Ochrana pred nebezpečným dotykom neživých čast

A. Ochrana samočinným odpojením napájania

Samočinné odpojenie EZ od napájania sa požaduje vtedy,  keď v prípade  poruchy môže vzniknúť Núep.

Pri samočinnom odpojení napájania :

-         musí sa zriadiť sústava ochranného pospájania

-         ochranný prístroj reagujúci na poruchový na poruchový prúd musí pri poruche základnej izolácie odpojiť jeden alebo viacero krajných vodičov napájajúcich zariadenie, sieť alebo inštaláciu.

Ochranný prístroj musí prerušiť poruchový prúd v špecifickom čase v závislosti od predpokladaného dotykového napätia, ktoré vznikne v ochrannom pospájaní.

Ochranný prístroj sa môže umiestniť v ktorejkoľvek vhodnej časti inštalácie, siete alebo zariadenia.

  Prierezy ochranných vodičov sa musia vypočítať alebo vybrať z tabuľky  ( všetko podľa STN 33 2000- 5 –54)

Ak prierez krajného vodiča je S =< 16 mm2 potom prierez ochranného vodiča je  S

            -//-                        16 < S =< 35 mm            -//-                                    S = 16 mm2

           -//-                                   S > 35  mm2               -//-                                        S/2

Prierezy ochranného vodiča, ktorý nie je súčasťou silového kábla alebo jeho plášťom, nesmie byť v žiadnom prípade menší ako :

- 2,5 mm2, ak je chránený pred mechanickým poškodení

- 4 mm2, ak nie je chránený pred mechanickým poškodením

Ak je ochranný vodič spoločný pre niekoľko obvodov, musí sa jeho prierez dimenzovať tak, aby zodpovedal prierezu najväčšieho krajného vodiča.

  Požiadavky na vyhotovenie ochranných  vodičov :

Ø      Ich elektrická spojitosť musí byť taká, aby zaisťovala ochranu proti mechanickému, chemickému alebo elektrochemickému poškodeniu

Ø      Nesmú mať vodivosť menšiu akú má predpísaný ochranný vodič

Ø      Musia umožňovať pripojenie ďalších vonkajších ochranných  vodičov  na každom vopred určenom pripojovacom mieste

ý   Musí byť zaistená elektrická spojitosť

ý   Nesmú mať vodivosť menšiu akú má predpísaný ochranný vodič v priestore kde sa nachádzajú

ý   Musí sa zabrániť ich odstráneniu dovtedy, kým sa nevykonajú náhradné opatrenia

ý   S použitím cudzích vodivých častí sa vopred uvažovalo a boli pre tento účel upravené

·        Cudzie vodivé časti sa nesmú používať ako vodič PEN

·        Plynové potrubia sa nesmú používať ako ochranný vodič.

·        Ochranný vodič PE sa nemusí viesť spoločne s krajnými vodičmi

·        Ochranný vodič a náhodný ochranný vodič má mať čo najmenej spojov. Spoje musia mať čo najmenší prechodový odpor

·         Ochranný vodič musí byť odlíšený od iných vodičov, musí byť označený

·        Ochranný vodič sa musí pripojiť k uzemňovaciemu vodiču alebo k náhodnému uzemňovaciemu vodiču skúšobnou svorkou 

·        Ochranný vodič sa po uložení nesmie dotýkať horľavých látok alebo podkladov

·        Ochranné vodiče musia byť chránené pred mechanickým a chemickým poškodením a pred účinkami elektrodynamických síl

·        Ochranný vodič nesmie obsahovať žiadny spínací prístroj

·        Ako náhodné ochranné vodiče sa nesmú použiť zábradlia, rebríky, plot, koľajnice dopravných zariadení, nosné napínacie drôty  a iné odnímateľné zariadenia

·        Pri skrutkách a svorkách na pripojenie ochranného vodiča na el. strojoch a zariadeniach musí byť značka           , prípadne označenie písmenami PE

·        Ak sa na ochranu pred úrazom el. prúdom použije nadprúdový ochranný prístroj, ochranný vodič má byť súčasťou toho istého vedenie ako krajné vodiče alebo má byť v bezprostrednej blízkosti

 

V sieťach TN, TT, IT sa používajú tieto ochranné prvky :

a)      nadprúdové istiace prvky : ističe, poistky

b)      prúdové chrániče, ale nesmie sa použiť v sieťach TN – C( lebo je nutné mať samostatný vodič  PE a N)

 

Ochrana samočinným odpojením od napájania v sieťach TN

( ochrana nulovaním )

 

Táto ochrana používa ochranný vodič na odpojenie vadného EZ od zdroja. Ochranný vodič je tu použitý na spätné vedenie poruchového prúdu do stredu ( uzla ) zdroja.

V pevných inštaláciách môže funkciu ochranného vykonávať jediný vodič ( vodič PEN ). Minimálny prierez vodiča PEN je 10 mm2 Cu a 16  mm2  Al. Ak je v niektorom bode rozvodu vodič PEN  rozdelený na vodič PE a N potom za týmto bodom  už nemôže byť spojený.

                                                

Obr. č. 1

Ochrana samočinným odpojením od napájania v sieti TN

 

Maximálne doby odpojenia  podľa STN 33 2000-4-41:       230 V ↔ 0,4 s

                                                                                            400 V ↔ 0,2 s

                                                                                           nad 400V ↔ 0,1 s

Musia byť splnené tieto požiadavky : 

1)      odpor uzemnenia uzla zdroja nemá byť väčší ako 5Ω. V sťažených pôdnych podmienkach sa dovoľuje maximálne 15Ω

2)      celkový odpor uzemnenia vodičov PEN (vrátane vodičov odchádzajúcich z transformovane  a uzemneného bodu ) pre siete s napätím 230V nesmie byť väčší ako 2Ω.

3)      Vodič PEN v sieti TN-C alebo vodič PE v sieti TN-S sa musí uzemniť samostatným uzemňovačom  alebo pripojením na existujúcu sústavu:

 Pri vonkajšom rozvode

Ø      Každých 500m a na konci odbočky dlhšej ako 200m

Ø      Na konci káblového vedenia dlhšieho ako 200m od predchádzajúceho uzemnenia

Ø      V prípojkovej skrini ak sú vzdialené od najbližšieho miesta uzemnenia viac než 100m

Ø      Na dočasných pracoviskách   

Ø      V špeciálnych prevádzkach

Vo vnútornom rozvode:

Ø     Vždy v objektoch s vlastným transformátorom, vždy v hlavnom rozvádzači

Ø     V objektoch bez vlastného transformátora, ak sú vzdialené viac než 100m od najbližšieho uzemnenia

Ø     V podružných rozvádzačoch, ak  sú vzdialené viac než 100m od najbližšieho uzemnenia

Ø     Na konci odbočiek , ak  sú vzdialené viac než  200m od najbližšieho uzemnenia

 

Jednotlivé uzemnenia vodičov PEN a PE majú mať odpor uzemnenia najviac 15Ω.

Na konci vedení a odbočiek siete v neutrálnom bode má byť odpor uzemnenia najviac 5Ω

 

Pri tejto ochrane musí byť taktiež splnená podmienka : Zs. Ia  ≤ U0 , kde

Zs  je impedancia poruchovej slučky

Ia je prúd zabezpečujúci samočinné odpojenie obvodu ochranným prvkom

U0 je menovité striedavé napätie proti zemi

 

Ak nemožno  splniť všetky podmienky ochrany samočinným odpojením od napájania použitím nadprúdových istiacich prístrojov, musí sa urobiť doplnkové pospájanie. Inak sa odpojenie napájania musí zaistiť pomocou prúdového chrániča.

 

Ochrana samočinným odpojením od napájania v sieťach TT

( ochrana uzemnením v sústave s uzemneným uzlom )

 

        Podstata spočíva v spojení vodivej neživej časti so zemou tak, aby sa zem využila k spätnému  vedeniu poruchového prúdu k uzlu zdroja a pritom sa uviedol do činnosti istiaci prvok.

 

Podmienky :

·      zemný odpor uzemnenia a ochranného vodiča NČ chráneného predmetu má byť :

 

Rz ≤ Ud/Iv

Ud je dovolené dotykové napätie

Iv je vypínací prúd najbližšie predradenej poistky alebo ističa

·        zemný odpor uzemnenia uzla transformátora má byť:

 

Rt ≤ 65/Ivmax

Ivmax je maximálny prúd poistky alebo ističa najväčšieho chráneného spotrebiča

 

Obr. č. 2

Ochrana samočinným odpojením od napájania v sieti TT

 

Veľkosť poruchového prúdu Ip závisí od hodnoty odporov Rz, Rt, ktoré musia byť malé, ak by sme chceli dosiahnuť veľký poruchový prúd Ip. Preto sa používa v sústave do 1000V len pre spotrebiče relatívne malých výkonov ( asi In= 10A, P=5kW)

V sieťach TT sa neživé časti nesmú pripájať na neutrálny vodič. Tiež sa nedovoľuje používať vodovodné a plynové potrubie ako uzemňovače.

Ak nemožno  splniť všetky podmienky ochrany samočinným odpojením od napájania použitím nadprúdových istiacich prístrojov, musí sa urobiť doplnkové pospájanie. Inak sa odpojenie napájania musí zaistiť pomocou prúdového chrániča.

 

Ochrana samočinným odpojením od napájania v sieťach IT

( ochrana uzemnením v sústave s izolovaným nulovým bodom )

 

Obr. č. 3

Ochrana samočinným odpojením od napájania v sieti TT

 

Podstata tejto ochrany spočíva v tom, že pri dvojpolovom zemnom spojení nastáva odpojenie od zdroja. Zem je tu použitá na vedenie poruchového prúdu medzi dvoma miestami poruchy, Pri jednopólovom zemnom spojení nevzniká nebezpečné dotykové napätie a teda nenastáva ani odpojenie od zdroja.

 

Musí byť splnená táto podmienka : RA . Id  50 V

kde je : RAodpor uzemnenia neživých častí

             Id  - je poruchový prúd pri prvej poruche

 

V sieťach IT sa musí zabezpečiť prístroj monitorujúci stav izolácie, ktorý indikuje výskyt prvej poruchy medzi ŽČ a NČ alebo zemou. Prístroj musí poruchu akusticky a/alebo opticky signalizovať. Ak klesne celkový izolačný odpor inštalácie s pripojeným spotrebičom pod 200 Ω pri odpore uzemnenia do 2 Ω alebo pod  1000 Ω pri odpore uzemnenia do 20 Ω, musí sa inštalácia vyradiť z prevádzky, ak nemá zariadenie na ochranu pre nebezpečným dotykovým napätím( napr. ochrana pospájaním).

 

Ak po prvej poruche nastane ďalšia porucha, musia sa dodržať tieto podmienky na odpojenie:

ü      ak sú NČ uzemnené po skupinách alebo jednotlivo, platia podmienky ako pre siete TT

ü      ak sú NČ vzájomne prepojené ochranným vodičom uzemnené spoločne, platia podmienky ako pre siete TN

 

Ak neutrálny bod nie je vyvedený, musia sa splniť tieto podmienky :  Zs  U/2Ia

Ak neutrálny bod  je vyvedený, musia sa splniť tieto podmienky :  Z`s  U0/2Ia

Kde U je združené napätie

       U0 je fázové napätie

       Zs je impedancia poruchovej slučky obsahujúcej krajný vodič a ochranný vodič obvodu neutrálny
      Z`s je impedancia poruchovej slučky obsahujúcej neutrálny  vodič a ochranný vodič obvodu

       Ia je vypínací prúd ochranného prístroja odpadajúceho v čase podľa nasledujúcej tabuľky, alebo do 5s     pre všetky ostatné obvody ( ak sa tento čas v príslušnom obvode dovoľuje)

 

Tabuľka : maximálne doby odpojenia v sieťach po druhej poruche :

 

U0/U

Neutrálny vodič nie je vyvedený

Neutrálny vodič je vyvedený

230/400 V

0,4s

0,8s

400/690 V

0,2s

0,4s

580/1000 V

0,1s

0,2s

 

 
B. Ochrana nevodivým okolím
 
 
 
  Obr. č. 4

Ochrana nevodivým okolím

 

Je to nový druh ochrany a má zabrániť súčasnému dotyku rozdielnych potenciálov dvoch neživých častí.

Podmienky pre ochranu nevodivým okolím :

Ø      Neživé časti sa musia usporiadať tak, aby sa za bežných podmienok osoby nemohli súčastne

      dotýkať :  - dvoch neživých častí

-         neživej časti cudzej vodivej časti

 

Ø      V priestoroch s nevodivým okolím nesmie byť žiaden ochranný vodič

Ø      Priestor ma izolačnú podlahu a steny , odpor ( pri skúšobnom napätí 2 kV a vznikajúcom prude I, ktoré nesmie byť väčšie ako 1 mA)v každom bode nesmie byť menší ako

v     50 kΩ pre zariadenia s menovitým napätím do 500 V

v     100 kΩ pre zariadenia s menovitým napätím nad 500 V

 

Ø      vzdialenosť medzi vodivými časťami v týchto priestoroch musí byť aspoň 2,5m, mimo dosah ruky 1,25m

Môžeme tiež použiť aj izolačnú prekážku ( môže byť aj kovová, ale nesmie sa spojiť sa zemou), ktorá zväčší vzdialenosť na požadovanú hodnotu, ak máme NČ bližšie ako 2,5m.

C. Ochrana pospájaním

Pospájaním sa všeobecne rozumie spojenie vodivých neživých častí zariadenia  a cudzích vodivých častí medzi sebou navzájom vodičom predpísaného prierezu. Podstata ochrany spočíva v zabránení vzniku dotykového napätia medzi rôznymi kovovými vodivými časťami el. zariadení a týchto zariadení proti kovovým vodivým častiam okolia , ktoré možno preklenúť pri dotyku. Nespĺňa požiadavky základnej ochrany. Používa sa s niektorou základnou ochranou na vytvorenie zvýšenej ochrany pred nebezpečným dotykom.

 

Hlavné pospájanie : realizujeme v každej budove a v každom objekte vzájomným vodivým prepojením týchto prvkov :

·        Ochranný vodič siete

·        Uzemňovací prívod ( obyčajný základný uzemňovač)

·        Vodivé potrubia a rúry ústiace do objektu (plyn, voda )

·        Kovové konštrukcie časti objektu

·        Kovové potrubné rozvody v objekte ( vykurovanie, klimatizácia a pod.)

·        Uzemňovací zvod bleskozvodného systému

·        Uzemňovacie zvody antén a podobných sústav

 

Vodivé časti prichádzajúce do budovy z vonku sa musia pospájať čo najbližšie k ich vstupnému miestu do budovy. Hlavné pospájanie sa musí robiť na všetkých kovových plášťoch telekomunikačných káblov. Nutný je súhlas prevádzkovateľov týchto káblov.

 

Prierezy vodičov na pospájanie ( žltozelený):

Ø      Nesmie byť menší ako polovica prierezu ochranného vodiča použitého v inštalácií

Ø      Najmenší dovolený prierez je 6 mm2

Ø      nemusí byť väčší ako 25 mm2   ,ak je z medi . Ak je z iného kovu jeho vodivosť sa ma rovnať vodivosti medi

 

Doplnkové pospájanie: príde do úvahy vtedy, ak nemožno zachovať na určenom mieste podmienky platné pre ochranu samočinným odpojením od zdroja

D. Ochrana neuzemneným miestnym pospájaním

 

Obr. č. 5

Ochrana neuzemneným miestnym pospájaním

 

Táto ochrana vyrovnáva možné rozdiely potenciálov medzi NČ navzájom a medzi NČ a cudzími vodivými časťami, ktoré sú prístupné dotyku. Pospájaná sústava nie je spojená so zemou ani cez NČ el. predmetov. Osobitnú pozornosť treba venovať miestu vstupu do takýchto priestorov, aby vstupujúca osoba nebola ohrozená rozdielnym potenciálom medzi vonkajším a vnútorným priestorom, najmä ak podlaha chráneného priestoru je vodivá, od zeme odizolovaná a spojená s miestnym pospájaním.

 

 

E. Ochrana elektrickým oddelením

 

 

 

         Obr. č. 6

Ochrana elektrickým oddelením

 

Jednotlivé obvody rozvodu chránime el. oddelením vtedy, keď úrazový prúd pri dotyku NČ s nebezpečným napätím treba znížiť na prijateľnú, bezpečnú hodnotu.

 

Ochrana el. oddelením vyžaduje tieto podmienky :

·        obvod sa napája cez oddelovací zdroj (napr. cez oddeelovací transformátor)

·        Napätie na sekundárnej strane oddelovacieho transformátora nesmie prekročiť 500 V

·        Živé časti oddeleného obvodu nesmú byť v žiadnom bode spojené s inými obvodmi alebo so zemou

·        Neživé časti oddeleného obvodu musia byť navzájom spojené izolovanými vodičmi neuzemneného pospájania.

·        Všetky zásuvky sa m musia vybaviť ochrannými kontaktmi, ktoré sa musia spojiť so sústavou pospájania

·        Ohybné káble a šnúry musia byť viditeľné po celej dĺžke v úsekoch, kde môžu byť mechanicky poškodené a musia obsahovať ochranný vodič

·        Doporučuje sa, aby súčin menovitého napätia oddeleného obvodu a dĺžky rozvodu nepresiahol 100 000 a aby dĺžka rozvodu nebola väčšia ako 500 m  = opatrenia proti nebezpečnému kapacitnému prúdu   

 

F. Ochrana použitím zariadení triedy ochrany II

 

Platia tu rovnaké podmienky ako pri zariadeniach triedy ochrany II