Obsah

05

Ochrany před úrazem elektrickým proudem

5.1 Základní pojmy

Základní principy a požadavky pro ochranu osob a zvířat před úrazem elektrickým proudem jsou popsány v normách ČSN 33 2000-4-41 ed.2[1] a ČSN EN 61140 ed.2.[3]

  • Živá část je vodič nebo vodivá část určená k tomu, aby při normálním provozním stavu byla pod napětím, včetně středního vodiče N, ale podle úmluvy nezahrnuje vodič PEN.[3]

  • Nebezpečná živá část je živá část, která za určitých podmínek může způsobit úraz elektrickým proudem.[3]

  • Neživá část je vodivá část zařízení, které se lze dotknout a která není obvykle živá, ale může se stát živou v případě poruchy základní izolace (např. kostry, kryty, nosné konstrukce atd.).[3]

  • Dotykové napětí je napětí mezi vodivými částmi, kterých se osoba nebo zvíře dotýká současně (toto napětí je do značné míry ovlivněno okolnostmi, jako je odpor lidského těla včetně přídavných odporů oděvu, obuvi a případných osobních ochranných a pracovních pomůcek a okolím osoby nebo zvířete).

  • Krokové napětí je napětí mezi dvěma body zemského povrchu vzdálenými od sebe 1 m; vzdálenost 1 m se považuje za délku kroku člověka.

  • Úraz elektrickým proudem - fyziologický účinek elektrického proudu procházejícího tělem člověka nebo zvířete.[3]

    Velikost rizika vzniku úrazu elektrickým proudem je závislá na provozních podmínkách (napětí, proud, kmitočet atd.), působení vnějších vlivů v prostoru provozovaných elektrických zařízení a fyzickém a psychickém stavu zasažených.
    Může být způsoben proudem protékajícím postiženým tělem, jehož velikost překročí určitou bezpečnou mez, nebo může vzniknout v důsledku jiných nežádoucích účinků elektrického proudu, např. popálením nebo působením elektrického či elektromagnetického pole, nebo i dlouhodobým účinkem na lidské zdraví (u stejnosměrného proudu).[1]

  • Základní ochrana je ochrana před úrazem elektrickým proudem v bezporuchovém stavu.[3] (Pozn.: dříve označovala jako ochrana živých částí).

  • Ochrana při poruše je ochrana před úrazem elektrickým proudem při jedné poruše.[3] (Pozn.: dříve se označovala jako ochrana před úrazem neživých částí.)

  • Aktivní ochrany - předcházejí ohrožení:
    1. a) ochrana zamezením dotyku - (ochrana izolací polohou, zábranou),
    2. b) omezením tělového proudu na bezpečnou hodnotu - (například bezpečným napětím, omezením ustáleného proudu a náboje).

  • Pasivní ochrany - působí až po vzniku ohrožení. To je např. ochrana včasným samočinným odpojením od zdroje (například chrániči atd.).

5.2 Působení elektrického proudu na lidský organismus

5.2.1 Střídavý proud

Účinky elektrického proudu již možná někteří z vás pocítili. Čím má elektrický proud větší hodnotu, tím mohou být jeho účinky znatelnější, někdy až fatální, viz video 5.1.

Video 5.1 - Rizikové chování - Popálení elektrickým proudem

  • Na obr. 5.1 jsou zobrazeny dohodnuté zóny účinků střídavého proudu na člověka (pro frekvence 15 - 100 Hz). Je zde několik typických oblastí, viz tabulka 5.1.

  • Fibrilace znamená to, že se jednotlivé části srdečního svalu smršťují a roztahují nesynchronně, srdeční komora nedodává krev do oběhu a v důsledku toho dochází k prudkému poklesu krevního tlaku.

Obr. 5.1: Dohodnuté zóny účinků střídavého proudu (od 15 Hz do 100 Hz) na člověka


Označení zóny Mezní hodnoty Typické fyziologické účinky
AC-1 Do 0,5 mA - do čáry a Obvykle bez reakce.
AC-2 Od 0,5 mA k čáře b Obvykle bez škodlivých fyziologických účinků. Neúmyslné svalové stahy.
AC-3 Od čáry b ke křivce c1 Obvykle bez škod na organismu. Pravděpodobnost křečovitých stahů a obtíží při dýchání.
AC-4 Počínaje křivkou c1 K účinkům v zóně AC-3 se mohou při zvyšování proudu a prodlužování doby jeho průchodu přidat nebezpečné patologické účinky jako zástava srdce, dechu a závažná popálení.
AC-4.1 c1 až c2 Pravděpodobnost ventrikulárních fibrilací až u 5 % lidí zasažených elektrickým proudem.
AC-4.2 c2 až c3 Pravděpodobnost ventrikulárních fibrilací až u 50 % lidí zasažených elektrickým proudem.
AC-4.3 Za křivkou c3 Pravděpodobnost ventrikulárních fibrilací u více než 50 % lidí zasažených elektrickým proudem.

Tab. 5.1: Dohodnuté zóny účinků střídavého proudu na člověka (pro frekvence 15 - 100 Hz)[1]:


5.2.2 Stejnosměrný proud

  • Hodnota stejnosměrného proudu, při které člověk ještě nepociťuje žádné účinky, je stanovena do 2 mA. Po překročení této hranice závisí účinky proudu na lidský organismus opět nejen na velikosti proudu, ale i na době působení.

  • Za hranicí 2 mA cítí člověk nejprve slabé štípnutí při zapínání a vypínání, pak svalové stahy. Při vyšších hodnotách se začnou projevovat poruchy srdečních stahů, ventrikulární fibrilace a závažná popálení.

  • Přestože stejnosměrný proud má z krátkodobého hlediska podstatně mírnější účinky, než proud střídavý, je též velmi nebezpečný, protože po delším působení může způsobovat rozklad krve.

  • Dle [1] lze vymezit tzv. konvenční mezní hodnoty proudů z hlediska jejich účinků na lidský organismus, viz tab. 5. 2.
Účinky Mezní hodnoty v mA pro proud
AC DC
Mez vnímání - proud je vnímán od 0,5 2
Mez uvolnění - proud zabraňuje uvolnění od 5 25
Závažnější negativní účinky pro zdraví od 30 120

Tab. 5.2: Konvenční mezní hodnoty proudů z hlediska jejich účinků na lidský organismus:


5.2.3 Bezpečná jmenovitá napětí

  • Meze bezpečných malých napětí jsou závislé na prostoru, ve kterém je elektrické zařízení umístěno a ve kterém vykonává svou funkci.
  • Tyto hodnoty shrnuje tabulka 5.3.

Prostory Dochází-li při obsluze k dotyku zařízení Nejvyšší bezpečná malá napětí živých částí
Střídavá1) Stejnosměrná2)
Normální i nebezpečné - živých 25 60
- krytů3) 50 120
Zvlášť nebezpečné - živých - -
- krytů3) 12 25

Tab. 5.3: Bezpečná jmenovitá napětí s ohledem na členění prostoru a na způsob dotyku:[1]

1) Jmenovitá efektivní hodnota napětí se volí v daném rozsahu tak, aby nebyla překročena uvedená hodnota. Maximální hodnoty pro nesinusový průběh nejsou zatím stanoveny.
2) Stejnosměrná napětí jsou bez zvlnění (efektivní hodnota zvlněného napětí nepřesahuje 10 % stejnosměrné složky).
3) Rozumí se krytů izolovaných od živých částí.


5.2.4 Odpor lidského těla

  • Správně bychom měli hovořit o impedanci, ale tato impedance má převážně charakter činného odporu.

  • Je známo, že lidské tělo obsahuje průměrně 60 - 70 % vody, proto je elektricky vodivé.

  • Celková impedance lidského těla má několik částí, viz obr. 5.2. Na tomto obrázku je zobrazena i dráha proudu od ruky k ruce. Hlavní podíl na vnitřní impedanci těla mají končetiny (ruce a nohy), zvláště pak klouby. Naproti tomu odpor trupu je zanedbatelně malý.

    • Obr. 5.2: Vnitřní impedance lidského těla


  • Velikost impedance lidského těla je závislá i na momentálním fyzickém i psychickém stavu člověka, též na vlhkosti a teplotě kůže, zpocená kůže má podstatně menší odpor než suchá. Dále závisí též na řadě vnějších vlivů, jako je napětí, frekvence, doba průchodu proudu, plocha dotýkající se části pod napětím nebo tlak na tuto plochu.

  • Průměrný odpor lidského těla se v různých zdrojích uvádí 2-3 kΩ.

  • Při střídavém napětí okolo 50 V je impedance velká a závisí zejména na odporu kůže. Při vyšších napětích závisí na impedanci kůže stále méně a v podstatě se již rovná vnitřní impedanci těla.

  • Závislost celkové impedance a odporu těla na napětí lze vyjádřit grafem, viz obr. 5.3. Jedná se přitom o impedanci měřenou pro dráhu proudu ruka – ruka při střídavém proudu 50/60 Hz, kdy dotyk s částmi pod napětím byl na velké ploše (50 až 100 cm2). Impedance je vyznačena čerchovanou čarou, odpor změřený za stejných podmínek při stejnosměrném proudu je vyznačen plnou čarou.

    • Obr. 5.3: Závislost impedance lidského těla na velikosti napětí


5.3 Třídy ochrany pohyblivých elektrických zařízení

  • Podle způsobu, jak je zajištěna základní ochrana a ochrana při poruše, se spotřebiče rozdělují do čtyř tříd - 0, I, II a III. Znát způsob ochrany daného spotřebiče je velmi důležité jednak pro práci se spotřebičem, jednak pro provádění revizí spotřebičů.

  • Zajištění ochrany a značení je zřejmé z tabulky 5.4.

  • Třída ochrany by měla být vyznačena na každém spotřebiči. Značky jsou též v tabulce 5.4.

  • Zařízení třídy ochrany 0 není dovoleno v České republice používat, protože u něj není prakticky zajištěna ochrana při poruše. Tato ochrana by mohla být provedena např. nevodivým okolím, což je ale v praxi těžko dosažitelné, viz kapitola 5.6.5.

Třída ochrany
0 I II III
Označení Žádné
V místě připojení vodiče PE
Na typovém štítku
Na typovém štítku
Základní ochrana Základní izolace Základní izolace Základní izolace Omezení napětí
Ochrana při poruše Není Ochranné pospojování (spojení s ochranným vodičem) Přídavná nebo zesílená izolace Oddělení od jiných obvodů

Tab. 5.4: Třídy ochrany elektrických předmětů:


5.4 Ochranné prostředky

  • Každá část elektrického zařízení musí mít některou z ochran před úrazem elektrickým proudem. Příslušná ochrana by měla být přizpůsobena podmínkám elektrické instalace. Ochranu může zajišťovat okolí, samotné zařízení, rozvodná soustava, nebo jejich vhodná kombinace.

  • Jednotlivá technická zařízení ochran se nazývají ochranné prostředky.[9]

  • Každé elektrické zařízení musí mít základní ochranu, která zajišťuje ochranu před přímým dotykem (ochrana živých částí). Ta však může selhat, a proto se provádí i ochrana při poruše (ochrana před nepřímým dotykem - ochrana neživých částí) buď samostatným ochranným prostředkem nezávislým na základní ochraně, nebo prostředkem zvýšené ochrany.

  • Kombinace vhodných ochranných prostředků základní ochrany a ochrany při poruše vytváří ochranné opatření. Přehled ochranných opatření shrnuje tabulka 5.5.

Prostředky základní ochrany Prostředky ochrany při poruše Prostředky zvýšené ochrany
  • Základní izolace
  • Přepážky a kryty
  • Zábrany
  • Ochrana polohou
  • Omezení napětí (ELV)
  • Omezení ustáleného proudu a náboje
  • Přídavná izolace
  • Ochranné uzemnění a pospojování
  • Automatické odpojení od zdroje
  • Jednoduché oddělení obvodů
  • Nevodivé okolí
  • Zesílená izolace
  • Ochranné oddělení obvodů

Tab. 5.5: Ochranné prostředky před úrazem elektrickým proudem[9]:


5.5 Prostředky základní ochrany

5.5.1 Základní izolace

  • Základní izolace je izolace nebezpečných živých částí, která zajišťuje základní ochranu.[3]

  • Živé části musí být zcela pokryty izolací, kterou je možné odstranit pouze jejím zničením (na rozdíl od krytů vyrobených z izolantů).

  • U zařízení musí izolace vyhovět požadavkům příslušných norem pro elektrická zařízení.

  • Lakování, smaltování a pokrytí oxidy kovů se nepovažuje za izolaci ve smyslu ochrany před úrazem.

  • Různé izolační materiály a jejich vlastnosti byly probrány v předmětu Elektrotechnologie.

5.5.2 Ochrana kryty nebo přepážkami

  • Přepážky a kryty jsou součástí elektrického zařízení a jsou určené k tomu, aby bránily dotyku živých částí.

  • Živé části musí být uvnitř krytů nebo za přepážkami, které zajišťují stupeň krytí aspoň IP 2X, nebo IPXXB, tj. chránit před vniknutím předmětů větších než 12,5 mm, kromě případu, kdy se větší otvory objeví během výměny částí, např. objímky žárovek.

  • Vodorovné horní povrchy snadno přístupných krytů a přepážek musí poskytovat krytí alespoň IP 4X, nebo IPXXD. V energetice platí tato hodnota u rozvaděčů (včetně kabelových skříní) přístupných laikům a pracovníkům seznámeným (na veřejně přístupných místech).

  • Kryty nebo přepážky musí být pevně zajištěny a mít dostatečnou stabilitu a trvanlivost, aby v daných podmínkách poskytovaly potřebnou ochranu.

  • Jestliže je nutné kryty nebo přepážky odstranit, musí to být možné jen s použitím klíče nebo nástroje.

  • Krytí se označuje mezinárodním kódem IPXX, kde
    • 1. číslo udává stupeň ochrany před vniknutím cizího předmětu,
    • 2. číslo udává stupeň ochrany před vnikáním vody.

  • Popis jednotlivých stupňů krytí je v tabulce 5.6.

  • K tomu se přidávají přídavná a doplňková písmena:
    • a) přídavná:
      • A…zabraňuje dotyku hřbetem ruky
      • B… zabraňuje dotyku prstem
      • C… zabraňuje dotyku nástrojem
      • D… zabraňuje dotyku drátem
    • b) doplňková:
      • H… zařízení s vysokým napětím
      • M… během zkoušky vodou je zařízení v pohybu (např. rotor stroje)
      • S… během zkoušky vodou je zařízení v klidu (např. rotor stroje)
      • W… vhodné pro použití za stanovených povětrnostních podmínek (krytí je dosaženo dodatečnými ochrannými vlastnostmi nebo metodami)

Krytí Význam Příklad použití
IP0X Nechráněné Uzavřené bezprašné prostory bez osob (např. trafostanice)
IP1X Chráněné před velkými cizími tělesy o průměru ≥ 50 mm (např. ruka) Bezprašné vnitřní prostory s obsluhou (např. rozvodna)
IP2X Chráněné před středně velkými cizími tělesy o průměru ≥ 12,5 mm (např. prst) Bezprašné místnosti s většími volnými předměty (např. zakryté motory)
IP3X Chráněné před malými cizími tělesy o průměru ≥ 2,5mm (např. nástroj) Bezprašné vnitřní i vnější prostory s drobnými a tenkými volnými předměty
IP4X Chráněné před malými cizími tělesy o průměru ≥ 1mm (např. drát) Vnější a vnitřní prostory, bez prachu
IP5X Chráněné před prachem Svorkovnice v prašném prostředí (např. v zemědělství)
IP6X Prachotěsné Plně prachotěsné přístroje
IPX0 Nechráněné Suché prostory, ve kterých se sráží kondenzovaná voda
IPX1 Chráněné proti svislé kapající vodě V místech jen s vertikální kapající vodou
IPX2 Chráněné proti kapající vodě ve sklonu 15 ° Místa, kde provozní prostředky nejsou vystaveny stříkající vodě
IPX3 Chráněné proti kropení (dešti) ve sklonu 60 ° Chráněné prostředí venku bez přímých povětrnostních vlivů
IPX4 Chráněné proti stříkající vodě ze všech směrů Venku s malým vlivem počasí nebo trvale vlhkém prostředí (např. koupelna)
IPX5 Chráněné proti proudu tryskající vodě ze všech směrů Nechráněné místo venku nebo v podnebí se stálou relativní vlhkostí 80 %
IPX6 Chráněné proti intenzivně tryskající vodě ze všech směrů Provozní prostředky, které jsou krátkodobě vystaveny silně tryskající vodě ze všech směrů
IPX7 Chráněné proti dočasnému ponoření Přenosná čerpadla
IPX8 Chráněné proti trvalém ponoření Pro trvalý provoz pod vodou, též pod tlakem

Tab. 5.6: Stupně krytí


5.5.3 Ochrana zábranou

  • Zábrana má bránit neúmyslnému přiblížení nebo nahodilému dotyku s živými částmi, tedy:
    • neúmyslnému přiblížení těla k živým částem,
    • nahodilému dotyku živých částí během činnosti zařízení pod napětím v běžném provozu.[4]

  • Zábrany nejsou přímou součástí zařízení, jsou vytvářeny v jeho blízkosti při montáži. Konkrétní vzdálenosti zábrany od živých částí udávají normy, tyto vzdálenosti jsou závislé na prostředí, na odborné způsobilosti osob, které mají k zábraně přístup a na kvalitě zábrany.

  • Tam, kde mají přístup osoby bez elektrotechnických znalostí, musí být zábrana pevná, dostatečně vysoká a odstranitelná jen s použitím nástroje, musí být zajištěna, aby se nedala obejít, nemohla být úmyslně odstraněna, je nutné ji vždy označit výstražnou tabulkou (např. viz obr. 5.4), aby byla dobře rozeznatelná od stejných překážek majících jiný účel. Je vhodné a doporučuje se, aby odnímatelné zábrany byly z izolantu.

  • Příkladem zábran jsou: dveře, ploty, mříže, zábradlí atd.

Obr. 5.4: Příklad výstražné tabulky


5.5.4 Ochrana polohou

  • Princip ochrany polohou spočívá v tom, že části současně přístupné dotyku, které mají rozdílný potenciál, nesmí být v dosahu rukou. Musí být tedy umístěny mimo dosah osob.

  • V jaké minimální vzdálenosti je třeba umístit zařízení NN při ochraně polohou, ukazuje obrázek 5.5 a vzdálenosti jsou shrnuty v tabulce 5.7.

    • Obr. 5.5: Dosah ruky od stanoviště osob


    Přístup osob pro různé kvalifikace Vzdálenost dle obr. 5.5
    a (m) b (m) c (m)
    Laici a pracovníci seznámení 5 3 -
    Nepřístupné laikům a pracovníkům seznámeným 2,5 uvnitř
    2,7 venku     		1,25 uvnitř
    1,5 venku     		0,75

    Tab. 5.7: Vzdálenosti při ochraně polohou pro zařízení NN


  • Pro zařízení VN jsou též minimální vzdálenosti stanoveny a budeme se jimi zabývat v kapitole o venkovním vedení VN a VVN.

5.5.5 Omezení napětí

  • Omezení napětí znamená, že napětí mezi dvěma současně přístupnými částmi nesmí překročit hodnotu ELV (Extra Low Voltage) [9], tedy v podstatě hodnotu bezpečného napětí, viz tabulka 5.3.

  • Jedná se o nejbezpečnější typ ochrany proti úrazem elektřinou.

  • Používá se pro elektrotechnická zařízení třídy ochrany III, např. ve zvlášť nebezpečných prostorech, pro elektrické hračky, pro zdravotnické přístroje určené pro kontakt s tělem pacienta atd.

  • SELV (Safety Extra Low Voltage)
    • Obvod bezpečného napětí je oddělený od obvodů s napětím vyšším než bezpečné. Není dovoleno záměrně spojit kterýkoliv vodič obvodu SELV s živými částmi, nebo s ochranným vodičem jiného obvodu, dokonce není dovoleno spojení obvodu SELV se zemí.

    • Zdrojem napětí pro obvod SELV může být:
      • - elektrochemický zdroj (baterie),
      • - generátor,
      • - transformátor se vstupem na vyšší napětí než je výstup SELV,
      • - elektronický zdroj se vstupem napájeným vyšším napětím a na výstupu s napětím SELV.

    • Zásuvkové spoje obvodů SELV musí být s jinými obvody nezáměnné a nesmějí mít kontakt pro ochranný vodič.

    • Příkladem jsou třeba dětské hračky napájené z elektrochemického zdroje.

  • PELV (Protective Extra Low Voltage)
    • Obvod PELV je opět oddělený od ostatních obvodů s vyšším napětím než ELV.

    • Na rozdíl od obvodu SELV je zde kostra spojená s ochranným vodičem, což vlastně znamená uzemnění u zdroje.

    • Používá se např. pro ovládací a regulační obvody s polovodiči.

  • FELV (Functional Extra Low Voltage)
    • Nejde o druh ochrany bezpečným napětím.

    • Obvod sice pracuje s napětím spadajícím do kategorie malých napětí, ale nikoliv z bezpečnostních, ale z funkčních důvodů.

    • Živé části obvodu FELV musí být chráněny kryty, přepážkami, nebo izolací.

    • Ochrana při poruše se provádí
      • - spojením neživých částí obvodu s ochranným vodičem, přičemž se předpokládá, že vstupní obvod je chráněn automatickým odpojením od zdroje, což je důvod, proč je FELV dnes přiřazeno k ochraně automatickým odpojením od zdroje,
      • - zdrojem malého napětí, kterým je transformátor zajišťující alespoň jednoduché oddělení vinutí vstupní strany od strany výstupní.

5.5.6 Ochrana omezením ustáleného proudu a náboje

  • Tato ochrana má zajistit, že proud, který lidským tělem proteče při dotyku s živou či neživou částí, je omezen na hodnotu, která nebude citelná nebo nebezpečná.

  • Doporučené a mezní hodnoty udává norma ČSN EN 61140, ed. 2.

  • Ustálený proud mezi částmi současně přístupnými dotyku tekoucí činným odporem 2 000 Ω nesmí překročit 3,5 mA střídavého nebo 10 mA stejnosměrného proudu.

  • Nahromaděný náboj mezi současně přístupnými částmi chráněnými ochrannou impedancí nesmí překročit 50 μC.

5.6 Prostředky ochrany při poruše

5.6.1 Přídavná izolace

  • Přídavná izolace slouží k ochraně při poruše.

  • Přídavná izolace musí snést alespoň stejné elektrické namáhání jako izolace základní.

  • Spolu se základní izolací tvoří izolaci dvojitou. Značka .

  • Elektrické zařízení, které má pouze základní izolaci, musí být doplněno přídavnou izolací v průběhu výstavby (montáže) elektrické instalace. Na viditelném povrchu a vnitřku krytu musí být umístěna značka .

5.6.2 Ochranné uzemnění a pospojování

  • Pospojováním se zajišťuje to, že všechny pospojované části jsou uvedeny na stejný potenciál. Obvykle se provádí pospojování všech neživých částí elektrických zařízení a všech cizích vodivých částí. Všechny pospojované části se nakonec spojí s uzemněním objektu.

  • V každém objektu se provádí hlavní ochranné pospojování, které se prakticky realizuje hlavní ochrannou svorkou (přípojnicí), na níž jsou navzájem spojeny:
    • ochranné vodiče,
    • uzemňovací přívod,
    • vodivé části přicházející do budovy (potrubí, kovové pláště kabelů),
    • kovová potrubí v budově (voda, plyn, ústřední topení),
    • kovové konstrukční části budovy a jiné kovové hmoty (klimatizace).

  • V některých případech se provádí ještě doplňující pospojování (např. v koupelně), které musí zahrnovat ty části, které jsou současně přístupné dotyku, a to:
    • všechny neživé části upevněných elektrických zařízení,
    • vodivé části neelektrických zařízení,
    • hlavní kovové armatury železobetonu, pokud je to proveditelné.

    Odpor mezi neživými částmi současně přístupnými dotyku musí splňovat podmínku

    `R ≤ \frac {50}{I_a}(Ω)`


    kde Ia je pro nadproudové jistící prvky proud zajišťující jejich působení do 5 s a pro proudové chrániče je to jejich jmenovitý vybavovací proud (A).

5.6.3 Automatické odpojení od zdroje

  • Nutným předpokladem pro použití této ochrany je správně provedené uzemnění a pospojování.

  • Použije se ochranný přístroj, který v případě poruchy izolace mezi živou a neživou částí, nebo mezi živou částí a ochranným vodičem samočinně odpojí chráněný obvod od zdroje napájení. Odpojení musí být dostatečně rychlé, aby dotykové napětí nemělo nebezpečné fyziologické účinky. Proto jsou v předepsány maximální doby odpojení v síti TT a TN, viz tabulka 4.3

  • Jako ochranné přístroje se používají pojistky, jističe, proudové chrániče. Tyto přístroje jsou podrobně probrány v kapitole 4.


  • Ochrana samočinným odpojením vadné části v síti TN
    Podmínky provedení ochrany:
    • Všechny neživé části jsou spojeny s uzemněným bodem sítě ochranným vodičem (v síti TN-C vodičem PEN a v síti TN-S vodičem PE);

    • Ochranný vodič a krajní (fázový) vodič musí být dimenzován tak, aby při zkratu mezi fázovým vodičem a neživou částí zařízení vznikl ve smyčce, která se tím uzavře (poruchová smyčka), vypínací proud nejbližšího ochranného přístroje a k odpojení došlo v předepsaném čase. Impedance poruchové smyčky musí vyhovovat podmínce:

      `Z_S \cdot I_a ≤ U_0`


      kde:
      ZS - impedance smyčky zahrnující zdroj, pracovní vodič k místu poruchy a ochranný vodič mezi místem poruchy a zdrojem (Ω),

      Ia - proud zajišťující samočinné působení ochranného prvku do doby stanovené normou (A),

      U0 - jmenovité napětí sítě proti zemi (V);

    • Zemní odpor pracovního uzemnění uzlu zdroje nebo pracovně uzemněného místa zdroje nemá být větší než 5 Ω;

    • Vodič PE ani PEN se nesmí jistit;

    • Vodiče PEN a PE se musí dimenzovat tak, aby v nich nevznikly při poruše nepřípustné úbytky napětí, a za dobu, než nadproudové jištění odpojí vadnou část, nevzrostla nepříznivě jejich teplota;

    • Proudový chránič nelze použít v síti TN-C.

    Působení ochrany ukazuje obr. 5.6. Samočinné odpojení je zde zajištěno pojistkou v každé fázi. Při poruše, kdy proteče fází proud zajišťující odpojení, musí pojistka vypnout do doby stanovené normou. Samozřejmostí by mělo být i odpojení zbývajících dvou fází, viz kapitola o pojistkách. Neživá část je spojena s ochranným vodičem PE. Na obrázku je také znázorněna poruchová smyčka s impedancí Zs, kterou prochází proud Ia

    • Obr. 5.6. Samočinné odpojení v síti TN-S


  • Ochrana samočinným odpojením vadné části v síti TT
    Podmínky ochrany:
    • Soustava má uzemněný uzel (nulový bod) a chráněné neživé části jsou také uzemněny. V případě poškození základní izolace se uzavírá obvodem (přes uzemnění uzlu a uzemnění neživé části) poruchový proud;

    • Pro ochranu při poruše se používá obvykle proudový chránič, neboť použití pojistek a jističů by předpokládalo velmi malou impedanci smyčky, které lze vzhledem k uzemnění neživých částí těžko dosáhnout;

    • Odpor uzemnění neživých částí včetně uzemňovacího přívodu je dán vztahem:

      `R_Z≤\frac {50}{I_d} (Ω)`

      kde Id - poruchový proud (A);

    • Všechny neživé části elektrických zařízení chráněné stejným přístrojem musí být spojeny se společným zemničem;

    • Neživé části se nesmí spojovat s vodičem N.

    Působení chrániče v síti TT je na obrázku 5.7. Kostra spotřebiče (neživá část) je přímo uzemněná, toto uzemnění je na obrázku označeno jako PE. Na obrázku je červeně zakreslena cesta, kterou při poruše prochází poruchový proud.

    • Obr. 5.7: Ochrana proudovým chráničem v síti TT (samočinné odpojení)


  • Ochrana samočinným odpojením vadné části v síti IT
    • V síti IT jsou živé části izolované od země nebo spojené se zemí přes dostatečně vysokou impedanci, proto je možný provoz sítě i při prvním jednopólovém zemním spojení. Hlídání izolačního stavu sítě se nepřikazuje, provádí se například metodou kontroly všech napětí proti zemi.

    • Neživé části se chrání uzemněním a mohou být uzemněny jednotlivě, po skupinách, nebo společně.

    • Při poruše tečou mezi místem poruchy, zdrojem a zemí kapacitní proudy, viz obr. 5.8.

    • Na neživé části nesmí při poruše vzniknout napětí vyšší než 50 V, proto musí pro první poruchu platit podmínka stejná jako pro síť TT

      `R_Z\cdot I_a≤50`

      kde:
      RZ - odpor uzemnění neživých částí včetně uzemňovacího přívodu (Ω),

      Ia - poruchový proud při první poruše (A).

    • V případě druhé poruchy[8] se již předpokládá, že poruchový proud Ia (při poruše v jiné fázi) uvede do činnosti příslušný ochranný prvek a zařízení bude odpojeno. V tomto případě musí být splněny podmínky pro impedanci smyčky obdobné těm, které jsou předepsány pro automatické odpojení v síti TN. Jenom je nutno počítat s tím, že k prvé poruše může dojít na jednom konci sítě v jednom obvodu, zatímco druhá porucha vznikne na druhém konci sítě v úplně jiném obvodu. Proto je potřeba uvažovat ne jen jednu, ale dvě smyčky, jimiž musí poruchový proud proběhnout, tedy má platit:
      • - v případě, kdy nulový vodič v síti IT není vyveden, tedy se počítá s napětím U mezi fázemi (sdruženým):

        `2Z_s\cdot I_a ≤ U`


      • - nebo ve zvláštním případě, kdy nulový vodič v síti IT vyveden je, a pak se počítá s fázovým napětím U0 (mezi fází a uzlem):

        `2Z_s\cdot I_a ≤ U_0`


    • Pro odpojení při druhé poruše se použijí pojistky, jističe.

      Obr. 5.8: Kapacitní spojení vodičů sítě IT se zemí


5.6.4 Jednoduché oddělení obvodů

  • Při použití této ochrany je obvod galvanicky oddělen od země a od ostatních obvodů.

  • Požadavky na provedení
    • Oddělení chráněného obvodu od napájecího obvodu;
    • Živé části odděleného obvodu nesmějí být spojené v žádném bodě s jiným obvodem nebo se zemí nebo s ochranným vodičem;
    • Obvod musí být napájen ze zdroje s alespoň základní izolací, jako např. přes oddělovací transformátor;
    • Napětí elektricky odděleného obvodu U2 ≤ 500 V.

  • Zdroj odděleného obvodu může napájet:
    • - 1 spotřebič – neživá část se nesmí spojit s ochranným vodičem, ani s neživými částmi jiných zařízení;
    • - více zařízení – neživé části všech zařízení musí být navzájem spojeny izolovanými vodiči neuzemněného pospojování.

  • Ochrana elektrickým oddělením je na obr. 5.9.

Obr. 5.9: Ochrana elektrickým oddělením


5.6.5 Nevodivé okolí

  • V případě ochrany nevodivým okolím je člověk izolován od ostatního okolí. To má zabránit současnému dotyku s částmi, které mohou mít v důsledku porušení základní izolace živých částí různý potenciál.

  • Aby byla tato ochrana zajištěna, musí být provedena dostatečná izolace prostoru kolem elektrického zařízení. V okolí elektrického zařízení musí být impedance proti zemi alespoň:
    • 50 kΩ, jestliže jmenovité napětí sítě nepřekračuje 500 V,
    • 100 kΩ, jestliže jmenovité napětí sítě překračuje 500 V.

  • Nevodivé okolí jako ochranný prostředek je užíváno jen zřídka a jeho uplatnění je obvykle doplňováno organizačními opatřeními, tj. trvalou kontrolou elektrického zařízení a jeho okolí, aby do něho nemohl být zavlečen jiný potenciál (aplikuje se jen u instalací, jejichž provoz je řízený osobou znalou nebo pod jejím dozorem).[8]

5.7 Prostředky zvýšené ochrany

Zvýšená ochrana má plnit funkci ochrany základní i při poruše. Kromě ochran dále uvedených v bodech 5.7.1 a 5.7.2 sem patří i ochrana omezením ustáleného proudu a náboje (viz 5.5.6) a ochrana bezpečným napětím (5.5.5).


5.7.1 Zesílená izolace

  • Zesílená izolace je schopna svou kvalitou plnit současně úkol jak základní, tak i přídavné izolace. Lze ji však užít jen na těch částech elektrických předmětů, kde nepřichází v úvahu zničení vadou zařízení (teplem při spálení vinutí atd.).

5.7.2 Ochranné oddělení obvodů

  • Ochranné oddělení obvodů je obdobou jednoduchého oddělení obvodů. Rozdíl mezi oběma opatřeními je v tom, že jednoduché oddělení obvodů slouží jako opatření při poruše, jestliže došlo k porušení základní ochrany představované základní izolací, zatímco ochranné oddělení zajišťuje najednou jak ochranu základní, tak ochranu při poruše. Z toho vyplývají především zvýšené nároky na izolaci mezi obvody.

  • Ochranné oddělení se zpravidla používá tam, kde jsou vytvořeny speciální podmínky, které sice představují zvýšené riziko, ale přitom je z provozních důvodů nezbytné pracovat s "normálním" napětím (230 V). Sem patří např.:
    • proudové okruhy pro provoz elektrického nářadí (vrtačky, brusky, nýtovací kladiva apod.),
    • práce v těsných prostorách nebo zónách s vodivými stěnami (stavba lodí nebo potrubí, nádrže, jámy, šachty apod.),
    • provoz speciálních přístrojů v prostorách využívaných k lékařským účelům.

  • Obvykle bývá tato ochrana provedena pro jeden spotřebič, ale je přípustná i pro více spotřebičů při splnění podmínek:
    • oddělení chráněného obvodu od napájecího obvodu,
    • živé části odděleného obvodu nesmějí být spojené v žádném bodě s jiným obvodem - omezení délky vedení na l ≤ 500 m,
    • napětí elektricky odděleného obvodu U2 ≤ 500 V,
    • `U_2\cdot l ≤ 100000 V \cdot m`
    • v odděleném obvodu musí být neživé části elektrických zařízení spojeny neuzemněným místním pospojováním.

  • Ochranné oddělení obvodů je naznačeno na obr. 5.10.

    Obr. 5.10: Ochranné oddělení obvodů


5.8 Doplňková ochrana

Doplňková ochrana se používá pouze na doplnění základní ochrany (ochrana živých částí), nemůže být tedy sama použita jako základní ochrana.


5.8.1 Doplňková izolace

  • Ochranné pomůcky pro ochranu doplňkovou izolací musí splňovat požadavky na zesílenou izolaci.

  • Ochranu doplňkovou izolací (izolační rukavice, ochranný izolační koberec atd.) smí jako základní ochranu používat osoby minimálně znalé (§5).

5.8.2 Proudový chránič

  • Ochrana proudovým chráničem je určena pro ochranu při poruše, pro základní ochranu se smí použít pouze jako doplňková ochrana.

  • Proudový chránič je podrobně popsán v kapitole 4.6.

5.9 Kontrolní otázky

Zdroje

[1] ČSN 33 2000-4-41 ed.2 Elektrické instalace nízkého napětí - Část 4-41: Ochranná opatření pro zajištění bezpečnosti - Ochrana před úrazem elektrickým proudem
[2] KULHÁNEK Eduard: EN3, interní materiál VOŠ a SPŠE F. Křižíka
[3] ČSN EN 61140 ed.2 Ochrana před úrazem elektrickým proudem - Společná hlediska pro instalaci a zařízení
[4] KOLEKTIV AUTORŮ: Průvodce elektrikáře přípravou na zkoušky a přezkoušení podle vyhlášky č. 50/1978 Sb., PRE 2013
[5] články o účincích proudu na lidský organismus.
Dostupné z http://elektrika.cz/data/clanky/o-ucincich-proudu-na-lidsky-organismus
[6] KOŠŤÁL JOSEF: Ochranné oddělení, ELEKTRO 02/2005.
Dostupné z
http://www.odbornecasopisy.cz/elektro/casopis/tema/ochranne-oddeleni--13768
[7] KŘÍŽ MICHAL, IN-EL, spol. s r. o.: Účinky proudů na člověka (informace k nové ČSN IEC/TS 60479-1), dostupné z http://www.in-el.cz/?t=201&p=103162
[8] Elektronická učebnice - olomoucký kraj - Elektrotechnika.
Dostupné z https://eluc.kr-olomoucky.cz
[9] KALÁB, Pavel a Miroslav STEINBAUER, UTEE FEKT VUT V BRNĚ: Bezpečnost v elektrotechnice, Brno, 2011.
Dostupné z: http://www.utee.feec.vutbr.cz/files/predmety/El_kvalif/BBZ.pdf

Média

Obr. 5.1 Dohodnuté zóny účinků střídavého proudu (od 15 Hz do 100 Hz) na člověka: Dohodnuté zóny účinků střídavého proudu (od 15 Hz do 100 Hz) na člověka [obrázek]. In: O účincích proudu na lidský organismus[online]. KŘÍŽ, Michal, 9. 12. 2010, [vid. 12. 3. 2016]. Dostupné z: http://elektrika.cz/obr/10lpkriz_12v.jpg
Obr. 5.2 Vnitřní impedance lidského těla: K odvození velikosti proudu mezi rukama při dotyku částí, mezi nimiž je napětí UT [obrázek]. In: Účinky proudů na člověka (informace k nové ČSN IEC/TS 60479-1). KŘÍŽ, Michal, 18. 8. 2013. [vid. 12. 3. 2016]. Dostupné z: http://www.in-el.cz/?t=201&p=103162
Obr. 5.3 Závislost impedance lidského těla na velikosti napětí: Statistické hodnoty impedance a odporu lidského těla. [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - BOZP při práci na elektrickém zařízení - Odpor lidského těla [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016]. Dostupné z: https://eluc.kr-olomoucky.cz/verejne/lekce/344. Původní zdroj: KALÁB Pavel, STEINBAUER Miroslav. Bezpečnost v elektrotechnice. ©VUT Brno. 2011.
Obr. 5.4 Příklad výstražné tabulky: Pozor elektrické zařízení [obrázek]. In: Safety shop - Energo značení - elektro výstrahy - pozor elektrické zařízení<úem> [online]. [vid. 12. 3. 2016]. Dostupné z: http://www.safetyshop.cz/p321-pozor-elektricke-zarizeni
Obr. 5.5 Dosah ruky od stanoviště osob: Dosah ruky od stanoviště osob [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - BOZP při práci na elektrickém zařízení - Prostředky základní ochrany [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016]. Dostupné z: https://eluc.kr-olomoucky.cz/verejne/lekce/367.
Obr. 5.6 Samočinné odpojení v síti TN-S: Ochrana automatickým odpojením v síti TN [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - BOZP při práci na elektrickém zařízení - sítě TN [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016]. Dostupné z: https://eluc.kr-olomoucky.cz/verejne/lekce/391. Původní zdroj: KALÁB Pavel, STEINBAUER Miroslav. Bezpečnost v elektrotechnice. ©VUT Brno. 2011.
Obr. 5.7 Ochrana proudovým chráničem v síti TT (samočinné odpojení): Ochrana proudovým chráničem v síti TT [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - BOZP při práci na elektrickém zařízení - sítě TT [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016]. Dostupné z: https://eluc.kr-olomoucky.cz/verejne/lekce/392. Původní zdroj: KALÁB Pavel, STEINBAUER Miroslav. Bezpečnost v elektrotechnice. ©VUT Brno. 2011.
Obr. 5.8 Kapacitní spojení vodičů sítě IT se zemí: Kapacitní spojení vodičů sítě IT se zemí [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - BOZP při práci na elektrickém zařízení - sítě IT [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016]. Dostupné z: https://eluc.kr-olomoucky.cz/verejne/lekce/391. Původní zdroj: KALÁB Pavel, STEINBAUER Miroslav. Bezpečnost v elektrotechnice. ©VUT Brno. 2011.
Obr. 5.9 Ochrana elektrickým oddělením: KULHÁNEK Eduard. EN3, kapitola 11. Interní materiál VOŠ a SPŠE F. Křižíka
Obr. 5.10 Ochranné oddělení obvodů: Ochrana elektrickým oddělením pro napájení více než jednoho spotřebiče [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - BOZP při práci na elektrickém zařízení - Ochranné oddělení obvodů [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016]. Dostupné z: https://eluc.kr-olomoucky.cz/verejne/lekce/381.


Videa

Video 5.1 - Rizikové chování - Popálení elektrickým proudem: DĚTSTVÍ BEZ ÚRAZU. Rizikové chování - Popálení elektrickým proudem [video]. Dětství bez úrazu 2008. [vid. 12. 3. 2016]. Dostupné z: https://www.youtube.com/watch?v=6WaDphorcc8&index=2&list=PL8ADACA3D12F94EA1