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.
Prostředky zvýšené ochrany musí zajišťovat jak základní ochranu, tak ochranu při poruše. Zvýšená ochrana má plnit funkci ochrany základní i při poruše. 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.
Účinky elektrického proudu na lidský organismus
Účinky elektrického proudu již možná někteří z vás pocítili. Velikost rizika vzniku úrazu elektrickým proudem je závislá na provozních podmínkách (napětí, proud, kmitočet atd.), působení vnějších vlivů v prostoru provozovaných elektrických zařízení a fyzickém a psychickém stavu zasažených. Může být způsoben proudem protékajícím postiženým tělem, jehož velikost překročí určitou bezpečnou mez, nebo může vzniknout v důsledku jiných nežádoucích účinků elektrického proudu.
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. Hodnota stejnosměrného proudu, při které člověk ještě nepociťuje žádné účinky, je stanovena do 2 mA. Obvykle bez škodlivých fyziologických účinků. Obvykle bez škod na organismu. 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. Lze vymezit tzv. konvenční mezní hodnoty proudů z hlediska jejich účinků na lidský organismus.
Impedance lidského těla
Je známo, že lidské tělo obsahuje průměrně 60 - 70 % vody, proto je elektricky vodivé. Celková impedance lidského těla má několik částí. 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.
Čtěte také: Detaily k vysokonapěťové izolaci
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. 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).
Zesílená izolace
Zesílená izolace musí být navržena tak, aby byla schopna odolávat elektrickému, tepelnému a mechanickému namáhání a vlivům prostředí se stejnou spolehlivostí ochrany, jako dvojitá izolace (základní izolace a přídavná izolace). To vyžaduje náročnější návrh a zkoušky, než jsou stanoveny pro základní izolaci. 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. Příkladem může být tepelně odolný jednožilový vodič s izolací a pláštěm pro pevné uložení se zesílenou izolací, který má měděné lanované holé nebo pocínované jádro, třídy 5. Ochranná impedance musí spolehlivě omezovat dotykový proud na hodnoty uvedené v čl. 5.2.7 normy ČSN EN 61140 ed. 3. Ochranná impedance musí vyhovět elektrickému namáhání stanovenému pro izolaci, kterou přemosťuje. Zdroj omezeného proudu musí být navržen tak, aby nemohl dodávat dotykové proudy přesahující hodnoty uvedené v čl. 5.2.7 normy ČSN EN 61140 ed. 3. Tento požadavek platí také pro pravděpodobné poruchy jedné součástky zdroje omezeného proudu. 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.
Třídy ochrany elektrických zařízení
Třída izolace, nebo také třída ochrany elektrického předmětu, udává, jakým způsobem je u zařízení dosaženo bezpečnosti (ochrany proti úrazu elektrickým proudem). Podle míry ochrany se rozlišují třídy 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.
Třída ochrany 0
Zařízení třídy ochrany 0 není dovoleno v České republice používat, protože u něj není prakticky zajištěna ochrana při poruše.
Čtěte také: Spolehlivost silikonových vodičů
Třída ochrany I
Zařízení s třídou izolace I má všude alespoň základní izolaci. Má ochrannou svorku pro připojení ochranného vodiče na neživou část. Pohyblivý přívod musí být trojžilový. Konstrukce svítidel v této třídě ochrany používá základní izolaci (například PE vodič). Využití je typické pro většinu kovových stropních svítidel, závěsných stropních svítidel, stropních svítidel do kuchyně a spotřebičů, které mají viditelné kovové části.
Třída ochrany II
Zařízení s třídou izolace II má všude dvojitou nebo zesílenou izolaci. Nemá zařízení k připojení ochranného vodiče, protože není potřebný. Celý povrch je z izolantu, nebo pro větší mechanickou pevnost může mít některé části kovové, ale vždy musí být oddělené od živých částí dvojitou nebo zesílenou izolací. Pohyblivý přívod je dvoužilový. Na viditelném místě povrchu a vnitřku krytu musí být umístěna značka. 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. 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 uzavřeno v izolačním krytu zajišťujícím stupeň ochrany alespoň IPXXB nebo IP2X. Konstrukce svítidel nepoužívá ochranný vodič (uzemnění), ale je chráněna dvojitou nebo zesílenou izolací, například plastovým krytem. Využití je časté u plastových přisazených svítidel, LED stropních svítidel a spotřebičů. Jsou oblíbené v prostorech, kde by mohl být problém s kvalitou uzemnění. Svítidla Třídy II mají na přívodním kabelu pouze dva vodiče (fázi a nulu). 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.
Třída ochrany III
Zařízení s třídou izolace III je určeno pro připojení ke zdroji bezpečného malého napětí (SELV), to znamená, že je konstruováno pro napájení ze zdroje SELV. Zařízení musí být tedy navrženo tak, aby jej bylo možné připojit pouze ke jmenovitému napětí, které nepřesáhne 50 V střídavých nebo 120 V stejnosměrných. Pohyblivý přívod je dvoužilový a je opatřen nezáměnnou vidlicí. Obvod bezpečného napětí je oddělený od obvodů s napětím vyšším než bezpečné. Meze bezpečných malých napětí jsou závislé na prostoru, ve kterém je elektrické zařízení umístěno a ve kterém vykonává svou funkci. Konstrukce svítidla je napájena bezpečným nízkým napětím (SELV), obvykle přes transformátor. Využití je běžné u bodových stropních svítidel, LED osvětlení s externím driverem, různých inteligentních stropních svítidel a zejména v prostorech s vysokým rizikem (například bazény, sprchy).
Přehled tříd ochrany elektrických zařízení
| Třída ochrany | Způsob ochrany | Charakteristika |
|---|---|---|
| 0 | Pouze základní izolace | V České republice není dovoleno používat, jelikož není zajištěna ochrana při poruše. |
| I | Základní izolace + ochranný vodič | Zařízení má všude alespoň základní izolaci a ochrannou svorku pro připojení ochranného vodiče (PE) na neživou část. Pohyblivý přívod je trojžilový. |
| II | Dvojitá nebo zesílená izolace | Zařízení má všude dvojitou nebo zesílenou izolaci. Nemá zařízení k připojení ochranného vodiče, jelikož není potřebný. Povrch je izolovaný nebo oddělený dvojitou či zesílenou izolací. Pohyblivý přívod je dvoužilový. Na zařízení je značka. |
| III | Bezpečné malé napětí (SELV) | Zařízení je určeno pro připojení ke zdroji bezpečného malého napětí. Jmenovité napětí nepřesáhne 50 V střídavých nebo 120 V stejnosměrných. Pohyblivý přívod je dvoužilový a opatřen nezáměnnou vidlicí. |
Prostředky základní ochrany
Základní 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.
Čtěte také: Izolace a ochrana před bleskem s polystyrenem a HVI
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, a je nutné ji vždy označit výstražnou tabulkou, 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.
Prostředky ochrany při poruše
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. Neživá část je spojena s ochranným vodičem PE.
Sítě TN
V síti TN je samočinné odpojení 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. Soustava má uzemněný uzel (nulový bod) a chráněné neživé části jsou také uzemněny.
Sítě TT
V síti TT je kostra spotřebiče (neživá část) přímo uzemněná. Působení chrániče v síti TT je založeno na tomto principu uzemnění.
Sítě 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. V případě druhé poruchy se již předpokládá, že poruchový proud 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.
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). 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 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.
Doplňkové pospojování
V některých případech se provádí ještě 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.
Stupně krytí a mechanické odolnosti
Při elektroinstalacích přístrojů a vodičů se zohledňuje prostředí. Na staveništi či v průmyslových instalacích je často prašné prostředí a vyšší mechanické namáhání. V exteriéru či sklepech, tunelech a dolech je vlhké až mokré prostředí.
Stupeň krytí IP (Ingress Protection)
Ochranu pomocí krytu specifikuje stupeň krytí IP. Stupeň krytí IP je dvoučíselný kód udávající stupeň ochrany přístroje pomocí krytu, například "IP 20". První číslice udává stupeň krytí před nebezpečným dotykem, vniknutím pevných těles včetně částeček prachu; druhá číslice udává stupeň ochrany proti kapalinám, zejména vodě. Dvě číslice udávající stupeň krytí mohou být doplněny upřesňujícím písmenem. Příklady zahrnují: IP 67 - určeno pro venkovní zápustná (nájezdová) svítidla; IP 68 - toto krytí mají například ponorná svítidla. Interiérové instalace, zejména koupelna, používají tzv. koupelnové zóny pro určení stupně krytí IP v závislosti na vzdálenosti od zdrojů vody. Je možné chránit před cizími tělesy o průměru ≥ 50 mm, před středně velkými cizími tělesy o průměru ≥ 12,5 mm, o průměru ≥ 2,5 mm nebo o průměru ≥ 1 mm.
Mechanická odolnost IK
Mechanická odolnost, nebo též dynamická pevnost, je souhrn testů odolnosti předmětu proti mechanickému poškození nárazem. Stupně mechanické odolnosti jsou značeny zkratkou IK následované číslem. Čím vyšší číslo, tím větší energii rázu vydrželo testované zařízení. Každý kvalitní výrobce elektromateriálu udává u výrobků stupeň krytí, třídu izolace a stupeň mechanické odolnosti.
tags: #vodic #se #zesilenou #izolaci #informace