Ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí
Základním cílem této ochrany
je v případě, že dojde k porušení ochrany před nebezpečným dotykem živých
částí, zabránit tomu, aby napětí, které se v tom případě objeví na neživých
částech, bylo nebezpečné.
Tento cíl se zajišťuje:
- samočinným odpojením od zdroje, pokud se vyskytne porucha,
- dalším stupněm izolace, tzv. přídavnou izolací, která zabrání průchodu proudu,
jestliže dojde k průrazu základní izolace (resp. procházející proud omezí na
bezpečnou hodnotu),
- omezením poruchového proudu opatřením na straně zdroje,
- vyrovnáním potenciálů mezi neživými částmi a okolím se omezí velikost proudu
procházejícího tělem (uplatňuje se jen výjimečně při dodržení dalších
bezpečnostních opatření).
Ochrana samočinným
odpojením
od zdroje pracuje na tom principu, že poruchový proud vzniklý při průrazu izolace
mezi živou a neživou částí uvede do činnosti ochranný prvek, a ten
odpojí elektrické zařízení nebo obvod s poruchou od zdroje.
Přitom v principu není již tak důležité, kam se poruchový proud odvede, ani jakým
způsobem se bude vyhodnocovat. Podstatné je, aby vůbec potřebný poruchový proud, na
nějž bude ochanný prvek reagovat, při poruše vznikl. Z toho důvodu musí být
neživá část prostřednictvím ochranného vodiče
PE spojena se zemí.
Aby se po dobu, než budou zařízení nebo obvod s poruchou odpojeny od zdroje,
zabránilo vzniku vysokých dotykových napětí na neživých částech a také aby se
zvýšil vyhodnocovaný poruchový proud odcházející z neživé části pod napětím,
provádí se tak zvané pospojování.
Uzemnění
neživých částí elektrických zařízení a pospojování jsou tedy,
kromě funkčnosti ochranného prvku, hlavními podmínkami ochrany samočinným
odpojením od zdroje.
Podle toho, jakým způsobem je postřednictvím ochranného vodiče toto spojení
provedeno, se
- rozlišují druhy sítí (TN, TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT) a
- uplatňují různé ochranné prvky podle způsobu, kterým vyhodnocují poruchové
poudy. (Na vyhodnocení velkých poruchových proudů postačí pojistky a jističe, malé
proudy musí být vyhodnocovány chrániči, popř. hlídači izolačního stavu.)
Elektrická zařízení, jejichž ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí
je zajištěna samočinným odpojením, mají prostředek pro připojení ochranného
vodiče a nazývají se elektrická (elektronická) zařízení (předměty, spotřebiče,
nářadí) třídy ochrany I.
Ochrana použitím
zařízení třídy ochrany II nebo s
rovnocennou izolací
Účelem tohoto způsobu ochrany je v případě porušení základní izolace
zabránit výskytu napětí na přístupných částech elektrickéo zařízení. Ochrana
je zajišťována
- továrně vyráběným elektrickým zařízením třídy ochrany II,
které splňuje požadavky příslušných pedmětových norem, nebo
- přídavnou izolací provedenou v průběhu výstavby (montáže) elektrického
zařízení, které samo o sobě má pouze základní izolaci,
- zesílenou izolací provedenou v průběhu výstavby (montáže) elektrického
zařízení u neizolovaných živých částí. Izolační kryt musí být způsobilý
odolávat mechanickým, elektrickým nebo tepelným namáháním, která se mohou
vyskytnout.
Vodivé části krytu ani vodivé části uvnitř krytu se obecně nespojují s ochranným
vodičem. Takové spojení může z funkčních důvodů předepisovat technická
dokumentace zařízení. Ochranný vodič, izolovaný stejně jako živé části, však
může zařízením třídy ochrany II procházet, aby sloužil dalším zařízením,
jejichž napájecí obvod zařízením třídy ochrany II prochází (viz např.
izolačně kryté rozváděče).
Elektrická zařízení, jejichž ochrana před nebezpečným dotykem neživých
částí je zajištěna uvedeným způsobem, se nazývají elektrická
(elektronická) zařízení (předměty, spotřebiče, nářadí) třídy
ochrany II.
Ochrana elektrickým
oddělením
Účelem elektrického oddělení je zabránit průchodu takového proudu, který by
při dotyku neživých částí, které se mohou při poruše základní izolace dostat
pod napětí, způsobil úraz.
Princip je znázorněn na následujícím obrázku.
Na něm vidíme, že zdroj (kterým může být transformátor, generátor nebo primární
elektrický článek) ani celý napájený obvod nejsou nikde, kromě místa, ve kterém
došlo k poruše, spojeny se zemí. Při poruše se tedy obvod poruchového proudu
nemůže nikde uzavřít. Poruchový prod neprochází, ani když se místa s poruchou
dotýká člověk.
Aby byl uvedený princip dodržen, musí být splněna řada podmínek. Především
zdroj musí být dostatečně izolován od ostatních obvodů, zejména napájecího
obvodu. Pokud je zdrojem transformátor, dbá se na izolační oddělení mezi jeho
vstupním a výstupním vinutím.
To musí vyhovovat i z hlediska přepětí, která se v napájecí síti mohou vyskytovat.
(podrobné požadavky jsou v ČSN EN 60742:1998 (35 1330): izolační odpor mezi vinutími
5 M( a zkušební napětí 3 750 V pro běžnou síť 400 V.) Stejné oddělení jako v
transformátoru mezi vstupním a výstupním vinutím musí být zajištěno i od
ostatních obvodů, a to nejen po celé délce vedení, ale i v elektrických
přístrojích (např. ve stykačích).
Podle dřívějších předpisů (ČSN 34 1010:1965) se z obvodu napájeného z jednoho
zdroje mohl napájet pouze jeden spotřebič. Dnes je možné z jednoho elektricky
odděleného obvodu napájet i více spotřebičů. V takovém případě musí být
neživé části odděleného obvodu navzájem spojeny izolovanými vodiči neuzemněného
pospojování.
Ochrana neuzemněným
místním pospojováním
spočívá v tom, že vzájemným místním pospojováním všech neživých a cizích
vodivých částí v určitém místě se v tomto místě zabrání výskytu
nebezpečného rozdílu potenciálu, a tím také nebezpečnoho dotykového napětí.
Soustava místního neuzemněného pospojování nesmí být v elektrickém spojení se
zemí přímo přes neživé části ani přes cizí vodivé části. V praxi se tato
ochrana omezuje pouze na malá pracoviště, kde nelze nebo není výhodné uplatnit jiná
ochranná opatření.
V ČR se tato ochrana uplatňovala i dříve, ale pouze na základě výjimky z normy.
Nyní je možno ji uplatnit při napájení spotřebičů z elektricky odděleného obvodu
(opět pouze malého rozsahu). Některé zahraniční podklady uvádějí u této ochrany
nutnost dozoru či dohledu nad zařízeními chráněnými uvedeným způsobem.
Ochrana nevodivým okolím
spočívá v tom, že v prostoru, v němž neexistuje vodivé spojení předmětů se
zemí ani mezi sebou, nemůže při dotyku části pod napětím dojít k průchodu proudu
tělem. Izolační odpor je příliš veliký, takže osoba, která se např.
neživé části pod napětím dotkne, bude na potenciálu této neživé části s
poruchou, nebude však ohrožena. Z toho pro uvedenou ochranu vyplývá zásadní
požadavek - zabránit přivedení jakékoliv uzemněné části do prostoru, kde se
uvdená ochrana uplatňuje. V uvedeném prostoru se nesmí používat ochranný vodič -
zásuvky v něm musí být bez ochranného kontaktu (nesmí se přinést ani elektrický
předmět třídy I napájený ze zásuvky mimo daný prostor), vodivé předměty
spojené se zemí (např. radiátory ústředního topení) musí být chráněny
nevodivými kryty před dotykem apod.
Z uvedených důvodů se tato ochrana v ČR neužívala a obecně se užívat nebude. Je
však třeba si uvědomit, že uplatnění principu této ochrany, tj. nevodivé nebo
málo vodivé okolí v běžných prostorech v budovách, v řadě případů zřejmě
vážnějším důsledkům úrazu elektrickým proudem skutečně zabránilo. Tento
způsob ochrany se zřejmě uplatní v případech, kdy z technologických důvodů
(výroba citlivých elektronických součástek) bude nutno zajistit elektricky izolované
umístění daného (výrobního) prostoru. Rovněž v tomto případě bude nutno
nad dodržením veškerých opatření zajistit dozor nebo dohled.
Jak již bylo řečeno, v prostorech s nevodivým okolím je zakázáno používat zařízení třídy ochrany I, resp. se u těchto spotřebičů nesmí využít ochranný vodič. Zařízení, které má možnost připojení neživých částí prostředníctvím ochranného vodiče se zemí, ale nemusí ji uplatnit se nazývají elektrická (elektronická) zařízení (předměty, spotřebiče, nářadí) třídy ochrany 0I. Elektrická zařízení třídy ochrany 0 ani třídy ochrany 0I se v ČR nesmějí používat, resp. se budou moci uplatnit jen výjimečně. (Ani IEC použití zařízení třídy ochrany 0 nedoporučuje. Vprostorech s nevodivým okolím doporučuje používat pokud možno elektrická zařízení třídy II.)