Ochrona przed dotykiem pośrednim w urządzeniach elektrycznych

© Fotolia

Udostępnij:

Ochrona przeciwporażeniowa jest kojarzona głównie z przeciwdziałaniem skutkom rażenia prądem elektrycznym w warunkach normalnej pracy urządzeń, przy braku uszkodzeń. Chodzi tu o podstawową ochronę przed dotykiem bezpośrednim, który ma miejsce przy dotknięciu części czynnych, będących w normalnych warunkach pracy urządzenia pod napięciem. Tymczasem równie ważna jest ochrona przed dotykiem pośrednim, gdyż sytuacje w których może do niego dojść są niewiele rzadsze niż w przypadku dotyku bezpośredniego.


Dotyk pośredni a dotyk bezpośredni

Dotykiem bezpośrednim nazywamy zetknięcie się ciała człowieka z częściami urządzeń lub maszyn, które podczas normalnej ich eksploatacji znajdują się pod napięciem roboczym. Inaczej jest z dotykiem pośrednim – ma on miejsce wtedy, gdy ciało ludzkie dotknie części czynnych urządzenia, które podczas normalnej ich eksploatacji nie powinny być pod napięciem, lecz najczęściej wskutek uszkodzenia izolacji roboczej (w warunkach pracy zakłóceniowej) pod napięciem się znalazły. Skutki takiego dotyku mogą być równie niebezpieczne.

 Prawne uwarunkowania

W kwestii podstawy prawnej dla zapewnienia ochrony przeciwporażeniowej – zarówno ochrony przed dotykiem pośrednim, jak i bezpośrednim – należy wskazać na Polską Normę PN-HD 60364-4-41:2017-09, zastępująca dotychczasową normę z 2009 roku. W części 4-41 tej normy, zatytułowanej „Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – ochrona przed porażeniem elektrycznym”, podane są zasadnicze wymagania dotyczące ochrony osób i żywego inwentarza przed porażeniem prądem elektrycznym, wskutek kontaktu bezpośredniego oraz pośredniego.


TOP w kategorii


#Instalacje elektryczne



 Metody zapewnienia ochrony przed dotykiem pośrednim w urządzeniach elektrycznych

Zadanie ochrony przed dotykiem pośrednim sprowadza się w dużej mierze do zastosowania dwóch rozwiązań: zapewnienia bezpiecznej wartości napięcia dotykowego (ograniczenie wartości prądu rażeniowego i/lub czasu jego przepływu) albo też zapewnienia dostatecznie szybkiego wyłączenia uszkodzonego obwodu, co oznacza uniemożliwienie przepływu prądu przez ciało człowieka bądź zwierzęcia. Poniższe omówienie prezentuje najważniejsze możliwości objęte obydwoma rozwiązaniami.

 · Samoczynne wyłączanie zasilania

Jest ono powszechną formą ochrony i jest prawnie wymagane wtedy, gdy groźba niebezpiecznego (w patofizjologicznych skutkach) porażenia prądem wynika w głównej mierze z wartości i czasu utrzymywania się napięcia dotykowego (np. w wyniku uszkodzenia izolacji). Należy pamiętać, że mówimy tu o niskich napięciach, czyli o spodziewanym napięciu dotykowym przekraczającym 50 V wartości skutecznej prądu przemiennego oraz przekraczającym 120 V nietętniącego prądu stałego. Technicznie zapewnienie takiej ochrony polega na doprowadzeniu przewodu ochronnego do każdej dostępnej części przewodzącej i zastosowaniu urządzenia powodującego samoczynne wyłączenie zasilania. Urządzeniami wyłączającymi samoczynnie zasilanie mogą być zabezpieczenia przetężeniowe, które reagują na wzrost wartości prądu w obwodzie – np. wyłączniki samoczynne z wyzwalaczami bądź przekaźnikami nadprądowymi oraz bezpieczniki topikowe. Mogą nimi być też urządzenia różnicowoprądowe, reagujące na prąd upływu z obwodu.

 · Ochrona za pomocą urządzeń II klasy ochronności

Ochronę taką zapewnić można sięgając albo po izolację podwójną (izolacja podstawowa plus dodatkowa) lub też równoważną pod względem wytrzymałości elektrycznej i mechanicznej izolację pojedynczą lecz wzmocnioną, albo po obudowy izolacyjne, które wykonane są z materiału izolacyjnego o odpowiedniej odporności mechanicznej i szczelności w skali IP co najmniej na poziomie 2X. Doskonałym przykładem tego rozwiązania są np. obudowy rozdzielnic skrzynkowych, które cechuje odporność na narażenia elektryczne, mechaniczne i termiczne oraz przez których obudowy nie przechodzą żadne części przewodzące, umożliwiające przenoszenie potencjału.

 · Izolowanie stanowiska

Ten sposób zapewnienia ochrony to dość prymitywna, ale skuteczna metoda, po którą sięga się z reguły wtedy, gdy użycie innych środków ochronnych jest trudne do realizacji lub wręcz niemożliwe (np. w specyficznych warunkach w laboratoriach, w energetyce itp.). Izolowanie stanowiska sprowadza się w dużym skrócie do pokrycia lub wykonania jego podłoża i ścian z materiałów izolacyjnych i niepodlegających działaniu wilgoci lub do oddalenia od siebie części przewodzących dostępnych od części przewodzących obcych w taki sposób, by były poza zasięgiem ręki pracownika na stanowisku (oddalenie na minimum 1,25 m). Skuteczne są też dodatkowe bariery wykonane z materiałów izolacyjnych i nieprzyłączonych do ziemi ani do części przewodzących dostępnych.

 · Nieuziemione połączenia wyrównawcze

Przy tym rozwiązaniu żaden z elementów systemu nie może być uziemiony. Ochrona w takim przypadku polega na użyciu odpowiedniego przewodu wyrównawczego do połączenia ze sobą wszystkich jednocześnie dostępnych części przewodzących obcych i części przewodzących dostępnych. Dobrze wykonany system powinien skutecznie zapobiegać pojawieniu się niebezpiecznych napięć dodatkowych.

  Równoczesna ochrona podstawowa i przy uszkodzeniu (zwana dawniej dodatkową)

 Ochrona równoczesna przed dotykiem pośrednim i bezpośrednim jest dopuszczalna w urządzeniach do 1 kV i polega na zastosowaniu jednego z trzech standardów obwodów niskiego napięcia (tzw. extra-low voltage): bardzo niskiego napięcia bezpiecznego (SELV), ochronnego (PELV) oraz funkcjonalnego (FELV). W dużym skrócie ochrona polega tu na ograniczeniu wartości napięcia w obwodzie odbiorczym do poziomu określanego jako bezpieczny dla ludzi oraz na oddzieleniu obwodów odbiorczych od zasilających poprzez zastosowanie ochronnej separacji między nimi (w przypadku obwodów FELV dostateczna separacja obwodów nie jest zapewniona). Gwoli wyjaśnienia: wspomniana separacja to nic innego, jak zastosowanie źródła energii w postaci albo transformatora ochronnego (bądź przetwornicy), albo baterii czy też akumulatora – po prostu dowolnego źródła elektrochemicznego. Należy pamiętać, że obwody SELV są odseparowane od ziemi, zaś PELV i FELV już nie. Natomiast stosowane we wszystkich trzech obwodach gniazda wtykowe i wtyczki są typowe dla obwodów o bardzo niskim napięciu i jako takie nie mogą być kompatybilne z gniazdami i wtyczkami stosowanymi w innych obwodach. 

 Skutki niezapewnienia ochrony – działanie prądu na ludzkie ciało

 Przepływ prądu elektrycznego przez ciało ludzkie może skutkować bardzo groźnymi urazami, uszkodzeniami, powikłaniami lub natychmiastową śmiercią osoby rażonej. Rodzaj skutków i ich rozległość zależą od wielu czynników, z rodzajem prądu, jego wartością, czasem przepływu i kierunkiem (drogą) przepływu na czele. Istotne jest też środowisko, w jakim dochodzi do rażenia, dlatego inne są normy dopuszczające długotrwałe rażenie prądem w środowisku normalnym (pomieszczenia mieszkalne, biura, klasy szkolne itp.: 50 V dla AC i 120 V dla DC), inne zaś w środowisku o zwiększonym zagrożeniu (łazienki, natryski, kanały rewizyjne itp.: 25 V dla AC i 60 V dla DC). Najostrzejsze są normy w przypadku rażenia w środowisku wodnym: 12 V dla AC i 30 V dla DC). Prąd elektryczny działa na ludzkie ciało w dwojaki sposób – pośrednio i bezpośrednio. Działanie pośrednie generuje głównie urazy, takie jak m.in. oparzenia spowodowane zetknięciem się skóry z nagrzanymi elementami, oparzenia łukiem elektrycznym, uszkodzenia wzroku przez zbyt dużą jasność (jaskrawość) łuku czy urazy mechaniczne wskutek upadku po porażeniu. Działanie bezpośrednie skutkuje inaczej – głównie zmianami fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi wewnątrz organizmu wywołanymi działaniem prądu na układ nerwowy, bądź elektrolizą płynów fizjologicznych i krwi. W efekcie u osoby porażonej może się pojawić skurcz mięśni, zatrzymanie oddechu i zaburzenia w krążeniu krwi, zaburzenia zmysłów wzroku, słuchu i równowagi, fibrylacja (migotanie komór serca) czy też oparzenie wewnętrznych części ciała. Każde z wymienionych zaburzeń może wystąpić indywidualnie lub mogą się one pojawić po kilka na raz, często prowadząc do zgonu osoby rażonej prądem.

  

Na podstawie materiałów publikowanych m.in. przez: Karwasz Sp. j., Instytut Elektroenergetyki Politechniki Łódzkiej, Centralny Instytut Ochrony Pracy (Warszawa), Akademię Górniczo-Hutniczą i Stowarzyszenie Elektryków Polskich.

Udostępnij:

Drukuj





Łukasz Lewczuk



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również