Ochrana před úrazem elektrickým proudem. Podle ČSN a PNE

Transkript

1 Ochrana před úrazem elektrickým proudem Podle ČSN a PNE

2 Úraz elektrickým proudem (electric shock) fyziologický účinek elektrického proudu procházejícího tělem člověka nebo zvířete

3 Obecná teorie ochrany před úrazem elektrickým proudem ČSN EN Ochrana před úrazem elektrickým proudem Společná hlediska pro instalaci a zařízení

4 Třídy ochrany elektrických předmětů třída ochrany 0 třída ochrany I třída ochrany II třída ochrany III

5 Krytí podle ČSN EN ( ) IP XX.. první číslice 0-6 druhá číslice 0-8 první písmeno A, B, C, D druhé písmeno H, M, S, W

6 Druhy sítí podle ČSN TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) TT IT

7 Síť TN-C Distribuční síť (pokud existuje) any) Zdroj Elektroinstalace L1 L2 L3 PEN Neživé části Uzemnění zdroje Uzemnění distribuční sítě Uzemnění je tvořeno jedním, nebo více zemniči

8 Síť TN-S Distribuční síť (pokud existuje) Zdroj Elektroinstalace L1 L2 L3 PEN PEN N PE Uzemnění zdroje Uzemnění distribuční sítě Neživé části Uzemnění je tvořeno jedním, nebo vice zemniči

9 Síť TT Distribuční síť (pokud existuje) Zdroj Elektroinstalace L1 L2 L3 N PE Neživé části Uzemnění zdroje Ochranné uzemnění elektroinstalace

10 Síť TT (DC) Zdroj Elektroinstalace ~ L+ L PE Možný bateriový zdroj Neživé části Uzemnění sítě Uzemnění neživých částí

11 Síť IT Distribuční síť (pokud existuje) Zdroj Elektroinstalace L1 L2 L3 N 2) PE Impedance Neživé části Neživé části Uzemnění zdroje Ochranné uzemnění sítě Ochranné uzemnění elektroinstalace může být provedeno alternativně k ochrannému uzemnění systému nebo jako dodatečné opatření. Toto uzemnění nemusí být umístěno v místě elektroinstalace.

12 Kvalifikace osob Laik Seznámená Poučená Znalá

13 Historie předpisů pro ochranu před úrazem elektrickým proudem/nebezpečným dotykem ČSN ochrana před nebezpečným dotykem ČSN :1996 ochrana pře úrazem elektrickým proudem včetně přechodného období pro energetiku PNE :1998 ochrana před úrazem elektrickým proudem v distribuční soustavě Dodatek č.1 k PNE :1999 uzemnění v zařízení nad 1kV ČSN :2002 elektrické instalace nad 1 kv AC PNE : Ochrana před úrazem elektrickým proudem v distribučních soustavách a přenosové soustavě (vazba na novely ČSN , ČSN a ČSN ) ČSN EN ČSN EN50522 (PNE ed. 5)

14 Přehled o vývoji názorů na ochranu před úrazem (nebezpečným dotykem) neživých částí do AC 1000 V druh ochrany podle ČSN verze ČSN izolací izolací izolací dvojitou nebo zesílenou izolací polohou polohou polohou - zábranou zábranou zábranou - oddělením obvodů elektrickým oddělením elektrickým oddělením elektrickým oddělením Bezpečným napětím bezpečným malým napětím SELV, PELV bezpečným malým napětím SELV, PELV malým napětím SELV, PELV nulováním zemněním v uzemněných soustavách samočinným odpojením od zdroje v sítích TN, TT a IT samočinným odpojením od zdroje v sítích TN, TT a IT automatickým odpojením od zdroje v sítích TN, TT a IT zemněním v izolovaných soustavách chráničem

15 Základní podmínky a principy ochrany trvale zamezit přístup k živým i neživým částem při provozu elektrického zařízení s napětím vyšším než je mezní hodnota bezpečného napětí omezit proud protékající lidským tělem při dotyku s neživými částmi elektrických zařízení na úroveň, která není nebezpečná omezit dobu, po kterou při dotyku s neživými částmi elektrických zařízení protéká proud lidským tělem tak, aby nenastaly nebezpečné patofyziologické účinky u zasažených osob

16 Principy fungování ochran lze dosáhnout opatřením v okolí provedením zařízení opatřením v síti (jejich kombinací)

17 Rozdělení ochran Základní ochrana ochrana za normálních podmínek; ochrana před přímým dotykem (před dotykem živých částí) Ochrana při poruše ochrana před nepřímým dotykem (před dotykem neživých částí)

18 Ochrana před úrazem elektrickým proudem sestává z: vhodné kombinace opatření pro zajištění základní ochrany a nezávislého opatření pro zajištění ochrany při poruše, nebo zvýšené ochrany, která zajišťuje jak ochranu základní, tak ochranu při poruše

19 Prostory podle ČSN i PNE normální nebezpečný zvlášť nebezpečný

20 Automatické odpojení od zdroje nejčastěji používaná ochrana základní ochrana (příloha A izolace nebo přepážky a kryty) vše je v příloze ochrana při poruše (ochranné pospojování a automatické odpojení) při tomto opatření se mohou používat i zařízení třídy ochrany II

21 Automatické odpojení od zdroje další podmínky Ochranné uzemnění Ochranné pospojování Automatické odpojení v případě poruchy časy odpojení Doplňková ochrana proudové chrániče pro některé vývody (zásuvky do 20 A; zásuvky pro speciální ůčely; mobilní zařízení pro venkovní použití do 32 A)

22 Zajištění odpojení v instalacích 1,5. Z s. I a U 0 Z s impedance poruchové smyčky I a proud zajišťující odpojení v čase 0,4 s (5 s) U 0.. jmenovité napětí sítě proti zemi (230 V) 50 Z e Z s Z e impedance ochranného vodiče mezi přípojnicí hlavního pospojení a podružným rozváděčem U 0

23 Automatické odpojení od zdroje sítě TT Vazba s uzemněním distribuční sítě - samostatné podmínky Automatické odpojení v případě poruchy časy odpojení (obecně se používají proudové chrániče) Automatické odpojení - požadavek na uzemnění Požadavek na smyčku nebo uzemnění v případě nadproudového prvku

24 Automatické odpojení od zdroje sítě IT Technické podmínky stejné jako ve verzi z roku 2000 Pro monitorování (hlídače izolačního stavu, přístroje pro hlídání reziduálního proudu, systémy pro vyhledávání izolačních poruch, nadproudové ochranné přístroje, proudové chrániče) Automatické odpojení - požadavek na uzemnění Požadavek na smyčku nebo uzemnění v případě nadproudového prvku

25 Automatické odpojení od zdroje funkční malé napětí (FELV) Základní ochrana izolací nebo přepážkami, příp. kryty podle přílohy A Ochrana při poruše prostřednictvím spojení s ochranným vodičem Požadavek na zdroje Požadavek na zásuvková spojení

26 Dvojitá nebo zesílená izolace Základní ochrana základní izolací; ochrana při poruše přídavná izolace Základní ochrana i ochrana při poruše zesílená izolace

27 Požadavky na základní ochranu a ochranu při poruše Elektrické zařízení Elektrické zařízení musí být následujících typů, typově zkoušené a označené podle příslušných norem: elektrické zařízení, které má dvojitou nebo zesílenou izolaci (zařízení třídy ochrany II); elektrické zařízení uvedené v příslušné předmětové normě jako ekvivalentní k zařízení třídy ochrany II, jako jsou sestavy elektrických zařízení označovaná jako izolačně krytá (viz IEC ). Kryty 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. Dále platí následující požadavky: izolačním krytem nesmějí procházet vodivé části, které by mohly přenášet napětí a izolační kryt nesmí obsahovat žádné šrouby nebo jiné upevňovací prostředky, které by mohly být odstraněny nebo u nichž je pravděpodobné, že by mohly být odstraněny během instalování a údržby a jejichž nahrazení kovovými šrouby nebo jinými upevňovacími prostředky by mohlo narušit izolaci krytu. Instalace Instalace zařízení (upevnění, připojení vodičů atd.) se musí provést tak, aby tím nebyla narušena ochrana poskytovaná podle dokumentace zařízení. Vedení O vedeních se předpokládá, že splňují požadavky, jestliže: jejich jmenovité napětí není menší než jmenovité napětí sítě a přitom není menší než 300/500 V a mají odpovídající mechanickou ochranu základní izolace zajištěnou některým nebo některými z následujících způsobů: nekovový plášť kabelu nebo nekovové lišty nebo kanály odpovídající IEC nebo nekovové instalační trubky odpovídající buď souboru IEC nebo IEC

28 Elektrické oddělení obvodů základní ochrana izolací, případně přepážkami nebo kryty Ochrana při poruše jednoduchým oddělením obvodu pro jeden spotřebič Viditelnost vodičů odděleného obvodu Maximální napětí 500 V Maximální délka 500 m Součin délky a napětí menší než

29 Ochrana obvody SELV a PELV Ochrana malým bezpečným napětím: obvody SELV obvody PELV podmínky zhruba stejné, jinak členěné

30 Doplňková ochrana Doplňková ochrana proudovým chráničem Doplňující ochranné pospojování

31 Příloha A Prostředky základní ochrany (normativní) Základní izolace živých částí Přepážky nebo kryty

32 Příloha B Zábrany a ochrana polohou (umístění mimo dosah) (normativní) Zábrany Proti neúmyslnému přiblížení způsoby provedení Poloha (umístění mimo dosah 2,5 m)

33 Příloha C ochranná opatření, která se uplatňují pouze, jestliže provoz instalace je řízený osobou znalou nebo pod jejím dozorem/dohledem (normativní) nevodivé okolí neuzemněné místní pospojení elektrické oddělení pro napájení více než jednoho spotřebiče

34 Příloha NA uplatnění prostředků ochrany podle prostoru a podle způsobu provozu zařízení (informativní) stupně ochrany volba stupně ochrany zařazení stupně ochrany meze bezpečných napětí

35 NK.3 Zařazení stupně ochrany neživých částí - Stupně ochrany u zařízení a instalací do V AC a V DC Stupeň ochrany normální Druh ochrany a doplňková ochrana kterými se dosáhne požadovaný stupeň ochrany 1.automatické odpojení od zdroje 2.dvojitá nebo zesílená izolace 3.elektrické oddělení 4.ochrana malým napětím SELV a PELV doplněná 1. automatické odpojení od zdroje a a) doplňující pospojování b) chránič c) doplňkovou izolací 2. dvojitá nebo zesílená izolace a a) elektrické oddělení b) chránič c) doplňková izolace 3. elektrické oddělení pro napájení pouze jediného spotřebiče a a) izolace vstupních míst a pohyblivých přívodů b) chránič c) doplňková izolace 4. ochrana malým napětím SELV a PELV a a) omezení napětí živých částí na 12 V AC resp. 25 V DC (viz NK.4) b) krytí živých částí i při omezení jejich napětí

36 Bezpečná jmenovitá napětí Prostory Dochází-li při obsluze k dotyku části zařízení Nejvyšší bezpečná napětí živých částí střídavá stejnosměrná Normální i nebezpečné živých krytů Zvlášť nebezpečné živých - - krytů (30)

37 Příloha NB podmínky uzemnění v síti TN (informativní) Odpor uzemnění sítě TN uzemnění uzlu zdroje Uzemnění v bodech sítě TN Dimenzování vodiče PEN a PE

38 Dimenzování vodiče PEN a PE Provádí se podle ČSN

39 PNE ; 5. vydání Ochrana před úrazem elektrickým proudem v distribučních soustavách a přenosové soustavě

40 Východiska podněty - závěry ČSN Změna Z1 z dubna 2010 ČSN EN Elektrické instalace nad AC 1 kv Část 1: Všeobecná pravidla ( ) ČSN EN Uzemňování elektrických instalací AC mad 1 kv ( ) Náhrada PNE ed. 5 Ochrana před úrazem elektrickým proudem v distribučních soustavách a přenosové soustavě

41 Hranice ochrany podle PNE Bod v elektrickém zařízení, kde začíná odběrné elektrické zařízení, určené pro konečnou spotřebu elektřiny. Ochrana před úrazem elektrickým proudem za předávacím místem (v odběrném zařízení odběratele) musí být zajištěna podle ČSN U vlastní spotřeby elektrických stanic distribuční a přenosové soustavy se předávacím místem rozumí přívodní svorky hlavního rozváděče nn

42 Vymezení pojmů živých a neživých částí Živé části Za živou část, kterou je nutné chránit proti přímému dotyku, je považován vodič, včetně vodiče středního, nebo vodivá část určená k tomu, aby byla při obvyklém užívání pod napětím; podle dohody však nezahrnuje vodič PEN Neživé části Za neživou část, kterou je třeba chránit proti nepřímému dotyku, je považována vodivá část elektrického zařízení, které se lze dotknout a která není při obvyklém užívání živá, ale může se stát živou v případě poruchy. S ohledem na čl je za neživou část v distribuční síti dodavatele elektřiny považován i vodič PEN

43 Neživé části zařízení do 1000 V vodivé kostry točivých i netočivých strojů vodivé kostry a kryty elektrických přístrojů a prvků rozvodného elektrického zařízení kovové nosné konstrukce a kovový upevňovací materiál nesoucí elektrické předměty (stožáry, konzoly, háky, kotvy a vzpěry) kovové trubky kovové obaly vodivé odnímatelné zábrany

44 Neživé části zařízení nad 1000 V Stejné jako u zařízení do 1000 V a navíc: kovové části budov umístěné ve zdivu, betonu, dřevu atd., kterých se mohou dotknout osoby vně el. provozovny a které mohou přijít pod napětí podpěrné body a jiné konstrukce ze železobetonu, nesoucí elektrické vedení, přístroje nebo výzbroj rámy s průchodkami a kotvy ve zdivu k upevnění izolátorových závěsů, pokud se nepoužijí neprůrazné izolátory

45

46 Způsoby základní ochrany Polohou Zábranou Přepážkami nebo kryty Izolací živých částí

47 Ochrana polohou (umístění mimo dosah)

48 Ochrana polohou přístup osob kóta (vzdálenost) různé kvalifikace a (m) b (m) c (m) laici a pracovníci s 3 pracovníci min. s 4 2,5 (2,6) uvnitř 2,7 (2,8) venku 1.25 do 1000 V 1,5 nad 1000 V 0,75 do 1000 V 0,9 nad 1000 V

49 Ochrana zábranou Princip zábrany jsou určeny k tomu, aby bránily nahodilému dotyku živých částí, ne však úmyslnému dotyku záměrným obejitím nebo překonáním zábrany Provedení ochrany zábranou: a) v prostorech přístupných laikům a osobám bez požadované odborné způsobilosti v elektrotechnice (na veřejně přístupných místech) - uzamčením nebo neodnímatelným ohrazením (např. mříží nebo oplocením) dostatečně pevným, vysokým a vzdáleným od živých částí; b) v prostorech nepřístupných laikům a osobám bez požadované odborné způsobilosti v elektrotechnice (uvnitř elektrických stanic) - uzavřením, ohrazením (např. provazem, tyčí, zábradlím, mříží, plotem apod.), které může být i odnímatelné Doporučení odnímatelné zábrany z izolačního materiálu; podmínky při použití poddajného materiálu

50 Ochrana přepážkami nebo kryty Princip přepážky nebo kryty jsou určeny k tomu, aby bránily dotyku živých částí; stupeň ochrany alespoň IPXXB nebo IP2X Požadavek na kabelové skříně přístupné laikům a pracovníkům seznámeným - krytí alespoň IP4X nebo IPXXD. Demontovatelnost přepážek nebo krytů: - s použitím klíče nebo nástroje, nebo; - po samočinném odpojení napájení živých částí před jejichž nebezpečným dotykem přepážky nebo kryty poskytují ochranu, přičemž napájení může být obnoveno pouze po obnoveném umístění nebo opětném vetknutí přepážek nebo krytů, nebo - jestliže vnitřní přepážka zajišťující stupeň ochrany alespoň IPXXB nebo IP2X brání dotyku živých částí, přičemž odstranění této vnitřní přepážky je možné pouze použitím klíče nebo nástroje. Elektrická zařízení určená k zabudování V průvodní dokumentaci výrobku se doporučí popř. předepíše způsob zabudování k docílení předepsané ochrany. Splnění požadavků na ochranu se posuzuje na takto zabudovaném zařízení. Elektrické náboje (kondenzátory atd.) - jsou požadovány výstražné tabulky Neúmyslný dotyk se nepovažuje za nebezpečný, jestliže stejnosměrné napětí vyskytující se jako projev elektrostatického náboje klesne za méně než 5 s od odpojení pod 120 V.

51 Ochrana živých částí izolací Způsob provedení dvojitá nebo zesílená izolace Toto ochranné opatření je určeno k tomu, aby zabránilo výskytu nebezpečného napětí na přístupných částech elektrických zařízení v důsledku poruchy základní izolace.

52 Ochrana doplňkovou izolací Spočívá ve vybavení elektrického zařízení izolačním stanovištěm nebo v použití ochranných pomůcek. Ochranu doplňkovou izolací lze použít v případě, že k zařízení mají přístup jen pracovníci s elektrotechnickou kvalifikací * kromě laiků a pracovníků seznámených. Pokud jsou poblíž stanoviště živé nebo neživé části, jejichž potenciál se liší od potenciálu částí, u nichž se dotyk předpokládá, musí být také u těchto částí dotyk znemožněn. * Viz vyhláška ČÚBP a ČBÚ č. 50/1978 Sb.

53 Způsoby ochrany pří poruše zařízení do 1000 V včetně jejího doplnění jsou: - ochrana izolací; - ochrana doplňkovou izolací; - ochrana pospojováním; - ochrana automatickým odpojením od zdroje proudovými chrániči; - ochrana automatickým odpojením od zdroje nadproudovými ochrannými přístroji.

54 2.1.3 Meze bezpečných napětí dle prostor : Prostory při dotyku částí (při obsluze) Bezpečná napětí (V) Normální Živých 25 Neživých 50 Nebezpečné Živých 25 Neživých 50 Zvlášť nebezpečné Živých - Neživých 12

55 Ochrana izolací Ochrana izolací mezi živou částí a přístupnými částmi spočívá v doplnění základní izolace izolací přídavnou. Základní izolací se dosáhne ochrany základní. Přídavnou izolací se dosáhne ochrany při poruše. Základní a přídavná izolace jako celek tvoří izolaci dvojitou. Místo izolace dvojité lze provést izolaci zesílenou, která je současně jak ochranou základní tak ochranou při poruše. Ochrana doplňkovou izolací Ochranu doplňkovou izolací je možné provést jen k doplnění ochrany při poruše v místech, kam nemají přístup laici a pracovníci seznámení.

56 Ochrana pospojováním Ochranu pospojováním je možné provést jen k doplnění ochrany při poruše. Podstata ochrany pospojováním spočívá v tom, že se vzájemně pospojují všechny neživé části a ostatní cizí vodivé části v okolí včetně vodivého stanoviště pokud je k dispozici. Tím se zamezí vzniku nebezpečného rozdílu potenciálů mezi těmito částmi. Musí být splněny podmínky pro dimenzování vodičů pro ochranu pospojováním.

57 Ochrana automatickým odpojením od zdroje proudovými chrániči Před proudovými chrániči musí být umístěny nadproudové ochranné přístroje (pojistky nebo jističe). Ochrana automatickým odpojením od zdroje proudovými chrániči v distribučních sítích se považuje za ochranu při poruše (za ochrana před dotykem neživých částí). V tomto případě není nutné, aby nadproudové ochranné přístroje splňovaly podmínky pro odpojení nadproudovými prvky Použije-li se proudových chráničů v distribučních sítích, pak obvykle se použije proudových chráničů s nastavitelným jmenovitým reziduálním vybavovacím proudem až několik ampér a se stavitelnou dobou odpojení poruchy, která je až několik sekund.

58 Podmínky pro automatické odpojení v síti TN Bývá používána jako hlavní ochrana Většina distribučních sítí nízkého napětí je TN-C (PEN) Distribuční sítě nízkého napětí TN-C-S jsou vzácné výjimky Všechny neživé části musí být prostřednictvím vodiče PEN(PE) spojené s uzlem zdroje, který je pracovně uzemněn

59 Automatické odpojení od zdroje společná podmínka vypínací čas do 30 s

60 Zajištění odpojení Z s. I a c. U 0 (1,06. Z s. I a U 0 ) Z s impedance poruchové smyčky I a proud zajišťující odpojení v čase 30 s (přibližně 3,5. I n ) c koeficient (0,95) U 0.. jmenovité napětí sítě proti zemi (230 V) R b R e U 0 50 R b výsledný odpor společného uzemnění R e nejmenší přechodový zemní odpor cizí vodivé části

61 Stanovení maximální délky vedení s ohledem na impedanci poruchové smyčky Z V (impedance) A B Z hlediska impedance poruchové smyčky v síti TN-C lze za konkrétním nadproudovým ochranným přístrojem (pojistkou, jističem) stanovit výpočtem maximální dovolenou délku odbočujícího vedení l max (viz obrázek). Odbočující vedení (síť TN-C) l, l max (délka vedení) Odbočující vedení má délku l = l max a vzniklá porucha na konci vedení (v bodě C) je vypnuta v čase t = 30 s. (Poruchou se v tomto případě rozumí zkrat (spojení o zanedbatelné impedanci) mezi fázovým vodičem a neživou částí nebo vodičem PEN v bodě C.): C

62 V případě použití proudového chrániče I δn Z s. I Δn c. U 0 jmenovitý vybavovací rozdílový proud

63 Odpor uzemnění pracovního středu (uzlu) zdroje sítě TN samotný uzel výsledný odpor 5 Ω (15 Ω; 5O m pásky nebo rovnocenný zemnič) 2 Ω (R e podle vztahu) ρ R e hodnoty v závorce platí pro rezistivitu půdy v hloubce 1 3 m nad 200 Ωm

64 Společné uzemnění vn a nn U TP R b I c

65 Další uzemnění vodiče PEN nebo PE - u venkovních vedení 500/200 m - u kabelových vedení 100 m - přípojkové skříně 100 m v trase 15 Ω (20 m pásky); na konci 5 Ω (50 m pásky)

66 Uzemňování vodiče PEN (PE) na konci elektrických přípojek Vodič PEN (PE) v přípojkové skříni elektrické přípojky je nutno uzemnit v případě, když vzdálenost mezi přípojkovou skříní a nejbližším uzemněním vodiče PEN (PE) v hlavním vedení, nebo v odbočce nebo v trase elektrické přípojky, je větší než 100 m. Přípojka do 200 m - 15 (20 m) Přípojka nad 200 m - 5 (50 m)

67 Podmínky pro použití ochrany automatickým odpojením od zdroje nadproudovými ochrannými přístroji v distribuční síti TT Při poruše musí být splněna tato podmínka: Z S I a U 0 Kde: Z S je I a U 0 impedance poruchové smyčky zahrnující impedanci zdroje, fázového vodiče k místu poruchy, ochranného vodiče k neživým částem, uzemňovacího přívodu, zemniče el. zařízení v uvažovaném místě a zemniče zdroje (transformovny). proud zajišťující automatické působení nadproudového ochranného přístroje v případě poruchy v předepsaném čase do 30 s, určí se z charakteristik nadproudových ochranných přístrojů. jmenovité napětí distribuční sítě TT proti zemi.

68 Podmínky pro použití ochrany automatickým odpojením od zdroje proudovými chrániči v distribuční síti TT Musí být splněna podmínka: R A I Δn U pd kde R A je I n U pd součet odporů zemniče a ochranného vodiče k neživým částem v místě poruchy jmenovitý reziduální vybavovací proud proudového chrániče předpokládané dotykové napětí

69 Ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí rozvodných elektrických zařízení nad V AC Opatření a způsoby ochrany před dotykem neživých částí zařízení nad V AC zajištující ochranu před úrazem elektrickým proudem v případě poruchy zařízení.

70 Dovolená dotyková napětí U TP a kroková napětí u zařízení nad V AC Druh zařízení: 1. Elektrické stanice Doba trvání 1 s t 5 t 5 a)rozvodná zařízení dodavatele elektřiny, se kterými mohou přijít do styku laici a pracovníci seznámení včetně distribučních transformoven vn/nn se společným uzemněním vn a nn 2 b) Zařízení elektrických stanic vn, vvn a zvn v prostorách vnitřních i venkovních mimo distribuční transformovny vn/nn viz obrázek 2 a 3 a Příloha C ČSN x U TP podle tabulky 9 Druh zařízení: 2. Venkovní vedení vn Doba trvání 1 s t 1 t 1 a) Venkovní vedení v místech jako jsou hřiště, plavecké bazény, kempy, rekreační plochy a podobná místa, kde se mohou shromažďovat lidé s bosýma nohama b) Venkovní vedení ve městech, obcích, v místech zastavěných nedaleko měst a obcí 3 místa, kde lze rozumně předpokládat, že lidé jsou obuti c) Venkovní vedení v místech odlehlých 3, viz čl a ČSN EN , čl viz obrázek 5 a ČSN EN , čl , obr. 6.2 (křivka U D1 ), tab. G.8 viz obrázek 5 a ČSN EN , čl , obr. 6.2 (křivka U D2 ) viz čl a ČSN EN , čl Druh zařízení: 3. Venkovní vedení vvn, zvn Dle ČSN EN a ČSN EN , změna Z2 + PNE

71 Odlehlá místa (okolí podpěrných bodů kde se lidé vyskytují zřídka): a) místa v nezastavěných prostorách (např. pole) ve vzdálenosti větší než 10 m od okraje komunikací třídy I až III; b) místa dále než 50 m od soustředěné občanské a bytové zástavby; c) místa dále než 25 m od jednotlivých osamělých budov a továrních objektů mimo soustředěnou zástavbu; d) místa dále než 50 m od okraje volných rekreačních a sportovních ploch mimo soustředěnou zástavbu (např. areálu zdraví, jednoduchých hřišť, parkových ploch ap.); e) polní a lesní cesty.

72 Rozdělení ochran - zemněním v sítích, kde není přímo uzemněný střed (uzel) (sítě IT) - zemněním s rychlým vypnutím v sítích s přímo uzemněným středem (uzlem) (sítě TT(r)) - zemněním s rychlým vypnutím v sítích, kde není přímo uzemněn střed (uzel) (sítě IT(r)) - pospojováním (k uvedení na stejný potenciál) - izolací - zábranou

73 Ochrana zemněním v sítích IT R Z U k I kde U TP je dovolené dotykové napětí pro omezené trvání průtoku proudu podle tabulky 5 ve V I E zemní proud k součinitel, který se stanoví podle tvaru zemniče ve venkovních a kabelových sítích pro tyčový nebo hloubkový zemnič k = 1,5 páskový zemnič paprskový k = 2 páskový zemnič obvodový k = 3 dva ekvipotenciální kruhy v provedeni podle čl k = 5 TP E

74 Ochrana zemněním s rychlým vypnutím v sítích s přímo uzemněným středem (uzlem) nebo krajním vodičem. Ochrana v sítích TT(r) Podstata ochrany spočívá ve spojení všech neživých částí, které musí být chráněny, se zemí při současném zajištění rychlého vypnutí poškozené části nebo úseku zařízení. Podmínky ochrany zemněním s rychlým vypnutím v sítích s přímo uzemněným uzlem nebo krajním vodičem jsou: a) ochranná soustava těchto zařízení se určuje podle velikosti zkratového proudu, který protéká uzemněním po dobu, než vypne ochrana. Výše napětí uzemňovací soustavy proti zemi není přitom omezena. Dovolené dotykové napětí U TP nesmí překročit dovolené hodnoty. Provede se pospojování b) uzemňovací přívody a zemniče se kontrolují podle tabulky č. 10. c) nelze-li dosáhnout hodnot dovoleného dotykového napětí U TP ochranou pospojováním, postupuje se podle přílohy E ČSN EN d) pro stožáry venkovního vedení platí samostatné ustanovení

75 Ochrana zemněním s rychlým vypnutím v sítích, ve kterých není střed (uzel) přímo uzemněn; ochrana v sítích IT(r) Nejvyšší jednofázový zkratový proud v kabelových sítích A a ve venkovních a smíšených sítích 450 A Pro venkovní vedení platí zvláštní ustanovení Pro dimenzování uzemnění ve stanicích vn platí dovolená dotyková podle tabulky, přičemž se uvažuje proud jednofázového zkratu daný omezující impedancí nebo impedancí celé smyčky (EN ) Nelze-li tuto podmínku splnit, postupuje se podle přílohy E ČSN EN V distribučních stanicích vn/nn nesmí být překročeno dovolené dotykové napětí U TP

76 Pospojování (k uvedení na stejný potenciál) Podstata ochrany pospojováním spočívá v tom, že se vzájemným vodivým pospojením všech neživých kovových částí v okolí a kovového stanoviště vyloučí možnost vzniku rozdílných potenciálů mezi těmito částmi. Průřezy vodičů pro vyrovnání potenciálů se volí podle ČSN EN Tohoto opatření lze použít jen k doplnění ochrany normální na ochranu doplněnou. Není-li stanoviště kovové, ale je-li vodivé (podlaha, zem), musí se potenciál tohoto stanoviště vyrovnat na potenciál pospojovaných částí. Vyrovnání potenciálu vodivých podlah se dosahuje např. ocelovým armováním v betonové podlaze, vložením kovové mříže do podlahy apod., ve venkovním prostředí se dosahuje vložením kovové mříže do země. Aby vstup na místo obsluhy byl bezpečný, obloží se pracoviště (stanoviště pro obsluhu) izolovaným pásem širokým alespoň 1,3 m (např. pryží), ve venkovních zařízeních hrubým, špatně vodivým štěrkem (např. čedičem).

77 Ochrana izolací Pro ochranu neživých částí izolací platí příslušné ustanovení čl Ochrana zábranou Ochrana zábranou spočívá v opatření, které zabrání dotyku nebo znemožní dotyk nebo nebezpečné přiblížení k neživým částem (např. uzamčením, oplocením a pod.). U zařízení nad V AC může být ochrany zábranou použito jen u stožárů jejich znepřístupněním

78 Části, které se musí při obsluze uchopit rukou: a) části elektrických předmětů (spotřebičů), které se při práci musí držet v ruce (ruční nářadí atd.); b) části určené k ovládání (např. zapínání, vypínání, přepínání, regulaci apod.) elektrických obvodů, které se musí při manipulaci uchopit rukou (rukojeti, ruční kolečka, vidlice, pohyblivé zásuvky atd.), i když jsou do pohonu vřazeny řetězy, lana nebo táhla. Výjimku z bodů a) a b) tvoří: Části elektrických předmětů sloužících pro obsluhu, jejichž účelem není ovládání elektrických obvodů, např. ovládací kolečka a rukojeti mechanického zařízení pracovních strojů a dále rukojeti a držadla dvířek spotřebičů, rukojeti a klíče zámků pro rozváděče, držadla vík pracovních strojů atd., nejsou-li na nich elektrické části. Je vhodné, aby i tyto části byly provedeny a obsluhovány jako části v bodech a) a b). c) části elektrických předmětů, které jsou konstruovány tak, že při jejich přenášení pod napětím musí být uchopeny za vodivou neživou část, např. kovové přenosné svítidlo.

79 Části, které se musí při obsluze uchopit rukou, musí být: zhotoveny z izolačního materiálu dostatečně elektricky a mechanicky odolného, trvanlivého a nenavlhavého nebo musí být tímto materiálem vně izolovány b) U zařízení do V AC a 1 500V DC, s nimiž mohou pracovat i pracovníci bez elektrotechnické kvalifikace, u nichž nelze splnit požadavek bodu a), považuje se za postačující, použije-li se u elektrických předmětů podle čl mimo základní izolace některá z uvedených ochran v ČSN ed.3: ba) oddělení neživých částí od živých částí zvýšenou, přednostně dvojitou izolací; bb) elektrické oddělení obvodů za předpokladu, že je použito zvýšené izolace přívodu spotřebiče bc) elektrické oddělení obvodů se současným uvedením pracovního místa na stejný potenciál neživých částí pospojováním bd) elektrické oddělení obvodů se současným použitím ochrany chráničem; be) bezpečné malé napětí c) U zařízení do V AC a 1 500V DC, které obsluhují pracovníci alespoň poučení, může být použito některé z těchto ochran: ca) u zařízení připojených k síti s uzemněným středem (uzlem) ochrana automatickým odpojením v síti TN, TT. Přitom je nutno splnit ještě některé z těchto podmínek: - vodivé stanoviště spolehlivě spojené s částí, která se má uchopit, nebo - užití doplňkové izolace, např. podložek a ochranných pomůcek (přezůvky nebo rukavice se dovolují jen ve zvláštních případech); cb) u zařízení připojených k síti s izolovaným nulovým bodem (síť IT) ochrana doplňkovou izolací, např. izolované stanoviště apod. (blíže viz bod e). d) U zařízení nad V AC mohou být tyto části z kovu, jsou-li chráněny zemněním, přičemž je však nutno splnit ještě některou z těchto podmínek (viz též bod e): da) použije se ochranných prostředků a pracovních pomůcek (např. izolační podlahy, podložky a ochranné prostředky, jako přezůvky, rukavice, apod.). Není-li předepsáno jinak, musí být ochranné prostředky a pracovní pomůcky pro jmenovité napětí alespoň 500 V (zkušební napětí alespoň 2,5 kv). db) vodivé stanoviště je spolehlivě spojeno s částí, která se má uchopit (viz ČSN , příloha D - Popis uznávaných zvláštních opatření M k zajištění dovolených dotykových napětí). e) Při ochraně u zařízení do V AC a 1 500V DC a u zařízení nad V AC platí kromě bodů c) a d) toto: Jsou-li kovová ruční kola, páky, kliky, apod. umístěny přímo na stroji, přístroji apod., považuje se jejich spojení za dostatečně vodivé. Naproti tomu se musí tyto ovládací části spojit se strojem apod. nebo zvlášť spojit se zemí (s vodičem PEN, s chráničem), jsou-li do ovládacího ústrojí, které je blízko živých částí zařízení (viz PNE ), vloženy řetězy, lana, spojky, atd.

80 Volba stupně ochran podle způsobu uchopení rukou do V a nad V Prostory (2.1.1) normální i nebezpečné Napětí do V AC Části zařízení se nemusí uchopit rukou Normální zvlášť nebezpečné do V AC Doplněná normální i nebezpečné zvlášť nebezpečné Nad V AC Nad V AC Normální Doplněná Stupeň ochrany Části zařízení se musí uchopit rukou požaduje se zhotovení z izolantu pokud nestanoví jinak

81 Stupně ochran do V Normální: - ochrana automatickým odpojením od zdroje nadproudovými jistícími prvky; - ochrana automatickým odpojením od zdroje proudovými chrániči; - ochrana dvojitou nebo zesílenou izolací. Doplněná: - ochrana izolací + doplňkovou izolací; - ochrana automatickým odpojením od zdroje nadproudovými jisticími prvky a - pospojováním; - doplňkovou izolací; - chráničem; - ochrana automatickým odpojením od zdroje proudovými chrániči a - pospojováním; - doplňkovou izolací.

82 Stupně ochran nad V Normální: - ochrana zemněním v sítích, kde není přímo uzemněný střed (uzel) (sítě IT); - ochrana zemněním s rychlým vypnutím v sítích s přímo uzemněným středem (uzlem) (sítě TT(r)); - ochrana zemněním s rychlým vypnutím v sítích, kde není přímo uzemněn střed (uzel) (sítě IT(r)); - ochrana izolací; Doplněná: - ochrana zemněním v sítích, kde není přímo uzemněný střed (uzel) (sítě IT) a - pospojováním (k uvedení na stejný potenciál); - ochrana zemněním s rychlým vypnutím v sítích s přímo uzemněným středem (uzlem) (sítě TT(r)) a - pospojováním (k uvedení na stejný potenciál); - ochrana zemněním s rychlým vypnutím v sítích, kde není přímo uzemněn střed (uzel) (sítě IT(r)) a - pospojováním (k uvedení na stejný potenciál).

83 Uzemnění a ochranné vodiče Návrh, stavba a měření uzemnění v distribuční síti do 1000 V AC Ochranné vodiče, uzemňovací přívody a zemniče v distribučních sítích TN do V AC Uzemnění a uzemňovací přívody v distribučních sítích nad V Spojování kovových plášťů kabelů v rozvodných elektrických zařízeních Ochrana sdělovacích kabelů před nebezpečným galvanickým vlivem se provádí podle ČSN

84

85

86 U vt U E U vt U vs Referenční zem v dostatečné vzdálenosti A B 1m E S1 S2 S3 E E Bez rozložení potenciálu 1m 1m S rozložením potenciálu Kabel s celistvým kovovým pláštěm po celé délce izolovaný, ale na obou koncích holý. Plášť je v rozvodně spojen se zemí

87 Návrh uzemnění (uzemňovací soustavy) z hlediska mechanické pevnosti a korozní odolnosti z hlediska oteplení nejvyšším poruchovým proudem (nutné vypočítat) poškození majetku a zařízení z hlediska bezpečnosti (napětí na uzemnění při nejvyšším poruchovém proudu)

88 Minimální rozměry ocelových, žárově pozinkovaných zemničů Typ zemniče Provedení minimální rozměr pásek a drát pásek průřez 90 mm 2 tloušťka 3 mm Drát průměr 10 mm tyčové zemniče Tyč průměr 16 mm Trubka průměr 25 mm Úhelník tloušťka 2 mm průřez 90 mm 2 tloušťka 3 mm

89 Dimenzování s ohledem na tepelnou odolnost Výchozí parametry pro dimenzování uzemnění jsou: velikost poruchového proudu trvání poruchy vlastnosti půdy

90

91

92

93

94

95 Trvání poruchového proudu - u sítí s rychlým vypínáním poruch uvažují vypínací časy ochran a spínačů při jejich správné činnosti. - u sítí vn - čas poruch 0,4 až 0,5 s. - u sítí s kompenzací zemních kapacitních proudů - do jedné hodiny. - na přenosových vedeních 400 kv - 0,1 s; - v sítích 110 a 220 kv napájených energ. bloky velkých výkonů- do 0,15 až 0.20 s; - v sítích 110 a 220 kv napájených energ. bloky starších konstrukcí- do 0,3 až 0;4 s; - v rozvodných zařízeních vn - do 0.5 až 0;6 s.

96 Dovolené proudy pro pásek FeZn T [s] Dovolený proud [A] 30x4 mm 40x4 mm 20x5 mm 0, , , , , , , , ,

97 Dovolený trvalý proud základních profilů zemničů FeZn Profil Dovolený trvalý proud [A] pásek 30x4 420 pásek 40x4 540 pásek 20x5 330 drát průměr 10 mm 220

98 Nejvyšší dovolené hustoty proudu vztažené na plochu zemniče uloženého v půdě Doba průchodu proudu Proudová hustota v A/m 2 plochy povrchu zemniče uloženého v půdě o rezistivitě 100 m 500 m m m 1 s 5 s 1 h 2 h 3 h ,6 11,8 9, ,5 5,3 4, ,2 3, ,2 1,8

99 Nejvyšší dovolené hustoty proudu vycházejícího z betonového zákrytu základového zemniče Střední hustota v A/m 2 z betonového zákrytu základového zemniče při Doba průchodu proudu rezistivitě půdy, která jej obklopuje m 500 m m m 1 s s h 2 h 3 h 3 h 26,5 18,8 15,4 8 10,8 8,2 6, ,9 2 2,6 1,5 0,9 - Pro rázový proud je dovolená proudová hustota 50 ka/m 2

100

101 Dovolená dotyková napětí U Tp pro omezené trvání průtoku proudu

102 Dotykové napětí a proud tělem Příloha B Výchozími podmínkami jsou - proud lidským tělem při době trvání 10 s 50 ma - celková impedance lidského těla v závislosti na dotykovém napětí (2 kω při 75 V) - hodnoty dovoleného dotykového napětí Utp jako funkce trvání poruchy tc (85 V při 10 s) Uvažování přídavných rezistancí

103 I B Z T U Tp U vtp R F1 R F R F2 Popis k obrázku B.1 a tabulce B.4: U vtp rozdíl napětí, působící jako napětí zdroje v obvodu dotyku s omezenou hodnotou, která zaručuje bezpečnost osoby při užití známé přídavné resistance (například boty, izolační materiál na stanovišti). Z T celková impedance těla I B proud procházející lidským tělem U Tp dovolené dotykové napětí, napětí na lidském těle R F přídavná resistance (R f =R f1 + R f2 ) R F1 například rezistance obuvi R F2 rezistance země vůči stanovišti S rezistivita půdy v povrchové vrstvě u zařízení (v m) trvání poruchy t f

104 N ap ětí ve V Předpokládané dovolené dotykové napětí U vtp ( 5 ) ( 4 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 1 ) Čas v ms (1): Dovolená dotyková napětí podle obrázku 4 (2): R F = 750 (R F1 = 0, s = 500 m) (3): R F = (R F1 = 1 000, s = 500 m) (4): R F = (R F1 = 1 000, s = m) (5) R F = (R F1 = 1 000, s = m) POZNÁMKA R F1 =1 000 představuje průměrnou hodnotu pro staré vlhké boty. Mohou se použít vyšší hodnoty odpor bot, je-li to nutné. Obrázek B.2 Příklady křivek U vtp = f (t f ) pro různé přídavné rezistance R f = R F1 + R F2

105 Dimenzování s ohledem na dotyková a kroková napětí Tyto dovolené hodnoty se považují za splněné, když je buď: - splněna jedna z podmínek C C 1: uvažovaná instalace se stane součástí celkové uzemňovací soustavy. C 2: Nárůst potenciálu země, určený měřením nebo výpočtem nepřekročí dvojnásobek hodnot dovoleného dotykového napětí nebo - jsou provedena příslušná specifikovaná opatření M v souladu s velikostí vzrůstu zemního potenciálu a trvání poruchy

106 Pokud nejsou splněny podmínky C ani přípustná zvláštní opatření M, pak je zapotřebí ověřit dodržení dovolených dotykových napětí U Tp, obvykle měřením.

107

108 Meze dotykových napětí v různých místech pro venkovní vedení

109 Popis typických míst, odpovídajících výše uvedeným příkladům 1 až 4 a křivkám UD1 až UD4: Příklad 1. Křivka UD1. Místa jako jsou hřiště, plavecké bazény, kempy, rekreační plochy a podobná místa, kde se mohou shromažďovat lidé s bosýma nohama. Uvažuje se pouze odpor lidského těla bez jakýchkoliv doplňkových odporů. Příklad 2. Křivka UD2. Místa, kde se může rozumně předpokládat, že lidé jsou obuti, jako jsou chodníky veřejných cest, parkoviště apod. Je uvažován doplňkový odpor Příklad 3. Křivka UD3. Místa, kde se může rozumně předpokládat, že lidé jsou obuti a rezistivita půdy je vysoká, např m. Bere se do úvahy doplňkový odpor Příklad 4. Křivka UD4. Místa, kde se může rozumně předpokládat, že lidé jsou obuti a rezistivita půdy je velmi vysoká, např m. Bere se do úvahy doplňkový odpor

110 Stanovení dotykových napětí Dotyková napětí bez přídavných rezistancí s časem >> 10 s Dovolené dotykové UTp napětí holá ruka, lidské tělo, paralelně dvě bosé nohy 75 V Impedance lidského těla ruka jedna noha je 2000 Ω Při dotyku jedna ruka, dvě bosé nohy koeficient 0, Ω dovolený proud 75/1500 = 0,050 A = 50 ma Dotyková napětí s uvažováním přídavných rezistancí s časem >> 10 s Kolem zařízení nad 1 kv se lidé pohybují většinou obuti, potom hovoříme o UvTp dovolené dotykové napětí pro obvod lidské tělo + přídavné rezistance

111 Výpočet předpokládaného dovoleného dotykového napětí U vtp v obvodu lidské tělo + přídavné rezistance I B Z T Impedance lidského těla U vtp R F1 Rezistance (odpor) bot R F2 Rezistance (odpor) přechodu mezi podrážkami bot a zemí

112 Měření přídavné rezistance přechodu mezi podrážkou bot a zemí R F2 a výpočet rezistivity půdy v povrchové vrstvě ρ S Pro měření rezistance R F2 je třeba mít k dispozici vhodnou kovovou desku o ploše podrážek bot (obou bot). Deska se uloží na místo, kde je třeba změřit rezistanci R F2 a podloží vlhkým (mokrým) hadrem. Desku je třeba zatížit vahou člověka (viz čl., ). Pak se změří zemní odpor desky prostřednictvím vhodného měřicího přístroje (běžná metoda měření zemního odporu zemniče). Tímto způsobem změříme rezistanci R F2, (tedy přídavnou rezistanci přechodu mezi oběma podrážkami bot a zemí), kterou lze použít pro výpočet celkového dotykového napětí U vtp. Na základě uvedených vztahů lze výpočtem dále zjistit rezistivitu půdy v povrchové vrstvě ρ S : ρ s = R F2 / k = R F2 / 1,5 kde: ρ S [Ωm] Rezistivita půdy v její povrchové vrstvě R F2 [Ω] Naměřená hodnota přídavné rezistance přechodu mezi podrážkou obou bot a zemí k [m -1 ] Koeficient (s ohledem na desku, která je určená pro měření R F2, má rozměr (plochu) podrážek obou bot a je zatížena vahou člověka, je hodnota koeficientu): k = 1,5 [m -1 ]

113 Příklady (s dobu trvání poruchy t F >> 10 s) Výpočty jsou provedeny pro různou rezistivitu půdy v povrchové vrstvě. Pro všechny příklady platí : U Tp = 75 V (t F >> 10 s), R F1 = Ω, Z T = Ω Dále jsou uvedeny výsledky výpočtů (po zaokrouhlení): Rezistivita půdy v povrchové vrstvě ρ S = 500 Ωm Rezistance mezi podrážkou bot a zemí (dvě podrážky bot paralelně) R F2 : R F2 = 1,5 500 = 750 Ω Předpokládané dotykové napětí U vtp na obvodu lidské tělo + přídavné rezistance: U vtp = 150 V Rezistivita půdy v povrchové vrstvě ρ S = Ωm Rezistance mezi podrážkou bot a zemí (dvě podrážky bot paralelně) R F2 : R F2 = 1, = Ω Předpokládané dotykové napětí U vtp na obvodu lidské tělo + přídavné rezistance: U vtp = 180 V Rezistivita půdy v povrchové vrstvě ρ S = Ωm Rezistance mezi podrážkou bot a zemí (dvě podrážky bot paralelně) R F2 : R F2 = 1, = Ω Předpokládané dotykové napětí U vtp na obvodu lidské tělo + přídavné rezistance: U vtp = 250 V

114 Závěr přílohy č.10 Z hlediska této normy lze podle předpokládaných dovolených dotykových napětí U vtp pro dobu trvání poruchy t F >> 10 s u zařízení nad 1 kv najít tři oblasti: 1. Oblast s předpokládaným dovoleným dotykovým napětím 75 V Sem patří distribuční transformovny se společným uzemněním vn a nn. Dále sem patří venkovní vedení v místech, jako jsou hřiště, plavecké bazény, kempy apod., kde se mohou pohybovat lidé s bosýma nohama. V této oblasti nelze uvažovat s žádnými přídavnými rezistancemi (R F1 = 0 Ω, R F2 = 0 Ω) 2. Oblast s předpokládaným dovoleným dotykovým napětím 150 V Sem patří elektrické stanice vn, vvn, zvn (mimo distribučních transformoven - viz 1. oblast), venkovní vedení ve městech a obcích, kde lze rozumně přepokládat, že jsou lidé obuti. Proto lze v této oblasti počítat s přídavnými rezistancemi. V této oblasti se uvažuje se s rezistivitou půdy v povrchové vrstvě ρ S = 500 Ωm, (dále se uvažuje s U Tp = 75 V, R F1 = Ω, R F2 = 750 Ω, Z T = Ω). Tato norma přímo stanovuje předpokládané dovolené dotykové napětí U vtp pro tuto oblast 150 V. 3. Oblast, pro kterou je třeba předpokládané dovolené dotykové napětí vypočítat dle rezistivity půdy v povrchové vrstvě Sem patří elektrická zařízení distribuční soustavy v místech odlehlých, kde lze rozumně přepokládat, že zde jsou lidé obuti. V této oblasti se počítá s přídavnými rezistancemi. Uvažuje se s rezistivitou půdy v povrchové vrstvě získanou měřením, odborným posouzením apod., (dále se uvažuje s U Tp = 75 V, R F1 = Ω, Z T = Ω). Předpokládané dovolené dotykové napětí pro tuto oblast není stanoveno a je nutné je vypočítat dle této normy, viz tato příloha, dále viz též ČSN EN příloha G.4 a ČSN EN příloha B).