plik

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

n r 4 / 2 0 0 4

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

dokumencie 64 (Austria) 49,
June 1994, zwrócono uwagę na

fakt, że wytyczne IEC 60364 wymagają
podstawowej dyskusji w zakresie struk-
tury  i części  technicznej,  zwłaszcza
w odniesieniu  do  części  41  (Part  41
„Protection against electric shock”). Po
zaakceptowaniu tych propozycji przez
większość krajów członkowskich IEC
(Document  64/749/RVN,  November
1994), powołano grupę roboczą (Wor-
king Group 30), która nie podołała jed-
nak postawionemu zadaniu. Prace nad
rewizją  dokumentu  IEC  60364-4-41
wznowiła kolejna grupa robocza (Wor-
king Group 9 of TC 64), wydając po
ośmiu latach trudnych dyskusji doku-
ment (64/1212/CD, November 2001),
w którym, mimo różnych obiekcji, zo-
stał  osiągnięty  znaczący  postęp  –
przede  wszystkim  w następujacych
kwestiach:

usunięto z IEC 364-4-41 (III wyda-
nie 1992 r.) podpunkt 411 „Protec-
tion against both direct and indi-
rect contact” (Równoczesna ochro-
na przed dotykiem bezpośrednim
i pośrednim);

wprowadzono nowy punkt 415 „Ad-
ditional protection” (Ochrona do-
datkowa – uzupełniająca);

usunięto niejasny termin „conven-
tional touch voltage limit” (umow-
na granica napięcia dotykowego).
Z drugiej strony jednak cofnię-

to się w rozwiązywaniu niektórych
punktów, np.:

zburzono  logiczny  porządek  po-
działu  środków  ochrony  przeciw-
porażeniowej  „basic  protection  –
fault  protection  –  additional  pro-
tection”  (ochrona  podstawowa  –
ochrona  uszkodzeniowa  –  ochro-
na dodatkowa – określana w Polsce
jako „ochrona uzupełniająca”) przez
umieszczenie bardzo ważnej „ochro-
ny podstawowej” (basic protection)
w załączniku;

przy  ustalaniu  wymagań  dla  mak-
symalnych  czasów  wyłączania  nie
wzięto pod uwagę faktu, że napięcia
uszkodzenia (fault voltages) są w sys-
temach TT przeciętnie dwa razy wyż-
sze  niż  w układach  TN  (o tym  sa-
mym napięciu znamionowym);

dla systemów TT utrzymano stary
warunek dla samoczynnego wyłą-
czenia zasilania, chociaż właściwszy
byłby warunek odniesiony do mak-
symalnej wartości impedancji pę-
tli uszkodzeniowej (zwarciowej) Z

(fault loop impedance Z

);

obwody FELV sklasyfikowano jako
środek  ochrony  polegającej  na  sa-
moczynnym  wyłączeniu  zasilania,
zamiast  jako  środek  ochrony  ELV
(przez zastosowanie bardzo niskie-
go napięcia).
Zdaniem prof. Biegelmeiera, wpro-

wadzanie tylko małych zmian w do-
kumentach IEC nie prowadzi do usta-
lenia poprawnych przepisów ochro-
ny przeciwporażeniowej, wykorzy-
stujących w sposób kompleksowy naj-

nowszą wiedzę z dziedziny elektropa-
tologii, a nie tylko jej encyklopedycz-
ne szczegóły, jak to miało miejsce do-
tychczas. Ponadto nowe przepisy po-
winny być zredagowane tak, aby były
w pełni zrozumiałe i łatwe do stoso-
wania w praktyce. W tym właśnie celu
ESF-Vienna opracowała dla IEC propo-
zycję kompleksowej rewizji dotychcza-
sowych ustaleń [6].

systemy sieciowe

a środki ochrony

przeciwporażeniowej

Austria od wielu lat na forum IEC

zwracała uwagę na fakt, że wprowa-
dzona w latach 60. ubiegłego stu-
lecia klasyfikacja systemów siecio-
wych TN, TT oraz IT jest przestarza-
ła z punktu widzenia rozwoju tech-
nicznego, a w nawiązaniu do ochro-
ny przeciwporażeniowej prowadzi do
nieporozumień i błędów.

system IT

Jeszcze pięćdziesiąt lat temu sys-

temy  sieciowe  3x220  V,  izolowane
względem  ziemi,  jako  systemy  pu-
blicznych (komunalnych) sieci roz-
dzielczych w miastach były dość czę-
sto stosowane, mimo że stawało się
oczywiste, że będą zastąpione trój-
fazowym  systemem  uziemionym,
a dziś nie są już praktycznie stoso-
wane.  Jednak  w sposób  problema-

tyczny próbuje się traktować system
ochronny. Poprzednio był on nazy-
wany systemem przewodów ochron-
nych, a później – siecią ochronną ze
stałą kontrolą stanu izolacji (protec-
tive  insulation  monitoring,  PIM),
działającą  przy  pierwszym  uszko-
dzeniu  na  sygnał  (tylko  w wyjąt-
kowych  sytuacjach  na  wyłączenie)
jako system IT, włączając go w ten
sposób do grupy środków ochrony
przez  zastosowanie  samoczynnego
wyłączenia zasilania. Pod względem
merytorycznym jest to stwierdzenie
błędne, ponieważ podstawową zale-
tą systemu PIM, wykorzystywanego
głównie w przemyśle, jest to, że przy
pierwszym uszkodzeniu nie następu-
je przerwa w zasilaniu.

system TT

Samoczynne wyłączenie zasila-

nia w tym systemie, przy pierwszym
uszkodzeniu, może być dokonane za-
równo za pomocą urządzenia ochron-
nego przetężeniowego, jak i urządze-
nia ochronnego różnicowoprądowe-
go. Już w latach 60. ubiegłego stulecia
stało się oczywiste, że w przypadku
zastosowania (do samoczynnego wy-
łączenia zasilania) urządzeń ochron-
nych przetężeniowych, system TT
może być użyty tylko tam, gdzie ist-
nieje sieć dobrze przewodzących ru-
rociągów wodnych, łącząca uziemie-
nia systemu i uziemienia instalacji

Artykuł został opracowany na bazie licznych dokumentów przekazanych do Międzynarodo-

wej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) przez ESF – Vienna – Electrical Safety w Austrii, opra-

cowanych przez zespół pod kierownictwem prof. Gottfrieda Biegelmeiera i stanowiących

propozycje podstawowych zmian i uzupełnień w zakresie przepisów ochrony przeciwpo-

rażeniowej. Przy pisaniu artykułu wzięto pod uwagę również najnowsze osiągnięcia z za-

kresu elektropatofizjologii, nauki o bezpieczeństwie i praktyki eksploatacyjnej [1÷6].

o c h r o n a

p r z e c i w p o r a ż e n i o w a

podstawowe kryteria

skuteczności ochrony

przeciwporażeniowej

wczoraj, dziś i jutro (część 1)

prof. dr hab. inż. Zdzisław Teresiak - Politechnika Wrocławska

n r 4 / 2 0 0 4

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

n r 4 / 2 0 0 4

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

odbiorczej. Ale wtedy nie występuje
separacja elektryczna tych uziemień,
co stanowi istotę tego systemu w sen-
sie IEC 60364.

W przypadku zastosowania wyłącz-

ników różnicowoprądowych, wyko-
rzystanie systemu TT może być nie-
realne, jeżeli znajdują się w otoczeniu
liczne inne uziomy sztuczne i natural-
ne, m.in. uziemienia urządzeń tech-
niki informacyjnej, tworzące za po-
średnictwem głównych przewodów
wyrównawczych uwikłaną sieć uzie-
mień, uniemożliwiającą prawidłowe
działanie urządzeń ochronnych róż-
nicowoprądowych.

system TN

Podział systemu TN na syste-

my: TN-C, TN-S i TN-C-S, wprowa-
dził pewien dalej idący zamęt. We-
dług definicji zawartej w publika-
cji IEC-60364, system elektroener-
getyczny stanowi wzajemne powią-
zanie źródła prądu – sieci rozdziel-
czej – instalacji odbiorczej. W prak-
tyce zdarza się niekiedy, że w syste-
mie TN w pewnej instalacji odbior-
czej (np. na końcu długiego odgałę-
zienia sieciowego) nie zastosowano
ochrony nazywanej dawniej „zerowa-
niem”, lecz tzw. „uziemienie ochron-
ne”. I dlatego należałoby tę formę
układu sieciowego określać jako wy-
dzielony system TT w systemie TN,
co wprowadza zamieszanie pojęcio-
we. Mylące jest również, jeśli w od-

Napięcie

dotykowe

Wartość impedancji Z

w omach dla kwantyli prawdopodobieństw

5% populacji

50% populacji

95% populacji

11125

5050

1795

20600

9350

2425

38725

17575

3275

7150

4100

1765

13000

7750

2390

23925

13700

3225

4625

3400

1740

8200

6000

2350

14750

10800

3175

100

3000

2800

1715

5200

4850

2315

9150

8525

3125

125

2350

1685

4000

2280

6875

3075

150

1800

1660

3000

2245

5050

3030

175

1550

1525

2500

2210

4125

2985

200

1375

1350

2200

2175

3525

2935

Objaśnienia: powierzchnia styczności elektrody 1000 mm

; a, b, c – stany skóry: suchy, mokry, mokry słony

Tab. 3.2 Impedancje ciała człowieka Z

na drodze rażenia ręka-ręka przy średnich powierzchniach styczności i różnych stanach skóry,

dla prądu przemiennego 50/60 Hz

Napięcie

dotykowe

Wartość impedancji Z

w omach dla kwantyli prawdopodobieństw

5% populacji

50% populacji

95% populacji

1750

1175

960

3250

2175

1300

6100

4100

1755

1375

1100

940

2500

2000

1275

4600

3675

1720

1125

1025

920

2000

1825

1250

3600

3275

1685

100

990

975

880

1725

1675

1225

3125

2950

1655

125

900

850

1550

1200

2675

1620

150

850

830

1400

1180

2350

1590

175

825

810

1325

1155

2175

1580

200

800

790

1275

1135

2050

1530

225

775

770

1225

1115

1900

1505

400

700

950

1275

500

625

850

1150

700

575

775

1050

1000

575

775

1050

Wartość

asymptot.

575

775

1050

Objaśnienia: powierzchnia styczności elektrody 10 000 mm

; a, b, c – stany skóry: suchy, mokry, mokry słony

Tab. 3.1 Impedancje ciała człowieka Z

na drodze rażenia ręka-ręka, przy dużych powierzchniach styczności i różnych stanach skóry, dla

prądu przemiennego 50/60 Hz

Napięcie

dotykowe

Wartość impedancji Z

w omach dla kwantyli prawdopodobieństw

5% popu-lacji

50% populacji

95% populacji

91250

39700

5400

169000

73500

7300

317725

138175

9855

74800

29800

5105

136000

54200

6900

250250

99725

9315

42550

22600

4845

74000

40000

6550

133200

72000

8840

100

23000

17250

4590

40000

30000

6200

70400

52800

8370

125

12275

12875

4330

22000

5850

37850

7900

150

7200

4000

12000

5550

20225

7490

175

4000

3700

6500

5250

10725

7085

200

3375

3500

3400

5400

5000

8650

6750

Objaśnienia: powierzchnia styczności elektrody 100 mm

; a, b, c – stany skóry: suchy, mokry, mokry słony

Tab. 3.3 Impedancja ciała człowieka Z

, na drodze rażenia ręka-ręka, przy małych powierzchniach styczności i różnych stanach skóry, dla

prądu przemiennego 50/60 Hz

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

n r 4 / 2 0 0 4

niesieniu do pewnej instalacji odbior-
czej w obwodzie gniazd wtykowych,
z oddzielnie prowadzonym przewo-
dem ochronnym, mówi się o syste-
mie TN-S, podczas gdy ewidentnie
chodzi o system TN-C-S.

propozycje ESF Vienna

Powyższe uwagi krytyczne, zda-

niem autorów projektu [6], świadczą
o tym, że dotychczasowa klasyfikacja
systemów  wprowadza  niepotrzebną
i mylącą  komplikację  w normach  in-
stalacji elektrycznych. Można przecież
znacznie prościej sklasyfikować środki
ochrony  przeciwporażeniowej  z prze-
wodami ochronnymi PE (nazewnictwo
w języku polskim jest wyłącznie tłuma-
czeniem terminów anglo- i niemieckoję-
zycznych oraz nie stanowi propozycji au-
tora w tym zakresie), a mianowicie:

uziemienie przewodem ochron-

no-neutralnym (protective neutral
earthing, Neutralleiter – Schutzer-
dung), dawniej nazywane „zerowa-
niem” (Nullung);

uziemienie ochronne separowane

(protective separate earthing, Schut-
zleiter – Einzelerdung), dawniej na-
zywane „uziemieniem ochronnym”
(„Schutzerdung”);

system kontroli stanu izolacji (in-

sulation monitoring system, Isola-
tions-Überwachungssystem), daw-
niej nazywany „siecią ochronną”.
Trzeba stwierdzić, że propozycje te

w pewnym sensie przywracają daw-
niej stosowaną klasyfikację środków
ochrony w ramach określonych sys-
temów sieci zasilającej.

impedancje ciała człowieka

Pierwsze ustalenia Międzynarodo-

wej Komisji Elektrotechnicznej (IEC),
dotyczące impedancji ciała człowieka,
bazowały na badaniach Freibergera,
Sama i Osypki, i zostały opublikowane
w raporcie w 1974 r. (IEC – Raport 479,
First Edition 1974). Jednak już wkrót-
ce wiele luk i wątpliwości w tym do-
kumencie spowodowało konieczność
dalszych intensywnych badań. I tak
już w 1976 r. wykonano w Austrii po-
miary impedancji ciała żywych ludzi

na grupie 100 osób, przy napięciu do-
tykowym U

= 25 V, prądu przemien-

nego 50 Hz, a w odniesieniu do jednej
osoby (sam prof. Biegelmeier), także
przy napięciach wyższych - aż do 200 V
i istotnie ograniczonym czasie rażenia.
W innych krajach również prowadzo-
no w tym czasie interesujące badania
zarówno na ludziach żywych, jak i na
zwłokach oraz na zwierzętach. Wyni-
ki tych badań doprowadziły do istot-
nego rozszerzenia wiedzy w tej dzie-
dzinie, tak że w 1984 r. IEC opubliko-
wało drugie wydanie raportu (IEC – Ra-
port 60479 – Part 1, 1984, Second Edi-
tion). Na podstawie pomiarów na 100
żywych osobach , przy napięciu dotyko-
wym 25 V prądu przemiennego 50 Hz,
obliczono kwantyle prawdopodobień-
stwa 5%, 50% i 95% impedancji ciała
człowieka. Porównanie tych wyników
z pomiarami Freibergera na zwłokach
wykazało, że impedancje ciała ludzi
żywych są istotnie mniejsze niż zwłok
ludzkich, w głównej mierze ze względu
na wyższą temperaturę ciała ludzi ży-
wych. Ustalone wtedy wartości impe-
dancji ciała człowieka dla napięć dotyko-
wych wyższych uzyskano przy spekula-
tywnym (w sposób graficzny) wykorzy-
staniu nachylenia krzywych Z

= f(U

)

z pomiarów na zwłokach ludzkich
(wtedy jeszcze bez korekty temperatu-
rowej). Mimo że w drugim wydaniu ra-
portu IEC znalazło się znacznie więcej
informacji dotyczących impedancji cia-
ła człowieka, to brakowało w nim cią-
gle jeszcze istotnych zależności tej impe-
dancji od powierzchni styczności elek-
trod (jej wymiarów i stanu wilgotności
skóry), od częstotliwości prądu, a także

nie było danych dla prądu stałego. Lukę
tę postarał się wypełnić zespół pod kie-
runkiem prof. Biegelmeiera. W rezulta-
cie powstało w 1994 r. trzecie wydanie
raportu IEC (IEC – Raport 479-1, Third
Edition, 1994). Ale jednak i w tym do-
kumencie w analizie wyników badań
nie uwzględniono różnych temperatur
zwłok ludzkich i ciała żywego człowie-
ka. Wiele wyników badań dotyczyło cią-
gle jeszcze pomiarów tylko na jednym
człowieku (osoba prof. Biegelmeiera),
ponieważ pomiary przy wyższych na-
pięciach U

stwarzały duże ryzyko [2].

Celem kolejnych badań zespołu

prof. Biegelmeiera było przeprowa-
dzenie uzupełniających pomiarów na
większej liczbie ludzi i przy zastosowa-
niu elektrod o różnych powierzchniach
styczności (duża - 10 000 mm

, średnia -

100 mm

, mała - 10 mm

, bardzo mała

- 1 mm

) w stanie skóry suchym, zmo-

czonym wodą oraz wodą słoną, imitują-
cą pot ludzki. Innym celem było wpro-
wadzenie do wyników pomiarów na
zwłokach odpowiedniej korekty tem-
peraturowej. Ze względu na istnieją-
ce ryzyko szkodliwych skutków raże-
nia, wiele pomiarów ograniczono do
10 osób, a te o największym zagroże-
niu dotyczyły w dalszym ciągu jednej
osoby (osoba prof. Biegelmeiera). W re-
zultacie tych badań [2], przeprowadzo-
nych na niespotykaną dotąd skalę, po-
wstało w 2002 r. specjalne opracowa-
nie dla IEC (Proposal for a revision of
IEC 479-1, Technical Report – Type 2
– Third Edition 1994), wydane przez
ESF – Vienna [5], stanowiące projekt
rewizji dotychczasowych ustaleń. Pod-
stawowe wyniki zawarte w tym opra-

cowaniu zamieszczone są w

tabelach

3.1, 3.2, 3.3 i 3.4.

literatura

1. Antoni H., Biegelmeier G., Kieback

D., Conventional threshold values
of tolerable risks for the appearance
of ventricular fibrillation caused by
electric shacks with alternating cur-
rent 50/60 Hz and direct current re-
spectively. ESF, Technical Publication
Series, No. 3E. ESF, Vienna 2002.

2. Bachl H., Biegelmeier G., Hirtler R.,

Body impedances of living persons
for various contact areas in dry, wa-
ter –wet and salt-wet condition. ESF,
Technical Publication Series, No. 2E,
Second edition. ESF, Vienna 2003.

3. Biegelmeier G., Protection against

electric shock – Assessment of tole-
rable risks – Comparison of valen-
ces. ESF, Technical Publication Se-
ries, No. 4E. ESF, Vienna 2002.

4. Biegelmeier G., Mörx A., Ganzhe-

itsbetrachtungen und Grundregeln
für den Schutz gegen elektrischen
Schlag in Niederspannungsanla-
gen. Materiały Konferencji „Bezpie-
czeństwo elektryczne”, Politechnika
Wrocławska, Wrocław 2001.

5. IEC-Report 60479. Part t. Draft Fe-

bruary 2002: Effects of current on
human beings and live stock. ESF,
Vienna 2002.

6. IEC-Report 60364-4-41. Draft Sep-

tember 2002. Electrical installations
of buildings. Part 4-41: Protection
for safety. Protection against elec-
tric shock. ESF, Vienna 2002

Napięcie dotykowe

Wartość rezystancji R

na drodze rażenia ręka-ręka, przy dużych powierzchniach

styczności, w stanie suchym skóry, dla prądu stałego

5% populacji

50% populacji

95% populacji

2100

3875

7275

1600

2900

5325

1275

2275

4100

100

1100

1900

3350

125

975

1675

2875

150

875

1475

2475

175

825

1350

2225

200

800

1275

2050

225

775

1225

1900

400

700

950

1275

500

625

850

1150

700

575

775

1050

1000

575

775

1050

Wartość

asymptotyczna

575

775

1050

Tab. 3.4 Rezystancje ciała człowieka R

, na drodze rażenia ręka-ręka, przy dużych powierzchniach styczności, w stanie suchym skóry,

dla prądu stałego wartości progowe charakterystycznych reakcji patofizjologicznych

o c h r o n a

p r z e c i w p o r a ż e n i o w a