10. Nebezpečné dotykové npětí zásdy volby ochrn proti němu, ochrn živých částí. Z hledisk ochrny před nebezpečným npětím rozeznáváme živé neživé části elektrického zřízení. Živá část je pod npětím i v bezporuchovém stvu ( vodiče td. ). Neživá část se dostává pod npětí při poruše ( kostry, kryty, nosné konstrukce td. ). Dotykové npětí vzniká n lidském těle jko důsledek dotyku s částí pod npětím. Krokové npětí vzniká v blízkosti zemniče nebo n zem spdlého vodiče, při průchodu poruchového proudu zemí. Je to zvláštní přípd dotykového npětí, kdy člověk překlene svým krokem ( uvžuje se velikost kroku 1m ) rozdíl potenciálu mezi dvěm místy v blízkosti zemniče nebo n zem spdlého vodiče. u l u DOVOLENÉ DOTYKOVÉ NAPĚTÍ. Výše dovoleného dotykového npětí závisí nejen n účelu, k němuž je používáno n prostředí, le i n době trvání poruchy. Čím je dob účinku dotykového npětí krtší, tím může být dotykové npětí vyšší. Přípustné hodnoty trvle dovoleného dotykového npětí u zřízení do 1000V jsou uvedeny v následující tbulce. Trvle dovolené dotykové npětí neživých Prostory částí [V]. střídvé stejnosměrné Normální i nebezpečné 50 2) 120 Zvlášť nebezpečné 1) 25 60 Ve zvlášť nepříznivých přípdech ( práce ve vodě bez použití pomůcek, stísněné 12 25 prostory ) 1) Pltí též pro hrčky, některá zdrvotnická jiná zřízení přicházející do styku s pokožkou nebo s vlsy v prostorech, ve kterých to stupeň nebezpečí vyžduje. 2) Dovolené zvlnění je 10%. U zřízení nd 1000V závisí hodnot dovoleného dotykového npětí n době trvání t d podle vzorce: l
DDN 1 t d Zemnič - vodivé těleso, desk, pás, tyč, trubk td., umístěné v zemi z účelem vytvoření vodivého spojení se zemí. Země - místo vzdálené od zemniče tk dleko, že jím neprotéká prkticky žádný proud. Zemní odpor - je odpor mezi zemničem zemí. ZÁKLADNÍ PRINCIPY OCHRAN PŘED ÚRAZEM ELEKTŘINOU. Aktivní ochrny - předcházejí ohrožení. ) Zmezením dotyku - ( ochrn izolcí polohou, zábrnou, ). b) Omezením tělového proudu n bezpečnou hodnotu - ( npříkld bezpečným npětím, omezením ustáleného proudu náboje ). Psivní ochrny - působí ž po vzniku ohrožení. c) Včsným smočinným odpojením od zdroje - ( npříkld chrániči td. ). Třídy ochrny - oznčují způsob, jkým je ochrny dosženo. Zákldní chrkteristiky zřízení. Optření k zjištění bezpečnosti. Žádné prostředky k připojení ochrnného vodiče. Třídy ochrny 0 I II III Optřeno Přídvná prostředky izolce žádné k připojení prostředky ochrnného k připojení vodiče. ochrnného Pouze okolím. Spojení s ochrnným vodičem. vodiče. Nejsou potřebná. Konstruováno pro npájení ze zdroje SELV. Připojení ke zdroji SELV. OCHRANY CHRÁNÍCÍ JAK ŽIVÉ, TAK I NEŽIVÉ ČÁSTI. Ochrn mlým npětím: SELV, PELV, ( FELV ). Je to nejbezpečnější typ ochrny proti úrzem elektřinou. Mír bezpečnosti této ochrny velmi závisí n tom, jk je obvod s bezpečným npětím optřen proti tomu, by do něj pronikl cizí npětí překrčující jeho bezpečnou mez. Ochrn bezpečným npětím se používá pro elektrotechnická zřízení ve zvlášť nebezpečných prostorech, pro elektrické hrčky, pro zdrvotnické přístroje určené pro kontkt s tělem pcient td. Velikost bezpečného npětí závisí n tom, v jkém prostředí je zřízení používáno n tom, k čemu zřízení slouží ( npětí může být i nižší, než určuje norm ). SELV - obvod bezpečného npětí není propojen s obvody s npětím vyšším než bezpečné tk, by mohl být jeho bezpečnost negtivně ovlivněn selháním ochrny propojeného obvodu. Není dovoleno záměrně spojit kterýkoliv vodič obvodu SELV s živými částmi, nebo s ochrnným vodičem jiného obvodu, dokonce není dovoleno spojení obvodu SELV se zemí. Zdrojem npětí pro obvod SELV může být: elektrochemický zdroj ( npříkld bterie ) generátor ( poháněný npříkld splovcím motorem )
trnsformátor se vstupem n vyšší npětí než je výstup SELV motorgenerátor s elektromotorem n vyšší npětí, než je výstup SELV elektronický zdroj ( nebo předmět ) se vstupem npájeným vyšším npětím n výstupu s npětím SELV. Části obvodů SELV musejí být spolehlivě odděleny od jiných obvodů ( dvojitá izolce ), zejmén n přístrojích ( relé, stykčích td. ). Vodiče obvodů SELV se mjí prostorově oddělovt od vodičů jiných obvodů nebo musí být izolovány n nejvyšší npětí společně uložených vodičů. Zásuvkové spoje obvodů SELV musejí být s jinými obvody nezáměnné nesmějí mít kontkt pro ochrnný vodič. PELV - někdy je třeb ( pro zjištění bezpečného provozu zřízení ) obvod nízkého npětí uzemnit. Tím se vzdáváme úplné nezávislosti obvodu nízkého npětí n činnosti ochrn osttních obvodů, obvod PELV může mít proti jiným obvodům při nesprávné činnosti ochrn těchto obvodů větší npětí než bezpečné. Užití obvodu PELV : SELV M PELV M zkrt FELV - nejde o druh ochrny bezpečným npětím. Obvod sice prcuje s npětím spdjícím do ktegorie mlých npětí, le nikoliv z bezpečnostních, le z funkčních důvodů. Jko příkld můžeme uvést ovládcí obvody obráběcích strojů, jejichž silové obvody jsou npájeny z energetické sítě. Bylo by zbytečné, by ovládcí obvod plnil podmínky ochrny SELV, neboť kostr stroje, jíž se dělník dotýká je běžně chráněn nulováním. U živých částí obvodu FELV se nezjišťuje, by jejich npětí bylo z všech okolností bezpečné. Proto musí být živé části obvodu FELV chráněny kryty, přepážkmi nebo izolcí. Obvod FELV může být spojen s vodičem PE, nebo s ochrnným uzemněním. Ochrn omezením ustáleného proudu náboje. Ustálený proud mezi částmi součsně přístupnými dotyku tekoucí činným odporem 2000Ω nesmí překročit 3,5mA střídvého nebo 10mA stejnosměrného proudu. Nhromděný náboj mezi součsně přístupnými částmi chráněnými ochrnnou impedncí nesmí překročit 50µC. OCHRANY CHRÁNÍCÍ JEN ŽIVÉ ČÁSTI. Ochrn izolcí. Ochrn izolcí je ochrn chránící jk živé, tk i neživé části. Kždé elektrické zřízení, u něhož je proveden ochrn izolcí, musí vyhovět podmínkám stnoveným pro zákldní izolci pro přídvnou izolci, které společně vytvářejí izolci dvojitou. Místo dvojité izolce lze použít zesílené izolce, pokud zjistí ochrnu před úrzem elektrickým proudem ve stejné míře, jko zjišťuje dvojitá izolce. Symbol třídy ochrny II - ochrny izolcí. Zákldní izolce slouží k činnosti zřízení. Musí tedy mít tkovou kvlitu, by zřízení v dných podmínkách spolehlivě plnilo svoji funkci, to i při přípdném přepětí v síti.
Přídvná izolce - slouží k ochrně před úrzem elektřinou. V přípdě zničení zákldní izolce ( npříkld spálením vinutí ) musí přídvná izolce dále plnit svoji funkci. Konstrukčně bývá proto přídvná izolce řešen tk, by se nezničil zároveň s izolcí zákldní. Přídvná izolce musí snést lespoň stejné elektrické nmáhání jko izolce zákldní. Zesílená izolce - je schopn svou kvlitou plnit součsně úkol jk zákldní, tk i přídvné izolce. Lze ji všk užít jen n těch částech elektrických předmětů, kde nepřichází v úvhu zničení vdou zřízení ( teplem při spálení vinutí td. ). Ochrn polohou. V jké minimální vzdálenosti je třeb umístit zřízení NN při ochrně polohou ukzuje následující obrázek. b c Uvnitř budov je =2,5m, b=1,25m c=0,75m. Vně budovy v prostorách obecně přístupných je =5m, b=3m c=3m. Vně budovy v prostorách nepřístupných likům prcovníkům seznámeným je =2,7m, b=1,5m c=1,5m. Nd polní cestou silnicí I. II. třídy má být vedení NN minimálně 6m, nd dálnicí min. 7m. Nd sportovním hřištěm má být vedení NN minimálně 10m. Nd neschůdnou částí budovy má být vedení NN minimálně 2m. Nd doprvovnou částí má být vedení NN minimálně 0,2m. Ochrn zábrnou. Konkrétní vzdálenosti zábrny od živých částí udávjí normy, tyto vzdálenosti jsou závislé n prostředí, n odborné způsobilosti osob, které mjí k zábrně přístup n kvlitě zábrny ( npříkld velikost ok u oplocení - krytí IP ). Tm kde mjí přístup osoby bez elektrotechnických znlostí musí být zábrn pevná, dosttečně vysoká odstrnitelná jen s použitím nástroje. Protože zábrnu tvoří mnohdy i běžná stvební úprv ( dveře, oplocení td. ), je nutné ji vždy oznčit výstržnou tbulkou, by byl dobře rozezntelná od stejných překážek mjících jiný účel. Je vhodné doporučuje se, by byly odnímtelné zábrny z izolntu. Ochrn kryty nebo přepážkmi. Tto ochrn funguje n stejném principu jko zábrn. Kryt nebo přepážk mjí mít krytí lespoň IP 2X, přičemž vodorovné plochy sndno přístupných krytů přepážek musí poskytovt krytí lespoň IP 4X. U některých trdičních součástí ( npříkld objímky žárovek ) povoluje norm použití součásti přesto, že součást nemá krytí minimálně IP 2X.
Doplňková ( záložní ) ochrn proudovým chráničem. Ochrn proudovým chráničem je určen pro ochrnu neživých částí pro ochrnu živých částí se smí použít pouze jko doplňková ochrn. Proudový chránič vypíná do 0,2s i když je seřízen n npříkld n 30mA, protéká postiženou osobou po celou dobu ž do vypnutí chrániče proud, omezený pouze vlstním odporem těl. Má-li npříkld úrzový obvod včetně těl člověk impednci 1000Ω, poteče jím při npětí sítě 230V po dobu 0,2s proud 0,23A!!! Schém proudového chrániče. Ochrn doplňkovou izolcí. Ochrnné pomůcky pro ochrnu doplňkovou izolcí musí splňovt poždvky n zesílenou izolci Ochrnu doplňkovou izolcí ( izolční rukvice ochrnný izolční koberec td. ) smí jko zákldní ochrnu používt osoby minimálně znlé ( norm nevylučuje prcovníky poučené, le ti nesmějí prcovt n zřízení NN pod npětím ). 11. Ochrny chránící jen neživé části. Ochrn použitím zřízení třídy ochrny II nebo s rovnocennou izolcí. Ochrn použitím zřízení třídy ochrny II znemožňuje proniknutí nebezpečného npětí n povrch elektrického předmětu. Ochrnu použitím zřízení třídy ochrny II lze provést následujícími způsoby: ) Přídvnou nebo zesílenou izolcí. b) Izolčním krytem. Ochrn přídvnou nebo zesílenou izolcí. Přídvná nebo zesílená izolce byl nmontován v průběhu výstvby nebo montáže. Zřízení se neoznčuje symbolem dvojité izolce, le symbolem, zkzujícím připojení k ochrnnému vodiči.
Ochrn izolčním krytem. Izolční kryt zjišťuje krytí minimálně IP 2X musí úplně obklopovt vodivé části. Kryt nesmí být vodivě spojen ( npříkld vodičem nebo šrouby ) s vodivými částmi uvnitř krytu, dokonce ni upevňovcí prvky ( npříkld šrouby ) tohoto krytu vyrobené z izolntu nesmějí mít tkový tvr, by je bylo možno nhrdit běžnými kovovými prvky. Jde-li některá část krytu odstrnit ( otevřít, odejmout td. ) bez použití nástroje nebo klíče, musí být krytí vodivých částí i po odstrnění této části krytu minimálně IP 2X. Ochrn nevodivým okolím. Tto ochrn není v České republice běžně používán, protože zde není dovoleno používt zřízení třídy ochrny 0. Ochrn může být využit ve speciálních přípdech ( výzkumná prcoviště td. ). Stěny i podlh prcoviště musí být izolční ( norm předepisuje izolční odpor zkušební npětí ). Cizí vodivé části se nesmí n prcovišti vyskytovt, nebo musí být v dosttečné vzdálenosti, přípdně musí být odděleny zábrnou. min. 1,25m min. 2m Nevýhodou ochrny je, že i n neživých částech jednotlivých nechráněných spotřebičů může být vlivem průrzu různé npětí rozdíl npětí mezi vdnými spotřebiči může být nebezpečný. IT U Ochrn neuzemněným místním pospojováním. Ochrn vyrovnává možné rozdíly potenciálů mezi neživými částmi nvzájem spolu s nimi i s cizími vodivými částmi přístupnými dotyku, niž by pospojovná soustv byl spojen se zemí to ni přez neživé části elektrických předmětů. Norm stnoví, že je nutné provést optření, by osoby vstupující do míst chráněného pospojováním nemohly být zsženy rozdílem potenciálů. Slbinou ochrny by mohlo být, že vlivem poruchy některého ze spotřebičů může být pospojovná neuzemněná soustv trvle pod npětím proti okolí.
Ochrn elektrickým oddělením. Při použití této ochrny není nebezpečný jednopólový styk. Ochrn nepůsobí proti dvoupólovému styku. Omezení délky vedení n l 500m, npětí n U 2 500V součinu npětí délky vedení n U 2 l 100 000V m je proto, by nebyly člověku nebezpečné kpcitní proudy, protékjící při jednopólovém dotyku. Živé části odděleného obvodu se nesmí spojit se zemí nebo s jiným obvodem. Zdroj odděleného obvodu může npájet i více spotřebičů, všk u jejich neživých částí musí být provedeno neuzemněné místní pospojování, které nesmí být spojeno s cizími vodivými částmi nebo ochrnnými vodiči. Zákldním spojením je le připojení jednoho obvodu n jeden zdroj. TN-C U U neuzemněné místní pospojování PEN izolční briér l 500m U 2 500V U 2 l 100 000V m OCHRANY SAMOČINNÝM ODPOJENÍM OD ZDROJE. Ochrn npěťovým chráničem. Ochrn se ve světě nepoužívá, protože se všk v nší prxi někdy používl používá, byl doplněn do národní přílohy nší normy. Npěťový chránič odpojí vdnou část v okmžiku, kdy npětí proti zemi n chráněné části dosáhne hodnoty, n níž je nstven cívk chrániče. PEN zkušební tlčítko R Z M Referenční zemnič smí mít odpor ž 200Ω má být vzdálen od osttních zemničů minimálně 15m, by nebyl ovlivněn jejich polem.
Ochrn proudovým chráničem. Proudový chránič prcuje n principu diferenciálního trnsformátoru. Není-li součet proudů procházejících diferenciálním trnsformátorem menší než nstvená hodnot, vypne ochrn obvod. Ochrn proudovým chráničem je moderní typ ochrny, která dovede regovt i n mlé chybové proudy. Běžně se vyrábějí ochrny s citlivostí 500, 300, 100, 30 dokonce 10mA chybového proudu. Přílišná citlivost proudové ochrny může být i n závdu, proudová ochrn může způsobit nežádoucí vypínání tepelných spotřebičů, jejichž svodové proudy v rozžhveném stvu čsto překrčují citlivost chrániče. Ochrn může vypnout při průchodu přepěťové vlny ( tomu lze čelit užitím chráničů se zpožděnou funkcí ). Přípustné hodnoty uzemnění chráněných neživých částí vycházejí z odporu ochrnného vodiče z impednce smyčky počítjí se stejně jko osttní ochrnná optření pro kždý druh sítě zvlášť. PEN zkušební tlčítko R Z M Ochrn pospojováním. Cílem ochrny je vyrovnt potenciály všech dostupných vodivých částí n úroveň shodnou s nulový potenciálem země. Hlvní pospojování: - vodivé části přicházející do budovy ( potrubí, kovové pláště kbelů, hromosvod, zemnič, td. ), - rozvody potrubí v budově ( vod, plyn, ústřední topení td. ), - kovové konstrukční části budovy jiné kovové hmoty ( klimtizce pod. ). Pospojování u distribučního rozvděče: - zhrnuje prkticky stejné druhy neživých částí jko předchozí hlvní pospojování vyhovuje týmž poždvkům. Liší se pouze tím, že neslouží pro celý objekt, le pouze pro jednu část ( provozovnu, byt td. ). Doplňující pospojování: musí zhrnovt ty části, které jsou součsně přístupné dotyku to: - všechny neživé části upevněných elektrických zřízení, - vodivé části neelektrických zřízení, - hlvní kovové rmtury železobetonu, pokud je to proveditelné. Není-li pospojování tkových částí zjevné, ověřuje se měřením odporu R mezi neživou částí elektrického předmětu dotyčnou částí. Nměřená hodnot odporu musí splňovt následující poždvek, by nebylo n neživé části npětí větší než 50V :
R 50 I I je pro ndproudové jistící prvky proud zjišťující jejich působení do 5s pro proudové chrániče je to jejich citlivost. Ochrn smočinným odpojením vdné části v síti IT. V síti IT je dovoleno trvlé spojení sítě se zemí pouze přes dosttečně vysokou impednci, proto je možný provoz sítě i při jednopólovém zemním spojení to z předpokldu, že dotykové npětí n chráněných elektrických zřízeních nepřekročí 50V. Hlídání izolčního stvu sítě se nepřikzuje, provádí se npříkld metodou kontroly všech npětí proti zemi. Chráněné části se chrání uzemněním mohou být uzemněny: A - jednotlivě, B - po skupinách ( pospojování npříkld u distribučního rozvděče ), C - společně ( hlvní pospojování ). V přípdě A je velikost poruchového proudu omezen odpory uzemnění obou postižených částí. Poruchový proud by mohl vytvořit n některé z nich nebezpečné npětí ( npětí nesmí překročit 50V ), proto musí být přerušen pltí pro něj vzth: RA I 50 R A - odpor uzemnění neživých částí včetně uzemňovcího přívodu, I - proud zjišťující odpojení vdné části do 5 sekund. V přípdě B C je velikost poruchového proudu omezen impedncí poruchové smyčky: 3 US ZS 2 I Z S - přípustná hodnot impednce smyčky, I - proud, n který reguje ochrnný prvek vypnutím v době t podle následující tbulky. Jmenovité npětí Nejdelší dob odpojení U f / U S [s] [V] bez středního vodiče se středním vodičem 120 / 240 0,8 5 230 / 400 0,4 0,8 400 / 690 0,2 0,4 580 / 1000 0,1 0,2 Tm kde nelze zjistit včsné vypnutí, musíme provést buď doplňující pospojování, nebo použít chránič, který odpojuje vdnou část do 0,2 sekundy. IT t V < 5s t V podle tbulky t V 0,2s ( 1s ) RA 50 3 US ZS I 2 I RA 50 I Ochrn smočinným odpojením vdné části v síti TT. R 200Ω
Soustv má uzemněný uzel ( nulový bod ) chráněné neživé části jsou tké uzemněny. V přípdě poškození zákldní izolce se uzvírá obvodem ( přes uzemnění uzlu uzemnění neživé části ) poruchový proud. V poruchovém obvodu musí být zřzen tkový ochrnný prvek (využívá se hlvně proudový chránič, který nevyžduje tk kvlitní uzemňovcí elektrody ), který nepřipustí, by n chráněném předmětu vzniklo dotykové npětí vyšší než 50V. Pojistky, jističe jistící relé lze použít jedině v přípdě, že hodnot R A je tk nízká, že k odpojení vdné části dojde do 5 sekund ( chrániče vypínjí v čse 0,2s, typ S v čse 1s ). Odpor uzemnění neživých částí včetně uzemňovcího přívodu je dán vzthem: R A 50 I d kde I d je poruchový proud. Středním vodičem, který je v síti TT uzemněn pouze u zdroje, protékjí prcovní proudy spotřebičů. Ty v něm vytvářejí úbytky npětí. Proto se klde tento vodič izolovně, musí být brevně odlišen nesmí být spojován s neživými částmi zřízení. TT t V 5s t V > 5s t V 0,2s ( 1s ) N R A I 50 mx R A 50 I Z S 3 U 2 I Ochrn smočinným odpojením vdné části v síti TN dříve ochrn nulováním. Zákldem ochrny je, že všechny neživé části jsou spojeny s uzemněným bodem sítě ochrnným vodičem ( v síti TN-C vodičem PEN v síti TN-S vodičem PE ). Ochrnný vodič musí být uzemněn: u kždého příslušného trnsformátoru nebo generátoru, nebo v jeho blízkosti. Mximální přípustný odpor uzemnění je R N 5Ω ( norm připouští ve ztížených podmínkách i více ), ve venkovním rozvodu kždých 500m n jeho konci, u kbelového vedení 200m od míst předchozího uzemnění n jeho konci, u přípojkových skříní nebo hlvních rozvděčů, jsou-li vzdáleny od nejbližšího míst uzemnění více než 100m, u dočsných prcovišť krátkodobého použití umístěných mimo trvlé objekty td., u podružných rozvděčů, jsou-li vzdáleny od nejbližšího míst uzemnění více než 100m, n konci odboček všech druhů vedení delších než 200m od míst předchozího uzemnění. Vodiče PEN ni vodiče PE se nesmějí jistit. Vodiče PEN PE se musí dimenzovt tk, by v nich nevznikly při poruše nepřípustné úbytky npětí z dobu, než ndproudové jištění odpojí vdnou část, nevzrostl nepříznivě jejich teplot. Mximální odpojovcí doby pro sítě TN jsou uvedeny v následující tbulce. S R A 50 I R 200Ω
Jmenovité střídvé npětí proti zemi Odpojovcí dob [V] [s] 120 0,8 230 0,4 277 0,4 400 0,2 více než 400 0,1 U mezilehlých hodnot npětí se upltňuje dob příslušná k nejblíže vyššímu npětí. Norm dovoluje i výjimky. Síť TN-C-S. TN-C-S PEN TN-S N PE Impednce poruchové smyčky musí být tk mlá, by při zkrtu n neživou část vznikl poruchový proud, jenž způsobí vybvení ochrnného prvku z předepsnou dobu: ZS I U 0 Z S - impednce smyčky zhrnující zdroj, prcovní vodič k místu poruchy ochrnný vodič mezi místem poruchy zdrojem, I - proud zjišťující smočinné působení ochrnného prvku do doby stnovené normou, U 0 - jmenovité npětí sítě proti zemi. Protože v síti TN-C může dojít k ohrožení lidského život ( viz následující obrázek ), je stále více upřednostňován síť TN-S, nebo TN-C-S. TN-C A B C D dtová zřízení kox. PEN δu A - rušivý vliv zemních proudů, B - záměn vodičů Princip ochrny je možno využít i ve stejnosměrných sítích není vyloučeno ni uzemnění zásuvky, C - nesprávně zpojený spínč, D - přerušení fázového vodiče v přípdě, že provedeme síť jko TN-S. vodiče PEN.
TN-S + N PE - TN-S N PE