Τ.Ε.Ι. Κρήτης Σ.Τ.ΕΦ./ Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε. Μέσα Προστασίας II Προστασία από την ηλεκτροπληξία Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Ι Επίκουρος Καθηγητής Τηλ:2810379231 Email: ksiderakis@staff.teicrete.gr
Μέσα προστασίας Βραχυκύκλωμα Ηλεκτροπληξία Παρατηρείται ροή ρεύματος μεγαλύτερη της ονομαστικής Υπάρχουν εκτεθειμένα σημεία που έχουν τάση αλλά δεν υπάρχει ροή ρεύματος Ασφάλειες τήξεως Μικροαυτόματοι Αυτόματοι διακόπτες Για να γίνει αντιληπτό ένα τέτοιο σφάλμα πρέπει να προκύψει ροή ρεύματος Διαφορετικά πρέπει να εξασφαλιστεί στον βαθμό που αυτό είναι δυνατό Επίκουρος Καθηγητής 2
Ηλεκτροπληξία Ηλεκτροπληξία Υπάρχουν εκτεθειμένα σημεία που έχουν τάση αλλά δεν υπάρχει ροή ρεύματος Το ανθρώπινο σώμα λειτουργεί με παλμούς ρεύματος: Ο ανθρώπινος εγκέφαλος ελέγχει την λειτουργία ζωτικών οργάνων με ηλεκτρικούς παλμούς 50mV (ηλεκτροκαρδιογράφημα). Η καρδιά λειτουργεί με ηλεκτρικά ρεύματα συχνότητας 1,33Hz (80 παλμοί το λεπτό) τους οποίους παράγει η ίδια (καρδιογράφημα) Πηγή εν κενό, μπορεί να δώσει ρεύμα αν προκύψει κύκλωμα. Αυτό μπορεί να γίνει με την επαφή του χρήστη ο οποίος λειτουργεί πλέον ως φορτίο Άμεση επαφή Έμμεση επαφή Επίκουρος Καθηγητής 3
Ηλεκτροπληξία Ηλεκτροπληξία ονομάζεται η διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από το ανθρώπινο σώμα και συμβαίνει όταν μεταξύ δύο σημείων του σώματος υπάρχει τάση (διαφορά δυναμικού) ικανή, ώστε να επιτευχθεί ροή του ρεύματος που είναι ανάλογη με την(ηλεκτρική) αντίσταση του σώματος Θανατηφόρα εργατικά ατυχήµατα σύµφωνα µε τον τύπο του ατυχήµατος 1987-1994 Κατηγορίες Ηλεκτρικών ατυχηµάτων 1. Ηλεκτρικά ατυχήµατα λόγω άµεσης επίδρασης του ηλεκτρικού ρεύµατος στο ανθρώπινο σώµα. 2. Έµµεση επαφή και πρόκληση εγκαυµάτων εξαιτίας µεγάλης ελκυόµενης θερµικής ενέργειας από ηλεκτρικό τόξο. 3. ευτερεύοντα ατυχήµατα από ασθενή συνήθως ηλεκτρικά ρεύµατα που µπορούν να προκαλέσουν π.χ. πτώση ή ολίσθηση λόγω πανικού. Επίκουρος Καθηγητής 4
Αντίσταση του ανθρώπινου σώματος Η σοβαρότητα των βλαβών που προκαλούνται στο ανθρώπινο σώµα από το ηλεκτρικό ρεύµα εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: ένταση του ρεύµατος, χρονική διάρκεια του ρεύµατος, δρόµος του ρεύµατος δια του σώµατος, συχνότητα ή µορφή του ρεύµατος, δηλαδή εναλλασσόµενο, συνεχές κρουστικό ρεύµα, τη δεδοµένη κατάσταση του οργανισµού (εξασθενηµένος, φαγωµένος, υδρωµένος) την υγρασία του χώρου την επιφάνεια επαφής και εξόδου του ρεύµατος Για την ηλεκτρική αντίσταση του ανθρώπινου σώµατος ισχύουν οι εξής συνεπαγωγές: Μικρή Αντίσταση µεγάλη ροή Η/Ρ Μεγάλος Κίνδυνος θανατηφόρο ατύχηµα. Μεγάλη Αντίσταση µικρή ροή Η/Ρ Μικρός Κίνδυνος ηλεκτρικό ατύχηµα. Επίκουρος Καθηγητής 5
Ηλεκτροπληξία Η σύνθετη αντίσταση του ανθρώπινου σώµατος είναι κυρίως ωµική µε ελάχιστη χωρητικότητα. Η τιµή της εξαρτάται από τα εξής: 1. ύναµη και επιφάνεια επαφής του σώµατος µε τον αγωγό (µειώνουν την αντίσταση). 2. ρόµος του ρεύµατος δια του σώµατος. 3. Τάση επαφής. Η αντίσταση είναι µη γραµµική και µειώνεται µε την αύξηση της τάσης. 4. Σωµατική διάπλαση. 5. Κατάσταση της επιδερµίδας. Το πάχος της επιδερµίδας και η υγρασία παίζουν ένα ρόλο. Υψηλές αντιστάσεις έχουµε όταν το δέρµα είναι χοντρό, ξηρό και η επιφάνεια επαφής είναι µικρή. Χαµηλές τιµές προκύπτουν όταν το δέρµα είναι λεπτό, υγρό και η επιφάνεια επαφής µεγάλη. Επίκουρος Καθηγητής 6
Ηλεκτροπληξία Πρότυπο IEC 60479-1 Η αντίσταση του ανθρωπίνου σώµατος R ref από το ένα χέρι στα δύο πόδια ή από χέρι σε χέρι (ξηρό δέρμα) Ποσοστό επί του πλήθους που μετρήθηκε Επίκουρος Καθηγητής 7
Ηλεκτροπληξία Πρότυπο IEC 60479-1 Η αντίσταση του ανθρωπίνου σώµατος R ref από το ένα χέρι στα δύο πόδια ή από χέρι σε χέρι (ξηρό δέρμα) Επίκουρος Καθηγητής 8
Ηλεκτροπληξία Συντελεστής ρεύματος καρδιάς Ρεύμα αναφοράς Ι ref : ρεύμα που διέρχεται από το αριστερό χέρι Επίκουρος Καθηγητής 9
Επίδραση του AC ρεύματος (15-100Hz) Επίκουρος Καθηγητής 10
Επίδραση του AC ρεύματος (15-100Hz) Επίκουρος Καθηγητής 11
Επίδραση του AC ρεύματος (15-100Hz) Καμπύλη b Επίκουρος Καθηγητής 12
Επίδραση του AC ρεύματος (15-100Hz) Καμπύλη b Επίκουρος Καθηγητής 13
Επίδραση του AC ρεύματος (15-100Hz) Επίκουρος Καθηγητής 14
Επίδραση του DC ρεύματος Επίκουρος Καθηγητής 15
Επίδραση του DC ρεύματος Το συνεχές ρεύμα είναι λιγότερο επικίνδυνο από το εναλλασσόμενο, αλλά προκαλεί βαρύτερα εγκαύματα Πιθανότητα καρδιακής μαρμαρυγής 50%: AC:80mA DC:300mA Επίκουρος Καθηγητής 16
Επίδραση της συχνότητας του ρεύματος Η βιομηχανική συχνότητα φαίνεται να είναι περισσότερο επικίνδυνη. Το συνεχές και ρεύματα υψηλότερης συχνότητας είναι λιγότερο επικίνδυνα. F 1 : ισχύει για την περίπτωση κοιλιακής μαρμαρυγής F 2 : το όριο ευαισθησία b F 1 : περιοχή AC3 Επίκουρος Καθηγητής 17
Επίδραση ρευμάτων μικρής διάρκειας Επίκουρος Καθηγητής 18
Επίδραση ρευμάτων πυκνωτών Επίκουρος Καθηγητής 19
Επικίνδυνες τάσεις επαφής Επίκουρος Καθηγητής 20
Άμεση και έμμεση επαφή Επίκουρος Καθηγητής 21
Δίκτυα διανομής Χ.Τ. Για λόγους που αφορούν την λειτουργία του δικτύου ο Μετασχηματιστής υποβιβασμού στα δίκτυα διανομής (20kV/400V) λειτουργεί σε συνδεσμολογία Δ-Υ, με το κοινό σημείο γειωμένο. Επιπλέον με τον τρόπο αυτό προκύπτει και ο αγωγός του ουδετέρου. ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ Επίκουρος Καθηγητής 22
Δίκτυα διανομής Χ.Τ. Όταν προκύπτει ροή ρεύματος, τότε αυτό ξεκινάει από τον ένα ακροδέκτη μιας πηγής και επιστρέφει στον άλλο ακροδέκτη της ίδια πηγής Επίκουρος Καθηγητής 23
Δίκτυα διανομής Χ.Τ. Σε περίπτωση σφάλματος με γή Επίκουρος Καθηγητής 24
Δίκτυα διανομής Χ.Τ. Σε περίπτωση σφάλματος με γή Προσοχή αν Επίκουρος Καθηγητής 25
Δίκτυα διανομής Χ.Τ. Σε περίπτωση σφάλματος με γη Οπότε αν ένα σύστημα λειτουργεί χωρίς γείωση δεν υπάρχει περίπτωση να παρατηρηθούν σφάλματα γης. Στην περίπτωση αυτή η παρουσία επικίνδυνων τάσεων επαφής δεν μπορεί να εντοπιστεί εύκολα, όμως το σύστημα παραμένει εν λειτουργία παρά το σφάλμα μόνωσης (Πηνία Petersen). Στην συνήθη πρακτική οι κτιριακές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις λειτουργούν με σύστημα γείωσης, το οποίο αναλαμβάνει διάφορες λειτουργίες, με σημαντικότερη όμως την δημιουργία ενός δικτύου προστασίας των χρηστών της εγκατάστασης. Σε ειδικές περιπτώσεις υπάρχουν συστήματα που δεν ακολουθούν αυτόν τον κανόνα. Επίκουρος Καθηγητής 26
Γειώσεις Επίκουρος Καθηγητής 27
Κωδικοποίηση σύνδεσης συστημάτων γείωσης Επίκουρος Καθηγητής 28
Σύστημα ΤΤ Άμεση γείωση Επίκουρος Καθηγητής 29
Σύστημα ΤΝ Ουδετερογείωση Επίκουρος Καθηγητής 30
Σύστημα ΤΝ S Επίκουρος Καθηγητής 31
Σύστημα ΤΝ C Επίκουρος Καθηγητής 32
Σύστημα ΤΝ C S Επίκουρος Καθηγητής 33
Κωδικοποίηση σύνδεσης συστημάτων γείωσης Επίκουρος Καθηγητής 34
Σύστημα ΙΤ Επίκουρος Καθηγητής 35
Σύγκριση σύνδεσης συστημάτων γείωσης Επίκουρος Καθηγητής 36
Λειτουργία σφάλματος - ΤΤ Επίκουρος Καθηγητής 37
Λειτουργία σφάλματος ΤΤ χρόνος διακοπής Επίκουρος Καθηγητής 38
Λειτουργία σφάλματος - ΤΝ Επίκουρος Καθηγητής 39
Λειτουργία σφάλματος - ΤΝ χρόνος διακοπής Επίκουρος Καθηγητής 40
Λειτουργία σφάλματος - ΙΤ Επίκουρος Καθηγητής 41
Λειτουργία σφάλματος ΙΤ χρόνος διακοπής Επίκουρος Καθηγητής 42
Συνύπαρξη άμεσης γείωσης και ουδετέρωσης Επίκουρος Καθηγητής 43
Συνύπαρξη άμεσης γείωσης και ουδετέρωσης Επίκουρος Καθηγητής 44
Συνύπαρξη άμεσης γείωσης και ουδετέρωσης Επίκουρος Καθηγητής 45
Συνύπαρξη άμεσης γείωσης και ουδετέρωσης Επίκουρος Καθηγητής 46
Συνύπαρξη άμεσης γείωσης και ουδετέρωσης Επίκουρος Καθηγητής 47
Συνύπαρξη άμεσης γείωσης και ουδετέρωσης Επίκουρος Καθηγητής 48
Προστασία του ουδετέρου Όταν απαιτείται προστασία του ουδετέρου θα πρέπει η ζεύξη και η απόζευξη αυτού να πραγματοποιείται ταυτόχρονα με τους αγωγούς των φάσεων Επίκουρος Καθηγητής 49
Προστασία από την ηλεκτροπληξία Άμεση και έμμεση επαφή Επίκουρος Καθηγητής 50
Προστασία από την ηλεκτροπληξία Βηματική τάση Επίκουρος Καθηγητής 51
Προστασία από την ηλεκτροπληξία Επίκουρος Καθηγητής 52
Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις σε κτίρια Προστασία από την ηλεκτροπληξία άμεση επαφή Κλάσεις προστασίας εξοπλισμού για την άμεση επαφή Επίκουρος Καθηγητής 53
Προστασία από την ηλεκτροπληξία Επίκουρος Καθηγητής 54
Προστασία από την ηλεκτροπληξία Επίκουρος Καθηγητής 55
Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις σε κτίρια Προστασία από την ηλεκτροπληξία - έμμεση επαφή 1) Αυτόματη διακοπή της τροφοδότησης Επικίνδυνη τάση: AC 50V, DC 120V Χρόνος διακοπής 2) Χρήση υλικού κλάσης ΙΙ ή ισοδύναμη προστασία Αποτροπή εμφάνισης υψηλών τάσεων επαφής σε περίπτωση σφάλματος μόνωσης. Κλάσεις μόνωσης ηλεκτρολογικού εξοπλισμού Επίκουρος Καθηγητής 56
Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις σε κτίρια Προστασία από την ηλεκτροπληξία - έμμεση επαφή 1) Αυτόματη διακοπή της τροφοδότησης Επικίνδυνη τάση: AC 50V, DC 120V Χρόνος διακοπής 2) Χρήση υλικού κλάσης ΙΙ ή ισοδύναμη προστασία Αποτροπή εμφάνισης υψηλών τάσεων επαφής σε περίπτωση σφάλματος μόνωσης. Κλάση 0 : η προστασία από την ηλεκτροπληξία επαφίεται μόνο στη βασική μόνωση. Όσον αφορά τα φωτιστικά δεν είναι επιτρεπτή. Κλάση Ι : ηλεκτρικά περιβλήματα στα οποία η προστασία από την ηλεκτροπληξία δεν στηρίζεται μόνο στη βασική μόνωση, αλλά περιλαμβάνει ένα επιπλέον μέτρο ασφαλείας που είναι η σύνδεση των αγώγιμων μερών στον αγωγό προστασίας (γείωση), έτσι ώστε να μην μπορεί να προκληθεί ηλεκτροπληξία σε περίπτωση βλάβης της βασικής μόνωσης. Κλάση ΙΙ : ηλεκτρικά περιβλήματα στα οποία η προστασία από την ηλεκτροπληξία δεν επαφίεται μόνο στη βασική μόνωση, αλλά περιλαμβάνει επιπλέον μέτρα ασφαλείας, όπως είναι η διπλή μόνωση ή η ενισχυμένη μόνωση. Δεν περιλαμβάνει μέσα για τη σύνδεση αγώγιμων μερών στη γείωση, ούτε βασίζεται στις συνθήκες εγκατάστασης. Κλάση ΙΙΙ : ηλεκτρικά περιβλήματα στα οποία η προστασία από την ηλεκτροπληξία επαφίεται στην παροχή ρεύματος πολύ χαμηλής τάσης (SELV) και στα οποία δεν παράγονται τάσεις ανώτερες των SELV*. Επίκουρος Καθηγητής 57
Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις σε κτίρια Προστασία από την ηλεκτροπληξία - έμμεση επαφή 1) Αυτόματη διακοπή της τροφοδότησης Επικίνδυνη τάση: AC 50V, DC 120V Χρόνος διακοπής 2) Χρήση υλικού κλάσης ΙΙ ή ισοδύναμη προστασία Αποτροπή εμφάνισης υψηλών τάσεων επαφής σε περίπτωση σφάλματος μόνωσης. Υλοποιείται με ενίσχυση της μόνωσης: Χρήση υλικού με ενισχυμένη μόνωση (κλάση ΙΙ) Συμπληρωματική μόνωση, η οποία τοποθετείται στο στάδιο της κατασκευής της εγκατάστασης, καλύπτει υλικά κλάσης 0 και είναι ικανή να παρέχει ασφάλεια κλάσης ΙΙ. Επιπλέον τηρεί τις προϋποθέσεις βαθμού προστασίας και ικανότητας μόνωσης. Ενισχυμένη μόνωση, η οποία τοποθετείται στο στάδιο της κατασκευής της εγκατάστασης, καλύπτει τα γυμνά ενεργά στοιχεία και είναι ικανή να παρέχει ασφάλεια κλάσης ΙΙ. Επιπλέον τηρεί τις προϋποθέσεις βαθμού προστασίας και ικανότητας μόνωσης Επίκουρος Καθηγητής 58
Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις σε κτίρια Προστασία από την ηλεκτροπληξία - έμμεση επαφή 1) Αυτόματη διακοπή της τροφοδότησης Επικίνδυνη τάση: AC 50V, DC 120V Χρόνος διακοπής 2) Χρήση υλικού κλάσης ΙΙ ή ισοδύναμη προστασία Αποτροπή εμφάνισης υψηλών τάσεων επαφής σε περίπτωση σφάλματος μόνωσης. Υλοποιείται με ενίσχυση της μόνωσης: Χρήση υλικού με ενισχυμένη μόνωση (κλάση ΙΙ) Συμπληρωματική μόνωση, η οποία τοποθετείται στο στάδιο της κατασκευής της εγκατάστασης, καλύπτει υλικά κλάσης 0 και είναι ικανή να παρέχει ασφάλεια κλάσης ΙΙ. Επιπλέον τηρεί τις προϋποθέσεις βαθμού προστασίας και ικανότητας μόνωσης. Ενισχυμένη μόνωση, η οποία τοποθετείται στο στάδιο της κατασκευής της εγκατάστασης, καλύπτει τα γυμνά ενεργά στοιχεία και είναι ικανή να παρέχει ασφάλεια κλάσης ΙΙ. Επιπλέον τηρεί τις προϋποθέσεις βαθμού προστασίας και ικανότητας μόνωσης Επίκουρος Καθηγητής 59
Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις σε κτίρια Προστασία από την ηλεκτροπληξία - έμμεση επαφή 1) Αυτόματη διακοπή της τροφοδότησης 2) Χρήση υλικού κλάσης ΙΙ ή ισοδύναμη προστασία 3) Εγκατάσταση σε μη αγώγιμους χώρους Σκοπός η αποτροπή της ταυτόχρονης επαφής με μέρη που μπορούν να βρεθούν σε διαφορετικό δυναμικό, εξαιτίας σφάλματος της βασικής μόνωσης των ενεργών μερών. Πρέπει να είναι αδύνατη η: a) ταυτόχρονη επαφή με εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη b) ταυτόχρονη επαφή με εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη ή οποιοδήποτε ξένο αγώγιμο σώμα, αν αυτά είναι ενδεχόμενο να βρεθούν σε διαφορετικό δυναμικό. Υλοποιείται με μονωτικά δάπεδα και τοιχώματα με αντίσταση μεγαλύτερη των 50kΩ για συστήματα με τάση μικρότερη των 500V και 100kΩ για συστήματα με τάση μεγαλύτερη των 500V. Τέλος στους υπόψη χώρους δεν πρέπει να υπάρχει κανένας αγωγός προστασίας. Επίκουρος Καθηγητής 60
Προστασία από την ηλεκτροπληξία - έμμεση επαφή 1) Αυτόματη διακοπή της τροφοδότησης 2) Χρήση υλικού κλάσης ΙΙ ή ισοδύναμη προστασία 3) Εγκατάσταση σε μη αγώγιμους χώρους 4) Αγείωτες ισοδυναμικές συνδέσεις 5) Ηλεκτρικό διαχωρισμό Υλοποιείται με: (α) μετασχηματιστή απομόνωσης ασφαλείας (ΕΛΟΤ ΕΝ 60742) (β) άλλη πηγή με αντίστοιχο βαθμό ασφαλείας Προϋποθέσεις: (α) τάση λειτουργίας διαχωρισμένου κυκλώματος (β) μέγιστο μήκος γραμμής Επίκουρος Καθηγητής 61
Προστασία από την ηλεκτροπληξία - έμμεση επαφή 1) Αυτόματη διακοπή της τροφοδότησης 2) Χρήση υλικού κλάσης ΙΙ ή ισοδύναμη προστασία 3) Εγκατάσταση σε μη αγώγιμους χώρους 4) Αγείωτες ισοδυναμικές συνδέσεις 5) Ηλεκτρικό διαχωρισμό Αν τροφοδοτείται: (α) 1 συσκευή τα εκτεθειμένα μέρη αυτής δεν πρέπει να συνδέονται σε αγωγό προστασίας ή εκτεθειμένα μέρη άλλων συσκευών (β) 2 ή περισσότερες συσκευές, τα εκτεθειμένα μέρη συνδέονται σε μονωμένο αγωγό ισοδυναμικής σύνδεσης που δεν συνδέεται προς την γη. Επίκουρος Καθηγητής 62
Διακόπτης διαφυγής έντασης Επίκουρος Καθηγητής 63
Διακόπτης διαφυγής έντασης Επίκουρος Καθηγητής 64
Διακόπτης διαφυγής έντασης Επίκουρος Καθηγητής 65
Διακόπτης διαφυγής έντασης Τύπος F: ικανός να ανιχνεύει διαφορικά ρεύματα (διαρροής) με αρμονικές από ανάμεικτες συχνότητες έως και 1kHz Επίκουρος Καθηγητής 66
Διακόπτης διαφυγής έντασης Τύπος Α Τύπος Β Επίκουρος Καθηγητής 67
Διακόπτης διαφυγής έντασης Επίκουρος Καθηγητής 68
Διακόπτης διαφυγής έντασης Επίκουρος Καθηγητής 69
Διακόπτης διαφυγής έντασης Επίκουρος Καθηγητής 70
Διακόπτης διαφυγής έντασης Επίκουρος Καθηγητής 71
Διακόπτης διαφυγής έντασης - πυρκαγιά Επίκουρος Καθηγητής 72
Διακόπτης διαφυγής έντασης - ΤΤ Επίκουρος Καθηγητής 73
Διακόπτης διαφυγής έντασης - ΤΝ Επίκουρος Καθηγητής 74
Διακόπτης διαφυγής έντασης σύνδεση στον πίνακα Επίκουρος Καθηγητής 75
Διακόπτης διαφυγής τάσης Επίκουρος Καθηγητής 76
Διακόπτης διαρροής προς γη δίκτυα ΙΤ Επίκουρος Καθηγητής 77
Προστασία έναντι θερμικών επιδράσεων Επίκουρος Καθηγητής 78
Προστασία έναντι υπερτάσεων Επίκουρος Καθηγητής 79
Προστασία έναντι υπερτάσεων Επίκουρος Καθηγητής 80
Προστασία έναντι υπερτάσεων Επίκουρος Καθηγητής 81
Προστασία έναντι υπερτάσεων Επίκουρος Καθηγητής 82
Προστασία έναντι υποτάσεων Επίκουρος Καθηγητής 83