4. OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA W URZĄDZENIACH I INSTALACJACH

Transkrypt

1 4. OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA W URZĄDZENIACH I INSTALACJACH Każde urządzenie elektryczne powinno być tak skonstruowane, by nie stwarzało zagrożenia porażenia prądem dla obsługującego czy użytkownika. Cechę tę uzyskać można przez zaprojektowanie konstrukcji urządzenia tak, aby części wiodące prąd w normalnej eksploatacji nie mogły być dotknięte przez człowieka, aby napięcie od tych części nie udzieliło się innym częściom metalowym urządzenia, normalnie nie będącym pod napięciem (np. obudowa urządzenia) oraz aby nie dopuścić do szkodliwego oddziaływania na otoczenie łuku elektrycznego. Tak zaprojektowaną ochronę nazywamy ochroną podstawową. Składa się na nią zastosowanie izolacji, odpowiednich osłon, przegród i odstępów izolacyjnych. Ochrona przeciwporażeniowa podstawowa jest zatem ochroną przed dotykiem bezpośrednim, a więc jest ochroną zapobiegającą niebezpiecznym skutkom dotknięcia części czynnych. Ochrona przeciwporażeniowa dodatkowa jest to ochrona przed dotykiem pośrednim, zapobiegająca niebezpiecznym skutkom dotknięcia części przewodzących, dostępnych w przypadku pojawienia się na nich napięcia w warunkach zakłóceniowych. Napięcie takie wystąpić może na skutek uszkodzenia urządzenia, nieodpowiedniej obsługi, błędów fabrycznych itp. Rodzaje ochron przeciwporażeniowych W uzupełnieniu znanych i stosowanych w kraju środków ochrony przeciwporażeniowej obecnie stosuje się następujące nowe środki ochrony: 1) w równoczesnej ochronie przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim zastosowanie napięć zakresu I w obwodach bez uziemień SELV oraz z uziemieniem PELV. Obwody te dzielą się na napięcia o wartościach: a) nie wymagających żadnej ochrony przed dotykiem bezpośrednim; b) wymagających ochrony przed dotykiem bezpośrednim. 2) w ochronie przed dotykiem bezpośrednim zastosowanie urządzeń ochronnych różnicowoprądowych o prądzie zadziałania nie większym niż 30 ma. Urządzenia te nie stanowią samodzielnego środka ochrony przed dotykiem bezpośrednim i należy je stosować łącznie z innymi środkami ochrony, jak: izolacja podstawowa, ogrodzenia, przegrody, ściany, bariery (przeszkody), ochrona przez umieszczenie poza dostępem. Jako urządzenia ochronne różnicowoprądowe stosuje się: a) wyłączniki różnicowoprądowe o I n ponad 30 ma; b) wyłączniki współpracujące z przekaźnikami różnicowoprądowymi. 3) w ochronie przed dotykiem pośrednim zastosowanie szybkiego wyłączania (w układzie sieciowym TN, TT, IT) wraz z zastosowaniem połączeń wyrównawczych dodatkowych (miejscowych). Ochrona przez zastosowanie szybkiego wyłączenia jest realizowana przez: a) urządzenia ochronne przetężeniowe (wyłączniki z wyzwalaczami nadprądowymi lub przekaźnikami nadprądowymi, bezpieczniki z wkładkami topikowymi); b) urządzenia ochronne różnicowoprądowe, wyłączniki współpracujące z przekaźnikami różnicowoprądowymi). Wprowadzone są krótkie czasy wyłączania, np. w granicach 0,1 0,4 s. Powoduje to konieczność doboru urządzeń szybkiego wyłączania na podstawie charakterystyk czasowoprądowych tych urządzeń. Integralnym elementem szybkiego wyłączenia jest zastosowanie połączeń wyrównawczych dodatkowych (miejscowych). Zastosowanie połączeń wyrównawczych ma na celu ograniczenie do wartości bezpiecznych, w danych warunkach środowiskowych, napięć występujących pomiędzy różnymi częściami przewodzącymi. Urządzenia ochronne różnicowoprądowe należy stosować we wszystkich układach sieciowych z wyjątkiem układu TN-C za urządzeniem ochronnym, licząc od strony zasilania. Urządzenia ochronne różnicowoprądowe spełniają jednocześnie funkcje ochrony obiektu budowlanego przed pożarami wywołanymi prądami doziemnymi. W tym przypadku prąd zadziałania urządzenia ochronnego nie może być większy niż 500 ma. 4) w ochronie przed dotykiem pośrednim zastosowanie nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych. Istotą tego środka ochrony jest niedopuszczenie do pojawienia się napięć dotykowych o niebezpiecznych wartościach, w danym miejscu lub pomieszczeniu. Przewody nieuziemionych połączeń wyrównawczych powinny w chronionym miejscu lub pomieszczeniu łączyć ze sobą wszystkie części jednocześnie dostępne.

2 Przy stosowaniu takich połączeń należy zastosować rozwiązania zapobiegające narażeniu osób wchodzących do przestrzeni objętej wymienionymi połączeniami z zewnątrz na znalezienie się pod różnymi potencjałami. 5) w ochronie przed dotykiem pośrednim zastosowanie separacji elektrycznej. Aktualne zasady stosowania separacji elektrycznej: a) w obwodzie separowanym iloczyn napięcia znamionowego w woltach i łącznej długości oprzewodowania w metrach nie może przekraczać wartości oraz łączna długość oprzewodowania nie może przekraczać 500 m; b) w przypadku zasilania z obwodu separowanego więcej niż jednego urządzenia, należy zastosować izolowane, nieuziemione przewody wyrównawcze łączące części przewodzące dostępne ww. urządzeń. Połączenie to, w przypadku wystąpienia zwarcia podwójnego w dwóch różnych urządzeniach, umożliwia przepływ prądu i powodującego szybkie wyłączenie. Tabela 3. Rodzaje ochron przeciwporażeniowych Rys. 2. Zwarcie podwójne w obwodzie separowanym

3 Stopnie ochrony obudów urządzeń elektrycznych STOPNIE OCHRONY określają spełnienie przez obudowy urządzeń elektrycznych ochrony przed: - dotknięciem do części będących pod napięciem; - dotknięciem do niebezpiecznych części w ruchu; - przedostaniem się ciał stałych do wnętrza obudowy; - przedostaniem się wody do wnętrza obudowy. 1) Stopnie ochrony oznacza się za pomocą dwóch liter IP oraz dwóch umieszczonych za nimi cyfr charakterystycznych: a) pierwsza cyfra charakterystyczna określa stopień ochrony: - osób przed dotknięciem do części znajdujących się pod napięciem lub niebezpiecznego zbliżenia się do nich; - osób przed dotknięciem się do niebezpiecznych części będących w ruchu; - przed przedostaniem się do wnętrza obudowy ciał stałych. b) Druga cyfra charakterystyczna określa stopień ochrony urządzeń przed przedostaniem się do ich wnętrza wody. 2) W szczególnych przypadkach stosuje się oznaczenia dodatkowe za pomocą następujących liter: S - gdy próbę na przedostawanie się wody przeprowadza się na urządzeniu nie pracującym (np. maszyna nie pracująca - IP24S). M - gdy próbę na przedostawanie się wody przeprowadza się na urządzeniu pracującym (np. maszyna w ruchu - IP24M). W - umieszczona za literami IP oznacza, ze urządzenie przeznaczone jest do specjalnych warunków klimatycznych (np. IPW24). Brak liter S, M, W oznacza, ze urządzenie odpowiada danemu stopniowi ochrony we wszystkich normalnych warunkach. 3) Niepełne oznaczenia występują wówczas, gdy podawany jest stopień ochrony oznaczony tylko jedną cyfra. Cyfrę opuszczona zastępuje się wówczas litera X (np. IPX4 lub IP2X). 4) Jeżeli obudowa odpowiada określonemu stopniowi ochrony (np. IP55), oznacza to, ze odpowiada ona również wymaganiom wszystkich niższych stopni. 5) Na tabliczkach znamionowych urządzeń czy aparatów, umieszcza się ich cechowanie stopniami ochrony. Przykłady oznaczenia: IP 24 -,,2" - jest zapewniona ochrona przed przedostaniem się do wnętrza obudowy palca ludzkiego lub przedmiotów od długości nie większej niż 80 mm oraz przed przedostawaniem się innych ciał stałych o rozmiarach większych niż kula o średnicy 12 mm. -,,4" - jest zapewniona ochrona przed wodą rozbryzgiwaną na obudowę z dowolnego kierunku. Rozbryzgiwana woda nie spowoduje szkodliwych skutków w urządzeniu i jego pracy. IP 245 -,,2", 4" j.w. -,,5" - obudowa wytrzymuje uderzenie o energii udaru 2J. KLASYFIKACJA URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH - KLASY OCHRONNOŚCI Niniejsza klasyfikacja dotyczy podziału urządzeń przyłączonych do instalacji elektrycznej ze względu na zastosowany środek ochrony przeciwporażeniowej przed dotykiem pośrednim (ochrony dodatkowej) w razie uszkodzenia izolacji. Klasa ochronności nie określa stopnia bezpieczeństwa danego urządzenia, lecz jedynie wskazuje środki jakie w danej klasie należy zastosować w celu zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przeciwporażeniowa urządzenia może być zapewniona przez: - środowisko, w którym urządzenie pracuje, np. pomieszczenie o nieprzewodzącej podłodze i ścianach; - konstrukcję urządzenia, np. zastosowanie izolacji podwójnej; - układ zasilania, np. transformator separacyjny, - wartość napięcia zasilania, np. zastosowanie bardzo niskiego napięcia bezpiecznego. Należy zaznaczyć, ze omawiana klasyfikacja została opracowana w oparciu o doświadczenia, uzyskane przy badaniach i eksploatacji urządzeń o napięciach między fazami nie większych niż 440 V wartości skutecznej prądu przemiennego i napięciach między fazami a ziemią nie większych niż 250 V wartości skutecznej prądu przemiennego. Zastosowanie omawianej klasyfikacji do napięć innych niż ww. wymaga ustanowienia odpowiednich aktów prawnych.

4 Tabela 4. Cechy charakterystyczne, warunki stosowania urządzeń poszczególnych klas ochronności Tabela 5. Oznaczenia urządzeń o poszczególnych klasach ochronności Przewody ochronne. Oznaczenia, barwy. Wszystkie przewody lub żyły w przewodach wielożyłowych, służące do ochrony przed porażeniem, nazywają się przewodami ochronnymi. Przewody wymienione w tabeli 6 w poz. od 1 do 6, powinny być oznaczone dwubarwnie, barwą zielono-żółtą, przy zachowaniu następujących postanowień: - barwa zielono-żółta może służyć tylko do oznaczania i identyfikacji przewodów mających udział w ochronie przeciwporażeniowej; - zaleca się, aby oznaczenie stosować na całej długości przewodu.

5 Tabela 6. Klasyfikacja przewodów ochronnych Dopuszcza się stosowanie oznaczeń nie na całej długości z tym, że powinny one znajdować się we wszystkich dostępnych i widocznych miejscach. - przewód ochronnoneutralny powinien być oznaczony barwą zielono-żółtą, a na końcach barwą jasnoniebieską. Dopuszcza się, aby przewód ten był oznaczony barwą jasnoniebieską, a na końcach barwą zielono-żółtą; - jeżeli rolę przewodu ochronnego lub ochronnoneutralnego pełni żyła o innej barwie izolacji, jej zakończenia należy oznaczać barwą zielono-żółtą. Przewód neutralny i środkowy powinien być oznaczony barwą jasnoniebieską w sposób taki, jak opisany dla przewodów ochronnych. Barwa jasnoniebieska może być stosowana do oznaczeń przewodów innego rodzaju, o ile nie może to spowodować pomyłki. Bardzo ważne jest rozróżnienie połączeń wyrównawczych głównych od uziemień. Aby określone elementy mogły być wykorzystane jako uziomy muszą one spełniać określone wymagania i musi być zgoda właściwej jednostki na ich wykorzystanie. Dotyczy to np. rur wodociągowych, kabli itp. Niektóre elementy jak np. rury gazu, palnych cieczy itp. nie mogą być wykorzystywane jako uziomy. Natomiast wszystkie wymienione elementy powinny być w danym obiekcie budowlanym połączone ze sobą poprzez główną szynę uziemiająca w celu stworzenia ekwipotencjalizacji. Zwraca się uwagę, że w tego rodzaju działaniach napotyka się na trudności ze strony zakładów gazowniczych mimo, że wewnątrz budynku połączenia takie istnieją np. poprzez piecyki gazowe, do których doprowadzona jest woda i gaz. W celu uniknięcia powyższych problemów, często za wystarczające uważa się zainstalowanie wstawki izolacyjnej na wprowadzeniu gazu do budynku. Należy też pamiętać przy wymianie rur metalowych na tworzywowe, o wzroście możliwości porażenia prądem elektrycznym, jeśli instalacje te były wcześniej wykorzystywane jako uziomy.

6 Rys. 3. Schemat połączeń ochronnych Oznaczenia: 1 przewód ochronny PE; 2 przewód ochronno-neutralny PEN; 3 przewód uziemiający E; 4 przewód wyrównawczy główny PE; 5 przewód wyrównawczy dodatkowy (miejscowy) PE łączący ze sobą dwie części przewodzące dostępne; 6 przewód wyrównawczy dodatkowy (miejscowy) PE, łączący ze sobą część przewodzącą dostępną oraz część przewodzącą obcą; 7 przewód wyrównawczy nieuziemiony PE; 8 główna szyna (zacisk) uziemiająca; 9 - uziom; Z złącze; T transformator separacyjny; 0 odbiornik I klasy ochronności; C część przewodząca obca; W rura metalowa wodociągowa główna; B zbrojenie lub/i konstrukcje metalowe budynku. Połączenia wyrównawcze dodatkowe (miejscowe) powinny obejmować wszystkie części przewodzące jednocześnie dostępne urządzeń stałych, tj.: - części przewodzące dostępne, - części przewodzące obce, - przewody ochronne wszystkich urządzeń, w tym również gniazd wtyczkowych, - metalowe konstrukcje i zbrojenia budowlane. Wszystkie połączenia i przyłączenia przewodów biorących udział w ochronie przeciwporażeniowej powinny być wykonane w sposób pewny, trwały w czasie i chroniący przed korozją. Przewody należy łączyć ze sobą przez zaciski przystosowane do: - materiału przewodów, ilości łączonych przewodów, - przekrojów łączonych przewodów, - środowiska, w którym połączenie to ma pracować. Oznaczenia przewodów W celu zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji instalacji i urządzeń elektrycznych stosuje się oznakowanie przewodów i zacisków urządzeń, do których przewody te są przyłączone. Pozwala to je łatwo zidentyfikować, a tym samym uniknąć pomyłek przy usuwaniu uszkodzeń, powstałych w układach elektroenergetycznych. Do oznakowania przewodów i zacisków stosuje się oznaczenia: - literowo-cyfrowe (alfanumeryczne); - symbole (piktogramy); - barwy.

7 Ważną sprawą jest, aby oznakowania były wprowadzane do dokumentacji technicznej. Dla określenia w dokumentacji odpowiednich barw stosuje się znormalizowany kod literowy, np. BK barwa czarna (ang. black), BN brązowa (brown); YE żółta (yellow), GN zielona (green), BU niebieska (blue) itd. Przy konstruowaniu i projektowaniu należy uwzględniać charakterystyczne cechy danego elementu instalacji. Poniżej podano ogólne zasady stosowania oznaczeń: a) Do oznaczeń mogą być stosowane następujące barwy: - czarna, - brązowa, - czerwona, - pomarańczowa, - żółta, - zielona, - niebieska (jasnoniebieska i ciemnoniebieska), - fioletowa, - szara, - biała, - różowa, - turkusowa. b) Wszystkie rodzaje przewodów ochronnych powinny być oznaczone barwą zielono-żółtą. c) Zaleca się, aby oznaczenia barwne stosować na całej długości przewodów, co nie oznacza np. malowania całej powierzchni danego przewodu, dopuszczalne jest bowiem by oznaczenia barwne były stosowane tylko w dostępnych i widocznych miejscach. d) Barwa jasnoniebieska jest w zasadzie przewidziana do oznaczenia przewodu neutralnego lub środkowego. e) Zaleca się, aby unikać stosowania barwy zielonej i barwy żółtej, gdyż może zaistnieć niebezpieczeństwo pomyłki z oznaczeniem dwubarwnym zielonożółtym. f) Oprócz lub zamiast oznaczeń barwami, poszczególne przewody, za wyjątkiem przewodów zielonożółtych, można oznaczać cyframi. g) W izolowanych przewodach wielożyłowych, izolacja żył ma na ogół barwy: - czarną, - brązową, - jasnoniebieską, - zielonożółtą. Przykłady przedstawiono na rysunku. Rys. 4. Przykład oznaczenia izolacji żył w przewodach wielożyłowych