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 obrázku 5.9.
- Ochrana nevodivým okolím: 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.
- Doplňková izolace: 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 obrázku 5.10.
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. Ustálený proud mezi částmi současně přístupnými dotyku tekoucí činným odporem 2 000 Ω nesmí překročit 3,5 mA střídavého nebo 10 mA stejnosměrného proudu.
Čtěte také: Cihly s tepelnou izolací
Strukturální rozdíly a aplikace VN a NN kabelů
Dle ustanovení některých konvenčních kabelových standardů, napětí pod 1KV (včetně 1KV) je definováno jako nízké napětí a 1KV-330KV je definováno jako vysoké napětí. Proto se jmenovité napětí 1KV a nižší nazývá nízkonapěťový kabel a jmenovité napětí 1KV-330KV je vysokonapěťový kabel. Běžné kabely v naší práci a životě jsou 0.4KV a 10KV napěťové kabely. Následující analýza se zaměří na tyto dva napěťové kabely.
Vysokonapěťový kabel (např. YJV22-8.7/15KV-3*70)
Vysokonapěťové kabely mají širokou škálu aplikací a používají se hlavně v oblasti přenosu energie, včetně výroby energie, přenosu, distribuce a dodávky. V průmyslové oblasti jsou vysokonapěťové kabely také nezbytným vybavením, jako jsou průmyslové napájecí zdroje a zobrazovací zařízení používaná ke generování vysoce intenzivních elektromagnetických polí, stejně jako velké elektromotory, motory a transformátory.
Struktura vysokonapěťového kabelu je komplexnější a zahrnuje:
- Lankový měděný vodič: Používá se k přenosu elektrické energie.
- Stínicí vrstva vodiče: Vyplňuje mezery na povrchu vodiče, aby se vyrovnalo elektrické pole a zabránilo částečnému výboji.
- Izolační vrstva: Hlavní izolační roli hraje zesíťovaný polyvinylchloridový materiál s dobrou výkonností. Tloušťka izolační vrstvy modelu 8,7/15KV není menší než 4,5 mm.
- Vrstva izolačního štítu: Polovodičová vrstva přidaná mimo izolační vrstvu pro vyrovnání elektrického pole a zabránění částečnému výboji.
- Kovová stínící vrstva: Zajišťuje spolehlivé uzemnění polovodičové vrstvy, odvádí kapacitní proud a stíní elektromagnetické rušení.
- Materiál výplně: Zajišťuje stabilitu jádra a mechanickou pevnost kabelu, eliminuje vzájemnou indukčnost.
- Balicí páska: Chrání kabel před vnějšími vlivy a zajišťuje kulatý a pevný tvar.
- Vnitřní plášť: Ochranný kryt proti vlhkosti, mechanickému poškození a chemickým agresivním médiím.
- Pancéřová vrstva z ocelové pásky: Zvyšuje mechanickou pevnost a odolnost proti korozi, určená pro oblasti náchylné k poškození.
- Vnější plášť z PVC: Poskytuje vnější ochranu, izolaci a vodotěsnost.
Nízkonapěťový kabel (např. YJV22-0.6/1KV-3*70)
Nízkonapěťové kabely jsou široce používány v domácích spotřebičích a ve stavebnictví, včetně výroby oceli, chemického průmyslu, dopravy, letectví, lékařství a vědeckého výzkumu. Jsou nutné pro přeměnu a napájení v domácích spotřebičích, jako jsou televizory, počítače, klimatizace, chladničky a další elektrické produkty.
Struktura nízkonapěťového kabelu se liší od struktury vysokonapěťového kabelu ve vrstvě stínění vodičů, izolační stínící vrstvě a kovové stínící vrstvě. Rozdíl je způsoben především rozdílnými izolačními schopnostmi napěťových stupňů. Kapacita elektrického pole nízkého napětí 0.4KV je mnohem slabší než kapacita 10KV, jako je průraz vzduchu nebo průraz izolace.
Čtěte také: Jaké jsou druhy a vlastnosti izolačních betonů?
Rozdílné jsou také požadavky na pokládku vysokonapěťových kabelů a nízkonapěťových kabelů. Vysokonapěťové kabely lze použít až poté, co je kabelová hlava vyrobena podle přísného výrobního procesu, zatímco nízkonapěťové kabely nevyžadují výrobu kabelové hlavy.
Normy a jmenovitá napětí
Uvedenou problematiku řeší normy, jako jsou ČSN EN 50 160 - Charakteristiky napětí elektrické energie dodávané z veřejné distribuční sítě, a PNE 33 3430 - 7 Charakteristiky napětí elektrické energie dodávané z veřejné distribuční.
Hodnoty normalizovaného jmenovitého napětí v síti NN jsou:
- mezi fází a středním vodičem 230 V
- mezi fázemi 400 V
Toleranční pásmo jmenovitého napětí v předávacím místě je +10% -10%.
V normě ČSN 33 0121 je určeno přechodné období, kde jsou tolerance stanoveny takto: v zemích, kde bylo v distribučních sítích jmenovité napětí 220/380V, je tolerance +6% -10% Un. Přechodné období má být co nejkratší a nemá překročit rok 2003, tzn. že v JME je do 31.12.2003 jmenovité napětí v síti NN 230/400 V s tolerancí +6% -10%.
VN - jmenovité napětí v distribuční síti VN je ve většině sítí JME a.s. 22 kV (6 kV) s tolerancí + - 10%.
VVN - jmenovité napětí v distribuční síti VVN je v sítích JME a.s. 110 kV s tolerancí + - 10%.
Odchylky napájecího napětí (platí pro obě napěťové hladiny)
Za normálních provozních podmínek, s vyloučením přerušení napájení, musí být během každého týdne 95 % průměrných efektivních hodnot napájecího napětí v měřících intervalech 10 minut v rozsahu Un +6% -10%. Hodnoty jmenovitého napětí a odchylek napájecího napětí, uváděné v EN nebo PNE se vztahují k předávacímu místu odběratele.
Revize a servis
Provádíme kompletní systém revizí od „A po Z“, tzn. od elektrického spotřebiče až po trafostanici zákazníka.
Traforevize - energetika: Provádíme od roku 2002 pravidelné a výchozí revize trafostanic společností PRE a ČEZ, proudovou analýzu rozvoden VN, NN, kompletní servisní činnost v rozvodnách VN, NN nastavení proudových ochran, rozbory trafo oleje, termovizní měření kamerou, vyhledávání poruch na kabelových trasách, elektrorevize energetických zdrojů.
Revize čerpacích stanic: Provádíme od roku 2002 kompletní revizní činnost v síti ČS PHM po celé ČR od „A po Z“, od revizí el. spotřebiče po revizi trafostanice zákazníka včetně technologie výdejních stojanů (CNG-LPG), technologických obvodů hlídání hladiny, kontrol společné zemní soustavy ČS a systému LPS, SHOP. Provádíme revize v Ex prostředích lakoven, skladů hořlavin a výbušnin a pod. Nabízíme schválený protokol vnějších vlivů pro ČS PHM od organizace TIČR, který má jednací číslo pro schválení a je použitelný pro všechny ČS PHM v ČR. Vzhledem k připravovanému zákonu č. 174/2022 Sb. bude nově požadavek na majitele, provozovatele ČS mít aktuální protokol vnějších vlivů na zařízení podléhajícímu NV.
Máme zkušenosti s revizemi velkých bytových komplexů zejména v Praze od developerských společností: CENTRAL GROUP, SKANSKA, METROSTAV DEVELOPMENT a.s., SUBTERRA a.s., BAK a.s., bytové soubory Na Krutci P6, Zahradní Město P10, bytový dům 117 b.j. Zličín, 20 RD Nový Jenštejn, AV ČR Praha 4, rekonstrukce scény ND v Praze, magistrátu MHM Prahy, Poděbradka a.s. Máme letité zkušenosti s revizemi v objektech Vězeňské služby ČR, při výstavbě velkých průmyslových závodů ve výchozích revizích GEFCO Kolín, TPCA Kolín, administrativních celků objekt Vlády ČR - Strakova Akademie, Vládní vila ČR, Kramářova vila, stanice METRA po povodních 2002, výchozí revize trasy „C“ METRA Ládví, výchozí revize při rekonstrukci Paláce Kultury Praha 2002, pravidelné revize hotelové části letiště Václava Havla Praha hotel Marriott, výchozí revize Magistrátu hlavního města Prahy MHM 2014-2017, výchozí a pravidelné revize zdravotnických zařízení: Nemocnice Jablonec nad Nisou, Nemocnice Tanvald, základních a mateřských škol: ZŠ Tuklaty, ZŠ Líbeznice, ZŠ Praha 6, AV ČR Praha 4, 20 RD Nový Jenštejn, ORLOJ Praha 1, rekonstrukce scény ND Praha 1, Pražská plynárenská a.s. na ČS PHM pro CNG a LPG, AV ČR Praha 4, Poděbradka a.s., Magistrátu MHM Prahy, Sellier-Bellot a.s. Vlašim, ČS PHM po celé ČR pro společnosti EURO Oil, Shell, RoBIN Oil, ČEPRO, GIA, TATSUNO BENČ, ADAST a pod.
tags: #izolacni #bariera #mezi #vn #a #nn