VILLAMOSSG BIZTONSGTECHNIKJA 1 VILLAMOSSG BIZTONSGTECHNIKJA Villamos balesetek villamos

VILLAMOSSÁG BIZTONSÁGTECHNIKÁJA 1

VILLAMOSSÁG BIZTONSÁGTECHNIKÁJA Villamos balesetek: Ø villamos áramütések Ø villamos sérülések (áramjegy, metallizáció) Másodlagos villamos balesetek (pl. mechanikai, égési sérülés) Az elektromos áram élettani hatása Ø Kedvező (fizikoterápiás kezelések a gyógyászatban) Ø Kedvezőtlen (baleset- és életveszélyes emberre és állatra egyaránt) Az emberi testen áthaladó áram kedvezőtlen élettani hatásai: q Az izmok összerándulása, izomgörcs, bioelektromos hatás, amely az izom- és idegszövetet károsítja q Vegyi hatás, elektrolízis miatt a vér és a szövetnedvek veszélyes mértékben elbomolhatnak (egyenáram) q Hőhatás, a test ellenállásán áthaladó áram hőt termel. 2

VILLAMOSSÁG BIZTONSÁGTECHNIKÁJA Villamos balesetek súlyossága befolyásolja: v v v v az emberi testen átfolyó áramerősség az árambehatás időtartama az áram útja a szervezetben az áramnem és frekvencia a feszültség az emberi szervezet ellenállása a testi és lelki állapot Az emberi test elektromos ellenállása 200 -3000 (10 000) Ω között változhat. A villamos biztonság-technika szempontjából az emberi test ellenállását 800 Ω értékkel szokták figyelembe venni. 3

VILLAMOSSÁG BIZTONSÁGTECHNIKÁJA Az áram útja az emberi szervezeten keresztül 4

VILLAMOSSÁG BIZTONSÁGTECHNIKÁJA Áramerősség-határok a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) alapján Váltakozó áram 50 -60 Hz Egyenáram Hatás az emberre Megjegyzés áramerősség m. A 0, 5 -1, 5 2 -6 Gyenge rázásérzet Érzetküszöb 2 -3 8 -10 Mozgást nem gátló rázásérzet 10 -15 60 -70 20 -25 80 -90 30 -40 110 -140 80 -100 felett 300 -500 felett Fájdalmas izomgörcs, a vezetőt még éppen el tudja engedni Elengedési áramerősség, a veszélyesség kezdete Erős fájdalom, szabálytalan szívműködés, légzőizmok görcse már lehetséges Az áramkörből való öntevékeny kiszabadulás lehetetlen, így a behatási idő korlátlan mértékben megnőhet Eszméletvesztés, görcse a légzőizmok Szívkamraremegés, szívbénulás Halálveszély, 0, 1 -03 s után azonnali halál 5

VILLAMOSSÁG BIZTONSÁGTECHNIKÁJA Villamos berendezések létesítésének biztonságtechnikája Létesítéskor biztosítani kell: Ø Ø leválasztási (kikapcsolási) lehetőséget túlfeszültség elleni védelmet túláram elleni védelmet (túlterhelés, zárlat) feszültségcsökkenés elleni védelmet Villamos berendezések védettségi fokozata Pl. IP 68 Első szám (1 -től 6 -ig): kézzel érinthetőség, illetve szilárdtestek és porbehatolás elleni védettséget, Második szám (1 -től 8 -ig): vízbehatolás elleni védettséget jelenti. 6

VILLAMOSSÁG BIZTONSÁGTECHNIKÁJA A villamos berendezések (gyártmányok) védettsége A villamos berendezések (gyártmányok) védettségét az üzemszerűen feszültség alatt álló részek megérintése elleni, valamint az idegen anyagoknak és a víznek a berendezésbe való bejutása elleni intézkedések összessége képezi (MSZ EN 60529). Valamely villamos berendezés védettségi fokozatát a következőképpen jelölik: IP xy. Az első számjegy (x) az idegen tárgyak bejutása elleni és illetéktelen személyeknek a feszültség alatt álló részek megérintése elleni védelem 0 1 2 3 4 5 - nincs védettség, a feszültség alatt álló részek szabadon megérinthetők, - tenyérrel nem érinthetők meg, - emberi ujjal nem érinthetők meg - 2, 5 mm-es illetve nagyobb átmérőjű huzallal nem érinthetők meg, - az 1 mm-es illetve nagyobb átmérőjű huzallal nem érinthetők meg, - teljes védelem a feszültség alatt álló, vagy belső mozgó alkatrészek érintése ellen. A por behatolása nincs teljes mértékben megakadályozva 6 - Feszültség alatt álló, vagy belső mozgó alkatrészek érintése elleni teljes védelem. A por behatolása elleni teljes védelem. 7

VILLAMOSSÁG BIZTONSÁGTECHNIKÁJA A villamos berendezések (gyártmányok) védettsége A védettség jelében a második számjegy (y), a víz behatolása elleni védettség fokát fejezi ki, jelentése: 0 - nincs védve víz bejutása ellen a villamos berendezés, 1 - függőlegesen csöpögő vízcseppek bejutása ellen védett a berendezés, 2 - függőlegesen csöpögő vízcseppek bejutása elleni védelem a tokozás max. 15 -os dőlése esetén, 3 - vízpermet elleni védelem, a függőlegeshez képest tetszőleges, legfeljebb 60 -os szögben permetezett víz nem okozhat károkat, 4 - bármilyen szögű fröccsenő víz ellen védett a berendezés, 5 - bármilyen szögű, nyomással rendelkező vízsugár ellen védett a berendezés, 6 - bármilyen szögű, erős nyomással rendelkező vízsugár ellen védett a berendezés, 7 - rövid idejű vízbe merítés ellen védett a berendezés, 8 - tartós vízbe merítés ellen védett a berendezés. Pl. mágneskapcsolók védettsége például általában IP 20, búvárszivattyúk védettsége szükségszerűen IP 68 8

ÉRINTÉSVÉDELEM Az érintésvédelem a villamos berendezések üzemszerűen feszültség alatt nem lévő, de zárlat következtében feszültség alá kerülhető, vezető anyagú részeinek megérintéséből származó balesetek elkerülésére irányuló intézkedések összességét foglalja magába. Az érintésvédelem tárgykörébe tartozik még a lépésfeszültség elleni védelem is. Tehát az érintésvédelem célja és feladata, hogy megvédje az embert a súlyos áramütésektől. Érintésvédelem műszaki lehetőségei: Ø Ø emberi test áramkörbe kapcsolódásának megakadályozása emberi szervezeten átfolyó áramerősség korlátozása áthidaló feszültség korlátozása érintkezési feszültség tartós fennmaradásának korlátozása Érintésvédelmi szabvány az MSZ 2364. 9

ÉRINTÉSVÉDELEM Érintésvédelemhez kapcsolódó jellemzők R (L 1), S (L 2), T (L 3) - fázisvezetők, N - a nullavezető, PE - védővezető Rcs - a rendszer csillagpontjánál a földelési ellenállás RA - védővezető földelésének ellenállása Uh - a hiba feszültség, Ih - hiba áram, Uh = Ih RA Rt – az emberi test ellenállása, Rs - a cipő, a padlózat ellenállása, Us - az erre eső feszültség Ue - érintési feszültség, általában Ue ≤ Uh 10

ÉRINTÉSVÉDELEM Lépésfeszültség [UL] 11

ÉRINTÉSVÉDELEM Érintésvédelmi osztályok: Ø Ø 0. érintésvédelmi osztály – alapszigetelés I. érintésvédelmi osztály – alapszigetelés + védőcsatlakozó II. érintésvédelmi osztály – alapszigetelés + kiegészítő szigetelés III. érintésvédelmi osztály – törpefeszültség Jelölések a villamos gyártmányokon az egyes érintésvédelmi osztályok esetén I. érintésvédelmi osztályú berendezés védővezető csatlakoztatására szolgáló kapcsát jelöli II. érintésvédelmi osztályú azaz kettős szigetelésű gyártmány jelét mutatja III. érintésvédelmi osztályú gyártmányt jelzi, amely csak érintésvédelmi külső törpefeszültségre csatlakoztatható 12

ÉRINTÉSVÉDELEM Az I. érintésvédelmi osztály ún. aktív érintésvédelmi mód, ami azt jelenti, hogy a módszer nem akadályozza meg a veszélyes feszültség, azaz a veszélyesnek minősített érintési feszültségnél nagyobb feszültség kialakulását a villamos berendezés testén. Azonban, ha az meghibásodás következtében megjelenik, akkor a védelem az előírt – az élettanilag veszélytelennek tartott - időn belül kikapcsolja a hibás berendezést. A II. és III. érintési védelmi osztályokba az ún. passzív érintésvédelmi módok tartoznak, ugyanis ezeknél eleve megakadályozzák veszélyes érintési feszültség kialakulását a villamos berendezés testén. Érintésvédelmi módok Az érintésvédelmi módok azt kívánják megakadályozni, hogy az érinthető testek tartósan (hosszabb ideig) veszélyes érintési feszültség alá kerüljenek. Ennek főbb megoldásai: a. Védelem a táplálás önműködő lekapcsolásával (ezeket az érintésvédelmi módokat korábban védővezetős érintésvédelmi módoknak nevezték) b. A villamos szerkezet elszigetelésével (kettős vagy megerősített szigetelésű szerkezet alkalmazása) a. Biztonsági törpefeszültségű táplálással (ez általában 50 V-nál nem nagyobb váltakozó- vagy 120 V-nál nem nagyobb egyenfeszültséget jelent). 13

ÉRINTÉSVÉDELEM Érintésvédelmi módok: Ø aktív (védővezetős) ü nullázás ü védőföldelés Ø passzív (védővezető nélküli) ü ü érintésvédelmi törpefeszültség villamos szerkezet elszigetelése környezet elszigetelése védőelválasztás 14

VILLAMOSSÁG BIZTONSÁGTECHNIKÁJA Négyvezetékes kisfeszültségű áramszolgáltatói rendszer 15

ÉRINTÉSVÉDELEM Nullázás (TN-rendszer) Ha a közvetlenül földelt közműhálózatot üzemeltető áramszolgáltató ehhez hozzájárul, akkor a nullavezetőt védővezetőként is szabad felhasználni, ez a nullázás, nemzetközi jelölése TN rendszer. (Hazánkban az áramszolgáltatói hálózatok több mint, 90%-a nullázott). Elvben ennek három megoldása van. 1. nem építenek ki külön védővezetőt (TN-C) 2. védővezetőt mindjárt a tápláló transzformátortól kezdve külön választják (TN-S) 3. egy darabig közös az üzemi nullavezető és a védővezető (ez tehát a PEN vezető), majd egy ponton szétválnak (TN-C-S) 16

ÉRINTÉSVÉDELEM Nullázott villamos berendezés; TN - C rendszer PEN – nullával egyesített védővezető 17

ÉRINTÉSVÉDELEM Nullázott villamos berendezés; TN - S rendszer 18

ÉRINTÉSVÉDELEM Nullázott villamos berendezés; TN - C - S rendszer 19

ÉRINTÉSVÉDELEM Zárlati áramkör Zárlati áramerősség (Iz) Nullázás gyors működési és szelektív védelem 20

ÉRINTÉSVÉDELEM Legnagyobb lekapcsolási idők TN rendszerben U 0 [V] Lekapcsolási idő [s] 230 0, 4 400 0, 2 400 felett 0, 1 Hátrányai: Ø zárlat esetén a nullavezetőbe bekötött összes készülés feszültség alá kerül a kioldásig Ø szakadás esetén teljesen hatástalan a védelem Ø nullavezető és a fázisvezető összecserélése 21

ÉRINTÉSVÉDELEM Védőföldeléssel ellátott villamos berendezés; TT rendszer 22

ÉRINTÉSVÉDELEM Védőföldelés szigetelt vagy impedancián keresztül földelt üzemi földeléssel rendelkező rendszerben. 23

ÉRINTÉSVÉDELEM Testzárlatos villamos berendezés zárlati áramköre védőföldelés esetén Zárlati áramerősség (Iz) Érintési feszültség (UL) Kis ellenállású védőföldelés (RA) szükséges 24

ÉRINTÉSVÉDELEM Porcelánházas olvadóbiztosító rugós jelzőszem tartószál csatlakozó kés porcelánház olvadószál kvarchomok 25

ÉRINTÉSVÉDELEM Áram-védőkapcsoló A áram-védőkapcsoló a védővezetős érintésvédelmi módoknál (főként a TN és TT rendszereknél) érintésvédelmi kikapcsolásra igen előnyösen alkalmazott (ma a legmodernebbnek tekintett) kikapcsoló szerv. Az áram-védőkapcsolás működési elve a következő: a védendő készülék táplálására szolgáló valamennyi üzemi áramot vivő vezetőt átvezetik egy vasmagon (ún. összegző transzformátoron), melynek a szekunder tekercsére egy relét kapcsolnak. Hibamentes állapotban az áramkör valamennyi vezetőjében folyó áram gerjesztésének összege mindig zérus, a vasmagban fluxus nem keletkezik, a relé nem kap áramot, érintkezői zárt állapotban vannak. Testzárlat esetén a földzárlati áram gerjeszti a vasmagot, a relé áramot kap, és lekapcsolja a fogyasztót a hálózatról. 26

ÉRINTÉSVÉDELEM Érintésvédelmi törpefeszültség alkalmazása A veszélyesnek minősített érintési feszültség határértéke Általános esetben váltakozó áram esetén (50 Hz) egyenáram esetén 50 V 120 V Fokozott veszély esetén (pl. fodrászat, gyermekjátékok) váltakozó áram esetén (50 Hz) 25 V egyenáram esetén 60 V Fokozott veszély esetén (pl. orvostechnika) váltakozó áram esetén (50 Hz) 12 V egyenáram esetén 30 V 27

ÉRINTÉSVÉDELEM A villamos szerkezet elszigetelése Csak olyan szerkezeteket szabad így védeni, amelyek kezeléséhez nem szükséges, hogy villamosan szakképzetlen személyek a burkolatot kinyissák 28

ÉRINTÉSVÉDELEM A környezet elszigetelése Olyan érintésvédelmi megoldás, amely a villamos szerkezet testét érinthető személyeket szigeteli el a környezetben lévő földpotenciálú (vezető) részektől. 29

VILLAMOS BERENDEZÉSEK BIZTONSÁGOS ÜZEMELTETÉSE Feszültségmentesítés „öt parancsolata”: Ø Ø Ø kikapcsolás + leválasztás visszakapcsolás megakadályozása + letiltás a feszültségmentesítés ellenőrzése töltések kisütése + földelés rövidre zárása a feszültségmentesített rész körülhatárolása Feszültség alatti munkavégzés szabályai: v szakképzett, biztonsági előírásokat ismerő, orvosilag alkalmas személy végezhet munkát, v munkavállalót a fokozott veszélyre ki kell oktatni v megfelelő szerszámok v legalább két személy kell egyidejűleg jelen lenni – az egyiket vezetőnek kell kijelölni 30

VILLÁMVÉDELEM Évente kb. 350 000 villám csap le Magyarországon 31

VILLÁMVÉDELEM Villámok Károsodások [D] A veszteség bekövetkezésének egy évre eső valószínűsége: Kockázat [R] Veszteségek [L] A villámvédelem célja: A károsodások, illetve az ebből eredő veszteségek bekövetkezésének akadályozása 32

VILLÁMVÉDELEM Villám hatásai: Ø romboló hatás Ø gyújtó hatás Ø embert érő villámcsapás súlyos villamos áramütés Villámvédelmi rendszer tervezésének első lépéseként a védendő objektumot be kell sorolni a négy (I. – IV. ) villámvédelmi osztály egyikébe. A szükséges villámvédelmi osztály az MSZ EN 62305 (villámvédelmi szabvány) szerinti kockázatelemzéssel határozható meg. Védendő építmények Kockázat és elviselhető kockázat Villámvédelmi szint 33

VILLÁMVÉDELEM A kockázatelemzés eredménye A védendő objektum kiindulási jellemzői Kockázatszámítás Kockázat megfelelő ? N Jellemzők változtatása I Jellemzőknek megfelelő villámvédelem létesítése 34

VILLÁMVÉDELEM A méretezés alapjául szolgáló villámparaméterek a villámvédelmi osztályok függvényében 35

VILLÁMVÉDELEM 36

VILLÁMVÉDELEM Felfogó elhelyezése Ø Ha a tető nem éghető anyagú, akkor a felfogók közvetlenül annak felületén elhelyezhetőek. Ø Ha a tető éghető anyagú, akkor a felfogó és a tető közötti távolság megállapításánál a tető anyagára tekintettel kell lenni. Nádfedés esetén ez 0, 15 m, más anyagok esetén 0, 1 m megfelelő. 37

VILLÁMVÉDELEM Levezetők elhelyezése Ø Ha a falazat nem éghető anyagú, akkor a levezetők közvetlenül annak felületén elhelyezhetőek. Ø Ha a falazat éghető anyagú, akkor a levezetők közvetlenül annak felületén elhelyezhetőek, feltéve, hogy a villámáram hatására bekövetkező hőmérsékletemelkedésük a falazat anyagára való tekintettel nem veszélyes. ØHa a falazat éghető anyagú és a levezetők hőmérsékletemelkedése veszélyes mértékű, akkor a levezetőt úgy kell elhelyezni falazaton, hogy távolsága legalább 0, 1 m legyen. A tartószerkezet közvetlen érintkezésben lehet a fallal. Ha a levezető távolságtartása az éghető anyagtól nem biztosítható, a vezető keresztmetszete ne legyen kisebb 100 mm 2 -nél. Villámhárító osztálya (LPS) I Levezetők távolsága [m] 10 II II 10 III 15 IV 20 38

VILLÁMVÉDELEM Földelő-rendszer q A szabvány követelménye a talaj ellenállásának függvényében megadott hosszúságra vonatkozik. Ajánlás, hogy a földelési ellenállás értéke ne legyen nagyobb, mint 10 Ohm. q Villámvédelem szempontjából létesítményenként egy közös földelő-rendszer alkalmas minden feladat (villámvédelmi, érintésvédelmi, technikai földelés) ellátására, a földelés ilyen formában történő megvalósítását előnyben kell részesíteni. Földelő-szondás és gyűrűs/hálós földelési elrendezés alkalmazható 39

VILLÁMVÉDELEM Villámvédelmi berendezések kialakítását befolyásolja: v v v az épület rendeltetése „R” az épület magassága „M” tetőzet anyaga „T” körítőfalak anyaga „K” másodlagos hatások következményei „H” 40

VILLÁMVÉDELEM Az épületeket és egyéb építményeket villámvédelmi szempontból a villámhárító berendezés szükséges fokozatának és tűzvédelmi műszaki követelményeinek meghatározásához csoportokba kell sorolni az alábbiak szerint: q az épületek és egyéb építmények rendeltetése (R 1 – R 5), v R 1 – állattartó épületek v R 5 – katasztrófával fenyegetett épület q az épületek és egyéb építmények magassága és környezete (M 1 – M 4), v M 1 – épületmagasság ≤ 20 m (magas környezet) v M 2 – épületmagasság ≥ 35 m (becsapási veszélyt fokozó környezet) q az épületek és egyéb építmények tető szerkezete és anyaga (A 1 - A 2), q az épületek és egyéb építmények körítő falainak anyaga (K 1 – K 3) q a másodlagos hatások következménye (H 1 – H 3) v H 1 – kisülés vagy túlfeszültség nem okoz károsodást v H 3 – kisülés vagy túlfeszültség sérülést okozhat 41