Ochrana proti nepřímému kontaktu

Normy a předpisy rozlišují dva typy nebezpečného kontaktu: přímý a nepřímý. V tomto článku se zaměříme na ochranná opatření před úrazem elektrickým proudem z nepřímého kontaktu.

Nepřímým dotykem se rozumí lidský kontakt s otevřenou vodivou částí zařízení, která při běžném provozu elektroinstalace není pod napětím, ale z nějakého důvodu se ukázalo, že je pod napětím, například v důsledku poruchy izolace. V tomto případě může být náhodný kontakt osoby s touto částí extrémně nebezpečný, protože proud bude protékat tělem osoby.

K ochraně před nepřímým dotykem, k zabránění úrazu osob nebo zvířat elektrickým proudem v případě selhání izolace se používají zvláštní opatření, jednotlivě nebo více najednou:

• ochranné uzemnění;

• automatické vypnutí;

• vyrovnání potenciálů;

• vyrovnání potenciálu;

• dvojitá nebo zesílená izolace;

• ultra nízké (nízké) napětí;

• ochranné elektrické oddělení obvodů;

• izolační (nevodivé) místnosti, plochy, plošiny.

Obrana země

Pro zajištění elektrické bezpečnosti se provádí ochranné uzemnění zařízení. Toto uzemnění se liší od funkčního uzemnění a zahrnuje připojení vodivých, potenciálně nebezpečných zařízení k uzemňovacímu zařízení.

Funkcí ochranného uzemnění je eliminovat nebezpečí pro osobu stojící na zemi a dotýkající se části zařízení, která byla pod napětím v důsledku zkratu. Všechny potenciálně nebezpečné vodivé části zařízení jsou spojeny se zemí prostřednictvím uzemňovacích zařízení připojených k zemnicímu vodiči. Ochranným uzemněním se napětí uzemněných částí sníží na bezpečnou hodnotu vzhledem k zemi.

Ochranné uzemnění se vztahuje na zařízení pracující s napětím do 1000 voltů:

• na jednofázové, izolované od země a na třífázové s izolovaným neutrálem;

• na zařízení pracující v sítích s napětím vyšším než 1000 voltů s uzemněným neutrálem a izolovaným neutrálem.

Jako zemnící vodič pro ochranné uzemnění může sloužit uměle uzemněný vodič (umělá uzemněná elektroda) nebo nějaký vodivý předmět umístěný v zemi, například železobetonová základna (přirozená uzemněná elektroda). Komunikační vedení, jako je kanalizační, plynové nebo topné vedení, by se pro tento účel nemělo používat.

Automatické vypnutí

Za účelem ochrany před úrazem elektrickým proudem s nepřímým kontaktem se provádí automatické vypnutí otevřením několika fázových vodičů současně a v některých případech také nulového vodiče. Tento způsob ochrany je kombinován s uzemňovacími a neutralizačními ochrannými systémy. Je použitelný i v případech, kdy není možné použít ochranné uzemnění.

Tento způsob ochrany se týká vysokorychlostních systémů, které dokážou v případě nebezpečné situace odpojit zařízení od sítě za méně než 0,2 sekundy. Doporučuje se realizovat ochranné odstavení ručního elektrického nářadí, mobilních elektroinstalací, domácích elektrospotřebičů.

Při sepnutí fáze ke skříni nebo výrazném poklesu izolačního odporu vůči zemi nebo při kontaktu živé části s lidským tělem se elektrické parametry obvodu změní a tato změna je signálem pro vypínání RCDskládající se z proudového chrániče a vypínače. Proudový chránič registruje změny parametrů obvodu a vyšle signál do spínače, který následně odpojí nebezpečné zařízení od sítě.

Proudové chrániče pro ochranu před nepřímým dotykem mohou reagovat na různé parametry: na zkratové proudy v neutralizačním systému nebo na rozdílový proud, na napětí těla vůči zemi nebo na napětí nulové složky. Tyto RCD se liší typem vstupního signálu. U zařízení s automatickými proudovými chrániči se po zaregistrování nouzové situace použije vyrovnání potenciálu, po kterém se vypne napájení.

Vyrovnání potenciálu

Pokud je ve stejné elektrické síti několik elektrických instalací, z nichž některé jsou uzemněny samostatným uzemňovacím zařízením bez připojení k vodiči PE a některé zařízení je připojeno k vodiči PE, je tento stav nebezpečný a je zakázáno uzemňovat el. instalace tímto způsobem.Proč? Protože pokud je jedna fáze zkratována k tělu, řekněme, motoru uzemněnému samostatnou zemí, pak budou těla uzemněných elektrických instalací pod napětím vzhledem k zemi. Pamatujte, že uzemnění je spojení bezproudových kovových částí elektrické instalace s nulovým vodičem sítě.

Zde hrozí nebezpečí, že zařízení s řádně organizovanou ochranou bude pod napětím. Tragické zkušenosti živočišného průmyslu ukazují, že takové nesprávné uzemnění zařízení vedlo k masovému úhynu zvířat.

Aby se předešlo těmto nebezpečím, používá se vyrovnání potenciálů. Vodivé části chráněného zařízení jsou spojeny tak, aby jejich potenciály byly stejné, čímž je zajištěna elektrická bezpečnost sítě při nepřímém kontaktu.

Podle PUE jsou elektrické instalace pro napětí do 1000 voltů vzájemně propojeny neutrální stíněný vodič PEN nebo PE přívodní vedení soustavy TN se zemnicím vodičem zemniče soustav IT a TT a s uzemňovacím uzemňovacím zařízením na vstupu do objektu.

Kovové sdělovací trubky konstrukce, vodivé části kostry budovy, vodivé části centralizovaných klimatizačních a ventilačních systémů, zemnící zařízení systému ochrany před bleskem 3 a 2 kat., vodivé pláště telekomunikačních kabelů, jakož i funkční uzemnění, příp. neexistují žádná omezení PUE, jsou zde také propojeny. Vodiče pro vyrovnání potenciálů ze všech těchto částí jsou pak připojeny k hlavní zemnicí sběrnici.

Vyrovnání potenciálu

Vyrovnání potenciálu může výrazně snížit napětí stupně na povrchu země nebo podlahy použitím ochranných vodičů, které jsou uloženy v zemi, v podlaze nebo na jejich povrchu a připojeny k zemnicímu zařízení. V některých případech se používá speciální zemní kryt. Potenciální vyrovnání lze považovat za speciální případ vyrovnání, pokud budeme vodivou podlahu uvažovat jako cizí vodivou část v elektroinstalaci spolu s kovovými konstrukcemi a potrubím.

Dvojitá nebo zesílená izolace

Pro ochranu před nepřímým dotykem v elektrických instalacích s napětím do 1000 voltů se používá dvojitá izolace. Hlavní izolace je chráněna nezávislou doplňkovou izolací. V případě poškození dodatečné izolace je hlavní izolace chráněna.

Zesílená izolace je svou ochrannou funkcí podobná dvojité izolaci, její stupeň ochrany odpovídá dvojité izolaci.

Vodivé části elektrických instalací s dvojitou ochrannou a zesílenou izolací nejsou připojeny ani k ochrannému vodiči, ani k systému vyrovnání potenciálů.

Zde bude vhodné poznamenat, že elektrické nářadí a ruční elektrické stroje podle třídy ochrany před úrazem elektrickým proudem se dělí do čtyř tříd: 0, I, II, III. Dále se podíváme na některé detaily ochran v nich implementovaných.

Třída 0. Základní izolace poskytuje ochranu před úrazem elektrickým proudem. V případě poruchy izolace jsou izolační místnosti, izolační prostory, plošiny, izolační podlahy chráněny před nepřímým lidským dotykem.Příkladem toho je vrtačka, jejíž kovové tělo nemá zemnící kontakt a zástrčka je dvoupólová. Mezi kabel a pouzdro, kde kabel vstupuje do pouzdra, by měla být umístěna pryžová průchodka, která zajistí izolaci.

Třída I. Základní izolace poskytuje ochranu před úrazem elektrickým proudem při připojení nechráněných vodivých částí k PE vodiči sítě, např. pračky s 3-pólovou Euro zástrčkou jsou takto chráněny.

třída II. Dvojitá nebo zesílená izolace pláště. Příkladem toho je plastový kryt příklepové vrtačky s 2pólovou zástrčkou a bez uzemnění.

Třída III. Napájecí napětí není pro lidi nebezpečné. Jedná se o tzv. extrémně nízké (nízké) napětí. Příkladem toho je domácí šroubovák.

Nízké (extrémně nízké) napětí

Nízké nebo jinými slovy extrémně nízké napětí je samo o sobě ochranou proti nepřímému dotyku. V kombinaci s ochranným oddělením elektrického obvodu, například pomocí oddělovacího transformátoru, je bezpečnost stejně vysoká. Nízkonapěťové obvody jsou odděleny od vysokonapěťových obvodů a v případech, kdy je extrémně nízké napětí vyšší než 60 V DC nebo vyšší než 25 V AC, jsou aplikována další opatření: izolace, opláštění.

Použití extrémně nízkého napětí v elektrických spotřebičích umožňuje opustit ochranné uzemnění jejich vodivých pouzder, s výjimkou situací nuceného spojení s vodivými částmi zařízení s nebezpečným napětím. Pokud je použito nízké napětí ve spojení s automatickým vypnutím, pak je jedna ze svorek zdroje připojena k ochrannému vodiči sítě, která tento zdroj napájí.

Ochranné elektrické oddělení obvodů

V elektrických instalacích s napětím do 1000 voltů se uplatňuje ochranné elektrické oddělení obvodů. Pomocí zesílené nebo dvojité izolace nebo základní izolace a ochranného vodivého stínění jsou některé živé části nebo obvody odděleny od ostatních. Špičkové napětí izolovaného obvodu nesmí být vyšší než 500 voltů. Ochranné elektrické oddělení obvodů probíhá např. v izolačním transformátoru. Živé části napájeného obvodu musí být umístěny odděleně od ostatních obvodů.

Elektrické oddělení obvodů výrazně zvyšuje bezpečnost dálkových sítí, a to díky oddělovacím transformátorům. Úseky sítí izolované od země a krátké délky se v porovnání s celou rozvětvenou sítí liší nevýznamnou elektrickou kapacitou a vysokým izolačním odporem. V případě nepřímého kontaktu proteče lidským tělem z fáze k zemi malý proud. Samostatná část okruhu je s tímto oddělením bezpečnější.

Izolační (nevodivé) místnosti, plochy, plošiny

Značný elektrický odpor stěn a podlah některých místností, ploch, míst, poskytuje dostatečnou ochranu před nepřímým dotykem i při absenci uzemnění vodivých částí elektrických instalací s napětím do 1000 voltů. Izolační místnosti slouží k ochraně osob před nepřímým kontaktem v případech, kdy jsou jiné způsoby ochrany nepoužitelné nebo nepraktické.

Je zde však důležitá podmínka: když je napětí elektrické instalace vyšší než 500 voltů, nesmí být odpor izolačních stěn a podlahy vůči místnímu uzemnění v žádném místě v místnosti a při napětí nižší než 100 kΩ do 500 voltů, minimálně 50 kΩ. Izolované místnosti neznamenají přítomnost ochranného vodiče, proto je v nich ve všech směrech vyloučena odchylka potenciálu zvenčí do vodivých částí oblasti.