Rodzaje i klasyfikacja czynników, profilaktyka ENERGIA ELEKTRYCZNA STUDIA PODYPLOMOWE DLA NAUCZYCIELI PRZEDMIOTÓW ZAWODOWYCH Bezpieczeństwo człowieka w.

Prezentacja na temat: "Rodzaje i klasyfikacja czynników, profilaktyka ENERGIA ELEKTRYCZNA STUDIA PODYPLOMOWE DLA NAUCZYCIELI PRZEDMIOTÓW ZAWODOWYCH Bezpieczeństwo człowieka w."— Zapis prezentacji:

1 Rodzaje i klasyfikacja czynników, profilaktyka ENERGIA ELEKTRYCZNA STUDIA PODYPLOMOWE DLA NAUCZYCIELI PRZEDMIOTÓW ZAWODOWYCH Bezpieczeństwo człowieka w środowisku pracy i ergonomia Zagrożenia człowieka w środowisku pracy mgr inż. Hubert Karski

2 Materiały Dielektryki (izolatory) np. tworzywa sztuczne, porcelana, guma Półprzewodniki np. krzem, german Przewodniki, np. metale Elektrolity

3 Elektryczność Ładunek elektryczny: dodatni, ujemny Elektrostatyka – gdy ładunki elektryczne nie zmieniają w czasie lub nie poruszają się Zjawiska elektryczności statycznej – powstawanie i kumulacja ładunków elektrostatycznych, wyładowania elektrostatyczne i ich skutki Przepływ prądu elektrycznego - gdy ładunki elektryczne są w ruchu I lub zmieniają się w czasie U R Pojęcie obwodu elektrycznego Prawa: Ohma, Kirchhoffa Przykład prostego obwodu prądu stałego

4 Elektryczność statyczna Zjawisko elektryzowania: gromadzenie się niezrównoważonych jednoimiennych ładunków elementarnych w rozpatrywanym obszarze Środowisko: dielektryki (ciała stałe, ciecze, gazy) lub metalowe przedmioty izolowane od ziemi Przykłady: papier, woda, gaz ziemny + + + - - -

5 Elektryczność statyczna Przyczyny: wzajemny ruch ciał z tarciem (przesuwanie, przelewanie, przetłaczanie), rozbijanie (kruszenie), atomizacja, a także rozdzielanie. Inna przyczyna elektryzowania: przez wpływ (indukcję). Elektryzowanie przedmiotu: ciągłe (stałe), dorywcze (okresowe) +++ - - -

6 Elektryczność statyczna Rozładowanie ładunku elektrostatycznego: - stopniowe – wskutek upływności czy ulotu - nagłe – w formie wyładowania, np. iskrowego

7 Urządzenia elektroenergetyczne wytwarzanie energii elektrycznej – źródła: prądnice (agregaty prądotwórcze), ogniwa Przykłady: prądnica w agregacie prądotwórczym, zastosowanie agregatu, zestaw: panel fotowoltaiczny i turbina wiatrowa do zasilania latarni drogowej

8 Urządzenia elektroenergetyczne przesył i rozdział energii – sieci (linie kablowe i napowietrzne), stacje (transformatorowe, rozdzielcze) Przykłady: różne konstrukcje napowietrznych stacji transformatorowo- rozdzielczych 15/0,4 kV, napowietrzna linia WN

9 Urządzenia elektroenergetyczne przetwarzanie energii elektrycznej na inne rodzaje energii (np. w odbiornikach): mechaniczną, cieplną, elektromagnetyczną, chemiczną

10 Podział urządzeń elektroenergetycznych 1000 V ~ 1500 V = niskonapięciowewysokonapięciowe 50 V ~ 120 V = Urządzenia: prądu stałego, przemiennego (np. o częstotliwości przemysłowej f = 50 Hz), wysokoczęstotliwościowe Urządzenia: Urządzenia: stałe, stacjonarne, przenośne/przewoźne, ręczne Trójfazowe (połączenia: „w trójkąt”, „w gwiazdę”), jednofazowe

11 trójfazowa 4-przewodowa linia zasilająca L1 (R) źródło L2 (S) zasilaniaL3 (T) np. uzwojenia N (0) wtórne transformatora15/0,4 kV obwód zabezpieczenie odbiorczy nadmiarowoprądowe odbiornik energii Przykładowy schemat przyłączenia jednofazowego urządzenia elektroenergetycznego do typowej trójfazowej sieci zasilającej, np. niskiego napięcia (230/400 V, 50 Hz)

12 Podstawowe sposoby łączenia uzwojeń fazowych źródła i odbiornika w układzie trójfazowym: „w gwiazdę” (4-przewodowy i 3-przewodowy) oraz „w trójkąt”

13 Układ sieci typu TN-C

14 Układ sieci typu TT

15 Układ sieci typu IT

16 Uziemienie robocze punktu gwiazdowego i przewodu neutralnego Przykłady: - wyprowadzenie przewodu uziemiającego z kontenerowej stacji transformatorowej 15/0,4 kV - główny zacisk uziemiający na konstrukcji przewoźnego agregatu prądotwórczego

17 Zasady budowy i eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych Ochrona praw konsumentów, odpowiedzialność Bezpieczeństwo: ludzi, mienia i środowiska System oceny zgodności Prawo: - dyrektywa (dyrektywy tzw. nowego podejścia: wymagania zasadnicze/podstawowe) - ustawa/rozporządzenie transponuje postanowienia dyrektyw do prawa krajowego Normalizacja: - dobrowolność stosowania norm (możliwość powołania w prawie) - norma techniczna zawiera aktualne zasady wiedzy technicznej

18 Obiekty budowlane, instalacje elektryczne Dyrektywy dot. budownictwa, np.: 89/106/EWG Wymagania PODSTAWOWE dot.: - bezpieczeństwa konstrukcji, pożarowego, użytkowania, - warunków higien.-zdrowotnych, ochrony środowiska, hałasu i drgań, - efektywności energetycznej, itp. Prawo: np. Ustawa - Prawo budowlane [11], ustawa o wyrobach budowl. [18] Rozporządzenia - np.: dot. warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki [4], wyrobów budowlanych, itd. Normy: Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych [54], w tym: ochrona przed porażeniem, skutkami cieplnymi, przepięciami, itp. Ochrona odgromowa obiektów [21] [52] [55] Ochrona przed oddziaływaniem zjawisk elektrostatycznych [51] Oświetlenie elektryczne, ewakuacja/oświetlenie awaryjne [60]

19 Wyroby: maszyny, urządzenia (odbiorniki) elektryczne Dyrektywy tzw. nowego podejścia, np.: niskonapięciowa 2006/95/WE, maszynowa 2006/42/WE, gazowa 2009/142/WE, itd. Wymagania ZASADNICZE dot. bezpieczeństwa ludzi, mienia i środowiska Prawo: rozporządzenia - np.: dot. sprzętu elektrycznego [9], maszyn i elektronarzędzi [10], urządzeń gazowych, itd. Normy zharmonizowane: Typu A (np. [23] [25]), typu B1/B2 (np. [31] [36] [38] [46]), typu C

20 Urządzenia pozostające w użytkowaniu (maszyny, narzędzia, instalacje, sprzęt) Dyrektywy tzw. społeczne (socjalne), np. 2009/104/WE „sprzęt roboczy/narzędzia pracy” (zastępująca dotychczasową dyrektywę 89/655/EWG) - dotyczą wyrobów pozostających w użytkowaniu Wymagania MINIMALNE dot. bezpieczeństwa i higieny pracy Prawo: rozporządzenie [5]

21 Przykładowe elementarne rozwiązania dla zapewnienia bezpieczeństwa zastosowane w obudowach urządzeń: - linka odciążająca w oprawie oświetleniowej, - odgiętka i odciążka sznura w rękojeści wiertarki

22 Zagadnienia eksploatacyjne EKSPLOATACJA Wszelkie działania niezbędne dla funkcjonowania urządzenia, w tym : czynności łączeniowe, sterowanie, testowanie, konserwacja – elektryczne i nieelektryczne Def. 151-11-28 wg IEC 60050 (electropedia.org) oraz wg PN-EN 50110-1:2005 p. 3.1.2 Eksploatacja urządzeń elektroenergetycznych (patrz: np. [3], [12], [30]) - kwalifikacje personelu osoby: wykwalifikowane, poinstruowane, postronne (inne) [7] - dokumentacja techniczno-ruchowa [23] [48] - informacja/oznakowanie i ostrzeżenia [26] [39] [40] [41] [58]

23 Zagadnienia eksploatacyjne (c.d.) Kontrola stanu technicznego wszelkich obiektów technicznych: budynków, instalacji, maszyn i urządzeń (odbiorników) (patrz: np. [5], [11], [20], [30], [54] cz. 6, [72] zesz. 23): - odbiorcze/pomontażowe, okresowe, specjalne (po wypadku, itp. [5]) - zakres: oględziny, badania/pomiary, próby działania, sporządzenie protokołu Wycofywanie z eksploatacji, złomowanie (np. [23]) Ocena ryzyka zawodowego (np. wg [25] [57])

24 Zagrożenia o charakterze elektrycznym: Porażenie i oparzenie prądem - podczas bezpośredniego przepływu prądu rażeniowego przez ciało wskutek: - dotyku bezpośredniego – tzn. dotknięcia do tzw. niebezpiecznej części czynnej, najczęściej wskutek niewłaściwej budowy urządzenia lub błędów w eksploatacji (takich, jak: niedomknięcie obudowy, zamiana przewodów) - dotyku pośredniego – tzn. pojawienia się napięcia dotykowego na częściach przewodzących dostępnych/obcych w wyniku zwarcia doziemnego przy uszkodzeniu izolacji, np. jako skutek wystąpienia przepięcia pochodzenia łączeniowego lub atmosferycznego, a także wskutek rozpływu prądów błądzących, np. podczas wyładowań atmosferycznych, zwarć w odległych urządzeniach, itd. - wystąpienia niebezpiecznego napięcia krokowego Uraz pośredni wskutek porażenia, np. mechaniczny: możliwy upadek z wysokości, upuszczenie trzymanego przedmiotu, itp.

25 Zagrożenia o charakterze elektrycznym (c.d.) : Oddziaływanie łuku elektrycznego (tzw. rażenie skojarzone): - poparzenie, spalenie lub zwęglenie części ciała - uszkodzenie narządu wzroku (podczerwień, nadfiolet) - metalizacja skóry i gałek ocznych - uraz mechaniczny wskutek rozrzucenia odłamków czy upadku Łuk elektryczny może zapalić się wskutek: - wystąpienia zwarcia w obwodzie, np. spowodowanego przez człowieka naruszającego odstęp izolacyjny w powietrzu lub manipulującego przy częściach czynnych, omyłkową czynnością łączeniową, spowodowanego samoistnie przepięciem, degradacją izolacji lub jej zanieczyszczeniem, - przerwania obciążonego obwodu.

26 Zagrożenia o charakterze elektrycznym (c.d.): Porażenie człowieka w wyniku utrzymywania się napięcia szczątkowego na dotykanych elementach urządzenia, charakteryzujących się znaczną pojemnością elektryczną - czyli które mogą magazynować ładunek elektryczny po odłączeniu od napięcia zasilania (np. kondensatorach, uzwojeniach maszyn, żyłach kabli). Porażenie człowieka w wyniku dotknięcia do odsłoniętych bolców wtyczek maszyn, które po odłączeniu od napięcia zasilania przy wybiegu - ze względu na zmagazynowaną energię kinetyczną - przeszły ze stanu pracy silnikowej do pracy prądnicowej.

27 Zagrożenia o charakterze elektrycznym (c.d.): Oddziaływanie ładunków elektrostatycznych na człowieka: dyskomfort, stres, uraz mechaniczny doznany wskutek wykonania mimowolnego ruchu lub niewłaściwego zadziałania urządzenia, zejście śmiertelne w wyniku porażenia czy zainicjowania wybuchu. Zakłócenia pracy urządzeń AKP, informatycznych, elektromedycznych, itp. - poprzez wpływ pola elektrostatycznego. Uszkodzenie przetwarzanych surowców (materiałów) i urządzeń, zwłaszcza półprzewodników - wskutek wystąpienia wyładowania elektrostatycznego. Gromadzenie się ładunków elektrostatycznych w szczególności ma miejsce przy występowaniu dielektryków (ciał stałych, cieczy, gazów) i ich wzajemnym przemieszczaniu się z tarciem, bądź przy indukowaniu ładunków.

28 Zagrożenia o charakterze elektrycznym (c.d.): Oddziaływanie zjawisk atmosferycznych i przepięć łączeniowych: - porażenie człowieka i uszkodzenie elementów obiektu budowlanego - wskutek rozpływu prądu piorunowego w budynku i w jego wyposażeniu - uszkodzenie urządzeń elektrycznych (instalacji, czułego sprzętu: RTV, informatycznego i telekomunikacyjnego, itp.) - wskutek wystąpienia przepięć indukowanych przez wyładowanie atmosferyczne w pobliżu miejsca uderzenia pioruna oraz przepięć pochodzenia łączeniowego - możliwość: wywołania pożaru, zainicjowanie wybuchu.

29 Zagrożenia o charakterze termicznym: Poparzenie ciała gorącym przedmiotem, nagrzanym w wyniku: - zwarcia - samoistnie występującego lub wywołanego przypadkowo - wystąpienia zwarcia „tępego” (upływu prądu), np. wskutek degradacji izolacji - przekształcającego się w zwarcie „pełne” - spowodowania przeciążenia w wyniku niepoprawnej eksploatacji - przegrzania - będącego wynikiem niewłaściwej regulacji temperatury lub ubytkiem czynnika odbierającego ciepło, albo utrudnieniami w oddawaniu ciepła. Poparzenie i urazy w wyniku pożaru lub wybuchu – zainicjowanych zbyt wysoką temperaturą (np. wskutek upływu prądu, zwiększenia rezystancji przejścia, iskrzenia) lub wyładowaniem elektrostatycznym.

30 Zagrożenia o charakterze chemicznym: Oparzenia chemiczne ciała (zwłaszcza dróg oddechowych, gałek ocznych) - w wyniku wystąpienia pożaru lub wybuchu. Zatrucie toksycznymi produktami spalania, np. PCB (występującego w oleju transformatorowym), tworzyw sztucznych (izolacji, osprzętu).

31 Zagrożenia o charakterze mechanicznym: Urazy mechaniczne (uderzenia, skaleczenia, zgniecenia, obcięcia, itp.) spowodowane np.: - niespodziewanym rozruchem lub niepoprawną pracą urządzenia - niewłaściwym kierunkiem ruchu napędu - niemożliwością zatrzymania mechanizmu (a zwłaszcza jego niebezpiecznego ruchu) lub brakiem możliwości odłączenia od napięcia zasilania czy unieruchomienia na czas konserwacji - rozerwaniem w wyniku nadmiernego wzrostu prędkości obrotowej

32 Zagrożenia różne i inne sytuacje zagrożeniowe: Brak lub niedostatek informacji o urządzeniu i związanych z nim ostrzeżeń, wynikających z: dokumentacji technicznej, tabliczek znamionowych, piktogramów/opisu elementów (np. sterowniczych) – co może skutkować: - niewłaściwą (niebezpieczną) eksploatacją urządzenia - niejednoznacznością wyników badania stanu technicznego - niepoprawnym doborem do warunków eksploatacji - brakiem przeciwdziałania narażeniom środowiskowym - nieuwzględnianiem wskazówek producenta i ograniczeń konstrukcji Pewność zasilania energią elektryczną (sprzęt informatyczny i telekomunikacyjny, instalacje przeciwpożarowe i oświetlenie awaryjne, sprzęt elektromedyczny, elektromagnesy, itp.).

33 Zjawisko porażenia prądem elektrycznym Typowe reakcje organizmu człowieka na rażenie prądem przemiennym o częstotliwości 50 Hz: 0,5 mAwartość progowa prądu odczuwania (percepcji) 10 mAwartość progowa prądu samouwolnienia 30 mApoczątek paraliżu dróg oddechowych i fibrylacji komór serca 1 Azatrzymanie akcji serca i krążenia krwi 5 Aoparzenia powierzchniowe, zwęglenie tkanek

34 Zjawisko porażenia prądem elektrycznym Ciężkość urazów spowodowanych bezpośrednim oddziaływaniem prądu rażeniowego na ciało człowieka zależy m.in. od: rodzaju prądu rażeniowego (przemienny, stały, impulsowy), wartości jego natężenia i czasu trwania jego przepływu drogi przepływu przez ciało człowieka wartości rzeczywistego napięcia dotykowego stanu psychofizycznego człowieka w chwili wypadku (wartość impedancji ciała, zależna m.in. od występowania wilgoci/wody)

35 Zjawisko porażenia prądem elektrycznym Część czynna - przewód lub inna część przewodząca, przeznaczona do pracy pod napięciem w warunkach normalnych np.: szyny zbiorcze urządzeń zasilających i rozdzielczych (rozdzielnic, tablic, przetwornic), żyły L i N (lecz nie PEN) kabli, zaciski przyłączeniowe, elementy stykowe wtyczek, uzwojenia (prądnic, transformatorów, silników), drut oporowy grzałek Niebezpieczna część czynna - część czynna, która w pewnych okolicznościach może spowodować porażenie elektryczne DOTYK BEZPOŚREDNI - kontakt elektryczny ludzi z częściami czynnymi

36 niebezpieczna część czynna Dotyk bezpośredni Zjawisko porażenia prądem elektrycznym

37 Część przewodząca dostępna - część przewodząca, której można dotknąć, nie będąca normalnie pod napięciem i która może znaleźć się pod napięciem, jeśli zawiedzie izolacja podstawowa np.: szafy/skrzynki /obudowy urządzeń zasilających i rozdzielczych, pancerze kabli, korpusy silników elektrycznych i odbiorników (sprzętu komputerowego, opraw oświetl., itd.), pulpity sterownicze, osłony (pokrywy, drzwiczki) w urządzeniach, obudowy grzałek Część przewodząca obca - część przewodząca nie stanowiąca części instalacji elektrycznej i zdolna do wprowadzenia potencjału elektrycznego, zwykle potencjału elektrycznego lokalnej ziemi np.: elementy konstrukcyjne i wyposażenia budowli (np. fundamenty, stalowe/żelbetowe słupy, drabiny, konstrukcje wsporcze), instalacje nieelektryczne (np. metalowe rurociągi) DOTYK POŚREDNI - kontakt elektryczny ludzi z częściami przewodzącymi, które w stanie zakłócenia znalazły się pod napięciem

38 część przewodząca dostępna Dotyk pośredni Zjawisko porażenia prądem elektrycznym

39 część przewodząca obca część przewodząca dostępna Dotyk pośredni Zjawisko porażenia prądem elektrycznym

40 Część czynna i część przewodząca dostępna - na przykładzie grzałki

41 Porażenie w wyniku wystąpienia napięcia krokowego na przewodzącym podłożu - wskutek przepływu w nim prądu Zjawisko porażenia prądem elektrycznym

42 Zjawisko porażenia prądem elektrycznym Porażenie w wyniku wystąpienia napięcia szczątkowego wskutek zmagazynowania ładunku na elemencie o znacznej pojemności elektrycznej (szczegół: przykłady kondensatorów energetycznych)

43 Zjawisko porażenia prądem elektrycznym Porażenie w wyniku wystąpienia napięcia szczątkowego indukowanego przez wirujące silniki po przejściu w stan pracy prądnicowej

44 Ochrona przeciwporażeniowa Nietechniczne środki ochrony - zespół rozwiązań organizacyjnych: kwalifikacje, szkolenia, instrukcje, procedury postępowania, itp. – ich skuteczność jest zależna od: świadomości i zachowań człowieka, nadzoru, egzekwowania wymagań, dyscypliny itd. Techniczne środki ochrony – zastosowanie procesu oceny ryzyka w trakcie projektowania (konstruowania, budowy) urządzenia, a stąd: I.Eliminacja zagrożeń – zbudowanie obiektu tzw. „bezpiecznego w sobie” II.Zastosowanie rozwiązania technicznego „wbudowanego w urządzenie”, adekwatnego do kwalifikacji personelu, skutecznego z punktu widzenia zastosowania urządzenia, odpowiedniego do przewidywanych warunków środowiskowych, uwzględniającego możliwe do racjonalnego przewidzenia niewłaściwe/mylne zastosowanie urządzenia, trwałego, itd. – co ma na celu ograniczenie do poziomu akceptowalnego ryzyka związanego z zagrożeniami III.Ostrzeganie o ryzyku resztkowym (informacja dla użytkownika, piktogramy ostrzegawcze, itp.)

45 Przykłady ostrzeżeń jako nietechnicznych środków ochrony

46 Ochrona przeciwporażeniowa Podstawowa zasada ochrony przed porażeniem w urządzeniach elektroenergetycznych (wg PN-EN 61140:2005 [49] ) : Niebezpieczne części czynne nie powinny być dostępne, a części przewodzące dostępne nie powinny być niebezpieczne: - w warunkach normalnych (tzn. przy braku uszkodzenia), - w przypadku wystąpienia pojedynczego uszkodzenia. Zasady dostępności dla osób postronnych mogą się różnić od zasad dla osób wykwalifikowanych lub poinstruowanych i mogą także być różne dla różnych wyrobów i lokalizacji. Uwaga: dla urządzeń wysokiego napięcia przekroczenie granicy strefy niebezpiecznej jest uznawane za dotknięcie do niebezpiecznej części czynnej [22].

47 Ochrona przeciwporażeniowa Realizacja praktyczna wym. podstawowej zasady ochrony przed porażeniem prądem wymaga, by w każdym urządzeniu stosowany był: - zestaw środków: jeden – zapewniający tzw. ochronę podstawową (zwaną też ochroną przed dotykiem bezpośrednim) i niezależny od niego drugi - zapewniający ochronę w chwili wystąpienia uszkodzenia (zwaną także ochroną dodatkową, ochroną przed dotykiem pośrednim, ochroną przy uszkodzeniu), lub - jeden środek ochrony wzmocnionej o efektywności porównywalnej z taką, jak dla środków niezależnych.

48 Ochrona przeciwporażeniowa Ochrona podstawowa (czyli ochrona przed dotykiem bezpośrednim) w urządzeniach niskiego napięcia - ma na celu uniemożliwienie dotknięcia do niebezpiecznych części czynnych. ŚRODKI OCHRONY (konieczne zastosowanie przynajmniej jednego) : - izolowanie części czynnych (tzn. zastosowanie izolacji podstawowej) - zastosowanie obudowy, przegrody, osłony, ogrodzenia W pomieszczeniach dostępnych tylko dla wykwalifikowanego personelu dopuszcza się także stosowanie przeszkód (barier) i umieszczenia poza zasięgiem ręki – jako środków ochrony podstawowej, jednakże niezapobiegającej rozmyślnemu dotknięciu. W urządzeniach mogących gromadzić ładunek elektryczny na elementach o istotnej pojemności konieczne jest stosowanie ochrony przed napięciami szczątkowymi. W instalacjach elektroenergetycznych obiektów budowlanych wskazane jest stosowanie ochrony uzupełniającej (ale nie zastępującej ochrony podstawowej) - z użyciem wysokoczułego urządzenia różnicowoprądowego.

49 Ochrona przeciwporażeniowa Dostęp do niebezpiecznych części czynnych w obudowie Rozwiązania techniczne zapewniające ograniczenie dostępu osób postronnych do wnętrza obudowy zawierającej niebezpieczne części czynne Rozwiązanie a): Otwarcie (demontaż) możliwe jest tylko za pomocą klucza lub narzędzia (wykwalifikowany personel może dokonywać czynności eksploatacyjnych bez odłączenia napięcia). Części czynne na wewnętrznej stronie drzwiczek muszą być chronione do stopnia co najmniej IP1X lub IPXXA, a niebezpieczne części czynne muszą być osłonięte do stopnia co najmniej IP2X lub IPXXB. Wierzch obudowy – min. IP4X lub IPXXD. Przykłady: obudowy otwierane z użyciem narzędzia (np. wkrętaka) lub klucza (pasującego do zamka/kłódki).

50 Ochrona przeciwporażeniowa Dostęp do niebezpiecznych części czynnych w obudowie Rozwiązania techniczne zapewniające ograniczenie dostępu osób postronnych do wnętrza obudowy zawierającej niebezpieczne części czynne Rozwiązanie b): Otwarcie obudowy możliwe jest tylko po uprzednim odłączeniu napięcia zasilania (np. rozłącznikiem izolacyjnym z pokrętłem umieszczonym na drzwiczkach i wyposażonym w sprzęgło na wałku, blokujące możliwość ich otwarcia). Przykład: Rozdzielnica budowlana, której prawe drzwiczki (od przedziału przyłącza kablowego) otwiera się po otwarciu rozłącznika

51 Ochrona przeciwporażeniowa Dostęp do niebezpiecznych części czynnych w obudowie Rozwiązania techniczne zapewniające ograniczenie dostępu osób postronnych do wnętrza obudowy zawierającej niebezpieczne części czynne Rozwiązanie c): Otwarcie obudowy możliwe jest bez klucza czy narzędzia i bez odłączenia napięcia, ale wszystkie niebezpieczne części czynne muszą być przykryte osłoną zapewniającą minimalny stopień ochrony IP2X lub IPXXB - demontowaną tylko przy użyciu narzędzia albo powodującą Przykład: pokrywa zasłaniająca aparaty samoczynne odłączenie zabezpieczeniowe na panelu sterown. napięcia przy jej usuwaniu. agregatu prądotwórczego

52 Ochrona przeciwporażeniowa Stopień ochrony obudowy (kod IP) Znaki kodu IP wg PN-EN 60529 [42] ZnakZnaczenie dla ochrony urządzenia Znaczenie dla ochrony osób PIERWSZA CYFRA CHARAKTERYSTYCZNA (gdy się jej nie określa, wstawia się znak X) uniemożliwienie wnikania obcych ciał stałych: uniemożliwienie dostępu do niebezpiecznych części : 0(bez ochrony)(bez ochrony) 1o średnicy  50 mmwierzchem dłoni 2o średnicy  12,5 mmpalcem 3o średnicy  2,5 mmnarzędziem 4o średnicy  1 mmdrutem 5ograniczona ochrona przed pyłem 6pyłoszczelne

53 Ochrona przeciwporażeniowa Stopień ochrony obudowy (kod IP) Znaki kodu IP wg PN-EN 60529 [42] Znaki kodu IP wg PN-EN 60529 [42] ZnakZnaczenie dla ochrony urządzenia DRUGA CYFRA CHARAKTERYSTYCZNA (gdy się jej nie określa, wstawia się znak X) uniemożliwienie wnikania wody: 0(bez ochrony) 1kapiącej pionowo 2kapiącej pod kątem do 15  do pionu 3natryskiwanej pod kątem do 60  do pionu 4rozbryzgiwanej z dowolnego kierunku 5lanej strugą z dowolnego kierunku 6lanej silną strugą z dowolnego kierunku, fale 7 / 8krótkotrwałe zanurzenie, zalanie / ciągłe zanurzenie Uwaga: ewentualnie może niekiedy występować cyfra 9 dla specyficznych zastosowań.

54 Ochrona przeciwporażeniowa Stopień ochrony obudowy (kod IP) Znaki kodu IP wg PN-EN 60529 [42] Znaki kodu IP wg PN-EN 60529 [42] LITERA DODATKOWA (nieobowiązkowa) - jeśli nie jest określana, pomija się ją uniemożliwienie dostępu do niebezpiecznych części : Awierzchem dłoni Bpalcem Cnarzędziem Ddrutem ZnakZnaczenie dla ochrony urządzenia Znaczenie dla ochrony osób Możliwe jest podanie nieobowiązkowej litery uzupełniającej (jeśli nie jest określana, pomija się ją), zawierającej różne informacje uzupełniające, np. dotyczące warunków przeprowadzania badań.

55 Przykład rozwiązania uszczelnienia w rozłączniku przeznaczonym do montażu w pulpicie (widok ogólny urządzenia i szczegół budowy ) Widoczna uszczelka ośki, umieszczana pomiędzy płaszczyzną pulpitu a płytką montażową szyldziku z pokrętłem (korpus montuje się pod pulpitem) Ochrona przeciwporażeniowa Stopień ochrony wyrażony kodem IP

56 Przykład rozwiązania uszczelnienia w rozłączniku przeznaczonym do montażu w pulpicie (widok ogólny urządzenia i zbliżenie) Widoczna tabliczka znamionowa zawierająca m.in. numer normy i podająca stopień ochrony (IP65 dla pokrętła względem pulpitu – jako płaszczyzny montażu) Ochrona przeciwporażeniowa Stopień ochrony wyrażony kodem IP

57 Przykłady rozwiązań w rozłącznikach przeznaczonych do montażu w pulpicie Rozłącznik bez uszczelnienia ośki i pokazany wcześniej rozłącznik z uszczelnieniem Ochrona przeciwporażeniowa Stopień ochrony wyrażony kodem IP

58 Przykład rozwiązania uszczelnienia sterownika w wirówce do balneoterapii - widok ogólny urządzenia i szczegół (sterownik)

59 Przykład rozwiązań: - uszczelnienia w obudowie w maszynie, - różne rodzaje budowy uszczelnień przewodów wyprowadzanych z obudowy (widok i wnętrze).

60 Przykład uszczelnienia w obudowie (odgałęźnik instalacyjny). Przykład oprawy oświetlenia zewnętrznego (widoczny podany stopień ochrony IP65).

61 Zastosowanie przeszkody (ogrodzenia) jako środka ochrony podstawowej Przykłady rozwiązań w pomieszczeniach ruchu elektrycznego: ruchome stanowisko do badań laboratoryjnych maszyn elektrycznych oraz rozdzielnia niskonapięciowa oświetlenia w obiekcie zabytkowym. Ochrona przeciwporażeniowa

62 Ochrona dodatkowa (czyli ochrona przed dotykiem pośrednim lub inaczej ochrona przy uszkodzeniu) w urządzeniach niskiego napięcia - ma na celu niedopuszczenie do wystąpienia skutków patofizjologicznych przy wystąpieniu pojedynczego uszkodzenia zastosowanego środka ochrony podstawowej w urządzeniu elektroenergetycznym GŁÓWNE ŚRODKI OCHRONY ( z czym wiąże się tzw. klasa ochronności ): - samoczynne wyłączenie zasilania - zastosowanie izolacji podwójnej/wzmocnionej ( czyli II kl. ochronności ) - separacja elektryczna - izolowanie stanowiska (tzw. „środowisko nieprzewodzące”) Rozwiązanie zawsze musi obejmować zastosowanie ochrony podstawowej. Rozwiązanie polegające na zastosowaniu nieuziemionych połączeń wyrównawczych, jako trudne do praktycznej realizacji, zapewne nie będzie w przyszłości występowało w normach.

63 Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych Klasa ochronności : 0 schemat Pojedyncza izolacja pomiędzy częściami czynnymi a przewodzącymi częściami dostępnymi Brak zacisku ochronnego Brak specjalnego oznakowania Wprawdzie dopuszcza się stosowanie takich urządzeń w środowisku nieprzewodzącym lub do pojedynczego zasilania w obwodzie odseparowanym (tzn. przy zastosowaniu separacji elektrycznej), jednakże zasadniczo nie są one już produkowane, a istniejące egzemplarze będą się zużywały i zostaną zezłomowane.

64 Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych Klasa ochronności : 0 Przykłady wtyczek i gniazd na napięcie 230 V 50 Hz (do urządzeń do zastosowań domowych) - widoczny brak styku ochronnego

65 Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych Klasa ochronności: I schemat Pojedyncza izolacja pomiędzy częściami czynnymi a przewodzącymi częściami dostępnymi Występuje zacisk ochronny ( oznaczony PE ) dla przyłączenia zewnętrznego uziemionego przewodu ochronnego/wyrównawczego sieci zasilającej Oznakowanie symbolem uziemienia (symbol stosowany także do oznaczania zacisków do przyłączania wewnętrznego układu przewodów ochronnych)

66 Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych Klasa ochronności: I Przykłady wtyczek/nasadek i gniazd na napięcie 230 V 50 Hz (do urządzeń do zastosowań domowych). Widoczny styk ochronny (przyłączony do przewodu ochronnego).

67 Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych Klasa ochronności: II schemat Podwójna izolacja albo izolacja wzmocniona lub równoważna Brak zewnętrznego zacisku ochronnego - w niektórych urządzeniach może jednak on występować wewnątrz, np. dla zapewnienia uziemienia funkcjonalnego, dla ciągłości przebiegających przewodów ochronnych koniecznych dla ochrony przed porażeniem Oznakowanie symbolem podwójnego kwadratu (a w przypadku metalowej obudowy - niekiedy także symbolem braku uziemienia)

68 Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych Klasa ochronności: II Przykłady wtyczek i gniazd na napięcie 230 V 50 Hz (do urządzeń do zastosowań domowych) - konstrukcja wtyczki pozwala na ominięcie styku ochronnego. Uwaga: dla zapobieżenia dotykowi do bolca - jeżeli byłoby to możliwe – należy go w części długości fabrycznie pokryć materiałem izolacyjnym).

69 Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych Klasa ochronności: III Zasilanie urządzenia wyłącznie bardzo niskim napięciem (np. z odpowiedniego transformatora, z ogniw elektrochemicznych) - taki obwód zasilający niekiedy nosi nazwę SELV lub PELV (w zależności od braku lub występowania uziemienia) Oznakowanie symbolem III klasy w kwadracie

70 Koordynacja ochrony w sieci zasilającej i odbiorniku Klasy ochronności urządzeń elektroenergetycznych Klasa ochronności: III Przykład wtyczki na napięcie 24 V (do zastosowania w urządzeniach SELV/PELV)

71 Ochrona przeciwporażeniowa Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia OCHRONA ZA POMOCĄ SAMOCZYNNEGO WYŁĄCZENIA ZASILANIA ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim): izolacja, obudowa ochrona przy uszkodzeniu (dodatkowa, przed dotykiem pośrednim): samoczynne wyłączenie zasilania ochrona uzupełniająca: połączenia wyrównawcze

72 Ochrona przeciwporażeniowa Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia OCHRONA ZA POMOCĄ SAMOCZYNNEGO WYŁĄCZENIA ZASILANIA Działanie środka ochrony opiera się na współdziałaniu odpowiednio dobranych i wzajemnie skoordynowanych elementów: - zabezpieczenia nadmiarowoprądowego lub różnicowoprądowego, - uziemionego przewodu ochronnego, przyłączonego do wszystkich części przewodzących dostępnych, - wyrównania potencjałów (ekwipotencjalizacji) pomiędzy częściami przewodzącymi dostępnymi i obcymi

73 Ochrona przeciwporażeniowa Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia OCHRONA ZA POMOCĄ SAMOCZYNNEGO WYŁĄCZENIA ZASILANIA Przykładowy schemat układu sieci typu TN-C (dawna nazwa środka ochrony: „zerowanie”) odbiornik o I klasie ochronności

74 Rozpływ prądu roboczego w obwodzie zasilającym odbiornik jednofazowy niskiego napięcia – układ sieci typu TN-C

75 Rozpływ prądu zwarcia doziemnego – układ sieci typu TN-C

76 Nieskuteczność środka ochrony w przypadku przerwania przewodu PEN w oznaczonym miejscu – układ sieci typu TN-C

77 Układ sieci typu TN-C-S

78

79 Układ sieci typu TT (dawna nazwa środka ochrony: „uziemienie ochronne”)

80 Układ sieci typu TT

81 Ochrona przeciwporażeniowa Zasada selektywności działania zabezpieczeń nadmiarowoprądowych linia zasilająca transformator i rozdzielnica główna tablica zabezpieczeniowa obwody odbiorcze

82 Zabezpieczenia nadmiarowoprądowe w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych Przykłady różnych typów bezpieczników topikowych Uwaga: bezpieczniki mocy nie są dopuszczone do obsługi przez niewykwalifikowany personel

83 Zabezpieczenia nadmiarowoprądowe w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych Przykłady wkładek topikowych wielkości 25 A (tzw. typu D II) o różnych wartościach prądu znamionowego (wkładka o charakterystyce zwłocznej oznaczona symbolem ślimaka) Widoczne są różne średnice okucia, zależne od wartości prądu znamionowego – co jest wykorzystywane do ograniczania asortymentu możliwych do zainstalowania w gnieździe bezpiecznikowym wkładek (tzw. wstawka dolna umieszczana w dnie gniazda, tu przykładowo o barwie niebieskiej, ogranicza znamionowy prąd wkładki do wartości 20 A).

84 Zabezpieczenia nadmiarowoprądowe w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych Nadmiarowe wyłączniki instalacyjne na listwie montażowej i w rozdzielnicy - przykłady

85 Zabezpieczenia różnicowoprądowe w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych Zasada budowy obwód zasilający wyzwalacz przekładnik Ferrantiego obudowa przewód chronionego ochronny urządzenia

86 Zabezpieczenia różnicowoprądowe w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych Zasada działania

87 Zabezpieczenia różnicowoprądowe w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych Przykłady rozwiązań wyłączników różnicowoprądowych: jednofazowego i trójfazowego – do montażu na listwie oraz adaptera do gniazda wtykowego

88 Przewody ochronne i wyrównawcze Ekwipotencjalizacja (tzn. wyrównywanie potencjałów) część przewodząca obca dostępna układ połączeń wyrównawczych

89 Przewody ochronne i wyrównawcze w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych Zastrzeżone barwy przewodów: ochronny PE – ŻÓŁTO-ZIELONY neutralny N - NIEBIESKI

90 Przewody ochronne i wyrównawcze w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych Przykłady: - gniazdo do objęcia połączeniem wyrównawczym sprzętu elektromedycznego w szpitalu (lewe skrajne w zestawie), - zacisk przewodu wyrównawczego przyłączonego do słupa wiaty przystankowej

91 Przewody ochronne i wyrównawcze w niskonapięciowych urządzeniach elektroenergetycznych

92

93 Ochrona przeciwporażeniowa Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia OCHRONA ZA POMOCĄ IZOLACJI PODWÓJNEJ LUB WZMOCNIONEJ ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim): izolacja ochrona przy uszkodzeniu (dodatkowa, przed dotykiem pośrednim): izolacja dodatkowa (np. obudowa z materiału izolacyjnego) albo: ochrona podstawowa i przy uszkodzeniu jest zapewniona przez izolację wzmocnioną (lub jej równoważną)

94 Ochrona przeciwporażeniowa Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia OCHRONA ZA POMOCĄ IZOLACJI PODWÓJNEJ LUB WZMOCNIONEJ II klasa ochronności Przykłady: obudowa elektronarzędzia, skrzynka izolacyjna (widok i szczegół)

95 Ochrona przeciwporażeniowa Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia OCHRONA ZA POMOCĄ SEPARACJI ELEKTRYCZNEJ ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim): izolacja, obudowa ochrona przy uszkodzeniu (dodatkowa, przed dotykiem pośrednim): separacja od układu zasilania i ziemi (zasilanie ze źródła separacyjnego) Uwaga: w instalacjach elektroenergetycznych konieczne jest spełnienie specjalnych warunków w przypadku przyłączania więcej niż jednego odbiornika do obwodu zasilanego ze źródła separacyjnego.

96 Ochrona przeciwporażeniowa Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia OCHRONA ZA POMOCĄ SEPARACJI ELEKTRYCZNEJ Przykład: gniazdo wt. w łazience wagonu obwód transformator separacyjny zasilającyodbiornik

97 Ochrona przeciwporażeniowa Wybrane rozwiązania ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach niskiego napięcia OCHRONA ZA POMOCĄ IZOLOWANIA STANOWISKA ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim): izolacja, obudowa ochrona przy uszkodzeniu (dodatkowa, przed dotykiem pośrednim): nieprzewodzące środowisko (brak jakichkolwiek uziemionych elementów) Uwaga: w instalacjach elektroenergetycznych konieczne jest spełnienie specjalnych warunków dotyczących kwalifikacji personelu oraz budowy i wyposażenia stanowiska.

98 Ochrona przed łukiem elektrycznym Przykład rozłącznika bezpiecznikowego ze zdejmowana pokrywą (zakładanie wkładki topikowej do pokrywy odbywa się w stanie beznapięciowym)

99 Ochrona przed ładunkami elektrostatycznymi Przykład indywidualnego uziemiacza naręcznego

100 Ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa Zasada budowy instalacji odgromowej (np. wg [21], [32], [52], [55], [72] zesz. 11, [75], [84]) zwody poziome i pionowe wyładowanie na dachu i kominach budynku przewody odprowadzające i uziemiające na ścianach budynek (ochrona wewnętrzna: połączenia wyrównawcze, odstępy izolacyjne, ochrona przeciwprzepięciowa) uziom (naturalny, sztuczny)

101 Instalacja odgromowa budynku mieszkalnego Metalowe pokrycie dachu jako zwód naturalny, uzupełniony o zwód pionowy sztuczny tworzący strefę ochronną nad wylotami kominów kotłowni gazowej Szczegół: przykład wykonania połączenia pokrycia dachu jako zwodu z przewodem odprowadzającym

102 Przykład możliwości wykorzystania zbrojenia fundamentu budowli jako uziomu naturalnego (szczegóły: widoczne stalowe pręty zbrojeniowe)

103 Ochrona przeciwprzepięciowa obwód zasilający ochronnik warystorowy odbiornik Schemat przyłączenia ochronnika przeciwprzepięciowego do obwodu odbiorczego Przykłady ochronników jednofazowych: do zasilania sprzętu informatycznego i do montażu na listwie w rozdzielnicy (z wymienną wkładką)

104 Ochrona przeciwprzepięciowa Przykład rozwiązania ochrony przed przepięciami w instalacji w instalacji elektroenergetycznej obiektu budowlanego (np. wg [44]) stacja transformatorowabudynek złączerozdzielnice WLZ odbiornik 6 kV4 kV2,5 kV1,5 kV

105 Odłączanie izolacyjne Urządzenie do odłączania izolacyjnego przy źródle zasilania urządzenia oraz źródłach wewnętrznych, np.: odłącznik/rozłącznik wyłącznik, zestaw wtyczka-gniazdo. Przykład: uniwersalny rozłącznik izolacyjny Najważniejsze wymagania stawiane odłącznikowi/rozłącznikowi: 2 położenia napędu 0/I (Off/On) widoczny odstęp styków lub wskaźnik położenia styków lub mechanizm pokrętła napęd z zewnątrz obudowy (np. rękojeść, pokrętło) możliwość zamykania napędu łącznika w pozycji „0” przerywanie wszystkich przewodów fazowych odpowiedni prąd wyłączania

106 Ochrona przed skutkami termicznymi i pożarem Przykład: informacja naniesiona na oprawie oświetlenia miejscowego Szczegół: widoczna tabliczka podająca dane halogenowego reflektora oraz minimalną odległość od oświetlanego przedmiotu (tutaj wynosi ona 0,8 m)

107 Ochrona przed skutkami termicznymi i pożarem Przykład: przekaźnik termiczny (współpracujący ze stycznikiem) - do zabezpieczania silników elektrycznych przed skutkami przeciążeń oraz wyłącznik – do zabezpieczania ich przed skutkami zwarć i przeciążeń Widoczne pokrętła do ustawiania prądu zadziałania. Na przekaźniku termicznym przycisk, służący do resetowania, ma możliwość zaryglowania w pozycji „automatyczne” (gdy dozwolony jest samoczynny rozruch po wystygnięciu), albo pozostawienia w pozycji „ręczne” (gdy wymagana jest celowe działanie operatora).

108 Ochrona przed skutkami przegrzania Przykład: termostat do zastosowania w podgrzewaczach wody Widoczna ośka do założenia pokrętła i kapilara do umieszczenia w zbiorniku podgrzewanego czynnika

109 Zatrzymanie awaryjne Budowa urządzenia do zatrzymywania/wyłączania awaryjnego musi uwzględniać wynik procesu oceny ryzyka Konieczne jest wykonanie tylko jednej czynności dla pobudzenia stopu awaryjnego Czerwona barwa elementu sterowniczego na żółtym tle Przykłady różnych rozwiązań urządzeń do zatrzymania/wyłączenia awaryjnego

110 Odłączanie do celów konserwacyjnych Urządzenie ma odłączyć napięcie zasilania i uniemożliwić uruchomienie napędu podczas prowadzenia np. konserwacji – dla uniknięcia urazu Przykłady zastosowania rozłącznika o ryglowanym pokrętle dla uniemożliwienia niespodziewanego uruchomienia podczas prowadzenia czynności konserwacyjnych

111 Ochrona przed samorozruchem silnika maszyny Przykład: elementarny schemat obwodów głównych i układu sterowania zasilanie i rozłącznik izolacyjny (główny) zabezpieczenia obwodu silnika zabezpieczenia transformatora transformator zestyki stycznika przekaźnik termiczny start silnik stop/stop awaryjny zabezpieczenie bieguna obwodu sterowania blokada zestyk przekaźnika termicznego cewka stycznika zestyk pomocniczy stycznika L1 L2 L3 PE M