LPE: Ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí

Kontrola ochran elektrických zařízení pracovních strojů ve vazbě na novou řadu ČSN 33 2000-4-41 ed.2. Porovnání ČSN EN 60204-1 ed.2 s ČSN 33 2000-4-41 ed.2

V červnu roku 2007 vyšla v novém vydání ČSN EN 60204-1 ed.2. Tak jako téměř všechny normy tak i tato norma obsahuje několik důležitých změn oproti předcházejícímu vydání. Tématem této přednášky je „Kontrola ochran elektrických zařízení pracovních strojů ve vazbě na ČSN 33 2000-4-41 ed.2“, která vyšla v srpnu 2007. Tato norma ve své druhé edici (ale v třetím vydání) přinesla z hlediska „Ochrany před nebezpečným dotykovým napětím“ poměrně velké množství změn, které se musí projevit i v normách, které s touto problematikou souvisí. To je i případ normy ČSN EN 60204-1 ed.2. Ochrana před úrazem elektrickým proudem je v této normě řešena v kapitole č.6. a také v kapitole č.18 „Ověřování“.

V úvodu kapitoly č.6 ČSN EN 60204-1 ed.2 (dále jen normy) se uvádí, že elektrická zařízení musí zajišťovat ochranu před úrazem elektrickým proudem při:

• Dotyku živých částí
• Dotyku neživých část

Z pohledu terminologie a výkladu ČSN 33 2000-4-41 ed.2 se jedná o uplatnění opatření pro zajištění základní ochrany (dříve specifikována jako ochrana před dotykem živých částí) a pro zajištění ochrany při poruše (dříve specifikována jako ochrana před dotykem neživých částí).

Ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí
Obecně je principem ochrany před nebezpečným dotykem neživých částí zabránit nebezpečným stavům v případě poruchy izolace mezi živými a neživými částmi, tedy při poruše. Každý obvod nebo část elektrického zařízení musí mít buď opatření, které zabraňuje výskytu dotykových napětí (ochrana živých částí použitím zařízení třídy II nebo s rovnocennou izolací nebo ochrana elektrickým oddělením) nebo odpojit automaticky (samočinně) vadnou část od elektrického napájení předtím, než se kontakt s dotykovým napětím může stát nebezpečným (ochrana automatickým /samočinným odpojením od zdroje).

Zabránění výskytu dotykového napětí
O použití zařízení třídy II nebo s rovnocennou izolací jsem se již zmiňoval v předcházející kapitole (Ochrana před nebezpečným dotykem živých částí). Pouze upozorňuji, že i rozváděče s celkovou izolací, které jsou vyrobeny dle požadavků ČSN EN 60439-1 ed.2 (Typové a částečně typové zkoušky rozváděčů nízkého napětí) musí být označeny výrobním štítkem od výrobce a jejich průvodní dokumentace musí mimo jiné obsahovat i „Protokol o kusové zkoušce“, kdy jedním z bodů zkoušek je i zkouška přiloženým napětím (viz ČSN EN 60204-1 ed.2 čl.18.4 – zkoušky napětím).

Ochrana elektrickým oddělením má zabránit dotykovému napětí způsobenému dotykem s neživými částmi, které mohou být pod napětím v důsledku poruchy základní izolace živých částí tohoto obvodu. Upozorňuji na to, že u rozlehlejších strojních linek, může být touto ochranou chráněna pouze malá část kontrolovaného zařízení. Při kontrole je nutné provést prohlídky a měření, která odpovídají požadavkům ČSN 33 2000-4-41 ed.2 čl. 413. V článku se uvádí, že elektrické oddělení je ochranné opatření, u něhož základní ochrana živých částí je zajištěna izolací nebo přepážkami a kryty (příloha A) a ochrana při poruše (ochrana neživých částí je zajištěna jednoduchým oddělením odděleného obvodu od ostatních obvodů a od země). Toto jsou základní opatření, která je nutno v rámci kontroly/revize elektrické instalace pracovních strojů důsledně kontrolovat. Zvláštně upozorňuji na kontrolu oddělením odděleného obvodu od ostatních obvodů a od země. V případě pospojování zařízení, která jsou instalována na sekundární straně oddělovacího zdroje se jedná o „Ochranu neuzemněným místním pospojováním. Tato ochrana je dle edice č.2 ČSN 33 2000.4-41 zařazena do ochranných opatření, která se uplatňují pouze, jestliže provoz instalace je řízený osobou znalou nebo pod jejím dozorem, tedy tak jako v případě ochrany polohou a zábranou, musí opravu a údržbu elektrické instalace pracovního stroje, které je chráněno touto ochranou, provádět pouze osoby s elektrotechnickou kvalifikací nebo osoby poučené. Jestliže chceme ověřit oddělení živých částí od živých částí ostatních obvodů a od země, je nutné změřit izolační odpor.

Zkouška izolačního odporu elektrické instalace pracovních strojů je obecně uvedena v kapitola č. 18.3 ČSN EN 60204 –1 ed.2. Podle požadavků tohoto článku, nesmí být izolační odpor naměřený při DC 500V mezi vodiči silového obvodu a ochranným obvodem nižší než 1MΩ, což je mimochodem také požadavek ČSN 33 2000-6. Zkouška izolace se může provádět na jednotlivých částech kompletní elektrické instalace. Norma ale také u naměřených hodnot připouští určitou výjimku, a to v případě, že se jedná o měření izolačního odporu na některých speciálních (citlivých) zařízení, jako jsou sběrnice, sběrací kroužky s kartáči, kdy je hodnota izolačních odporů vodičů a přípojnic snížena minimálně na hodnotu 50kΩ. Upozorňuji na další ustanovení výše uvedeného článku normy, kde se uvádí, že pokud elektrické zařízení stroje zahrnuje svodiče přepětí, které budou během zkoušky pravděpodobné v činnosti, je dovoleno buď zařízení odpojit (pokud je to za provozu možné) nebo snížit zkušební napětí na hodnotu nižší, než je úroveň napěťové ochrany svodičů přepětí, ne však nižší, než je špičková hodnota hranice napájejícího (fázového) napětí. Většina multifunkčních revizních přístrojů již umožňuje nastavit hodnotu měřícího napětí na 250V nebo 100V. Pokud se měření provádí nižším napětím než 500V, musí i v tomto případě naměřená hodnota odpovídat minimálně 1MΩ. Měření izolačních odporů nemusí být možné i z důvodů možnosti poškození citlivých elektrických zařízení a pracovník provádějící kontrolu/revizi elektrické instalace pracovních strojů se musí sám rozhodnout, zda izolační odpor měřit. Osobně se domnívám, že pokud se nejedná o měření elektrického obvodu, který je například ukončen pouze elektrickou zásuvkou, tak je měření izolačního odporu na pracovních strojích nemožné, a proto je nutné přijmout některou z náhradních metod (měření unikajících, rozdílových nebo dotykových proudů dle ČSN 33 1610), kterými se kvalita izolace dá také prokázat.

Ochrana automatickým odpojením od zdroje
Základním principem ochrany je přerušit v jednom nebo více pracovních vodičích automatickým (dříve samočinným) zapůsobením ochranného zařízení (přístroje jistící proti nadproudům) v případě poruchového stavu. Základním požadavkem této ochrany (ochranného opatření) je, že k přerušení musí dojít v dostatečně krátké době, aby byla doba trvání dotykového napětí omezena na dobu, v níž dotykové napětí není nebezpečné. V ČSN EN 60204-1 ed.2 jsou doby přerušení uvedeny v příloze A (tabulka A.1), hodnoty uvedené v tabulce plně korespondují s požadavky ČSN 33 2000-4-41 ed.2 (tab.41.1). V původní normě ČSN EN 60204-1 v čl.19 (zkoušky a ověřování) nebyla zkušební metoda v sítích TN samostatně uvedena. Pouze v souvislosti s ověřováním spojitosti ochranného obvodu se uvádělo, že jakmile je stroj nainstalován a elektrické propojení, včetně připojení k napájení, jsou dokončena, může být spojitost ochranného obvodu ověřena změřením impedance smyčky. V novém vydání normy (edice č.2) je již v čl.18.2.2 popsána zkušební metoda v sítích TN. Zkušební metoda obsahuje dva druhy zkoušek:

• Zkouška 1 – ověření spojitosti ochranného obvodu
• Zkouška 2 – ověření impedance poruchové smyčky a vhodnost přístroje jistícího proti nadproudům

Zkouška ověření spojitosti ochranného obvodu byla v původním vydání ČSN EN 60204-1 (čl. 19.2) popsána poměrně důkladně a důraz byl zejména kladen na měření spojitosti ochranného obvodu (u ochranných vodičů nepřesahujících délku 30m), kde se uvádělo, že spojitost ochranného obvodu se ověřuje zavedením zkušebního proudu minimálně 10A. V tabulce č.9, byly uvedeny hodnoty maximálního úbytku napětí pro zkušební proud 10A, dle průřezů ochranných vodičů. Ve druhém vydání normy se již striktně nepožaduje, při ověřování spojitosti ochranného obvodu, zkušební proud 10A, ale uvádí se, že měřící proud musí být v rozmezí od nejméně 0,2A do přibližně 10A. V nové normě také není již uvedena tabulka pro úbytek napětí při měřícím proudu 10A. Pro praktické provádění kontroly/revize elektrické instalace pracovního stroje však, dle vlastních zkušeností při provádění revizí, mohu doporučit ověřovat spojitost ochranného obvodu proudem 10A a i nadále porovnávat při měření úbytky napětí, tak jak bylo uváděno v prvním vydání normy. Samozřejmě pokud je osoba provádějící kontrolu elektrické instalace pracovního stroje (revizní technik) vybavena měřicím přístrojem, který tato měření umožňuje. Zkoušku ověření spojitosti ochranného obvodu je nutné provést i v případě, že se bude provádět měření impedance smyčky, a to zejména z důvodů, aby před zahájením měření pod napětím byla osoba provádějící měření chráněna před nebezpečným dotykem doplňkovou ochranou pospojováním.

Zkouška ověření impedance poruchové smyčky a vhodnost přístroje jistícího proti nadproudům. Ověření impedance poruchové smyčky je možné výpočtem nebo měřením, tak jak je uvedeno v ĆSN EN 60204-1 ed.2 příloha A, čl.A.4. (v prvním vydání normy postup při ověřování podmínek pro ochranu automatickým/ samočinným odpojením od zdroje tento postup popsán nebyl). Měření impedance poruchové smyčky je nutné provádět, je-li stroj připojen k elektrickému napájení o stejném kmitočtu, jako je jmenovitý kmitočet napájení u předpokládané instalace. To, že hodnota vypočtené nebo změřené impedance poruchové smyčky musí odpovídat vztahu Z_sxI_a≤U_o, je již obecně zaužívané. Ve druhém vydání ČSN 33 2000-4-41 (2/2000) byl zaveden přepočet vypočítané nebo naměřené hodnoty impedance poruchové smyčky tzv. „Bezpečnostním součinitelem“ (km nebo kv). Tento součinitel je i nadále nutné používat. Oproti původnímu vydání ČSN 33 2000-4-41 (2/200) již nové vydání uvádí pouze obecný součinitel 1,5, který zahrnuje jak součinitel oteplení vedení 1,2, ale také i tzv.bezpečnostní součinitel 1,25 (dříve kv) zahrnující velmi malé hodnoty impedancí ve spojích, ale i napěťový součinitel zatížení sítě. Při praktickém měření impedance smyčky je důležité, aby měření bylo provedeno jak na začátku obvodu (za jistím přístrojem), tak i na jeho konci (např. na vstupních svorkách motoru apod.) Tím, že se provede měření impedance na začátku a na konci měřeného obvodu a porovnají se obě hodnoty, lze i jednoduše zjistit jestli například nemůže dojít k úbytku napětí. Možná, že se může zdát, že měřit impedanci smyčky na začátku a i na konci měřeného obvodu je zbytečné, ale dle mých praktických poznatků je tento systém funkční a díky jemu lze odhalit i některé skryté závady. Měření impedance smyčky je dostatečně popsáno v ČSN 33 2000-6 (čl.61.3.6.3).

Ochrana použitím PELV
Použití PELV (ochrana malým napětím) musí odpovídat ustanovením ČSN 33 2000-4-41 ed.2. Základním požadavkem pro tuto ochranu je, že jedna strana obvodu nebo jeden bod zdroje elektrického napájení obvodu PELV musí být spojeny s ochranným obvodem a živé části odděleného obvodu musí být elektricky oddělené od ostatních živých částí. Tím, že je jedna strana obvodu spojena s ochranným obvodem (nejištěná část), lze předejít samočinnému spuštění stroje před ovládacím přístrojem z důvodu porušené izolace mezi vodiči nebo z důvodů krátkého zemního spojení. Při provádění kontroly/revize je tedy velice důležité vždy prakticky vyzkoušet, že oddělená část obvodu malého napětí je živou či neživou částí spojena se zemí. Zejména u provozovaného zařízení se občas stává, že při opravě poruchy byla oddělená strana obvodu odpojena od ochranného obvodu a po opravě již k zpětnému připojení k ochrannému obvodu nedošlo.