Ochrana před úrazem elektrickým proudem má v maximální míře omezit možnost úrazu nebo smrti zapříčiněného přímo nebo nepřímo elektrickým proudem.
Přítomnost elektrického napětí nezjistíme, dokud s ním nepřijdeme přímo do kontaktu. Zatímco oheň nebo mechanická energie se projevují světlem, kouřem nebo hlukem, před elektrickou energií nás nic nevaruje. Přítomnost elektrického napětí pocítíme až pomocí vyvolaného proudu, a to bývá již často pozdě.
Související právní předpisy Aby bylo používání elektrických přístrojů bezpečné, má každý stát zaveden systém norem řešících bezpečné provedení elektrických rozvodů a přístrojů a také ochranu před účinky atmosférické elektřiny (hromosvody). V rámci EU byly základní elektrotechnické předpisy harmonizovány, aby se vyrovnaly rozdíly mezi jednotlivými státy. Základní elektrotechnické normy jsou teoreticky nezávazné, ale pokud dojde v důsledku jejich porušení poškození zdraví nebo ke smrtelnému úrazu, mají prakticky váhu zákonů.
K základním normám řešícím bezpečnost elektrických zařízení patří ČSN EN 61140 ed. 3 – "Ochrana před úrazem elektrickým proudem". Tato norma definuje základní terminologii, na kterou se odvolávají další normy. Její základní myšlenkou je, že "ochrana musí být splněna jak za normálních – bezporuchových podmínek provozu zařízení, tak i za podmínek jedné poruchy".
Základní bezpečnostní normou pro použití elektrických zařízení v běžných domácích rozvodech je ČSN 33 2000-4-41 ed. 3 – "Elektrotechnické předpisy – Elektrická zařízení – Část 4: Bezpečnost – Kapitola 41: Ochrana před úrazem elektrickým proudem". Tato norma je překladem mezinárodního standardu IEC 60364-4-41 (Protection against electric shock) a nahrazuje starší normu ČSN 33 2000-4-4. Některá ochranná opatření z této normy jsou uvedena dále v textu.
Kvalifikační požadavky na osoby obsluhující, provozující, instalující, revidující a projektující elektrická zařízení u nás stanovuje "Nařízení vlády č. 194/2022 Sb." Nařízení vlády o požadavcích na odbornou způsobilost k výkonu činnosti na elektrických zařízeních a na odbornou způsobilost v elektrotechnice.
Terminologie ochrany
Druhy ochran Základní – základní izolace, přepážky a kryty, zábrany, ochrana polohou, omezení napětí, omezení ustáleného dotykového proudu Ochrana při poruše – přídavná izolace, ochranné pospojování, ochranné stínění, samočinné odpojení od zdroje, jednoduché oddělení (obvodů), nevodivé okolí Zvýšená ochrana – zesílená izolace, ochranné oddělení obvodů, zdroj omezeného proudu, ochranná impedance Doplňková ochrana – Ochranné opatření doplňkové k základní ochraně a/nebo k ochraně při poruše
Úraz elektrickým proudem může být způsoben proudem protékajícím postiženým tělem nebo důsledek jiných nežádoucích účinků elektrického proudu, elektrického nebo elektromagnetického pole. Na velikost nebezpečí a následky úrazu má i přímý vliv vnějších vlivů, které je základem pro rozdělení prostředí.
Druhy prostředí Normální – obyčejné; studené; prašné (je-li prach nevodivý a nehořlavý). Svým charakterem zabraňuje vzniku úrazu el. proudem. Nebezpečné – horké, vlhké (i přechodně), prašné (je-li prach vodivý a nehořlavý se zvýšenou korozní agresivitou), s otřesy, venkovní, prostory s mechanickým poškozením, s vodivým okolím. Jsou to takové prostory, kde působením vnějších vlivů je buď přechodné, nebo stálé nebezpečí úrazu el. proudem. Zvlášť nebezpečné – mokré, s extrémní korozní agresivitou, prostory, kde se nebezpečí úrazu mimořádně zvyšuje nepříznivými poměry (voda, kotle a kovové nádrže, těsné prostory s kovovými hmotami, zdravotnická zařízení nebo zvláštní předpisy určité způsoby ochrany. Působením zvláštních okolností a vnějších vlivů se nebezpečí úrazu el. proudem ještě zvyšuje.
Dotykové části U elektrických zařízení také rozlišujeme tzv. Dotykové části: Živá část – živá část zařízení je část zařízení určená k vedení proudu, nebo je s takovou části vodivě spojena. Živé části jsou všechny vodiče vedoucí síťové napětí, kontakty, svorky, pojistkové a žárovkové objímky, apod. Přístupná část – je vodivá část zařízení, které se můžeme při běžném provozu dotknout a která v sobě neskrývá nebezpečí úrazu el. proudem, protože na ní není nebezpečné napětí a je od živých částí oddělena izolací. Při poruše nebo vodivém překlenutí této izolace se však na těchto částech může objevit nebezpečné napětí. Například elektronické obvody oddělené od sítě oddělovacími transformátory, kovové kostry a kryty přístrojů, napájecí zdroje, kovové páčky a knoflíky, hřídele ovládacích prvků apod. Kryt – neživá část zařízení je část zařízení, která není určena k vedení proudu a normálně nemá napětí. Tyto části mohou dostat napětí při nahodilé poruše.
Bezpečné malé napětí Dovolené bezpečné malé napětí (dotykové) živých a neživých částí u zařízení do 1000 V s ohledem na členění prostorů. Dotykové napětí je část napětí uzemňovací soustavy proti zemi, kterou člověk může překlenout při dotyku přičemž se uvažuje od ruky k nohám (vodorovně 1 m).
Prostředí Při dotyku částí Bezpečná malá napětí živých částí (V) střídavá ~ Bezpečné malé napětí živých částí (V) stejnosměrné — Normální i nebezpečné Živých 25 60 Neživých 50 120 Zvlášť nebezpečné Živých -- -- Neživých 12 25
Třídy ochran elektrických zařízení a elektronických zařízení Třída ochrany vyjadřuje jak je elektrické bezpečnosti, z hlediska ochrany před dotykem neživých částí, dosaženo a označuje se číslicemi 0 – III.
Zařízení třídy 0 – elektrické zařízení má pouze základní izolaci, nemá ochranný vodič,nemá prostředky pro připojení ochranného vodiče na neživé části. Zajištění bezpečnosti elektrických zařízení a elektronických zařízení jednotlivých tříd je provedeno okolím. U zařízení třídy 0 je ochrana před úrazem elektrickým proudem pro běžného uživatele nedostatečná. Z toho důvodu nejsou zařízení třídy 0 určena pro běžné použití a v ČR se nesmí volně prodávat. Ve třídě 0 se konstruují části elektráren, rozvoden apod., kam má přístup pouze kvalifikovaný personál. Zařízení třídy I – elektrické zařízení má pouze základní izolaci, má ochranný vodič a má prostředky na připojení ochranného vodiče sítě. Ochrana je zajištěna spojením s ochranným vodičem napájecí sítě, to je soustavou ochranných vodičů a zemničů přívodní napájecí sítě. Zařízení se zapojují pouze do sítí, kde je pomocí jističů zajištěno samočinné odpojení v případě průniku napětí na ochranné spoje, v některých případech (nové nebo rekonstruované sítě) je navíc předepsáno použít chrániče. Při poruše může sice dojít k průrazu elektrického proudu (napětí) na živé dotykové části, zmíněná ochranná soustava však musí zajistit dostatečně rychlé odpojení, aby nemohlo dojít k úrazu. Typické příklady použití: stolní počítač, tepelné spotřebiče (žehlička, vařič…). Zařízení třídy II – elektrické zařízení nemá prostředky pro připojení ochranného vodiče. Základní izolace je doplněna izolací přídavnou nebo je provedena izolace zesílená. Ochrana je zajištěna provedením elektrického předmětu a je nezávislá na přívodní síti. Při poruše nesmí dojít k průrazu elektrického proudu (napětí) na živé dotykové části (dvojitá izolace, zvýšená ochrana). Typický příklad použití je audio/video technika. Třída II sice klade vyšší nároky na konstrukci, ale u audio/video zařízení je preferována, neboť zde nevznikají zemní smyčky přes uzemňovací spoje, které mohou být příčinou brumu. Zařízení třídy III – elektrické zařízení má základní izolaci a je určeno pro rozsah napětí kategorie I (malé napětí). Ochrana je zajištěna připojením na napětí SELV, PELV. Typickým příkladem užití jsou dětské hračky.
Stupně ochrany (ČSN 33 2000-4-41 ed.2 od 1. 2. 2009 do 7. 7. 2020)
Všeobecně jsou dovolena tato ochranná opatření:
- automatické odpojení od zdroje
- dvojitá nebo zesílená izolace
- elektrické oddělení pro napájení jednoho spotřebiče
- ochrana malým napětím (SELV, PELV)
Pro použití pouze v instalaci přístupné znalým nebo poučeným osobám nebo pracujícím pod dozorem znalých nebo poučených osob :
- nevodivé okolí, neuzemněné pospojování, elektrické oddělení pro napájení více než jednoho spotřebiče
Pro použití pouze v instalacích přístupných osobám znalým nebo poučeným, nebo osobám pracujícím pod dozorem nebo dohledem znalých nebo poučených osob:
- použití zábran a ochrana polohou
Různá ochranná opatření uplatněná ve stejné instalaci nebo její části nebo v zařízení se nesmí vzájemně ovlivňovat.
Opatření na ochranu při poruše mohou být vynechána u těchto zařízení:
u kovových konzol pro upevnění izolátorů venkovního vedení, které jsou upevněny na budově a jsou chráněny polohou u ocelí vyztužených betonových sloupů pro venkovní vedení, pokud je výztuž nepřístupná u neživých částí, které pro své omezené rozměry (50*50mm) nemohou být uchopeny rukou
Rozdělení ochran před úrazem elektrickým proudem:
1. Základní ochrana
základní izolace přepážky nebo kryty
Instalace pro osoby znalé, poučené nebo pod dozorem nebo dohledem těchto osob:
zábranou, polohou
2. Ochrana při poruše
automatické odpojení od zdroje ochranné pospojování ochranné uzemnění
Instalace pro osoby znalé, poučené nebo pod dozorem těchto osob:
nevodivé okolí, neuzemněné místní pospojování elektrické oddělení (pro napájení více než jednoho spotřebiče) funkční malé napětí FELV
3. Zvýšená ochrana
dvojitá nebo zesílená izolace elektrické oddělení (pro napájení jednoho spotřebiče) malé napětí SELV, PELV
4. Doplňková ochrana
proudový chránič doplňující ochranné pospojování
Základní izolace
živé části musí být zcela pokryty izolací, kterou je možno odstranit pouze jejím zničením
Přepážky nebo kryty
živé části musí být uvnitř krytů nebo za přepážkami s krytím IPXXB nebo IP2X, vodorovné horní plochy krytů musí mít krytí IPXXD nebo IP4X kryty musí být řádně upevněny a demontáž lze provést jen pomocí nástroje
Ochrana zábranou (Instalace pro osoby znalé, poučené nebo pod dozorem nebo dohledem těchto osob)
zábrany musí zamezit nahodilému dotyku živých částí ne však úmyslnému zábrany mohou být odstraněny bez použití klíče nebo nástroje musí být zajištěny proti neúmyslnému odstranění
Ochrana polohou (Instalace pro osoby znalé, poučené nebo pod dozorem nebo dohledem těchto osob)
brání nahodilému dotyku živých částí části současně přístupné dotyku s různým potenciálem nesmí být v dosahu rukou (tj. 2,5 m) pokud je ve vodorovném směru zábrana s krytím nižším než IPXXB nebo IP2X, počítá se dosah od této zábrany, ve směru nahoru od podlahy je dosah ruky 2,5 m
Vzdálenosti při ochraně polohou:
vertikálně 2,5 m horizontálně 1,25 m pod úrovní podlahy 0,75 m pod zařízením vně budovy 2,7 m
Automatické odpojení od zdroje
základní ochrana: základní izolace živých částí nebo přepážky nebo kryty ochrana při poruše: ochranné pospojování a automatické odpojení v případě poruchy (jistič, pojistka) tam, kde je určeno, použije se dále doplňková ochrana proudovým chráničem
Ochranné pospojování
vzájemně spojený ochranný vodič s uzemňovacím přívodem a kovovými konstrukčními částmi (potrubí vody, topení, klimatizace, kovová výztuž betonu)
Ochranné uzemnění
neživé části musí být spojené s ochranným vodičem do uzemňovací svorky neživé části současně přístupné dotyku musí být spojeny se stejnou uzemňovací soustavou
Nevodivé okolí (Instalace pro osoby znalé, poučené nebo pod dozorem těchto osob)
má zabránit současnému dotyku částí, které mohou mít v důsledku porušení základní izolace živých částí různý potenciál všechna el. zařízení musí splňovat některou základní ochranu (izolace, kryty, přepážky) v prostoru s nevodivým okolím nesmí být žádný ochranný vodič
Požadavky jsou splněny pokud:
vzdálenost neživé části a cizí vodivé části 2,5 m, lze zmenšit na 1,25m, pokud je mimo dosah ruky vložením účinných zábran mezi neživé části a cizí vodivé části izolování cizích vodivých částí (zkušební napětí 2000V, unikající proud max. 1mA) odpor izolační podlahy minimálně 50 kΩ v instalaci do 500V, 100 kΩ v instalaci nad 500V