Dodatkowa ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach elektrycznych o napięciu nominalnym powyżej 1 kV Symbol: Politechnika Poznańska Instytut Elektroenergetyki dr inż.. Witold Hoppel

Materiały z wykładu będą zamieszczone na stronie:

Motto – aktualna definicja ochrony od porażeń: Ochrona przed porażeniem elektrycznym, ochrona przeciwporażeniowa, – zespół środków zmniejszający ryzyko porażenia elektrycznego.

Skutki rażenia zależą od: - prądu rażenia, - czasu rażenia, - drogi rażenia (przyjmuje się powyżej 1 kV ręka-stopy, do 1 kV również ręka-ręka), - indywidualnych cech fizycznych, ale i psychicznych człowieka, - były niesprawdzone teorie o wpływie układu planet i punktu wpływu prądu w znaczeniu podobnym jak w akupunkturze.

Środki ochrony: -organizacyjne, - techniczne: ochrona podstawowa, ochrona przed dotykiem bezpośrednim, ochrona przy dotyku pośrednim, przy uszkodzeniu (dawniej: dodatkowa) Ochrona podstawowa powyżej 1 kV za pomocą: obudowy, przegrody (ściany, drzwi, osłony np. siatka o wysokości przynajmniej 180 cm), przeszkody (ściany i drzwi niższe niż 180 cm, łańcuchy, poręcze), umieszczenie poza zasięgiem. Do 1 kV: jak wyżej izolacja robocza, - umiwszczenie poza zasięgiem RĘKI.

PN-EN : E: Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 1 kV. Wymagania ogólne. Specyfikacje wspólne (oryg.) PN-E-05115: Instalacje elektroenergetyczne o napięciu powyżej 1 kV(wycofana, ale...) Zastąpiona przez: PN-EN 50522:2011E: Uziemienie instalacji elektroenergetycznych prądu przemiennego o napięciu wyższym od 1 kV (oryg.) PN-EN :2011E: Instalacje elektroenergetyczne prądu przemiennego o napięciu wyższym od 1 kV. Część 1: Postanowienia ogólne (oryg.).

Ochrona przy uszkodzeniu (przy dotyku pośrednim) – ochrona przed porażeniem elektrycznym przy pojedynczym uszkodzeniu (izolacji podstawowej).

Definicje: Ziemia – środowisko budowli inżynierskich, jak również material przewodzący prąd; przykładowe typy gruntu: humus, ił, piasek, żwir, kamień. Ziemia odniesienia – obszar ziemi znajdujący się poza strefą wpływu uziomu układu uziemiającego, tj. obszar, w którym różnica potencjałów dwóch dowolnych punktów nie zmienia się po wpływem prądu uziomowego. Uziom – część przewodząca mająca dobrą styczność z ziemią lub przewód umieszczony w betonie stykającym się z ziemią na dużej powierzchni (np. uziom fundamentowy).

Instalacja uziemiająca – lokalnie ograniczony układ połączonych elektrycznie uziomów lub metalowych części wykorzystywanych dla celów uziemiania (np.. fundamentów słupów, zbrojeń lub metalowych powłok kabli, przewodów uzimiających, i przewodów wyrównawczych). Uziemić – połączyć z ziemią część elektrycznie przewodzącą przez instalację uziemiającą. Uziemienie – ogół środków i przedsięwzięć wykonanych w celu uziemienia. Rezystancją uziemienia jest rezystancja występująca pomiędzy uziomem a ziemią odniesienia.

Jedynym środkiem ochrony dodatkowej w urządzeniach o napięciu powyżej 1 kV jest uziemienie ochronne.

Środki uzupełniające na zewnątrz budynków: Wykonanie zewnętrznych ścian z materiałów nieprzewodzących i unikanie metalowych części, które można dotknąć z zewnątrz. Wyrównanie potencjałów poprzez zastosowanie uziomu położeonego na głebokości najwyżej 0,5 m, na zewnątrz ściany, w odległości około 1 m od niej i połączonego z układem uziomowym. Zastosowanie izolacji stanowiska obsługi (nie mylić z izolacją stanowiska pracy w niskim napięciu). Wartwy izolacyjne:  asfaltu na odpowiednim podłożu (np.. na żwirze),  pokrycie izolacyjne o mininalnych wymaiarach 1m * 1m i grubości przynajmniej 2,5 mm.  tłucznia o grubości co najmniej 100 mm,

Przy zewnętrznych ogrodzeniach instalacji napowietrznych:  ogrodzenia z materiału nieprzewodzącego lub siatki drucianej pokrytej tworzywem sztucznym,  sterowanie potencjałem poprzez uziom w odl. 1 m na głebokości 0,5 m,  specjalne wykonanie bram.

W instalacjach wnętrzowych: -uziomy fundamentowe, -wykonanie stanowisk obsługi z metalu i połąćzenie w wszystkimi częściami metalowymi, które powinny być uziemione, -- izolowanie od napiecia uziomowego stanowisk obsługi.

Napięcie uziomowe (U E ) jest napięciem występującycm podczas doziemienia pomiędzy układem uziomowym a ziemią odniesienia. Napięcie dotykowe rażeniowe (U T ) jest częścią napięcia uziomowego wywołanego doziemieniem, która może pojawić się na ciele człowieka zakładając, że prąd przepływa przez ciało człowieka na drodze ręka-stopy (pozioma odległość do części dotykanej1 m) (pratycznie: spadek napięcia na rezystancji 1 k  ) Napięcie dotykowe spodziewane (U ST ) to napięcie, które pojawia się podczas doziemienia między częściami przewodzącymi a ziemią, gdy części te nie są dotykane (praktycznie – różnica potencjałów). Napięcie krokowe rażeniowe (U S ) jest częścią napięcia uziomowego,wywołanego doziemieniem, które może pojawić się na ciele człowieka między stopami rozstawionymi na odległość 1 m zakładając, że prąd przepływa przez ciało czlowieka na drodze stopa-stopa.

 ST  - współczynnik zależny od kształtu uziomu

Rezystancja uziemienia R E zależy od: -rezystywności gruntu, -wymiarów uziomu, -głebokości pogrążenia. Rezystancja uziomu pionowego o krawędzi na powierzchni gruntu :

Rezystancja uziomu pionowego pogrążonego w gruncie na głębokości t:

Rezystancja uziomu kratowego: gdzie: L – suma długości wszystkich boków oczek kraty w m.

Dopuszczalne napięcia rażeniowe dotykowe wg normy PN-EN 50522: 2011

Norma precyzuje, że dopuszczalne wartości napięć rażeniowych dotykowych uznaje się za nieprzekroczone, gdy spełniony jest jeden z warunków: - rozpatrywana instalacja uziemiająca jest częścią zespolonej instalacji uziemiającej, - napięcie uziomowe, wyznaczone na drodze pomiarowej lub obliczeń nie przekracza podwójnej wartości największego dopuszczalnego napięcia dotykowego rażeniowego podanego na rysunku, - są wykonane określone środki uzupełniające odpowiednie do wartości napięcia uziomowego i czasu doziemienia, które opisano w załączniku do normy lub - napięcia dotykowe rażeniowe nie przekraczają wartości dopuszczalnych.

Schemat układu do pomiaru napięcia dotykowego i dotykowego rażeniowego

Schemat do badania uziomu stacji

Układ do badania uziomu podczas ćwiczenia laboratoryjnego Jeśli Im=0, to może występować Um>0 – napięcie zakłócające, potencjał własny uziomu

Podczas zajęć laboratoryjnych przyjąć, że: - czas trwania zagrożenia porażeniowego wynosi 10 sekund, --prąd uziomowy wg zaleceń prowadzącego, ale w granicach od 50 do 5000 A. Wartość prądu zuimowego zależy od typu oraz napięcia sieci i wielu innych czynników.

Badanie uziomu stacji elektroenergetycznej 1. Wzory do obliczeń. Rezystancję uziemienia oblicza się wg wzoru: Napięcia rażeniowe przelicza się wg wzorów: Um – zmierzone napięcie uziomowe, Im – prąd w obwodzie pomiarowym 2. Dane wyjściowe: czas trwania zwarcia (przepływu prądu rażeniowego) ……… sekund I E = ……….A

3. Wyniki pomiarów i obliczeń U m = ….…V I m = …….. A k= ……… Rezystancja uziemienia: ………………  StanowiskoU ST m w VU Tm w VU ST w VU T w VU Tdop w V Ocena: spełnia wymagania/ nie spełnia Nr 1tak/nie Nr 2tak/nie Nr 3tak/nie Nr 4tak/nie Nr 5tak/nie