Technická zařízení za požáru 1. Přednáška ČVUT FEL
http://bezpecnost.feld.cvut.cz
BEZPEČNOST je rovnováha mezi odstraněním nepřijatelného rizika vzniku škod a jinými požadavky, které musí výrobek, postup nebo služba splňovat, jako jsou užitkovost, vhodnost pro daný účel a jiné podobné aspekty. Bezpečnost elektrických zařízení je schopnost nezpůsobit škody na zdraví, materiálních hodnotách a na životním prostředí
Požadavky na elektrické instalace z hlediska ochrany před požárem nesmí se stát příčinou vzniku požáru Elektrické zařízení nesmí se stát prostředkem k rozšiřování požáru nesmí vytvářet toxické plyny a jiné zplodiny musí zajišťovat funkci záchranných prostředků během požáru
Elektrické zařízení
Elektrické zařízení vnější prostředí elektrických zařízení
interakce Elektrické zařízení vnější prostředí interakce elektrických zařízení
interakce Elektrické zařízení vnější prostředí interakce elektrických zařízení procesy na kontrolní ploše oblast bezpečnostního elektrotechnického inženýrství
Hodnocení rizikových interakcí s okolním prostředím Ohrožující (rizikové) faktory Vnější prostředí: -vnější elektromagnetické pole, ostatní fyzikální vlivy - Interakce člověk - stroj (elektrické zařízení) - vliv jiných elektrických zařízení (EMC) Bezpečnostní reprezentace EZ (popis (reprezentace) elektrického zařízení z hlediska rizikových interakcí ) - základní bezpečnostní pojmy (živé a neživé části, izolace, ) - bezpečnostní charakteristiky EZ - bezpečnostní parametry
Lidský zásah Mechanické přetížení Statická elektřina Atmosférická elektřina Provozní přepětí Elektrický průraz izolace Nebezpečné přiblížení Nebezpečný dotyk Zkrat Elektrické přetížení Elektrický výboj Elektrické pole Elektro magnetické pole Průchod elektřiny organismem Nekoordinovaný pohyb Jiný vliv na organismus Elektrické teplo Mechanická energie Úraz elektřinou Ožehnutí, spáleniny Mechanický úraz Jiné poškození zdraví Požár Výbuch Mechanická destrukce prvotní následek příčina příčina Funkční schéma škod a jejich příčin následek příčina výsledná škoda
Řetězce příčin a následků škod Ze schématu lze vyvodit závěry: a) Konečné škodě lze zabránit odstraněním příčiny obsažené v kterémkoli článku řetězce b) Čím je zlikvidovaný článek řetězce vzdálenější od jeho konce, tím je řešení účinnější, má preventivní charakter c) Úsilí o zabránění škod je třeba zaměřit především na nejvíce frekventované články řetězců příčin a následků
Rizika a příčiny úrazů v elektrotechnice Vliv na bezpečnost - lidského faktoru - technického uspořádání velikost proudu frekvence Nebezpečí úrazu elektrickým proudem tvar vlny nebo pulzu doba průchodu proudu lidským tělem trajektorie průtoku proudu Velikost proudu velikost napětí impedance lidského těla
Zjednodušené náhradní schéma vnitřní impedance lidského těla Z ip je dílčí impedance jedné končetiny Z i -vnitřní impedance těla Z p1,z p2 - impedance kůže Z T celková impedance
Čísla reprezentují procentuální rozdělení vnitřní impedance lidského těla vzhledem k celkové impedanci (trajektorie ruka noha)
Celková impedance lidského těla pro stejnosměrný a střídavý proud 50/60 Hz
Zóny fyziologických účinků střídavého sinusového proudu (15 Hz až 100 Hz) mez uvolnění proudová křivka L mez vnímání 3,5 práh bolesti
Určení čar konstantního náboje Q 100C 10C 1C 10mC 100mC Q 1mC 100 C 10 C
Konstrukce stupnice konstantního náboje Q 10-5 A/s 10-4 A/s 10-3 A/s 10-2 A/s 0,1 A/s 1A/s Strmost proudu I/t 10 A/s 100 A/s 1000 A/s 100C 10C 1C 10mC 100mC Q 1mC náboj 100 C 10 C
Zóny fyziologických účinků stejnosměrného proudu 50 C 25mC Koeppen
Perioda zranitelnosti (vulnerabilní fáze) srdečního cyklu a spouštění komorové fibrilace Legenda: a) elektrický potenciál srdce (EKG), b) krevní tlak v aortě
Účinky proudu a náboje Ustálený (dotykový) proud, nahromaděný náboj Mezní hodnoty Proud v ma Náboj v C střídavý stejnosměrný Mez vnímání 0,5 2 0,5 Práh bolesti 3,5 10 50 Mez uvolnění 5 25 Mezní hodnoty ustáleného (dotykového) proudu a nahromaděného náboje
Lidské tělo jako elektrický předmět zařazené mezi dvěma místy s různými potenciály spolu s izolacemi
Napěťová vypínací křivka L Závislost velikosti maximálního dovoleného dotykového napětí na době jeho trvání (pro prostory normální)
Výpočet napěťové vypínací křivky L Z T je velikost impedance lidského těla pro 0,5 Z 5% Z 1 je izolace obuvi Z 2 je izolace místa na kterém člověk stojí Hodnoty zvolených dotykových napětí se vydělí součtem impedancí Z T +Z 1 +Z 2. Získá se proud procházející lidským tělem při těchto napětích. Jednotlivé body, příslušející těmto napětím a odpovídajícím dobám odpojení, vynesené do grafu vyjadřují závislost výše napětí a maximální doby odpojení. Propojením těchto bodů získáme napěťovou vypínací křivku L. Pro prostory normální se uvažuje Pro prostory nebezpečné se uvažuje Z 1 +Z 2 = 1000 Z 1 +Z 2 = 200
ROZDĚLENÍ ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ podle účelu Silová zařízení Elektrická zařízení Sdělovací zařízení Řídicí zařízení Zařízení informační techniky Zvláštní zařízení
Rozdělení elektrických zařízení podle napětí a stanovení kategorií napětí Kategoričení Ozna- Název Jmenovité napětí U (střídavé) elektrického v uzemněné síti v izolované síti napětí napětí zařízení mezi fází a zemí mezi fázemi mezi fázemi 1 2 3 4 5 6 I mn malého napětí U 50 V U 50 V U 50 V II nn nízkého napětí 50 < U 600 V 50 < U 1 000 V 50 < U 1 000 V A vn vysokého napětí 0,6 < U 30 kv 1,0 < U < 52 kv 1,0 < U < 2 kv B vvn velmi vysokého 30 U < 171 kv 52 U < 300 kv 52 U < 300 kv napětí C zvn zvlášť vysokého - 300 U 800 kv - napětí D uvn ultra vysokého napětí - 800 kv < U - Poznámka: U stejnosměrných elektrických zařízení jsou hraniční hodnoty mezi malým a nízkým napětím 120 V a mezi nízkým a vysokým napětím 1 500 V.
Kategorie napětí, bezpečná napětí střídavé Malé napětí (ELV) Nízké napětí (LV) Vysoké napětí (HV) 0 50V 1000V stejnosměrné Malé napětí (ELV) Nízké napětí (LV) Vysoké napětí (HV) 0 střídavé 0 stejnosměrné 0 SELV 25V SELV 60V 120V 1500V malé bezpečné napětí (SELV)
Živá a neživá část elektrického zařízení Živá část vodivá část elektrického zařízení určená k vedení proudu Neživá část vodivá část elektrického zařízení určená k jinému účelu než k vedení proudu Základní izolace určená k izolace živých částí Přídavná izolace určená k izolaci neživých částí
Třídění elektrických zařízení podle nebezpečí úrazu elektrickým proudem: Silnoproudá zařízení Slaboproudá zařízení Základní pojmy a definice Živá část Neživá část Dotykové napětí Dotykový proud Základní izolace Přídavná izolace Dvojitá izolace Zesílená izolace Ochranné pospojování
Pospojování slouží k vyrovnání potenciálů Důvody vyrovnání potenciálů (komplexní přístup): ochrana před úrazem elektrickým proudem ochrana před přepětími ochrana před rušivými vlivy jiných elektrických zařízení Pospojování zajišťuje uvedení neživých částí EZ i cizích vodivých částí na společný potenciál. V bezporuchovém stavu je tento potenciál blízký potenciálu vzdálené země - považuje se za nulový.v případě poruchy izolace zajišťuje i uzavření smyčky poruchového proudu, který způsobí odpojení obvodu, kde došlo k poruše
Výpočet impedance základní izolace Hodnota impedance základní izolace se určí ze vztahu, kde v čitateli je maximální hodnota nízkého napětí a ve jmenovateli je hodnota proudu na prahu reakce (vnímání): Z U 1000 max 2.10 6 M 3 I 0,5.10 2 Z R Požadovaná impedance přídavné izolace je: Z P 5M Požadovaná impedance zesílené izolace je: Z Zes 7M Tyto hodnoty se uplatňují hlavně u třídy ochrany elektrických předmětů
Meze bezpečných malých napětí živých částí A. Při obsluze možný přímý dotyk se živou částí Prostory Bezpečné malé napětí živých částí (V) střídavé stejnosměrné Normální i nebezpečné 25 60 Zvlášť nebezpečné - - B. Při obsluze možný pouze dotyk s krytem, izolovaným od živých částí Prostory Bezpečné malé napětí živých částí (V) střídavé stejnosměrné Normální i nebezpečné 50 120 Zvlášť nebezpečné 12 25
Mezní hodnoty dotykového napětí na neživých částech A. Působícího trvale Prostory Dovolené meze dotykového napětí (V) střídavé stejnosměrné Normální i nebezpečné 25 60 Zvlášť nebezpečné - - B. Působícího krátkodobě (v době, kdy je zařízení v poruše) Prostory Dovolené meze dotykového napětí (V) střídavé stejnosměrné Normální i nebezpečné 50 120 Zvlášť nebezpečné 12 25
Elektrický předmět třídy ochrany I Neživá část elektrického předmětu Ochranná svorka Základní izolace PE L N Soustava ochranného pospojování Živé části
Uspořádání izolací na elektrickém předmětu třídy ochrany II Legenda: (1) základní izolace, (2) vnitřní kovová část, (3) přídavná izolace, (4) vnější kovová část a (5) zesílená izolace
TAB.16.2 Třídy ochran elektrických a elektronických předmětů Základní charakteristiky předmětu Opatření k zajištění bezpečnosti Grafická značka Použití v instalacích Třídy ochrany 0 I II III Přídavná Opatřeno izolace a žádné prostředky pro prostředky pro připojení připojení ochranného ochranného vodiče PE vodiče PE Žádné prostředky pro připojení ochranného vodiče PE Pouze okolím - Není v ČR povolena Spojení s ochranným vodičem PE S ochranným vodičem PE nebo s vodičem PEN Nejsou potřebná Všeobecné použití Konstruováno pro napájení ze zdroje SELV Připojení ke zdroji SELV Všeobecné použití
Prostředky ochrany Třída předmětů instalace ochrany Základní ochrana Ochrana při poruše Nevodivé prostory 0 *) Základní izolace - Ochrana oddělením obvodů (pouze jedno zařízení) I Základní izolace Ochranné Ochrana automatickým pospojování odpojením Základní izolace Přídavná izolace II Zesílená izolace nebo ekvivalentní konstrukční řešení - III Omezení výše napětí - Ochranné oddělení obvodů SELV a PELV Legenda: *) Třída ochrany 0 není podle Elektrotechnických předpisů a ČSN v ČR dovolena. Popis a požadavky jsou zde uvedeny pouze z důvodů její identifikace. TAB.16.3 Nejobvyklejší kombinace prostředků ochran před dotykem neživých částí
Prostředky ochrany Třída předmětů instalace ochrany Základní ochrana Ochrana při poruše Nevodivé prostory 0 *) Základní izolace - Ochrana oddělením obvodů (pouze jedno zařízení) I Základní izolace Ochranné Ochrana automatickým pospojování odpojením Základní izolace Přídavná izolace II Zesílená izolace nebo ekvivalentní konstrukční řešení - III Omezení výše napětí - Ochranné oddělení obvodů SELV a PELV Legenda: *) Třída ochrany 0 není podle Elektrotechnických předpisů a ČSN v ČR dovolena. Popis a požadavky jsou zde uvedeny pouze z důvodů její identifikace. TAB.16.3 Nejobvyklejší kombinace prostředků ochran před dotykem neživých částí
Základní bezpečnostní parametry informační techniky Charakteristika zařízení informační techniky: většina zařízení je třídy ochrany I, některá zařízení jsou třídy ochrany II, resp. III na samotném zařízení je často umístěna zásuvka pro připojení dalšího spotřebiče třídy ochrany I síťové části zařízení (zdrojové jednotky) jsou většinou tvořeny kompaktními jednotkami třídy ochrany I tyto jednotky slouží jako zdroje SELV pro napájení dalších částí zařízení jednotlivá zařízení jsou uvnitř i navzájem propojena množstvím (většinou stíněných) datových spojení, znemožňujících přesné změření odporu ochranného vodiče R PE vnitřní izolace jsou často dimenzovány pouze na jmenovitá napětí (hrozí případná ztráta dat) a proto je nevhodné provádět měření izolačního odporu R ISO (napětím 500 V)
První pomoc: - technická - zdravotnická První pomoc při úrazu elektrickým proudem Postup záchranných prací Technická první pomoc vyproštění postiženého z dosahu proudu - vypnutí přívodu elektrického proudu - odtažení postiženého z dosahu proudu - odsunutí zdroje úrazu z dosahu postiženého -přerušení přívodu elektrického proudu Zdravotnická první pomoc důležité fáze -vyšetření zdravotního stavu - poskytování první pomoci neodkladná resuscitace -přivolání odborné zdravotnické pomoci - transport -vyšetření a odstranění příčin úrazu
Vyhodnocení stavu základních životních funkcí Základní životní funkce Dýchání Krevní oběh Stav vědomí Příznak proudění vzduchu ústy, nosem, pohyb hrudníku tep na krční tepně reakce na oslovení, slovní kontakt Hodnocení stavu základních životních funkcí - dýchání je dostatečné - nedostatečné - zástava dechu - tep je hmatný - hmatný, ale slabý - nehmatný - zástava oběhu - uvědomuje si svůj stav - vědomí je zachováno - je zmatený povrchní bezvědomí - nereaguje - hluboké bezvědomí
Neodkladná resuscitace - uvolnění dýchacích cest a udržení jejich průchodnosti - umělé dýchání z plic do plic - nepřímá srdeční masáž Protišoková opatření - ticho - teplo - tekutiny - tišení bolesti - transport - protišoková poloha
Automatický externí defibrilátor (AED) Základní charakteristika přístroje: zjistí přítomnost arytmie sám zvolí vhodný okamžik k defibrilaci vydává pokyny pro zachránce po nalepení elektrod a vyhodnoceném měření bezpečně vyšle defibrilační výboj AED analyzuje srdeční rytmus moderní verze AED mají další funkce řízení masáže srdce
Pásma pravděpodobnosti úspěšné defibrilace Úspěšnost defibrilace 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 1 3 minuty 90 70 % 3 10 minut 70 10 % 10 12 minut 10 0 % 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 čas (minuty)
Členění první pomoci při úrazu elektrickým proudem rozšířené o AED (zjednodušené schéma) Základní první pomoc Technická první pomoc Přivolání odborné pomoci Protišoková opatření Resuscitace KPR Automatická defibrilace AED Masáž srdce Umělé dýchání
U / Uef nom 2 1,5 V L1 V L1 - V L2 V L2 V L3 1 0,5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40-0,5-1 -1,5-2 1 st period 2 nd period t [ms]
Označení svorek elektrických předmětů pro připojování některých vybraných vodičů a označení konců těchto vybraných vodičů Vybraný vodič Vodič střídavé rozvodné soustavy: fáze 1 fáze 2 fáze 3 střední vodič Vodič stejnosměrné rozvodné soustavy: kladný pól záporný pól střední vodič Ochranný vodič Vodič PEN SVOREK ELEKTRICKÝCH PŘEDMĚTŮ U V W N C D M PE - Písmenno - číslicové označení Pozn. KONCŮ VYBRANÝCH VODIČŮ L1 L2 L3 N L + L - M PE PEN Pozn.
Značení izolovaných vodičů a žil kabelů barvami VODIČ, ŽÍLA fázový nebo krajní ochranný, PEN střední POZNÁVACÍ BARVA černá, hnědá, šedá zelená/žlutá světlemodrá
Obr. 4.9 Příklad použití písmenno-číslicového označení vodičů a svorek elektrického zařízení
Vnější vlivy, prostory a prostředí Třídění vnějších vlivů (XY Z) - kategorie vnějšího vlivu (prostředí, využití objektu, konstrukce budovy) - povaha vnějšího vlivu - intenzita působení vlivu (třída) Členění prostorů z hlediska nebezpečí úrazu elektrickým proudem - prostory normální - prostory nebezpečné - prostory zvláště nebezpečné
electrical equipment and installations time daily alterations air temperature air pressure air movement solar radiation flora fauna climate atmospheric condition plus daily and seasonal alterations (influence of time) atmosphere combination of: dry air water vapour dust corrosive components time seasonal alterations water ice precipitation rain snow hail fog dew sand dust external influences (environmental conditions) natural and technical influences indoor and outdoor influences movement vibration electrical fields lightning thunderstorms temperature and humidity change of temperature magnetic fields
Třídění prostředí podle vnějších vlivů kategorie vlivu povaha vlivu třída vlivu Jednotlivé pozice v označení prostředí vyjadřují X Y Z směr druh upřesnění vlivu Příklad A D 4 směr druh upřesnění z okolí na EZ voda stříká všemi směry
Všeobecná kategorie vnějšího vlivu EZ A nepříznivé vlivy působí směrem od okolí na elektrické zařízení EZ B elektrické zařízení působí nepříznivě na své okolí EZ C vzájemně nepříznivé ovlivňování elektrického zařízení a jeho okolí
A A směr z okolí na EZ druh vliv teploty okolí A A 1-60 až +5 C A A 5 +5 až +40 C A A 2-40 až +5 C A A 6 +5 až +60 C A A 3-25 až +5 C A A 7-25 až +55 C A A 4-5 až +40 C A A 8-50 až +40 C
B A směr z EZ na okolí druh mentální a odborné schopnosti osob B A 1 osoby se všeobecnou bezpečnostní osvětou, laici B A 2 děti vyžadující dohled dospělých B A 3 invalidé, nemocní, staré osoby B A 4 poučené osoby B A 5 znalé osoby
Stupně elektrotechnické kvalifikace Kvalifikace Předpoklady Ověřování způsobilosti Pracovníci Vzdělání Praxe Bez komise V komisi Oznámení Lhůta 3 seznámení --- --- ANO --- --- dle ZP 4 poučení --- --- ANO --- --- dle org. 5 znalí ANO --- --- ANO --- 3 roky 6 samostatná činnost ANO ANO --- ANO --- 3 roky 7 pro řízení činnosti ANO ANO --- ANO ANO 3 roky 8 pro řízení provozu ANO ANO --- ANO ANO 3 roky 9 revizní technici ANO ANO dle předpisů orgánů dozoru 10 projektanti ANO ANO --- ANO ANO 3 roky
ELEKTROTECHNICKÁ KVALIFIKACE způsob provádění odborně řízená samostatná odborně řídicí obsluha jednoduchá složitá 3 4 Druhy činností práce revize bez napětí v blízkosti napětí pod napětím výchozí pravidelná 4 6 7 4 35 6 6 9 9 7 7+8 9+7 9+7 projektování 10 10
B E směr z EZ na okolí druh hořlavost, resp. výbušnost látek v blízkosti EZ B E 1 bez významného nebezpečí B E 12 nebezpečí požáru hořlavých látek B E 3 nebezpečí výbuchu B E 4 nebezpečí kontaminace od EZ
C A směr druh působení objektu na vzájemné vlivy EZ a okolí hořlavost stavebních materiálů ve vztahu k elektrické instalaci C A 1 nehořlavé stavby (zděné, panelové) C A 2 hořlavé stavby(roubené, z dřevěných polotovarů)
C B směr druh působení objektu na vzájemné vlivy EZ a okolí vliv konstrukce objektu na elektrickou instalaci C B 1 zanedbatelné nebezpečí C B 2 šíření ohně (výškové budovy, komínový efekt) C B 3 posun (dilatace objektů, nestabilní půda) C B 4 poddajné nebo nestabilní stavby (stany, krátkodobě sestavené objekty)
IP 2 3 C H Skladba IP kódu: (např. IP 2 3 C H) Písmena kódu (International Protection = mezinárodní ochrana) První charakteristická číslice (číslice od 0 do 6, nebo písmeno X) Vyjadřuje - stupeň ochrany osob před dotykem nebezpečných částí - stupeň ochrany zařízení před vniknutím cizích těles Druhá charakteristická číslice (číslice od 0 do 8, nebo písmeno X) Vyjadřuje - stupeň ochrany proti vniknutí vody s nebezpečnými účinky Přídavné písmeno (nepovinné) (písmena A, B, C, D) Vyjadřuje - skutečný stupeň ochrany osob před dotykem nebezpečných částí Doplňkové písmeno (nepovinné) (písmena H, M, S, W) Vyjadřuje - doplňkovou informaci o zařízení Stupeň ochrany krytem - přehled
Druhy sítí podle způsobu uzemnění jsou označeny písmenovým kódem, kde prvé písmeno vyjadřuje vztah sítě a uzemnění: T I bezprostřední spojení jednoho bodu sítě se zemí, oddělení všech živých částí od země, nebo spojení jednoho bodu sítě se zemí přes velkou impedanci, druhé písmeno vyjadřuje vztah uzemnění a neživých částí v rozvodu: T N přímé spojení neživých částí se zemí, přímé spojení neživých částí s uzemněným bodem sítě, kterým je obvykle střed, resp. uzel zdroje (nebo uzemněný fázový vodič), další písmena mohou vyjadřovat uspořádání ochranných a středních vodičů: S C funkce ochranného vodiče je zajišťována vodičem vedeným odděleně od středního (nebo uzemněného fázového) vodiče, funkce ochranného a středního vodiče je sloučena do jediného vodiče (do vodiče PEN).
Sekundární vinutí transformátoru 22kV/0,4kV
Transformátor 22kV/0,4kV
Síť TN-S. Trojfázová síť spřímo uzemněným uzlem zdroje (1) a se samostatnými vodiči ochranným (PE) a středním (N). Ochranný vodič je přizemněn (2). K síti jsou pevně připojeny spotřebiče třídy ochrany I - trojfázové (a,b) a jednofázový (c)
Síť TN-C. Trojfázová síť spřímo uzemněným uzlem zdroje (1) a s kombinovaným vodičem ochranným a středním s vodičem PEN. Vodič PEN je přizemněn (2). K síti jsou pevně připojeny spotřebiče třídy ochrany I - trojfázové (a,b) a jednofázový (c)
Síť TN-C-S. Trojfázová síť spřímo uzemněným uzlem zdroje, vprvníčásti sítě plní vodič PEN současně funkci ochranného i středního vodiče, ve druhé části je vodič PEN rozdělen na ochranný (PE) a střední (N) vodič. Ochranný vodič (2), místo rozdělení vodiče PEN (3) i vodič PEN mohou být přizemněny.
Třída I Třída I Třída II Třída I Třída II NEDOVOLENÉ Povolené pouze ve stávajících Předepsané pro nová zařízení dle zařízeních dle ČSN 34 1010 ČSN 33 2000-4-41 Obr. 5.5 Připojování jednofázových spotřebičů pohyblivými přívody a zásuvkami k sítím TN-C (a,b,c) a TN-S (d,e)
Obr. 5.7 Síť TT. Trojfázová síť spřímo uzemněným uzlem zdroje s vyvedeným středním vodičem (N) - pro připojení spotřebiče(c) nemusí být střední vodič vyveden. Neživé části trojfázových (a,c) i jednofázového (b) spotřebiče mají samostatné ochranné uzemnění
Síť TT. Trojfázová síť spřímo uzemněným uzlem s vyvedeným středním vodičem (N) - pro připojení spotřebiče (b) nemusí být střední vodič vyveden. Pro připojení neživých částí několika (skupiny) spotřebičů je instalován samostatně uzemněný skupinový ochranný vodič PE
Síť IT. Trojfázová síť s izolovaným, (nebo přes velkou impedanci uzemněným), uzlem zdroje. Pro pevné připojení trojfázových spotřebičů musí (a) nebo nemusí být (b) vyveden střední vodič N. Neživé části spotřebičů jsou spojeny se zemí samostatným ochranným uzemněním (4)