Instalacja odgromowa, doziemienie, próbniki – oto zasady pracy elektryka!

Jeśli nie czytałeś części 1 - przejdź tutaj:

Układy sieci i BHP podczas pracy z nimi.

Instalacja piorunochronna / instalacja odgromowa

Nie tak całkiem dawno, układ IT i transformatory separacyjne można było spotkać jedynie w kopalniach, szpitalnych blokach operacyjnych, OIOM-ach i na placach budowy. Obecnie lawinowo wzrasta popularność instalacji fotowoltaicznych, które budowane są jako odseparowane od ziemi - tzn. przewody robocze paneli nie są łączone z ziemią. Więc dotknięcie jednego odizolowanego przewodu teoretycznie nie powinno spowodować zamknięcia obwodu i tym samym porażenia. Praktycznie same panele na dachu montowane są przez osoby mniej wykwalifikowane, a nawet pomijając to zawsze istnieje ryzyko doziemienia. Najlepszym i najbardziej prawdopodobnym przykładem jest dach z blachy, który bardzo często jest odgromiony, czyli inaczej mówiąc istnieje instalacja piorunochronna zwana też odgromową. Pomijając poprawność jej wykonania, dach jest lub może być połączony z ziemią poprzez niską impedancję. Uszkodzona izolacja przewodu, uszkodzony konektor (MC3, MC4, MC5 lub inny), niedokręcona dławica lub brud pomiędzy przewodem a uszczelką wystarczy do pojawienia się doziemienia, zwłaszcza jak przewód lub konektor dotyka mokrej blachy dachu, aluminiowej ramy panelu lub co gorsza przewodu odgromowego co nigdy nie powinno mieć miejsca. Przypominam że:

Doziemienie to zwykle niecelowe połączenie przewodu lub przewodów roboczych tzn. pod napięciem z ziemią lub podłożem, a panele zwykle łączone są szeregowo dając napięcie bez obciążenia nawet większe niż 1000VDC przy silnym nasłonecznieniu.

Podczas montażu, zdarza się że na podłączonych już panelach, odizolowany zostaje przewód roboczy pod napięciem - wystarczy jedno doziemienie i próba skręcenia "włosów" przewodu gołymi palcami aby pojawił się skurcz mięśni uniemożliwiający samodzielne uwolnienie się a przez to długą i bolesną śmierć montera od porażenia prądem. Podobna sytuacja może pojawić się, gdy w późniejszym czasie uszkodzona zostanie izolacja, dotyk bezpośredni oraz doziemienie na dachu lub w innym miejscu. Przy układzie IT w rzeczywistości długość trasy oraz wielkość transformatora powoduje, że sumaryczna rezystancja izolacji wraz z pojemnością elektryczną powodują, iż prąd płynący przez ciało jest na tyle duży, że znacznie przekracza 1mA, czyli przyjęty próg odczuwalności, a nierzadko sporo więcej... Więc układ IT wbrew pozorom "kopie" i porażenie może być równie groźne w skutkach.

Tanie próbniki z neonówką a kwestia rezystora – ryzyko porażenia

Powracając do tematu tanich próbników z neonówką, warto wspomnieć o mało znanym i niejednokrotnie ignorowanym lecz istotnym problemie. Większość z nich nie dostała ani jednego certyfikatu z niezależnych organizacji co widać najbardziej przy braku nadruku nazw tych organizacji (np. niemiecki VDE). Ten problem to brak dostatecznej ochrony przed porażeniem. Niskiej jakości tworzywo oraz to co dla mnie najbardziej charakterystyczne: brak rezystora lub rezystor z maksymalnym dozwolonym napięciem pracy 200VDC czyli jak w większości popularnych rezystorów o znamionowej mocy 0.25W. Nie jeden teraz powie, że rezystory nie posiadają czegoś takiego jak dozwolone napięcie pracy. Te osoby proszę o zajrzenie na katalogi hurtowni elektronicznych, elektrycznych oraz do samych producentów - szanujące się hurtownie i producenci podają maksymalne napięcie pracy przy którym nie dojdzie do przebicia elektrycznego zarówno wewnątrz i na zewnątrz rezystora. Jeśli do niego dojdzie, w przypadku próbnika z neonówką to efektem będzie porażenie prądem.

Pracując z instalacją nN o napięciu znamionowym 230/400VAC po pierwsze mamy dopuszczalną tolerancję +-10% czyli teoretycznie maksymalnie 253VAC L-N. W praktyce zdarza się, iż ta norma zostaje przekroczona. Przyjmijmy maksymalny możliwy odchył 20%, czyli 276VAC. Podawana wartość napięcia zmiennego z reguły to wartość skuteczna (RMS) dla przebiegu sinusoidalnego, chyba że na końcu jest literka p (z ang. peak - szczyt), więc napięcie szczytowe przy 276VAC RMS wynosi 276VAC razy pierwiastek z dwóch (~1.41) czyli 390Vp a jest to prawie dwa razy więcej niż dopuszczalne napięcie dla większości rezystorów.

Mało tego, zdarzają się awarie, wskutek których podłoga znajduje się pod napięciem jednej z faz, wobec czego na próbniku pojawi się napięcie międzyfazowe, czyli nawet 679Vp. W przemyśle, stosowane są niejednokrotnie instalacje z napięciem międzyfazowym 690VAC – wtedy trzeba liczyć maksymalnie 828VAC i 1171Vp.

Używając tanich próbników i innych nieatestowanych narzędzi pojawia się jeszcze jedno zagrożenie.

Prawidłowo wykonana domowa instalacja nN posiadająca uziemienie i ograniczniki przepięć powinna ograniczać przepięcia do wartości nie większych niż 2kVp.

Narzędzia atestowane do pracy z napięciami do 1000V posiadają izolację, która w praktyce w najsłabszym punkcie wytrzymuje długotrwale napięcia do 2kV. Więc można je uznać za bezpieczne, pod warunkiem, że regularnie wykonujemy pomiar rezystancji izolacji (specjalnym miernikiem z odpowiednim napięciem pomiarowym) oraz że nikt tych narzędzi nie używa do kucia ścian – dlatego też powinno się zawsze mieć własne i nikomu ich nigdy nie pożyczać. Wystarczy że kolega z pracy będzie chciał podkuć zbyt ciasną bruzdę w betonie pod przewód a pod ręką będzie miał śrubokręt, który przed chwilą pożyczył do przykręcenia jednej śrubki...

Należy pamiętać że brud na ich izolacji wraz z ewentualną wilgocią to również bardzo dużego zagrożenia – więc okresowo warto oczyścić izolację i dokonać jej oględzin, a nie tylko dokonać jej pomiaru.

Ograniczanie przepięć ma jeszcze jedną istotną zaletę w kwestii bezpieczeństwa ludzi i zwierząt. Izolacja urządzeń sieciowych jest, a przynajmniej powinna fabrycznie być testowana na przepięcia do 2kV. Powyżej tej wartości pojawia się ryzyko przebicia. Przypominam, że przebicie elektryczne z reguły uszkadza izolację przez co wartość jej rezystancji może niebezpiecznie zmaleć bez żadnych oznak ostrzegawczych - wtedy izolacja przestaje być bezpieczna przy napięciu znamionowym a nawet przy niższym. Urządzenia w 1 klasie ochronności (obudowa przewodząca połączona z PE) również są wtedy bezpieczniejsze, gdyż przepięcie na PE zostaje odprowadzone do ziemi zarówno przez uziemienie jak i przez przewody robocze za pośrednictwem ograniczników i sieci.

Rutyna zabija

Wspominając to co najczęściej powtarzają doświadczeni elektrycy: Co zabija elektryka? Rutyna. Trudno się z tym nie zgodzić. Z biegiem dni, miesięcy i lat wykonujemy swoją pracę coraz bardziej automatycznie, coraz częściej pomijamy pewne rzeczy. Coraz częściej wśród elektryków słychać zdania w stylu: "30 lat tak robię i działa" albo: "20 lat tak robię i nie było jeszcze reklamacji" albo co gorsza: "wiele razy mnie kopnęło i żyję, kolegę dwa razy i żyje, jeszcze nikt mi nie powiedział, że od tego umarł". A ja przypomnę że w internecie nikt nie pisze po tym jak go prąd zabił, bo będąc martwy pisać nie może – piszą tylko Ci którzy mieli szczęście i się im udało. Usterki i porażenia prądem np. tydzień po montażu zwykle nie kończą się reklamacją tylko wezwaniem innego "fachowca". Większość inwestorów to laicy w temacie elektryczności. Nie odróżnią elektryka od "złotej rączki" co w najlepszym razie kończy się poszukiwaniem elektryka co wykona poprawki lub niejednokrotne całość od nowa. W najgorszym razie, kończy to się śmiertelnym porażeniem a to z kolei nieprzyjemną sprawą sądową i dłuższym pobytem w pewnym miejscu.

Pomiar IPZ spełnia warunek SWZ?

Swego czasu widziałem jak pewien automatyk w szafie zasilająco-sterowniczej wesoło dotknął szyn rozdzielczych N oraz PE mówiąc, że jest bezpiecznie. Wszystkie części pod napięciem były osłonięte. Na ten widok nieco się przeraziłem. Nie jeden spyta czemu i doda "to przecież tylko zero". Moje zdanie jest takie, że przewodów roboczych wraz z N nie powinno się dotykać. PE również. A w szczególności obydwu naraz. Wystarczy przerwa w ciągłości połączeń oraz zwarcie, podczas którego pojawia się napięcie między PE lub N a ziemią. Tym co nie rozumieją tego zjawiska, przypominam: każdy przewód ma jakąś rezystancję. Płynący prąd powoduje spadek napięcia na tym przewodzie. Zwarcie jest niczym innym jak bardzo dużym prądem, który powoduje pojawienie się napięcia około 115VAC w miejscu, gdzie to napięcie zwykle wynosi blisko zera. Czemu 115 czyli połowa z 230? Przewody w chwili zwarcia tworzą dzielnik impedancyjny – przy identycznej wartości impedancji z obu stron można się spodziewać dokładnie połowy. W wielu opracowaniach można wyczytać, że powinno się wtedy spodziewać napięcia od 0 do pełnej wartości napięcia znamionowego. Ktoś mógłby powiedzieć, że był pomiar IPZ i że spełnia to warunek SWZ. Po pierwsze, spełniało w chwili pomiaru, a po drugie, zdarzają się czasem wyłączniki nadprądowe, które wskutek swego uszkodzenia (mechanicznego lub zespawane styki) nie wyłączą. Wtedy być może zadziała wcześniejsze zabezpieczenie, ale najpewniej zbyt późno – być może dopiero, jak izolacja się stopi lub doszczętnie spali. Jest to mało prawdopodobna sytuacja, ale niestety historia zna takie przypadki.

BHP pracy elektryka w punktach:

1. Naucz się na pamięć wszystkich popularnych układów sieci występujących w Polsce, czyli: TN-C, TN-C-S, TN-S, TT, IT, SELV, PELV oraz FELV – czym się różnią i jakie są w nich zagrożenia.
2. Zawsze sprawdź z jakim układem sieci masz do czynienia.
3. Wyłącznik różnicowoprądowy (RCD, potocznie "różnicówka") nie jest bezawaryjny, nie gwarantuje 100% bezpieczeństwa, nie znajduje się w każdej instalacji i nie w każdym obwodzie. Nie chroni on od porażenia, lecz tylko skraca jego czas i to tylko, gdy obwód zostanie zamknięty "naokoło" (np. L-PE lub L - N sprzed RCD) Zawsze zakładaj, że RCD nie istnieje - jest on wyłącznie na wypadek nieprzewidzianej sytuacji jak np. niezauważone uszkodzenie izolacji lub dostanie się wody.
4. Układ sieci wykonuj zgodnie z sztuką - zgodnie z zaleceniami ZE, aktualnymi normami, przepisami i wiedzą techniczną.
5. Zawsze myśl co robisz. Rutyna prędzej czy później zawsze prowadzi do wypadku.
6. Brak napięcia sprawdź tak, aby być pewnym – sprawdź przyrząd na innym czynnym obwodzie przed i po, lub użyj dwóch różnych.
7. W układach IT i przy transformatorach separacyjnych używaj woltomierzy, a nie próbników.
8. Używaj wskaźników (próbników) wyłącznie z sygnalizacją zarówno optyczną jak i dźwiękową. W razie hałasu lub zmęczenia, używaj przyrządu z wyświetlaczem LCD.
9. Niezależnie czy pracujesz pod napięciem, bez lub w jego pobliżu, stosuj izolowane narzędzia atestowane. W przypadku instalacji, sieci i urządzeń do 1kV, narzędzia powinny być atestowane minimum do 1kV (1kV = 1000V). Okresowo sprawdzaj wizualnie stan ich izolacji i ją oczyść nawet jeśli nic nie widać. Jeśli możesz to dokonuj pomiarów Riso tych narzędzi raz na pół roku lub przynajmniej tak często, jak nakazuje ich producent.
10. W układach separowanych nie ufaj izolacji – doziemienie może pojawić się w każdej chwili.
11. Podczas rozmowy z innymi elektrykami i nie tylko z elektrykami, nie stosuj skrótów myślowych. W szczególności nie stosuj wycofanej nazwy "zero", tylko obecnie stosowane N (neutralny), PE (ochronny) oraz PEN (ochronno-neutralny).
12. Nigdy nie dotykaj gołych przewodów roboczych wraz z N. PE również nie, jeśli nie ma takiej konieczności.
13. Unikaj dotykania przewodów w izolacji pojedynczej. Za bezpieczną można uważać jedynie podwójną oraz wzmocnioną i to pod warunkiem regularnych przeglądów (oględziny i pomiary).
14. Brak ogranicznika przepięć umożliwia przebicie i uszkodzenie izolacji. Unikaj pracy przy obwodach niezabezpieczonych przed przepięciem mogącym uszkodzić izolację.
15. Nie pracuj przy instalacji lub sieci podczas burzy i na zewnątrz podczas deszczu. Pamiętaj, że deszcz zwiększa ryzyko doziemienia w układzie odseparowanym od ziemi.