ΚΙΝ ΥΝΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΠΛΗΞΙΑ ΠΥΡΚΑΓΙΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΦΟΡΤΙΣΗ, ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑ, Η ΑΠΟ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΥΨΗΛΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΕΚΡΗΞΕΙΣ ΛΟΓΩ ΣΠΙΝΘΗΡΩΝ, ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΤΟΞΟΥ Η ΥΨΗΛΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΟΙ ΚΙΝ ΥΝΟΙ ΑΦΟΡΟΥΝ ΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ ΤΙΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 1 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 2 ΑΤΥΧΗΜΑΤΑ Το 20% των ατυχηµάτων Η-Μ εργοταξίων οφείλεται στον ηλεκτρισµό Σε κτιριακά έργα το 4% του συνόλου των ατυχηµάτων οφείλονται στον ηλεκτρισµό Το 30% των ηλεκτρικών ατυχηµάτων προέρχονται από γερανούς και ανυψωτικά Οι θανατηφόρες ηλεκτροπληξίες αντιστοιχούν περίπου στο 17 % του συνόλου των θανατηφόρων ατυχηµάτων και αποτελούν τη δεύτερη αιτία εργατικών ατυχηµάτων µε θανατηφόρα κατάληξη ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 3 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 4 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ Τα λιγότερα ατυχήµατα στη Γερµανία οφείλονται: Στη καθιέρωση των θεµελιακών γειώσεων Στον καλύτερο εξοπλισµό Στην ευρύτατη χρήση των διακοπτών διαφυγής ΠΗΓΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ 27% κατά την εκτέλεση τροποποιήσεων 23% των ατυχηµάτων κατά την εγκατάσταση 18% των ατυχηµάτων κατά συνειδητές υπο τάση εργασίες 11% των ατυχηµάτων κατά την αλλαγή ασφαλειών Στους αυστηρότερους κανονισµούς ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 5 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 6 Κλασσικές εγκαταστάσεις 1
ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΘΑ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΑΝΑΦΕΡΟΥΜΕ ΚΑΙ ΤΙΣ ΕΠΙΚΥΝ ΥΝΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΕΠΑΦΗΣ AC >=50 V DC>=120 V Η AC τάση 3 φορές πιο επικίνδυνη από τη DC τάση ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 7 ΕΠΙΚΥΝ ΥΝΕΣ ΤΑΣΕΙΣ Ηχαµηλή συχνότητα πιο επικίνδυνη από την υψηλή διότι διεισδύει πιο εύκολα στο ανθρώπινο σώµα Με DC τάση οι µύες σφίγγουν και το θύµα δενµπορεί να αφήσει αυτό που κρατά Με την AC τάση είναι πιο συχνές οι καρδιοαναπνευστικές βλάβες ΗΜΤαπωθείτοθύµα µεδύναµηκαιπροκαλείκυρίως εγκαύµατα και τραυµατισµούς από κρούσεις Ηχαµηλή τάση < 2400 V ενεργεί στο νευρικό και µυϊκό σύστηµα στηνκαρδιάκαιτηναναπνοή ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 8 Ηλεκτρικό έγκαυµα στο χέρι Βραχίονας µε έγκαυµα τρίτου βαθµού από γραµµή υψηλής τάσης. Ηλεκτρικά εγκαύµατα από άµεση επαφή. Το γόνατο στα αριστερά ήρθε σε επαφή µε ηλεκτρισµό και στα δεξιά γειώθηκε. Έγκαυµα απόηλεκτρικότόξοδιαµέσου του παπουτσιού του θύµατος και γύρω από την πλαστική σόλα. ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 9 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 10 ΗΛΕΚΤΡΟΠΛΗΞΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΠΛΗΞΙΑ ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 11 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 12 Κλασσικές εγκαταστάσεις 2
Το βραχυκύκλωµα εξελίσσεται σε τόξο και το αντίστροφο ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 13 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 14 ΑΙΤΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 15 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 16 Άµεση επαφή Τρόποι προστασίας από άµεση επαφή Insulation Distance IP2X ou IPXXB SELV < 25 V 30 ma ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 17 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 18 Κλασσικές εγκαταστάσεις 3
Τρόποι προστασίας από άµεση επαφή Έµµεση επαφή Αντίσταση ανθρώπινου σώµατος U C = Z T I D Z T εξαρτάται: συχνότητα Τάση επαφής ιαδροµή διαµέσου του ανθρ. σώµατος Οκίνδυνοςεξαρτάται: Χέρι ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 19 Ένταση του ρεύµατος I D Χρόνος διελευσης µέσω του ανθρ. σώµατος Στα 50 Hz, η ευαισθησία είναι στο µέγιστο σώµα πόδι ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 20 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 21 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 22 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΙΩΣΕΩΝ ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 23 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 24 Κλασσικές εγκαταστάσεις 4
Ορισµός Οουδέτεροςτηςχαµηλής τάσης του ΜΣ είναι κατευθείαν γειωµένος στο ηλεκτρόδιο γείωσης Τα µεταλλικά µέρη της εγκατάστασης συνδέονται σε ξεχωριστό ηλεκτρόδιο γείωσης Τεχνική στην Αθήνα και στην Κύπρο TT σύστηµα, άµεση γείωση Ru ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 25 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 26 TT σύστηµα, άµεση γείωση TT system If = Uo / ( + Ru) = 230 / (10 + 10) = 11,5 A Uf = Ru x If = 10 x 11,5 = 115 V > UL = 50 V 400V / 230V Uo = 230 V Exposed conductive metallic part E36892 If = 11,5A Χρήση Σε εγκαταστάσεις µε περιορισµένηεπίβλεψηήσε εγκαταστάσεις που υπόκεινται µετατροπές ιάταξη προστασίας από άµεση επαφή Αυτόµατηαποσύνδεσησεπερίπτωση σφάλµατος µόνωσης Η αποσύνδεσηκαιµέσω ρελέ διαρροής ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 27 10 Ω Ru 10 Ω Load Uf = 115 V TT σύστηµα, άµεση γείωση If = Uo / ( + Ru) = 230 / (20 + 10) = 7,7 A Uf = Ru x If = 20 x 7,7 = 154 V > UL = 50 V ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΙΑΚΟΠΤΗΣ ΙΑΡΡΟΗΣ ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 29 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 30 Κλασσικές εγκαταστάσεις 5
ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΙΑΚΟΠΤΗΣ ΙΑΡΡΟΗΣ Residual Current Devices (electronic) Ηλεκτρονικός διακόπτης διαρροής Tripping E37508 Ανίχνευση Μέτρηση Tripping own voltage supply Detection differencial relay M Measurement ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 31 ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΙΑΚΟΠΤΗΣ ΙΑΡΡΟΗΣ Προσοχή στην επιλεκτικότητα των Ε ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 33 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 34 Ορισµός Οουδέτεροςτηςχαµηλής τάσης του ΜΣ είναι κατευθείαν γειωµένος στο ηλεκτρόδιο γείωσης Τα µεταλλικά µέρη της εγκατάστασης συνδέονται στον ΡΕ και ο οποίος συνδέεται στο ίδιο ηλεκτρόδιο γείωσης TΝ σύστηµα, ουδετέρωση ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 35 TΝ-C σύστηµα Ορισµός = αγωγός γείωσης και ουδέτερος Μπορεί οι ΡΕΝ να γειωθεί και σε άλλο σηµείο Προστασία του 400V / 230V S = SPH o δεν πρέπει να αποσυνδεθεί ιάταξη προστασίας από άµεση επαφή Αυτόµατη αποσύνδεση σε περίπτωση σφάλµατος µόνωσης Η αποσύνδεση µέσω διακοπτών η ασφαλειών Ρελέ διαρροής δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί διότι είναι σαν να έχουµε βραχυκύκλωµα φάσης ουδετέρου Συνέχεια παροχής ισχύος Το ρεύµα σφαλµάτων µόνωσης δεν περιορίζεται από την αντίσταση του ηλεκτροδίου γείωσης και υπάρχει ο κίνδυνος φωτιάς Exposed conductive metallic part Load Uo = 230 V Tripping SCPD 160 A Πυροπροστασία Απαγορεύεται σε χώρους µε κίνδυνο φωτιάς ήέκρηξης E36899 Κλασσικές εγκαταστάσεις 6
TΝ-C σύστηµα TΝ-S σύστηµα Ορισµός Το σύστηµα που χρησιµοποιείται στην Ελλάδα Ο αγωγός και ο ουδέτερος είναι ξεχωριστοί αγωγοί Ο ουδέτερος δεν πρέπει να ξαναγειωθεί ΗδιάταξηΤΝ-S είναι υποχρεωτική για κυκλώµατα µε διατοµή µικρότερη από 10mm 2 για χαλκό και 16mm 2 για αλουµίνιο ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 37 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 38 ξεχωριστός από τον ουδέτερο Προστασία ουδετέρου S = SPH αποσύνδεση χωρίς προστασία S < SPH αποσύνδεση µε προστασία µε χρήση είτε τετραπολικού διακόπτη ή ρελέ διαρροής ιάταξη προστασίας από άµεση επαφή Αυτόµατη αποσύνδεση σε περίπτωση σφάλµατος µόνωσης Η αποσύνδεση µέσω διακοπτών η ασφαλειών Ρελέ διαρροής µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως επιπρόσθετο µέσο προστασίας TΝ-S σύστηµα 400V / 230V Exposed conductive metallic part Load Uo = 230 V E36897 Όρισµός Σε ένα ΤΝ σύστηµα έχουµε: Το πρώτο τµήµα είναιt-c (µε ) Το τελευταίο τµήµα είναιt- S(µε και ) Απότηστιγµή πουθα χωριστεί ο ΡΕΝ απαγορεύεται να ξαναενωθεί. TΝ-C-S σύστηµα Συνέχεια παροχής ισχύος Το ρεύµα σφαλµάτων µόνωσης δεν περιορίζεται από την αντίσταση του ηλεκτροδίου γείωσης και υπάρχει ο κίνδυνος φωτιάς Χρήση Συστήνεται για εγκαταστάσεις µε υψηλό επίπεδο επίβλεψης εν χρειάζονται ρελέ διαρροής αλλά παρέχουν πρόσθετη ασφάλεια ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 40 Suitable device with T Ορισµός Οουδέτεροςτηςχαµηλής τάσης του ΜΣ δεν είναι γειωµένος σε ηλεκτρόδιο γείωσης ΙT σύστηµα T-C / 3P 3D T-S / 4P 3D, 4P 4D Τα µεταλλικά µέρη της εγκατάστασης συνδέονται σε ξεχωριστό ηλεκτρόδιο γείωσης Το σφάλµα είναιµικρό εξαιτίας των χωρητικοτήτων ανάµεσα στους αγωγούς που φέρνουν ρεύµα και τα εκτεθειµένα αγώγιµα µέρη The circuit breakers also provide overload protection for all the Low Voltage Earthing Systems. Είναιαπαραίτητηηχρήση µια συσκευής επίβλεψης της µόνωσης Χρήση Η πιο καλή µέθοδος αλλά χρειάζεται µελέτη σε λεπτοµέρεια, αντοχή σε υπερτάσεις, προσωπικό να εξαλείψει το πρώτο σφάλµα ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ Εφαρµόζεται σε εγκαταστάσεις µεγάλου µήκους 42 Κλασσικές εγκαταστάσεις 7
Προστασία από φωτιά ΤΤ, ΙΤ το ρεύµα σφάλµατος µόνωσης µικρό άρα και ο κίνδυνος φωτιάς ΤΝ το ρεύµα σφάλµατος µόνωσης µεγάλο άρα και ο κίνδυνος φωτιάς, εκτός αν περιλαµβάνονται ρελέ διαρροής (ΤΝ-S) Ο αγωγός της γείωσης δεν µπορεί να είναι και ουδέτερος TC-Προτεραιότητα ο αγωγός γείωσης, ο ουδέτερος µε εσωτερική σύνδεση ενώνεται ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 43 µε τηγείωση ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 44 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 45 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 46 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 47 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 48 Κλασσικές εγκαταστάσεις 8
ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 49 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 50 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 51 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 52 Αντιστάθµιση άεργου ισχύος Συνιστώσες ισχύος : ενεργός ισχυ: P=UI.cosϕ (kw) άεργος ισχυ : Q=UI.sinϕ (kvar) φαινόµενη ισχυ : S=UI (kva) ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 53 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 54 Κλασσικές εγκαταστάσεις 9
Αντιστάθµιση άεργου ισχύος Οι πυκνωτές προσφέρουν άεργο ισχύ σε επαγωγικά φορτία Αντιστάθµιση άεργου ισχύος Ιδανικότερος τρόπος µέσω µέτρησης των καταναλώσεων cosφ = W = µηνιαίο cosφ 2 2 W + A W = kwh/μήνα Α = kvarh/μήνα tanφ 2 =αρχική γωνία E68394 = P (tanφ2-tanφ1) E68395Qc tanφ 1 =τελική γωνία Πυκνωτίκη Μονάδα ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 55 E68394 tanφ = 2 2 φ2 2 φ2 1 cos cos A W tanφ2 Qc = t tanφ 2 =τελική γωνία ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 56 E68395 Γενικά για τον υπολογισµό της συνολικής αντιστάθµισης για την βελτίωση του cosφαπό0,8 σε 0,93 : Q = 0.355 x P (kw) Ωστόσο όµως υπάρχουν και κάποιοι πίνακες οι οποίοι µας βοηθούν να υπολογίσουµε µε µεγαλύτερη ακρίβεια την απαιτούµενη αντιστάθµιση E68394 E68395 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 57 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 58 Συνολική ισχύς 666 kva Cosφ = 0,75 P = 666 x 0.75 = 500 kw Νέο cosφ = 0,93 Συντελεστής αντιστάθµισης 0,487 kvar / kw Τελική αντιστάθµιση Q = 500 x 0.487 = 244 kvar Αρµονικές και οι συνεπειές τους Μέτρηση αρµονικών Περιορισµός αρµονικών ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 59 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 60 Κλασσικές εγκαταστάσεις 10
Ένα παραµορφωµένο σήµα είναι άθροισµα... Οι αρµονικές προκύπτουν από την ολοένα αυξανόµενη χρήση µη - γραµµικών φορτίων 8 I peak (I C ) 6 4 της θεµελιώδους συνιστώσας των αρµονικών συνιστωσων που αποτελούν ακέραια πολ/σια της θεµελιώδους Το παραµορφωµένο ρεύµα/ τάση υποβαθµίζει την ποιότητα ισχύος της εγκατάστασης Συνολικο Θεµελιωδες 50 Hz Αρµονικη 3 (150 Hz) Αρµονικη 5 (250 Hz) Αρµονικη 7 (350 Hz) Αρµονικη 9 (450 Hz) I rms (I G ) I h1 I h3 I h5 I h7 I h9-2 Η κυµατοµορφή του ρεύµατος -4-6 αλλοιώνεται από την ύπαρξη Ρευµα µε αρµονικες µη γραµµικών φορτίων Τα ηλεκτρονικά ισχύος µε τις εφαρµογές τους εφαρµόζονται σε πολλούς τοµείς δραστηριότητας βιοµηχανία: Μηχανές περιέλιξης, ρυθµιστές στροφών εµπορικά κέντρα/ επαγγελµατικοί χώροι: PCs, φωτοτυπικά µηχανήµατα,φαξ, UPSs, σπίτι: Τηλεόραση,φούρνος µικροκυµάτων,λαµπτήρες φθορισµού... 2 0 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 61 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 62 Ηρόη αρµονικών ρευµάτων προκαλεί αρµονικές τάσεις στο κύκλωµα Οι αρµονικές δηµιουργούν αρκετά προβλήµατα... εµφάνιζουν έχουν σηµαντικό οικονοµικό αντίκτυπο Οι αρµονικές τάσεις είναι το αποτελεσµα των αρµονικών ρευµάτων και της σύνθετης αντίστασης της τροφοδοσίας Οι αρµονικές διαχέονται στο κύκλωµα διανοµής Γεννητρια Πυκνωτικη µοναδα MV/LV A Σ Ih Αρµονικες διαχεονται στο δικτυο διανοµης Ih Ανορθωτες a Μηχανες περιελιξης Ih Ρυθµιστες στροφων b Ih Ηλεκτρικες συσκευες d Ih Λαµπτηρες e φθορισµου Γραµµικα φορτια υπερφορτίσεις στο δίκτυο διανοµής λόγω αύξησης της τιµής του ενεργού ρεύµατος πρόσθετες απώλειες και καταπόνηση των συσκευών διαταραχές στα δίκτυα επικοινωνίας / τηλεφωνίας πρόσθετο κόστος εξοπλισµού ( πρώιµη αντικατάσταση, υπερδιαστασιολόγηση) υψηλό κόστος ενέργειας πρόσθετο κόστος στην παραγωγικότητα (ανεπιθύµητες διακοπές ) ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 63 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 64 ύο λόγοι για ανάλυση του δικτύου διανοµής ιαµόρφωση των εγκαταστάσεων για τον περιορισµό των αρµονικών 1/ προληπτικό µέτρο σωστή µελέτη της εγκατάστασης ( φορτία - πηγές ) 2/ διορθωτικό µέτρο προσδιορισµός της πηγής όχλησης σωστή αντιστοιχία εφαρµογής - επιθυµητό αποτέλεσµα Μεθοδολογία: µετρήσεις τάσης - ρεύµατος πρέπει να πραγµατοποιηθούν: στην πηγή τροφοδοσίας στους ζυγούς εισόδου των κυρίων πινάκων διανοµής στους ζυγούς εξόδου των κυρίων πινάκων διανοµής τοποθέτηση των φορτίων «όχλησης»* ανάντι οµαδοποίηση των φορτίων «όχλησης»* διαχωρισµός των πηγών τροφοδοσίας * Μη γραµµικά φορτία Μεση ταση Z 2 Ευαισθητα φορτια Z 1 οπου Z 1 < Z 2 Φορτια οχλησης Συνθετη αντισταση δικτυου Ευαισθητα φορτια οχι Φορτια οχλησης 1 ναι Φορτια οχλησης 2 Μη γραµµικα φορτια Γραµµικα φορτια ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 65 ρ. Ηλ. Μηχ. & Μηχ. Η/Υ 66 Κλασσικές εγκαταστάσεις 11