2014-12-13
1
Eksploatacja i pomiary w
elektroenergetyce
Ochrona przeciwporażeniowa w
urządzeniach o napięciu do 1 kV
Ochrona przeciwporażeniowa
Ochrona do 1 kV
•
http://bezel.com.pl
Ochrona przeciwporażeniowa
Ochrona do 1 kV
•
Ochrona przeciwporażeniowa to zespół środków
technicznych oraz organizacyjno - prawnych,
mających na celu zapewnienie bezpiecznej
eksploatacji urządzeń, instalacji i sieci
elektroenergetycznych.
▫
pierwsze ustala się na etapie projektowania,
▫
drugie zapewnia właściciel urządzeń, instalacji i
sieci.
Ochrona przeciwporażeniowa
Ochrona do 1 kV
•
Ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo
energetyczne [Dz.U.2006 Nr 89, poz. 625]
•
Ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane
[Dz.U.2006 Nr 156, poz.1118]
•
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia
12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków
technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich
usytuowanie [Dz. U. Nr 75, poz.690]
•
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28
marca 2013 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny
pracy przy urządzeniach energetycznych [ Dz. U 2013.
poz. 492].
•
Wieloczęściowa Polska Norma 60364
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa
(przed dotykiem bezpośrednim)
•
Izolacja podstawowa części czynnych
•
Przegrody lub obudowy
•
Bariery, przeszkody
•
Umieszczenie poza zasięgiem ręki
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
Wykwalifikowany personel
Izolowanie części czynnych
•
Części czynne powinny być w całości pokryte
izolacją, która może być usunięta jedynie przez jej
zniszczenie
•
Izolacja winna spełniać wymagania odpowiednich
norm dotyczących tych urządzeń elektrycznych, w
których jest zastosowana
▫ Pokrycie farbą, pokostem itp. na ogół nie są uznawane
Wymagana okresowa kontrola stanu izolacji
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
2014-12-13
2
Izolowanie części czynnych
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
Ogrodzenia lub obudowy
•
Przeznaczone do zapobiegania jakiemukolwiek
dotknięciu części czynnych
•
Zapewnienie stopnia ochrony min. IP2X a dla
dostępnych górnych poziomych powierzchni min.
IP4X (za wyjątkiem wymiany części - informacja)
•
Odpowiednia wytrzymałość
•
Usunięcie tylko przy użyciu klucza lub innego
narzędzia lub po wyłączeniu zasilania
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
Ogrodzenia lub obudowy
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
Przeszkody, bariery
•
Zabezpieczają przed przypadkowym dotknięciem
(lecz nie przed zamierzonym) do części czynnych
•
Powinny uniemożliwić niezamierzone dotknięcie
części czynnych
•
Mogą być usuwane bez użycia klucza, lecz winny
być zabezpieczone przed niezamierzonym
usunięciem
•
Tylko przy przeszkolonym personelu
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
Przeszkody, bariery
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
Przeszkody, bariery
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
2014-12-13
3
Umieszczenie poza zasięgiem ręki
•
Zapobieganie niezamierzonemu dotknięciu części
czynnych
•
Części o różnych potencjałach nie powinny być
jednocześnie dostępne (min. 2.5m odległości)
•
W miejscach, w których normalnie wykonuje się
prace z użyciem przedmiotów przewodzących o
dużej długości, odległości powinny być
odpowiednio zwiększone
•
W budynkach tylko przy przeszkolonym
personelu
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
Umieszczenie poza zasięgiem ręki
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
Umieszczenie poza zasięgiem ręki
Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)
Ochrona do 1 kV
Równoczesna ochrona przez zastosowanie
bardzo niskiego napięcia
•
Bardzo niskie napięcie bezpieczne - SELV (Safety
Extra-Low Voltage) - obwody bez uziemień
•
Bardzo niskie napięcie ochronne - PELV
(Protection Extra-Low Voltage) - obwody z
uziemieniami
•
Bardzo niskie napięcie funkcjonalne - FELV
(Functional Extra-Low Voltage)
Ochrona przeciwporażeniowa jednoczesna
Ochrona do 1 kV
Równoczesna ochrona przeciwporażeniowa
podstawowa i przy zakłóceniu (ochrona dodatkowa)
Ochronę uważa się za zapewniona, jeżeli:
•
napięcie znamionowe instalacji nie przekracza
górnej granicy zakresu napięć bardzo niskich
(ELV), tj. nie przekracza 50V prądu
przemiennego lub 120V prądu stałego
•
źródło zasilania jest oddzielone niezawodnie od
innych obwodów źródłem napięcia bardzo
niskiego
•
obwody są wykonane zgodnie z warunkami
zapisanymi w PN-IEC 30364-4-41
Ochrona przeciwporażeniowa jednoczesna
Ochrona do 1 kV
Źródła napięcia bardzo niskiego (ELV) dla obwodów
SELV i PELV mogą być:
•
transformatory bezpieczeństwa
•
źródła prądu zapewniające bezpieczeństwo
równoważne transformatorowi bezpieczeństwa
(przetwornice bezpieczeństwa)
•
źródła elektrochemiczne (np baterie akumulatorów)
lub inne źródła niezależne od obwodu zasilającego o
wyższym napięciu (np. zespoły prądotwórcze)
•
urządzenia elektroniczne wykonane w taki sposób
aby w czasie uszkodzenia wewnętrznego ich napięcie
wyjściowe mierzone woltomierzem o rezystancji nie
mniejszej niż 3 k
nie mogło przekroczyć górnej
granicy zakresu napięć ELV
Ochrona przeciwporażeniowa jednoczesna
Ochrona do 1 kV
2014-12-13
4
Układy niskiego
napięcia
układ
SELV
Ochrona do 1 kV
Układy niskiego
napięcia
układ
PELV
Ochrona do 1 kV
Układy niskiego
napięcia
układ
FELV
Ochrona do 1 kV
Równoczesna ochrona podstawowa i przy
uszkodzeniu
Ochrona przeciwporażeniowa jednoczesna
Ochrona do 1 kV
Ochrona w obwodach
FELV
Ochrona w obwodach FELV
Ochrona do 1 kV
Ochrona przeciwporażeniowa przy
uszkodzeniu
•
Samoczynne szybkie wyłączenie zasilania
•
Zastosowanie urządzeń II klasy ochronności
•
Izolowanie stanowiska
•
Separacja elektryczna
•
Nieuziemione miejscowe połączenia
wyrównawcze
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
2014-12-13
5
Rażenie napięciem dotykowym w sieci TN
L1
L2
L3
PEN
R
r
U
f
Z
F
R
r
I
Z
Z
PEN
I
Z
I
Z
I
Z
I
r
= U
d
/ (R
c
+ 0.5R
p
)
U
d
= U
0
Z
PEN
/ (Z
f
+Z
PEN
)
I
r
I
r
I
r
R
C
R
p
R
p
I
r
U
d
I
r
+
I
Z
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Sieć TN - C
PEN
PEN
PEN
L1
L2
L3
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Sieć TN - S
L1
L2
L3
N
PE
PE
PE
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Sieć TN - C - S
L1
L2
L3
PEN
PEN
N
PE
PE
Ochrona do 1 kV
Samoczynne wyłączenie zasilania
•
Urządzenie ochronne powinno samoczynnie wyłączyć
zasilanie chronionego obwodu lub urządzenia w taki
sposób, aby w następstwie zwarcia między częścią czynną
z częścią przewodzącą dostępną spodziewane napięcie
dotykowe przekraczające 50V AC lub 120V DC było
wyłączone tak szybko, żeby nie wystąpiły (przy dotyku)
niebezpieczne skutki patofizjologiczne dla człowieka
•
Dostępne części przewodzące powinny być
połączone z przewodem ochronnym
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN
I
K
=U
0
/Z
S
>=I
A
R
r
I
Z
I
Z
I
Z
I
Z
U
F
Z
F
Z
PEN
I
Z
R
r
U
d
L1
L2
L3
PEN
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
2014-12-13
6
Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci
TN
•
Wszystkie części przewodzące dostępne powinny
być przyłączone do uziemionego punktu zasilania
za pomocą przewodów ochronnych uziemionych
na każdym transformatorze (prądnicy)
•
W przypadku zwarcia między przewodem
fazowym (liniowym) i przewodem ochronnym
lub częścią przewodzącą dostępną urządzenie
wyłączające powinno zapewnić samoczynne
wyłączenie zasilania w określonym czasie:
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Czas wyłączenia w sieci TN
Napięcie
znamionowe
względem ziemi U
0
Maksymalny dopuszczalny czas wyłączania
w zależności od napięcia dotykowego
U
L
= 50 V
U
L
=25 V
120 V
0,8 s
0,35 s
230 V
0,4 s
0,2 s
277 V
0,4 s
0,2 s
400 V
0,2 s
0,05 s
>400 V
0,1 s
X
480 V
X
0,05 s
580 V
x
0,02 s
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Czas wyłączenia w sieci TN i TT
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
W przypadku gdy samoczynne
wyłączenie nie może być uzyskane w
wymaganym czasie, to należy
zastosować ochronę uzupełniającą
przez zastosowanie dodatkowego
połączenia wyrównawczego lub
wyłącznik różnicowoprądowy (RCD)
jako urządzenie wyłączające.
Czas wyłączenia w sieci TN
W obwodach rozdzielczych czas wyłączania
nie dłuższy niż 5 s.
pod warunkiem, że…
z rozdzielnicy zasilane są tylko urządzenia „z
czasem 5 s”
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TT - rysunek
U
d
= I
Z
R
o
I
K
= U
0
/ Z
S
>= I
A
PE
L1
L2
L3
N
R
r
R
O
I
Z
U
f
Z
F
R
r
I
Z
I
Z
R
O
I
Z
U
d
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TT
•
Warunek
•
gdzie:
•
Czasy wyłączania wg tabeli wcześniej – w praktyce:
▫ urządzenia ochronne nadmiarowoprądowe
▫ urządzenia ochronne różnicowoprądowe
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
0
min
K
a
S
U
I
I
Z
0
U
napięcie fazowe
S
Z
impedancja pętli zwarcia
z uwzględnieniem przepływu prądu w uziemieniach
a
I
prąd pow. wył w wymaganym czasie
2014-12-13
7
Samoczynne wyłączenie zasilania w sieciach IT
(problem zwarcie podwójne)
•
Przewody i części czynne odizolowane od ziemi
•
Części przewodzące dostępne powinny być uziemione z
zachowaniem warunku: R
O
I
Z
<=50V, gdzie:
▫ R
O
- rezystancja uziemienia ochronnego
▫ I
K
- prąd pojedynczego zwarcia
•
Mogą być stosowane następujące urządzenia ochronne
:
▫ stała kontrola stanu izolacji
▫ urządzenia ochronne nadmiarowoprądowe
▫ urządzenia ochronne różnicowoprądowe
•
Po wystąpieniu podwójnego zwarcia urządzenie
zabezpieczające powinno zapewnić ochronę - wyłączyć
zasilanie z zachowaniem warunków:
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Samoczynne wyłączenie zasilania w sieciach IT - cd.
Napięcie znamion.
U
F
/U
P
[V]
Czas wyłączenia [s]
z przewodem N
bez przewodu N
120 - 240
0.8
5.0
230/400
0.4
0.8
400/690
0.2
0.4
580/1000
0.1
0.2
Z
S
- impedancja pętli zwarcia obejmującej przewód fazowy (liniowy)
i ochronny
Z
S
‘ - impedancja pętli zwarcia obejmującej przewód neutralny i
ochronny
I
A
- prąd powodujący zadziałanie urządzenia zabezpieczającego w
czasie nie dłuższym niż:
Z
S
<=U
P
/(2I
A
) dla sieci bez przewodu N
Z
S
‘<=U
F
/(2I
A
) dla sieci z przewodem N
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Izolacja ochronna
•
Izolacja podwójna (robocza + dodatkowa)
•
Izolacja wzmocniona (równoważna
podwójnej)
•
Obudowa izolacyjna
▫ odpowiednia wytrzymałość
▫ otwierana przy użyciu kluczy lub narzędzi
▫ nie powinny przez nią przechodzić części
przewodzące
Ochrona do 1 kV
Izolacja ochronna - rysunek
Izolacja
wzmocniona
Izolacja
podwójna
Obudowa
izolacyjna
Ochrona do 1 kV
Izolowanie stanowiska
•
Rezystancja podłóg i ścian w każdym punkcie min:
▫ 50k
dla U
n
<=500V
▫ 100k
dla U
n
>500V
•
Części przewodzące dostępne muszą być tak
rozmieszczone
aby
nie można
było jednocześnie dotknąć dwóch części przewodzących dostępnych
lub
jednej części przewodzącej dostępnej i jednej części przewodzącej obcej,
jeżeli części te mogą znaleźć się pod różnymi potencjałami
▫ oddalenie od siebie na min. 2m
▫ umieszczenie barier
▫ izolowanie części przewodzących obcych
•
Na stanowisku nie wolno umieszczać przewodu ochronnego
•
Środki ochrony powinny być wyposażeniem stałym
•
Należy zapobiec przenoszeniu potencjału z zewnątrz przez części
przewodzące obce
Ochrona do 1 kV
Izolowanie stanowiska - rysunek
N
L1
L2
L3
I
r
<=U
F
/R
i
<=10mA
I
r
I
r
>=2m
bariera
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
2014-12-13
8
Nieuziemione miejscowe połączenia wyrównawcze
•
Przewody połączeń wyrównawczych powinny łączyć ze
sobą wszystkie części przewodzące jednocześnie
dostępne i części przewodzące obce
•
System połączeń wyrównawczych nie powinien mieć
połączenia elektrycznego z ziemią
•
Należy przewidzieć środki ostrożności zapobiegające
narażeniu osób wchodzących na stanowisko,
szczególnie gdy przewodząca podłoga połączona jest z
systemem połączeń wyrównawczych
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Nieuziemione miejscowe połączenia wyrównawcze
- rysunek
N
L1
L2
L3
U
d
=0
I
r
I
Z
I
Z
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Separacja elektryczna
•
Obwód zasilany ze źródła separacyjnego
(transformatora separacyjnego lub równoważnego)
•
Napięcie nie większe niż 500V
•
Części czynne nie powinny być połączone z innym
obwodem ani z ziemią
•
Przewody obwodu powinny być widoczne w miejscach,
w których mogą ulec uszkodzeniu
•
Zaleca się oddzielne oprzewodowanie obwodu
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Separacja elektryczna - c.d.
•
Jedno urządzenie:
▫
części przewodzące dostępne obwodu separacyjnego nie powinny
być przyłączone do przewodu ochronnego oraz do części
przewodzących dostępnych innych obwodów
•
Więcej (do 5) urządzeń:
▫
części przewodzące dostępne obwodu separacyjnego powinny być
połączone ze sobą przez izolowane nieuziemione przewody
wyrównawcze, przewody tego obwodu nie powinny być połączone z
przewodami ochronnymi innych obwodów
▫
wszystkie gniazda winny mieć styki ochronne przyłączone do
systemu połączeń wyrównawczych (a przewody żyłę)
▫
w przypadku podwójnego zwarcia dwóch części przewodzących
zasilanych przez przewody o różnej biegunowości urządzenie
ochronne powinno zapewnić wyłączenie zasilania w czasie jak dla
sieci TN
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Separacja elektryczna - jeden odbiornik
Transformator
separacyjny
L
N
I
r
I
r
< U
f
/ R
i
<= 10mA
R
i
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV
Separacja elektryczna - kilka odbiorników
Transformator
separacyjny
L
N
I
Z
I
Z
I
Z
Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu
Ochrona do 1 kV