Villamosság biztonságtechnikája II. – érintésvédelmi módok

A villamosság biztonságtechnikájával kapcsolatos második bejegyzésem az érintésvédelem fogalmaival az érintésvédelmi módokkal és a feszültségmentesítés fogalmával foglalkozik.

A harmadik bejegyzés témája várhatóan:

Feszültség Alatti  Munkavégzés, létesítési feltételek, EPH kialakítása, villamos berendezések karbantartása és ellenőrzése, elektrosztatikus feltöltődés, villámvédelem

Fogalmak:

olvadó biztosító: olyan szerkezet, amelynek olvadó-szála az áramerősség nagyságától függő idő alatt kiolvad

önműködő kismegszakító: az áramkört rövid ideig megengedett túláram esetén termikus, azonnali lekapcsolási igény esetén elektromágneses működtetésű kioldószerkezettel szakítja meg, de gyakori a termoelektromágneses (kombinált ) működtetés is.

védővezető: a testet  a földdel, vagy az üzemi nulla vezetővel összekötő vezeték.

védővezető csatlakozó kapocs: a testen elhelyezett és a védővezető és a test villamos csatlakozására szolgáló szerelvény

FI relé: régi kifejezés a ÁVK – áramvédő kapcsolóra

kikapcsolt üzemállapot: ha a teljes villamos berendezést lekapcsolták a hálózatról (működtették a főkapcsolót, vészkikapcsolót vagy vészkioldót)

leválasztott üzemállapot: a táphálózat minden sarkáról ( beleértve a csatlakozó kapcsolókat is) lekapcsolták

feszültségmentesített üzemállapot: a kapcsolatot bármely energiaforrással megszakították (leválasztás),   a kapcsolóelemek működését megakadályozták (letiltás), a feszültségmentesítést ellenőrizték és a feszültség alá jutást minden egyes vezető földelésével kizárták.

 

Mit jelent az aktív és passzív érintésvédelmi mód?

Az áramütés veszélyességét döntően az áramerősség és a behatás időtartama határozza meg. Az emberi testen átfolyó áramerősség az érintési feszültség és a test ellenállásának függvénye. Ha az emberi test  ellenállását állandónak vesszük, akkor az áramerősség  a feszültség függvénye. Az egyik védelmi mód az érintési feszültség korlátozása. Ez a passzív érintésvédelem. Az emberi testen átfolyó áramot megakadályozó vagy veszélytelen érték alá korlátozó érintésvédelmi mód.

A másik védelmi mód a  behatás időtartamának korlátozása. A berendezést a megengedett legnagyobb lekapcsolási időn belül lekapcsolják,  ezt a védelmi módot nevezik aktív védelemnek is.

A védelmet magának a szerkezetnek, vagy a létesítés folyamán megvalósított védelmi módnak, vagy a kettő kombinációjának kell megvalósítani.

 

Hogyan lehet az érintésvédelmet megvalósítani?

Érintésvédelmi módot védő vezetékkel vagy anélkül lehet megvalósítani.

 

Milyen védővezeték nélküli érintésvédelmi módok vannak?

• elkerítés: az elkerítés a távolságot biztosítja a munkagéptől
• burkolás: a gépet leszigeteljük ,ez esetben a gép nem önműködő
• kettős szigetelés
• védő leválasztás a gép vagy a kezelője teljesen szigetelt
• törpe feszültség: ELV (Extra Low Voltage) váltakozó áram esetén 0-50V-ig, egyenáram esetén 0-120V-ig

Hogyan lehet az elkerítést és burkolást megvalósítani?

Elkerítésnél a berendezést korláttal vagy kerítéssel  vesszük körül. Belépés csak illetékes személyeknek lehetséges. Célja az aktív részek vétlen megérintésének megakadályozása, szándékos megkerülés esetén nem véd. Burkolásnál a berendezést burkolat alá vagy szekrénybe helyezzük. Ezek csak szerszámmal távolíthatóak el,  illetve zárral vagy lakattal vannak ellátva. Ott alkalmazható, ahol a berendezést üzem közben nem kell érinteni. A behatolást tiltó tábla akadályozza. Védőfedés kialakítása annyiban különbözik a burkolattól, hogy  a villamos szerkezet nem minden irányból, csak a  szokásos megközelítési irányból burkolt. (pl. nincs a fal felőli oldalon)

Mi az elszigetelés?

Az elszigetelés során az embert elszigeteljük a földtől és a földdel  vezető összeköttetésben lévő környezettől vagy a berendezés feszültség alá került részét szigeteljük el az embertől.

szigetelési módok:

• üzemi szigetelés
• védőszigetelés
• kettős szigetelés
• megerősített szigetelés

1. üzemi szigetelés: az üzemszerűen feszültség alatt álló vezető rész elszigetelése másik vezetőrésztől (feszültség alatt álló vagy nem álló vezetőrész).
2. védőszigetelés: az üzemi szigeteléstől független külön szigetelés melynek célja, hogy az üzemi szigetelés meghibásodása esetén a megérinthető vezetőrészeket elválassza a belső nem megérinthető feszültség alatt nem álló fémrészektől.
3. kettős szigetelés: az üzemi és védő szigetelés olyan együttes rendszere, amelynél a két szigetelés között vezető részek vannak és így a két szigetelés megkülönböztethető és különállóan vizsgálható is.
4. megerősített szigetelés: olyan szigetelés az üzemszerűen feszültség alatt álló és a megérinthető vezető részek között, amely érintésvédelmi szempontból önmagában helyettesíti a kettős szigetelést.

Az elszigetelés igen biztonságos védelmet jelent ha  a szigetelés állapota tökéletes. Hátránya, hogy a szigetelés sérüléseit,  például repedéseket, öregedésből eredő hibákat semmi nem jelzi. Hamis biztonságérzetet adhat sérült szigetelés esetén is. Fontos a rendszeres, alapos ellenőrző vizsgálatok elvégzése.

Mit jelent  a törpefeszültség?

A törpefeszültség fokozott érintésvédelmet valósít meg, a névleges feszültség nem nagyobb 50V-nál (váltakozó áramnál). Leggyakrabban biztonsági transzformátort használnak az előállítására. A biztonsági transzformátor kizárólag  a feszültség átalakítására konstruált speciális transzformátor. A nagyobb feszültség áthatolásának megakadályozására  a két rendszer vezetékeit különállóan kell szerelni.

Elsődleges alkalmazási területe   kéziszerszámok és a veszélyes környezetben üzemeltetett berendezések érintésvédelme.

Mi az a védőelválasztás?

Védőelválasztás az elválasztó transzformátor alkalmazása földtől szigetelt fogyasztói oldallal, egyetlen fogyasztó részére. (A szekunder oldalt tilos földelni.) Hasonló a biztonsági transzformátorhoz, azzal a különbséggel, hogy a szekunder oldal 440V-is lehet.

Alkalmazási területe kis teljesítményű hordozható készülékek és kéziszerszámok vagy egyetlen készülékes helyek érintésvédelme. Az elválasztó transzformátor egymástól elszigetelt tekercseléssel készült, általában 1:1 áttételű transzformátor. Viszonylag költséges, de gondos kezelés és karbantartás mellett igen megbízható védelem.

Milyen védővezetékes érintésvédelmi módok vannak?

Alkalmazása gyakoribb a vezeték nélküli módoknál, mert az iparvállalatok villamos meghajtású gépei vezetékes érintés-védelemmel vannak ellátva.

védővezetés: olyan érintésvédelmi mód, mely működéséhez a  villamos vezető szerkezet testét összekötjük a  hálózat érintésvédelmével, ilyen a védőföldelés vagy nullázás.

védőföldelés (TT rendszer):

A védőföldelés a berendezés vezető anyagú testének a  talajjal vagy a talajjal érintkező nem szigetelő anyaggal történő összekötése (közvetlenül földelt rendszer). Kisebb 10-20A fogyasztóknál alkalmazható.

 

 

nullázás:  (TN rendszerek , T= Terra – föld): A nullázás a berendezés vezető anyagú testének fémes összeköttetése a rendszer nullavezetőjével (nullavezető van védővezetőként használva). Nagyobb 20A feletti ipari fogyasztóknál is alkalmazható. Az „N” a testre kötött nullavezetőt jelenti.

 

A nullázásnak három megoldási módja van:

1. nullával egyesített védővezető (TN-C rendszer) (Common, közös jelzi hogy a védővezető és nullavezető közös) Sehol nem építenek ki külön védővezetőt, az egyfázisú üzemi áramok vezetésére szolgáló nullavezetőt kötik minden fogyasztó készülék testére.
2. elkülönített védővezető (TN-S rendszer)  (Separated, elkülönített) A védővezetőt mindjárt a tápláló transzformátortól kezdve különválasztják az egyfázisú üzemi áramokat vezető nullavezetőtől.
3. egy darabig közös PE N (TN-C-S rendszer) Egy darabig közös az üzemi nullavezető és a védővezető (ez tehát a PE-N vezető), majd egy ponton szétválnak. Ez a leggyakoribb megoldás.

Védőföldelés közvetlenül nem földelt rendszerben (IT-rendszer). A közvetlenül földelt nullavezetőjű (TT- és TN-rendszerű) hálózatok földzárlat esetén nem tarthatók üzemben.Ahol a  kikapcsolás életveszélyt, vagy igen nagy anyagi kárt okozna (pl. műtők, vegyi üzemek), a nullavezetőt nem (vagy csak nagy ellenálláson át) földelik. Érintésvédelemre ez esetben is szükség van, mert egyrészt földzárlat (testzárlat) esetén a vezetékhálózat és a fogyasztókészülékek földhöz viszonyított kapacitásán átfolyó “földzárlati áram” emberre veszélyes nagyságú lehet, másrészt kettős (két helyen, és eltérő fázisokban fellépő) földzárlat esetében a testzárlatos szerkezetek esetében veszélyes feszültség lépne fel. (Az IT jelölés a táptranszformátor szigetelt (I=isolated, szigetelt), vagy nagy impedancián át földelt (amit esetleg csak a hálózat és a szerkezetek földkapacitása képvisel), csillagpontjára utal, míg a második helyen álló T betű a testek védőföldelését jelenti.).

Melyek a TN és TT rendszerek kikapcsolási eszközei?

A túláramvédelem célja egyrészt a villamos berendezések épségének, elvárt, tervezett élettartamának teljesülése, valamint a szükséges célt szolgáló üzemének fenntarthatósága, másrészt az élet- és vagyonbiztonság, azaz a tűzvédelem.

1. túláramvédelmi (zárlatvédelmi) eszközök (olvadó biztosító, kismegszakító)
2. áram védőkapcsoló eszközök
   

kismegszakító: egyéb megnevezései biztosíték, biztosító, automata, kis automata, vezetékvédő kapcsoló, vonalvédő kapcsoló. Feladata a túlterhelés és zárlatvédelem.

A kisfeszültségű (0.4 kV-os) kismegszakító kioldását két esemény válthatja ki: tartós túlterhelés és zárlat. Túlterheléskor a megszakítón átfolyó áram kis mértékben túllépi a névleges értéket. Ez az áram egy ikerfémet fűt, amely a melegedés hatására elhajlik, és egy bizonyos mértékű elhajláskor kioldja a megszakítót. Ilyenkor lassú kioldásról beszélünk.

Ha a védett hálózatrészen zárlat keletkezik, a megszakítóban a zárlati áram hatására egy elektromágnes behúz, és a megszakítót kioldja. Az ilyen zárlati kioldást gyorskioldásnak nevezzük.

olvadó biztosító:

Az olvadó biztosító lényegileg egy olyan eszköz melyet az áramkör megszakítására méreteztek.  A biztosító belsejében lévő vékony huzal a kiolvadásával szakítja meg az áramkört. Az áramkörbe sorosan kötve kerül beépítésre. a fémhuzal a méretezett áramerősség értéknél túlmelegszik, majd megolvad, ezután az áramkört megszakítja.

jellemzői:

• A névleges feszültség az a legnagyobb üzemi feszültség, amelyen a biztosítót használni lehet.
• A névleges áramerőség az az áramerősség, amellyel a biztosító kiolvadás nélkül tartósan terhelhető.
• A megszakító képesség az a legnagyobb független zárlati áram, amelyet a biztosító adott feszültségnél és adott feltételek mellett meg tud szakítani.

Az olvadóbiztosító túlterhelés védelemre nem használható megbízhatóan.

Mind az olvadóbiztosítókat, mind pedig a kismegszakítókat jellemezhetjük a kioldási jelleggörbéjükkel, mely a működési időt ábrázolja az átfolyó áram függvényében. Működési idő szerint megkülönböztethetünk lassú, gyors, ultragyors és kombinált működésű megszakítókat, biztosítókat.

áram védőkapcsolás:

Több megnevezése is használatos FI-relé, áramvédő kapcsoló, ÁVK, életvédelmi relé. Helyes megnevezés áram-védőkapcsoló. A védelem a hálózat szimmetrikus terhelésére a hibaáramot érzékelve működteti a lekapcsolást.  Ha  a zárlati áram eléri a kioldó működési áramát,akkor leválasztja a fogyasztót.

Közvetett érintés ellen, meghibásodás következtében létrejövő áramütés megelőzésére fejlesztették ki.

 

 

Túláram védelemmel kombinált áram-védőkapcsoló (RCBO): A hagyományos kismegszakító nem véd  a szivárgó áram ellem, a hagyományos áram-védőkapcsoló nem véd túláram ellen. Az RCBO védelmi készülék egyesíti a kismegszakítók és áram-védőkapcsolók tulajdonságait.

Bővebben a wikipédián

Mit jelent a feszültségmentesítés?

A feszültségmentesítés egy meghatározott sorrendben végrehajtott munkafolyamat. Az erősáramú berendezés összes kapcsolat megszűnik az energiaforrástól. Újbóli feszültség alá kerülése meg lett akadályozva.

Egy villamos berendezés akkor tekinthető feszültségmentesnek, ha a kapcsolata minden energiaforrással megszűnt és  a feszültségmentesítés lépéseit végrehajtották. Minden más esetben, ha nem megfelelő sorrendben vagy lépéseket kihagyva hajtották végre, akkor a  berendezés feszültség alatt állónak számít.

Melyek a feszültségmentesítés lépései?

Villamos berendezések feszültségmentesítésének lépései:

1. a feszültségmentesítendő rész kikapcsolása, leválasztása
2. letiltás, a visszakapcsolás megakadályozása,
3. a feszültségmentesség ellenőrzése,
4. a fennmaradó töltések kisütése, földelés – rövidre zárás.
5. a feszültségmentesített rész körülhatárolása

leválasztás: A villamos berendezést az összes tápforrásról le kell választani. Figyelemmel kell lenni a többszörös tápellátásra ( pl. generátor, akkumulátor)

visszakapcsolás elleni biztosítás: Meg kel akadályozni a tápforrás visszakapcsolódását. (pl. biztosítóbetéteket ki kell venni, kismegszakítók bekapcsolását meg kell akadályozni)

feszültség nélküli állapot ellenőrzése: Az ellenőrzést a berendezés minden pólusán el kell végezni. (próbalámpa, 20mA-nél nagyobb fogyasztású, szabványos, kétsarkú feszültségvizsgáló vagy voltmérő)

földelés és rövidre zárás: Lehetséges beépített földelő szakaszolóval, vagy külső földelő – rövidre záró eszközökkel. A földelő szerkezetet először  a földelési ponthoz kell csatlakoztatni, utána a földelendő részhez. Kis és törpe feszültség esetén erre nincs szükség, ha nem áll fenn az újra feszültség alá kerülés veszélye.

aktív részek elleni védelem:  A feszültségmentesített résztől biztonságosan el kell határolni a  munkavégzés közelében lévő feszültség alatti részeket. A körülhatárolás lehet például elkerítés, elzárás, körülzárás .