Szabványok

MSZ EN 61140 – Áramütés elleni védelem II.

Navigálás a változó előírások tengerében XXXIII.

2015/10. lapszám | Rátai Attila |  5345 |

Figylem! Ez a cikk 9 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Az áramütés elleni védelem alapelvei tárgyalásánál beszéltünk arról, hogy egyetlen hiba esetén a védelem kétféleképpen oldható meg. Az alapvédelemtől független, további védelmi intézkedésekkel, vagy olyan védelmi intézkedéssel, amely mind az alapvédelmet, mind a hibavédelmet pontosítja.

A múlt havi cikkünket az áramütés elleni védelem alapelveinek fejtegetésénél hagytuk abba. Emlékszünk, hogy az egyik feltétel az volt, hogy egyszeres hiba esetén se legyen érinthető veszélyes aktív rész. Az egyik egyszeres hibafajta – háromféle van –, hogy egy normál állapotban veszélyes aktív rész az alapszigetelés meghibásodása esetén hozzáférhetővé válik. Akkor most mi a helyzet a falból kilógó MCu-ra rácsavarozott foglalatokkal? Hát persze, hogy az MCu a probléma! Egyszeres hiba esetén ugyanis egy veszélyes aktív rész – ha mindent jól kötöttünk be –, fázisvezető hozzáférhetővé válik. És egyszeres hiba esetén ez nem fordulhat elő anélkül, hogy a hibavédelem ne lépne működésbe.

A napokban a testvéremnél szereltem az újonnan vett lakásában. Az előző lakó olyan ügyes volt, hogy az egyik lámpatestet úgy „szerelte le”, hogy addig csavarta, míg a kötések meg nem adták magukat. De más módon is tanúságát adta a lakás elhagyásának kényszerűségéből adódó mély csalódottságának. Másfél méteres magasságban találtam falból kilógó MCu vezetéket úgy, hogy szabadon volt a réz körülbelül egy centi hosszban. Nem is kell tovább magyarázni, azt hiszem, érthető, mit akar a szabvány a normál állapotra és egyszeres hibaállapotra vonatkozó irányelveivel.

A védővezető nélküli tápra kötött, de lelkiismeretünk megnyugtatása miatt áram-védőkapcsolóval ellátott fogyasztóval is problémája van a szabványnak. Miért is? Egy másik egyszeres hiba az, amikor normál állapot esetén nem aktív, hozzáférhető vezetőképes rész (test) válik veszélyesen aktívvá. A hibát nem szünteti meg az áram-védőkapcsoló. A szabvány szerint egyszeres hiba esetére hibavédelemmel kell ellátni például táplálás önműködő lekapcsolása védelmi móddal, vagy kettős/megerősített szigeteléssel rendelkező szerkezetet kellene alkalmazni.

Védelem két független védelmi intézkedéssel

Mind a két védelemnek a szabványok – szabványosító műszaki bizottság által előírt feltételek – mellett hatásosnak kell lennie. Ezek a védelmi módok egymás hatását nem csökkenthetik. A szabvány továbbá közli, hogy a két védelmi mód egyidejű hatástalanságával nem kell számolni.

Védelem megerősített védelmi intézkedéssel

A kulcs, hogy az ilyen megerősített védelmi intézkedések ugyanolyan hatékonyságúak legyenek, mint a két független intézkedés. Ilyen intézkedések például a megerősített szigetelés, a védőelválasztás áramkörök között, a korlátozott áramú tápforrások, védőimpedancia alkalmazása. Ezeket természetesen a későbbiekben tárgyalni fogjuk.

Különleges esetek

Ilyen esetekről akkor beszélünk, ha a tervezett használat során megnövekedett kockázat ténye áll fenn. Ilyen lehet például, ha személyek kis impedanciájú érintkezésben állnak a földpotenciállal. Ez előfordulhat többek között fürdőhelyiségek használatakor szűk vezetőanyagú terekben vagy robbanásveszélyes helyeken. Ezekben az esetekben a szabványosító bizottságoknak fontolóra kell venni egy kiegészítő védelem szükségességét. Ezt a kiegészítő védelmet lehet a berendezésben, a rendszerben vagy a szerkezetben használni. Milyen ügyesek vagyunk, hogy mi már mind a három fogalomról tudjuk, hogy mit jelent!

Ilyen kiegészítő védelem lehet például az áram-védőkapcsoló. Fontos, hogy a szabvány az áram-védőkapcsolót csak kiegészítő védelemként engedi meg. Például, ha egy első érintésvédelmi osztályú – zöld/sárga kanócot is igénylő – lámpatestet nem köthetünk be akkor, ha csak két madzag lóg ki a falból, mondván, hogy majd rakunk rá áram-védőkapcsolót. (Ebben az esetben ugyanis egyszeres hiba esetén – nem aktív hozzáférhető rész veszélyesen aktívvá válna –, a védelem nem szólal meg addig, amíg le nem tapizzuk, úgy, hogy minimum az áram-védőkapcsolót megszólaltató hibaáram folyik rajtunk keresztül.) Ilyen különleges esetekben a szabványosító műszaki bizottságok megítélésével összhangban kettős vagy akár még többszörös hiba következményeit is figyelembe kell venni.

Védelmi intézkedések (a védelmi módok elemei)

Erre vártunk! Nézzünk pár általános alapelvet. Minden védelmi intézkedésnek a berendezés, rendszer vagy szerkezet várható élettartama alatt hatásosnak kell maradnia. Természetesen rendeltetésszerű használatot és megfelelő karbantartást feltételezve. A védelem kiválasztásánál a külső hatásokat (IEC 60721) figyelembe kell venni. Ilyen különösen figyelembe veendő hatások a környezeti hőmérséklet, a klimatikus viszonyok, víz jelenléte, mechanikai igénybevételek, személyek képzettsége és olyan térségek, ahol az ott tartózkodók földpotenciállal is érintkezhetnek.

A szabványosító műszaki bizottságoknak figyelembe kell venniük a szigeteléskoordináció követelményeit. Kisfeszültségű berendezésekre, szerkezetekre és rendszerekre vonatkozóan ezek az IEC 60664-1-ben vannak rögzítve – tényleg a silány kínai termékek adatlapjain, tanúsítványain rajta vannak ezek? Ilyen követelmények a légközökre, kúszóáramutakra, szilárd szigetelésekre vonatkozó méretezési útmutatók. Nagyfeszültségű berendezésekre, rendszerekre és szerkezetekre vonatkozó követelményeket az IEC 60071-1-ben és IEC 60071-2-ben találjuk.

Intézkedések alapvető védelemre

Emlékszünk ugye, az alapvető védelemre vonatkozó intézkedések azért vannak, hogy hiba nélküli berendezés, rendszer vagy szerkezet ne okozhasson áramütést. Az alapvető védelemre utalunk még úgy, mint alapvédelem, védelem normál esetben vagy közvetlen érintés elleni védelem. Nézzük meg, az MSZ EN 61140 milyen intézkedéseket ajánl alapvető védelemre.

Intézkedések alapvető védelemre (alapvédelemre)

A lényeg: az alapvető védelemnek meg kell akadályoznia az érintkezést a veszélyes aktív részekkel – normál állapotban. A festékek, politúrok, lakkok és egyéb hasonló termékek normál használat esetén, önmagukban nem nyújtanak kielégítő szigetelést. Ezek csak arra jók, hogy megnehezítsék a felülvizsgáló által végzendő méréseket. Egy kis szakmai nyelvészkedés: csak a veszélyes aktív részekkel való érintkezés gond. Például a gyermekvasút sínjére nyugodtan rátenyerelhetünk. Csak normál esetben, tehát a szabványnak megfelelően zárt – kulcscsal vagy szerszámmal nyitható – elosztók fázissínjeit nem kell külön burkolni. Akkor nézzük az alapvető védelem fajtáit.

Alapszigetelés

Az aktív részek szilárd szigetelőanyaggal való bevonásával akadályozzuk meg azok érintését. A szabvány továbbá megjegyzi, hogy mivel a nagyfeszültségű berendezések és szerkezetek esetében a szilárd szigetelések felületén is feszültség jelenhet meg, ezért további intézkedésekre lehet szükség. Az alapszigetelést levegő is biztosíthatja, ebben az esetben a veszélyes aktív részekhez való hozzáférést megfelelő védőakadályok, védőfedések vagy burkolatok alkalmazásával kell biztosítani. Ilyen tipikus megoldás az elosztók megfelelően zárt és megfelelő IP védettségű tokozata. Lehetséges még ezen veszélyes aktív részek kézzel elérhető tartományon kívüli elhelyezése is. Nézzük az ezekre vonatkozó követelményeket.

Védőfedések

IEC 60529 szerinti legalább IPXXB vagy IP2X védettségi fokozatú védőfedésekkel kell megakadályozni a veszélyes aktív részek érintését. Nagyfeszültségű berendezések esetében szigorúbb a követelmény. A védőfedéseknek itt is IEC 60529 szerinti legalább IPXXB vagy IP2X védettségi fokozatúaknak kell lenniük, de már a veszélyes övezetbe való behatolást kell megakadályozniuk, nem csupán a veszélyes aktív részek érintését. A védőfedéseknek vagy burkolatoknak megfelelő mechanikai szilárdságúnak, stabilnak és tartósnak kell lenniük, hogy az előírt védettségi fokozatukat megőrizzék minden előre figyelembe vehető hatás ellenére. A védőfedéseknek és burkolatoknak a helyükön megfelelően rögzítettnek kell lenniük.

Védőakadályok

Egyre jobban szeretem ezt a szabványt. Szinte ismételjük, amit eddig már megtanultunk. A szabvány rögtön az első védőakadályokkal foglalkozó mondatában felhívja a figyelmünket a következőkre: a védőakadályok csak szakképzett és kioktatott személyek védelmére szolgálnak, de nem szolgálnak a képzetlen személyek védelmére. És itt rögtön beugrik az MSZ HD 60364-4-41:2007 szabvány B melléklete, ahol szintén megemlíti, hogy a védőakadályok csak szakképzett és kioktatott személyek, illetve általuk felügyelt személyek által hozzáférhető villamos berendezésben láthat el védelmet.

Védőakadályok alkalmazása esetén különleges üzemeltetési és karbantartási feltételek állnak fenn. Ilyen körülmények lehetnek feszültség alatti, feszültségközeli munkavégzések, vagy szakképzetlen személyek által végzett szerkezeten belüli beavatkozások – bekapcsolt fűnyírón a késcsere nem ide tartozik. A lényeg, hogy az ilyen különleges feltételek esetén a védőakadályoknak 1) kisfeszültségű berendezések esetében meg kell akadályozniuk a veszélyes, aktív részekkel való érintkezést, 2) nagyfeszültségű berendezések esetében a behatolást a veszélyes övezetbe.

A védőakadályok eltávolításához nem szükséges kulcs vagy szerszám, de a nem szándékos eltávolítás ne legyen valószínű. (Például egy korlátot rá lehet tenni két falból kiálló vízszintes vascsonkra, de így könnyen leverhető. Ha a két falitartó végén függőleges fül van, akkor azt már nem lehet véletlenül leverni.) Ha a védőakadály vezetékes, és a veszélyes aktív részektől csak alapszigeteléssel van elválasztva, akkor gondoskodni kell hibavédelemről is. Ebben az esetben ugyanis a védőakadályokat testnek kell tekinteni. Emlékszünk, ugye? Az alapszigetelés csak az alapvédelmet látja el.

Kézzel elérhető tartományon kívüli elhelyezés

A szabvány akkor ad lehetőséget ezen védelmi mód alkalmazására, ha alapszigetelés, védőfedés, burkolat, védőakadály, feszültségkorlátozás, tartós érintési áram és töltés korlátozása nem megoldható. Kisfeszültségű szerkezetek és berendezések esetében a kézzel elérhető tartományon kívüli elhelyezéssel meg kell akadályozni az olyan vezetőképes részek nem szándékos, egyidejű érintését, amelyek között veszélyes feszültség lehet jelen. Nagyfeszültségű szerkezeteknél és berendezéseknél a veszélyes övezetbe való behatolást kell megakadályozni.

Kisfeszültségű berendezéseknél ez egyidejűleg érinthető testek legnagyobb távolsága 2,5 m. Ennél nagyobb távolságú részeket normál esetben nem kell egyidejűleg érinthetőnek tekinteni. Csak szakképzett vagy kioktatott személyek által hozzáférhető részek esetében ez a távolság csökkenthető. Ha ez a távolság lecsökken a személyek által használt vagy kézben tartott eszközök miatt, akkor a 2,5 m -t növelni kell, vagy korlátozásokat kell bevezetni. Ezen szabályok, korlátozások kidolgozása a szabványosító műszaki bizottságok feladata.

Az MSZ HD 60364-4-41 vizsgálatából kiderül, hogyan támaszkodtak az MSZ EN 61140-re a szabvány kidolgozói. A már említett B mellékletben a kézzel elérhető tartományon kívüli elhelyezést csak szakképzett és kioktatott személyek által felügyelt személyek által hozzáférhető villamos berendezések esetében engedik – tehát szigorúbbak, mint azt az MSZ EN 61140 engedné. Továbbá, hiába a csak szakképzett és kioktatott személy általi felügyelet, a 2,5 m-t nem csökkentik. A terjedelmes vagy hosszú vezető anyagok használatából adódó távolságcsökkenéseket szintén figyelembe veszik.

Feszültségkorlátozás

Feszültségkorlátozásnál azt kell megvalósítani, hogy az egyidejűleg hozzáférhető részek között ne lehessen nagyobb feszültség a törpefeszültségnél. (A szabvány itt az IEC 61201-re hivatkozik. Én nem találtam semmit.) Fontos megjegyezni, hogy itt nem feltétlenül SELV/PELV védelmi módról van szó. Azt se feledjük el, hogy most még az alapvető védelmi intézkedésekről van szó, tehát a feszültségkorlátozás nem szükségszerűen hibavédelemre vonatkozik.

Tartós érintési áram és töltés korlátozása

A tartós érintési áram és töltés korlátozása megakadályozza, hogy személyeken vagy állatokon veszélyes vagy érzékelhető értékű tartós érintési áram és töltés folyjék. A szabvány részletesen leírja ezen áramértékeket.

• 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. (Javításra hozott nyomtatópanel kondijába belenyúlva, majd eldobva – nem tudom, mennyi coulomb volt, de fájt, az biztos. Amikor másodszor is beköszönt – persze megint eldobtam –, már tört is a panel. Ezek után, amikor közöltem, hogy nem javítható, pénztárcámba való töltés nem volt, feszültség annál inkább. És még mondja valaki, hogy a kondin az áram siet a feszültséghez képest!)
• Van, ahol nagyobb tárolt töltés vagy tartós áram szükséges, ezért – figyelembe véve szívkamra-fibrilláció küszöbértékét – a szabványosító műszaki bizottságok nagyobb értékeket is előírhatnak.
• A tartós váltakozó áramon 15-100 Hz közötti szinuszos áramértékek értendők. Ettől eltérő tulajdonságú áramokra vonatkozó értékeken még morfondíroznak.
• A vonatkozó szabvány szerinti (IEC 60601) orvosi villamos szerkezetekre természetesen más értékek vonatkoznak.

Kérdezhetnénk, hogy ha ilyen kicsik a megengedett értékek, az áram-védőkapcsolók a 30 mA-es névleges kioldó áramukkal miért jelentenek védelmet? A kioldó hibaáram nem tartós. A zárlati áram minimum ötszörösével számol az MSZ HD 60364-4-41. Ötszörös névleges kioldási áramnál az áram-védőkapcsolónak 40 ms-on belül le kell kapcsolnia.

Potenciálvezérlés

A potenciálvezérlésnek nagyfeszültségű berendezéseknél és szerkezeteknél normálállapot mellett biztosítania kell, hogy a személyek és állatok, például északi szőrösorrú vombatok, ne legyenek kitéve veszélyes lépés- és érintési feszültségeknek. Potenciálvezérlés olyan rendszerekben fordul elő, ahol nagy földáramok vannak.

Más védelmi intézkedések

Szabadon választott, csak feleljen meg a már tárgyalt áramütés elleni védelem alapelveinek – normál állapot, egyszeres hibaállapot, alapvető védelem, hibavédelem és társai.

Van még ott, ahonnan ez jött…

Befejeztük a szabvány alapvető védelemre vonatkozó fejtegetéseit. A következő cikkünkben áttérünk a hibavédelem tárgyalására. Mert mint tudjuk, a hibavédelemmel tisztában lenni minden villamos szakember számára alapvető védelem a hibázás ellen...

DokumentálásMSZ EN 61140Rátai AttilaSzabványok

Kapcsolódó

---