Villanyszerelők Lapja

Szabványok

Navigálás a változó előírások tengerében XXXIV. MSZ EN 61140 - Áramütés elleni védelem III.

2015. november 12. | Rátai Attila villamosmérnök, műszaki felügyelő |  1354 | |

A hibavédelem alapelve a következő: 1) az alapvédelemtől független, 2) azt kiegészítő, 3) egy vagy több védelmi intézkedést tartalmazzon. Soroljuk fel, melyek lehetnek ezek. Lássuk tehát a hibavédelem EN 611400 – Áramütés elleni védelem. A villamos b...

A hibavédelem alapelve a következő: 1) az alapvédelemtől független, 2) azt kiegészítő, 3) egy vagy több védelmi intézkedést tartalmazzon. Soroljuk fel, melyek lehetnek ezek. Lássuk tehát a hibavédelem EN 611400 – Áramütés elleni védelem. A villamos berendezésekre és villamos szerkezetekre vonatkozó közös szempontok szabványban felsorolt fajtáit.

Kiegészítő szigetelés

A kiegészítő szigetelés, ahogy az elnevezés is mutatja, az alapszigetelésen kívüli egyéb szigetelés. Ezt úgy kell méretezni, hogy ellenálljon annak az igénybevételnek, amelyre az alapszigetelést is méretezték.

Védő egyenpotenciálú összekötés

A védő egyenpotenciálú összekötő rendszer a következő elemekből állhat össze (minimum egyet kell tartalmaznia):
• védő egyenpotenciálú összekötés eszközei szerkezetekben,
• földelt vagy földeletlen védő egyenpotenciálú összekötés a berendezésben,
• védővezető (PE),
• PEN-vezető,
• védőernyőzés,
• tápforrás földelt pontja vagy mesterséges nullapont,
• földelő (a potenciálvezérlésre szolgáló földelőket is beleértve),
• földelővezető.

Kisfeszültségű villamos berendezések esetében a szabvány megjegyzi, hogy a földelt védő egyenpotenciálú összekötés általában a következőkből áll:
• fő egyenpotenciálú összekötés, amely a következők csatlakoztatására szolgál: fő védővezető; fő földelővezető vagy fő földelőkapocs; az épületen belüli közüzemű fémcsövek (víz, gáz stb.); szerkezeti fémrészek, központi fűtés- és gázrendszerek; minden fém kábelköpeny (távközlési kábelek esetében az üzemeltető/tulajdonos hozzájárulása szükséges),
• kiegészítő egyenpotenciálú összekötés a hozzáférhető vezetőképes részek összekötésére,
• helyi egyenpotenciálú összekötés, amely olyan hozzáférhető vezetőképes részek csatlakoztatására szolgál, amelyek olyan helyeken vannak, ahol különleges feltételek vannak – ilyen helyeket és berendezéseket tartalmaznak az MSZ HD 60364-7-7XX részei.

Nagyfeszültségű rendszerek vagy berendezések esetében az egyenpotenciálú összekötés rendszerét földelni kell, az olyan esetleg bekövetkező különleges kockázatok miatt, mint például a lépésfeszültség vagy a kisülés miatt aktívvá váló testek veszélye. A földelőberendezés földhöz képest mért impedanciáját úgy kell meghatározni, hogy ne fordulhasson elő veszélyes érintési feszültség. Minden olyan testet, amely veszélyesen aktívvá válhat, a földelőberendezéshez kell csatlakoztatni.

A védő egyenpotenciálú összekötésbe azokat a hozzáférhető vezetőképes részeket kell csatlakoztatni, amelyek, az alapszigetelés meghibásodása esetén veszélyes tényleges érintési feszültség jelenhet meg. Ezek a vezetőképes részek lehetnek testek, és a kedvencem: minden védőernyőzés. (A szabvány megjegyzi, hogy azon villamos szerkezetek azon vezető részei, amelyek csak egy aktívvá vált testen keresztül válhatnak aktívvá, nem kell testnek tekinteni.)

A védő egyenpotenciálú összekötő rendszer impedanciájának elegendően kicsinek kell lennie. Ez azért szükséges, hogy az összekötendő részek között az alapszigetelés meghibásodása esetén se alakulhasson ki veszélyes potenciálkülönbség. Amennyiben szükséges, egy hibaáramra működő védelmi eszközzel együtt kell alkalmazni. A potenciálkülönbség fennállásának ideje és nagysága közötti kapcsolatot szabvány határozza meg.

Szükséges megjegyezni pár dolgot: 1) Más-más helyzetekben, rendszerekben a védő egyenpotenciálú rendszerek elemeinek ellenállására különböző előírások lehetnek. 2) Ha egyszeres hiba esetén az adott áramkör érintési árama AC esetén 3,5 mA – 100 Hz és DC esetén 10 mA-nél kisebbre van korlátozva, az ezt okozó potenciálkülönbséget nem kell figyelembe venni. 3) Bizonyos körülmények vagy helyzetek esetében a határértékeket csökkenteni kell. Pár példa a teljesség igénye nélkül: gyógyászati, foko-zottan vezetőképes, nedves robbanásveszélyes vagy hasonló helyek, térségek.

A védő egyenpotenciálú összekötés minden részét úgy kell megválasztani, hogy ellenálljanak a hibaáram következtében valószínűleg előforduló hő és dinamikai igénybevételeknek, és így ne rontsák le a védő egyenpotenciálú rendszer jellemzőit az alapszigetelés meghibásodásán vagy áthidalásán keresztül – remélem, senki sem fogja megkérdezni tőlem, hogy itt mire is gondoltak a szabványírók. A védő egyenpotenciálú összekötés minden részének ellen kell állnia minden külső, belső hatásnak. Ilyen hatások lehetnek például a mechanikus, termikus, környezeti és korrozív hatások. Az elmozdítható vezetőképes csatlakoztatásokat csak akkor szabad a védő egyenpotenciálú összekötés részének tekinteni, ha megfelelnek az előbbi követelményeknek.

Ha egy berendezés, rendszer vagy szerkezet eleme eltávolítható, akkor ennek az alkotóelemnek az eltávolításakor a berendezés, rendszer vagy szerkezet bármely más részének a védő egyenpotenciálú összekötése nem szakadhat meg (kivétel persze, ha annak először megszakítják a villamos táplálását). A védő egyenpotenciálú összekötésbe tilos bármilyen, a folytonosságot várhatóan megszakító elemet beiktatni. Természetesen ugyanez igaz a nagy impedanciájú, sorosan beiktatott elemekre is. Kivételt alkothatnak az olyan eszközök, amelyek célja védővezető folytonosságának ellenőrzése vagy az azon folyó áram mérése. (Ennek mérlegelését az MSZ 61140 a szabványalkotókra bízza.)

Amennyiben a védő egyenpotenciálú összekötés elemeit ugyanazzal az eszközzel szakítják meg, mint a tápellátás vezetőit, akkor a védővezetőt csak a tápellátás vezetőinek lekapcsolódása után szabad megszakítani. Ez persze visszafele is igaz: csatlakoztatásnál első a védővezető, a tápellátás vezetői csak a védővezető után csatlakozzanak. Nagyfeszültségű rendszerek, berendezések és szerkezetek esetében a védő egyenpotenciálú összekötést csak azután szabad megszakítani, miután a főérintkező elérte a szerkezet névleges lökőfeszültség-állóságának megfelelő távolságot.

A védő egyenpotenciálú összekötés vezetőinek könnyen azonosíthatónak kell lenniük. Ennek meg kell mutatkoznia az alakjukban, elhelyezésükben, jelölésükben, színükben. Kivételt csak azon esetekben lehet tenni, amikor a védővezetőt csak roncsolással lehet eltávolítani.

Öltöztessünk csontvázat

Az eddigi információkra sok szabvány épül. Ilyen például az MSZ HD 60364 sorozatból a 4-41; 5-51; 5-54; 7-701-es lap vagy a 60439; 61439 szabványsorozatok. Ezekben a szabványokban tárgyalt információk köszönnek vissza az EN 61140-ben tárgyalt alapelveknek. Nézzük akkor, hogyan támaszkodnak az általunk többségében már tárgyalt szabványok az EN 61140-re.

Védő egyenpotenciálú összekötés

Nemrégen beszéltünk az MSZ HD 60364-5-54-ről. Láthattuk, hogy az a szabvány már védővezetőként említi a 1) védőföldelő vezetőt (PE), a védőösszekötő vezetőt (EPH) és az áramütés elleni biztonsági célból létesített földelővezetőt (pl. TT rendszer földelővezetőjét). Most már tudjuk, hogy nem véletlen, hogy a HD 60365-5-54 és az EN 61140 is egy kalap alá veszi a biztonsági célú vezetőket, ugyanis egy védővezető több kör védővezetőjének a feladatát elláthatja, amennyiben kielégíti a legszigorúbb védővezetővel szemben támasztott követelményeket. (Ebből következik, hogy nem kell már külön EPH hálózatot kialakítani, a PE hálózatról is le lehet ágazni – hazánkban érvényes szabvány szerint már 2007-óta!) Tisztára, mint az instant kávé – három az egyben!

Szintén a HD 60364-5-54 megköveteli, hogy ahol EPH hálózatot (védőösszekötő hálózatot) kell kiépíteni, ott fő földelőkapcsot is kell létesíteni. Ehhez a kapocshoz minden védővezetőt csatlakoztatni kell – természetesen nem közvetlenül. Az MSZ 447 – bár ez nem az EN 61140-re épül – és a HD 60364:4-41 – ami viszont igen –, megköveteli, hogy a TN és TT rendszerek – általában – tápoldali csillagpontjait földelni kell.

Az EPH rendszer kialakításában is sokszor alkalmazzuk az EN 61140-et. Bekötünk minden olyan érinthető vezető anyagú szerkezeti elemet, amelyek idegen potenciált közvetíthetnek a villamos berendezéshez (HD 60364-5-54). Azokat azonban nem, amelyek nagy kiterjedésűek és vezető anyagúak ugyan, de nem közvetítenek idegen – általában föld – potenciált. Például: lépcsőházak korlátai, ablakpárkányok – ez egyébként összhangban van a KLÉSZ-szel is – vagy Geberit WC-tartályok fém tartószerkezetei – igen, van olyan műszaki ellenőr, aki ezen a téren sem kegyelmez.

Azt olvashatjuk, hogy a védő egyenpotenciálú összekötési rendszer ellenállása elegendően kicsi legyen, illetve ha szükséges, legyen ellátva hibaáramra működő/kikapcsoló eszközzel. A HD 60364-4-41 tárgyalásakor részletesen elemeztük 1) a PE és az EPH vezetők ellenállására vonatkozó követelményeket és 2) a hurokimpedancia/földelési ellenállás és kioldószerv összehangolását. Biztos emlékszünk arra is, hogy TT-rendszerben pont a földelő nagy ellenállása miatt – ami az EN 61140 szerint szintén a védő egyenpotenciálú rendszer része – szükséges áram-védőkapcsoló alkalmazása.

Az elosztóknál beszéltünk arról, hogy elég egy helyen mérni a testen, mivel a szabványok szerint (pl. EN 61439) a test minden pontjának összeköttetésben kell lennie a PE kapoccsal. A szabvány – erről még nem beszéltünk – részletes utasításokat ad arra vonatkozóan, hogy miként kell a védővezető méreteit megválasztani, pont azért, hogy ellenálljon a zárlat következtében fellépő mechanikai és hőhatásoknak – pont azzal összhangban, amit az EN 61140 is ír.

Továbbá az elosztói szabvány leírja, hogyan kell gondoskodni az ajtók, kihúzható fiókok és eltávolítható alkatrészek PE vezetővel való folytonosságának biztosításáról. Emlékszünk, hogy az EN 61140 szerint egy berendezés, rendszer, szerkezet eltávolítható részének eltávolításakor nem szakadhat meg a többi rész védővezetővel való összeköttetése. Az EN 61439 elosztókkal foglalkozó szabvány részletesen tárgyalja, hogyan kell egy elosztó-berendezésnek megfelelnie ennek a követelménynek.

Egy elosztó esetében az EN 61439 lapjai megengedik, hogy az ajtó ne védővezetővel legyen átkötve, hanem a zsanért is fel lehet használni erre a célra, ha megfelelő a vezetőképessége – pont úgy, ahogy ezt az EN 61140 is említi. PE vezetőbe nem lehet kapcsolót stb. iktatni, kivéve, ha az előbb a tápellátás vezetőit is megszakítja, illetve ha a PE vezető megszakítása csak már kiszakaszolt állapotban történhet. Az esetleges mérés/ellenőrzés céljára beépített szerkezetek megvalósítását az EN 61140 a szabványalkotó testületek megítélésére bízza. És íme: mit ír a HD 60364-5-54? Lehet sorosan bontható elemeket PE vezetőbe iktatni, de csak olyat, amely csak szerszámmal bontható. Az EN 61140-re épülő szabványok ugyanezt a követelményt támasztják a PEN-vezetővel szemben is.

Jelzés és lekapcsolás a nagyfeszültségű villamos berendezésekben és rendszerekben

Olyan eszközt kell beépíteni, amely jelzi a hibát. A nullavezető földelési módja határozza meg, hogy a hibaáramot kézi működtetéssel vagy önműködően kell megszakítani. Az érintési feszültség megengedhető értékét a szabványosító műszaki bizottságoknak kell meghatározni.

Táplálás önműködő lekapcsolása

Ezt ismerjük a legjobban. Az EN 61140 irányelvként közli, hogy a táplálás önműködő lekapcsolásához 1) védő egyenpotenciálú összekötést kell kiépíteni és 2) az alapszigetelés meghibásodása esetén kialakuló hibaáramnak kell megszakítania a berendezés, rendszer vagy szerkezet egy vagy több fázisvezetőjét. Ahogy azt már tárgyaltuk, a lényeg az idő. A hibaáramot a szabványosító műszaki bizottságok által meghatározott időn belül kell a védelmi eszköznek megszakítania. (Ez az MSZ HD 60364-4-41 szerint 0,2-5 másodperc között van 400/230 V-os rendszerben, attól függően, hogy TT, TN, IT rendszerről van-e szó, illetve, hogy 32 A-nál nem nagyobb végáramkörről vagy más áramkörről van szó.)

Az előírt lekapcsolási idővel kapcsolatban a szabvány megjegyzi, hogy kisfeszültségű rendszerek esetén a lekapcsolási idő a védő egyenpotenciálú összekötésen keresztül fellépő várható érintési feszültség függvénye.

A szabvány tovább azt is megemlíti, hogy egyezményes UL érintési feszültséget lehet meghatározni. A maximum UL érintési feszültséget létrehozó hibaáram megszakítására nincs szükség. (Ez az MSZ 60364-4-41 szerint 50 V AC és 120 V DC) A védelmi eszközt a hibaáramok jellemzőinek figyelembevételével kell kiválasztani. A védelmi eszközt a rendszer, berendezés vagy szerkezet bármely alkalmas részén el lehet helyezni.

Egyszerű elválasztás

Ez természetesen nem a gyors válást jelenti, és nem is egy gyümölcscentrifuga mesébe illő hirdetése. A szabvány itt az áramkörök elválasztására gondol. Az egyszerű elválasztás egy áramkör és más áramkörök vagy föld alapszigeteléssel történő elkülönítése. Ezt a jelenlévő legnagyobb feszültségre méretezve kell megtenni. Ez az alapelv köszön vissza az MSZ HD 60364-4-41-ben, amikor azt írja, hogy lehet közös többerű vezetékben, kábelcsatornában stb. különböző feszültségszintű áramköröket vezetni, ha mindegyik áramkör vezetőjének névleges szigetelése minimum a legnagyobb feszültségű áramkör névleges feszültsége.

Ha bármilyen alkatrészt kapcsolnak az elválasztott áramkörök közé, annak el kell viselnie a szigetelésre előírt villamos igénybevételt. Továbbá ennek az alkatrésznek a rajta átfolyó áramot a szabványban előírt értékre kell korlátoznia. (Érzékelési küszöböt meg nem haladó tartós áramérték-ajánlás: 0,5 mA váltakozó áram vagy 2 mA egyenáram – egyidejűleg hozzáférhető vezetők között, 2 kOhm-os ellenálláson mérve. Fájdalomküszöböt meg nem haladó értékek: 3,5 mA váltakozó áram vagy 10 mA egyenáram. Egyidejűleg hozzáférhető vezetőképes részek között megjelenő maximális tárolt töltés: 0,5 µC – érzékelési küszöb és 50 µC – fájdalomküszöb.)

Környezet elszigetelése

A környezet és a föld között az impedancia minimum 50 kOhm, ha a névleges feszültség nem haladja meg az 500 V váltakozó/egyenfeszültséget, és legalább 100 kOhm legyen, ha a névleges feszültség nem haladja meg a kisfeszültség felső határát – 1000 V AC és 1500 V DC. A szabvány hivatkozik az MSZ HD 60364-6-ra, amely környezet elszigetelése védelmi mód ellenőrzésének módját tárgyalja.

 

védőernyőzés

Csodálatos ez az elnevezés! De mit is takar, mit is akar közvetíteni felénk ez a kifejezés? Tegye fel a kezét, aki tudja! Nem látok egy felemelt kezet sem, úgyhogy nézzük, mit is ír a szabvány.

Ahogy a meghatározásban is olvashattuk: a védőernyő vezetőképes ernyő, amely villamos áramköröket és/vagy vezetőket villamosan veszélyes aktív részektől választ el. A villamos védőernyőzés a villamos áramkörök és/vagy vezetők veszélyes aktív részektől való elválasztása úgy, hogy a villamos védőernyőt áramütés elleni védelem céljára létesített védővezetővel látjuk el. Annyiról van szó, hogy az aktív részeket nem szigetelőanyaggal burkoljuk be, hanem vezetőképes részekkel „takarjuk" – mert így akarjuk –, és ezen vezetőképes részeket „földeljük" – EPH-zzuk vagy PE vezetővel látjuk el. Másképpen fogalmazva: a védőernyőzés a berendezés, rendszer vagy szerkezet veszélyesen aktív részei és a védett rész között elhelyezett vezetőanyagú elválasztást – védőernyőt – jelenti. A védőernyőt berendezés, rendszer vagy szerkezet védő egyenpotenciálú összekötés rendszeréhez (EPH, PE stb.) kell csatlakoztatni. A védőernyőzésnek a védő egyenpotenciálú összekötés rendszerelemeire vonatkozó követelményeknek kell megfelelnie. Egy példa a védőernyőzésre: MCu-t fém védőcsőbe húzunk, és a fém védőcsövet bekötjük a PE vagy az EPH hálózatba, magyarul védelmi célból földeljük.

 

Potenciálvezérlés

A potenciálvezérlés lényege, hogy a hiba esetén fellépő érintési feszültséget és lépésfeszültséget kiegészítő földelők alkalmazásával csökkentjük. A szabvány megjegyzi, hogy ezeket a földelőberendezéshez csatlakoztatott kiegészítő földelőket a szerkezet vagy bármely vezetőképes rész előtt egy méterre és fél méter mélyen szokás fektetni.

Más védelmi intézkedések

Bárkinek bármilyen más ötlete támad, hajrá, a lényeg, hogy az adott védelmi intézkedésnek meg kell felelnie a EN 61140 áramütés elleni védelemre vonatkozó alapelveinek.

Folytatjuk…

A folytatásban többek között szó lesz a védelmi módokról. Addig is további jó elmélkedést kívánok, miközben a szabványok kirakós játékának darabkáiból egyre inkább elénk tárul a tengervidék hajónk árbockosarából megfigyelhető gyönyörű látképe.