3.4.2.1. Uwagi ogólne
Strefa niebezpieczna jest to obszar wyznaczony przez odstęp minimalny wokół części czynnych bez pełnej ochrony przed dotykiem bezpośrednim. Naruszenie strefy niebezpiecznej uważa się za równoznaczne z dotykiem części znajdujących się pod napięciem. Instalacje elektroenergetyczne należy tak skonstruować, aby uniemożliwić niezamierzone dotknięcie części czynnych lub niezamierzone dostanie się do niebezpiecznej strefy w pobliżu napięcia. Ochroną należy objąć części czynne, części mające tylko izolację roboczą oraz części, które mogą przenosić niebezpieczny potencjał. Przykładami takich części są:
• kable i ich akcesoria bez uziemionych metalowych powłok,
• izolujące korpusy izolatorów, np. aparaty elektryczne z izolacją z lanych żywic, jeżeli może na nich wystąpić niebezpieczne napięcie dotyku,
• uzwojenia maszyn elektrycznych, transformatorów, dławików.
Uznawane są następujące typy ochrony przed dotykiem bezpośrednim:
• ochrona za pomocą obudowy,
• ochrona za pomocą przegrody,
• ochrona za pomocą przeszkody,
• ochrona za pomocą umieszczenia poza zasięgiem.
Obudowa jest elementem zapewniającym ochronę urządzenia przed określonymi wpływami zewnętrznymi oraz ochronę przed dotykiem bezpośrednim z dowolnej strony.
Przegroda jest elementem zapewniającym ochronę przed dotykiem bezpośrednim ze wszystkich ogólnie dostępnych stron.
Przeszkoda jest elementem chroniącym przed niezamierzonym dotykiem bezpośrednim, lecz niechroniącym przed dotykiem bezpośrednim spowodowanym działaniem umyślnym.
Ochrona za pomocą umieszczenia poza zasięgiem jest uzyskiwana przez umieszczenie części czynnych na zewnątrz strefy rozciągającej się od powierzchni, na której osoby zwykle mogą stać lub poruszać się do granicy, do której można dosięgnąć rękami w dowolnym kierunku.
Obudowy posiadają znormalizowane stopnie ochrony zapewnianej przez nie tzw. kod IP zgodnie z normą PN-EN 60529:2003. Stopnie ochrony zapewnianej przez obudowy (Kod IP) [100].
Stopnie ochrony zapewnianej przez obudowy dotyczy urządzeń elektrycznych o napięciu nieprzekraczającym 72,5 kV. Stopnie ochrony zapewnianej przez obudowy dotyczą:
• ochrony ludzi przed dostępem do części niebezpiecznych wewnątrz obudowy,
• ochrony urządzeń wewnątrz obudowy przed wnikaniem obcych ciał stałych,
• ochrony urządzeń wewnątrz obudowy przed szkodliwymi skutkami związanymi z wnikaniem wody.
Stopień ochrony zapewnianej przez obudowy jest oznaczony kodem IP (International Protection) w następujący sposób:
• Litery kodu IP,
• Pierwsza cyfra charakterystyczna (cyfry od 0 do 6 lub litera X),
• Druga cyfra charakterystyczna (cyfry od 0 do 8 lub litera X),
• Litera dodatkowa, nieobowiązkowa (litery A, B, C, D),
• Litera uzupełniająca, nieobowiązkowa (litery H, M, S, W).
Przykłady kodu: IP 45, IPX5, IP4X, IP23C, IP23CH. Elementy kodu IP i ich znaczenie podano w tabl. 3.4.
Tabl. 3.4. Elementy kodu IP i ich znaczenie
Element
Cyfry lub litery
Znaczenie dla ochrony urządzenia Znaczenie dla ochrony osób
Przed wnikaniem ciał stałych Przed dostępem do części niebezpiecznych
0 bez ochrony o średnicy ≥50 mm
1 o średnicy ≥50 mm wierzchem dłoni
2 o średnicy ≥12,5 mm palcem
3 o średnicy ≥2,5 mm narzędziem
4 o średnicy ≥1,0 mm drutem
5 ochrona przed pyłem drutem
Pierwsza cyfra charakterystyczna
6 pyłoszczelne drutem Przed wnikaniem wody i
szkodliwymi jej skutkami
0 bez ochrony -
1 kapiącej - 2 kapiącej przy wychyleniu do 15° -
3 natryskiwanej -
4 rozbryzgiwanej -
5 lanej strugą -
6 lanej silną strugą -
7 przy zanurzeniu krótkotrwałym - Druga cyfra
charakterystyczna
8 przy zanurzeniu ciągłym -
Przed dostępem do części niebezpiecznych
A - wierzchem dłoni
B - palcem
C - narzędziem
Litera dodatkowa, nieobowiązkowa
D - drutem
Informacje uzupełniające dotyczące:
Litera
uzupełniająca, H aparatów wysokiego napięcia -
M ruchu w czasie prób wodą -
S postoju w czasie prób wodą -
nieobowiązkowa
W warunków klimatycznych -
3.4.2.2. Ochrona poza zamkniętymi obszarami ruchu elektrycznego
Poza zamkniętymi obszarami ruchu elektrycznego dopuszczalna jest jedynie ochrona za pomocą obudowy lub umieszczenia poza zasięgiem. W przypadku zastosowania ochrony za pomocą obudowy należy spełnić, co najmniej wymagania IP23D to znaczy chroniącej przed:
• dotykiem bezpośrednim palcem do części niebezpiecznych,
• natryskiwaniem wodą,
• dostępem drutem o średnicy 1 mm i długości 100 mm.
Ochrona za pomocą umieszczenia poza zasięgiem polega na umieszczeniu części czynnych za ogrodzeniem zewnętrznym lub na wysokości:
H'=4300 mm dla Um≤ 52 kV (3.3)
H'=4500+N mm dla Um> 52 kV (3.4)
Dokładnie przedstawia to rys. 3.1. Odległość H' dotyczy również stacji słupowych i wieżowych.
3.4.2.3. Ochrona wewnątrz zamkniętych obszarów ruchu elektrycznego
Wewnątrz zamkniętego obszaru ruchu elektrycznego dopuszczalna jest ochrona za pomocą obudowy, przegrody, przeszkody lub umieszczenia poza zasięgiem. Jeżeli zastosowana jest ochrona za pomocą obudowy to stopień ochrony powinien spełniać wymagania IP2X to znaczy ochrony przed dotykiem palcem.
W przypadku stosowania ochrony za pomocą przegrody to powinny być zachowane minimalne odstępy zbliżenia od części czynnych do wewnętrznej powierzchni przegrody (patrz rys. 3.2):
• Dla ścianek stałych bez otworów o wysokości minimalnej 1800 mm, minimalny odstęp przegrody wynosi:
B1=N (3.5)
• Dla napięć znamionowych Um> 52 kV dla siatek drucianych, osłon lub ścianek stałych z otworami o wysokości minimalnej 1800 mm i stopniu ochrony IP1XB odstęp przegrody wynosi:
B2=N+100 mm (3.6)
• Dla napięć znamionowych Um≤ 52 kV dla siatek drucianych, osłon lub ścianek stałych z otworami o stopniu ochrony IP2X i wysokości minimalnej 1800 mm minimalny odstęp przegrody wynosi
B3= N+80 mm (3.7)
Rys. 3.2. Ochrona przed dotykiem bezpośrednim za pomocą przegród lub przeszkód wewnątrz zamkniętych obszarów ruchu elektrycznego (odstępy podano w [mm])
Stopień ochrony IP1XB zapewnia ochronę przed dostępem wierzchem dłoni i palcem.
W przypadku zastosowania przeszkody powinny być zachowane minimalne odległości od części czynnych do wewnętrznej części przeszkody (patrz rys. 3.2):
• dla ścianek stałych lub osłon o wysokości mniejszej niż 1800 mm i dla poręczy, łańcuchów lub lin powinny wynosić:
O2=N+300 mm (3.8)
lecz nie mniej niż 600 mm,
• dla łańcuchów lub lin powinny być zwiększone przez uwzględnienie zwisu.
Przeszkody powinny być zamocowane na wysokości, co najmniej 1200 mm i nie większej niż 1400 mm.
Przy zastosowaniu środka ochrony polegającego na umieszczeniu poza zasięgiem minimalna wysokość części czynnych nad powierzchnią lub podestem, gdzie jest dozwolony ruch pieszych powinna być następująca:
• dla części czynnych powinna być zachowana jako minimalna wysokość:
H=N+2250 mm (3.9)
lecz nie mniej niż 2250 mm,
• dla najniższej części każdego izolatora nie mniej niż 2250 mm ponad dostępną powierzchnią.
Należy uwzględnić zmniejszenie odległości wskutek opadu śniegu.
W stacji powinna być umożliwiona praca przy wyłączonym obwodzie, gdy sąsiedni obwód (system szyn, pole) znajduje się pod napięciem. Takie prace zwane pracami w pobliżu napięcia są możliwe wówczas, gdy będzie zachowana ochrona przez stosowanie ekranów, przegród, osłon lub przez obudowy izolacyjne. Jeżeli środki te nie mogą być stosowane należy zapewnić ochronę przez
pracę w odległości bezpiecznej nie mniejszej niż DL od nieosłoniętych części pod napięciem (patrz rys. 3.3, rys. 3.4), przy czym obwód wyłączony spod napięcia powinien znajdować się od obwodu pod napięciem w odległości, co najmniej DV. Prace w pobliżu napięcia powinny być prowadzone zgodnie z obowiązującymi przepisami krajowymi [123] oraz normą PN-EN 50110-1:1996 [67].
Rys. 3.3. Strefa prac pod napięciem i w pobliżu napięcia
Tabl. 3.5. Zalecane odstępy DL strefy prac pod napięciem oraz DV strefy w pobliżu napięcia wg normy [67] i przepisów [123]
Lp. Napięcie Odstępy w powietrzu
nominalne sieci Un
Najwyższe napięcie
urządzenia Um DL wg [67] DV wg [67] DL wg [123] DV wg [123]
- [kV] [kV] [m] [m] [m] [m]
1 6 7,2 0,12 1,12 0,6 1,4
2 10 12 0,15 1,15 0,6 1,4
3 15 17,5 0,16 1,16 0,6 1,4
3 20 24,0 0,22 1,22 0,6 1,4
4 30 36,0 0,32 1,32 0,6 1,4
5 110 123 1,1 2,1 1,1 2,1
6 220 245 2,1 4,1 2,5 4,1
7 400 1) 420 3,4 5,4 3,5 5,4
8 700 765 6,4 8,4 6,4 8,4
1} w [83] podano 380 kV.
Nieosłonięte części pod napięciem
Strefa prac pod napięciem
Strefa prac w pobliżu napięcia DL
DV
Rys. 3.4. Wysokość minimalna i minimalna odległość zbliżenia wewnątrz zamkniętych obszarów ruchu elektrycznego (odstęp podano w [mm])
Wewnątrz zamkniętych obszarów ruchu elektrycznego poruszanie się pojazdów lub innych urządzeń ruchomych pod częściami czynnymi lub w ich pobliżu, jest dozwolone pod warunkiem spełnienia następujących wymagań (patrz rys. 3.5):
• Pojazd z otwartymi drzwiami i jego ładunek nie może naruszać strefy niebezpiecznej.
Minimalna odległość zbliżenia dla pojazdów
T=N+100 [mm] (3.10)
lecz nie mniej niż 500 mm.
• Zachowana jest minimalna wysokość H części powyżej obszarów dostępnych.
Rys. 3.5. Najmniejsze odstępy zbliżenia przy transporcie (odstępy podano w[mm]) 3.4.2.4. Instalacje wnętrzowe otwarte
Przedstawione w rozdziale 3.4.2.3 środki ochrony przed dotykiem bezpośrednim dotyczą zarówno rozdzielni wnętrzowych jak i napowietrznych. Jedynie wymagania dotyczące usytuowania przeszkody jest dla instalacji wnętrzowych nieco łagodniejsze (patrz rys. 3.2). Odległość części czynnej od przeszkody może wynosić jednie:
O1=N+200 [mm] (3.11)
lecz minimum 500 mm.
Ponadto należy tutaj dodać wymagania dotyczące budynków, korytarzy, tras ewakuacyjnych, drzwi i okien. Budynek powinien być tak skonstruowany, aby wytrzymywał wszystkie obciążenia statyczne i dynamiczne wynikające z normalnej eksploatacji rozdzielni. Na części przenoszące obciążenie powinno się stosować materiały niepalne. Ścianki działowe, osłony i obudowy powinny być wykonane tylko z materiałów ognioodpornych. Obszary ruchu elektrycznego powinny być zaprojektowane tak, aby nie przedostawała się tam woda, a skraplanie było jak najmniejsze. Projekt budynku powinien uwzględniać spodziewane obciążenie mechaniczne i ciśnienie wewnętrzne powodowana przez łuk elektryczny.
Okna powinny być zaprojektowane tak, aby wejście dla osób nieupoważnionych było niemożliwe. Wystarczy przynajmniej jeden z następujących środków:
• okno jest wykonane z materiału nietłukącego się,
• okno jest osłonięte,
• dolna krawędź okna znajduje się, co najmniej 1800 mm ponad poziomem dostępu,
• budynek jest otoczony ogrodzeniem zewnętrznym o wysokości, co najmniej 1800 mm.
Wymiary pomieszczeń rozdzielni i wymaganych otworów do odprowadzenia ciśnienia zależą od rodzaju rozdzielni i powinny być podane przez producenta. Otwory powinny być zlokalizowane tak, aby podczas działania, czyli wydmuchu na skutek zwarcia łukowego nie występowało zagrożenie ani dla ludzi ani dla przedmiotów.
Obszary eksploatacji, na które składają się korytarze przejścia, tereny dostępu, dojścia dla obsługi i trasy ewakuacyjne powinny być dostosowane do wykonywania prac czynności eksploatacyjnych, działań awaryjnych i transportu urządzeń. Przejścia powinny mieć szerokość, co najmniej 800 mm. Przestrzeń ewakuacyjna powinna mieć szerokość, co najmniej 500 mm. Drzwi do przedziałów rozdzielnicy powinny się zamykać w kierunku drogi ewakuacyjnej. Wejścia powinny być rozplanowane tak, aby długość trasy ucieczki wewnątrz pomieszczenia nie przekraczała 40 m dla napięć znamionowych Um> 52 kV i 20 m dla napięć Um≤ 52 kV. Jeżeli długość trasy ucieczki nie przekracza 10 m wystarczy jedno wyjście ewakuacyjne, jeżeli jest większa muszą być dwa wyjścia ewakuacyjne na obu końcach. Drzwi wejściowe powinny otwierać się na zewnątrz, powinny mieć zamki bezpieczeństwa, drzwi prowadzące na zewnątrz powinny być wykonane z materiału ognioodpornego. Od wewnątrz drzwi powinny otwierać się bez klucza.
3.4.2.5. Instalacje napowietrzne otwarte
Wymagania dotyczące zastosowanych środków ochrony przed dotykiem bezpośrednim podano w rozdziale 3.4.2.3. Uzupełnienia wymagają jedynie dopuszczalne odstępy od budynków zlokalizowanych na terenie instalacji napowietrznych. Tam gdzie przewody krzyżują się z budynkami powinny być zachowane przy maksymalnym zwisie następujące odstępy w stosunku do dachu (patrz rys. 3.6.):
• odstęp H podany wcześniej dla usytuowania poza zasięgiem (H=N+2250, nie mniej niż 2500 mm), jeżeli dach jest dostępny, gdy przewody są pod napięciem,
• H=N+500 mm, jeżeli nie ma dostępu do dachu, gdy przewody są pod napięciem,
• O2 w kierunku bocznym od końca dachu, jeżeli dach jest dostępny, gdy przewody są pod napięciem.
Tam, gdzie przewody gołe zbliżają się do budynków (zlokalizowanych na wydzielonych obszarach ruchu elektrycznego) powinny być zachowane niżej podane minimalne odstępy, z uwzględnieniem zwisu i wychyłu:
• od ściany zewnętrznej, z oknami bez osłon odstęp DV zgodnie z PN-EN 50110-1 (patrz tabl. 3.2),
• od ściany zewnętrznej, z oknami osłoniętymi odstęp przegrody B2,
• od ściany zewnętrznej bez okien minimalny odstęp N.
3.4.2.6. Porównanie wymagań ochrony podstawowej wg PBUE i normy PN-E 05115:2002
Porównanie wymaganych minimalnych odległości części czynnych od przegrody, przeszkody i powierzchni dostępnej oraz odległości zapewniającej bezpieczną pracę w pobliżu napięcia dla rozdzielni wnętrzowych przedstawiono w tab. 3.6. Porównanie wymaganych minimalnych odległości części czynnych od przegrody, przeszkody i powierzchni dostępnej oraz odległości zapewniającej bezpieczną pracę w pobliżu napięcia dla rozdzielni napowietrznych przedstawiono w tab. 3.7.
Dv patrz PN-EN 50110-1 N = minimalny odstęp 1) Nie wolno wchodzić na dach, gdy przewody są pod napięciem
2) Można wchodzić na dach, gdy przewody są pod napięciem Ścianka zewnętrzna z oknami bez osłon
B2≥N+100 N = minimalny odstęp Ścianka zewnętrzna z ekranowanymi oknami
3) O2 ≥ N+300 (min. 600), jeżeli można wchodzić na dach, gdy przewody są pod napięciem Ścianka zewnętrzna bez okien
Rys. 3.6. Zbliżenia do budynków (wewnątrz zamkniętych obszarów ruchu elektrycznego), odstępy podano w [mm]
Tabl. 3.6. Wymagane odległości od części pod napięciem w rozdzielniach wnętrzowych (wg PBUE [122] - wg PN-E05115 [62])
Odległości od przegrody
Najmniejsze odległości między częściami pod napięciem należącymi do różnych obwodów
wg [122] obwodzie (Gj)
przy przewidywanej
pracy ludzi na sąsiednim obwodzie (G)
[kV] [cm] [cm] [cm] [cm] [cm] [cm] [cm]
1) wg PBUE sieć musi mieć skutecznie uziemiony punkt neutralny.
Tabl. 3.7. Wymagane odległości od części pod napięciem w rozdzielniach napowietrznych wg PBUE i PN-E 051515
Odległości od przegrody izolacyjny
A-N
Najmniejsza wysokość przewodu
gołego nad poziomem terenu
C-H przeszkody
F-B3
Najmniejsze odległości między
częściami pod napięciem należącymi
do różnych obwodów wg [122]
1) - wg PBUE sieć musi mieć skutecznie uziemionym punkt neutralny.
Wprowadzenie dwóch lub nawet dla 220 kV trzech poziomów izolacji pozwoliło na zastosowanie zmniejszonych minimalnych odległości dla niższego poziomu izolacji w stosunku do odległości określonych w PBUE jedynie dla jednego, wyższego poziomu izolacji. PNE dopuszcza dla napięć średnich mniejsze odległości od przeszkody niż PBUE. Wg PNE odległość od pełnej przegrody jest równa odstępowi N. W PBUE była ona o 30 mm większa od podstawowego odstępu minimalnego A zwanego w PNE odstępem minimalnym N. Najmniejsze odległości między
obwodami umożliwiające wykonywanie prac przy wyłączonym obwodzie, gdy sąsiedni jest pod napięciem w obecnych przepisach [62] nie jest podawane. Sprawy te regulują przepisy związane z wykonywaniem prac w pobliżu napięcia [67], [123].