Apsauga Nuo Elektros (Mokomoji Knyga)

ŠIAULI Ų UNIVERSITETAS TECHNOLOGIJOS FAKULTETAS

ELEKTROS INŽINERIJOS KATEDRA

Pareng÷: doc. dr. L. Buivis

APSAUGA NUO ELEKTROS

TECHNINI Ų SPECIALYBI Ų STUDENTAMS

MOKOMOJI KNYGA

ŠIAULIAI, 2007

2

PRATARM ö

Elektros srov÷s pavojingumas visuomet buvo ir yra aktualus žmogui ir jo turtui. Iki šiol n÷ra išsamaus atsakymo kaip gyvą organizmą veikia elektros srov÷, n÷ra pilnos garantijos, kad elektra nesukels gaisro arba sprogimo. Elektros pavojingumą patvirtina nelaimingi atsitikimai suk÷lę žmonių mirtį, kada palietimo įtampą negal÷jo būti didesn÷ kaip 12 voltų. Dažnai girdime pranešimus apie elektros sukeltus gaisrus ar kitas nelaimes, nors tam lygtai nebuvo priežasties.

Ypatingai didelis pavojus gresia žmon÷ms dirbantiems veikiančiuose elektros įrenginiuose. Lengvai prieinamos neizoliuotos srovin÷s elektros įrenginių dalys visuomet kelia gr÷smę. Tik darbo drausm÷, tvarka darbo vietoje, patikimi įrankiai ir individualios apsaugos priemon÷s bei pavojaus supratimas iki minimumo sumažina elektros traumos pavojų.

Įvairiausių elektros prietaisų nesrovin÷s laidžiosios dalys pažeidus izoliaciją gali tur÷ti pavojingą potencialą žem÷s arba kitų prietaisų atžvilgiu. Labai dažnai srovinių dalių susijungimas su nesrovin÷mis įvyksta toli nuo žmogaus darbo vietos, o pavojingas potencialas, per pašalines ir pasyviąsias laidžiąsias dalis, gali persiduoti ten, kur to visai nesitikima. Charakteringa, kad tokiu atveju dažnai nukenčia žmon÷s turintys labai mažai žinių apie elektrą ir jos pavojingumą.

Tod÷l visų techninių specialybių studentams naudinga susipažinti su apsaugos nuo elektros būdais ir priemon÷mis, žinoti kaip išvengti elektros traumų, mok÷ti gelb÷tis bei gelb÷ti kitus joms įvykus. Elektrotechninių specialybių studentai turi žinoti su kokiais pavojais susiduriama dirbant veikiančiuose elektros įrenginiuose, turi mok÷ti projektuoti, įgyvendinti ir eksploatuoti technines apsaugos nuo elektros priemones.

Lietuvai ruošiantis stoti į ES, apsaugos nuo elektros normin÷ baz÷ buvo peržiūrima ir pritaikoma ES standartams. Tuo tarpu mokomoji literatūra liko 1990 metų lygio, parašyta rusų kalba, pritaikyta to meto Tarybų Sąjungos standartams.

Ši mokomoji knyga yra bandymas užpildyti spragą literatūroje ir turi tikslą pad÷ti studentams geriau įsisavinti disciplinos “Apsauga nuo elektros” programą. Tokia programa yra privaloma tik elektrotechninių specialybių studentams, tod÷l sudarant šią mokomąją knyga buvo įvertinta kad studentai yra susipažinę su elektros grandinių skaičiavimo ir elektros įrenginių įrengimo pagrindin÷mis nuostatomis.

Kitas technines specialybes studijuojantiems studentams ši knyga gali būti naudinga jeigu jie yra išklausę elektrotechnikos arba taikomosios elektrotechnikos kursą.

D÷koju Šiaulių universiteto VE-0 ir E-1 grupių studentams 2004 metais nuoširdžiu darbu prisid÷jusiems prie šios mokomosios knygos parengimo.

Doc. dr. Leonardas Buivis

3

TURINYS PRATARMö ................................................................................................................................2

1. ELEKTROS TRAUM Ų RŪŠYS IR FIZIOLOGIJA..............................................................4

1.1. Vietin÷s elektros traumos:........................................................................................................4

1.2. Bendrosios elektros traumos:...................................................................................................4

2. ELEKTROS SROVöS VEIKIMAS IR APSAUGA ...............................................................5

2. 1. Elektros srov÷s veikimas.........................................................................................................5

2.2 Žmogaus kūno varža.................................................................................................................6

2.3. Apsaugos nuo elektros kriterijai..............................................................................................7

2.4. Žmogus elektros grandin÷je.....................................................................................................8 2.4.1. Eksperimentiniai bandymai................................................................................................8 2.4.2. Elektros srov÷s veikimo mechanizmas ..............................................................................8 2.4.3. Elektros pavojingumo kriterijai........................................................................................11

2.5. Patalpų klasifikavimas ir darbo sąlygos................................................................................13

2.6. Apsaugos nuo elektros galimyb÷s..........................................................................................14

2.7. Pirmoji pagalba nukent÷jusiems nuo elektros srov÷s...........................................................15

3. ELEKTROS TINKLAI IR J Ų PAVOJINGUMAS...............................................................17

3.1. Elektros tinklų sistemos..........................................................................................................17

3.2. Tiesioginio prisilietimo pavojingumas...................................................................................21

3.3. Izoliacijos vaidmuo tinklo pavojingumui..............................................................................25

3.4. Izoliacijos kontrol÷ .................................................................................................................26

4. APSAUGA NUO ELEKTROS AVARINIUOSE TINKLO REŽIMUOSE.. ......................27

4.1 Apsauginis įžeminimas............................................................................................................28 4.1.1. Įžemiklių elektrin÷s charakteristikos................................................................................29 4.1.2. Prisilietimo ir žingsnio įtampos........................................................................................33 4.1.3. Įžemintuvų projektavimas................................................................................................34 4.1.4. Įžemimo įrenginių kontrol÷ ..............................................................................................35

4.2. Apsauginis įnulinimas............................................................................................................36 4.2.1.Apsauginio įnulinimo skaičiavimas ..................................................................................37 4.2.2. Prisilietimo įtampa ...........................................................................................................39

4.3. Apsauginis atjungimas...........................................................................................................41 4.3.1. Apsauginio atjungimo įrenginių tipai...............................................................................42 4.3.2. Skirtumin÷s srov÷s AAĮ ...................................................................................................43 4.3.3.Skirtumin÷s srov÷s AAĮ technin÷s charakteristikos..........................................................45

4.4.Potencialų išlyginimas ir suvienodinimas..............................................................................48

5. KITI APSAUGOS NUO ELEKTROS B ŪDAI .....................................................................49

5.1. Organizaciniai apsaugos būdai..............................................................................................49

5.2. Techniniai apsaugos būdai ....................................................................................................51

6. LITERAT ŪRA .........................................................................................................................54

4

ELEKTROS TRAUM Ų RŪŠYS IR FIZIOLOGIJA Elektros srov÷ tek÷dama gyvais žmogaus kūno audiniais juos vienaip ar kitaip paveikia. Elektros trauma gali būti apibr÷žiama taip: Per didelių išorinių faktori ų poveikio sukeltas žmogaus kūno audinių ir organų anatominių ryšių sutrikimas, lydimas vietin÷s arba bendros organizmo reakcijos Elektros poveikio rūšis ir stipris priklauso nuo to, per kokios gyvybin÷s svarbos organus teka elektros srov÷, kaip ilgai ji teka, nuolatin÷ ar kintamoji, kokio didumo yra įtampa ir srov÷. Poveikis dažniausiai yra kompleksinis, tačiau visuomet galima išskirti šiluminį, elektrolitin į, mechaninį ir biologinį veikimą. Šiluminis veikimas gali nudeginti odą ir aplinkinius audinius, arba įkaitinti iki aukštos temperatūros kraujotakos organus, limfos takus, nervus, bei vidinius organus, kurie pasitaiko elektros srov÷s kelyje. Pastarųjų nudegimų pasekm÷s esti skaudžios ir sunkiai gyja. Dirbant aukštos įtampos įrenginiuose dažniausiai pasitaiko elektros lanko iššaukti nudegimai, o žemoje įtampoje – kontaktiniai.

Elektrolitinis veikimas pasireiškia organinių skysčių skaidymu tame tarpe kraujo ir limfos. D÷l to pasikeičia jų fizikin÷-chemin÷ sud÷tis, ypatingai ryškiai tai pastebima blužnyje. Pagal blužnyje esančių mikroelementų kiekius teismin÷ ekspertiz÷ sprendžia ar elektra buvo mirties priežastimi.

Mechaninis veikimas pastebimas kai per žmogų prateka didel÷s srov÷s. D÷l labai staigaus raumenų susitraukimo gali nutrūkti raiščiai, plyšti raumenys, lūžti kaulai. Didel÷s srov÷s gali akimirksniu kraują paversti garais, d÷lto plyšta kraujagysl÷s ir kt.

Biologinis veikimas dirgina gyvus organizmo audinius, sukelia skausmą sąnariuose, paralyžuoja raumenis, sutrikdo širdies ir kv÷pavimo organų veiklą, paveikia centrine nervų sistemą.

Elektros poveikio pasekmes galima sąlyginai suskirstyti į vietines ir bendrąsias. Vietin÷s elektros traumos pastebimos 20% atvejais, bendrosios – 25%, o 55% turi ir vietinius ir bendruosius požymius.

1.1. Vietin÷s elektros traumos:

Elektros nudegimai – dažniausiai pasitaikanti vietin÷ elektros trauma (63%). Kaip jau buvo min÷ta, jos priežastimi gali būti kontaktas (38% atvejų), labai dažnas įrenginiuose iki 1000 V. Daugeliu atvejų pasekm÷ -1 ir 2 laipsnio nudegimai. Aukštesn÷je kaip 1000 V įtampoje gali būti sunkesni – 3 ir 4 laipsnio nudegimai. D÷l gedimo elektros grandin÷je, arba neleistinai priart÷jus prie įtampą turinčių dalių, atsiradęs elektros lankas gali nudeginti didelius odos ir poodinių audinių plotus. Elektros ženklai ( žym÷s ) – atsiranda tose odos vietose kur įtek÷jo ar ištek÷jo elektros srov÷. Elektros ženklas tai nedidelis, iki 1 cm diametro, pilkšvas arba gelsvas patinimas su tamsiu taškeliu viduryje (primenančiu bit÷s įg÷limą). Elektros ženklai atsiranda palyginti retai (11 %). Odos metalizacija – atsiranda tuomet, kai elektros lankas išgarina laidiklių metalą, kuris, veikiamas elektros lauko, įsiskverbia į viršutinius odos sluoksnius. Įjungiant grandinę į trumpąjį jungimą kartais išpurškiami stambesni skysto metalo lašeliai, kurie gali būti labai pavojingi akims. Traumos su odos metalizacijos požymiais n÷ra dažnos, bet pasitaiko apie 10% atvejų. Mechaninius sužalojimus patiria apie 1% nukent÷jusių nuo elektros. Jos dažniausiai pasireiškia kaip staigių, nekontroliuojamų judesių pasekm÷.

1.2. Bendrosios elektros traumos:

Jos veikia visą organizmą, tod÷l dažnai vadinamos elektros smūgiais. Bendrosios elektros traumos veikia gyvus organizmo audinius sukeldamos įvairių kūno raumenų m÷šlungį. Stipresnis elektros smūgis gali sutrikdyti širdies, plaučių ar centrin÷s nervų sistemos darbą. Nukent÷jęs gali prarasti sąmonę, gali paaštr÷ti širdies- kraujagyslių, nervų sistemos ligos. Tod÷l galima išskirti 3 elektros smūgio atvejus:

5

a) Labai pavojingas atvejis, kada sustoja širdis arba ištinka širdies fibriliacija, t. y. atsiranda širdies skilvelių virp÷jimas. Tuomet, beveik tuoj pat išnyksta kv÷pavimas ir po keliolikos sekundžių, ar kiek v÷liau, žmogus netenka sąmon÷s. Nuo šio momento žmogus yra klinikin ÷s mirties būsenoje ir jį išgelb÷ti galima tik gaivinant. Pra÷jus 4-6 minut÷m, klinikin÷ mirtis pereina į biologinę ir tuomet atgaivinti neįmanoma.

b) Kartais širdis ir nesustoja ir į fibriliacinę būsena nepereina, tačiau ištinka krūtin÷s raumenų m÷šlungis. Sutrinka kv÷pavimas, gyvybiniai procesai vystosi panašiai kaip pas skenduolį. Po kiek laiko ištinka klinikin÷, o v÷liau ir biologin÷ mirtis. Šiuo atveju gaivinimas yra lengvesnis, laiko yra kiek daugiau ir galima apseiti pirmosios pagalbos priemon÷mis darbo vietose, ko paprastai pirmuoju atveju nepakanka.

c) Trečiuoju atveju gali ištikti nervinis šokas t. y.sunki nervų sistemos reakcija į labai staigų ir stiprų elektros srov÷s poveikį, kada išsiderina kraujotaka, kv÷pavimas ir medžiagų apykaita. Šoko būsena gali trukti nuo dešimčių minučių iki paros, po to gyvybin÷s organizmo funkcijos gali visiškai užgęsti, arba atsistatyti.

Pagrindin÷ priežastis elektros srov÷s sukeltų mirties atvejų yra elektros smūgiai. Apytiksliai jie sudaro 85% visų mirtinų atvejų. Visuotinai pripažinta, kad mirtinas 50 Hz dažnio srov÷s pratek÷jusios per žmogaus kūną stipris yra 100 mA, tačiau tam tikromis sąlygomis gali būti ir mažesnis.

ELEKTROS SROVöS VEIKIMAS IR APSAUGA 2. 1. Elektros srov÷s veikimas

Pagrindinis veiksnys traumuojantis žmogų yra elektros srov÷, tekanti kūnu. Nukent÷jimo

laipsnis priklauso nuo srov÷s poveikio trukm÷s, jos rūšies, dažnio, o taip pat ir nuo kitų faktorių. Sąlyginai galima išskirti tris srov÷s poveikio pakopas:

- juntama srov÷, sukelianti juntamą dirginimą; - raumenis paralyžiuojanti srov÷, sukelianti raumenų nekontroliuojamą susitraukimą

(m÷šlungį); - srov÷ sukelianti širdies fibriliaciją, ar širdies sustojimą, kv÷pavimo sutrikimus. 1. Lentel÷. Mažiausi slenkstiniai srovių dydžiai sukeliantys atitinkamas reakcijas. Reakcija Pasekm÷s Kintama srov÷,

50Hz, mA Nuolatin÷ srov÷, mA

Juntama Paralyžiuojanti Fibriliacin÷, kai t ≥ 1-3 s Širdies, kv÷pavimo sustojimas, sunkūs nudegimai

Išgąstis

Pavojus gyvybei, galima mirtis

Reikalinga medikų pagalba, pav÷lavus – mirtis

Pasekm÷s sunkios

0,6 – 1,6

5 – 25

70 – 370

≥ 5 A

5 – 7

50 – 80

300 – 1600

≥ 5 A

Jutimo slenksčio srov÷ netraumuoja žmogaus ir gali būti nepavojinga. Bet ilgalaikis (keletas

minučių) šios srov÷s tek÷jimas žmogaus organizmu gali pakenkti sveikatai ir d÷l to yra neleistinas. Paralyžiuojantį slenkstį neviršijanti srov÷ taip pat nesukelia žymesnių žmogaus sužalojimų. Tačiau esant ilgesniam jos poveikiui, d÷l maž÷jančios žmogaus kūno varžos did÷ja srov÷, ko pas÷koje jaučiamas skausmas, gali sutrikti širdies, plaučių darbas ir po kiek laiko, jeigu nesuteikiama pagalba, ištikti mirtis. Širdies fibriliacijos slenksčio srov÷ yra pavojingiausia žmogui, nes nuo šios srov÷s poveikio pradžios po 1 –3 sekundžių sustoja širdis, kv÷pavimas. Didesn÷s srov÷s, tek÷dama keletą sekundžių,

6

Ch

Rod

Rvd

Ch

Rod

ne tik sutrikdo kraujotaką ir kv÷pavimą bet ir sukelia plačius ir gilius nudegimus, bei kitus kūno sužalojimus. Elektros srov÷s poveikio pasekm÷s žmogui priklauso nuo daugelio faktorių: tinklo įtampos; visų srov÷s grandin÷s elementų varžų tame tarpe ir žmogaus kūno; poveikio trukm÷s; srov÷s kelio žmogaus organizme; psichologin÷s būsenos; žmogaus savijautos; supančios aplinkos sąlygų; širdies ciklo faz÷s ir kintamosios įtampos faz÷s įsijungiant žmogui į grandinę.

2.2 Žmogaus kūno varža

Kiekvieno žmogaus kūno varžos (Zh) didumas skiriasi. Nevienoda ji ir skirtingose sąlygose esančio to paties žmogaus. Esant sausai, švariai, nepažeistai odai, kūno varža prie 15-20 V svyruoja nuo 3 – 100 kΩ, o vidaus organų audinių sudaro tik 300 – 500 Ω. Supaprastintai žmogaus kūno varžą galima laikyti susidedančią iš trijų nuosekliai sujungtų varžų: aktyviosios odos varžos (Rod), įtekant ir ištekant srovei, bei vidaus audinių varžos (Rvd). Be to, jeigu prisilietimo plotas didelis, reikia įvertinti ir odos raginio sluoksnio (epidermio) talpą Ch .

Žmogaus kūno varža Zh yra kompleksinis dydis ir gali būti išreikšta:

⋅⋅+=

hhh C

jRZϖ

1

1 pav. Žmogaus kūno varžos ekvivalentin÷ schema

Talpa Ch esant 50Hz gali būti ribose nuo šimtų pF iki keleto µF. Odos, o taip pat ir viso žmogaus kūno varža labai priklauso, nuo surag÷jusio viršutinio odos sluoksnio (epidermio) būkl÷s. Pažeidus šį sluoksnį, kurio storis apie 0,1mm, arba jį sudr÷kinus, užteršus, kūno varža gali sumaž÷ti iki vidaus audinių varžos, t.y. iki 300-500Ω. Be to, žmogaus varža maž÷ja did÷jant įtampai (pav. 2a), srov÷s dažniui (pav. 2b), poveikio trukmei (pav. 2c) ir ger÷jant kontaktui (pav. 2d), tarp odos ir liečiamos įrenginio dalies (prispaudimas sąlyčio vietoje, plotas). Žmogaus varža taip pat priklauso nuo aplinkos sąlygų.

7

500

1

6 6

600

2

4

t, sek120 0

2

4

Zh, kΩ

Zh, kΩ

100

4

0

c)

2

a)6

4

U,V200 0Zh, kΩ

d)

2

Zh, kΩb)6

Dregna oda

P, Pa2

Sausa oda

f,Hz

2 pav. Žmogaus kūno varža veikiant įvairiems veiksniams.

a- įtampai, b- dažniui, c- trukmei, d- prispaudimui.

Reikia pažym÷ti, kad varža ir srov÷ tarpusavyje yra susijusios - gyvas organizmas reaguoja į tekančią srovę d÷l to pasikeičia varžą. Be to, žmogaus Rod ir Cod labai priklauso nuo kontakto ploto ir kokyb÷s. Mūsų skaičiavimuose priimamos žmogaus varžos ir prisilietimo įtampos: Rh=1000ΩΩΩΩ prie Up=50V ir daugiau, ir Rh=2000ΩΩΩΩ prie Up=36V . Srov÷s kelias žmogaus kūnu galimas ranka - ranka, ranka - koja ir kt. Bet visais atvejais yra pavojus, kad ištiks širdies smūgis – nes širdis ypač srov÷s pažeidžiamas organas. Pavojinga netgi maža įtampa (12-36V), jeigu srov÷ prateka per ypatingai pažeidžiamus taškus ant kaklo, smilkinio, pažastų, išorin÷s delno pus÷s, kelio ir kt., kurie turi mažiausią varžą ir yra susiję su centrine nervų sistema – tod÷l labai jautrūs elektros srovei. Ypatingai jautrūs elektros srovei akupunktūros taškai.

2.3. Apsaugos nuo elektros kriterijai

Veikimo laikas ir srov÷s dydis – tai pagrindiniai parametrai, nuo kurių priklauso gresiančios elektros traumos sunkumas. Tod÷l jie yra pagrindiniai kriterijai parenkant ir projektuojant apsaugos nuo elektros priemones. Apsaugos priemon÷s ir būdai, saugantys nuo elektros srov÷s poveikio, turi būti parenkami taip, kad nebūtų viršijamos leistinosios žmogaus kūnu tekančios srov÷s ir jos tek÷jimo trukm ÷s, arba, kaip rašoma norminiuose dokumentuose, neturi būti viršyta leistinoji prisilietimo įtampa (Up=IhRh).

Lietuvoje šiuo metu galioja leistinosios įtampos ir veikimo trukm÷s, atitinkančios standartą EN 50179. Jos nurodytos “Elektros įrenginių įrengimo taisykl÷se” (EĮĮT) ir galioja kai ilgalaik÷ saugi įtampa yra 50 V.

2. Lentel÷ t, s 0,04 0,08 0,14 0,2 0,29 0,39 0,49 0,64 0,72 1,1 10 Up, V 800 700 600 500 400 300 220 150 125 100 80

Nuo 2004 m. pagal “Specialiųjų patalpų ir technologinių procesų EĮĮ taisykl÷s” įsigaliojo ilgiausios atjungimo trukm÷s iki 1000 V įtampos TN sistemos tinkluose, kai saugi įtampa 25 V :

3. Lentel÷ Prisilietimo įtampa, V 120 230 277 400-480 580 Atjungimo trukm÷, s 0,35 0,2 0,2 0,05 0,02

8

2.4. Žmogus elektros grandin÷je (Ištrauka iš M. Drazdovo magistrinio darbo, 2006 m., vadovas doc. L. Buivis.)

2.4.1. Eksperimentiniai bandymai

XXa. pradžioje, siekiant bent apytiksliai nustatyti žmogaus kūno varžą, buvo atliekama daugyb÷

elektros srov÷s veikimo gyvūnams tyrimų. Pakankamai įtikinamai buvo įrodyta, kad 100mA srov÷ yra mirtina gyvūnams. Tokia išvada buvo padaryta Amerikoje atlikus tyrimus dar 1930m. Jų autoriai L.Feris ir kt. eksperimentavo su keletu tūkstančių gyvūnų (pel÷s, triušiai, kat÷s, šunys, avys ir kt.) [16].

Iš karto po to, kai mokslininkai kategoriškai pareišk÷, kad mirtina srov÷ yra 100mA, spaudoje pasirod÷ nauji pranešimai. Jų autoriai, tirdami mirtinus įvykius nuo elektros srov÷s, nustat÷, kad vieni žmon÷s išgyvena esant žymiai didesnei srovei, o kiti miršta prie žymiai mažesnių srov÷s reikšmių. Įdomiai skamba austrų mokslininko S.Jelineko žodžiai „Ne bet kokia srov÷ užmuša, tačiau bet kokia srov÷ gali užmušti“. Būtent jis vienas pirmųjų band÷ tirti elektros srov÷s poveikį žmogui. Išanalizavęs daugybę atvejų, jis padar÷ išvadą, kad elektros traumos sunkumą lemia nervin÷s sistemos būkl÷ prisilietimo metu. Jis nustat÷, kad žmogaus kūno varža skiriasi nuo metalų, elektrolitų, kaip v÷liau buvo įrodyta, ir nuo puslaidininkių varžų.

Žmogaus kūnas turi sud÷tingą kompleksinę sistemą su visų tipų elektriniais laidumais, kurie laikui b÷gant nuolat kinta.

S.Jelinekas [16], o v÷liau ir kiti mokslininkai, tarp kurių verti d÷mesio vokiečių mokslininkai S.Kepenas ir P.Osipka, Tarybų Sąjungos atstovai G.L.Frenkelis ir K.A.Ažibajevas, įrod÷, kaip sunku bandymuose su gyvūnais gautus rezultatus prilyginti žmogui. Galima vertinti vieną ar kelis parametrus, kurie pavojingi žmogaus gyvybei, bet negalima prilyginti visą kompleksą parametrų, kurie lemia elektros traumos pavojingumą.

Bandymai su gyvūnais buvo atliekami gyvūnus surišant arba kitaip pritvirtinant įtvaruose. Tokie bandymai buvo labai žiaurūs. Taip elg÷si ir L.Feris ir S.Jelinekas. Gyvūnai, pvz., kat÷s, bandydavo išsilaisvinti, tuo metu buvo įjungiama įtampa ir palengva keliama. Kat÷s žūdavo prie 220V įtampos ir tai tik po 15-20 min. nuo bandymo pradžios. Kitais atvejais gyvūnų nepritvirtindavo, leisdavo jiems laisvai jud÷ti ir įjungdavo įtampą, kuri siekdavo 30-40V. Gyvūnai žūdavo iškart.

Šitokiais bandymais su gyvūnais S.Jelinekas nustat÷ d÷mesio faktorių. Pvz., tie gyvūnai, kurie buvo ramios būsenos ir nelauk÷ gręsiančios b÷dos, mirdavo nuo mažos įtampos, o tie, kuriuos erzino pagaliu, o po to įjungdavo 220V įtampą, elektros srov÷s smūgį priimdavo kaip smūgį pagaliu. Šis bandymas buvo daug kartų atliktas ir patikrintas. S.Jelineko žodžiais tariant, atsitiktinai mirti nuo elektros srov÷s lengva, specialiai užmušti žmogų sunku.

2.4.2. Elektros srov÷s veikimo mechanizmas

Siekiant sumažinti nukent÷jusiųjų nuo elektros srov÷s skaičių, reikia teisingai įvertinti srov÷s

pavojingumo kriterijus. Šia problema užsiima daugelis specialistų iš įvairių šalių, išleista šimtai darbų, bet bendro atsakymo vis d÷lto n÷ra. N÷ra vienintelio atsakymo ir apie tai, kokius gyvybiškai svarbius organus elektros srov÷ pirmiausiai pažeidžia.

Netik÷tas žmogui prisilietimas prie įrenginio srovinių dalių gali baigtis sunkiomis traumomis arba net mirtimi. Tod÷l projektuojant ir parenkant apsaugos priemones nuo elektros srov÷s reikia įvertinti jos leistiną reikšmę.

Srov÷ ir liesties įtampa sukelia įvairias organizmo reakcijas. Netik÷tai prisilietus prie srovinių dalių yra juntamas skausmas prisilietimo vietoje, prarandama sąmon÷, gali įvykti reflektorinis nervų sistemos pažeidimas (sustoja širdis , kraujotaka arba kv÷pavimas, arba ir viena ir kita kartu). Prisilietimas abiem rankom prie srovinių dalių gali sukelti rankų m÷šlungį, jas sunku atitraukti, gali įvykti širdies fibriliacija.

Po daugelio bandymų su gyvūnais įvairių šalių mokslininkai padar÷ išvadą, kad dažniausiai žmogaus netik÷tos mirties priežastis yra širdies fibriliacija.

9

8. paveiksle pateikta elektrokardiogramos iškarpa [16] ir pavojaus širdies virp÷jimui kilti priklausomyb÷ nuo srov÷s tek÷jimo per širdį laiko kreiv÷.

Pavojaus širdies virp÷jimui kilti priklausomyb÷ nuo elektros srov÷s tek÷jimo per širdį laiko

Kiekviename kardiocikle, sistol÷s periode ( pikas QRS ), skilveliai susitraukia ir išstumia

kraują į arterines kraujagysles. Faz÷je T baigiasi skilvelių susitraukimas, ir širdis pereina į atsipalaidavimo ( diastol÷ ) būseną. Jos metu skilveliai prisipildo kraujo.

Įrodyta, kad širdis labiausiai jautri elektros srovei kardiociklo T faz÷s metu. Tai yra, srovei tekant per širdį T faz÷s metu ( 0,15-0,2s ) yra didžiausia tikimyb÷, kad įvyks širdies fibriliacija. Tod÷l taisykl÷se yra nurodoma, kad apsaugos aparatas turi atjungti pažeistą grandinę per laiką iki 0,2 sekund÷s siekiant sumažinti tikimybę, kad įvyks širdies fibriliacija.

Leistinąja srove priimta laikyti nefibriliacinę srovę – tai tokia srov÷, kuri tek÷dama per žmogaus organizmą, su 90 % tikimybe, nesukelia širdies fibriliacijos.

Nejuntamos ir atleidžiančios srov÷s reikšm÷s buvo gautos bandymuose su dešimtimis tūkstančių savanorių. Buvo suformuoti pirminiai elektrosaugos kriterijai, kurie buvo priimti kaip pagrindas įvairių šalių standartuose.

Pagal rusų mokslininką V.N.Kulikovą [14], suteikti pirmumą pažeidimams, veikiant fibriliaciniam mechanizmui, n÷ra pagrindo, tod÷l, kad dažniausiai mirtis nuo elektros srov÷s ištinka iš karto, o visos sunkios traumos atsiranda akimirksniu praradus sąmonę. Tai įrodo, kad pirmiausiai yra pažeidžiama nervų sistema, o širdies – kraujotakos sistemos arba kv÷pavimo funkcionavimo sustojimas yra antrinis poveikis, nes sąmon÷s netekimas esant širdies fibriliacijai įvyksta po kelių sekundžių, o kv÷pavimas sustoja po kelių minučių.

Širdies fibriliacija įmanoma tik retais atvejais, nes jai atsirasti 12-90V įtampos nepakanka [14], o prie 220V įtampos dažniausiai įvyksta odos pramušimas ir srov÷s veikimas tampa reflektorinis arba mišrus. Be to, reflektorinis pažeidimo mechanizmas plačiai nebuvo tiriamas d÷l didelio pavojaus žmogui, nes, atliekant tokius bandymus, pasekm÷s kartais būdavo visai nelauktos. Reikia atkreipti d÷mesį, kad žmogaus prisilietimas abiem rankom prie srovinių dalių gana retas įvykis, o nejuntamos ir atleidžiančios srov÷s reikšm÷s buvo gautos būtent esant tokioms sąlygomis.

9 paveiksl÷lyje parodytos nejuntamos (1), atleidžiančios (2), ir mirtinai pavojingos(3) srov÷s

10

kreiv÷s priklausomai nuo prisilietimo kontakto ploto.

Nejuntamos (1), atleidžiančios (2), ir mirtinai pavojingos(3) srov÷s kreivių priklausomyb÷s nuo

prisilietimo kontakto ploto. A – tradiciniai elektros srov÷s poveikio žmogui bandymai; B – srov÷s neatlaikymo zona, kurioje įvyko didžioji dauguma mirtinų įvykių; C – ypatingai mirtinai pavojingos elektros srov÷s zona prilausomai nuo veikimo trukm÷s; D – tradiciniai elektros srov÷s bandymai su gyvūnais.

Eksperimentuose, atliekant bandymus trumpalaikiu kelių miliamperų srov÷s veikimu, prisilietimo vietoje su srovin÷mis dalimis ant odos atsirasdavo nudegimai. Tokia situacija realiomis sąlygomis esant netik÷tumo faktoriui mirtinai pavojinga ( B zona ). Tai liudija ir V.E.Manoilovo atlikti tyrimai. Iš 100% ištirtų nelaimingų atsitikimų 18% įvyko srovei esant iki 5mA, 24% - 5-10mA, 32% - 11-20mA, 26% - srovei esant virš 21mA. Tokios elektros srov÷s reikšm÷s nesukelia širdies fibriliacijos. Kaip matyti 9. paveiksle, mirtinai pavojinga srov÷ gali būti nuo kelių iki kelių šimtų miliamperų.

Šiuo metu daugelis projektuotojų skaičiavimuose priima žmogaus kūno varžą lygią 1 kΩ, nors nei norminiuose dokumentuose, nei taisykl÷se šis dydis nenurodomas. Žmogaus kūno elektrin÷ varža priklausomai nuo daugelio faktorių yra plačiame diapozone – nuo dešimčių omų iki kelių šimtų megaomų.

Rekomenduojama 1 kΩ varža pritaikoma retais atvejais, ir negali būti taikoma nustatant elektros grandin÷s per žmogų parametrus visais elektros traumų atvejais. Tod÷l nustatant leistinąsias poveikio sroves, liesties įtampas žmogui, neišsiaiškinus konkrečių sąlygų, d÷l ko įvyko trauma, neleistina. Nes vienais atvejais 12V mirtinai pavojinga, o kitais 380V ir net 500V nejuntami. Pasak rusų mokslininko V.N.Kulikovo, dažniausiai elektros traumos priežastimi yra reflektorinis pažeidimo mechanizmas, o fibriliacinis įmanomas tik retais atvejais. Nes srov÷ iki 10mA nepavojinga esant fibriliaciniam pažeidimo mechanizmui, bet mirtinai pavojinga – esant reflektoriniam.

11

2.4.3. Elektros pavojingumo kriterijai

Įtampa. Tiriant žmogaus kūno varžą, įtampa yra pagrindinis parametras, nes būtent įtampos dydis lemia elektros traumos sud÷tingumą. Be to, įtampa yra patogus parametras normuojant elektrosaugos reikalavimus.

Anksčiau buvo laikoma, kad traumos pasekm÷s priklauso nuo tinklo įtampos: kuo didesn÷ tinklo įtampa, tuo sud÷tingesn÷s traumos pasekm÷s. Pagal šiuos požymius buvo klasifikuojamos elektros traumos, analizuojami statistiniai duomenys ir atliekami bandymai su gyvūnais. Pagal V.E.Manoilovą, toks elektros traumų tyrimas neleidžia teisingai įvertinti įtampos pavojingumą. Pvz., 1985m. buvusioje Tarybų Sąjungoje, tinkle iki 1000V įvyko 76,8%, o tinkle virš 1000V – 23,2% mirtinų traumų [16].

Nevert÷tų maišyti liesties įtampos su tinklo įtampa. Tik retais atvejais esant dvipoliam prisilietimui (10. pav.), liesties įtampa gali būti lygi tinklo įtampai. Visais kitais atvejais ji mažesn÷, o kartais ir daug mažesn÷.

pav. Dvipolis žmogaus prisilietimas prie tinklo.

Remiantis V.E.Manoilovo [16] atliktais tyrimais, galima teigti, kad žmogus neatskiria kintamos

įtampos nuo nuolatin÷s, jei elektrodai yra pritvirtinami prie pečių. Visais atvejais žmon÷s jausdavo aštrų skausmingą dūrį. Bet jei elektrodus įduodavo į rankas, tai žmon÷s lengvai atskirdavo kintamą įtampą nuo nuolatin÷s. Ir, kad pasiekti skausmą, jaučiamą veikiant kintamai įtampai, nuolatinę įtampą reik÷jo didinti 1,5-1,8 karto.

Dar 1953m. V.E.Manoilovas [16] savo daktarin÷je disertacijoje nurod÷, kad veikiant kintamai įtampai žmogus reaguoja į amplitudinę įtampos reikšmę. 1956 m. tokią pat išvadą padar÷ ir Dalzielis.

Tod÷l, pasak V.E.Manoilovo, vert÷tų persvarstyti apie kintamos ir nuolatin÷s įtampos pavojingumą. Jei elektros trauma pasireiškia veikiant reflektoriniam mechanizmui, o veikimo trukm÷ - sekund÷s dalimis, tai skirtumo tarp kintamos ir nuolatin÷s įtampos veikimo praktiškai nebus.

Srov÷. 1936 metais Ferisas, Kingas, Spensas ir Viljamsas [16] pirmąkart atliko bandymus su gyvūnais siekiant nustatyti mirtinai pavojingos srov÷s reikšmes, kuri sukelia širdies fibriliaciją. Gautus rezultatus prilygino 70 kg žmogui ir gavo 260 mA srovę. Tačiau įvertinę, kad žmogus yra žymiai sud÷tingesnis organizmas, padar÷ išvadą, kad srovę virš 100 mA reikia laikyti mirtinai pavojinga. Ši reikšm÷ tapo norma daugelyje pasaulio šalių. Įvairių šalių literatūroje galima rasti elektros srov÷s poveikio skirtingą įvertinimą 11.lentel÷je pateiktos keleto autorių skirtingos srov÷s reikšm÷s. Iš 11.lentel÷s matoma, kad visi autoriai 100 mA laiko mirtina srove. Šią srov÷s reikšmę galima rasti ir techniniuose normatyvuose – taisykl÷se, standartuose, instrukcijose. Kad 100 mA yra mirtina srov÷ žino visi tie, kurie susiduria su elektros įrenginių eksploatacija.

lentel÷ Skirtingų autorių nustatytos srov÷s reikšm÷s fiziologin÷m reakcijom

12

Srov÷s reikšm÷s, mA Eil.

Nr. Fiziologin÷s reakcijos

ch-kos V÷beris Koven-

chovenas Vezen- tinas

Šveicarijos elektrikų draugija

Velase-kas

Dalzie-lis

1. Jutimo slenkstis 0,1-1,4 1,0-2,0 --------- 0,9-1,6 0,5 0,4-1,9 2. Stipri raumenų nervin÷ reakcija 0,8-2,4 6-8

(moterys) 8-22

(vyrai)

6-7 (moterys)

8-9 (vyrai)

3,5-4,5 ---------- ----------

3. Prasideda traukuliai, bet žmogus pats dar gali nutraukti grandinę

9-15 ----------- ------------ 13-15 15 10-13

4. Traukuliai, žmogus negali nutraukti grandin÷s

19-22 ----------- 15 15 30 ---------

5. Žmogus atlaiko srovę neprarasdamas sąmon÷s

22-50 ----------- ------------ -------------- 50 ---------

6. Širdies fibriliacija --------- ------------ 100 100 100 100 7. Fiksuoti traukuliai, privedantys

prie kv÷pavimo sustojimo --------- Keletas

amperų Keletas amperų

-------------- ---------- ----------

Bet kokios rūšies pažeidimas priklauso nuo srov÷s didumo ir nuo srov÷s tek÷jimo laiko. Trukm ÷. Pirmą kartą elektros traumos priklausomybę nuo elektros srov÷s poveikio laiko dar

prieš porą šimtų metų nurod÷ A.Volta [16]. Bet jo steb÷jimai liko nepasteb÷ti. Ir tik Hurvegas eksperimentiniais bandymais įrod÷, kad liesties įtampa atvirkščiai proporcinga poveikio laikui.

Nors dabar visi ir tiki, kad yra ryšys tarp elektros traumos sunkumo ir elektros srov÷s poveikio laiko, bet literatūroje yra labai mažai duomenų nustatant tikrąsias reikšmes. Dalzielis, analizuodamas Kolumbijos universiteto gautus duomenis, padar÷ išvadą, kad 92,5% žmonių gali atlaikyti elektros srovę, kuri nesukelia širdies fibriliacijos priklausomai nuo laiko apskaičiuojama pagal tokia formulę:

;165,0

tI = (2.4.)

t – srov÷s poveikio laikas; 0,165 – bandymų keliu nustatytas pastovus koeficientas.

Pagal Dalzielį [16], ši formul÷ tinka laiko intervalui 0,03-3 s ir srov÷ms 40-50 mA. Jei žmogus elektros srovę gali atlaikyti ilgą laiką, tai ši formul÷ netinka. Pagal šią formulę lengva paskaičiuoti, kad žmogus 100 mA gali atlaikyti net 2,7 sekund÷s, o per 1 sekundę net 165 mA. Pasak V.E. Manoilovo, Dalzielis klydo, nes tyr÷ tik fibriliacinį veikimo mechanizmą, kadangi kitokio poveikio mechanizmo jis negal÷jo išbandyti. 1974 metais Tarptautin÷s elektrotechnikos komisijos standarte IEC 479 pirmąkart pasirod÷ išnagrin÷tas ryšys tarp srov÷s dydžio ir žmogaus reakcijos [8] (11. pav.).

13

Srov÷s dydžio ir poveikio laiko ryšys pagal IEC 479 1 zona – be pasekmių; 4 zona – fibriliacijos pavojus; 2 zona – be pavojingų pasekmių; 5 zona – širdies fibriliacija ( 50% tikimyb÷ ). 3 zona – n÷ra pavojaus fibriliacijai;

Sekančiame leidime 1994 metais IEC 60479-1 standarte pasirod÷ šiek tiek pakoreguotas ryšys tarp srov÷s dydžio ir žmogaus reakcijos [8], kuris pateiktas žemiau.

2.5. Patalpų klasifikavimas ir darbo sąlygos

Pagal elektros srov÷s keliamą pavoju žmogui patalpos skirstomos į pavojingas, labai

pavojingas ir normalias: 1. pavojingos, charakterizuojantys požymiai: labai dr÷gna ( 75≥ %); elektrai laidžios dulk÷s;

srovę praleidžiančios grindys; karšta ( 35≥ 0C); galimyb÷ prisiliesti tuo pačiu metu prie neįžemintų metalinių elektros instaliacijos arba įrenginių dalių ir pastato dalių (komunikacijų, konstrukcijų) turinčių ryšį su neutraliąja žeme;

14

2. labai pavojingos: šlapia (100%); chemiškai ir biologiškai aktyvi terp÷; aplinkoje veikia du ir daugiau pavojingų požymių.

3. normalios arba nepavojingos, jeigu n÷ra prieš tai išvardintų požymių, t. y. sausa (≤60%), n÷ra dulkių, cheminiu bei biologiniu atžvilgiu aplinka neagresyvi, temperatūra ne aukštesn÷ +350C.

Elektros srov÷s poveikio pavojingumo atžvilgiu, lauko sąlygose dirbantys elektros įrenginiai prilyginami prie įrenginių, dirbančių labai pavojingose patalpose.

2.6. Apsaugos nuo elektros galimyb÷s

Apsaugos nuo elektros techniniai sprendimai, reglamentuojami EĮĮT, anksčiau remdavosi “techninio – ekonominio” pakankamumo principu. Toks požiūris leido taupyti laidžiąsias medžiagas ir mažinti darbų imlumą elektrifikuojant pastatus. Tačiau, už tokią “ekonomija” tekdavo mok÷ti didesniu elektros traumų skaičiumi, bei dažnesniais mirties atvejais. Pavyzdžiui, gyvenamuose pastatuose buvo nustatyta, kad pakankama saugos priemon÷ yra pagrindin÷ izoliacija, iki 380 V įtampai EĮĮT jokių kitų saugos priemonių nereikalavo. Pramoniniuose įrenginiuose pagrindin÷ saugos priemon÷ TN tinkluose buvo įnulinimas, o kaip papildoma – įžeminimas.

2000 metų EĮĮ taisykl÷se numatomi trys apsaugos lygiai: pagrindin ÷ apsauga, apsauga nuo izoliacijos pažeidimo ir papildoma apsauga veikianti, jeigu pirmieji du apsaugos lygiai neveik÷. Apsaugos priemones ir būdus galima suskirstyti į tris dalis:

1. Organizacin÷s, sumažinančios tikimybę prisiliesti prie elektros įrenginių turinčių įtampą: apmokymas, individualių apsaugos priemonių taikymas, teisinga darbo vietų organizacija ir darbo režimai, įsp÷jamųjų ženklų panaudojimas, signalizacija, įsp÷janti apie įtampos įjungimą ir t.t.;

2. Organizacin÷s-technin÷s, kliudančios įtampos atsiradimui ant elektrai laidžiu elektros įrenginio dalių: aptvertos ir izoliuotos srovin÷s dalys ( pagrindin÷, darbo, papildama, sustiprintoji, dviguba izoliacija) su izoliacijos nuolatin÷s kontrol÷s įtaisu, bloka naudojimas, kilnojamųjų įžemiklių, izoliuotų darbo vietų, saugių tinklo darbo režimų panaudojimas;

3. Technin÷s, skirtos apsaugoti žmogų prisilietusi prie įtampą turinčių dalių: − apsauginis įžeminimas; − įnulinimas; − apsauginis atjungimas su savikontrole; − potencialų išlyginimas, suvienodinimas; − mažų įtampų panaudojimas (iki 50V); − tinklų sistemų elektrinis išskyrimas; − apsauga nuo aukštos įtampos per÷jimo į žemos įtampos pusę; − talpinių nuot÷kio srovių kompensavimas; − apsauga nuo įžem÷jimo.

Šiuos būdus ir priemones naudoja kartu arba atskirai priklausomai nuo tinklo įtampos, srov÷s rūšies, transformatoriaus neutral÷s režimo, galimyb÷s žmogui įsijungti į elektros srov÷s grandinę (dvifazis, vienfazis prisijungimas prie neizoliuotų laidų arba dalių turinčių įtampą, potencialų skirtumas srov÷s tek÷jimo į žemę zonoje ir t.t.). Tačiau, vienaip ar kitaip, turi būti išlaikomas trij ų apsaugos lygių reikalavimas.

1. Pagrindin÷ apsauga paprastai realizuojama sunkiai pašalinama arba pažeidžiama izoliacija ir atitinkamo IP lygio gaubtais. Šios priemon÷s neleidžia netik÷tai prisiliesti prie pavojingų, įtampą turinčių įrenginio dalių. Tačiau, jos nepakankamai apsaugo nuo sąmoningo prisilietimo.

2. Izoliacijos gedimo apsauga realizuojama automatinio atjungimo prietaisais atjungiančiais pažeistą dalį arba pašalinančiais prisilietimo pavojų. Tai gali būti:

- apsauginis įnulinimas, - potencialų išlyginimas, suvienodinimas, - automatinis apsauginis atjungimas, - apsauginis įžeminimas, - dviguboji izoliacija,

15

- tinklų sistemų išskyrimas, - mažųjų įtampų saugos sistemų panaudojimas.

3. Papildoma apsauga gali būti realizuojama skirtumin÷s srov÷s apsaugos prietaisais, kurių jautrumas nedidesnis kaip 30 mA. Tokia apsauga neleidžia atsirasti širdies virpesiams (fibriliacijai) pratekant elektros srovei. Pagrindin÷ šios apsaugos paskirtis apsaugoti nuo pavojaus netik÷to arba sąmoningo prisilietimo prie įtampą turinčių dalių. Galima naudoti potencialų išlyginimą arba suvienodinimą, individualias apsaugos priemones, izoliuojančius kilim÷lius ir kt.

2.7. Pirmoji pagalba nukent÷jusiems nuo elektros srov÷s

Teikiant pirmąją pagalbą nukent÷jusiems nuo elektros srov÷s ir kitų nelaimingų atsitikimų atvejais svarbiausia yra teikiančiojo pagalbą veiksmų greitumas ir teisingumas. Kiekvienas privalo mok÷ti greitai ir teisingai atpalaiduoti nukent÷jusįjį nuo elektros srov÷s, daryti išorinį (netiesioginį) širdies masažą ir dirbtinį kv÷pavimą, sustabdyti kraujavimą, perrišti žaizdas, pritvirtinti įtvarą lūžių atvejais, pernešti ir pervežti nukent÷jusįjį. Delsiant ar ilgai ruošiantis teikti pagalbą, galima nesusp÷ti atgaivinti nukent÷jusiojo – jis gali mirti.

Jei nukent÷jusysis nekv÷puoja ir neapčiuopiamas jo pulsas, reikia nedelsiant teikti jam pirmąją pagalbą. Daryti išvadą, kad nukent÷jusysis yra miręs, turi teisę tik gydytojas. Niekada nereikia pamiršti, kad gaivinimo rezultatai bus teigiami tik tada, jei nuo širdies sustojimo pra÷jo ne daugiau kaip 4 minut÷s, tod÷l pirmoji pagalba turi būti teikiama tuojau pat.

Pirmas veiksmas. Įvykus elektros traumai reikia kuo greičiau atpalaiduoti nukent÷jusįjį nuo elektros srov÷s, nes nuo jos poveikio trukm÷s priklauso elektros traumos sunkumo laipsnis. Prisilietus prie įtampą turinčių srovinių dalių daugeliu atvejų prasideda savaiminis m÷šlungiškas raumenų susitraukimas ir bendras organizmo sudirginimas, d÷l ko gali sutrikti arba visai sustoti kv÷pavimas ir kraujotakos veikla. Jei nukent÷jusysis elektros laidą laiko rankose ir jo neįmanoma ištraukti, teikiantysis pagalbą pirmiausia turi greitai atjungti tą įrenginio dalį, kurią liečia nukent÷jusysis. Atjungti reikia išjungiklio, kirtiklio ar kito atjungiančio aparato pagalba, išsukus kamštinius saugiklius arba ištraukus šakutę iš kištukinio lizdo.

Jeigu nukent÷jusysis yra aukštai, įrenginį atjungus ir atpalaidavus nukent÷jusįjį nuo elektros srov÷s, jis gali nukristi. Tuo atveju reikia imtis priemonių, užtikrinančių nukent÷jusiojo saugumą.

Jeigu įrenginio atjungti pakankamai greitai negalima, reikia imtis priemonių nukent÷jusįjį atpalaiduoti nuo srovinių dalių, kurias jis liečia.

Visais atvejais liesti nukent÷jusįjį pavojinga teikiančio pagalbą gyvybei, tod÷l teikiant pagalbą būtina imtis atitinkamų saugumo priemonių Antras veiksmas. Nukent÷jusiųjų nuo elektros srov÷s gaivinimas kol atvyksta gydytojas. Elektra labai pavojinga, nes ji labai greitai sustabdo kv÷pavimą, kraujotaką, paralyžuoja nervų sistemą. Elektros traumos pasekm÷s priklauso nuo srov÷s stiprumo, o ypač – nuo jos poveikio trukm÷s. Įtakos turi srov÷s kelias, nukent÷jusiojo psichin÷ ir fizin÷ būsena. Net 12–36 V elektros srov÷ kartais gali mirtinai traumuoti žmogų, jei nelaim÷ įvyksta dr÷gnoje aplinkoje, o srov÷ ilgiau teka per ypač jautrias elektrai kūno vietas.

Pirmoji pagalba priklauso nuo nukent÷jusiojo būkl÷s. Visais elektros traumų atvejais būtina iškviesti gydytoją arba nukent÷jusįjį nuvežti į gydymo įstaigą, nes ir nesunki būkl÷ gali pablog÷ti. Jei nukent÷jęs atgavo sąmonę, ritmingai kv÷puoja ir plaka širdis, jį reikia paguldyti ką nors paklojus, atsegti varžančius kv÷pavimą drabužius, suteikti jam visišką ramybę. Negalima leisti nukent÷jusiam vaikščioti, toliau dirbti.

Viena iš dažnai pasitaikančių elektros traumos pasekmių yra klinikin÷ mirtis – tai pereinamasis laikotarpis tarp gyvenimo ir tikrosios mirties. Labai svarbu sugeb÷ti greitai atpažinti klinikinę mirtį ir, kol ne v÷lu, – gelb÷ti žmogų.

Klinikin ÷s mirties požymiai: žmogus nekv÷puoja, neplaka širdis, n÷ra sąmon÷s, vyzdžiai išsipl÷tę, šviesoje nesiaur÷ja.

Sąmon÷s netekimas – tai pirmasis požymis, kurį pastebi staigios mirties liudininkai. Prieš pradedant gaivinimą nebūtina atpažinti visų klinikin÷s mirties požymių, nes tam sugaištume

tiek daug laiko, kad d÷l deguonies trūkumo dar labiau nukent÷tų galvos smegenys, širdis. Tod÷l po

16

elektros traumos netekusiam sąmon÷s nukent÷jusiajam pirmiausia reikia suteikti pagalbą, o po to – sudarius dirbtinę deguonimi prisotinto kraujo apytaką – bandyti tiksliau įvertinti jo būklę.

Gaivinimą būtina prad÷ti kuo anksčiau, nelaukiant, kol visai išnyks kv÷pavimas ir sutriks kraujotaka. Negalima ilgai svarstyti, kokiais būdais gaivinti – vien dirbtiniu kv÷pavimu, vien išoriniu širdies masažu, ar abiem būdais kartu. Tik prasid÷jus organizmo sistemų pokyčiams, nukent÷jusiajam atgaivinti gali pakakti vien dirbtinio kv÷pavimo arba vien išorinio širdies masažo, bet taip greitai prad÷ti gaivinimą retai kada įmanoma. Išgelb÷ti gyvybę dažniausia pavyksta tada, kai gaivinama abiem būdais, pavaduojant sutrikusią plaučių ir širdies veiklą.

Kv÷pavimo ir kraujotakos sutrikimai priklauso vienas nuo kito. Jei pirmiausia išnyksta kv÷pavimas, o širdis nuo elektros poveikio n÷ra labai nukent÷jusi, ji dar gali minutę kitą plakti, bet d÷l deguonies stokos silpn÷dama – būtinai sustos. Jei pirma nustoja plakusi širdis (prasideda skilvelių virp÷jimas arba širdis visai sustoja), beveik tuoj pat išnyksta kv÷pavimas. Po keliolikos sekundžių ar kiek v÷liau žmogus netenka sąmon÷s.. Sekund÷s lemia gaivinimo s÷kmę. Tam, kad būtų išvengta galvos smegenų pakenkimo, geriau tuojau pat prad÷ti gaivinimą ant šlapios šaltos žem÷s, nei po minut÷s kitos šiltoje patalpoje.

Gaivinimo veiksmų seka. Visais atvejais tinka tokia nukent÷jusiųjų nuo elektros gaivinimo veiksmų seka: 1. Atlošti galvą; 2. Stuktel÷ti kelis kartus kumščiu per krūtinkaulį širdies plote; 3. Kelis kartus įpūsti oro; 4. Jei nukent÷jusysis neatsigavo, daryti išorinį širdies masažą, derinant jį su dirbtiniu kv÷pavimu. Dirbtinis kv ÷pavimas iš burnos į burną (nosį). Gelbstint nukent÷jusįjį, pirmiausia būtina atlošti

galvą, išvalyti burną, pašalinti svetimkūnį, jeigu toks yra burnoje. Nukent÷jusiojo pad÷tis dirbtinio kv÷pavimo metu gal÷tų būti įvairi, priklausomai nuo to, kokiomis

sąlygomis tenka prad÷ti gaivinimą – ant žem÷s, elektros tiekimo linijos atramoje, automobilyje, vandenyje. Tačiau, kai yra galimyb÷, nukent÷jusįjį visada reikia guldyti ant nugaros, būtinai ant kieto pagrindo – žem÷s, grindų, kad galima būtų daryti ne tik dirbtinį kv÷pavimą, bet ir išorinį širdies masažą. Jei paguldyti neįmanoma, gaivinti būtina bet kurioje pad÷tyje.

Dirbtinį kv÷pavimą darant, kiekvieną kartą reikia įpūsti apie vieną litrą oro. Per pusę sekund÷s įpūsti ir tuoj pat atitraukti burną, atleisti nosį, kad įpūstas oras gal÷tų išeiti. Tuoj pat įpūsti dar tris kartus per 3–4 sekundes. Šių įpūtimų metu nepasteb÷jus gyvyb÷s požymių, būtina tęsti gaivinimą, darant ne tik dirbtinį kv÷pavimą, bet ir išorinį širdies masažą.

Vaikams reikia pūsti silpniau 15–18 kartų per minutę. Mažiems vaikams pučiama per burną ir nosį kartu.

Išorinis (netiesioginis) širdies masažas. Per širdį pratek÷jusi nestipri elektros srov÷ gali sukelti širdies skilvelių virp÷jimą – širdies ritmo sutrikimą, kai d÷l netvarkingų, nevienalaikių skilvelių dalių susitraukimų sustoja kraujotaka. Aukštos įtampos elektros srov÷s poveikis dažniausiai visai sustabdo širdį. Abiem atvejais kraujotaka sustoja.

Suspaudžiant širdį tarp krūtinkaulio ir stuburo, kraujas išstumiamas į aortą bei plaučių arterijas, o atleidus spaudimą širdis v÷l išsipl÷sdama prisiurbia kraujo iš venų. Laiku prad÷tas išorinis širdies masažas ir dirbtinis kv÷pavimas gali pad÷ti ne tik išvengti širdies virp÷jimo, bet ir nutraukti jį.

Kartais sustojusios širdies veikla gali būti atstatyta vos keliais stuktel÷jimais kumščiu per krūtinkaulį širdies plote arba į nugarą tarp kairiosios menties ir stuburo. Tačiau tokia smūgio energija gali būti veiksminga tik visai neseniai sustojusiai širdžiai, kol jos raumuo dar nepažeistas d÷l deguonies trūkumo.

Atliekant išorinį (netiesioginį) širdies masažą ant krūtinkaulio dedama viena ranka, ant jos – kita. Svarbu nespausti šonkaulių. Spaudimo j÷ga priklauso nuo krūtin÷s ląstos apimties, žmogaus ūgio, amžiaus, lyties. Gaivinant suaugusį žmogų, krūtinkaulį reikia įspausti link stuburo 4–5 cm (stambesnių žmonių – 5–6 cm). Tam reikia panaudoti maždaug 40–50 kg j÷gą.

Dirbtinio kv ÷pavimo ir išorinio širdies masažo derinimas. Kai gaivinti tenka vienam, po 2 įpūtimų (jie turi trūkti ne ilgiau 4 s) reikia atlikti 15 širdies suspaudimų (per 10 ar net 9 s, t.y. 90–100 kartų per minutę dažniu). Iš viso per vieną minutę būtina atlikti ne mažiau kaip 10 įpūtimų ir 60

17

širdies suspaudimų. Tai padaryti sunku, bet įmanoma. Jei po pirmojo įpūtimo, orui dar neiš÷jus iš nukent÷jusiojo plaučių, tuojau pat pučiama antrą kartą, dirbtinio kv÷pavimo veiksmingumas maž÷ja. Tod÷l reikia stengtis, kad ne tik kiekvienas įpūtimas, bet ir kiekvienas iškv÷pimas būtų pilnavertis.

Kai gaivinama dviese, po vieno įpūtimo, trunkančio 1 s seka 5 širdies suspaudimai per 5 s. Iš viso per vieną minutę būtina atlikti ne mažiau kaip 12 įpūtimų ir 60 širdies suspaudimų. Įpūtimai ir širdies suspaudimai turi būti tiksliai suderinti. Negalima spausti krūtin÷s ląstos, jai kylant įpūtimo metu. Paspausti galima tik jai leidžiantis. Jei tarp kas sekundę atliekamų širdies suspaudimų gaivintojas nesp÷ja įpūsti, leistina vieno įpūtimo-iškv÷pimo trukmę pailginti iki 1,3 sekund÷s. Tokiu atveju penkis širdies suspaudimus reik÷tų atlikti per 4 sekundes, o kai gaivintojai ištvermingi – per 3,5 sekund÷s. Kiekvieną įpūtimą būtina prad÷ti tuoj pat po penktojo širdies suspaudimo.

Gelb÷tojams svarbu sulaukti, kol nukent÷jęs pats prad÷s kv÷puoti, ims plakti širdis. Atsistačiusi kv÷pavimo ir širdies veikla ne iš karto bus pakankama, tod÷l dar teks daryti pagalbinį kv÷pavimą ir širdies masažą. Tik nukent÷jusiajam atgavus sąmonę gaivinimą galima nutraukti.

Gaivinimo trukm ÷ priklauso ne tik nuo traumos sunkumo, bet ir nuo to, kaip greitai ir kokybiškai sudaroma dirbtin÷ kraujotaka ir atliekamas dirbtinis kv÷pavimas. Patirtis rodo, kad kartais atgaivinti pakanka vos kelių minučių, o daugumos nukent÷jusiųjų gaivinimas trunka ne ilgiau 30 min. Tačiau reikia būti pasirengusiam gaivinti nukent÷jusįjį tol, kol pavyks atgaivinti. Tik atsiradus aiškiems biologin÷s mirties požymiams – lavond÷m÷ms ir kūnui prad÷jus stingti, gaivinimą leistina nutraukti.

Visais atvejais, suteikus pirmąją pagalbą būtina kviesti medikus.

ELEKTROS TINKLAI IR J Ų PAVOJINGUMAS 3.1. Elektros tinklų sistemos

Pagal Elektros įrenginių įrengimo taisykles (EĮĮT) kintamosios srov÷s tinklai, priklausomai nuo neutral÷s įžeminimo būdo, skirstomi į:

• Tiesiogiai įžemintos neutral÷s tinklus; • Varža įžemintos neutral÷s tinklus; • Kompensuotos neutral÷s tinklus; • Izoliuotos neutral÷s tinklus Prieš tęsiant tolimesnį nagrin÷jimą pravartu susitarti d÷l kai kurių sąvokų įvardijimo sutartiniais

terminais. Tokie terminai naudojami EĮĮT, tod÷l reik÷tų juos įsiminti visam laikui: • Aktyvioji dalis [ALD] – laidi elektros įrenginio dalis, kuria normaliomis darbo sąlygomis

teka srov÷ arba kuri turi tik įtampą; nulinis laidininkas. • Pasyvioji dalis [PLD] - laidi elektros įrenginio dalis, normaliomis darbo sąlygomis neturinti įtampos, tačiau įtampa joje gali atsirasti pablog÷jus izoliacijai.

• Pašalin÷ laidžioji dalis [PŠLD] – ne elektros įrenginio laidžioji dalis, kuri gali gauti potencialą atitinkamomis sąlygomis.

Tarptautin÷s Elektrotechnikos Komisijos (TEK) standartai nustato tinklų skirstymą pagal neutral÷s įžeminimą ir tinklo schemą. Bendram tokių sistemų žym÷jimui naudojami keturi simboliai:

Pirmas simbolis - I arba T - nusako srovinių laidų ryšį su žeme, t. y.- maitinimo tinklo įžeminimą. Žym÷jimas I reiškia kad visos maitinimo tinklo ALD (srovin÷s dalys) yra izoliuotos nuo žem÷s (varža įžemintos neutral÷s tinklai, kompensuotos neutral÷s tinklai, izoliuotos neutral÷s tinklai). Žym÷jimas T reiškia mažiausiai vieno tinklo taško tiesioginį ir betarpišką ryšį su žeme (terra). Mūsų atveju tai vadinama tiesiogiai įžemintos neutral÷s tinklais.

Antras simbolis - T arba N - nusako vartotojų PLD ar PŠLD (laidžių korpusų ar darbinių dalių) ryšio pobūdį su žeme (įrenginių įžeminimą). Žym÷jimas T reiškia, kad visos įrenginiui reikalingos darbin÷s dalys ir laidžios korpusų dalys, nepriklausomai nuo tinklo sistemos rūšies, turi tiesioginį ryšį su žeme (įžemintos atskiru įžeminimo įrenginiu). Žym÷jimas N reiškia, kad įrenginio ALD ir PLD sujungtos su maitinimo tinklo įžeminimo įrenginiu PEN arba PE laidais.

Trečias simbolis - C arba S. Žym÷jimas C reiškia, kad apsauginio žem÷s laido ir darbinio nulio laido funkcijos yra vykdomos vienu laidu, ir jis vadinamas PEN laidu. Žym÷jimas S reiškia, kad tos funkcijos vykdomos dviem atskirais, vienas nuo kito izoliuotais laidais. Vienas iš jų, kaip matysime,

18

bus žymimas simboliu N, kitas - PE. Reikia priminti, kad žym÷jimai TN, TT ir IT nusako tik tinklų schemą ir jokiu būdu vienašališkai nenusako atitinkamų sistemų saugumo laipsnio. Naudojamos tinkamai ir taikant atitinkamas apsaugos rūšis, jos vienodai saugiai gali atlikti savo funkcijas. Trumpai prisiminsime tinklų sistemas.

TN-C - keturlaidis (vienfazių vartotojų atveju - dvilaidis) tinklas su tiesiogiai įžeminta šaltinio neutrale. Vartotojų PLD sujungiamos su žeme, naudojant ketvirtąjį tinklo laidą, vadinamą PEN laidu. Tokiame tinkle turi būti naudojamas kartotinis įžeminimas; ten kur jis negalimas, reikia įrengti vietinį potencialų išlyginimą. Saugumą padidina ir kartotinis PEN laido įžeminimas atsišakojimo atramose, galin÷se atramose, įvade. Kartotiniai įžeminimai tur÷tų būti įrengiami pirmiausiai išnaudojant natūralius įžemiklius, žaibolaidžius. Kartotinių įžeminimų varža žemos įtampos tinkle turi atitikti taisykl÷mis nustatytai 10Ω varžai.. Šiame tinkle neturi būti naudojami skirtuminių srovių jungikliai arba automatai. Toks tinklas netur÷tų būti naudojamas vienfazių vartotojų maitinimui.

Daugumoje Europos šalių jau nuo 1960 metų TN-C sistema yra uždrausta naudoti; taip pat nenaudojami ir nulin÷s apsaugos klas÷s elektrotechniniai gaminiai. Vienose šalyse naudojama TN-C-S posistem÷, kurioje įrenginiai įnulinami PE laidu, kitose - TT sistema su skirtumin÷s srov÷s apsauginiais atjungikliais.

TN-S - penkialaidis (vienfazių vartotojų atveju - trilaidis) tinklas su tiesiogiai įžeminta šaltinio neutrale. Visoje elektros paskirstymo sistemoje darbinio nulio (N) ir apsauginio žem÷s (PE) laidai yra vienas nuo kito izoliuoti ir montuojami ant atskirų, viena nuo kitos izoliuotų šynų. Spalvinis jų žym÷jimas visuomet ir visose tinklų sistemose turi būti vienodas: N laidas - m÷lyna spalva, PE laidas - geltona su žalia. Kitos paskirties laidams šios spalvos netur÷tų būti naudojamos.

TN-S posistem÷je, kaip papildoma apsauga, puikiai tinka skirtumin÷s srov÷s apsauginiai atjungikliai. Šioje posistem÷je apkrovos srov÷s atskirtos nuo žem÷s, nes N laidą tinkle įžeminti draudžiama (jis įžeminamas tik prie maitinimo šaltinio). Tod÷l elektros srov÷s nutek÷jimas į PE laidą gali būti patikimai kontroliuojamas. Daugelyje kraštų tokia posistem÷ naudojama gamybiniuose, daugiaaukščiuose pastatuose, kuriuose yra įrengtos ne bendro naudojimo transformatorin÷s. Jeigu svarbu apsaugoti duomenų perdavimo sistemas ir ryšio linijas nuo elektromagnetinių trukdžių taip pat, kaip taisykl÷, naudojama TN-S posistem÷.

TN-S posistem÷ kartu su skirtumin÷s srov÷s apsauginiais atjungikliais kai kuriose šalyse yra privaloma naudoti elektrifikuojant įrenginius vonių patalpose, namų rūsiuose, garažuose, virtuv÷se, pastatų išor÷je ir lauke.

TN-C-S - modifikuotas TN-C tinklas, kurio kažkurioje dalyje PEN laidas yra perskiriamas į du

nepriklausomus laidus PE ir N, kurie likusioje tinklo dalyje negali būti v÷l sujungiami ir turi būti montuojami pagal TN-S tinklo reikalavimus. EĮĮT nustatyta, kad N laidas turi tur÷ti tokią pačią izoliaciją, kaip ir faziniai laidai ir tokioje sistemoje rekomenduojama papildomai žmonių apsaugai nuo tiesioginio prisilietimo naudoti skirtumin÷s srov÷s apsauginius atjungiklius. Čia tokie aparatai s÷kmingai veiks ir kaip apsaugos priemon÷ nuo gaisro. PEN laido perskyrimo į PE ir N laidus vietoje reikia montuoti kartotinį ar atskirą įžeminimo įrenginį, žr 3 pav.

19

TN-C-S

TN-STN-C

L2L1

NL3

PE

Laidus korpusas

3 pav. TN tinklo schema

PEN laidas čia dažniausiai naudojamas tik skirstomajame tinkle. Kai kuriose šalyse toks

perskyrimas reglamentuojamas PEN laido skersmens dydžiu, kitur - vieta. Paprastai toks perskyrimas rekomenduojamas vartotojo įvade, gali būti s÷kmingai atliekamas j÷gos paskirstymo įrenginiuose, apšvietimo skydeliuose ar kituose skirstymo įrenginiuose. Tačiau kartais, ypatingai senuose statiniuose, kai n÷ra tokių galimybių šį atskyrimą leidžiama atlikti artimiausioje paskirstymo d÷žut÷je.

TN-C dalies PEN laidas tur÷tų būti jungiamas, 3A pav., prie atskiro skirstomojo įrenginio varžto (arba šynos vadinamos “nuline”), prie kurio turi būti jungiamas įžeminimas ir gali būti jungiamas ne daugiau kaip vienas PE laidas, toliau nueinantis N laidas turi būti jungiamas prie atskiro skirstomojo įrenginio varžto.

3A pav. TN-C per÷jimo į TN-S tinklo sistemą schema

Kaip ir TN-C tinkle, laidžios konstrukcijos negali atlikti PE laido vaidmenį. Tokie reikalavimai

siekia užtikrinti reikiamą įrenginių eksploatavimo saugumą. Atskirtoje tinklo dalyje, kaip ir TN-S tinkle skirtumin÷s srov÷s apsauginių atjungiklių naudojimas ne tik pageidautinas, bet ir daugeliu atvejų privalomas.

Kai kuriose šalyse N laido kartotinis įžeminimas ar sujungimas su PE laidu apkrovos pus÷je tam tikrais atvejais numatomas, ir tokio sujungimo vieta vertinama kaip naujas maitinimo tinklas.

Nenorint išskirti atskirų šių sistemų savybių, literatūroje jos dažnai vadinamos bendru pavadinimu - TN tinklas. Tokio tinklo struktūra pavaizduota 3 ir 3A.pav.

TT sistema - tai keturlaidis tinklas su įžeminta neutrale, kuriame ketvirtas laidas atlieka darbinio nulio (N) funkciją ir jungiamas tik prie įrenginių darbinių elementų. Įrenginių PLD įžeminimas atliekamas elektriškai nepriklausomu įžeminimo įrenginiu, žr. 4 pav. Apsauga gali būti vykdoma

20

atjungiant maksimalias trumpo jungimo arba skirtumines sroves. Naudojant trumpojo jungimo srov÷s apsaugą, įžeminimo įrenginio varžos dydis turi būti:

įž

Lįž I

UR ≤ ,

čia UL – maksimali leistina prisilietimo įtampa; Iįž. - trumpo jungimo srov÷ per žemę. Naudojant skirtumin÷s srov÷s apsaugą, su atjungimo skirtumine srove iki 0,5 A, įžeminimo

įrenginio varža gali būti žymiai didesn÷. Jos dydis gali būti:

I

UR Lįž ∆

≤ ,

čia ∆I – skirtumin÷ srov÷, paveikianti apsaugą.

Priklausomai nuo aplinkybių, tokiuose tinkluose pažeidimo atveju įtampa gali neviršyti 20 V jei pažeista izoliacija tarp N ir PE laidų, bet gali siekti 200 V jei pažeidžiama izoliacija tarp fazinio ir PE laidų ir, esant pažeidimams tarpin÷se grandyse (viduryje variklio apvijos, krosnių kaitinimo elementuose), priklausomai nuo pažeidimo gylio, ši įtampa gali svyruoti nuo kelių voltų iki 200 V jei fazin÷ įtampa 230 V.

Laidus korpusas

F1 apsauginis jungiklis

NL3L2L1

PE

4 pav. TT tinklo schema.

IT sistema - tai trilaidis tinklas su izoliuota neutrale, žr. 5 pav. Įrenginių PLD sujungiamos su

žeme atskiru įžeminimo įrenginiu. Įžeminimo įrenginio varža turi būti:

įž

Lįž I

UR ≤ ,

čia Iįž – įžem÷jimo srov÷.

Įžeminimo varža iki 1000V turi būti skaičiuojama ir parenkama tokia, kad palietimo įtampa neviršytų leistinosios. Sistema ypatingai saugi, tačiau tik kol jos izoliacija nepažeista. Kadangi laidai yra visuomet daugiau ar mažiau arti žem÷s, tai visose sistemose egzistuoja tam tikro dydžio ryšys su žeme. Tod÷l IT sistemoje tarp laidų ir žem÷s egzistuoja aktyviosios ir talpiosios varžos, tuo pačiu nuot÷kių srov÷s per jas.

Nuot÷kio srov÷s, ypatingai tinkluose virš 1000V yra pakankamai didel÷s, tod÷l tokiuose tinkluose būtina įrengti izoliacijos kontrolę. D÷l viršįtampių atsiradimo problemų ir didel÷s izoliacijos pažaidų tikimyb÷s, IT sistemos naudojimas pastaruoju metu apribojamas. Šiai sistemai paliekamos tik tos gamybos sritys, kur yra pavojingas įtampos tiekimo nutraukimas įžem÷jus vienai fazei ir kur yra ypatingai dideli reikalavimai saugai.

21

Z<

Laidus korpusas

PE

Izoliacijos kontrole

L1L2L3

5 pav.IT tinklo schema

Apžvalgos apibendrinimas. Atskiri šių visų penkių sistemų ypatumai įvairiose šalyse yra

išnaudojami skirtingai. Kai kurių šalių norminiai dokumentai, tame tarpe ir Lietuvos, numato PEN laido išskyrimo vietoje įrengti kartotinį įžeminimą.

Paprastai maitinimo tinklo PEN laidas prijungiamas prie įvado apsaugin÷s šynos ir pagrindin÷s potencialų suvienodinimo šynos. Prie šios apsaugin÷s šynos jungiami ir visų vartotojų PE ir N laidai. Įvade sumontuojama maksimalios srov÷s apsauga su skirtumin÷s srov÷s apsauga nuo gaisro. Apsauga nuo viršįtampių taip pat prijungiama prie apsaugin÷s šynos.

EĮĮT nustatyti TN sistemoje tokie reikalavimai vartotojų įvadinių spintų laidžių korpusų prijungimui prie tinklo:

• turi būti sujungti su pakartotinai įžemintu PEN arba PE maitinimo tinklo laidu; • gali būti įžeminti atskiru įžeminimo įrenginiu; • gali būti prijungti prie linijos atramos įžemintuvo neizoliuotu laidininku nutiestu žem÷je. Jei šių spintų laidūs korpusai įžeminti atskiru įžeminimo įrenginiu, tai PEN arba PE laidai turi

būti prijungiami prie spintos korpuso. Jei tokių spintų laidūs korpusai sujungiami nutiestu žem÷je neizoliuotu laidininku su linijos

atramos kartotiniu įžemintuvu, tai atvado PEN arba PE laidų prijungimas prie korpuso nebūtinas.

3.2. Tiesioginio prisilietimo pavojingumas

Srov÷s tek÷jimas per žmogaus kūną galimas tik tuomet, kai jis įsijungia į elektros grandinę. D÷l to būtinas žmogaus prisilietimas prie nemažiau kaip dviejų vietų, tarp kurių yra potencialų skirtumas. Pavojus tokiu atveju, priklauso nuo įtampos dydžio ir prisijungimo sąlygų.

Panagrin÷sim kintamos srov÷s tinklus. Vartotojui elektra gali būti tiekiama per vienfazius arba trifazius tinklus - dažniausi per trifazius. Trifazio tinklo schemos gali būti įvairios, bet mūsų šalyje žemoje įtampoje dažniausiai naudojamos dvi tinklų jungimo schemos:

• trilaid ÷ su izoliuota neutrale ir • keturlaid ÷ su įžeminta neutrale.

Šaltinio neutrale vadinamas vidurinis šaltinio apvijų taškas, kurio įtampa lyginant su visais išoriniais apvijos iš÷jimais absoliutiniu didžiu yra vienoda.

Įžemintas neutralusis taškas vadinamas nuliniu tašku, laidininkas, prijungtas prie nulinio taško, vadinamas nuliniu laidininku. Keturlaid÷je tinklo schemoje srov÷s šaltinio (transformatoriaus, generatoriaus) neutral÷s įžeminimas realizuojamas, sujungiant ją su įžemintuvu tiesiogiai, arba per mažą varžą (pvz. per srov÷s transformatorių).

Žmogaus įsijungimo į elektros grandinę schema gali būti skirtinga,bet dažniausi būna du atvejai: tarp dviejų elektros tinklo fazių ir tarp vienos fazes ir žem÷s.Antruoju atveju turi egzistuoti galvaninis ryšys tarp tinklo ir žem÷s, kurį gali sudaryti netobula laidų izoliacija žem÷s atžvilgiu, talpio atsiradimas tarp laidininko ir žem÷s arba šaltinio neutral÷s įžeminimas.

22

Dvifazis įsijungimas trifaziame tinkle, žmogus tuo pačiu momentu prisiliečiama prie dvejų fazių, žr. 6 pav. Šiuo atveju žmogus prisijungia prie linijin÷s įtampos, kuri ir nulemia kokio didumo srov÷ tek÷s per jį. Žemos įtampos tinkluose linijin÷ įtampa 400V, tuomet srov÷, kuri teka per žmogaus kūną:

mAR

UI

h

lh 400

1000

400=== .

Tokia srov÷, tekanti per žmogų ilgiau kaip 0,20 s pavojinga gyvybei (EN 50179). Tai pats pavojingiausias žmogaus įsijungimas į elektros grandinę. Realiomis sąlygomis toks įsijungimas galimas bet kokiame tinkle, kuriame yra mažiausiai 2 faz÷s.

6 pav. Srov÷s kelias esant dvifaziam prisilietimui.

Dažniausiai žmogus įsijungia tarp 2 fazių tokiais atvejais: - dirbdamas po įtampa vienoje faz÷je, nepasteb÷jęs prisiliečia prie kitos faz÷s laidžiųjų dalių

betarpiškai arba per apkrovą (esant atjungtam nuliniam laidui); - esant dvigubam įžem÷jimui bet tik tinkle su izoliuota neutrale.

Vienfazis prisilietimas tinkle su įžeminta neutrale. Tokio įsijungimo schema pavaizduota 7 pav.

7 pav. Vienfazis prisilietimas prie tinklo su įžeminta neutrale.

Jei nevertinti grindų ir avalyn÷s varžų, pvz. grindys metalin÷s, Rg=0; batai šlapi, Rb labai maža, tuomet srov÷, pratekanti per žmogų

mAR

UI

h

fh 230

1000

230=== .

Tokia elektros srov÷ yra pavojinga, tik jeigu įtampa veikia ilgiau kaip 0,5 s Vienfazis prisilietimas prie trifazio tinklo su izoliuota neutrale pavojingas tik tuo atveju jeigu

yra galvaninis ryšys tarp tinklo ir žem÷s. Pratekanti srov÷ šiuo atveju priklauso nuo aktyviosios ir talpiosios laidų izoliacijos varžų, o taip pat ir nuo žmogaus kūno varžos.

D÷l fizinių izoliacijos savybių visada atsiranda srov÷s nuot÷kis per jos aktyvųjį ir talpųjį laidumą (8a.pav.).Šie parametrai pasiskirsto visoje linijoje ir did÷ja jai ilg÷jant.

U f

lU

L 1

L 2

L 3

I h

⇒ε µ

d

L2L1

RR g

L3

hR

U f

23

Ekvivalentinę schemą sudaro dvi šakos: aktyviosios varžos izR

ir talpin÷s ( )iz

iz CX

⋅=

ϖ1 , 13142 −=⋅⋅= sfπϖ .

Faktin÷, pasiskirsčiusi visoje linijoje varža, schemoje sąlygiškai pakeičiama sutelktais parametrais Riz ir X iz .

a) reali; b) ekvivalentin÷

8 pav. Nuot÷kio per izoliaciją schemos

Pereinant nuo varžos prie laidumo gauname: Yiz =G iz + jω B iz ,

kur Giz =1/Riz , Biz =ω × С iz .

Srov÷ per žmogų, prisilietusį pvz. prie faz÷s 1, nuteka į žemę ir toliau per kitų dviejų fazių izoliacijos laidumus į transformatorių grįžta per fazinius laidus (9 pav.).

I h

fU

0

ωCiz1iz1RR h

L1

L2

L3

h2I I h3

I h2

h3I

0` ?εµ ? hI

a) principin÷ schema b) pakeista į ekvivalentinę schemą

9 pav. Trifazio tinklo schema su izoliuota neutrale

a) principin÷ schema; b) pakeista į ekvivalentinę schemą

Žmogaus prisilietimas prie vienos iš fazių sutrikdo simetrinį tinklo r÷žimą ir sukelia taip vadinamą fazių įtampų iškraipymą.t.y.skirtingų fazių įtampos žem÷s atžvilgiu tampa nevienodos. 10 pav. parodyta kaip keičiasi įtampų vektoriai žmogui prisilietus prie faz÷s 1.

Srov÷s Ih reikšmę galima nustatyti jeigu žinoma tos faz÷s įtampa žem÷s atžvilgiu.

Apskaičiuokime Ih vienfazio prisilietimo atveju. Simetriniame r÷žime, esant Y1=Y 2 =Y 3=Y neutral÷s

potencialas (taškas 0) lygus žem÷s potencialui (taškas 0‘),10a pav. Įtampų simetrija išsikraipo jeigu žmogus prisiliečia prie faz÷s 1 (10b pav.).Šiuo atveju tarp parodytų taškų (dviejų mazgų schemoje 0-0’) atsiranda potencialų skirtumas,kurį galima rasti žinomu dviejų mazgų metodu.

UI nuot.

⇒ε µ

I

Ιζολιαχιϕα Λαιδ ικλισ

darb.

Y1

hI

hY

0`0

UfY3

2Y

1/ωCR iz

nuot.I

iz

24

1

U'2

U12

2

U'1

0

0'U'3

U23

3

U31

1

3 2U23

0'0 U2U3

U12U1U31

10 pav. Fazių įtampų žem÷s atžvilgiu vektorin÷s diagramos.

a) simetriniame režime Y1=Y2=Y3=Y; b) žmogaus prisilietimo prie 1 faz÷s atvejis.

Įtampa tarp sistemos taškų O ir O‘ yra lygi

h

h

YY

YUYUYYUU

+

⋅+⋅++⋅=

3

)( 321'00 .

Žinant, kad

fUU =1 ; fUaU 22 = ; faUU =3 ; (kur

2

3

2

1ja += ),

h

hf

h

hf YY

YaaYU

YY

aYaYYYUU

++++

⋅=+

+++⋅=

3

)1(

3

22

'00 .

Kadangi 0)1( 2 =++ aa , tai h

hf YY

YUU

+=

3''00 .

Tada kompleksinę srovę pratekančia per žmogaus kūną galime apskaičiuoti taip:

hh

f

hhh YY

Y

R

U

R

UU

R

UI

+⋅=

−==

3

3'0011'0 , arbaizh

fh

h

f

ZR

UI

ZR

U

+==

+ 3

3

3

,

kur iziz

izCjR

YZ

ω+==

111

.

Iš tikrųjų srov÷s tekančios per žmogų faz÷ mums n÷ra svarbi, tod÷l jos modulis bus lygus:

)1(9

)6(1

1

2222izizh

hizizh

fh

CRR

RRRR

UI

⋅⋅+

++

⋅=

ω

.

Panagrin÷kime atskirus prisilietimo prie tinklo atvejus: a) Nedidelio ilgio elektros instaliacijos laidų talpa žemes atžvilgiu maža 0→izC . Tuo atveju

iziz RZ = , tada srov÷ Ih lygi:

izh

fh RR

UI

+=

3

3.

25

Matome, kad did÷jant varžai Riz srov÷ tekanti per žmogų, prisilietusį prie neizoliuoto laido, maž÷ja. Ši priklausomyb÷ pavaizduota 11 pav.

I .mA

R R

6 112

h

iz.kr iz ,kΩ

11 pav. Srov÷s Ih priklausomyb÷ nuo varžos Riz.

b) Ilgos oro linijos, taip pat kabelių linijos, netgi esant gerai izoliacijai ( ∞→izR ), sukelia

pavojų žmogui, nes susidaro didel÷ talpa žem÷s atžvilgiu.Pavyzdžiui kabelio vienos faz÷s lyginamoji talpa, priklausomai nuo laido skersmens, sudaro nuo 0,15 iki 0,45µF/km. Neįskaitant aktyviojo izoliacijos laidumo, srovę Ih galime rasti pagal formulę:

22 )/1(9

3

izh

fh

CR

UI

ω+=

Skaičiavimo rezultatai rodo, kad, esant tokiai izoliacijos talpai, srov÷ per žmogų gali būti nuo 31 iki 176 mA.

Pavojingos srov÷s priklausomyb÷ nuo faz÷s izoliacijos talpumo žem÷s atžvilgiu pavaizduota 12 pav.

150

100

I ,mA

C , µ F

h

iz

12 pav. Srov÷s Ih priklausomyb÷ nuo Ciz.

3.3. Izoliacijos vaidmuo tinklo pavojingumui

Elektros įrenginiuose izoliacija yra viena iš pagrindinių (o kartais ir vienintel÷) apsaugos

priemon÷. Izoliacija padeda spręsti tokias užduotis: - atskiria elektros įrenginių srovines dalis nuo korpuso ir žem÷s; - elektros įrenginių srovines dalis daro žmogui neprieinamas; - apsaugo žmogų prisilietusį prie ALD (aktyviųjų elektros prietaiso dalių), pvz., prisilietus prie

neizoliuotų laidų IT tinkle – toks atvejis pavaizduotas 11 pav. Izoliacijos varžą žem÷s atžvilgiu (Riz ) viename fazinio laido ruože, apribotame gretimais

atjungiamaisiais aparatais, normuoja EĮĮT:

26

• j÷gos ir elektros apšvietimo instaliacija, skirstomieji skydai – Riz.norm ≥0,5MΩ. • antrin÷s valdymo, apsaugos, matavimų grandin÷s - Riz.norm ≥1MΩ. Krizin÷ izoliacijos varža Riz.kr (žiūr÷ti 11 pav.) nustatoma pagal leistinąją (>1 sekundę) per žmogų

tekančia srovę I h =6mA pagal formulę:

I h =izh

f

RR

U

+3

3.

Tinklui 400/230V ir Rh =1000Ω turi būti:

kr.izR+⋅

⋅=⋅ −

10003

2303106 3 ; Riz.kr ≥ 112 kΩ.

Kai reikalinga padidinta elektros saugumo garantija (pavyzdžiui,naudojant rankinius elektros

įrankius, buitinius elektros prietaisus) naudojama papildoma izoliacija, sauganti nuo elektros srov÷s esant pažeistai pagrindinei izoliacijai. Izoliacija, susidedanti iš pagrindin÷s ir papildomosios, vadinama dviguboji izoliacija , šiuo atveju prietaisai pažymimi ženklu . Jeigu pagrindin÷ izoliacija pagaminta taip patikimai, kad užtikrina tokią pat apsaugą nuo pažeidimų kaip ir dviguba, tai ji vadinasi sustiprintoji . Dvigubosios ir sustiprintosios izoliacijos varža turi būti ne mažesn÷ kaip 5 MΩ.

3.4. Izoliacijos kontrol÷

Reikiamo izoliacijos lygio palaikymui būtina nuolat kontroliuoti jos kokybę. Gali būti naudojami periodiniai ir nuolatiniai izoliacijos matavimo ir bandymo metodai:

a) Periodinis izoliacijos varžos Riz matavimas vykdomas atjungtame įrenginyje. Matavimų

periodiškumą nustato “Elektros įrenginių bandymų normos ir apimtys” (BNA). Pavojingiems įrenginiams periodiškumas nustatytas – vieneri metai. Pasteb÷jus defektą, ar po remonto, matuojama be eil÷s, t.y. neatsižvelgiant kada buvo paskutinis matavimas. Išmatuota varža turi būti ne mažesn÷ R iz ≥ R normiz. . Matavimas atliekamas nustatytos įtampos megommetru (pagal

BNA). b) Izoliacijos bandymai padidinta įtampa vykdomi atjungus įrangą nuo tinklo. Šis bandymas

atliekamas remontuojant elektros įtaisus, o taip pat atradus gedimus. Bandymas padidinta įtampa efektyvus ieškant defektų ar norint patikrinti elektros izoliacijos atsparumą. Bandymo proceso metu, vienai minutei prijungiama įtampa Uband keletą kartų viršijanti darbo įtampą

U darb . Jeigu bandymo metu n÷ra izoliacijos pramušimo - elektros įtaisas gali būti toliau

naudojamas. c) Izoliacijos kontrol ÷, kuri vykdoma nuolat, neatjungus įrenginį nuo tinklo, vadinama

nuolatine arba nepertraukiama. Paprasčiausias yra taip vadinamas “trijų voltmetrų” metodas ( 13 pav.). Įrenginiuose iki 1000V, kai tinklo neutral÷ izoliuota nuo žem÷s, voltmetrai prijungiami tarp fazių ir žem÷s.

13 pav. Izoliacijos kontrol÷s schema IT tinkle.

Esant tvarkingai izoliacijai, kai visų fazių varžos žem÷s atžvilgiu vienodos, kiekvienas

VVV

⇒εµ

Z iz3

L3

L2

L1

iz2ZZ iz1

27

voltmetras rodo fazinę įtampą. Jeigu vienos iš fazių varža pastebimai maž÷ja, tai tos faz÷s voltmetras rodo įtampos maž÷jimą, o kiti du - did÷jimą.

Susijungimo su žeme atveju, pirmos faz÷s voltmetras rodys nulį, o du kiti - linijinę įtampą. Šio metodo trūkumai yra: schema nereaguoja į simetrinį R iz maž÷jimą visose trijose faz÷se; voltmetrų vidaus

varža turi būti didel÷, be to, schema reaguoja į izoliacijos talpos Ciz pasikeitimus.

Kitas nuolatin÷s izoliacijos kontrol÷s metodas - panaudoja nuolatinę operatyvinę srovę, kuri teka kartu su darbo srove. Šis metodas atitinka visiems reikalavimams, pateikiamiems nepertraukiamos izoliacijos kontrol÷s schemoms. Operatyvin÷s pastoviosios įtampos Upast šaltinis užtikrina nuot÷kio

srov÷s Inuot pratek÷jimą per izoliaciją tokio didumo, kuris atitinka kontroliuojamo tinklo suminę

izoliacijos aktyviąją varžą (I nuot = f(R iz ). Bet kurios faz÷s izoliacijos varžai sumaž÷jus iki neleistino

didumo, nuot÷kio srov÷ I nuot padid÷ja tiek, kad paveikia schemoje esančią srov÷s relę, kuri savo

kontaktais įjungia persp÷jantį signalą, arba paveikia aparatą atjungianti tą tinklo dalį. Šis metodas taip pat tinka tik tinklui su izoliuota žem÷s atžvilgiu neutrale.

14 pav. Nepertraukiama izoliacijos kontrol÷ operatyvine srove

Operatyvin÷s srov÷s šaltinis gali būti pašalinis (kaip schemoje 14 pav.) arba lygintuvas,

prijungtas prie to paties kontroliuojamo tinklo (taip vadinamos ventilin÷s schemos). Šio metodo privalumai:

• schema reaguoja į simetrinį ir nesimetrinį Riz maž÷jimą; • gali signalizuoti apie Riz sumaž÷jimą žemiau Riz. leist; • didel÷ į÷jimo varža užtikrina patikimą prietaiso veikimą. Tinkluose su įžeminta neutrale izoliacijos varža neturi didel÷s reikšm÷s srovei, kuri prateka

žmogaus kūnu jam prisilietus prie neizoliuoto laido. Bet net ir tokiose schemose būtina izoliacijos varžos kontrol÷, sauganti nuo faz÷s susijungimo su žemę ir elektrotechninių įtaisų korpusais ir tuo pačiu pagerinanti apsaugą nuo elektros traumų. Tačiau, nepertraukiamos izoliacijos kontrol÷s panaudojimas tokiuose tinkluose yra sunkiai realizuojamas.

4. APSAUGA NUO ELEKTROS AVARINIUOSE TINKLO REŽIMUOSE Bendru atveju, elektros perdavimo, skirstymo ir vartojimo tinkluose, gali susidaryti tokios

avarin÷s aplinkyb÷s: • Vienfaziai įžem÷jimai žemosios įtampos (iki 1000 V) linijose, tame tarpe nutrūkęs ir

nukritęs ar prisilietęs prie žem÷s fazinis laidas; • Vienfazis susijungimas su pasyviąja (PLD) arba pašaline laidžiąja dalimi (PŠLD)

žemosios įtampos tinkle; • Vienfaziai, dvifaziai įžem÷jimai vidutin÷s (6-10-35 kV) ir aukštos (110-330 kV) įtampos

L1

L2

L3Uf

izpast.

nuot.II nuot.

nuot.I

=UR

Ρ ΕΛ⊄

ℑ σιγναλ◊ αρβα ⟨ ατϕυνγιµ ◊

28

tinkluose Vienfaziai susijungimai įvyksta pažeidus elektros įrenginių ar elektros perdavimo linijų izoliaciją.

Tokie atvejai pavojingi, nes pažeistos faz÷s įtampa atsiranda korpusuose ir konstrukcijose. Jei maitinimas yra iš trifazio TN tinklo, kurio įtampa 400/230 V, tai įvykus susijungimui, elektros įrenginio korpuse atsiranda fazin÷ įtampa -230 V žem÷s atžvilgiu. Pratekanti susijungimo srov÷ sukuria pavojingą potencialą ne tik įrenginio su pažeista izoliacija korpuse, bet ir visoje srov÷s tek÷jimo grandin÷je nuo korpuso iki neutraliosios žem÷s. Dideli potencialų skirtumai gali sukelti gaisro pavojų ir yra pavojingi žmogui.

Apsaugoti žmones nuo elektros ir įrengimus nuo užsidegimo, atsiradus susijungimui su korpusu, naudojami tokie pagrindiniai techniniai apsaugos būdai:

1. apsauginis įžeminimas, sumažinantis prisilietimo įtampą; 2. apsauginis atjungimas, atjungiantis pažeistą tinklo dalį arba įrenginį; 3. įnulinimas, greitai atjungiantis įrangą ir sumažinantis prisilietimo įtampą tuo laikotarpiu, kol

paveikia atjungimo aparatas ir atjungia įtampą; 4. potencialų išlyginimas arba suvienodinimas, veikimo zonoje sumažinantis arba pašalinantis

potencialų skirtumą ir tuo pačiu sumažinantis prisilietimo bei žingsnio įtampas.

4.1 Apsauginis įžeminimas

Apsauginis įžeminimas – tai elektrinis sujungimas su žeme elektros įrenginio PD, kuriose gali atsirasti įtampa d÷l izoliacijos pažeidimo, o taip pat d÷l kitų priežasčių (indukuotos įtampos, žaibai ir t. t.).

Apsauginio įžeminimo paskirtis – sumažinti pavojų, kai žmogus prisiliečia prie elektros įrenginio PLD kuriose yra įtampa atsiradusi d÷l izoliacijos pažeidimo ar d÷l kitų priežasčių.

Apsauginį įžeminimą reikia skirti nuo darbinio įžeminimo. Pastarojo paskirtis elektros šaltinio (generatoriaus ar transformatoriaus) neutralųjį tašką sujungti su žeme tam, kad užtikrinti patikimą tinklo funkcionavimą normaliomis ir avarin÷mis sąlygomis. Taip pat reikia skirti žaibolaidžių įžeminimą, kurio paskirtis sujungti su žeme perkūnsargius ir iškroviklius tam, kad žaibo iškrovos srov÷ nutek÷tų į žemę - nesukeldama pavojaus nei turtui, nei žmogui.

Apsauginio įžeminimo veikimo principas – natūraliojo elektros nuot÷kio grandin÷ (tame tarpe ir per žmogų) šuntuojama lygiagrečiai prijungta normuojamos ir kontroliuojamos varžos grandine. Tokią grandinę sudarančių elementų visuma vadinama įžeminimo įrenginiu. Įžeminimo įrenginys sujungia pasyviąsias elektros įrenginio dalis su neutraliąja žeme ir, tur÷damas mažesnę varžą už natūraliojo elektros nuot÷kio grandin÷s varžą, gali sumažinti prisilietimo įtampą iki nepavojingo didumo.

Apsauginio įžeminimo panaudojimo sritys: a) tinklai iki 1000 V – trifaziai su izoliuota neutrale; vienfaziai dvilaidžiai, izoliuoti žem÷s

atžvilgiu; nuolatin÷s srov÷s dvilaidžiai, kurių šaltinio vidurinis taškas izoliuotas nuo žem÷s. b)didesn÷s kaip 1000V kintamos ir nuolatin÷s srov÷s tinklai kurių neutral÷ arba šaltinio

vidurinis taškas gali tur÷ti įvairų r÷žimą žem÷s atžvilgiu. Pagal EĮĮT reikalavimus įžeminti reikia: • kintamosios srov÷s 380V ir aukštesn÷s įtampos, bei nuolatin÷s srov÷s 440V ir aukštesn÷s

įtampos elektros įrenginius. • aukštesn÷s kaip 50V kintamosios srov÷s ir aukštesn÷s kaip 75V nuolatin÷s srov÷s įrenginius

pavojingose ir labai pavojingose patalpose, taip pat lauke esančius įrenginius. • iki 50V kintamosios srov÷s ir iki 75V nuolatin÷s srov÷s suvirinimo įrenginius ir įrenginius

esančius sprogiose patalpose. Įžeminama sujungiant elektros įrenginio korpusą su elektrodais, esančiais žem÷je, įžeminimo laidų

pagalba. 15 pav. parodyta apsauginio įžeminimo trifaz÷je sistemoje su izoliuota neutrale schema.

⟨R

R h

Uf Zizol

29

principin÷; : b) ekvivalentin÷

Pav.15. Įžeminimo schema

Korpuso įtampa žemes atžvilgiu, kai faz÷ susijungia su įžemintu korpusu priklausys nuo įtampos kritimo įžeminimo varžoje Rįž

įžįžįž RIU ⋅= ;

Srovę per įžeminimo varžą apytiksliai galima nustatyti pagal formulę:

)3(

3

izolįž

fįž ZR

UI

+⋅

⋅=

Srov÷ pratekanti per žmogaus kūną tinkle su izoliuota neutrale:

)3(

3

įžizh

įžf

h

įžįž

h

įžh RZR

RU

R

RI

R

UI

+

⋅=

⋅== ;

čia: Uf – fazin÷ įtampa, Ziz – tinklo fazių izoliacijos varža.

Saugumo sąlygos išpildomos jeigu tinklo fazių izoliacijos varža Ziz:

)(3.

įžhleisth

įžfiz R

RI

RUZ −

⋅

⋅⋅≥ .

Tinkle su įžeminta neutrale (R0), srov÷ pratekanti per prisilietusi prie korpuso žmogų:

)( 0 įžh

įžfh RRR

RUI

+⋅

⋅= .

Iš pateiktų formulių matyti, kad apsauginis įžeminimas tik tada s÷kmingai vykdo savo paskirtį, kai jo varža neviršija leistinų dydžių. Įžeminimo varžų normos nurodytos EĮĮT ir Elektros įrenginių bandymų normose ir apimtyse (EĮBNirA). Elektros įrenginiuose iki 1000V su izoliuota neutrale, generatorių ir transformatorių įžeminimo varža negali viršyti 10 Ω. TN sistemos tinkle generatorių ir transformatorių neutral÷s įžeminimo įrenginių atstojamoji varža turi būti ne didesn÷ kaip 2,5 Ω (kartu su kartotiniais apsauginio laido įžeminimais).

4.1.1. Įžemiklių elektrin÷s charakteristikos

Pagrindin÷ įžeminimo įrenginio dalis yra įžemiklis. Svarbiausios įžemiklių charakteristikos apibūdinamos jų potencialu neutraliosios žem÷s atžvilgiu, varžos ir potencialo pasiskirstymu žem÷s paviršiuje (srov÷s tek÷jimo žeme zonoje). Nuo šių charakteristikų priklauso prisilietimo ir žingsnio įtampą, t. y. pavojingumas. Jų teorinis skaičiavimas sud÷tingas, bet įvedus kai kuriuos supaprastinimus, galima panaudoti inžinerines skaičiavimo metodikas.

L1

L2

L3

I η⟨R

Imtuvas

⇒εµ

fU

⟨I

Z izol

30

Kaip pavyzdį panagrin÷kime pus÷s rutulio formos įžemiklį, iš kurio išteka srov÷ Iįž, vienodai visomis kryptimis į žemę (16 pav.). Srov÷ žem÷je sukuria elektrinį lauką, kurio įtampa Ex, bet kuriame taške, nutolusiame nuo įžemiklio atstumu x. Ji gali būti apskaičiuota:

,)(2 2xr

IE įž

xx +⋅

⋅=⋅=

π

ρρδ

kur ρ - grunto savitoji varža, Ω·m; δx - pratekančios žem÷je srov÷s tankis, A/m2 r – įžemiklio spindulys.

,)(2 2xr

Iįž

x +⋅

⋅=⋅

πδ

Įtampos kritimas dU žem÷s ruože dx lygus:

.dxEdU x ⋅=

Bet kuriame žem÷s taške x, potencialas φx gali būti apskaičiuotas:

φx = ∫∞

+xτ

dU = ∫∞

+xτ

Exdx , o po integravimo )(2

)(xr

Ix įž

x +⋅

⋅=

π

ρϕ .

Iš φx(x) analiz÷s seka: • kai ,∞→x 0→xϕ , nulinio potencialo zoną vadinamas žem÷s ruožas, kur xϕ mažai

pastebimas. Paprastai tokio ruožo riba skaitoma 20 m nuo įžemiklio. Nuo šios ribos prasideda neutralioji žem÷;

• kai 0→x , max→xϕ , tai yra įžx ϕϕ = .

Pav.16. Potencialo )(xxϕ priklausomyb÷ nuo atstumo x, srov÷s tek÷jimo į žemę zonoje

Įžemiklio įtampa vadinamas įtampos kritimas žem÷s varžoje tarp įžemiklio ir nulinio

potencialo zonos.

.2

0r

IU įž

įžįž ⋅

⋅=−=

π

ρϕ

⟨I

ρξ

f ⟨

⇒εµ σ σλυοκσνισ

δ ξ

I ⟨

f (ξ)ξ

?, ? mE , V/mξ

Elektros irenginys

Tinklas

⇒εµ

Ex, V/m ρ, Ωm

φįž

φx

31

Įžemiklio varža yra žem÷s varža 20m. zonoje aplink įžemiklį. Pus÷s rutulio formos įžemikliui, ji gali būti apskaičiuota pagal formulę:

.2 rI

UR

įž

įžįž ⋅

==πρ

Varža Rįž priklauso nuo grunto ρ , įžemiklio formos ir jo matmenų. Grunto savitoji varža ρ išmatuojama įžemiklio įrengimo vietoje.

4. Lentel÷. Apytikr÷s grunto savitosios varžos. Vanduo, gruntas Savitoji varža ρ , Ω m

Jūros vanduo Up÷s vanduo

Molis Priemolis Sm÷lis

0,1 – 1 10 – 100 8 – 70

40 – 150 400 – 700

Įžemikliai gali būti natūralus ir dirbtini . Įžemiklių visuma vadinama įžemintuvu. Įžemintuvas

gali būti sudarytas iš natūralių ir dirbtinių įžemiklių derinio arba vien iš dirbtinių. Dirbtiniems įžemintuvams naudojami vertikalūs ir horizontalūs įžemikliai. Vertikalieji gaminami iš plieninių vamzdžių, kampuočių, strypų, o horizontalieji – iš juostinio plieno ir plieninių strypų.

Formul÷s įžemintuvų ir įžemiklių skaičiavimui pateikiamos žinynuose. Paprastai priimama, kad gruntas yra vienalytis. Skaičiavimuose būtina įvertinti sezoninius ir ekranavimo koeficientus. Jeigu reikalingas padidintas skaičiavimų tikslumas, dar tenka įvertinti, kad gruntas yra ne vienasluoksnis (dažniausiai giluminiams įžemikliams) ir skaičiuoti ekvivalentinę įžemiklio varžą.

Žemiau pateikiamas įžemintuvo skaičiavimo, kai gruntas yra vienalytis, pavyzdys:

1. Vertikalus įžemiklis iš įgilinto plieninio vamzdžio, kurio ilgis l = 2.5 – 5 m., diametras d = 0,04 – 0,06 m. ir daugiau, įgilinimas 0,7 – 0,8 m,

t – atstumas metrais nuo žem÷s paviršiaus iki įžemiklio vidurio. Vertikalaus įžemiklio varža Rįž.v. apskaičiuojama pagal formule:

−+

+⋅

=lt

lt

d

l

lR vįž 4

4ln

2

12ln

2.. πρ

;

2. Horizontalus įžemiklis - plienin÷ juosta tranš÷joje, t – 0,7 – 0,8 m., juostos ilgis L, plotis b. Jo

varža Rįž.h. – apskaičiuojama:

tb

L

LR hįž ⋅⋅

=2

..

2ln

2πρ

3. Grupinis įžemintuvas sudarytas iš sujungtų į vieną visumą vertikalių ir horizontalių įžemiklių

parodytas pav.17, tokio įžemintuvo varža yra lygi: 4.

)/()/(42.0 lnLtlsRįž ×++++= ρρ ,

čia s – įžemintuvo plotas, m;

32

l – vertikalaus laidininko ilgis;

n – vertikalių laidininkų skaičius; t – įleidimo į žemę gylis, m.

Pav.17. Grupinis įžemintuvas su vertikaliais laidininkais: a – kontūras, b – rezginys

5. Grupinis įžemintuvas, sudarytas tik iš vertikalių įžemiklių, (pav. 18) tarpusavyje žem÷je

nesujungtų (sujungtų virš žem÷s).

Pav.18. Žem÷je nesujungti vertikalūs įžemikliai. Tokio įžemintuvo varža lygi:

,v

vįž n

RR

η⋅=

čia: Rv - pavienio vertikalaus įžemiklio, esančio žem÷je; varža; n- įžemiklių skaičius, ηv = f(a/1,n)- vertikalių įžemiklių išnaudojimo efektyvumo koeficientas, įvertinantis

tarpusavio ekranavimo reiškinį, tekant srovei iš laidininkų į žemę. Priklauso nuo įžemiklių formos, matmenų ir jų tarpusavio išsid÷stymo.

5. Grupinis įžemintuvas, sudarytas iš sujungtų į vieną visumą vertikali ų ir horizontali ų įžemiklių, kai įvertinama jų tarpusavio įtaka.

Pav.19. Įžemintuvas sudarytas iš horizontalios juostos žem÷je ir vertikalių įžemiklių.

λ

⟨I

αλ

τ

⟨I

α

lt

a)

⟨

b)

I

33

Įžemintuvo varža: nRR

RRR

vhhv

hvįž ⋅⋅+⋅

⋅=

ηη,

čia: Rv, Rh –pavienių vertikalių ir horizontalių įžemiklių varžos;

n- vertikalių įžemiklių skaičius; ηv, ηh- įžemiklių ekranavimo koeficientai, randami atitinkamuose žinynuose.

6. Grupinis įžemintuvas, sudarytas iš sujungtų į vieną visumą vertikalių, ilgesnių kaip 5 m. įžemiklių vadinamas gilumini ų įžemintuvu. Giluminiai įžemikliai siekia gilesnius ir dr÷gnesnius žem÷s sluoksnius. Tokio įžemintuvo varža mažiau priklauso nuo metų sezono, lengviau pasiekiamas norminis varžos didumas, mažesn÷s darbo ir medžiagų sąnaudos. Pastaruoju metu dažniausiai projektuojami ir įrengiami giluminiai įžemikliai. Juos montuojant, paeiliui kalami į žemę specialiai pagaminti, 1,2 ÷ 3 m. ilgio strypai iš šaltai tempto plieno, labai atsparūs kalimui, galvaniškai padengti 0,25 mm storio vario sluoksniu. Įgilinus pirmąjį, žalvarine sriegine mova priduriamas antrasis, v÷liau trečiasis ir t.t. Ant pirmojo strypo galo, lendančio į žemę, užsukamas specialus smaigalys, o ant viršutinio galo – antgalis, kad kūjo smūgiais arba vibroplaktuku nebūtų pažeistas strypo galas su sriegiu. Tokio įžemintuvo garantinis tarnavimo laikas ne mažiau 30 metų. Norint pasiekti norminę 2,5 Ω varžą, dažniausiai pakanka 2 giluminių įžemiklių ir cinkuotos juostos kontūro pagal transformatorin÷s perimetrą.

4.1.2. Prisilietimo ir žingsnio įtampos

Prisilietimo įtampa (Up) –žmogui tenkanti įžeminimo įrenginio įtampos dalis, kai srov÷ žmogaus kūnu teka iš rankos į ranką arba iš rankos į kojas, prisilietus prie dviejų prisilietimo grandin÷s taškų. Pavyzdžiui, tai gali būti elektros įrenginio su pažeista izoliacija pasyviosios dalys, turinčios potencialą (φk) ir žem÷, turinti potencialą φx, su kuria liečiasi žmogus. Pus÷s rutulio formos įžemikliui ši įtampa bus:

).11

(2 xrr

IU įž

xkp +−⋅

⋅=−= ⋅

π

ρϕϕ

Sutvarkę formulę, tur÷sime:

).1(2 xr

r

r

IU įž

p +−⋅

⋅

⋅=

π

ρ

Pirmoji formul÷s dalis - tai įžemiklio įtampa Uįž., o antrąją pažym÷sim kaip prisilietimo koeficientą αp, tada:

Up= Uįž.·αp.

Ši formul÷ naudojama skaičiuojant prisilietimo įtampą, esant sud÷tingesniems įžemintuvams. Prisilietimo koeficientas αp- priklauso nuo daugelio parametrų, randamas atitinkamų žinynų lentel÷se, priklauso nuo geometrinių įžemiklio matmenų ir atstumo x nuo įžemiklio iki žmogaus. Jis did÷ja did÷jant atstumui x ir tampa lygus vienetui, jei žmogus yra zonoje su nuliniu potencialu. Tokiu atveju Up = Uįž.. Žingsnio įtampa- žmogui tenkanti įžeminimo įrenginio įtampos dalis, kai srov÷ žmogaus kūnu teka iš kojos į koją, o horizontalus atstumas tarp liečiamų vietų – 1m . Pus÷s rutulio formos įžemikliui žingsnio įtampa gali būti apskaičiuojama pagal formulę:

Už= φx - φx+d= Už=Uįž.·β1 ,

34

čia: d- žingsnio ilgis, β1= (φx - φx+d)/Uįž.<1 – žingsnio įtampos koeficientas, įvertinantis potencialin÷s kreiv÷s )(xxϕ

formą. Jis maž÷ja žmogui tolstant nuo įžemiklio (kai x > 20m, Už≈0). Pav.20. Prisilietimo ir žingsnio įtampos

srov÷s tek÷jimo į žemę zonoje

4.1.3. Įžemintuvų projektavimas

Įžemintuvų projektavimas dažniausiai remiasi normine arba leistinąja įžeminimo varža Rįž.N. Tuo atveju duotame plote parenkama įžemintuvo konstrukcija, apskaičiuojami jo matmenys ir įžemiklių skaičius, taip, kad būtų tenkinama nelygyb÷:

Nįžįž RR .≤

EĮĮT nurodomos tokios iki 1000 V tinklo ir įrenginių normin÷s įžeminimo varžos: • Generatorių ir transformatorių neutralių įžeminimo varžos ne didesn÷ kaip 10 Ω. TN

sistemos tinkle jos, kartu su kartotiniais apsauginio nulinio laido įžeminimais, turi būti ne didesn÷s kaip 2,5 Ω;

• Pavienio kartotinio apsauginio nulinio laido įžeminimo varža ne didesn÷ kaip 30 Ω; • Kiekvienos oro ir kabelių linijos apsauginio nulinio laido kartotinių įžeminimo įrenginių

atstojamoji varža turi būti ne didesn÷ kaip 10 Ω; • Vartotojo įžeminimo įrenginių varža turi būti ne didesn÷ kaip 10 Ω; Grunte su didel÷mis savitosiomis varžomis (ρ > 100 Ωm ) EĮĮT nurodoma galimyb÷ pavienių

įžemintuvų norminę varžą padidinti 0,01 ρ kartų, bet ne daugiau kaip 10 kartų. Kiekvienu atveju, turi būti patikrinama prisilietimo prie įžeminimo įrenginio įtampa. Jeigu

įtampa išlieka ilgiau kaip 10 sekundžių, kintamosios srov÷s tinkle ji negali būti aukštesn÷ kaip 50V, o nuolatin÷s - 75 V. Trumpesniam įtampos poveikiui leistinąsias prisilietimo įtampas nustato EN 50179 taip kaip nurodyta 5 lentel÷je:

5. Lentel÷ Poveikio trukm÷, S 10 1,1 0,72 0,64 0,49 0,39 0,29 0,2 0,14 0,08 0,04

Prisilietimo įtampa, V 80 100 125 150 220 300 400 500 600 700 800

Aukštesn÷s kaip 1000 V įtampos izoliuotosios neutral÷s tinkluose (IT sistema), normin÷ įžeminimo įrenginių varža apskaičiuojama pagal formulę:

įž

leistNįž I

UR =. ,

čia: Uleist – aukštesn÷s kaip 1000 V įrenginiams 125 V, jeigu įžeminimas naudojamas ir žemesn÷s kaip 1000 V įrenginiams, tuomet – 50 V;

Iįž - skaičiuojamoji įžem÷jimo srov÷ amperais.

⟨I

ρ

ξ

U π

U ⟨

ξ δ

U

⇒ε µ

35

Aukštesn÷s kaip 1000 V įtampos tiesiogiai įžemintosios neutral÷s tinkluose normin÷ įžeminimo įrenginių varža turi būti ne didesn÷ kaip 0,5 Ω. Įtampa ant įžeminimo įrenginio, tekant įžem÷jimo srovei, turi būti ne aukštesn÷ kaip 10 kV.

Įžeminimo įrenginio projektavimo eiga sekanti: 1. Surenkamos pagrindin÷s žinios apie elektros įrenginį – tipas, rūšis, įtampa, šaltinio neutral÷s

režimas ir kt. 2. Sudaromas elektros įrenginių išsid÷stymo planas; 3. Parenkamas numatomo įžemintuvo tipas, įžemiklių rūšis; 4. Surenkamos žinios apie gruntą paviršiuje ir gilesniuose sluoksniuose, parenkami sezoniniai

grunto varžos koeficientai; 5. Išsiaiškinama kokios yra galimyb÷s panaudoti natūralius įžemiklius, išmatuojama arba

apskaičiuojama jų varža, jeigu natūralūs įžemikliai dominuoja, šis punktas yra 3 p. vietoje; 6. Nustatoma skaičiuojamoji įžem÷jimo srov÷. Jeigu elektros tiek÷jas nesuteikia informacijos -

tenka ją skaičiuoti. Apytiksliai įžem÷jimo srovę 10 ir 35 kV tinkluose galima skaičiuoti pagal formulę:

)35(350 orokabįž llU

I +⋅= ,

čia: U – linijin÷ tinklo įtampa, kV; lkab, loro – kabelio ir oro linijų tinkle ilgis km.

7. Jeigu reikia, skaičiuojamos prisilietimo ir žingsnio įtampos, patikrinamos leistinosios

įtampos atžvilgiu, o taip pat pareikalaujama iš elektros tiek÷jo informacija apie apsaugų nuo įžem÷jimo veikimo laiką;

8. Apskaičiuojama reikalinga dirbtinio įžemintuvo varža Rįž.d (jeigu esama ir natūralių įžemiklių, kurių varža Rįž.n), pagal formulę:

Nįžnįž

Nįžnįždįž RR

RRR

..

... −

⋅≤ ;

9. Aukščiau išd÷stytais būdais skaičiuojama atstojamoji vertikalių bei horizontalių dirbtinių

įžemiklių varža. Skaičiavimuose turi būti įvertinami grunto varžos sezoniniai ir įžemiklių efektyvumo (ekranavimo) koeficientai. Skaičiavimo rezultatas turi tenkinti 8 punkte nurodytą nelygybę;

10. Patikrinama ar natūralių ir dirbtinių įžemintuvų visuma atitinka normin÷s (pagal EĮĮT) įžeminimo varžos Rįž.N reikalavimus:

nįždįž

nįždįžNįž RR

RRR

..

... +

⋅≥ ;

11. Jeigu įžemintuvas skaičiuotas 10 arba 35 kV tinklui, patikrinamas jo potencialas leistinosios

prisilietimo (žingsnio) įtampos atžvilgiu.

4.1.4. Įžemimo įrenginių kontrol ÷

Pagrindinis norminis dokumentas nustatantis įžeminimo įrenginių priežiūros tvarką yra elektros įrenginių bandymų normos ir apimtys (EĮBNirA). Numatomos tokios kontroliavimo priemon÷s:

• Dirbtinio įžemintuvo elementai ir jungiantieji laidikliai tikrinami kol dar nepripilta grunto ir neprijungti natūralieji įžemintuvai;

• Po remonto, bet ne rečiau kaip kas 12 metų, turi būti patikrinamos visos įžeminimo įrenginiui priklausančios jungtys. Tikrinimo metu jungtys padaužomos plaktuku ir stebima ar n÷ra įtrūkių, be to išmatuojama pereinamoji jungčių varža. Ji turi būti ne didesn÷ kaip 0,1 Ω.

36

• Ten kur yra korozijos pavojus (dažniausiai prie iš÷jimo į žem÷s paviršių) tikrinamas įrūdijimo laipsnis kartą per 8 metus, kitur kas 12 metų;

• Oro linijose, nepriklausomi nuo įtampos, įžeminimo įrenginių varžos matuojamos sumontavus, suremontavus bei eksploatuojant ne rečiau kaip 1 kartą per 12 metų;

• Vartotojų įžeminimo įrenginių varžos matuojamos taip: 1. iki 1000 V elektros įrenginių, ne rečiau kaip 1 kartą per 3 metus; 2. auktesn÷s kaip 1000 V iki 35 kV – 1 kartą per 6 metus; 3. lift ų, skalbyklų, pirčių ir kranų įžeminimo taškai – 1 kartą per metus.

Ten, kur įžemintuvai suprojektuoti vadovaujantis prisilietimo (žingsnio) įtampos kriterijumi, sumontavus, permontavus ir suremontavus, bet ne rečiau kaip 1 kartą per 12 metų, turi būti matuojama prisilietimo (žingsnio) įtampa.

Įžemintuvo varža matuojama tam skirtais prietaisais, kuriuose dažniausiai naudojama ampermetro – voltmetro schema. Žemiau, 21 pav. pateikiama tokia schema ir ji paaiškinama.

xφ

1.5·D

φx

1.5·DD

Ušalt

Uįž Iįž

P T

V

A

Pav.21. Įžemintuvo varžos matavimas.

Schemoje : P ir T – potencialinis ir srov÷s elektrodai ; D – įžemintuvo matmenys .Matavimo tikslumas bus užtikrintas tik tuo atveju, jeigu potencialinis elektrodas bus nulinio potencialo zonoje įžemiklio bei srov÷s elektrodo atžvilgiu .

Varža nustatoma tik po įtampos ir srov÷s matavimų, pagal formulę:

I

U = R

įž

įžįž

Greta tradicinių įžeminimo vientisumo ir varžos matavimo prietaisų, dabar jau naudojamos

įžeminimo varžos matavimo repl÷s. Jos leidžia greitai ir absoliučiai saugiai atlikti matavimus neatjungiant elektros instaliacijos nuo įžeminimo įrenginio.

4.2. Apsauginis įnulinimas Įnulinimas – iki 1000 V įtampos tinkluose - pasyviųjų įrenginio dalių tikslinis sujungimas su

tiesiogiai įžeminta trifazio maitinimo šaltinio neutrale, vienfazio maitinimo šaltinio apvijos tiesiogiai įžemintu tašku arba įžemintu nuolatin÷s srov÷s šaltinio poliumi.

Apsauginio įnulinimo paskirtis –faz÷s izoliacijos pramušimo į korpusą atveju, sumažinti įtampos egzistavimo ant elektros įrenginio korpuso trukmę ir jos didumą žem÷s atžvilgiu.

Įnulinimo veikimo principas – vienfazis izoliacijos pažeidimas įrenginio korpuso atžvilgiu,

37

paverčiamas trumpuoju jungimu. Trumpojo jungimo srov÷ sumažina įrenginio korpuso įtampą žem÷s atžvilgiu ir užtikrina greitą automatinį elektros įrenginio atjungimą nuo tinklo įtampos.

Įnulinimo taikymo sritis – trifaziai TN sistemos tinklai iki 1000V, vienfaziai dviejų laidų tinklai su įžemintu maitinimo šaltinio vienu apvijos gnybtu.

Įnulinimas daromas sujungiant elektros įrenginių korpusus ir kitas PLD su įžemintu nuliniu apsauginiu laidu PEN arba apsauginiu laidu PE (TN-S posistem÷je). 22 pav. pavaizduota įnulinimo schema trifaziam keturių laidų kintamosios srov÷s tinklui. Tokie 400/230 V tinklai šiuo metu yra dažniausiai sutinkami Lietuvos elektros tiekimo ir įmonių elektros paskirstymo sistemose.

tr.j.I

fU tr.j.I

PEN f

Z

R0I 0

PEN

hIR h

L2L3

L1

U

Z /3Tr

tr.j.I

L1Z

SaugikliaiK

R0

I 0

U

I h

Imtuvas

a) principin÷; b) vienfaz÷ ekvivalentin÷

Pav.22. Įnulinimo schema:

ZL1 - fazinio laido varža; R0 - neutral÷s įžeminimo varža; ZPEN. - nulinio apsauginio laido varža; Ztr./3 - transformatoriaus apvijos varža. Rh – žmogaus kūno varža

Pagrindiniai reikalavimai įnulinimui – užtikrinti patikimą ir greitą trumpojo jungimo srovių

apsaugos veikimą ir greitą (sekund÷s dalys) elektros įrenginio su pažeista izoliacija atjungimą. Atjungimo aparato (saugiklio, automatinio jungiklio) suveikties laikas priklauso nuo trumpojo jungimo srov÷s, pratekančios per apsaugos prietaiso kontroliuojamą grandinę, didumo. Tod÷l, įnulinimo veikimo laikas labai priklauso nuo to, ar faz÷-nulis kilpos grandin÷je teka pakankamo dydžio trumpo jungimo srov÷. Ši srov÷, tek÷dama gradine, sukelia visose jos dalyse įtampos kritimus, kurių suma lygi fazinei įtampai, t.y. įrenginio korpuso įtampa žem÷s atžvilgiu yra tik dalis fazin÷s ir atitinka įtampos kritimą PE arba PEN laiduose.

Bet kuriuo atveju, korpuso, kitos pasyviosios arba pašalin÷s laidžiosios dalies įtampa žem÷s atžvilgiu neturi būti didesn÷ už leistinąją.

4.2.1.Apsauginio įnulinimo skaičiavimas

Įnulinimo skaičiavimas atliekamas tam, kad nustatyti sąlygas prie kurių avarijos atveju įvyks

patikimas pažeisto elektros įrenginio atjungimas nuo tinklo ir avarijos metu įtampa ant korpuso bus sumažinta iki nepavojingo didumo.

Įrengiant įnulinimą reikia įvykdyti šiuos reikalavimus: 1. Trumpojo jungimo srov÷ turi atitikti sąlygą: nomjtr IkkI ⋅⋅≥ 21.. ,

38

čia: k1 – atjungimo aparato poveikio srov÷s kartotinumo koeficientas; k2 – apsaugos aparato veikimo atsargos koeficientas; Inom.- apsaugos aparato vardin÷ srov÷.

2. PE arba PEN laido varža turi būti kiek įmanoma mažesn÷;

3. Maitinimo šaltinio neutral÷s darbinio įžemintuvo varža Ω≤ 5,20R , kartu su kartotiniais

linij ų įžeminimais.

Koeficientas k1 priklauso nuo parinkto apsaugos aparato poveikio srov÷s kartotinumo - vardin÷s darbo srov÷s atžvilgiu. Jo didumą nusako imtuvo ypatumai ir parinkto komutacinio-apsaugos aparato charakteristika. Koeficientas k1 dažniausiai parenkamas projektuojant elektros tiekimo ir paskirstymo tinklus, bei sudarant skaičiuojamasias elektros imtuvų maitinimo schemas.

Koeficientas k2 įvertina galimus koeficiento k1 nukrypimus d÷l susid÷v÷jimo, aplinkos veiksnių (temperatūros, dr÷gm÷s, užterštumo). Jis gali būti priimamas nuo 1 iki 1,4, o dažniausiai- 1,25.

Įnulinimo skaičiavimo metu parenkamas PE arba PEN laidas ir nustatoma jo varža. Ji turi būti tokio didumo, kad kartu su fazinio laido ir maitinimo šaltinio (transformatoriaus) apvijos varža užtikrintų grandin÷je reikiamo didumo trumpojo jungimo srovę. Skaičiavimas ypatingas tuo, kad reikia įvertinti visus veiksnius, kurie gali sumažinti laukiamą trumpojo jungimo srovę. Trumpo jungimo srovei skaičiuoti taikoma apytiksl÷ formul÷:

KT

fjt

ZZ

UI

+=

3

.. ;

čia: ZT - transformatoriaus varža; ZK - fazinio ir nulinio laidiklių kilpos varža

Fazinio ir PE arba PEN laidų kilpos varžą tiksliai galima skaičiuoti pagal formulę:

2

..2

. )()( anfanfanfK XXXRRZ −++++=

čia:

Rf, Rn.a - laidų aktyviosios varžos; Xf, Xn.a - laidų induktyviosios varžos; Xf-n.a - laidų išorin÷ induktyvioji varža.

Laidų aktyviosios ir induktyviosios varžos nesunkiai randamos žinynuose. Išorin÷s

induktyviosios varžos nustatymas sud÷tingesnis. Apvalaus skerspjūvio laidams iš spalvoto metalo ši varža gali būti skaičiuojama pagal formulę:

d

DlX or

anf

2ln. π

µµϖ=− ,

čia: µr - santykin÷ aplinkos magnetin÷ skvarba; µo - absoliuti vakumo magnetin÷ skvarba; D - atstumas tarp laidų, m; d - laidų diametras,m; l - linijos ilgis, m.

Jeigu dažnis 50 Hz, aplinka – oras, formul÷ supaprast÷ja:d

DX anf

2ln1256,0. =− .

39

Mažiau tiksliuose skaičiavimuose orin÷ms linijoms šia varžą galima priimti apie 0,6 Ω/km. Jeigu D ir d yra tos pačios eil÷s dydžiai - Xf-n.a yra mažesn÷ už 0,1 Ω/km ir gali būti neįvertinama. Atsakingais atvejais, kai reikalingas didelis skaičiavimo tikslumas, reikia dar įvertinti izoliacijos pramušimo vietos varžą (tame tarpe ir elektros lanko), srov÷s transformatorių pirmin÷s apvijos varžą, komutacinių automatinių jungiklių ir maitinančios sistemos įnešamą iš aukštos įtampos pus÷s varžas. Skaičiavimai darosi ypatingai sud÷tingi, jeigu faz÷ – PE arba PEN laidų grandin÷je yra feromagnetiniai laidikliai (plieniniai loviai, vamzdžiai, konstrukciniai plienai).

4.2.2. Prisilietimo įtampa

Korpuso įtampą žem÷s atžvilgiu sudaro įtampos kritimas PE arba PEN laidų varžoje Zn.a., kuris egzistuoja tol, kol saugantis grandinę nuo trumpojo jungimo aparatas atjungs srovę. Įtampos didumą galima nustatyti pagal formulę:

anjtk ZIU .. ⋅= .

Srov÷ pratekanti per žmogaus kūną, jam prisilietus prie įrenginio turinčio pažeistą izoliaciją PLD, bus lygi:

.....

h

anjt

h

Kh R

ZI

R

UI

⋅==

Saugumo sąlygos gali būti vertinamos pagal palietimo įtampą (blogiausiu atveju tai gali būti Uf), arba pagal srovę Ih. Vienaip ar kitaip vertinant svarbu, kad įtampa Uk egzistuotų ne ilgiau už leistinąjį laiką tleist. Jeigu negalima užtikrinti, kad atjungimo aparatas veiktų pakankamai greitai, reikia ieškoti priemonių kaip sumažinti Uk. Tai galima padaryti didinant PE arba PEN laido skerspjūvį, bet tuomet did÷ja trumpojo jungimo srov÷ It.j. ir įtampa Uk sumaž÷ja nežymiai. Kitas būdas, leidžiantis sumažinti Uk, yra kartotini ų įžemiklių panaudojimas.

Kartotinieji įžemikliai naudojami įnulinto įrenginio PLD potencialui sumažinti, veikia: 1. kai prateka srov÷ It.j. esant įnulinimo sistemai tvarkingai; 2. kai įnulinimo sistema netenka ryšio su įtampos šaltiniu.

Laikantis EĮĮT reikalavimų, kartotinis PE arba PEN laido įžeminimas turi būti įrengiamas oro ir

kabelių linijose, bei ilgesnių nei 200 m linijų atšakų galuose. Pavienių kartotinių įžeminimų varža gali būti 30Ω, tačiau tinkle esančių kartotinių įžeminimų atstojamoji varža negali būti didesn÷ kaip 10Ω. Įnulinto įrenginio ir tinklo su kartotiniu įžeminimu schema pateikta 23 pav. Schemoje parodyti kartotinis Rk ir darbinis R0 įžeminimai dirba kaip įtampos daliklis. Įvykus trumpajam jungimui tarp fazinio laido ir įnulinto korpuso arba kitos PLD, kai yra nulinis apsauginis laidininkas PEN, pratek÷s srov÷ Ih lygi:

).()(I0

.. kk

h

PENjtrh R

R

R

R

ZI +⋅⋅≅

Nutrūkus nuliniam apsauginiam laidininkui tinkle be papildomo įžeminimo, ant elektros įrenginio korpuso su pažeista izoliacija atsiras fazin÷ įtampa. Iškils gr÷sm÷ žmogaus gyvybei.

40

R

I

Saugikliai

PEN

L1L2L3

Imtuvas

tr.j.

PENI

Uf

I h

0

I iz.k

U K

R

I

k

ιζ.κI

ιζ.κ

Z PEN

a) Principin÷ tinklo su kartotiniu įžeminimu schema

R

ZPEN

ZTR /3 ZL1

UL1 tr.j.I

I h

R hiz.kI0 kR

I iz.k

b) Ekvivalentin÷ tinklo su kartotiniu įžeminimu schema

Pav.23. Įnulinimo schema su apsauginio – nulinio laidininko

kartotiniu įžeminimu.

Papildomas įžeminimas užtikrina įtampos sumaž÷jimą ant įrenginio korpuso ir tada srov÷ per žmogų tek÷s tokio dydžio :

).(I0

kk

h

fh R

R

R

R

U+⋅=

Įnulinimo kontrol÷ liftų, pirčių ir kranų įrenginiuose atliekama vieną kartą metuose, kituose vartotojų įrenginiuose 1 kartą per 3 metus. Elektros tiekimo įrenginiuose ne rečiau kaip 1 kartą per 12 metų.

Elektros įrenginiams, dirbantiems TN tinkle labai pavojingose sąlygose, gali būti naudojama 24 pav. parodyta stacionari įnulinimo kontrol÷s schema. Matavimo metu, 6-12 V transformatoriaus srov÷ trumpam laikui paleidžiama 1-2-3-4-5-6-7-8-1 kontūru ir išmatuojama įtampa bei srov÷.

Kilpos faz÷ – apsauginis nulinis laidas varža nustatoma pagal išmatuotą įtampą Uiš ir srovę Iiš pagal formulę:

.iš

išk I

UZ =

Trumpo jungimo srov÷ apytiksliai bus: k

fK Z

UI ⋅= 85,0 , čia 0,85 - koeficientas įvertina

matavimo paklaidą.

41

A

V

0R Rk

matI

L1L2L3

Uf

PEN2

3

4

1

5

67

8

Pav.24. Išjungto įrenginio įnulinimo kontrol÷s schema.

Pravartu susipažinti su I priede pateiktu situacijos nagrin÷jimu, kai TN-C sistemoje yra

nutrūkęs 0,4 kV orin÷s linijos PEN laidas 4.3. Apsauginis atjungimas

Apsauginis atjungimas-tai greitai veikiančio apsaugos aparato panaudojimas, turint tikslą

atjungti elektros įrenginį kai atsiranda pavojus sužaloti žmogų elektros srove. Šiuo metu apsauginis atjungimas yra pati efektyviausia apsaugos priemon÷. Vakarų šalių

patirtis rodo, kad intensyvus tokių apsaugos aparatų naudojimas žymiai sumažina elektros traumų tikimybę.

Apsauginis atjungimas vis dažniau naudojama ir mūsų krašte. Ši apsaugos priemon÷ rekomenduojama EĮĮT ir kituose norminiuose dokumentuose, kaip lygiavert÷ įžeminimui ar įnulinimui, puikiai tinkanti visų rūšių tinkluose (išskyrus TN-C posistemę). Pirmoje eil÷je apsauginis atjungimas tur÷tų būti įrengiamas naujai statomuose, rekonstruojamuose, renovuojamuose gyvenamuosiuose namuose, visuomeniniuose pastatuose, pramoniniuose įrenginiuose nepriklausomai nuo nuosavyb÷s formos ir priklausomyb÷s. Negalima naudoti apsauginio atjungimo įrenginius (AAĮ) tais atvejais, kada netik÷tas atjungimas gali pakenkti technologinio proceso situacijoms - pavojingoms personalui, priešgaisrin÷s apsaugos atsijungimui, apsaugin÷s signalizacijos atsijungimui ir t. t.

Pagrindiniai AAĮ elementai yra apsauginio atjungimo prietaisas ir vykdantysis įrenginys – automatinis jungiklis. Apsauginio atjungimo prietaisas – tai atskirų elementų rinkinys, kuris priima į÷jimo signalą, reaguoja į jo pakitimus ir prie užduotos signalo reikšm÷s paveikia išjungiklį. Vykdantysis įrenginys – automatinis jungiklis, gavęs signalą iš apsauginio atjungimo prietaiso, užtikrina elektros įrenginio (elektros linijos ar tinklo) atjungimą.

Pagrindiniai reikalavimai , kuriuos turi atitikti AAĮ: 1. Veikimo greitis. Atjungimo laikas tatj, turi būti trumpesnis už leistinąjį. Leistinąjį laiką

nurodo EN 50179, jis priklauso nuo palietimo įtampos didumo, žr. lentelę 4.1.3. skyriuje. Egzistuojančios prietaisų ir aparatų, naudojamų apsauginio atjungimo schemose, konstrukcijos užtikrina atjungimo laiką tatj = 0,05 ÷ 0,2 s;

2. Didelis jautrumas - sugeb÷jimas reaguoti į mažas į÷jimo signalų reikšmes. Labai jautrūs AAĮ gali užtikrinti žmogaus, prisilietusio prie fazin÷s įtampos apsaugą;

3. Veikimo selektyvumas, t. y. sugeb÷jimas atjungti nuo elektros šaltinio tik tą įrenginį arba tinklo atkarpą, kurioje atsirado pavojus žmogui;

4. Savikontrol÷ – sugeb÷jimas reaguoti į savo vidaus gedimus. Turintis šią savybę prietaisas labai vertinamas, nes duoda signalą vykdančiam įrenginiui atjungti saugomą objektą arba signalizuoti apie nepatikimą AAĮ būklę, tuo sumažindamas elektros traumos tikimybę;

5. Patikimumas – sugeb÷jimas veikti bet kokiose sąlygose, esant AAĮ darbą trikdantiems veiksniams. Pavyzdžiui pasikeitus įtampai, dažniui arba kitiems tinklo ar įrenginio parametrams nekeliantiems pavojaus žmogui. Neturi būti klaidingų veikimo atvejų, nes

42

tvarkingo įrenginio atjungimas gali sukelti didelius nuostolius arba pavojus. Naudojimo sritis AAĮ neribojama: jie gali būti naudojami bet kokios įtampos tinkluose, esant bet

kokiam neutral÷s režimui. Daugiausiai AAĮ paplitę iki 1000 V elektros tinkluose. Čia jie užtikrina saugumą įvykus:

- faz÷s susijungimui su korpusu, - tinklo izoliacijos varžos žem÷s atžvilgiu sumaž÷jimui žemiau nustatytos ribos, - žmogui prisilietus prie įtampą turinčių dalių, naudojant kilnojamus elektros įrengimus, įrankius

ir kt. Taip pat AAĮ gali būti naudojami kaip savarankiški apsaugos įrenginiai, bei kaip papildomos

apsaugos priemon÷s kartu su įnulinimu arba apsauginiu įžeminimu. Kiekvienu konkrečiu atveju turi būti parenkamas atitinkamo tipo AAĮ, kurio savyb÷s turi būti suderintos su tinklo ir saugomo elektros įrenginio parametrais.

4.3.1. Apsauginio atjungimo įrenginių tipai.

Elektros tinklo darbas kaip normaliame režime, taip ir avariniame režime gali būti apibūdinamas

įvairiais parametrais, kurie gali keistis priklausomai nuo sąlygų ir darbo režimo. Kai kurie parametrai susiję su žmogaus sauga, tod÷l juos galima panaudoti kaip į÷jimo signalus apsauginio atjungimo įrenginiui. Dažniausiai naudojami tokie: - korpuso potencialas žem÷s atžvilgiu; - įžem÷jimo srov÷; - nulin÷s sekos įtampa; - operatyvin÷ srov÷. - skirtumin÷ srov÷ (nulin÷s sekos srov÷); - faz÷s įtampa žem÷s atžvilgiu;

Gali būti naudojami ir kombinuoti AA įrenginiai, reaguojantys į kelis į÷jimo signalus. Apsauginio atjungimo įrenginio, reaguojančio į korpuso potencialą žem÷s atžvilgiu, paskirtis –

žmonių pažeidimo elektros srove pavojaus pašalinimas atsiradus ant įžeminto ar įnulinto korpuso padidintam potencialui. Paprastai šie įrenginiai yra papildoma apsaugos priemon÷ prie įnulinimo ar įžeminimo. Įrenginys pradeda veikti, jeigu atsiradęs ant pažeisto įrengimo korpuso potencialas φk bus didesnis už φk.leist., kuris parenkamas atsižvelgiant į ilgalaikę leistinąją prisilietimo įtampą Upr.leist.

28 pav. pavaizduotoje schemoje jutiklis, kontroliuojantis įrenginio korpuso potencialą φk, yra įtampos rel÷ ĮR, sujungta su žeme per papildomą įžemintuvą Rįž.pap.

Rpag.iz

Imtuvas

Z1

Ip

Iiz Riz

IR

Stop

Start

MP

L1L2L3

Uf

Pav.25. AAĮ, reaguojančio į korpuso potencialą, principin÷ schema

Esant faz÷s susijungimui su įžemintu (ar įnulintu) elektros įrenginio korpusu, pirmiausiai apsauginis įžeminimas sumažina įtampą ant įrenginio korpuso iki

43

įžįžk RIU ⋅= ,

čia: Rįž – apsauginio įžeminimo varža. Jeigu ši įtampa viršys rel÷s ĮR nustatytą įtampą Unust, tai rel÷, veikiama srov÷s Ip, savo kontaktais

atjungs magnetinio paleidiklio MP maitinimo grandinę. Tuomet, magnetinio paleidiklio MP j÷gos kontaktai atjungs įrenginį su pažeista izoliacija, t. y. AAĮ įvykdys savo paskirtį, jeigu apsauginis įžeminimas nepaj÷gs sumažinti korpuso įtampą iki Uk.leist.

Šio tipo AAĮ privalumas – schemos paprastumas. Trūkumai – reikalingas papildomas įžeminimas įtampos relei, n÷ra savikontrol÷s, neselektyvus atjungimas, kai prijungti keli korpusai prie vieno apsauginio įžemintuvo, reikia koreguoti įtampos rel÷s nustatymą keičiantis Rįž.pap. varžai. Trūkumai rimti, tod÷l tokio tipo AAĮ naudojami retai.

AA Į schemos reaguojančios į įžem÷jimo srovę gali būti naudojamos tik ten, kur įrenginio korpusas izoliuotas nuo žem÷s. Neutral÷s režimas gali būti bet koks. Veikimas pagristas srov÷s rel÷s, įjungtos tarp įrenginio korpuso ir pagalbinio įžemintuvo arba apsauginio laido, panaudojimu. Toks AA Į turi tokius pačius privalumus ir trūkumus kaip ir aprašytas aukščiau.

AA Į schemos jautrios nulin ÷s sekos įtampai kontroliuoja laidų izoliacijos simetriją žem÷s atžvilgiu. Tokiu principu veikia gana plačiai naudojami asimetrai, ventiliniai izoliacijos kontrol÷s prietaisai. Naudotini mažai išsišakojusiuose trifaziuose tinkluose su izoliuota neutrale (IT). Čia taip pat n÷ra selektyvumo, savikontrol÷s, prietaisas nereaguoja į simetrinį izoliacijos blog÷jimą.

Apsauginio atjungimo įrenginiai panaudojantys operatyvinę srovę kontroliuoja, specialiai tam pasitelktą, nuolatinę srovę, tekančią per tinklo ar linijos izoliaciją ir įžemintuvą. Tokie AAĮ gali būti naudojami kaip savarankiška, apsaugos nuo prisilietimo prie įtampą turinčių dalių, priemon÷. Naudojama tinkluose su izoliuota neutrale (dažniausiai šachtose, karjeruose). Kontroliuojamos elektros įrangos korpusas gali būti įžemintas arba ne. Tokių AAĮ schemos jautrios izoliacijos talpai, tod÷l išsišakojusiuose tinkluose, žmogui prisilietus prie įtampa turinčių dalių, elektros įrenginys gali būti neatjungtas. Prie trūkumų taip pat gali būti priskirta tai, kad schema sud÷tinga, reikalingas nuolatin÷s srov÷s šaltinis. Svarbi šios rūšies AAĮ savyb÷ – savikontrol÷: nutrūkus operatyvin÷s (nuolatin÷s) srov÷s grandinei, kontroliuojamas įrenginys atjungiamas. Tokie AAĮ plačiai naudojami, bet beveik visi jie skiriami žmogaus saugai sprogiose zonose.

AA Į schemos, reaguojančios į skirtumin ę srovę šiuo metu naudojamos plačiausiai. Tod÷l, toliau sekančiame skyrelyje pateikiamas smulkesnis šio prietaiso aprašymas.

4.3.2. Skirtumin÷s srov÷s AAĮ

Pagal veikimo principą šis apsauginio atjungimo įrenginio tipas yra greitaveikis apsauginis

išjungiklis, automatiškai atjungiantis kontroliuojamą elektros įrenginį nuo tinklo, įvykus vienfaziam ar trifaziam nesimetriniam srov÷s nutek÷jimui į žemę. Srov÷s nutek÷jimas gali būti iššauktas tiesioginiu žmogaus prisilietimu prie įtampą turinčių dalių, apsaugin÷s izoliacijos pažeidimu ar jos sen÷jimu ir kitomis priežastimis. Iš visų elektros apsauginių priemonių šis AAĮ tipas yra vienintelis, užtikrinantis žmogaus apsaugą nuo elektros srov÷s poveikio prisilietus prie įtampą turinčių dalių.

Pagrindin÷ šio tipo AAĮ paskirtis – žmogaus apsauga nuo elektros srov÷s poveikio. Be to, AAĮ užtikrina ir kitos, svarbios užduoties, įvykdymą – užsidegimų ir gaisrų, įvykstančių d÷l ilgalaikio srov÷s nutek÷jimo ir po to sekančio trumpo jungimo srovių galimyb÷s prevencija. Pagal techninį AAĮ realizavimą ( panaudojimą ) jie skirstomi į du , pagal veikimo principą, skirtingus tipus : Elektromechaniniai AAĮ – jiems nereikalingas maitinimo šaltinis. Veikimui reikalingą energiją jie paima iš paties signalo – nutek÷jimo srov÷s, į kurią prietaisas reaguoja. Elektroniniai AA Į – jie yra priklausomi nuo maitinimo šaltinio. Jų mechanizmui, kad įvykdyti atjungimo operaciją, reikalinga elektros energija, kurią jie gauna arba nuo kontroliuojamos grandin÷s ( tinklo ) arba iš nepriklausomo ( pašalinio ) šaltinio. Tokio tipo AAĮ valdymo elemento funkciją gali atlikti elektroninis stiprintuvas ir jautri elektromagnetin÷ rel÷ (tarpin÷). Vykdymo įrenginio funkcijai dažniausiai naudojamas magnetinis paleidiklis arba kontaktorius, valdymo grandin÷je turintis AAĮ

44

valdymo elemento - rel÷s normaliai sujungtą kontaktą. Maitinimo šaltinis dažniausiai yra tinklas.

1

1

Φ

Φ

IL2 L1I'

L1 N

21

AI

NL1

4

T

3

5

Pav.26. Skirtumin÷s srov÷s AAĮ struktūrin÷ schema

Skirtumin÷s srov÷s apsauginio atjungimo įrenginys formuojamas iš tokių, 26 pav. parodytų,

funkcinių blokų: 1 – skirtumin÷s srov÷s jutiklis; 2 – valdymo elementas: 3 – vykdymo įrenginys: 4 – tikrinimo ( testavimo ) grandin÷: 5 – tikrinimo ( testavimo ) grandin÷s mygtukas.

Europos sąjungos šalyse ir Rusijoje elektrotechnin÷s normos (DIN VDE 0664) leidžia naudoti, kaip apsaugos priemones, tik pirmojo tipo ( klas÷s ) AAĮ. Papildomi įrengimai, naudojami elektroniniuose AAĮ, jų maitinimo problemos, mažina šių įrenginių patikimumą. Tokie, elektroniniai AA Į, leidžiami naudoti tik kaip papildomos apsaugos priemon÷s prie kitų, pagrindinių apsaugos įrenginių. Tod÷l žemiau pateikiame išsamesnį veikimo aprašymą tik pirmojo tipo AAĮ. Daugumoje dabartiniu metu naudojamų elektromechaninių AAĮ, kaip skirtumin÷s srov÷s jutiklis, naudojamas precizinis srov÷s transformatorius (rusų literatūroje dažnai vadinamas “nulin÷s sekos srov÷s transformatoriumi – NSST“, o Europoje žinomas kaip Ferančio transformatorius FT).

Toks transformatorius suformuoja pakankamą signala valdymo elementui, jeigu pirmin÷je grandin÷je pratekančios srov÷s (16-224 A) skiriasi daugiau kaip 10-1000 mA (Siemens firmos duomenys). Charakteringa valdymo elemento savyb÷ yra tai, kad jis suveikia net nutrūkus faziniam ar nuliniam laidui, t. y. jis veikia nepriklausomai nuo įtampos. Vykdymo įrenginys valdymo elemento elektros signalą paverčia mechaniniu, kuris paveikia jungiklio j÷gos kontaktų užraktą, panašų į įprastinių automatinių jungiklių mechanizmą. Normaliame režime, pratekančių per pirminę FT apviją, grandin÷s darbo srovių suma lygi nuliui. Tokios, tarpusavyje subalansuotos srov÷s, FT magnetolaidyje nesukuria jokio magnetinio srauto ir antrin÷je FT grandin÷je neatsiranda indukcin÷ evj. Pirmin÷je FT apvijoje srovių balansas neturi priklausyti nuo pratekančių srovių didumo, t.y. esant bet kokioms srov÷ms (net ir trumpojo jungimo tarp pirmin÷s apvijos laidų), antrin÷s apvijos evj turi būti lygi nuliui. Tokiu atveju, AAĮ nebus aktyvinamas, nes jis turi informaciją, kad jo kontroliuojamoje zonoje izoliacijos varžą žem÷s ir kitų grandinių atžvilgiu yra tvarkinga, nuot÷kio srov÷s neviršija nuostatos, neatsirado papildoma grandin÷ šuntuojanti izoliacijos varžą (n÷ra prisilietimo, ar nutek÷jimo). Atsiradus srovių skirtumui, pvz.: nutekant srovei į žemę arba jai pratekant per žmogų jam prisilietus prie srovei laidžių dalių, srovių o tuo pačiu ir magnetinių srautų balansas pasikeičia. Transformatoriaus antrin÷je grandin÷je atsiranda evj, kuri priverčia per valdymo elementą pratek÷ti elektros srovę. Valdymo elementas, veikdamas labai panašiai kaip poliarizuotos rel÷s inkar÷lis, paveikia vykdymo įrenginio užraktą ir priverčia atsijungti j÷gos kontaktus, kurie atjungia maitinimą.

45

Tikrinimo (testavimo) grandin÷, nuspaudus mygtuką ( T ), sukuria nuot÷kio srovę, kuri patikrina ar gerai veikia AAĮ. Patariama tokį patikrinimą daryti ne rečiau kaip kartą per m÷nesį arba kiekvieną kartą įjungus įtampą.

4.3.3.Skirtumin÷s srov÷s AAĮ technin÷s charakteristikos

1. Nominali įtampa ( Un ) – tai įtampos reikšm÷ užtikrinanti AAĮ kontaktų normalų darbo režimą. Ji būna Un = 230; 400; 690 V.

2. Nominali apkrovos srov÷ ( In ) – tai srov÷s reikšm÷ prie kurios AAĮ gali dirbti ilgalaikiame režime. Ji būna In = 6; 10; 16; 20; 25; 32 40; 63; 80; 100; 125 A.

3. Nominali skirtumin÷ atjungimo srov÷ ( ∆In ) – tai srovių skirtumas, kuriam esant atsijungia AA Į. Ji būna ∆In = 0,01; 0,03; 0,04; 0,1; 0,3; 0,5; 1,0 A.

4. Nominalus atjungimo laikas ( Tn ) – tai laiko tarpas tarp momento kai atsiranda pakankamo didumo skirtumin÷ srov÷ ∆I ir momento, kai pilnai užgęsta atjungiamos srov÷s elektrinis lankas. Maksimalus leistinas atjungimo laikas priklauso nuo skirtumin÷s srov÷s, bet neturi viršyti 6. lentel÷je nurodytų laikų.

6. Lentel÷ Skirtumin÷ srov÷ ∆In 2 ∆In 5 ∆In 500 mA Leidžiama atjungimo trukm÷, Tn, S 0,3 0,15 0,04 0,04

Be šių reikalavimų dar yra kitų taisyklių ir normų, taikomų AAĮ. Iš jų galima išskirti šias: 1. AAĮ turi reaguoti ne tik į kintamąją sinusinę, bet ir į pulsuojančią nuolatinę nutek÷jimo srovę,

bei srovę turinčią aukštesn÷s eil÷s harmonikas. Šis reikalavimas susijęs su tuo, kad dauguma elektros įrenginių yra naudojami su lygintuvais ir su tiristoriniu valdymu.

2. AAĮ netur÷tų reaguoti į darbo ir paleidimo srovių šuolius ir impulsus kurių amplitud÷ iki 250 A.

З.AAĮ turi tur÷ti didelį terminį atsparumą- išlaikyti trumpo jungimo srovę iki 10 kA, kol išsilydis saugiklio tirptukas arba paveiks kitokia apsauga nuo trumpojo jungimo.

4.AAĮ turi patikimai veikti esant aplinkos temperatūrai nuo -25 iki +40oC Tokiu būdu, greitai atjungiant srovę, yra ribojamas srov÷s tek÷jimo laikas žmogaus kūnu, kai jis

prisiliečia prie elektros .grandin÷s. Žiūrint į leistinų srovių ir jų tek÷jimo laiko žmogaus kūnu priklausomyb÷s grafiką (27 pav.), matome, kad AAĮ suveikimo parametrai garantuoja reikiamą apsaugą nuo elektros srov÷s saugomoje zonoje.

I,mA

B

A

t.mc500050010020

1000500200

100

2050

105

Pav.27. Kintamos srov÷s (50-60 Hz) – laiko įtaka žmogaus fiziologinei būklei

ir AA Į darbo charakteristika. A - širdies fibriliaciją sukeliančių elektros srovių sritis (tikimyb÷ <50 %); B - AAĮ suveikties zona.

46

Pagal konstrukcija AAĮ yra gaminami dvipoliai (vienfaziams įrenginiams) ir keturpoliai (trifaziams). Jie gerai atlieka savo saugos funkcijas įvairiose tinklų schemose. EĮĮT 1.7.10, 1.7.11 ir 1.7.12 skirsniuose nurodoma, kad AAĮ galima naudoti TN (visose posistem÷se), TT ir IT tinkluose, jeigu įvykdomos tokios sąlygos:

• TN sistemoje – ZS·IN ≤ UL; • TT sistemoje - RA·IN ≤ UL; • IT sistemoje - RA·IN ≤ UL;

čia: ZS – grandin÷s „faz÷-nulis“ pilnutin÷ varža; IN – skirtumin÷s srov÷s apsaugos suveikties srov÷; UL – saugi įtampa.

Žemiau pavaizduota tipin÷ AAĮ įjungimo į tinklą su įžeminta neutrale schema.

Rd

Apkrova1 N32

AAI

L3

PEN

L2

L1

Pav.28. Elektros įrenginio schema su AAĮ ir „klasikiniu“ įnulinimu.

L1, L2, L3 - linijiniai laidininkai; PEN- apsauginis nulinis laidininkas; Rd-darbo įžeminimas.

Specialiųjų patalpų ir technologinių procesų EĮĮT (8) gyvenamosios ir visuomenin÷s paskirties pastatų elektros įrenginiuose numato platų AAĮ panaudojimą. Reikalaujama įrengti AAĮ tokiais atvejais:

• Kai naudojami kilnojami prietaisai ir priemon÷s; • Jeigu apsaugos nuo viršsrovių atjungimo laikas neužtikrina 0,4 s, turi būti įrengtas

potencialų suvienodinimas arba AAĮ; • Grupin÷se linijose, neturinčiose apsaugos nuo viršsrovių, turi būti įrengtas AAĮ; • Grupiniuose tinkluose, maitinančiuose šakučių lizdus, reikia įrengti AAĮ, kurių I∆N≤

30 mA; • Rekomenduojama įvade įrengti AAĮ apsaugai nuo gaisro; • Vonių, dušų, pirčių aplinkoje, rozet÷s gali būti įrengiamos tik su AAĮ.

Prijungiant AAĮ svarbu patikrinti: • ar įjungtas darbo nulinis laidas į AAĮ grandinę; • ar prie elektros įrenginio korpuso prjungtas apsauginį laidas PE.

AA Į vietą, bendroje apsaugų 0,4 kV elektros tiekimo ir paskirstymo sistemoje, gerai iliustruoja firmos ASEA BROWN BOVERI ( ABB ) siūloma 7. lentel÷.

7. Lentel÷

Gaminys Simbolis Aparato funkcija Apsauga

AA Į

47

Žmonių Turto

B F Z I> I∆ U>

Pagrindinis įvadinis automatinis jungiklis. HT163F, firma HAGER,

HT363F, HAGER

I >,

SLS

Linijinis apsauginis automatinis jungiklis su selektyviu atjungimu ir papildomomis savyb÷mis

x x

Linijinis automatinis jungiklis su selektyviu atjungimu. S700, firma AAB,

DX LEGRAND

I >,

LS-S

Automatinis jungiklis su selektyviu atjungimu. Laidų ir kabelių apsauga

x x

Automatinis jungiklis. S270, firma AAB,

DX LEGRAND,

MC, NC, HAGER

I > , LS Automatinis jungiklis. Laidų ir kabelių apsauga

x x

Apsauginis jungiklis FI, I ∆n = 100 mA. F370, firma AAB,

DX, LEXIS XU, HAGER

I ∆, FI Skirtuminių srovių jungiklis turto apsaugai.

x x

Apsauginis jungiklis FI, I ∆n = 10 mA, arba 30 mA. F370, firma AAB,

DX, LEXIS XU, HAGER

I ∆, FI Skirtuminių srovių jungiklis papildomai žmonių apsaugai.

x x x

Apsauginis jungiklis FI-LS, I ∆n ≥ 100 mA. F270, firma AAB,

DX LEGRAND

I ∆, I > ,

FI-LS

Automatinis skirtuminių srovių jungiklis linijų apsaugai nuo perkrovų, trumpųjų jungimų ir gaisro

x x x

Apsauginis jungiklis FI-LS, I ∆n ≥ 10 mA, arba 30 mA. F270, firma AAB,

DX LEGRAND,

AD HAGER

I ∆, I > ,

FI-LS

Automatinis skirtuminių srovių jungiklis grupių apsaugai, apsaugai nuo gaisro ir tiesioginio prisilietimo

x x x x

B klas÷s žaibo iškroviklis, VGA280, firma DEHN,

SP125, HAGER

U> Vidin÷, grubi vartotojų žaibolaidžių apsauga nuo žaibo ir potencialų išlyginimas įvade.

x

C klas÷s viršįtampių ribotuvas VM FM, firma DEHN, S

P315, HAGER

U> Vidin÷, vidutin÷ vartotojų viršįtampių apsauga.

x

D klas÷s viršįtampių ribotuvas. NM DK280, firma DEHN,

SP202, HAGER

U> Vidin÷, tiksli vartotojų viršįtampių apsauga.

x

Lentel÷je: B – pagrindin÷ apsauga nuo tiesioginio prisilietimo; F – apsauga nuo klaidų, gedimų ir netiesioginio prisilietimo; Z – papildoma apsauga; I> - maksimalios srov÷s apsauga; I∆ - apsauga nuo gaisro; U> - viršįtampių apsauga.

48

Apsauginis jungiklis FI. Toks jungiklis gali būti vadinamas skirtuminių srovių jungikliu arba skirtumin÷s srov÷s automatiniu jungikliu. FI automatinis jungiklis, jeigu skirtumin÷s srov÷s viršija nustatytą ribą, atjungia saugomos grandin÷s fazinį ( L ) ir darbinio nulio ( N ) laidininką. Jungiklis neturi nei šiluminio, nei maksimalios srov÷s atkabiklio. Tod÷l naudojamas tik apsaugai nuo per didelių nuot÷kio srovių. Naudojamas žmonių apsaugai ( 10 ÷ 30 mA nuo tiesioginio ir netiesioginio prisilietimo ) ir turto apsaugai nuo gaisro. Apsauginis jungiklis FI-LS. Patobulintas FI jungiklis. Į tą patį korpusą įmontuoti instaliacinio automatinio jungiklio elementai saugantys nuo trumpojo jungimo ir perkrovos. Tai kompleksinis apsaugos aparatas, jo charakteristika gali būti C, D arba K. Tinka įvadinio automatinio jungiklio funkcijai. Įvadinis automatinis jungiklis SLS. Tai naujos kartos, selektyvaus veikimo automatinis jungiklis su papildomomis įjungimo ir šalutine grandin÷mis, suteikiančiomis aparatui išskirtinių savybių, lyginant su įprastiniais automatiniais jungikliais. Gali pakeisti įvadinius automatus ir saugiklius. Saugo nuo trumpųjų jungimų ir perkrovų, turi įjungimo grandinę. Jeigu tarp jo ir trumpojo jungimo vietos yra kitas automatinis jungiklis, SLS jungiklis sudaro sąlygas, kad pirmiausiai atsijungtų pastarasis, t.y. užtikrina veikimo selektyvumą. Kita svarbi tokio jungiklio savyb÷ – jį neįmanoma įjungti, jeigu grandin÷je yra trumpasis jungimas.

4.4.Potencialų išlyginimas ir suvienodinimas

Elektros įrenginiai ir tinklai įžeminami labai dažnai. Įžeminimai padidina žmonių saugą

sumažindami palietimo įtampą. Jų veikimas remiasi srov÷s nutek÷jimu iš elektros įrenginio per žemę atgal į elektros tinklą. Kad toks nutek÷jimas gal÷tų vykti, turi būti potencialų skirtumas ir pakankamai maža grandin÷s “elektros įrenginys- žem÷- tinklas” varža. Tokia grandin÷ susidaro jeigu:

• įtampą turinti elektros įrenginio dalis (vadinama aktyvioji laidi [ALD] dalis) susijung÷ su įžemintu korpusu, apdangalu ar konstrukcine detale (vadinama pasyvioji laidi [PLD] dalis);

• fazinis laidas nukrito ant žem÷s arba susiliet÷ su įžeminta pašaline laidžia dalimi [PŠLD] (ne elektros įrenginio dalis);

• nutrūko apsauginis nulinis laidas ir kt.. Įrengus potencialų išlyginimą ar suvienodinimą, visais atvejais pastebimas žymus įtampos tarp

PLD arba PŠLD ir neutraliosios žem÷s sumaž÷jimas. Elektros įrenginio PLD įtampa tampa lygi

įžįž RI ⋅ . Bet, įžem÷jimo vietoje, srovei tekant į žemę, šalia teigiamo efekto atsiranda nepageidautini

arba net pavojingi reiškiniai: • atsiranda potencialas ant įžemiklio ir turinčių su juo kontaktą metalinių dalių; • srov÷s nutek÷jimo į žemę vietoje, žem÷s paviršiaus taškuose atsiranda skirtingi potencialai. Atskiruose įžem÷jimo srov÷s grandin÷s “elektros įrenginys-žem÷-tinklas” taškuose atsiradusių

potencialų skirtumas gali būti didelis, netik÷tas ir pavojingas žmogui. EĮĮT numato, kad siekiant sumažinti pavojų žmogui prisilietusiam prie pasyviosios arba pašalin÷s

laidžiosios dalies, turi būti įrengiamas potencialų išlyginimas arba suvienodinimas. Tas pats turi būti padaryta ir tek÷jimo į žemę zonoje.

Potencialų išlyginimo ir suvienodinimo sąvokos labai panašios, tačiau jos turi savo specifines ypatybes ir Taisykl÷se apibūdinamos taip:

• Potencialo išlyginimas – žem÷s paviršiaus potencialo keitimas srov÷s nuot÷kio į neutralią žemę zonoje specialiais elektrodais arba išlyginamuoju tinklu;

• Potencialų suvienodinimas – potencialų skirtumo tarp PLD, PŠLD, įžeminimo ir apsauginių laidininkų PE, taip pat apsauginių nulinių laidininkų PEN, prie kurių įmanoma vienu metu prisiliesti, sumažinimas. Tuo tikslu nurodytos dalys ir laidininkai tarpusavyje turi būti elektriškai (galvaniškai) sujungiamos. Užsienio literatūroje tokie sujungimai dažnai vadinami ekvipotencialiniais.

49

Akivaizdu, kad potencialo išlyginimas naudotinas įrengiant įžemintuvus, jo paskirtis sumažinti žingsnio įtampos pavojų srov÷s nuot÷kio zonoje. Kartais ši priemon÷ sumažina ir palietimo įtampą, pvz. atviruose skirstomuosiuose įrenginiuose, aptv÷rimuose, kada naudojamos metalin÷s tvoros ir pan.

Potencialų suvienodinimas dažniausiai naudojamas pastatuose. Čia, įrengiant atvadą, su įžeminimu sujungiami apsauginiai PE laidininkai, kabelių ir srov÷laidžių apvalkalai, šarvai, visų paskirčių metaliniai vamzdžiai, metalin÷s ir gelžbetonin÷s pastato konstrukcijos, metaliniai aptv÷rimai, laidžios grindys ir kt.

Kuriame nors elektros įrenginyje įvykus izoliacijos pažeidimui, ant visų čia pamin÷tų laidžių dalių gali atsirasti įtampa neutraliosios žem÷s atžvilgiu. Jeigu pastate yra prieinama palietimui neutralioji žem÷ arba yra PLD arba PŠLD nesujungtų su įžeminimu – prisilietimas vienu metu prie jų ir sujungtų su įžeminimu PLD, PŠLD gali būti mirtinai pavojingas. D÷l tos pačios priežasties, įrengti potencialų suvienodinimą už pastato ribų, lauke reikia labai atsargiai, numatant visas galimas aplinkybes.

Iš kitos pus÷s, reikia žinoti, kad prisilietimas tvarkingame tinkle prie įtampą turinčių srovinių dalių (ALD) ir sujungtų su įžeminimu pasyviųjų bei pašalinių laidžiųjų dalių (PLD ir PŠLD) visuomet yra labai pavojingas.

Šiuolaikiniuose pastatuose dažnai dalis metalinių vamzdžių pakeičiama plastikiniais, grindys, sienų apdailos medžiagos nelaidžios elektrai. Tokioje aplinkoje prisilietimas prie ALD gali būti visai nepavojingas, jeigu laidžiosios dalys, galinčios tur÷ti žem÷s potencialą, bus izoliuotos.

Apibendrinant čia išd÷stytus samprotavimus, galima padaryti tokias išvadas: 1. Potencialų išlyginimas turi būti įrengiamas tose vietose, kur įvykus įžem÷jimui, gali

atsirasti pavojingos žingsnio ir palietimo įtampos; 2. Potencialų suvienodinimas gali būti vertinamas tik kaip papildoma apsauga nuo izoliacijos

pažeidimo, bet negali atstoti nei trumpojo jungimo srovių apsaugos, nei skirtumin÷s srov÷s apsaugos;

3. Potencialų suvienodinimas naudingas pavojingose sąlygose, pvz. voniose, baseinuose, nes padidina skirtumin÷s srov÷s apsaugos veikimo patikimumą;

4. Patalpose, kuriose galima išvengti kontakto su “žeme”, potencialų suvienodinimo efektas nedidelis;

5. Už pastato ribų naudojant potencialų suvienodinimą, reikia įvertinti pavojingo potencialo “išnešimo” pavojų.

5. KITI APSAUGOS NUO ELEKTROS B ŪDAI Dažnai pasitaiko, kad eksploatuojant elektros įrenginius saugos taisyklių nesilaikantys ir

išsiblaškę darbuotojai nukenčia nuo elektros srov÷s. Ypatingai dažnai nukenčiama prisilietus prie srovei laidžių dalių turinčių pavojingą potencialą greta esančių daiktų atžvilgiu. Tokiu atveju negelbsti nei įnulinimas, nei apsauginis įžeminimas, nes šios apsaugos veikia tik elektros įrenginiui dirbant avariniame režime. Kad sumaž÷tų galimyb÷s prisiliesti prie aktyviųjų elektros įrenginio dalių [AD] naudojamos organizacin÷s ir technin÷s apsaugos priemon÷s.

5.1. Organizaciniai apsaugos būdai

Personalo apmokymas. Prieš pradedant darbus, juos atliekantis personalas turi įgyti teorinių žynių susijusių su elektros įrenginių eksploatavimu.

Visi eksploatuojami elektros įrenginiai turi atitikti “Elektros įrenginių įrengimo taisyklių” (EĮĮT), taip pat gamintojo sudarytų Techninio eksploatavimo instrukcijų (TEI) reikalavimus.

Prieš pradedant eksploatuoti elektros įrenginį, turi būti įgyvendinti EĮĮT ir “Techninio eksploatavimo taisyklių” (TET) reikalavimai.

Veikiančiuose elektros įrenginiuose darbų vykdymo tvarką nustato “Elektros įrenginių eksploatavimo saugos taisykl÷s” (ST).

Personalo pasirengimas turi būti tikrinamas specialios kvalifikacin÷s komisijos, kuri suteikia jam pradinę (PK), vidutinę (VK) arba aukštą (AK) kategoriją.

Periodiškai, visi dirbantys su elektros įrenginiais arba juos tvarkantys, turi būti apmokomi ir

50

instruktuojami. Instruktavimas ypatingai svarbus atliekant sud÷tingus ir neįprastus darbus.

8. Lentel÷ Saugūs atstumai nuo žmonių ir jų naudojamų įrankių bei įtaisų iki įtampą turinčių dalių

Elektros įrenginio vardin÷ įtampa Atstumas nuo žmonių ir jų

naudojamų įrankių bei įtaisų, metrais

Aukštesn÷ kaip 50 V (iki 1000 V) Neprisiliesti

Aukštesn÷ kaip 1000 V (iki 6 kV) 0,4

Aukštesn÷ kaip 6 kV (iki 35 kV) 0,6

Aukštesn÷ kaip 35 kV (iki 110 kV) 1,0

Aukštesn÷ kaip 110 kV (iki 330 kV) 2,5

Aukštesn÷ kaip 330 kV (iki 400 kV) 4,0

Apsaugos nuo elektros poveikio priemon÷s. Apsaugin÷mis priemon÷mis vadinami kilnojamieji ir kiti įtaisai bei įrenginiai, skirti elektros įrenginiuose dirbantiems darbuotojams apsaugoti nuo elektros srov÷s, elektrostatinio, elektromagnetinio lauko ir elektros lanko bei jo degimo produktų poveikio, kritimo ir pan. Aprūpinant darbuotojus asmenin÷mis apsaugin÷mis priemon÷mis vadovaujamasi “Darbuotojų aprūpinimo asmenin÷mis apsaugin÷mis priemon÷mis nuostatais”.

Apsaugos nuo elektros poveikio priemon÷s skirstomos į pagrindines ir papildomas. Prie pagrindini ų priskiriamos tokios priemon÷s, kurių izoliacija patikimai išlaiko elektros

įrenginio darbo įtampą ir kuriomis leidžiama liesti turinčias įtampą srovines dalis. Prie papildomų priskiriamos tokios izoliuojančios priemon÷s, kurios gali būti naudojamos tik

kartu su pagrindin÷mis papildomai apsaugai nuo prisilietimo įtampos, žingsnio įtampos, nuo elektrostatinio ir elektromagnetinio lauko bei elektros lanko ir jo degimo produktų poveikio.

išbandymo įtampa yra žemesn÷ už liečiamos įrenginio dalies įtampą. Tokios saugos priemon÷s gali Prie pagrindinių apsaugos priemonių, naudojamų žemos įtampos elektros įrenginiuose, priskiriamos:

• izoliuojančios lazdos, • izoliuojančios ir matavimo repl÷s, • įtampos indikatoriai, • dielektrin÷s pirštin÷s, • įrankiai su izoliuotomis rankenomis.

Prie pagrindini ų apsaugos priemonių, naudojamų aukštos įtampos elektros įrenginiuose, priskiriamos:

• izoliuojančios, operatyvin÷s ir matavimo lazdos, • izoliuojančios ir matavimo repl÷s, • įtampos indikatoriai, • izoliuojančios priemon÷s ir įtaisai, naudojami remonto darbuose, kaip izoliuojančios kop÷čios,

izoliuojančios aikštel÷s, izoliuojančios trauk÷s, griebtuvai girliandoms pernešti, izoliuojančios lazdos gnybtams pritvirtinti, teleskopinių bokštų izoliuojančios dalys ir kt Papildomos izoliacin÷s priemon÷s turi izoliaciją, kuri neapsaugo nuo maitinančios įrenginį

įtampos. Jų paskirtis pagerinti pagrindinių izoliuojančių priemonių savybes. Prie papildomų apsaugos priemonių aukštoje įtampoje priskiriami:

51

• dielektrin÷s pirštin÷s; • dielektriniai kaliošai, • dielektriniai botai, • dielektriniai kilim÷liai, • izoliuojantys pastovai; • ekranuojantys komplektai; • kilnojamieji įžemikliai ir kt.

Aptvarai ir gaubtai naudojami dirbantiesiems apsaugoti nuo bet kokio prisilietimo prie turinčių įtampą ir esančių netoliese nuo darbo vietos įrenginio srovinių dalių. Tos dalys turi būti atitvertos arba apsaugotos gaubtais, turinčiais atitinkamą apsaugos klasę. Tai apsaugo nuo netyčinių prisilietimų prie esančių arti ir turinčių elektros įtampą dalių arba nuo klaidingų veiksmų su komutaciniais aparatais. Prie tokių apsauginių priemonių priskiriami: skydai, širmos, izoliaciniai gaubtai, gaubteliai, antd÷klai ir kt.

Persp÷jimas apie pavojų. Šiam tikslui naudojamos signalin÷s spalvos, plakatai ir ženklai, garsiniai ir šviesos signalai. Pavojingos elektros įrenginių detal÷s dažomos signalin÷mis spalvomis, žymimi elektros laidininkai. Ant mygtukų ir ranken÷lių užrašoma jų paskirtis, pozicijos pavadinimas. Naudojami pakabinami pastovūs arba kilnojami įsp÷jantieji, draudžiantieji, leidžiantieji ir primenantieji ženklai.

Apsauginių elektros priemonių naudojimo tvarką, elektros tinklų ir elektrinių elektros įrenginiuose, nustato atitinkamos normos. Jose nurodomi apsaugos priemon÷m taikomi standartai, bandymai, saugojimas, naudojimas. Dirbant elektros įrenginiuose, kartu su apsaugos nuo elektros priemon÷mis nustatytąja tvarka naudojamos ir asmenin÷s apsaugos priemon÷s:

• galvos apsaugos priemon÷s (apsauginiai šalmai); • akių ir veido apsaugos priemon÷s (apsauginiai akiniai ir skydeliai); • kv÷pavimo organų apsaugos priemon÷s (dujokauk÷s ir respiratoriai); • rankų apsaugos priemon÷s (pirštin÷s);

Apsaugos priemon÷s turi būti laikomos ir gabenamos taip, kad nebūtų sugadintos. Jos turi būti apsaugotos nuo dr÷gm÷s, nešvarumų ir mechaninių pažeidimų. Apsaugos priemon÷s gali būti laikomos kaip inventorius elektros įrenginių patalpose (skirstomuosiuose įrenginiuose, elektrinių cechuose, transformatorin÷se, elektros tinklų paskirstymo punktuose ir pan.) arba priklausyti operatyvinių ar remonto brigadų, kilnojamųjų aukštosios įtampos laboratorijų ir kitų mobiliųjų padalinių inventoriui. Jos gali būti išduodamos ir asmeniniam naudojimui.

Už savalaikį personalo aprūpinimą ir elektros įrenginių komplektavimą išbandytomis apsaugos priemon÷mis pagal komplektavimo normas, deramo saugojimo ir būtinų atsargų kaupimo organizavimą, savalaikį periodinių patikrinimų ir bandymų vykdymą, netinkamų priemonių šalinimą ir jų apskaitos organizavimą atsako vadovas arba už elektros ūkį atsakingas asmuo.

Apsaugos priemon÷s paprastai laikomos specialiai tam skirtose vietose, prie į÷jimo į patalpą arba prie valdymo skydų. Visos naudojamos apsaugos nuo elektros priemon÷s turi būti sunumeruotos, išskyrus dielektrinius kilim÷lius, izoliuojančiuosius stovus, saugumo plakatus ir ženklus, apsaugines užtvaras.

Apsaugos priemonių kiekį ir būklę turi periodiškai, ne rečiau kaip 1 kartą per 6 m÷nesius, patikrinti už jų būklę atsakingas asmuo ir patikrinimo rezultatus surašyti į žurnalą.

Eksploatuojamos apsaugos priemon÷s turi būti periodiškai ir papildomai (po remonto, kokių nors detalių pakeitimo, pasteb÷jus jų gedimo požymius) bandomos. Papildomi bandymai atliekami pagal eksploatacinių bandymų normas

5.2. Techniniai apsaugos būdai Elektrinis (galvaninis) elektros tinklų atskyrimas. Ilgesniuose IT sistemos tinkluose aktyvinis

ir talpinis tinklo laidumas žem÷s atžvilgiu yra gana didelis, tod÷l srov÷, tekanti per žmogų gali būti pavojingo didumo (žr.3 sk.). Tokį tinklą skiriamųjų transformatori ų pagalba galima padalinti į

52

mažesnes atkarpas, kurios tur÷s mažus laidumus žem÷s atžvilgiu, o tinklo įtampa gali nepasikeisti. Trumpuose el. tinkluose su tvarkinga izoliacija vienfazių prisilietimų srov÷ neviršys pavojingų dydžių.

TN ir TT sistemų tinkluose, norint pagerinti saugą arba išvengti reikalavimo įžeminti ar įnulinti elektros įrenginių korpusus taip pat naudojami skiriamieji transformatoriai . Tokie transformatoriai turi tur÷ti patikimą izoliaciją ir ekranavimą tarp pirmin÷s ir antrin÷s apvijos. Jų antrin÷ įtampa turi būti ne aukštesn÷ kaip 380 V. Skiriamasis transformatorius gali maitinti tik vieną imtuvą, jo pirmin÷je apvijoje saugiklio lydukas arba automato atkabiklis turi būti ne didesnei kaip 16 A srovei. Antrin÷ apvija turi būti neįžeminta, prie jos prijungto elektros įrenginio pasyviųjų dalių įžeminti nereikia (EĮĮT 1.7.15.).

Žemiausios įtampos sistema. Iki 50 voltų kintamoji 50Hz įtampa, naudojama elektrosaugos tikslais, vadinama saugia įtampa. Tokia įtampa sąlyginai saugi yra tik normaliose patalpose. Gamyboje, ypatingai pavojingose patalpose, nuo seno naudojama 12 voltų įtampa. Vienfaziai prisilietimai esant tokioms įtampoms tur÷tų būti nepavojingi. Bet jeigu įtampos pažeminimui naudojamas transformatorius, pvz. 230/42(12), reikia numatyti aukštos įtampos per÷jimo į mažos pusę galimybę.

L1

PEN

3

LnU <U

NPE

L1

n L

2

U <UU<U

1

PENL1

SELV PELV FELV Pav.29. Saugių žemiausios įtampos sistemų schemo

Tod÷l, atsižvelgiant į maitinančio tinklo neutral÷s režimą, reikia įžeminti arba įnulinti transformatoriaus korpusą, taip pat vieną antrin÷s apvijos gnybtą arba neutralę. Priklausomai nuo to, koks yra imtuvas, koks yra žemosios įtampos šaltinis ir koks tinklas – gali būti naudojamos SELV, PELV arba FELV saugios žemiausios įtampos sistemos. Visos jos remiasi iki 50 V įtampos panaudojimu, skiriasi antrin÷s apvijos sujungimų schema ir transformatoriaus izoliacin÷mis savyb÷mis. Talpini ų srovių kompensavimas. Ilgesni elektros tinklai, kabelių linijos turi didelius talpumus žem÷s atžvelgiu. Kuo didesn÷ talpa, tuo didesnis talpinis laidumas ( Cb ⋅= ω0 ). Tokiuose tinkluose, net esant

gerai izoliacijai ( ∞→izR ) vienfazio prisilietimo srov÷ gali būti pavojingo didžio:

))/1(9(

3

22mah

fh

CR

UI

ω+

⋅=

Talpinių srovių sumažinimas ypatingai aktualus neįžemintosios neutral÷s tinkluose (IT), esant įtampai virš 1000 V. Tam tikslui, tarp neutral÷s ir žem÷s, įjungiami induktyvumai – droseliai.

53

Ih

Ik

Uf

L3L2L1

IhcIha

Cma

Rd

RmaLk

Pav.30. Talpinių srovių kompensavimo schema.

Kaip matome 30 pav., įjungus droselį, per žmogaus kūną atsiranda dar vienas kontūras per kurį

teka kompensacin÷ srov÷ Ik. Kontūro laidumas yra aktyviojo - induktyviojo pobūdžio, tod÷l srov÷s vektorius Ik atsilieka nuo įtampos vektoriaus Upr.

Vektorių Ik galima išskaidyti į aktyviąją ir reaktyviąją dedamąsias kaI ir krI , pastaroji yra

priešingos krypties, nei talpin÷ dedamoji hcI . Srov÷ pratekanti žmogaus kūnu yra :

Nekompensuota Kompensuota

hchabkh III += khcha

skh IIII ++=

Pilnai kompensacijai būtina, kad 0=+ krhc II . Tuomet srov÷ pratek÷jusi žmogaus kūnu bus

lygi tik aktyviųjų dedamųjų sumai. kahaskh III +=

Esant kompensuotam kontūrui, srov÷s dydį pratekanti žmogaus kūnu sąlygoja tik aktyvusis laidumas.

Induktyvumas, reikalingas pilnai kompensacijai, jeigu nevertinti aktyviosios varžos, randamas iš lygyb÷s :0=+ kLhc II

k

prizpr L

jUCjU

ωω =⋅ 3 , tada

izk C

Lω31

=

Ihc

Ikr

Ika

Ik

Iha

Ihbk

Ihsk

U pr

Pav.31. Srovių vektorin÷ diagrama

54

Norint pilnai kompensuoti kontūrą, reikia pareguliuoti induktyvumą, priklausomai nuo tinklo izoliacijos talpumo žem÷s atžvilgiu, taip, kad induktyvioji (Ikr) ir talpin÷ (Ihc) srov÷s dedamosios pratekančios žmogaus kūnu būtų lygios. Rit÷s induktyvumas priklauso nuo vijų skaičiaus N, metalo magnetin÷s skvarbos (µ) ir rit÷s matmenų. Rankiniu būdu reguliuojant induktyvumą – keičiamas vijų skaičių rit÷je, o automatiniu- keičiant rit÷s pamagnetinimo srovę priklausomai nuo Ciz

Priklausomai nuo tinklo izoliacijos talpio žem÷s atžvilgiu, nekompensuoto tinklo srov÷s Ih kitimą matome 32 pav.

a

b

izC

hI

Pav.32. Priklausomyb÷ ( )izh CI =

a- nekompensuota b- kompensuota talpin÷ dedamoji

Kompensavus talpines sroves, gerokai sumaž÷ja rizika sužaloti žmogų, kai yra prisiliečiama prie

fazinio laido. Kompensavimo efektyvumas did÷ja,did÷jant tinklo izoliacijos talpiui.

6. LITERAT ŪRA

1. Darbo apsauga. Mokomoji knyga / Pareng÷ F. Staniulis. Vilnius: Mokslas, 1988. 2. Isoda G. Elektros energijos pavojingumo kriterijai ir šiuolaikin÷s apsaugos priemon÷s. V.:

Energetikų mokymo centras, 2001. 3. Edward Musiał. Elektros energetiniai įrenginiai ir instaliacija. K. “Šviesa”, 2001. 4. Elektros įrenginių įrengimo taisykl÷s. V.: 2000. 5. Elektros įrenginių eksploatavimo saugos taisykl÷s. V.: 2004. 6. Elektros įrenginių bandymų normos ir apimtys. V.: 2001. 7. Buivis L. Ramonas Z. Apsaugos nuo elektros laboratoriniai darbai. Metodiniai nurodymai.

Kaunas: KPI, 1990. 8. Specialiųjų patalpų ir technologinių procesų elektros įrenginių įrengimo taisykl÷s. 9. Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках. Москва,

Энергоатомиздат, 1984. 10. Elektros erdv÷s 11. Р.Н. Карякин. Нормативные основы устройства электроустановок. Москва, 1998.

55

I PRIEDAS

SITUACIJ Ų NAGRINöJIMAS KAI NUTR ŪKSTA 0,4 KV ORO LINIJOS FAZINIS ARBA PEN LAIDININKAS

Petras Gr÷blikas

KTU elektros sistemų katedra

Fazinis (poliaus) laidininkas nutrūkęs, guli ant žem÷s arba kito gerą kontaktą su žeme turinčio objekto.

Kintamosios srov÷s TN-C tinklo schema įžem÷jus faziniam laidininkui yra parodyta paveiksle.Įžem÷jimo srov÷s kelias į maitinimo šaltinį parodytas punktyrine linija. Srov÷ pratek÷jus \ pereinamąją varžą teka praktiškai neutralia žeme ir per šaltinio neutralaus taško įžeminimo ir pakartotinių PI (PE - TN-S sistemos atveju) laidų įžeminimo įžemintuvų varžas sugrįžta į maitinimo šaltinį.

Ekvivalentin÷ šaltinio neutral÷s įžeminimo ir pakartotinių PEN bei PE laidų įžeminimo įžemintuvų varža paskaičiuojama pagal sekančią išraišką:

1f

1per1ekv UU

)ZR(UR

−

+= (1)

čia: Rper - pereinamoji fazinio laido įžem÷jimo varža; U1 - leistinoji prisilietimo įtampa (kintamajai srovei U1 =50 V; Rekv- maitinimo šaltinio neutral÷s, vidurinio taško arba išvado ir pakartotinių PEN laidininkų

įžemintuvų ekvivalentin÷ varža; Z1 - linijos fazinio(poliaus) laidininko, iki įžem÷jimo vietos, pilnoji varža; Uf- šaltinio, kintamosios srov÷s fazin÷ arba nuolatin÷s srov÷s poliaus, įtampa. Tinklo skaičiuojamosios schemos yra pateiktos 2 a) ir b) paveiksluose. Ekvivalentin÷s varžos dydžio priklausomyb÷ nuo fazinio laido įžem÷jimo pereinamosios

varžos dydžio kintamosios srov÷s 400/230 ir 680/400 V įtampos elektros įrenginiuose parodyta 3 paveiksle, 1 ir 4 kreiv÷ parodo šią priklausomybę įvertinus fazinio laido varžą,o 2 ir 3 -jos nevertinant.

Kintamosios srov÷s 400/230 V įtampos atveju, jeigu Rper = 10 Ω ir Z1=1 Ω-Rekv = 3,055 Ω, o jeigu linijos fazinio laidininko varžos nevertiname Rekv=2,77 Ω.

Kintamosios srov÷s 680/400 V įtampos atveju, jeigu Rper = 10 Ω ir Z1=1 Ω-Rekv=1,57 Ω, o jeigu linijos fazinio laidininko varžos nevertiname Rekv=1,42 Ω.

Daugelyje šalių pereinamoji fazinio laidininko įžem÷jimo varža priimama 10 Ω. Kaip matome iš pateikto grafiko, jeigu fazinis laidininkas nukristų ant natūralaus, gerą kontaktą

su žeme turinčio objekto (metalinio aptvaro, metalinių statinių konstrukcijų, geležinkelio bei vidaus transporto įmon÷se b÷gių ir pan.), visada bus pavojus, kad ant visų iš šio šaltinio maitinamų įnulintų įrenginių pasyviųjų dalių gali atsirasti pavojingas potencijalas aukštesnis kaip 50 V.Tokia situacija bus tiek TN-C, tiek ir TN-S tinklo sistemų atvejais. Tokiomis sąlygomis turi būti imamasi ypatingų atsargumo priemonių, kad faziniai laidai nenutruktų, arba, kad būtų išvengta nutrūkusių fazinių laidų sąlyčio su tokiais objektais Nuolatin÷s srov÷s elektros įrenginiuose, kuriuose pagal Europos standartą saugia įtampa priimama 120 V įtampa, leistinosios ekvivalentin÷s varžos yra daug didesn÷s. Ekvivalentin÷s varžos priklausomyb÷ nuo pereinamosios varžos dydžio šiuose įrenginiuose pateikta 4 paveiksle. Kai Rper=10 Ω Rekv=13,2 ir 12 Ω, atitinkamai vertinant ir nevertinant poliaus laido varžą.

Pavienių pakartotinio PEN arba PE laidų įžeminimo įžemintuvų varžos dydis įtakos neturi, nes viską lemia tik ekvivalentin÷s, šaltinio įžeminimo ir pakartotinių PEN bei PE laidų įžeminimo įžemintuvų, varžos dydis.

56

57

2. PEN laidininkas nutrūkęs TN-C tinklo schema nutrūkus nuliniam - apsauginiam laidininkui parodyta 5 paveiksle.Esant už

utrukimo vietos prijungtiems prie linijos vartotojams, PEN laidininko funkcijas iš dalies atlika pakartotinio šio laidininko įžeminimo įžemintuvai bei šaltinio neutral÷s įžeminimo įžemintuvas. Potencialo, atsiradusio ant temintų pažeistos linijos elektros įrenginių pasyviųjų dalių ir visų kitų įnulintų įrenginių, maitinamų iš to paties altinio, pasyviųjų dalių, nulems likusių prijungtų, už laido nutrūkimo vietos, prie linijos dalies galia (imtuvų varža).Iš nutrūkusios PEN laidininko dalies srov÷ į šaltinį tek÷s per šioje dalyje esančius pakartotinio įžeminimo įmintuvus, šaltinio neutral÷s įžeminimo įžemintuvą ir visų kitų linij ų,taip pat pažeistos linijos sveikoje dalyje esančius, lygiagrečiai jam prijungtus, pakartotinio PEN laidininko įžeminimo įžemintuvus. Daugiafazio tinklo atveju dalis srov÷s gali užsidaryti per prie kitų fazių prijungtų imtuvų varžas. Tod÷l potencialas, ant įnulintų pasyviųjų elektros įrenginių dalių neutralios žem÷s atžvilgiu, būtų didžiausias vienfazio tinklo atveju.

Vienfazio maitinimo atveju tinklo schema ir srovių pasiskirstymas TN-C tinklui parodyta 5 paveiksle. Šio tinklo skaičiuojamoji schema pateikta 6 paveiksle.

Potencialas atsirandantis ant pasyviųjų dalių įrenginių esančių už pažaidos vietos neutralios žem÷s žvilgiu apskaičiuojamas pagal išraišką:

ir potencialas atsirandantis ant pasyviųjų dalių įnulintų visų kitų iš šio šaltinio maitinamų įrenginių:

58

Pateiktose išraiškose: U f - fazin÷ (poliaus) įtampa; Rz.ekv.1 - ekvivalentin÷ pakartotinių PEN laidininko įžeminimo įžemintuvų, esančių už pažaidos stos,

varža; Rz.ekv2 - ekvivalentin÷ kitų iš šio šaltinio maitinamų linij ų ir pažeistos linijos dalies, iki pažaidos stos,

pakartotinių PEN laidininkų įžeminimo įžemintuvų ir šaltinio neutral÷s įžeminimo įžemintuvo varža; Z1 - pažeistos linijos fazinio(poliaus) laido pilnoji varža; Zimt.ekv. - imtuvų prijungtų gedimo metu už linijos pažaidos vietos ekvivalentin÷ varža. Imtuvų esančių

už pažeisto s linijos gedimo vietos ekvivalentin÷s varžos kitimo ribos gali labai didel÷s -teoriškai nuo ∞ (pažaidos metu jungtuvai nebuvo prijungti) iki 0 (pažaidos metu pažeista bent vieno imtuvo izoliacija, kai izoliacijos gedimo vietoje pereinamoji varža lygi 0).

Pažeistos linijos pakartotinių PEN laidininko įžeminimo įžemintuvų,esančių už nutrūkimo vietos gali kisti, pagal šiuo metu galiojančius reglamentuotus reikalavimus, nuo 10 Ω (laidas nutrūkęs linijos pradžioje) iki 30 Ω (laidas nutrūkęs linijos gale prieš paskutinį PEN laidininko įžeminimą).

Pilnosios linijos fazinio laidininko kitimo ribos gali būti nuo 0 (laidas nutrūk÷s linijos pradžioje) iki 1 Ω laidininkas nutrūkęs linijos gale).

6 paveiksle yra pateiktos potencialo vert÷s ant pažeistos linijos įnulintų imtuvų,esančių už gedimo vietos, pasyviųjų dalių priklausomai nuo prijungtų imtuvų prie šios linijos dalies ekvivalentin÷s varžos dydžio, kai gedimas įvyko linijos pradžioje (Rz.ekv.

1 = 10 Ω) kreiv÷ ir, kai gedimas įvyko linijos gale (Rz.ekv.1 = 30 Ω) - 2

kreiv÷. Kaip matyti iš pateiktų kreivių, nutrūkus PEN laidininkui linijos gale, netgi esant mažai likusių prijungtų e linijos už pažaidos vietos imtuvų galiai (Z1

imt.ekv = 100 Ω), potencialas ant visų iš šios linijos dalies įtinamų

imtuvų pasyviųjų dalių, nepriklausomai nuo to ar jie buvo įjungti ar nebuvo įjungti, bus didesnis kaip leistinas (50 V). Jeigu pažaida įvyktų linijos pradžioje (Rz.ekv.

1 = 10 Ω), potencialas ant įnulintų imtuvų pasyviųjų dalių viršytų 50V, esant prijungtų prie šios linijos dalies už pažaidos vietos imtuvų ekvivalentinei varžai Z1imt.ekv. =

40 Ω. Kadangi tokios pažaidos atveju neatjungtų apsauga nuo antsrovių ir skirtumin÷s srov÷s apsauga, toks potencialas ant pasyviųjų dalių išliktų ilgai, išskyrus atvejus, kai imtuvams prijungti būtų panaudota speciali įranga.

7 paveiksle pateikta potencialo atsirandančio ant visų kitų iš nagrin÷jamo šaltinio maitinamų įrenginių pasyviųjų dalių, išskyrus įrenginius prijungtus prie pažeistos linijos už PEN laidininko, nutrūkimo vietos.Kai ekvivalentin÷ visų pakartotinio PEN laidininko įžeminimo įžemintuvų, išskyrus įžemintuvus prijungtus prie nutrūkusios šio laidininko dalies, ir šaltinio neutral÷s įžeminimo įžemintuvo yra 2,5 Ω, potencialas ant prie šios tinklo dalies prijungtų įrenginių pasyviųjų dalių neviršija 50V, visais PEN laidininko nutrūkimo atvejais.Jeigu ekvivalentin÷ įžeminimo varža 4 Ω, tai nutrūkus PEN laidininkui linijos pradžioje, potencialas ant min÷tų pasyviųjų įrenginių dalių būtų aukštesnis kaip 50 V.

59

60

Literat ūra 1. LST 1741.5.54:2002 Pastatų elektros įranga. 5 dalis. Elektrinių įrenginių parinkimas ir įrengimas. 54 podalis. Įžeminimas ir apsauginiai laidininkai [IEC 60364-5-54:1980+Al:1982, modifikuotas)] 2. LST 1741.4.442:2002 Pastatų elektros įranga. 4 dalis. Saugos priemon÷s. 44 podalis. Apsauga nuo viršįtampių. 442 skyrius. Žemosios įtampos įrangos apsauga nuo pažaidų tarp aukštosios įtampos tinklų ir žem÷s (HD 4.4.442 Sl:1997). 3. Elektros įrenginių įrengimo taisykl÷s 1,2,3,4 skyriai. Ūkio ministro ir Aplinkos ministro įsakymai 1999-02-13 '. 63/47, 2000-12-28 Nr. 433/547, 2001-07-30 Nr. 242/397 (Žin., 1999, Nr. 18-483, 2001, Nr.3-59, 2001,Nr.67-24). 4. Specialiųjų patalpų ir technologinių procesų elektros įrenginių įrengimo taisykl÷s. Ūkio ministro 2004-04-29 įsakymas Nr.4-140/D 1-232 (Žin., 2004, Nr. 84-3051; EP Nr.53).