Přednáška č.1 - Bezpečnostní předměty na FEL ČVUT
Transkript
Přednáška č.1 - Bezpečnostní předměty na FEL ČVUT
Technická zařízení za požáru 1. Přednáška ČVUT FEL http://bezpecnost.feld.cvut.cz BEZPEČNOST je rovnováha mezi odstraněním nepřijatelného rizika vzniku škod a jinými požadavky, které musí výrobek, postup nebo služba splňovat, jako jsou užitkovost, vhodnost pro daný účel a jiné podobné aspekty. Bezpečnost elektrických zařízení je schopnost nezpůsobit škody na zdraví, materiálních hodnotách a na životním prostředí Požadavky na elektrické instalace z hlediska ochrany před požárem nesmí se stát příčinou vzniku požáru nesmí se stát prostředkem k rozšiřování požáru Elektrické zařízení nesmí vytvářet toxické plyny a jiné zplodiny musí zajišťovat funkci záchranných prostředků během požáru Elektrické zařízení Elektrické zařízení vnější prostředí elektrických zařízení interakce Elektrické zařízení interakce vnější prostředí elektrických zařízení interakce Elektrické zařízení interakce vnější prostředí elektrických zařízení procesy na kontrolní ploše oblast bezpečnostního elektrotechnického inženýrství Hodnocení rizikových interakcí s okolním prostředím Ohrožující (rizikové) faktory Vnější prostředí: - vnější elektromagnetické pole, ostatní fyzikální vlivy - Interakce člověk - stroj (elektrické zařízení) - vliv jiných elektrických zařízení (EMC) Bezpečnostní reprezentace EZ (popis (reprezentace) elektrického zařízení z hlediska rizikových interakcí ) - základní bezpečnostní pojmy (živé a neživé části, izolace, …) - bezpečnostní charakteristiky EZ - bezpečnostní parametry Lidský zásah Nebezpečné přiblížení Mechanické přetížení Statická elektřina Atmosférická elektřina Provozní přepětí Elektrický průraz izolace Nebezpečný dotyk Průchod elektřiny organismem Nekoordinovaný pohyb Elektrický výboj Elektrické pole Ožehnutí, spáleniny Mechanický úraz Zkrat Elektrické přetížení Úraz elektřinou Jiný vliv na organismus Jiné poškození zdraví Elektrické teplo Požár Mechanická energie Elektro magnetické pole Výbuch Mechanická destrukce prvotní následek následek výsledná příčina příčina příčina škoda Funkční schéma škod a jejich příčin Řetězce příčin a následků škod Ze schématu lze vyvodit závěry: a) Konečné škodě lze zabránit odstraněním příčiny obsažené v kterémkoli článku řetězce b) Čím je zlikvidovaný článek řetězce vzdálenější od jeho konce, tím je řešení účinnější, má preventivní charakter c) Úsilí o zabránění škod je třeba zaměřit především na nejvíce frekventované články řetězců příčin a následků Rizika a příčiny úrazů v elektrotechnice Vliv na bezpečnost - lidského faktoru - technického uspořádání velikost proudu frekvence Nebezpečí úrazu elektrickým proudem tvar vlny nebo pulzu doba průchodu proudu lidským tělem trajektorie průtoku proudu velikost napětí Velikost proudu impedance lidského těla Zjednodušené náhradní schéma vnitřní impedance lidského těla Zip je dílčí impedance jedné končetiny Zi - vnitřní impedance těla Zp1,Zp2 - impedance kůže ZT – celková impedance Čísla reprezentují procentuální rozdělení vnitřní impedance lidského těla vzhledem k celkové impedanci (trajektorie ruka – noha) Celková impedance lidského těla pro stejnosměrný a střídavý proud 50/60 Hz Zóny fyziologických účinků střídavého sinusového proudu (15 Hz až 100 Hz) mez uvolnění mez vnímání 3,5 proudová křivka L práh bolesti Určení čar konstantního náboje Q 100C 10C 1C 100mC 10mC 1mC 100C 10C Q Konstrukce stupnice konstantního náboje Q 10-5 A/s 10-4 A/s Strmost proudu 10-3 A/s 10-2 A/s I/t 0,1 A/s 1 A/s 10 A/s 100 A/s 1000 A/s 100C 10C 1C 100mC Q 10mC 1mC 100C 10C náboj Zóny fyziologických účinků stejnosměrného proudu 50C 25mC Koeppen Perioda zranitelnosti (vulnerabilní fáze) srdečního cyklu a spouštění komorové fibrilace Legenda: a) elektrický potenciál srdce (EKG), b) krevní tlak v aortě Ustálený (dotykový) proud, nahromaděný náboj Mezní hodnoty Účinky proudu a Proud v mA náboje střídavý stejnosměrný Mez vnímání 0,5 2 Práh bolesti 3,5 10 Mez uvolnění 5 25 Náboj v C 0,5 50 Mezní hodnoty ustáleného (dotykového) proudu a nahromaděného náboje Lidské tělo jako elektrický předmět zařazené mezi dvěma místy s různými potenciály spolu s izolacemi Napěťová vypínací křivka L Závislost velikosti maximálního dovoleného dotykového napětí na době jeho trvání (pro prostory normální) Výpočet napěťové vypínací křivky L ZT je velikost impedance lidského těla pro 0,5 Z 5% Z1 je izolace obuvi Z2 je izolace místa na kterém člověk stojí Hodnoty zvolených dotykových napětí se vydělí součtem impedancí ZT+Z1+Z2. Získá se proud procházející lidským tělem při těchto napětích. Jednotlivé body, příslušející těmto napětím a odpovídajícím dobám odpojení, vynesené do grafu vyjadřují závislost výše napětí a maximální doby odpojení. Propojením těchto bodů získáme napěťovou vypínací křivku L. Pro prostory normální se uvažuje Z1+Z2= 1000 Pro prostory nebezpečné se uvažuje Z1+Z2= 200 ROZDĚLENÍ ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ podle účelu Silová zařízení Sdělovací zařízení Elektrická zařízení Řídicí zařízení Zařízení informační techniky Zvláštní zařízení Rozdělení elektrických zařízení podle napětí a stanovení kategorií napětí Kate- OznaJmenovité napětí U (střídavé) Název gorie čení elektrického v uzemněné síti v izolované síti napětí napětí zařízení mezi fází a zemí mezi fázemi mezi fázemi 1 2 3 4 5 6 malého I mn U 50 V U 50 V U 50 V napětí nízkého II nn 50 < U 600 V 50 < U 1 000 V 50 < U 1 000 V napětí vysokého A vn 0,6 < U 30 kV 1,0 < U < 52 kV 1,0 < U < 2 kV napětí velmi B vvn vysokého 30 U < 171 kV 52 U < 300 kV 52 U < 300 kV napětí zvlášť C zvn vysokého 300 U 800 kV napětí ultra 800 kV < U D uvn vysokého napětí Poznámka: U stejnosměrných elektrických zařízení jsou hraniční hodnoty mezi malým a nízkým napětím 120 V a mezi nízkým a vysokým napětím 1 500 V. Kategorie napětí, bezpečná napětí Malé napětí (ELV) střídavé Nízké napětí (LV) 50V 0 Malé napětí (ELV) stejnosměrné 0 1000V Nízké napětí (LV) 120V Vysoké napětí (HV) Vysoké napětí (HV) 1500V SELV střídavé 0 stejnosměrné 25V SELV 0 60V malé bezpečné napětí (SELV) Živá a neživá část elektrického zařízení Živá část – vodivá část elektrického zařízení určená k vedení proudu Neživá část – vodivá část elektrického zařízení určená k jinému účelu než k vedení proudu Základní izolace – určená k izolace živých částí Přídavná izolace – určená k izolaci neživých částí Třídění elektrických zařízení podle nebezpečí úrazu elektrickým proudem: Silnoproudá zařízení Slaboproudá zařízení Základní pojmy a definice Živá část Neživá část Dotykové napětí Dotykový proud Základní izolace Přídavná izolace Dvojitá izolace Zesílená izolace Ochranné pospojování Pospojování slouží k vyrovnání potenciálů Důvody vyrovnání potenciálů (komplexní přístup): • ochrana před úrazem elektrickým proudem • ochrana před přepětími • ochrana před rušivými vlivy jiných elektrických zařízení Pospojování zajišťuje uvedení neživých částí EZ i cizích vodivých částí na společný potenciál. V bezporuchovém stavu je tento potenciál blízký potenciálu vzdálené země - považuje se za nulový.V případě poruchy izolace zajišťuje i uzavření smyčky poruchového proudu, který způsobí odpojení obvodu, kde došlo k poruše Výpočet impedance základní izolace Hodnota impedance základní izolace se určí ze vztahu, kde v čitateli je maximální hodnota nízkého napětí a ve jmenovateli je hodnota proudu na prahu reakce (vnímání): ZZ U max 1000 2.106 2 M 3 IR 0,5.10 Požadovaná impedance přídavné izolace je: Z P 5M Požadovaná impedance zesílené izolace je: Z Zes 7 M Tyto hodnoty se uplatňují hlavně u třídy ochrany elektrických předmětů Meze bezpečných malých napětí živých částí A. Při obsluze možný přímý dotyk se živou částí Prostory Normální i nebezpečné Zvlášť nebezpečné Bezpečné malé napětí živých částí (V) střídavé stejnosměrné 25 60 - B. Při obsluze možný pouze dotyk s krytem, izolovaným od živých částí Prostory Normální i nebezpečné Zvlášť nebezpečné Bezpečné malé napětí živých částí (V) střídavé stejnosměrné 50 120 12 25 Mezní hodnoty dotykového napětí na neživých částech A. Působícího trvale Prostory Normální i nebezpečné Zvlášť nebezpečné Dovolené meze dotykového napětí (V) střídavé stejnosměrné 25 60 - B. Působícího krátkodobě (v době, kdy je zařízení v poruše) Prostory Normální i nebezpečné Zvlášť nebezpečné Dovolené meze dotykového napětí (V) střídavé stejnosměrné 50 120 12 25 Elektrický předmět třídy ochrany I Neživá část elektrického předmětu Ochranná svorka Základní izolace PE L N Soustava ochranného pospojování Živé části Uspořádání izolací na elektrickém předmětu třídy ochrany II Legenda: (1) základní izolace, (2) vnitřní kovová část, (3) přídavná izolace, (4) vnější kovová část a (5) zesílená izolace TAB.16.2 Třídy ochran elektrických a elektronických předmětů Třídy ochrany 0 I II III Přídavná Žádné Opatřeno izolace a žádné Konstruováno pro prostředky pro prostředky pro Základní prostředky pro napájení ze zdroje připojení připojení charakteristiky připojení SELV ochranného ochranného předmětu ochranného vodiče PE vodiče PE vodiče PE Opatření Spojení Nejsou Připojení ke zdroji k zajištění Pouze okolím s ochranným potřebná SELV bezpečnosti vodičem PE Grafická značka Použití v instalacích - Není v ČR povolena S ochranným vodičem PE nebo s vodičem PEN Všeobecné použití Všeobecné použití Třída ochrany 0*) I II III Legenda: *) Prostředky ochrany předmětů instalace Základní ochrana Ochrana při poruše Nevodivé prostory Ochrana oddělením Základní izolace obvodů (pouze jedno zařízení) Ochranné Ochrana automatickým Základní izolace pospojování odpojením Základní izolace Přídavná izolace Zesílená izolace nebo ekvivalentní konstrukční řešení Ochranné oddělení Omezení výše napětí obvodů SELV a PELV Třída ochrany 0 není podle Elektrotechnických předpisů a ČSN v ČR dovolena. Popis a požadavky jsou zde uvedeny pouze z důvodů její identifikace. TAB.16.3 Nejobvyklejší kombinace prostředků ochran před dotykem neživých částí Třída ochrany 0*) I II III Legenda: *) Prostředky ochrany předmětů instalace Základní ochrana Ochrana při poruše Nevodivé prostory Ochrana oddělením Základní izolace obvodů (pouze jedno zařízení) Ochranné Ochrana automatickým Základní izolace pospojování odpojením Základní izolace Přídavná izolace Zesílená izolace nebo ekvivalentní konstrukční řešení Ochranné oddělení Omezení výše napětí obvodů SELV a PELV Třída ochrany 0 není podle Elektrotechnických předpisů a ČSN v ČR dovolena. Popis a požadavky jsou zde uvedeny pouze z důvodů její identifikace. TAB.16.3 Nejobvyklejší kombinace prostředků ochran před dotykem neživých částí Základní bezpečnostní parametry informační techniky Charakteristika zařízení informační techniky: většina zařízení je třídy ochrany I, některá zařízení jsou třídy ochrany II, resp. III na samotném zařízení je často umístěna zásuvka pro připojení dalšího spotřebiče třídy ochrany I síťové části zařízení (zdrojové jednotky) jsou většinou tvořeny kompaktními jednotkami třídy ochrany I tyto jednotky slouží jako zdroje SELV pro napájení dalších částí zařízení jednotlivá zařízení jsou uvnitř i navzájem propojena množstvím (většinou stíněných) datových spojení, znemožňujících přesné změření odporu ochranného vodiče RPE vnitřní izolace jsou často dimenzovány pouze na jmenovitá napětí (hrozí případná ztráta dat) a proto je nevhodné provádět měření izolačního odporu RISO (napětím 500 V) První pomoc při úrazu elektrickým proudem Postup záchranných prací První pomoc: - technická - zdravotnická Technická první pomoc – vyproštění postiženého z dosahu proudu - vypnutí přívodu elektrického proudu - odtažení postiženého z dosahu proudu - odsunutí zdroje úrazu z dosahu postiženého - přerušení přívodu elektrického proudu Zdravotnická první pomoc – důležité fáze - vyšetření zdravotního stavu - poskytování první pomoci – neodkladná resuscitace - přivolání odborné zdravotnické pomoci - transport - vyšetření a odstranění příčin úrazu Vyhodnocení stavu základních životních funkcí Základní životní funkce Dýchání Krevní oběh Stav vědomí Příznak Hodnocení stavu základních životních funkcí - dýchání je dostatečné proudění vzduchu ústy, - nedostatečné nosem, pohyb hrudníku - zástava dechu - tep je hmatný tep na krční tepně - hmatný, ale slabý - nehmatný - zástava oběhu - uvědomuje si svůj stav - vědomí je zachováno reakce na oslovení, - je zmatený – povrchní bezvědomí slovní kontakt - nereaguje - hluboké bezvědomí Neodkladná resuscitace - uvolnění dýchacích cest a udržení jejich průchodnosti - umělé dýchání z plic do plic - nepřímá srdeční masáž Protišoková opatření - ticho - teplo - tekutiny - tišení bolesti - transport - protišoková poloha Automatický externí defibrilátor (AED) Základní charakteristika přístroje: •zjistí přítomnost arytmie •sám zvolí vhodný okamžik k defibrilaci •vydává pokyny pro zachránce •po nalepení elektrod a vyhodnoceném měření bezpečně vyšle defibrilační výboj •AED analyzuje srdeční rytmus •moderní verze AED mají další funkce – řízení masáže srdce Pásma pravděpodobnosti úspěšné defibrilace Úspěšnost defibrilace 1 – 3 minuty 90% 90 – 70 % 80% 3 – 10 minut 70% 70 – 10 % 60% 50% 10 – 12 minut 40% 10 – 0 % 30% 20% 10% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 čas (minuty) Členění první pomoci při úrazu elektrickým proudem rozšířené o AED (zjednodušené schéma) Základní první pomoc Technická první pomoc Protišoková opatření Resuscitace KPR Masáž srdce Přivolání odborné pomoci Automatická defibrilace AED Umělé dýchání 2 U / Uef VL1- VL2 VL1 nom 1,5 VL2 VL3 1 0,5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 -0,5 -1 -1,5 -2 1 st period 2 nd period t [ms] 40 Označení svorek elektrických předmětů pro připojování některých vybraných vodičů a označení konců těchto vybraných vodičů Vybraný vodič Písmenno - číslicové označení SVOREK KONCŮ ELEKTRICKÝCH Pozn. VYBRANÝCH PŘEDMĚTŮ VODIČŮ Vodič střídavé rozvodné soustavy: fáze 1 fáze 2 fáze 3 střední vodič U V W N L1 L2 L3 N Vodič stejnosměrné rozvodné soustavy: kladný pól záporný pól střední vodič C D M L+ LM Ochranný vodič Vodič PEN PE - PE PEN Pozn. Značení izolovaných vodičů a žil kabelů barvami VODIČ, ŽÍLA fázový nebo krajní ochranný, PEN střední POZNÁVACÍ BARVA černá, hnědá, šedá zelená/žlutá světlemodrá Obr. 4.9 Příklad použití písmenno-číslicového označení vodičů a svorek elektrického zařízení Vnější vlivy, prostory a prostředí Třídění vnějších vlivů (XY Z) - kategorie vnějšího vlivu (prostředí, využití objektu, konstrukce budovy) - povaha vnějšího vlivu - intenzita působení vlivu (třída) Členění prostorů z hlediska nebezpečí úrazu elektrickým proudem - prostory normální - prostory nebezpečné - prostory zvláště nebezpečné electrical equipment and installations time climate atmospheric condition plus daily and seasonal alterations (influence of time) time daily alterations seasonal alterations air temperature air pressure air movement solar radiation flora fauna water ice precipitation rain snow hail fog dew sand dust electrical fields lightning thunderstorms atmosphere combination of: dry air water vapour dust corrosive components external influences (environmental conditions) natural and technical influences indoor and outdoor influences movement vibration temperature and humidity change of temperature magnetic fields Třídění prostředí podle vnějších vlivů Jednotlivé pozice v označení prostředí vyjadřují kategorie vlivu povaha vlivu třída vlivu X Y Z směr druh upřesnění vlivu Příklad A D směr druh z okolí na EZ voda 4 upřesnění stříká všemi směry Všeobecná kategorie vnějšího vlivu EZ A nepříznivé vlivy působí směrem od okolí na elektrické zařízení EZ B elektrické zařízení působí nepříznivě na své okolí C EZ vzájemně nepříznivé ovlivňování elektrického zařízení a jeho okolí A A směr druh z okolí na EZ vliv teploty okolí A A 1 -60 až +5°C A A 5 +5 až +40°C A A 2 -40 až +5°C A A 6 +5 až +60°C A A 3 -25 až +5°C A A 7 -25 až +55°C A A 4 -5 až +40°C A A 8 -50 až +40°C B A směr druh z EZ na okolí mentální a odborné schopnosti osob B A 1 osoby se všeobecnou bezpečnostní osvětou, laici B A 2 děti vyžadující dohled dospělých B A 3 invalidé, nemocní, staré osoby B A 4 poučené osoby B A 5 znalé osoby Stupně elektrotechnické kvalifikace Kvalifikace Předpoklady Ověřování způsobilosti § Pracovníci Vzdělání Praxe Bez komise V komisi Oznámení 3 seznámení ----ANO ----4 poučení ----ANO ----5 znalí ANO ----ANO --6 samostatná činnost ANO ANO --ANO --7 pro řízení činnosti ANO ANO --ANO ANO 8 pro řízení provozu ANO ANO --ANO ANO 9 revizní technici ANO ANO dle předpisů orgánů dozoru 10 projektanti ANO ANO --ANO ANO Lhůta dle ZP dle org. 3 roky 3 roky 3 roky 3 roky 3 roky ELEKTROTECHNICKÁ způsob provádění KVALIFIKACE odborně řízená Druhy činností obsluha práce samostatná jednoduchá 3 složitá 4 odborně řídicí bez napětí 4 6 7 v blízkosti napětí 4 6 7 pod napětím 5 3 6 7+8 výchozí 9 9+7 pravidelná 9 9+7 10 10 revize projektování B E směr druh z EZ na okolí hořlavost, resp. výbušnost látek v blízkosti EZ B E 1 bez významného nebezpečí B E 1 2 nebezpečí požáru hořlavých látek B E 3 nebezpečí výbuchu B E 4 nebezpečí kontaminace od EZ C A směr druh působení objektu na vzájemné vlivy EZ a okolí hořlavost stavebních materiálů ve vztahu k elektrické instalaci C A 1 nehořlavé stavby (zděné, panelové) C A 2 hořlavé stavby(roubené, z dřevěných polotovarů) C B směr druh působení objektu na vzájemné vlivy EZ a okolí vliv konstrukce objektu na elektrickou instalaci C B 1 zanedbatelné nebezpečí C B 2 šíření ohně (výškové budovy, komínový efekt) C B 3 posun (dilatace objektů, nestabilní půda) poddajné nebo nestabilní stavby C B 4 (stany, krátkodobě sestavené objekty) IP 2 3 C H Skladba IP kódu: (např. IP 2 3 C H) Písmena kódu (International Protection = mezinárodní ochrana) První charakteristická číslice (číslice od 0 do 6, nebo písmeno X) Vyjadřuje - stupeň ochrany osob před dotykem nebezpečných částí - stupeň ochrany zařízení před vniknutím cizích těles Druhá charakteristická číslice (číslice od 0 do 8, nebo písmeno X) Vyjadřuje - stupeň ochrany proti vniknutí vody s nebezpečnými účinky Přídavné písmeno (nepovinné) (písmena A, B, C, D) Vyjadřuje - skutečný stupeň ochrany osob před dotykem nebezpečných částí Doplňkové písmeno (nepovinné) (písmena H, M, S, W) Vyjadřuje - doplňkovou informaci o zařízení Stupeň ochrany krytem - přehled Druhy sítí podle způsobu uzemnění jsou označeny písmenovým kódem, kde prvé písmeno T I vyjadřuje vztah sítě a uzemnění: bezprostřední spojení jednoho bodu sítě se zemí, oddělení všech živých částí od země, nebo spojení jednoho bodu sítě se zemí přes velkou impedanci, druhé písmeno vyjadřuje vztah uzemnění a neživých částí v rozvodu: T N další písmena S C přímé spojení neživých částí se zemí, přímé spojení neživých částí s uzemněným bodem sítě, kterým je obvykle střed, resp. uzel zdroje (nebo uzemněný fázový vodič), mohou vyjadřovat uspořádání ochranných a středních vodičů: funkce ochranného vodiče je zajišťována vodičem vedeným odděleně od středního (nebo uzemněného fázového) vodiče, funkce ochranného a středního vodiče je sloučena do jediného vodiče (do vodiče PEN). Sekundární vinutí transformátoru 22kV/0,4kV Transformátor 22kV/0,4kV Síť TN-S. Trojfázová síť s přímo uzemněným uzlem zdroje (1) a se samostatnými vodiči – ochranným (PE) a středním (N). Ochranný vodič je přizemněn (2). K síti jsou pevně připojeny spotřebiče třídy ochrany I - trojfázové (a,b) a jednofázový (c) Síť TN-C. Trojfázová síť s přímo uzemněným uzlem zdroje (1) a s kombinovaným vodičem ochranným a středním – s vodičem PEN. Vodič PEN je přizemněn (2). K síti jsou pevně připojeny spotřebiče třídy ochrany I - trojfázové (a,b) a jednofázový (c) Síť TN-C-S. Trojfázová síť s přímo uzemněným uzlem zdroje, v první části sítě plní vodič PEN současně funkci ochranného i středního vodiče, ve druhé části je vodič PEN rozdělen na ochranný (PE) a střední (N) vodič. Ochranný vodič (2), místo rozdělení vodiče PEN (3) i vodič PEN mohou být přizemněny. Třída I NEDOVOLENÉ Třída I Třída II Povolené pouze ve stávajících zařízeních dle ČSN 34 1010 Třída I Třída II Předepsané pro nová zařízení dle ČSN 33 2000-4-41 Obr. 5.5 Připojování jednofázových spotřebičů pohyblivými přívody a zásuvkami k sítím TN-C (a,b,c) a TN-S (d,e) Obr. 5.7 Síť TT. Trojfázová síť s přímo uzemněným uzlem zdroje s vyvedeným středním vodičem (N) - pro připojení spotřebiče (c) nemusí být střední vodič vyveden. Neživé části trojfázových (a,c) i jednofázového (b) spotřebiče mají samostatné ochranné uzemnění Síť TT. Trojfázová síť s přímo uzemněným uzlem s vyvedeným středním vodičem (N) - pro připojení spotřebiče (b) nemusí být střední vodič vyveden. Pro připojení neživých částí několika (skupiny) spotřebičů je instalován samostatně uzemněný skupinový ochranný vodič PE Síť IT. Trojfázová síť s izolovaným, (nebo přes velkou impedanci uzemněným), uzlem zdroje. Pro pevné připojení trojfázových spotřebičů musí (a) nebo nemusí být (b) vyveden střední vodič N. Neživé části spotřebičů jsou spojeny se zemí samostatným ochranným uzemněním (4)