Transcript PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Slide 1
Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1/613,
příspěvková organizace
Ochrana před úrazem
elektrickým proudem
Ing. Pavel Chmiel, Ph.D.
Slide 2
OBSAH VÝUKOVÉHO MODULU
1. Základní pojmy.
2. Prostředky ochrany při poruše elektrického zařízení.
3. Přehled opatření pro ochranu před úrazem
elektrickým proudem.
4. Princip a použití proudového chrániče.
2
Slide 3
ZÁKLADNÍ POJMY
• Elektrické zařízení – je zařízení, které ke své činnosti využívá
elektrický proud. Skládá se z elektrických obvodů, elektrické
instalace a elektrických předmětů (např. zdroj, spotřebič atd.).
• Elektrický spotřebič – el. obvod nebo zařízení, ve kterém se
elektrická energie mění na jiný druh energie (světelnou, tepelnou,
mechanickou, akustickou atd.).
• Bezpečnost elektrických zařízení – je souhrn takových opatření, aby
el. zařízení nezpůsobilo škody na zdraví nebo na majetku.
3
Slide 4
ZÁKLADNÍ POJMY
Z hlediska úrazu elektrickým proudem má každé el. zařízení tyto části:
• živé části – při běžném užívání el. zařízení jsou určeny k vedení
elektrického proudu (např. pracovní vodiče, svorky, propojky atd.)
a jsou tedy standardně pod napětím.
• neživé části – je vodivá část el. zařízení, které se lze dotknout a při
běžném užívání (bezporuchový stav) nejsou určeny k vedení
elektrického proudu. Při poruše se zde může objevit el. napětí!
(např. ochranný vodič, kovový kryt spotřebiče atd.)
4
Slide 5
ZÁKLADNÍ POJMY
• Pracovní vodič – vodič v elektrické síti, který slouží k přenosu
elektrické energie:
(L) fázový vodič
(N) střední pracovní vodič, spojen s uzlem zdroje
• Ochranný vodič – neslouží k přenosu elektrické energie, jeho
funkce je čistě ochranná (PE)
5
Slide 6
ZÁKLADNÍ POJMY
• Střídavá jednofázová soustava
• Střídavá třífázová soustava
6
Slide 7
ZÁKLADNÍ POJMY
Prostory z hlediska nebezpečí úrazu elektrickým proudem
• Normální – vnější vlivy nezvyšují nebo snižují riziko úrazu el.
proudem (sucho, teplo, nevodivé okolí).
• Nebezpečné – působením vnějších vlivů je buď přechodné nebo
stálé nebezpečí úrazu el. proudem (extrémní teplota, vlhkost,
vodivé okolí).
• Zvlášť nebezpečné – působením zvláštních okolností a vnějších
vlivů trvale hrozí nebezpečí úrazu el. proudem (např. prostory
mokré se slanou vodou, extrémní teploty, vodivé okolí, hořlaviny).
7
Slide 8
ZÁKLADNÍ POJMY
Prostory z hlediska nebezpečí úrazu elektrickým proudem
Prostory
(+dotyk částí zařízení)
střídavé
napětí
stejnosměrné
napětí
Živé části
25 V
60 V
Kryty izolované od živých částí
50 V
120 V
---
---
12 V
25 V
Normální a nebezpečné
Zvlášť nebezpečné
Živé části
Kryty izolované od živých částí
8
Slide 9
ZÁKLADNÍ POJMY
• Zemnič – vodivé těleso uložené do země tak, aby vytvořilo vodivé
spojení se zemí.
• Uzemnění – vodivé spojení živých nebo neživých částí se zemí.
• Ochranné uzemnění – přímé spojení neživých částí elektrického
zařízení se zemí, za účelem ochrany před nebezpečným dotykem.
• Pracovní uzemnění – přímé uzemnění některé části proudového
obvodu (např. uzlu zdroje, středního vodiče) nebo nepřímé
uzemnění přes svodiče přepětí
9
Slide 10
ZÁKLADNÍ POJMY
10
Slide 11
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě
• Základní označení elektrických rozvodných sítí je mezinárodně
stanoveno a je dvoupísmenové:
- TN
- TT
- IT
• Rozvodná síť TN nese v označení další písmeno (C, S, C-S) s
doplňující informací.
11
Slide 12
ZÁKLADNÍ POJMY
XX–X
3. písmeno: určuje uspořádání vodiče N a PE
S: vodiče PE a N jsou odděleny (S = séparé; oddělený)
C: vodiče PE a N jsou spojeny do jednoho vodiče PEN
(C = combiné; kombinovaný)
2. písmeno: určuje způsob ochrany neživé části el. zařízení
T: neživá část je přímo uzemněna (T = terré; země)
N: neživá část je připojena na ochranný vodič
(N = neutré; neutrální)
1. písmeno: určuje způsob provozování uzlu zdroje
T: uzel zdroje (soustavy) je uzemněný (T = terré; země)
I: uzel zdroje (soustavy) je izolovaný (I = isolé; izolovaný) 12
Slide 13
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě TN
Sítě TN-S a TN-C-S jsou v současné době nejrozšířenějším provedením
rozvodné soustavy v ČR.
• T – uzemněný uzel zdroje (soustavy)
• N – neživé části jsou spojeny s uzlem zdroje pomocí ochranného
vodiče PE, popřípadě PEN.
• C, S – Doplňující písmena upřesňují uspořádání vodičů PE, N.
13
Slide 14
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě TN
14
Slide 15
ZÁKLADNÍ POJMY
TN–C–S
V první části sítě jsou vodiče PE a N sloučeny do jediného vodiče (TN-C). V další
části sítě jsou oba vodiče vedeny odděleny (TN-S). Poté se již nesmí opět spojit!
15
Slide 16
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě TT
Síť TT se používá v ČR v některých oblastech jižní Moravy, v některých
oblastech Německa, ve Francii a v dalších zemích jižní Evropy.
• T – uzemněný uzel zdroje (soustavy)
• T – neživé části jsou uzemněny
16
Slide 17
ZÁKLADNÍ POJMY
17
Slide 18
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě IT
• V síti IT je střed zdroje izolován a neživé části jsou spojené se zemí
nebo mohou být navzájem pospojovány, ale neuzemněny
• V případě poruchy (poškození izolace) zde nevzniká jednofázový
zemní zkrat, protože poruchový proud se nemá kudy uzavřít, ale
vzniká tzv. zemní spojení.
• Síť obvykle provozujeme dál a pracujeme na odstranění poruchy.
Poruchu signalizuje tzv. hlídač izolačního stavu.
18
Slide 19
ZÁKLADNÍ POJMY
19
Slide 20
ZÁKLADNÍ POJMY
Zapojení zásuvek v jednotlivých rozvodných sítích
20
Slide 21
ZÁKLADNÍ POJMY
Třídy ochran elektrických předmětů
• Ochrany je dosaženo kombinací konstrukčního uspořádání zařízení
a přístrojů spolu se způsobem instalace.
• Pojem třída ochrany se vztahuje na ochranu neživých částí
elektrických předmětů.
• Rozlišujeme čtyři třídy 0, I, II a III.
21
Slide 22
ZÁKLADNÍ POJMY
Třída 0
• Zařízení se základní izolací jako prostředkem základní ochrany a bez
jakéhokoliv opatření pro ochranu při poruše.
• V ČR a EU se nesmí používat!
22
Slide 23
ZÁKLADNÍ POJMY
Třída I
• Neživé části (el. vodivé kryty), na kterých by se mohlo při poruše
objevit nebezpečné dotykové napětí, jsou připojeny na ochranný
vodič.
• např. lednice, pračka, osobní počítač, elektrická trouba atd.
23
Slide 24
ZÁKLADNÍ POJMY
Třída II
• Neživé části jsou pro případ jedné poruchy chráněny dvojitou nebo
zesílenou izolací. Kryt je z elektricky nevodivého materiálu.
• K instalaci se tyto spotřebiče (jednofázové) připojují dvouvodičově.
• např. televizní přijímač, fén, šlehač, nabíječka mobilu atd.
24
Slide 25
ZÁKLADNÍ POJMY
Třída III
• Dotyk na živé ani neživé části el. zařízení není nebezpečný. Používá
se napájení ze zdroje bezpečného napětí (SELV, PELV, baterie).
• např. digitální fotoaparát, dětské hračky, mobil, hodinky atd.
25
Slide 26
ZÁKLADNÍ POJMY
Obvody SELV a PELV
SELV: Safe Extra-Low Voltage
PELV: Protective Extra-Low Voltage
• U těchto obvodů a jejich zdrojů nemůže přesáhnout napětí horní
hranici bezpečného napětí pro daný prostor.
• Obvody SELV nebo PELV jsou odděleny od všech ostatních sítí jiných
než SELV a PELV, používají vidlice a zásuvky nezaměnitelné s jinými
rozvody.
26
Slide 27
ZÁKLADNÍ POJMY
Obvody SELV a PELV
• Živé části obvodů SELV jsou od sebe navzájem elektricky odděleny,
neživé části nesmějí být uzemněné nebo spojené s ochrannými
vodiči nebo s cizími vodivými částmi.
• Obvody PELV jsou podobné obvodům SELV, neživé části jsou
vzájemně pospojovány a mohou být uzemněny,
27
Slide 28
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Přehled ochranných prostředků před úrazem el. proudem
Norma ČSN EN 61140 ed. 2 a ČSN 33 2000-4-41 ed. 2 rozeznává
prostředky:
• základní ochrany
(dříve ochrana před dotykem živých částí),
• prostředky ochrany při poruše
(dříve ochrana před dotykem neživých částí).
28
Slide 29
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Prostředky základní ochrany
1. základní izolace
2. přepážky a kryty
3. zábrany
4. ochrana polohou
5. omezení napětí
6. omezení proudu a náboje
29
Slide 30
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
1. Základní izolace
• Izolace nebezpečných živých částí, tepelně i mechanicky odolná.
• Je navržena na jmenovité izolační napětí, lze odstranit zničením.
30
Slide 31
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
2. Přepážky a kryty
• Kryty poskytují ochranu před přímým dotykem s živými a
pohybujícími se částmi a dosahuje se jimi ochrana před poškozením
vniknutím cizích předmětů, prachu, vody, plynů apod.
31
Slide 32
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
2.1 Stupeň krytí
Stupeň ochrany se udává pomocí IP kódu (International Protection):
32
Slide 33
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
33
Slide 34
Stupeň ochrany před dotykem
nebezpečných částí a před vniknutím
cizích pevných těles
Stupeň ochrany před vniknutím vody
0
nechráněno
0
nechráněno
1
před vniknutím pevných cizích těles
o průměru 50 mm a větších
a před dotykem hřbetem ruky
1
svisle kapající voda
2
před vniknutím pevných cizích těles
o průměru 12,5 mm a větších
a před dotykem prstem
2
kapající voda ve sklonu 15°
3
před vniknutím pevných cizích těles
o průměru 2,5 mm a větších
a před dotykem nástrojem
3
kropení, déšť
4
před vniknutím pevných cizích těles
o průměru 1 mm a větších
a před dotykem drátem
4
stříkající voda
5
před prachem a před dotykem drátem
5
tryskající voda
6
prachotěsnost
6
intenzivně tryskající voda
7
dočasné ponoření
8
vodotěsnost
34
Slide 35
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
3. Zábrany
• Brání neúmyslnému přiblížení osoby k živým částem a nahodilému
dotyku živých částí.
• Provedení: uzamčením nebo neodnímatelným, dostatečně pevným
a vysokým ohrazením.
35
Slide 36
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
4. Ochrana polohou
• Umístění nebezpečných živých částí mimo dosah ruky. Brání
nahodilému přímému dotyku.
36
Slide 37
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
4. Ochrana polohou
37
Slide 38
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Omezení napětí
• Ochrana bezpečným napětím (třída ochrany el. předmětů III).
• Dotyk na živé ani neživé části el. zařízení není nebezpečný. Používá
se napájení ze zdroje bezpečného napětí (SELV, PELV, baterie).
38
Slide 39
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Omezení napětí
Napájení spotřebiče třídy III z elektrické sítě:
39
Slide 40
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Omezení napětí
Napájení spotřebiče třídy III z elektrické sítě:
40
Slide 41
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
6. Omezení proudu a náboje
maximální bezpečný
stejnosměrný proud
10 mA
maximální bezpečný
střídavý proud
3,5 mA
maximální nashromážděný
náboj pro dotyk
50 C
41
Slide 42
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Prostředky ochrany při poruše
• přídavná izolace
• nevodivé okolí
• ochranné pospojování
• ochranné stínění
• jednoduché oddělení obvodů
• automatické odpojení od zdroje
42
Slide 43
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
1. Přídavná izolace
Ochrana je zajišťována:
• el. zařízením s dvojitou nebo zesílenou izolací označené značkou
• Doplnění el. zařízení se základní izolací přídavnou izolací.
43
,
Slide 44
Příklad přídavné izolace:
Slide 45
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Požadavky na izolaci (resp. kryty):
• Izolační kryt musí odolávat mechanickým, elektrickým a tepelným
namáháním,
• povrchové úpravy barvou nebo nevodivým lakem se nepovažují za
dostatečnou izolaci,
• izolačním krytem nesmí procházet vodivé části, na kterých se může
v případě poruchy objevit nebezpečné dotykové napětí,
• náhrada šroubů z izolačního materiálu kovovými nesmí narušit
izolační stav,
• vodivé části umístěné v krytu nesmí být spojeny s PE vodičem,
• kryt nesmí mít nepříznivý vliv na funkci zařízení.
45
Slide 46
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
2. Ochrana nevodivým okolím
• Zabraňuje současnému dotyku s částmi o různém potenciálu.
• Neživé části musí být uspořádány tak, aby se za běžných podmínek
osoby nemohly dotýkat současně:
- dvou neživých částí,
- neživé části a kterékoliv cizí vodivé části, pokud tyto části mohou
mít různý potenciál.
• Za dostatečnou se považuje vzdálenost 2,5 m nebo při umístění
mimo hranici dosahu ruky 1,25 m (vzdálenost lze snížit pomocí
vhodných izolačních zábran).
46
Slide 47
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• V prostorách s nevodivým okolím nesmí být ochranný vodič PE.
• Řešení musí být trvalé.
47
Slide 48
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
3. Ochranné pospojování
• Vodiče pospojování musí vodivě spojit neživé části a cizí vodivé
části, které jsou současně přístupné dotyku = mezi místy na stejném
el. potenciálu neteče elektrický proud.
• Místní propojení nesmí být v elektrickém spojení se zemí.
• Systém ochranného pospojování musí být spojen s ochrannými
vodiči PE všech zařízení včetně zásuvek.
48
Slide 49
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
49
Slide 50
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
50
Slide 51
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
4. Ochranné stínění
Mezi živou část krytou pouze základní
izolací a část, která má být chráněna je
vložena vodivá stínicí vložka.
Stínicí vložka musí být připojena
k systému ochranného pospojování.
V případě průrazu základní izolace
nedojde k ohrožení bezpečnosti, protože
poruchový proud je odveden ochranným
pospojováním, kterým se také vyrovná
potenciál.
51
Slide 52
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Oddělení obvodů
52
Slide 53
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Oddělení obvodů
• Proudový okruh chráněného spotřebiče je galvanicky oddělen od veřejné
elektrické napájecí sítě pomocí oddělovacího ochranného transformátoru
(izolace mezi primárním a sekundárním vinutím).
• Živé části odděleného obvodu nesmí být spojeny s jiným obvodem nebo
zemí! Mezi živou částí odděleného obvodu a zemí tedy nevzniká napětí.
• Je-li na oddělený okruh napojen více než jeden spotřebič, musí být vodivě
spojeny jejich neživé části (nesmí však být spojeny se zemí!).
• Napětí elektricky odděleného obvodu nesmí překročit 500 V.
• Nutná kontrola izolačního stavu oddělovacího obvodu.
53
Slide 54
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
6. Automatické odpojení od zdroje
• Při poruše dojde k automatickému odpojení postiženého obvodu
od zdroje v předepsaném čase.
• Odpojení se realizuje:
- pojistkou,
- jističem,
- proudovým chráničem.
54
Slide 55
Princip ochrany automatickým odpojením od zdroje:
55
Slide 56
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Vypínací čas závisí především na druhu zařízení a velikosti napětí
proti zemi.
• koncová síť (AC 230 V):
- TN do času 0,4 s
- TT do času 0,2 s
• distribuční obvody:
- TN do času 5 s
- TT do času 1 s
56
Slide 57
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť TN-C:
57
Slide 58
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Vodič PEN zastává funkci středního pracovního i ochranného vodiče.
• Objeví-li se na neživé části napětí větší než bezpečné pro daný
prostor (např. průraz izolace), prochází obvodem poruchový proud.
• Vzniká zkrat mezi L a PEN vodičem. Poruchový proud musí být dost
velký na vypnutí pojistky nebo jističe v předepsaném čase.
Nevýhody ochrany:
• Přerušení vodiče PEN ohrožuje uživatele (zaniká ochranná funkce).
• Ochranu nelze doplnit proudovým chráničem.
58
Slide 59
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť TN-S:
59
Slide 60
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Při přerušení středního pracovního vodiče N dojde k přerušení
činnosti el. zařízení, ale funkce ochranného vodiče PE je zachována.
• Podmínky pro správnou činnost ochrany:
- Vodič PEN, resp. PE (vždy zelenožlutá barva) se nesmí jistit.
- Použije-li se jako ochranný prvek proudový chránič, musí být
v tomto obvodě zařazen i nadproudový ochranný přístroj
(pojistka, jistič).
- Bezporuchové uzemnění instalace, spolehlivé a účinné spojení
ochranného vodiče PE se zemí.
60
Slide 61
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Podmínky pro správnou činnost ochrany:
- Impedance ochranné vypínací smyčky musí splňovat podmínku:
U0 1,5 × Zs × Ia
Zs ≤
2
3
U0
×
Ia
U0 – efektivní hodnota střídavého fázového napětí (např. AC 230 V)
Zs – impedance ochranné vypínací smyčky (vhodný průřez PE, PEN)
Ia – proud, který způsobí vypnutí obvodu v předepsaném čase
1,5 – korekční součinitel zahrnující nepříznivé podmínky
(oteplení vedení při zkratu způsobí zvýšení impedance,
pokles napětí v síti vlivem jednofázového zkratu)
61
Slide 62
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Vypínací smyčku s impedancí Zs tvoří:
- impedance zdroje,
- impedance pracovních vodičů vedení až k místu poruchy,
- impedance ochranného vodič mezi místem poruchy a zdrojem.
• Minimální průřez vodiče PEN je 10 mm2 (Cu), 16 mm2 (Al)
• Zemní odpor pracovního uzemnění uzlu zdroje (generátor,
transformátor) nemá překročit hodnotu 5 Ω.
62
Slide 63
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Velikost poruchového proudu, který způsobí samočinné odpojení
od zdroje v předepsaném čase vychází z vypínací charakteristiky
nadproudového jistícího přístroje (jističe):
63
Slide 64
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Důležité:
V současné době se nadproudové jistící prvky
zapojují společně s proudovým chráničem
(neplatí pro síť TN-C).
64
Slide 65
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Definice a použití proudového chrániče
• Elektrický přístroj, který chrání člověka a živé organismy před
nebezpečným dotykovým napětím na neživé, případně živé části.
• Automaticky odpojí chráněné zařízení od zdroje, prochází-li
z některé fáze proud do země.
65
Slide 66
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Důležité:
Proudový chránič neslouží k ochraně zařízení, např.
před účinky zkratového proudu či proudovému
přetížení (pojistka, jistič)
66
Slide 67
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Konstrukce proudového chrániče
67
Slide 68
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Princip proudového chrániče
68
Slide 69
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Princip proudového chrániče
69
Slide 70
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Princip proudového chrániče
• V bezporuchovém stavu tečou fázovými vodiči L a středním
pracovním vodičem N stejně velké proudy, součet jejich okamžitých
hodnot je roven nule (stejný proud teče od zdroje i zpět).
• V magnetickém obvodu transformátoru se nevybudí žádný
magnetický tok φ
• Indukované napětí ve výstupním vinutí transformátoru je tedy
rovno nule (ui = 0 V).
𝑢𝑖 = −𝑁 ∙
∆𝜙
Δ𝑡
70
Slide 71
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Princip proudového chrániče
• Při poruše (proud teče také neživou částí a ochranným vodičem PE)
se část proudu, který tekl do spotřebiče již nevrací pracovním
vodičem N.
• Vzniká unikající (tzv. reziduální, rozdílový) proud IΔ, který z obvodu
odtéká buď ochranným vodičem PE nebo přes člověka do země.
• Tento rozdíl v proudech vyvolá v magnetickém obvodu magnetický
tok φ = φ1 - φ2, který v sekundárním vinutí indukuje napětí.
• Vybavovací zařízení spustí volnoběžku = rozpojení silových kontaktů.
71
Slide 72
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Tlačítko TEST
• Tlačítko je součástí zkušebního obvodu,
jehož součástí je zatěžovací rezistor a
pomocné kontakty.
• Obvod uměle vytváří reziduální proud,
kterým se testuje správná funkce
zapojeného proudového chrániče pod
napětím.
72
Slide 73
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Základní parametry
• počet pólů (fází) – jednofázové, trojfázové
• jmenovitý proud IN (A), obvykle 16 A
• jmenovitý reziduální proud IΔN (mA), obvykle 10, 30, 100, 500 mA
• zkratový proud (A)
• jmenovité napětí UN (V), obvykle 230V / 400V
• síťový kmitočet (Hz), obvykle 50 Hz
• vypínací doba (s)
73
Slide 74
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Důležité:
Proudový chránič se musí vždy zapojit společně
s pojistkou nebo jističem, neboť nechrání spotřebič
a vedení před zkratem a nadproudem!
74
Slide 75
Zapojení v síti TN–C–S:
75
Slide 76
Dráha poruchového proudu Ia:
76
Slide 77
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť TT:
• Pro ochranu při poruše v sítích TT se musí přednostně používat
proudové chrániče.
• Proudové chrániče zajišťují:
- automatické odpojení od zdroje,
- při poruchovém proudu, který ještě nedosahuje hodnoty
dostačující pro toto odpojení, nesmí být na zemniči napětí vyšší
než 50 V (resp. 12 V pro zvlášť nebezpečné prostory).
77
Slide 78
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Při ochraně proudovým chráničem musí být splněny podmínky:
RA × IΔN 50 V
RA – součet odporů zemniče a ochranného vodiče
IΔN – jmenovitý reziduální vybavovací proud proudového chrániče
Musí dojít k odpojení od zdroje v předepsaném čase do 0,2 s.
78
Slide 79
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
79
Slide 80
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Při poruše, tj. průrazu napětí ze živé na neživou část, dojde
k zemnímu spojení.
• Protože je uzel zdroje uzemněn, prochází poruchový proud ze
zdroje fázovým vodičem až do místa poruchy, odtud ochranným
vodičem a uzemněním chráněného zařízení do země a zemí přes
uzemnění uzlu zdroje ke zdroji.
• Vzniká obdobná smyčka poruchového proudu jako při poruše
v síti TN.
80
Slide 81
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť IT:
• Síť IT se používá tam, kde je nežádoucí automatické odpojení od
zdroje v případě vzniku první poruchy (důlní provozy, operační sály
v nemocnici atd.)
• Za podmínky jedné poruchy mezi živou a neživou částí nebo živou
částí a zemí je poruchový proud velmi malý, nedojde k vytvoření
nebezpečného dotykového napětí a proto se automatické odpojení
nepožaduje.
• Musí být neprodleně zahájeny úkony o odstranění závady.
81
Slide 82
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Vadná část sítě musí být odpojena v okamžiku vzniku druhé
poruchy.
• V sítích IT musí být živé části izolovány od země (neuzemněny) nebo
spojeny se zemí přes dostatečně vysokou impedanci.
• Neživé části musí být uzemněny jednotlivě, po skupinách nebo
společně.
• V případech, kdy je síť IT použita z důvodu zajištění kontinuity
napájení, musí být použit hlídač izolačního stavu, aby signalizoval
výskyt první poruchy mezi živou částí a neživými částmi a zemí.
82
Slide 83
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť IT – neživé části uzemněny společně
83
Slide 84
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť IT – neživé části uzemněny jednotlivě
84
Slide 85
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Vznikne-li první porucha, protéká poruchový proud přes odporové a
kapacitní svody vedení – nadproudový ochranný přístroj (pojistka,
jistič) nemusí zareagovat.
• Při druhé poruše (stejné nebo jiné zařízení) dojde k odpojení stejně
jako u sítě TT.
85
Slide 86
KONEC PREZENTACE
Děkuji za pozornost…
[email protected]
86
Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1/613,
příspěvková organizace
Ochrana před úrazem
elektrickým proudem
Ing. Pavel Chmiel, Ph.D.
Slide 2
OBSAH VÝUKOVÉHO MODULU
1. Základní pojmy.
2. Prostředky ochrany při poruše elektrického zařízení.
3. Přehled opatření pro ochranu před úrazem
elektrickým proudem.
4. Princip a použití proudového chrániče.
2
Slide 3
ZÁKLADNÍ POJMY
• Elektrické zařízení – je zařízení, které ke své činnosti využívá
elektrický proud. Skládá se z elektrických obvodů, elektrické
instalace a elektrických předmětů (např. zdroj, spotřebič atd.).
• Elektrický spotřebič – el. obvod nebo zařízení, ve kterém se
elektrická energie mění na jiný druh energie (světelnou, tepelnou,
mechanickou, akustickou atd.).
• Bezpečnost elektrických zařízení – je souhrn takových opatření, aby
el. zařízení nezpůsobilo škody na zdraví nebo na majetku.
3
Slide 4
ZÁKLADNÍ POJMY
Z hlediska úrazu elektrickým proudem má každé el. zařízení tyto části:
• živé části – při běžném užívání el. zařízení jsou určeny k vedení
elektrického proudu (např. pracovní vodiče, svorky, propojky atd.)
a jsou tedy standardně pod napětím.
• neživé části – je vodivá část el. zařízení, které se lze dotknout a při
běžném užívání (bezporuchový stav) nejsou určeny k vedení
elektrického proudu. Při poruše se zde může objevit el. napětí!
(např. ochranný vodič, kovový kryt spotřebiče atd.)
4
Slide 5
ZÁKLADNÍ POJMY
• Pracovní vodič – vodič v elektrické síti, který slouží k přenosu
elektrické energie:
(L) fázový vodič
(N) střední pracovní vodič, spojen s uzlem zdroje
• Ochranný vodič – neslouží k přenosu elektrické energie, jeho
funkce je čistě ochranná (PE)
5
Slide 6
ZÁKLADNÍ POJMY
• Střídavá jednofázová soustava
• Střídavá třífázová soustava
6
Slide 7
ZÁKLADNÍ POJMY
Prostory z hlediska nebezpečí úrazu elektrickým proudem
• Normální – vnější vlivy nezvyšují nebo snižují riziko úrazu el.
proudem (sucho, teplo, nevodivé okolí).
• Nebezpečné – působením vnějších vlivů je buď přechodné nebo
stálé nebezpečí úrazu el. proudem (extrémní teplota, vlhkost,
vodivé okolí).
• Zvlášť nebezpečné – působením zvláštních okolností a vnějších
vlivů trvale hrozí nebezpečí úrazu el. proudem (např. prostory
mokré se slanou vodou, extrémní teploty, vodivé okolí, hořlaviny).
7
Slide 8
ZÁKLADNÍ POJMY
Prostory z hlediska nebezpečí úrazu elektrickým proudem
Prostory
(+dotyk částí zařízení)
střídavé
napětí
stejnosměrné
napětí
Živé části
25 V
60 V
Kryty izolované od živých částí
50 V
120 V
---
---
12 V
25 V
Normální a nebezpečné
Zvlášť nebezpečné
Živé části
Kryty izolované od živých částí
8
Slide 9
ZÁKLADNÍ POJMY
• Zemnič – vodivé těleso uložené do země tak, aby vytvořilo vodivé
spojení se zemí.
• Uzemnění – vodivé spojení živých nebo neživých částí se zemí.
• Ochranné uzemnění – přímé spojení neživých částí elektrického
zařízení se zemí, za účelem ochrany před nebezpečným dotykem.
• Pracovní uzemnění – přímé uzemnění některé části proudového
obvodu (např. uzlu zdroje, středního vodiče) nebo nepřímé
uzemnění přes svodiče přepětí
9
Slide 10
ZÁKLADNÍ POJMY
10
Slide 11
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě
• Základní označení elektrických rozvodných sítí je mezinárodně
stanoveno a je dvoupísmenové:
- TN
- TT
- IT
• Rozvodná síť TN nese v označení další písmeno (C, S, C-S) s
doplňující informací.
11
Slide 12
ZÁKLADNÍ POJMY
XX–X
3. písmeno: určuje uspořádání vodiče N a PE
S: vodiče PE a N jsou odděleny (S = séparé; oddělený)
C: vodiče PE a N jsou spojeny do jednoho vodiče PEN
(C = combiné; kombinovaný)
2. písmeno: určuje způsob ochrany neživé části el. zařízení
T: neživá část je přímo uzemněna (T = terré; země)
N: neživá část je připojena na ochranný vodič
(N = neutré; neutrální)
1. písmeno: určuje způsob provozování uzlu zdroje
T: uzel zdroje (soustavy) je uzemněný (T = terré; země)
I: uzel zdroje (soustavy) je izolovaný (I = isolé; izolovaný) 12
Slide 13
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě TN
Sítě TN-S a TN-C-S jsou v současné době nejrozšířenějším provedením
rozvodné soustavy v ČR.
• T – uzemněný uzel zdroje (soustavy)
• N – neživé části jsou spojeny s uzlem zdroje pomocí ochranného
vodiče PE, popřípadě PEN.
• C, S – Doplňující písmena upřesňují uspořádání vodičů PE, N.
13
Slide 14
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě TN
14
Slide 15
ZÁKLADNÍ POJMY
TN–C–S
V první části sítě jsou vodiče PE a N sloučeny do jediného vodiče (TN-C). V další
části sítě jsou oba vodiče vedeny odděleny (TN-S). Poté se již nesmí opět spojit!
15
Slide 16
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě TT
Síť TT se používá v ČR v některých oblastech jižní Moravy, v některých
oblastech Německa, ve Francii a v dalších zemích jižní Evropy.
• T – uzemněný uzel zdroje (soustavy)
• T – neživé části jsou uzemněny
16
Slide 17
ZÁKLADNÍ POJMY
17
Slide 18
ZÁKLADNÍ POJMY
Elektrické rozvodné sítě IT
• V síti IT je střed zdroje izolován a neživé části jsou spojené se zemí
nebo mohou být navzájem pospojovány, ale neuzemněny
• V případě poruchy (poškození izolace) zde nevzniká jednofázový
zemní zkrat, protože poruchový proud se nemá kudy uzavřít, ale
vzniká tzv. zemní spojení.
• Síť obvykle provozujeme dál a pracujeme na odstranění poruchy.
Poruchu signalizuje tzv. hlídač izolačního stavu.
18
Slide 19
ZÁKLADNÍ POJMY
19
Slide 20
ZÁKLADNÍ POJMY
Zapojení zásuvek v jednotlivých rozvodných sítích
20
Slide 21
ZÁKLADNÍ POJMY
Třídy ochran elektrických předmětů
• Ochrany je dosaženo kombinací konstrukčního uspořádání zařízení
a přístrojů spolu se způsobem instalace.
• Pojem třída ochrany se vztahuje na ochranu neživých částí
elektrických předmětů.
• Rozlišujeme čtyři třídy 0, I, II a III.
21
Slide 22
ZÁKLADNÍ POJMY
Třída 0
• Zařízení se základní izolací jako prostředkem základní ochrany a bez
jakéhokoliv opatření pro ochranu při poruše.
• V ČR a EU se nesmí používat!
22
Slide 23
ZÁKLADNÍ POJMY
Třída I
• Neživé části (el. vodivé kryty), na kterých by se mohlo při poruše
objevit nebezpečné dotykové napětí, jsou připojeny na ochranný
vodič.
• např. lednice, pračka, osobní počítač, elektrická trouba atd.
23
Slide 24
ZÁKLADNÍ POJMY
Třída II
• Neživé části jsou pro případ jedné poruchy chráněny dvojitou nebo
zesílenou izolací. Kryt je z elektricky nevodivého materiálu.
• K instalaci se tyto spotřebiče (jednofázové) připojují dvouvodičově.
• např. televizní přijímač, fén, šlehač, nabíječka mobilu atd.
24
Slide 25
ZÁKLADNÍ POJMY
Třída III
• Dotyk na živé ani neživé části el. zařízení není nebezpečný. Používá
se napájení ze zdroje bezpečného napětí (SELV, PELV, baterie).
• např. digitální fotoaparát, dětské hračky, mobil, hodinky atd.
25
Slide 26
ZÁKLADNÍ POJMY
Obvody SELV a PELV
SELV: Safe Extra-Low Voltage
PELV: Protective Extra-Low Voltage
• U těchto obvodů a jejich zdrojů nemůže přesáhnout napětí horní
hranici bezpečného napětí pro daný prostor.
• Obvody SELV nebo PELV jsou odděleny od všech ostatních sítí jiných
než SELV a PELV, používají vidlice a zásuvky nezaměnitelné s jinými
rozvody.
26
Slide 27
ZÁKLADNÍ POJMY
Obvody SELV a PELV
• Živé části obvodů SELV jsou od sebe navzájem elektricky odděleny,
neživé části nesmějí být uzemněné nebo spojené s ochrannými
vodiči nebo s cizími vodivými částmi.
• Obvody PELV jsou podobné obvodům SELV, neživé části jsou
vzájemně pospojovány a mohou být uzemněny,
27
Slide 28
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Přehled ochranných prostředků před úrazem el. proudem
Norma ČSN EN 61140 ed. 2 a ČSN 33 2000-4-41 ed. 2 rozeznává
prostředky:
• základní ochrany
(dříve ochrana před dotykem živých částí),
• prostředky ochrany při poruše
(dříve ochrana před dotykem neživých částí).
28
Slide 29
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Prostředky základní ochrany
1. základní izolace
2. přepážky a kryty
3. zábrany
4. ochrana polohou
5. omezení napětí
6. omezení proudu a náboje
29
Slide 30
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
1. Základní izolace
• Izolace nebezpečných živých částí, tepelně i mechanicky odolná.
• Je navržena na jmenovité izolační napětí, lze odstranit zničením.
30
Slide 31
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
2. Přepážky a kryty
• Kryty poskytují ochranu před přímým dotykem s živými a
pohybujícími se částmi a dosahuje se jimi ochrana před poškozením
vniknutím cizích předmětů, prachu, vody, plynů apod.
31
Slide 32
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
2.1 Stupeň krytí
Stupeň ochrany se udává pomocí IP kódu (International Protection):
32
Slide 33
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
33
Slide 34
Stupeň ochrany před dotykem
nebezpečných částí a před vniknutím
cizích pevných těles
Stupeň ochrany před vniknutím vody
0
nechráněno
0
nechráněno
1
před vniknutím pevných cizích těles
o průměru 50 mm a větších
a před dotykem hřbetem ruky
1
svisle kapající voda
2
před vniknutím pevných cizích těles
o průměru 12,5 mm a větších
a před dotykem prstem
2
kapající voda ve sklonu 15°
3
před vniknutím pevných cizích těles
o průměru 2,5 mm a větších
a před dotykem nástrojem
3
kropení, déšť
4
před vniknutím pevných cizích těles
o průměru 1 mm a větších
a před dotykem drátem
4
stříkající voda
5
před prachem a před dotykem drátem
5
tryskající voda
6
prachotěsnost
6
intenzivně tryskající voda
7
dočasné ponoření
8
vodotěsnost
34
Slide 35
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
3. Zábrany
• Brání neúmyslnému přiblížení osoby k živým částem a nahodilému
dotyku živých částí.
• Provedení: uzamčením nebo neodnímatelným, dostatečně pevným
a vysokým ohrazením.
35
Slide 36
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
4. Ochrana polohou
• Umístění nebezpečných živých částí mimo dosah ruky. Brání
nahodilému přímému dotyku.
36
Slide 37
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
4. Ochrana polohou
37
Slide 38
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Omezení napětí
• Ochrana bezpečným napětím (třída ochrany el. předmětů III).
• Dotyk na živé ani neživé části el. zařízení není nebezpečný. Používá
se napájení ze zdroje bezpečného napětí (SELV, PELV, baterie).
38
Slide 39
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Omezení napětí
Napájení spotřebiče třídy III z elektrické sítě:
39
Slide 40
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Omezení napětí
Napájení spotřebiče třídy III z elektrické sítě:
40
Slide 41
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
6. Omezení proudu a náboje
maximální bezpečný
stejnosměrný proud
10 mA
maximální bezpečný
střídavý proud
3,5 mA
maximální nashromážděný
náboj pro dotyk
50 C
41
Slide 42
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Prostředky ochrany při poruše
• přídavná izolace
• nevodivé okolí
• ochranné pospojování
• ochranné stínění
• jednoduché oddělení obvodů
• automatické odpojení od zdroje
42
Slide 43
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
1. Přídavná izolace
Ochrana je zajišťována:
• el. zařízením s dvojitou nebo zesílenou izolací označené značkou
• Doplnění el. zařízení se základní izolací přídavnou izolací.
43
,
Slide 44
Příklad přídavné izolace:
Slide 45
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Požadavky na izolaci (resp. kryty):
• Izolační kryt musí odolávat mechanickým, elektrickým a tepelným
namáháním,
• povrchové úpravy barvou nebo nevodivým lakem se nepovažují za
dostatečnou izolaci,
• izolačním krytem nesmí procházet vodivé části, na kterých se může
v případě poruchy objevit nebezpečné dotykové napětí,
• náhrada šroubů z izolačního materiálu kovovými nesmí narušit
izolační stav,
• vodivé části umístěné v krytu nesmí být spojeny s PE vodičem,
• kryt nesmí mít nepříznivý vliv na funkci zařízení.
45
Slide 46
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
2. Ochrana nevodivým okolím
• Zabraňuje současnému dotyku s částmi o různém potenciálu.
• Neživé části musí být uspořádány tak, aby se za běžných podmínek
osoby nemohly dotýkat současně:
- dvou neživých částí,
- neživé části a kterékoliv cizí vodivé části, pokud tyto části mohou
mít různý potenciál.
• Za dostatečnou se považuje vzdálenost 2,5 m nebo při umístění
mimo hranici dosahu ruky 1,25 m (vzdálenost lze snížit pomocí
vhodných izolačních zábran).
46
Slide 47
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• V prostorách s nevodivým okolím nesmí být ochranný vodič PE.
• Řešení musí být trvalé.
47
Slide 48
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
3. Ochranné pospojování
• Vodiče pospojování musí vodivě spojit neživé části a cizí vodivé
části, které jsou současně přístupné dotyku = mezi místy na stejném
el. potenciálu neteče elektrický proud.
• Místní propojení nesmí být v elektrickém spojení se zemí.
• Systém ochranného pospojování musí být spojen s ochrannými
vodiči PE všech zařízení včetně zásuvek.
48
Slide 49
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
49
Slide 50
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
50
Slide 51
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
4. Ochranné stínění
Mezi živou část krytou pouze základní
izolací a část, která má být chráněna je
vložena vodivá stínicí vložka.
Stínicí vložka musí být připojena
k systému ochranného pospojování.
V případě průrazu základní izolace
nedojde k ohrožení bezpečnosti, protože
poruchový proud je odveden ochranným
pospojováním, kterým se také vyrovná
potenciál.
51
Slide 52
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Oddělení obvodů
52
Slide 53
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
5. Oddělení obvodů
• Proudový okruh chráněného spotřebiče je galvanicky oddělen od veřejné
elektrické napájecí sítě pomocí oddělovacího ochranného transformátoru
(izolace mezi primárním a sekundárním vinutím).
• Živé části odděleného obvodu nesmí být spojeny s jiným obvodem nebo
zemí! Mezi živou částí odděleného obvodu a zemí tedy nevzniká napětí.
• Je-li na oddělený okruh napojen více než jeden spotřebič, musí být vodivě
spojeny jejich neživé části (nesmí však být spojeny se zemí!).
• Napětí elektricky odděleného obvodu nesmí překročit 500 V.
• Nutná kontrola izolačního stavu oddělovacího obvodu.
53
Slide 54
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
6. Automatické odpojení od zdroje
• Při poruše dojde k automatickému odpojení postiženého obvodu
od zdroje v předepsaném čase.
• Odpojení se realizuje:
- pojistkou,
- jističem,
- proudovým chráničem.
54
Slide 55
Princip ochrany automatickým odpojením od zdroje:
55
Slide 56
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Vypínací čas závisí především na druhu zařízení a velikosti napětí
proti zemi.
• koncová síť (AC 230 V):
- TN do času 0,4 s
- TT do času 0,2 s
• distribuční obvody:
- TN do času 5 s
- TT do času 1 s
56
Slide 57
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť TN-C:
57
Slide 58
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Vodič PEN zastává funkci středního pracovního i ochranného vodiče.
• Objeví-li se na neživé části napětí větší než bezpečné pro daný
prostor (např. průraz izolace), prochází obvodem poruchový proud.
• Vzniká zkrat mezi L a PEN vodičem. Poruchový proud musí být dost
velký na vypnutí pojistky nebo jističe v předepsaném čase.
Nevýhody ochrany:
• Přerušení vodiče PEN ohrožuje uživatele (zaniká ochranná funkce).
• Ochranu nelze doplnit proudovým chráničem.
58
Slide 59
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť TN-S:
59
Slide 60
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Při přerušení středního pracovního vodiče N dojde k přerušení
činnosti el. zařízení, ale funkce ochranného vodiče PE je zachována.
• Podmínky pro správnou činnost ochrany:
- Vodič PEN, resp. PE (vždy zelenožlutá barva) se nesmí jistit.
- Použije-li se jako ochranný prvek proudový chránič, musí být
v tomto obvodě zařazen i nadproudový ochranný přístroj
(pojistka, jistič).
- Bezporuchové uzemnění instalace, spolehlivé a účinné spojení
ochranného vodiče PE se zemí.
60
Slide 61
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Podmínky pro správnou činnost ochrany:
- Impedance ochranné vypínací smyčky musí splňovat podmínku:
U0 1,5 × Zs × Ia
Zs ≤
2
3
U0
×
Ia
U0 – efektivní hodnota střídavého fázového napětí (např. AC 230 V)
Zs – impedance ochranné vypínací smyčky (vhodný průřez PE, PEN)
Ia – proud, který způsobí vypnutí obvodu v předepsaném čase
1,5 – korekční součinitel zahrnující nepříznivé podmínky
(oteplení vedení při zkratu způsobí zvýšení impedance,
pokles napětí v síti vlivem jednofázového zkratu)
61
Slide 62
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Vypínací smyčku s impedancí Zs tvoří:
- impedance zdroje,
- impedance pracovních vodičů vedení až k místu poruchy,
- impedance ochranného vodič mezi místem poruchy a zdrojem.
• Minimální průřez vodiče PEN je 10 mm2 (Cu), 16 mm2 (Al)
• Zemní odpor pracovního uzemnění uzlu zdroje (generátor,
transformátor) nemá překročit hodnotu 5 Ω.
62
Slide 63
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Velikost poruchového proudu, který způsobí samočinné odpojení
od zdroje v předepsaném čase vychází z vypínací charakteristiky
nadproudového jistícího přístroje (jističe):
63
Slide 64
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Důležité:
V současné době se nadproudové jistící prvky
zapojují společně s proudovým chráničem
(neplatí pro síť TN-C).
64
Slide 65
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Definice a použití proudového chrániče
• Elektrický přístroj, který chrání člověka a živé organismy před
nebezpečným dotykovým napětím na neživé, případně živé části.
• Automaticky odpojí chráněné zařízení od zdroje, prochází-li
z některé fáze proud do země.
65
Slide 66
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Důležité:
Proudový chránič neslouží k ochraně zařízení, např.
před účinky zkratového proudu či proudovému
přetížení (pojistka, jistič)
66
Slide 67
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Konstrukce proudového chrániče
67
Slide 68
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Princip proudového chrániče
68
Slide 69
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Princip proudového chrániče
69
Slide 70
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Princip proudového chrániče
• V bezporuchovém stavu tečou fázovými vodiči L a středním
pracovním vodičem N stejně velké proudy, součet jejich okamžitých
hodnot je roven nule (stejný proud teče od zdroje i zpět).
• V magnetickém obvodu transformátoru se nevybudí žádný
magnetický tok φ
• Indukované napětí ve výstupním vinutí transformátoru je tedy
rovno nule (ui = 0 V).
𝑢𝑖 = −𝑁 ∙
∆𝜙
Δ𝑡
70
Slide 71
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Princip proudového chrániče
• Při poruše (proud teče také neživou částí a ochranným vodičem PE)
se část proudu, který tekl do spotřebiče již nevrací pracovním
vodičem N.
• Vzniká unikající (tzv. reziduální, rozdílový) proud IΔ, který z obvodu
odtéká buď ochranným vodičem PE nebo přes člověka do země.
• Tento rozdíl v proudech vyvolá v magnetickém obvodu magnetický
tok φ = φ1 - φ2, který v sekundárním vinutí indukuje napětí.
• Vybavovací zařízení spustí volnoběžku = rozpojení silových kontaktů.
71
Slide 72
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Tlačítko TEST
• Tlačítko je součástí zkušebního obvodu,
jehož součástí je zatěžovací rezistor a
pomocné kontakty.
• Obvod uměle vytváří reziduální proud,
kterým se testuje správná funkce
zapojeného proudového chrániče pod
napětím.
72
Slide 73
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Základní parametry
• počet pólů (fází) – jednofázové, trojfázové
• jmenovitý proud IN (A), obvykle 16 A
• jmenovitý reziduální proud IΔN (mA), obvykle 10, 30, 100, 500 mA
• zkratový proud (A)
• jmenovité napětí UN (V), obvykle 230V / 400V
• síťový kmitočet (Hz), obvykle 50 Hz
• vypínací doba (s)
73
Slide 74
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Důležité:
Proudový chránič se musí vždy zapojit společně
s pojistkou nebo jističem, neboť nechrání spotřebič
a vedení před zkratem a nadproudem!
74
Slide 75
Zapojení v síti TN–C–S:
75
Slide 76
Dráha poruchového proudu Ia:
76
Slide 77
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť TT:
• Pro ochranu při poruše v sítích TT se musí přednostně používat
proudové chrániče.
• Proudové chrániče zajišťují:
- automatické odpojení od zdroje,
- při poruchovém proudu, který ještě nedosahuje hodnoty
dostačující pro toto odpojení, nesmí být na zemniči napětí vyšší
než 50 V (resp. 12 V pro zvlášť nebezpečné prostory).
77
Slide 78
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Při ochraně proudovým chráničem musí být splněny podmínky:
RA × IΔN 50 V
RA – součet odporů zemniče a ochranného vodiče
IΔN – jmenovitý reziduální vybavovací proud proudového chrániče
Musí dojít k odpojení od zdroje v předepsaném čase do 0,2 s.
78
Slide 79
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
79
Slide 80
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Při poruše, tj. průrazu napětí ze živé na neživou část, dojde
k zemnímu spojení.
• Protože je uzel zdroje uzemněn, prochází poruchový proud ze
zdroje fázovým vodičem až do místa poruchy, odtud ochranným
vodičem a uzemněním chráněného zařízení do země a zemí přes
uzemnění uzlu zdroje ke zdroji.
• Vzniká obdobná smyčka poruchového proudu jako při poruše
v síti TN.
80
Slide 81
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť IT:
• Síť IT se používá tam, kde je nežádoucí automatické odpojení od
zdroje v případě vzniku první poruchy (důlní provozy, operační sály
v nemocnici atd.)
• Za podmínky jedné poruchy mezi živou a neživou částí nebo živou
částí a zemí je poruchový proud velmi malý, nedojde k vytvoření
nebezpečného dotykového napětí a proto se automatické odpojení
nepožaduje.
• Musí být neprodleně zahájeny úkony o odstranění závady.
81
Slide 82
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Vadná část sítě musí být odpojena v okamžiku vzniku druhé
poruchy.
• V sítích IT musí být živé části izolovány od země (neuzemněny) nebo
spojeny se zemí přes dostatečně vysokou impedanci.
• Neživé části musí být uzemněny jednotlivě, po skupinách nebo
společně.
• V případech, kdy je síť IT použita z důvodu zajištění kontinuity
napájení, musí být použit hlídač izolačního stavu, aby signalizoval
výskyt první poruchy mezi živou částí a neživými částmi a zemí.
82
Slide 83
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť IT – neživé části uzemněny společně
83
Slide 84
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
Síť IT – neživé části uzemněny jednotlivě
84
Slide 85
PROSTŘEDKY OCHRANY PŘI PORUŠE EL. ZAŘÍZENÍ
• Vznikne-li první porucha, protéká poruchový proud přes odporové a
kapacitní svody vedení – nadproudový ochranný přístroj (pojistka,
jistič) nemusí zareagovat.
• Při druhé poruše (stejné nebo jiné zařízení) dojde k odpojení stejně
jako u sítě TT.
85
Slide 86
KONEC PREZENTACE
Děkuji za pozornost…
[email protected]
86