Ochrona przed kontaktem pośrednim

Normy i przepisy rozróżniają dwa rodzaje niebezpiecznego kontaktu: bezpośredni i pośredni. W tym artykule skupimy się na środkach ochrony przed porażeniem prądem w wyniku kontaktu pośredniego.

Przez dotyk pośredni rozumie się kontakt człowieka z otwartą przewodzącą częścią urządzenia, która podczas normalnej pracy instalacji elektrycznej nie jest pod napięciem, ale z jakiegoś powodu okazała się być pod napięciem, na przykład z powodu uszkodzenia izolacji. W takim przypadku przypadkowy kontakt osoby z tą częścią może być bardzo niebezpieczny, ponieważ prąd będzie płynął przez ciało tej osoby.

W celu ochrony przed kontaktem pośrednim, aby zapobiec porażeniu ludzi lub zwierząt w przypadku uszkodzenia izolacji, stosuje się specjalne środki, pojedynczo lub kilka z nich jednocześnie:

• uziemienie ochronne;

• automatyczne wyłączanie;

• wyrównanie potencjałów;

• wyrównanie potencjału;

• podwójna lub wzmocniona izolacja;

• bardzo niskie (niskie) napięcie;

• ochronna separacja elektryczna obwodów;

• izolowanie (nieprzewodzące) pomieszczeń, powierzchni, podestów.

Ziemia obronna

Aby zapewnić bezpieczeństwo elektryczne, przeprowadza się uziemienie ochronne sprzętu. Uziemienie to różni się od uziemienia funkcjonalnego i obejmuje podłączenie przewodzącego, potencjalnie niebezpiecznego sprzętu do urządzenia uziemiającego.

Zadaniem uziemienia ochronnego jest wyeliminowanie zagrożenia dla osoby stojącej na ziemi i dotykającej części urządzenia, która znalazła się pod napięciem w wyniku zwarcia. Wszystkie potencjalnie niebezpieczne przewodzące części urządzenia są uziemione za pomocą urządzeń uziemiających podłączonych do przewodu uziemiającego. Dzięki uziemieniu ochronnemu napięcie uziemionych części jest redukowane do bezpiecznej wartości względem ziemi.

Uziemienie ochronne dotyczy urządzeń pracujących pod napięciem do 1000 woltów:

• do jednofazowego, izolowanego od ziemi i do trójfazowego z izolowanym przewodem neutralnym;

• do urządzeń pracujących w sieciach o napięciu większym niż 1000 woltów z uziemionym punktem neutralnym i izolowanym punktem neutralnym.

Sztucznie uziemiony przewodnik (sztuczna elektroda uziemiająca) lub jakiś przewodzący przedmiot umieszczony w ziemi, na przykład żelbetowa podstawa (naturalna elektroda uziemiająca), może służyć jako przewód uziemiający dla uziemienia ochronnego. Nie należy do tego celu wykorzystywać przewodów komunikacyjnych, takich jak przewody kanalizacyjne, gazowe czy grzewcze.

Automatyczne wyłączanie

W celu ochrony przed porażeniem prądem przy kontakcie pośrednim następuje automatyczne wyłączenie poprzez jednoczesne rozwarcie kilku przewodów fazowych, aw niektórych przypadkach także przewodu neutralnego. Ta metoda ochrony jest połączona z systemami ochrony przed uziemieniem i neutralizacją. Ma zastosowanie również w przypadkach, gdy niemożliwe jest zastosowanie uziemienia ochronnego.

Ta metoda ochrony odnosi się do szybkich systemów, które w przypadku wystąpienia niebezpiecznej sytuacji mogą odłączyć sprzęt od sieci w czasie krótszym niż 0,2 sekundy. Zaleca się stosowanie wyłączników ochronnych elektronarzędzi ręcznych, ruchomych instalacji elektrycznych, domowych urządzeń elektrycznych.

W przypadku zamknięcia fazy do puszki lub znacznego spadku rezystancji izolacji do ziemi lub kontaktu części pod napięciem z ciałem człowieka następuje zmiana parametrów elektrycznych obwodu, a zmiana ta jest sygnałem do wyzwalania RCDskładający się z wyłącznika różnicowoprądowego i wyłącznika. Wyłącznik różnicowoprądowy rejestruje zmiany parametrów obwodu i wysyła sygnał do wyłącznika, który z kolei odłącza niebezpieczne urządzenie od sieci.

RCD do ochrony przed dotykiem pośrednim mogą reagować na różne parametry: na prądy zwarciowe w układzie zerowym lub na prąd różnicowy, na napięcie korpusu względem ziemi lub na napięcie składowej zerowej. Te RCD różnią się rodzajem sygnału wejściowego. W urządzeniach z automatycznymi wyłącznikami różnicowoprądowymi po zarejestrowaniu sytuacji awaryjnej następuje wyrównanie potencjałów, po czym następuje wyłączenie zasilania.

Wyrównanie potencjałów

Jeżeli w tej samej sieci elektrycznej znajduje się kilka instalacji elektrycznych, z których część jest uziemiona przez oddzielne urządzenie uziemiające bez połączenia z przewodem PE, a część urządzeń jest podłączona do przewodu PE, to stan ten jest niebezpieczny i zabronione jest uziemianie instalacji elektrycznych instalacje w ten sposób.Dlaczego? Bo jeśli jedna faza zostanie zwarta do korpusu, powiedzmy, silnika uziemionego osobną masą, to korpusy uziemionych instalacji elektrycznych zostaną zasilone względem ziemi. Pamiętaj, że uziemienie to połączenie nieprzewodzących prądu metalowych części instalacji elektrycznej z przewodem neutralnym sieci.

Niebezpieczeństwo polega na tym, że sprzęt z odpowiednio zorganizowanymi zabezpieczeniami zostanie pod napięciem. Tragiczne doświadczenia branży hodowlanej pokazują, że takie niewłaściwe uziemienie sprzętu prowadzi do masowego wymierania zwierząt.

Aby uniknąć takich zagrożeń, stosuje się wyrównanie potencjałów. Części przewodzące chronionego sprzętu są połączone tak, że ich potencjały są takie same, zapewniając w ten sposób bezpieczeństwo elektryczne sieci w przypadku kontaktu pośredniego.

Według PUE instalacje elektryczne na napięcia do 1000 woltów są ze sobą połączone neutralny ekranowany przewód PEN lub PE linia zasilająca sieci TN z przewodem uziemiającym urządzenia uziemiającego sieci IT i TT oraz z uziemiaczem przy wejściu do budynku.

Metalowe rury komunikacyjne konstrukcji, przewodzące części szkieletu budynku, przewodzące części centralnej klimatyzacji i wentylacji, urządzenia uziemiające instalacji odgromowej kat. 3 i 2, przewodzące powłoki kabli telekomunikacyjnych, a także uziemienie funkcjonalne, jeżeli nie ma ograniczeń PUE, są również tutaj połączone. Przewody wyrównania potencjałów ze wszystkich tych części są następnie podłączane do głównej szyny uziemiającej.

Wyrównanie potencjałów

Wyrównanie potencjałów może znacznie obniżyć napięcie stopnia na powierzchni gruntu lub podłogi za pomocą przewodów ochronnych, które są ułożone w ziemi, w podłodze lub na ich powierzchni i podłączone do urządzenia uziemiającego. W niektórych przypadkach stosuje się specjalne pokrycie gruntu. Wyrównanie potencjałów można uznać za szczególny przypadek wyrównania, jeśli rozważymy przewodzącą podłogę jako część przewodzącą innej osoby w instalacji elektrycznej wraz z metalowymi konstrukcjami i rurociągami.

Izolacja podwójna lub wzmocniona

W celu ochrony przed kontaktem pośrednim w instalacjach elektrycznych o napięciu do 1000 woltów stosuje się podwójną izolację. Główna izolacja jest chroniona przez niezależną dodatkową izolację. W przypadku uszkodzenia izolacji dodatkowej, chroniona jest izolacja główna.

Wzmocniona izolacja jest podobna w swojej funkcji ochronnej do podwójnej izolacji, jej stopień ochrony odpowiada podwójnej izolacji.

Części przewodzące instalacji elektrycznych z podwójną izolacją ochronną i wzmocnioną nie są podłączone ani do przewodu ochronnego, ani do systemu wyrównania potencjałów.

Należy tutaj zauważyć, że elektronarzędzia i ręczne maszyny elektryczne zgodnie z klasą ochrony przed porażeniem elektrycznym dzielą się na cztery klasy: 0, I, II, III. Następnie przyjrzymy się niektórym szczegółom zastosowanych w nich zabezpieczeń.

Klasa 0. Izolacja podstawowa zapewnia ochronę przed porażeniem elektrycznym. W przypadku awarii izolacji pomieszczenia izolacyjne, obszary izolacyjne, podesty, podłogi izolacyjne są zabezpieczone przed pośrednim dotykiem człowieka.Przykładem tego jest wiertarka, której metalowy korpus nie ma styku uziemiającego, a wtyczka jest dwubiegunowa. Pomiędzy kablem a obudową, w miejscu, w którym kabel wchodzi do obudowy, należy umieścić gumową przelotkę zapewniającą izolację.

Klasa I. Izolacja podstawowa zapewnia ochronę przed porażeniem elektrycznym, podczas gdy odsłonięte części przewodzące są podłączone do przewodu PE sieci, np. pralki z 3-biegunową wtyczką euro są w ten sposób chronione.

Klasa II. Podwójna lub wzmocniona izolacja obudowy. Przykładem tego jest plastikowa obudowa wiertarki udarowej z 2-biegunową wtyczką i bez uziemienia.

Klasa III. Napięcie zasilania nie jest niebezpieczne dla ludzi. Jest to tak zwane ekstremalnie niskie (niskie) napięcie. Przykładem tego jest śrubokręt domowy.

Niskie (bardzo niskie) napięcie

Niskie lub innymi słowy bardzo niskie napięcie samo w sobie stanowi ochronę przed kontaktem pośrednim. W połączeniu z ochronną separacją obwodów elektrycznych, na przykład za pomocą transformatora izolującego, bezpieczeństwo jest równie wysokie. Obwody niskiego napięcia są odseparowane od obwodów wysokiego napięcia, aw przypadkach, gdy skrajnie niskie napięcie jest wyższe niż 60 V DC lub wyższe niż 25 V AC, stosuje się dodatkowe środki: izolację, osłonę.

Stosowanie skrajnie niskiego napięcia w urządzeniach elektrycznych pozwala na rezygnację z uziemienia ochronnego ich przewodzących obudów, z wyjątkiem sytuacji wymuszonego połączenia z przewodzącymi częściami urządzeń pod niebezpiecznym napięciem. Jeśli niskie napięcie jest używane w połączeniu z automatycznym wyłączaniem, wówczas jeden z zacisków źródła jest podłączony do przewodu ochronnego sieci zasilającej to źródło.

Ochronna separacja elektryczna obwodów

W instalacjach elektrycznych o napięciu do 1000 woltów stosuje się ochronną separację elektryczną obwodów. Za pomocą wzmocnionej lub podwójnej izolacji lub izolacji podstawowej i przewodzącego ekranu ochronnego niektóre części lub obwody pod napięciem są oddzielone od innych. Szczytowe napięcie izolowanego obwodu nie może przekraczać 500 woltów. Ochronna separacja elektryczna obwodów odbywa się na przykład w transformatorze separacyjnym. Części pod napięciem zasilanego obwodu należy umieścić oddzielnie od innych obwodów.

Separacja elektryczna obwodów znacznie zwiększa bezpieczeństwo sieci dalekosiężnych, dzięki transformatorom izolującym. Odcinki sieci izolowane od ziemi i o niewielkiej długości różnią się znikomą pojemnością elektryczną i dużą rezystancją izolacji w porównaniu z całą siecią rozgałęzioną. W przypadku kontaktu pośredniego przez ciało ludzkie przepływa niewielki prąd z fazy do ziemi. Stwierdzono, że oddzielna sekcja obwodu jest bezpieczniejsza dzięki tej separacji.

Izolacja (nieprzewodząca) pomieszczeń, obszarów, peronów

Znaczna rezystancja elektryczna ścian i podłóg niektórych pomieszczeń, obszarów, miejsc zapewnia wystarczającą ochronę przed kontaktem pośrednim nawet przy braku uziemienia przewodzących części instalacji elektrycznych o napięciu do 1000 woltów. Pomieszczenia izolacyjne służą do ochrony ludzi przed kontaktem pośrednim w przypadkach, gdy inne metody ochrony nie mają zastosowania lub są niepraktyczne.

Jest jednak ważny warunek: gdy napięcie instalacji elektrycznej przekracza 500 V, rezystancja ścian izolacyjnych i podłogi do miejscowego uziemienia nie może być mniejsza niż 100 kΩ w żadnym punkcie pomieszczenia i przy napięciach do 500 woltów, co najmniej 50 kΩ. Izolowane pokoje nie oznaczają obecności przewodu ochronnego, dlatego pod każdym względem odchylenie potencjału z zewnątrz do przewodzących części obszaru jest w nich wykluczone.