MSZ EN 61140 – Áramütés elleni védelem I.

Navigálás a változó előírások tengerében XXXII.

2015/9. lapszám | Rátai Attila | 11 325 |

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

MSZ EN 61140 – Áramütés elleni védelem I.

Mi az alapanyaga a piskótának? A víz, a tojás vagy a liszt? És mi a lecsónak? A paprika vagy a paradicsom? Mitől működik az autó? A kerék vagy a motor, esetleg a kaszni a fontosabb? Az MSZ EN 61140-nel is ez a helyzet. Sok szabványt megvizsgáltunk már a villamos biztonságtechnika terén. De egy szabványról még nem írtunk – az az igazság, hogy alig említettük, pedig szinte az összes villamos biztonságtechnikai szabvány hivatkozik rá.

Ez a szabvány nem más, mint az MSZ EN 61140 – Áramütés elleni védelem. A villamos berendezésekre és villamos szerkezetekre vonatkozó közös szempontok. Mi most az MSZ EN 61140:2003-at fogjuk megvizsgálni. Igazi csemege – már a szabvány nevéből sokat tanulunk! A villamos berendezés és villamos szerkezetek közös szempontjai. Hányszor keverjük ezeket a fogalmakat! Mielőtt rendbe raknánk szakmai szótárunkat, haladjunk csak a szabvány által előírt ütemben.

Alkalmazási terület

Jelen szabvány személyek és állatok áramütés elleni védelmére vonatkozik – azon alapelveket és követelményeket határozza meg, amelyek közösek a villamos berendezésekben, rendszerekben és szerkezetekben, illetve amelyek ezek koordinálásához szükségesek. Jelen szabvány tárgyát képező villamos berendezésekhez, rendszerekhez és szerkezetekhez nem állapít meg feszültséghatárt. A szabvány nem önálló szabvány. Követelményei csak akkor érvényesek, ha azokat az adott szabványokba beépítették. Ilyen szabványok például az MSZ HD 60364-5-54, MSZ HD 60364-5-51, MSZ HD 60364-4-41, MSZ EN 61439 sorozatok.

Fogalommeghatározások

Mi lenne, ha a kedves olvasó nem egyből elolvasná a meghatározást, hanem előbb megpróbálná saját maga meghatározni az adott fogalmat? A fogalmakat nem a szabványban található sorrendben fogjuk tárgyalni.

Villamos szerkezet: a villamos energia fejlesztésére, tárolására, továbbítására, átalakítására, elosztására vagy felhasználására alkalmazott bármilyen eszköz. A villamos berendezés összehangolt jellemzőkkel rendelkező villamos szerkezetek meghatározott céllal (célokkal) egymással összekötött együttese. (Nem ritka, hogy a villamos berendezés fogalmát valamely szerkezetre értik, például esztergapadra.)A helyhez kötött szerkezet kielégíti a következő feltételek legalább egyikét:

rögzített szerkezet,
tartósan csatlakoztatott szerkezet,
normál esetben nem mozdítják el és rendszerint ugyanabba a csatlakozóaljzatba csatlakoztatják.

A rendszer: olyan egymással kapcsolatban álló elemek együttese, amelyeket a környezetüktől függetlennek kell tekinteni – egy meghatározott összefüggés alapján. Ezeken nem feltétlenül csak anyagi tárgyakat lehet érteni. Ezek lehetnek elgondolások, illetve azokból származó eredmények is, továbbá matematikai módszerek vagy programozási nyelvek.

(Villamos) áramkör: eszközök vagy anyagok olyan együttese, amelyekben villamos áram folyhat – nem összekeverendő a villamos berendezések áramköreire vonatkozó fogalommeghatározással.

Alapfogalmak – részek

Aktív rész: vezető vagy vezetőképes rész, amely normál üzemben feszültség alatt áll. Aktív vezető a fázisvezetőkön kívül még a nullavezető is. A PEN, PEL, PEM vezető viszont nem. (Úgyhogy drága – szó szerint is drága – műszaki ellenőrök, ne abajgassák az elosztóberendezés-szerelőket, hogy a PEN vezetőt vagy sínt szigeteljék el a kasznitól.) A veszélyes aktív rész, amely bizonyos feltételek esetén ártalmas áramütést okozhat.

A test: a villamos szerkezet olyan megérinthető vezetőképes része, amely üzemszerűen nem aktív, de az alapszigetelés meghibásodása esetén aktívvá válhat. Az idegen vezetőképes rész nem része a villamos berendezésnek, de alkalmas villamos potenciál közvetítésére – ez általában földpotenciál. Tehát nem test, például egy kettős szigetelésű gyártmány fémburkolata vagy a radiátor, a lépcsőkorlát, a fémvezeték.

Alapfogalmak – ne érintsük

Az érintési feszültségek között is különbséget tesz a szabvány. A tényleges érintési feszültség a személy vagy állat által egyidejűleg megérintett vezetőképes részek közötti feszültség. Ezt nagyban befolyásolja a lény impedanciája. A várható érintési feszültség a vezetőképes részek közötti feszültség. Az érintési áram a tényleges, személyen vagy állaton átfolyó áram, amikor az a berendezés vagy szerkezet több hozzáférhető részét megérinti. Az áramütés: az emberi vagy állati testen áthaladó villamos áram élettani hatása. A szivárgóáram nem kívánt vezetőképes útvonalon folyó áram, ami normál üzemben – nem az alapszigetelés hibájából, vagy zárlat esetén – folyik. A védővezető-áram a védővezetőn folyik, mégpedig akkor, amikor a szerkezet hibamentes, és rendeltetésszerűen működik.

További alapfogalmak – szigetelés

A szigetelés lehet szilárd, gáz, folyékony vagy azok kombinációja. Az alapszigetelés a veszélyes aktív részek érintése elleni alapvető védelmet – alapvédelmet – biztosítja (ezzel még foglalkozunk). A kiegészítő szigetelést az alapszigetelés kiegészítéseként használják, de már hibavédelem céljából. A kettős szigetelés az alapszigetelést és a kiegészítő szigetelést is magában foglalja. A megerősített szigetelés egyrétegű is lehet, de ebben az esetben is egyenértékű kell hogy legyen a kettős szigeteléssel. (Persze állhat több rétegből is, csak ebben az esetben a rétegek nem külön-külön töltik be az alap-, illetve hibavédelem funkciókat.) Ilyenek például a porcelán anyagú lámpatestek.

A kettős szigetelés nem dupla szigetelés. Azzal, hogy az MCu-t leszigetelőszalagozzuk, még nem elégítettük ki a kettős szigetelés követelményeit. A megerősített szigetelés olyan alapszigetelés-kiegészítő szigetelések együttese, amelyek az alapszigetelésre és a hibavédelemre vonatkozó követelményeket maradéktalanul kielégítik.

Alapfogalmak – intézkedések, védelmek

A környezet elszigetelése olyan intézkedés, amely a környezet nagy impedanciája által védelmet nyújt a veszélyes aktív állapotba kerülő testet megérintő személy vagy állat számára. Ezt például szigetelő falakkal vagy padlózattal valósítja meg.

A villamos védőakadály olyan szerkezeti rész, amely megakadályozza a véletlen közvetlen érintést – a szándékos közvetlen érintést nem. A villamos védőfedés minden szokásos irányból jövő közvetlen érintés ellen védelmet nyújt. A villamos védőburkolat a villamos szerkezet belső aktív részeihez való bármely irányból való hozzáférést akadályozza meg.

Megjegyezendő, hogy akár villamos védőakadályról, akár védőfedésről vagy burkolatról legyen is szó, más szabványok egyértelműen leírják az ezen védelmekkel szemben támasztott követelményeket. Például az MSZ EN 61439-1 szabvány meghatározza az elosztók burkolatának minimális IP védettségét: IP 2X.

A kézzel elérhető tartomány olyan térrész, amelyet a tartózkodási és közlekedési felületen tartózkodó személyek segédeszköz nélkül bármely irányban kézzel elérhetnek. Alapvető védelem: áramütés elleni védelem hibamentes állapotban. Hibavédelem: áramütés elleni védelem egyetlen hiba előfordulása esetére. Megerősített védelmi intézkedés: Egyetlen védelmi intézkedés, amelynek megbízhatósága felér két független védelmi intézkedésével. Veszélyes övezet: Nagyfeszültség esetén a veszélyes aktív részek körüli legkisebb megengedett távolsággal határolt térség. Ebben a térségben nincs meg – nem is szükséges – a közvetlen érintés elleni teljes védelem.

Alapfogalmak – ernyők

Elsőre talán furcsának hangzik, másodszorra is. Vezetőképes ernyő a szabvány szerint olyan vezetőképes rész, amely beburkol vagy elválaszt egymástól áramköröket és/vagy vezetőket (pl. tokozott sínek vagy fém kábelcsatornák és védőcsövek). A villamos védőernyő szintén vezetőképes ernyő, amely villamos áramköröket és/vagy vezetőket villamos veszélyes aktív részektől választ el. Ezt még lehet fokozni: 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.

Ha sznoboskodni akarnánk, akkor itt tovább is lépnénk a következő pontra, De persze mi jófejek vagyunk, így az előbbi bekezdés kérdőjeleit hamar pofánvághatjuk. Anynyiról van szó, hogy az aktív részeket nem szigetelőanyaggal burkoljuk be, hanem vezetőképes részekkel „takarjuk” – mert így akarjuk –, és ezen vezetőképes részeket „földeljük” – EPH-zuk vagy PE vezetővel látjuk el.

Alapfogalmak – védővezetők

Védő egyenpotenciálú összekötés: biztonsági célú egyenpotenciálú összekötés. Mi ezt hívjuk – hívtuk – egyenpotenciálra hozásnak, azaz EPH-nak. Az egyenpotenciálú összekötés csatlakozókapcsa: a szerkezeten vagy eszközön található csatlakozókapocs az egyenpotenciálra hozó hálózathoz való villamos csatlakoztatás céljára. A védő egyenpotenciálú összekötés csatlakozókapcsa védő egyenpotenciálú összekötés számára készült kapocs – ez feltétlenül a villamos szerkezeten vagy gyártmányon van.

A védővezető (PE) biztonsági célokat szolgáló vezető. Ilyen biztonsági célok egyike az áramütés elleni védelemre szolgáló vezető. A PEN-vezető olyan vezető, amely a nullavezető és a védővezető feladatát egyaránt teljesíti.

áramütés elleni védelem alapelvei

Az alapfogalmak tisztázása után a szabvány az áramütés elleni védelem alapelveit ismerteti. Már tudjuk, hogy az áramütésen az emberi vagy állati testen áthaladó villamos áram élettani hatását értjük. És amíg nem találják fel az áram káros élettani hatása elleni védőoltást, addig védekezni kell ellene. Alapelv: veszélyes aktív részek ne legyenek megérinthetők és megérinthető vezetőképes részek ne legyenek veszélyesen aktívak. Ez mind normál állapotra (üzemelés a tervezett használat szerint történik és hibátlan állapot áll fenn), mind egyetlen hibaállapotra igaz kell hogy legyen. Természetesen más veszéllyel kell számolni, ha egy berendezést szakképzett vagy szakképzetlen személyek használnak. Egy szabadon érinthető aktív résszel egy szakképzett nem fog lepacsizni. Ugyanígy eltérhetnek az intézkedések kis- és nagyfeszültségű berendezések esetében. Ez utóbbiaknál a veszélyes övezetbe való behatolás azonosnak tekinthető a veszélyes aktív részek megérintésével. A védelmet normál állapotra alapvédelemmel, egyetlen hibaállapotra pedig hibavédelemmel kell megvalósítani.

Alapfogalmak – föld

Referenciaföld: a szabvány a földet vezetőképesnek tartja, a föld kifejezés alatt a bolygót érti, annak összes fizikai anyagával együtt. A referenciaföld villamos potenciálja egyezményesen nulla, mivel az összes földelőberendezés hatókörzetén kívül esik. Vagyis egyetlen földelőn folyó áram következtében kialakult potenciálnövekedés sem befolyásolja. Ebből következően a helyi föld potenciálja nem szükségszerűen nulla, pont azért ,mert villamosan kapcsolatban lévő földelő ezen rész potenciálját befolyásolja. A földelő a földdel kapcsolatban lévő, villamosan vezetőképes rész, amely vezetőképes részbe lehet ágyazva. A földelővezető a földelőt és a villamos berendezést, rendszert, szerkezetet stb. köti össze. A földelőberendezés a földelő és a földelővezető együttese.

A potenciálvezérlés a földpotenciálnak, különösen a földfelszín potenciáljának befolyásolása földelők segítségével. A lépésfeszültség a földfelszínen lévő, két, egymástól egy méterre lévő pont potenciálkülönbsége – egy méter a feltételezett lépéshossz. A védőföldelés biztonsági okokból, az üzemi földelés nem villamos biztonsági célból létesített földelés. Ezen fogalmak bővebb kifejtését lásd a kiemelt részben.

Alapfogalmak – védelmi módok és társaik…

Táplálás önműködő lekapcsolása: hiba esetén egy vagy több fázisvezető automatikus megszakítása. Például, amikor meg akartam mérni, hogy egy HENSEL-tokozat elfér-e, és a mérőszalaggal rövidre zártam a háromfázisú betáplálás két kismegszakítóját, akkor két fázisvezetőt is elküldtem a lakók nagy örömére. (Két órán át tartó keresgélés után arra is rájöttem, hogy a földszinti lakás dryvit burkolata alatt van a fölszálló vezeték biztosítótáblája – szép az élet.)

Egyszerű elválasztás: áramkörök közötti vagy áramkör és a föld között elválasztás alapszigeteléssel.

Villamos védőelválasztás: egy áramkör elválasztása a másiktól vagy kettős szigeteléssel, vagy alapszigeteléssel és villamos védőernyőzéssel, vagy megerősített szigeteléssel. Nem keverendő össze a villamos elválasztással.

Villamos elválasztás: olyan védelmi mód, ahol az adott áramkör el van szigetelve a földtől, más áramköröktől, áramköri részektől és az érintés lehetőségétől.

ELV-törpefeszültség: előírt, a vonatkozó feszültséghatárt nem meghaladó, bármilyen értékű feszültség (ez az MSZ HD 60364-4-41:2007 szerint 50 V AC/120 V DC).

SELV-rendszer: olyan villamos rendszer, amelynek feszültségszintje mind normál állapotban, mind egyszeres hiba esetén nem haladhatja meg az előbb tárgyalt ELV értéket – más áramkörök földzárlata esetén sem. PELV-rendszerre ugyanaz igaz, mint a SELV-rendszerre, kivéve más áramkörök földzárlatának esetét.

Hoppácska! Emlékszünk „korábbi” tanulmányainkra? A SELV földfüggetlen, a PELV nem. Most már tudjuk, mi a jelentősége ennek. Tartós érintési áram és töltés korlátozása: az áramütés elleni védelmet olyan áramkörrel vagy szerkezettel oldják meg, amely biztosítja, hogy a tartós érintési áram és töltés veszélytelen szintre legyen korlátozva mind normál állapot, mind hiba esetén. Ennek egyik eszköze lehet a korlátozott áramú tápforrás, amely 1) a veszélyes aktív részektől védőelválasztással – most már tudjuk pontosan, mit jelent ez – van ellátva 2) biztosítja, hogy tartós érintési áram és töltés veszélytelen szintre legyen korlátozva mind normál állapot, mind hiba esetén.

A védőimpedancia olyan alkatrész vagy alkatrészek együttese, amelyek biztosítják – impedanciájuk és kialakításuk révén –, hogy a tartós érintési áram és töltés veszélytelen szintre legyen korlátozva.

öltöztessünk csontvázat

Belátom, ez így száraznak tűnik. Mielőtt a matrózocskák e téma tárgyalásának hatására még édesvízi úton hajózva is vízért könyörögnének, nézzük meg, hogy a gyakorlatban mit is jelentenek ezek a szavak. Hogyan válhat egy aktív rész veszélyesen aktívvá? Nem minden aktív rész veszélyes? Nem, gondoljunk csak a gyermekvasút sínjére. Emlékszünk – az aktív rész az, ami üzem szerint feszültség alatt állhat. De előfordulhat, hogy egy aktív rész védelmét a tartós érintési áram korlátozásával látják el. Ha az ezt a védelmet biztosító rendszer meghibásodik, akkor szintén veszélyessé válhat egy aktív rész. A másik, ha egy test válhat aktívvá. Ezt jól ismerjük. Ebben az esetben szokott az anyós szikrázni a fürdőszobában a mosógépre támaszkodva. Fontos megjegyezni, hogy ez általában az alapszigetelés meghibásodása által következhet be, de nem csak ez lehet az oka. A harmadik hiba, amit említettünk, hogy egy veszélyes aktív rész hozzáférhetővé válik. Ez akkor következhet be például, ha egy burkolat mechanikailag sérül.

Alapfogalmak – személyeskedjünk

Villamosan szakképzett az a személy, aki 1) szakmai képesítéssel és 2) gyakorlattal rendelkezik, és ezáltal képes a villamosság által okozott kockázatok felismerésére és a veszélyek elkerülésére. Villamosan kioktatott az a személy, akit szakképzett személy megfelelően kioktatott vagy felügyelet alatt tart, és így képes a villamosság által okozott kockázatok felismerésére és a veszélyek elkerülésére. A képzetlen személy az, aki nem szakképzet és nem is kioktatott.

És most egy kis kitérő. Három területet fogunk megvizsgálni. Azért tartom fontosnak, mert pár fogalmat másképp használunk, vagy az újdonság varázsával hathat ránk. Egyrészt nincs értelme megtanulni a tizenegy évvel ezelőtti fogalmakat, másrészt jó feleleveníteni talán a múlt homályába veszett tudásmorzsákat.

Védő-, védőföldelő- és védőösszekötő-vezető

Eddig ezt csak a hibaáramok vezetésére létesített vezetőkre (PE-vezetők) használtuk. Most az összes olyan vezetőre használjuk ezt a kifejezést, amely áramütés elleni védelmi célú vezető. Melyek ezek?

Védőföldelő-vezető (PE-vezető): hibaáram vezetésére létesített áramütés elleni védelmi célú vezető – a „PE” jelölés megmaradt.
Védőösszekötő vezető: áramütés elleni védelmi célú egyenpotenciálra hozó vezető – régen ezt hívtuk EPH vezetőnek vagy nem annyira régen védő egyenpotenciálra hozó vezetőnek.

Hibavédelem, alapvédelem és társai

Az áramütés elleni védelem szabványa az MSZ HD 60364-4-41:2007. Maga a szabvány az MSZ EN 61140-en alapul. Az áramütés honnan érhet? Egyrészt ha aktív részt érintek, másrészt ha valami feszültség alá kerül, aminek nem kéne – és azt szintén megérintem. Ez egy ilyen antinyúlkálós szakma, ez van. Éppen ezért az áramütés elleni védelemnek is két része van. Az egyik az alapvédelem, a másik a hibavédelem.

Az áramütés elleni védelem alapszabálya az, hogy veszélyes aktív részek ne legyenek hozzáférhetők, illetve hozzáférhető részek ne legyenek veszélyesen aktívak se normál állapot, se egyszeres hiba esetén.

Már ebből is láthatjuk a különbséget. Az áramütés elleni védelemnek egyrészt meg kell valósítania, hogy normál esetben ne történjen áramütés, másrészt meg kell oldania, hogy hiba esetén szintén ne történhessen meg ez. Most nézzük a meghatározásokat.

Védelem normál esetben, közvetlen érintés elleni védelem – ma: alapvédelem.
Védelem hiba esetére, közvetett érintés elleni védelem, érintésvédelem – ma: hibavédelem.

Normál állapot

A normál állapot esetén az áramütés elleni védelemre vonatkozó alapelveket a szabvány részletesen tárgyalja, az 5. fejezetében. A szabvány utal arra, hogy kisfeszültségű berendezések, rendszerek és szerkezetek esetében az MSZ HD 60364-4-41 a mérvadó.

Egyetlen hiba állapot – meghatározás

A szabvány szerint egyetlen hibaként kell figyelembe venni a következő hatást kiváltó okozatokat:

valamely hozzáférhető nem veszélyes aktív rész veszélyes aktív résszé válhatna,
normálállapotban nem aktív, de hozzáférhető vezetőképes rész veszélyesen aktívvá válna,
egy veszélyesen aktív rész hozzáférhetővé válna.

Hibavédelem

Egyetlen hibaállapotra az áramütés elleni védelem alapelveinek teljesítésére az e szabvány szerinti hibavédelmet kell alkalmazni. Ezt a hibavédelmet kétféleképpen lehet biztosítani:

az alapvédelemre vonatkozó megoldásoktól független, további intézkedésekkel,
az alapvédelmet és a hibavédelmet is magában foglaló megerősített hibavédelmi intézkedésekkel.

A szabvány a hibavédelem tárgyalásakor is utal arra, hogy kisfeszültségű berendezések, rendszerek és szerkezetek esetében az MSZ HD 60364-4-41 a mérvadó.

Hoppá!

Eddig nem foglalkoztunk ezzel. Hiszen hogyan lehetne alap- vagy hibavédelmi módszerekkel csökkenteni egy részeg ember által lerúgott elosztóból kikandikáló, kutya által lepisilt veszélyes aktív vezető áramütésének veszélyét? Sehogy. Ez a szempont megfelelő mechanikai követelmények teljesülését és vizsgálatok elvégzését feltételezi. Például az EN 61439 sorozat – amely szintén hivatkozik az EN 61140-re – leírja, hogy az elosztók burkolatainak milyen minimális mechanikai ellenálló képességgel kell rendelkezniük.

Még folytatjuk….

A következő cikkünkben a védelmi módok tárgyalásával fogjuk folytatni. Érdemes ezt az elfelejtett szabványt megismerni és a gyakorlati villanyszerelési ismereteinkbe beilleszteni. Próbáljuk a logikai, szakmai kapcsolatot megtalálni az eddig ismert szabványok és az EN 61140 között.

Természetesen, mint mindig, az MESZ EN 61140 tárgyalásánál is rámutatunk, miként válik hasznunkra az alkalmazása.

Villanyszerelők Lapja