konspekt - Strona główna AGH

KONSPEKT
Podstawowe wiadomości z zakresu bezpiecznej eksploatacji
instalacji i urządzeń elektroenergetycznych
Opracował:
Dr inż. Jan STRZAŁKA
Kraków, 2005 r.
Materiały szkoleniowe zastrzeżone są prawem autorskim przez Autora dla O/Kraków SEP.
Powielanie tylko za zgodą Autora.
-1-
SPIS TREŚCI
Strona
1. WPROWADZENIE
2
2. CHARAKTERYSTYKA PRZEPISÓW
2
3. KLASYFIKACJA URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH
2
4. ELEMENTY SKŁADOWE SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
4
5. DOBÓR ORAZ UKŁADANIE PRZEWODÓW I KABLI
8
6. DOBÓR ZABEZPIECZEŃ PRZEWODÓW I KABLI
11
7. OCHRONA ODGROMOWA I PRZECIWPRZEPIĘCIOWA
14
8. OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA
16
9. CHARAKTERYSTYKA PRZEPISÓW EKSPLOATACJI
27
10. ORGANIZACJA BEZPIECZNEJ PRACY
27
11. SPRZĘT OCHRONNY STOSOWANY
PRZY URZĄDZENIACH ELEKTRYCZNYCH
28
12. RATOWANIE OSÓB PORAŻONYCH PRĄDEM
29
13. OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA
30
14. PRACE KONTROLNO-POMIAROWE
30
15. LITERATURA (podstawowe pozycje dostępne
w biurze SEP tel. 012 - 422-58-04)
34
Materiały szkoleniowe zastrzeżone są prawem autorskim przez Autora dla SEP O/Kraków.
Powielanie tylko za zgodą Autora.
-2-
1. WPROWADZENIE
Praca przy urządzeniach elektroenergetycznych wymaga szczególnej uwagi i ostrożności
oraz znajomości występujących zagrożeń. Bezpieczeństwo pracy uwarunkowane jest w
szczególności znajomością budowy i zasad pracy urządzeń, prawidłowym wykonywaniem
czynności eksploatacyjnych oraz ścisłym przestrzeganiem zasad organizacji pracy i wymagań
przepisów w zakresie bhp. W niniejszym opracowaniu zebrano w syntetycznym ujęciu
podstawowe wiadomości z zakresu bezpieczeństwa w eksploatacji urządzeń
elektroenergetycznych, których znajomość wymagana jest przy sprawdzaniu kwalifikacji w
zakresie eksploatacji i dozoru.
Zakres wymagań egzaminacyjnych dla osób Dozoru i Eksploatacji określa Rozporządzenie Min.
Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z 28.04.2003 r. wydane na mocy Ustawy " Prawo
Energetyczne " z 10.04.1997 r.
2. CHARAKTERYSTYKA PRZEPISÓW
Wymagania w zakresie budowy urządzeń elektrycznych określają następujące główne
dokumenty prawne:
• Przepisy Budowy Urządzeń Elektroenergetycznych – PBUE z 1997 r.
• Prawo Budowlane z 1994 r.,
• Prawo Energetyczne z 1997 r.
• Rozporządzenia wykonawcze do w/w Ustaw, w tym:
- Rozp. MGPiB z 14.12.1994 r – Budynki i ich wyposażenie (zauktualizowane Rozp.
M.Infrastr. z 12.04.2002 r.)
- Rozp. MGiP z 20.12.2004 r. – tzw. przyłączeniowe
• Polskie Normy – PN, w tym:
- PN-84/E-02033 – Oświetlenie elektryczne wnętrz,
- PN-86-92/E-05003(arkusze 01,03 i 04) oraz PN-IEC 61024-1:2001 – Ochrona odgromowa
obiektów budowlanych,
- PN-IEC 60364 (PN/E-05009) – Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych,
- Norma N SEP-004 – Linie kablowe,
- PN-E 05100-1:1998 – Linie napowietrzne,
- PN-E 05115 Instalacje powyżej 1 kV.
Przepisy w zakresie eksploatacji scharakteryzowano dalej w p.9.
3. KLASYFIKACJA URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH
Urządzenia elektryczne służące do wytwarzania, przetwarzania, przesyłu, rozdziału i odbioru
energii elektrycznej można podzielić wg różnych kryteriów. Z punktu widzenia wysokości
napięcia rozróżniamy urządzenia:
- niskiego napięcia (do 1 kV),
- średnio-wysokiego napięcia (od 1 do 60 kV),
- wysokiego napięcia (110 i 220 kV),
- najwyższego napięcia ≥ 400 kV.
Ze względu na sposób użytkowania rozróżniamy urządzenia:
- nieprzemieszczalne (stałe i stacjonarne),
- przemieszczalne (ręczne, przenośne, ruchome).
Ze względu na przeznaczenie rozróżniamy urządzenia budowy:
- wnętrzowej,
- napowietrznej,
-3- specjalnej.
Generalnie urządzenia odbiorcze można podzielić na:
a) urządzenia oświetleniowe, czyli źródła światła wraz z aparaturą pomocniczą,
b) urządzenia siłowe (nieoświetleniowe), które obejmują m.in.:
- silniki elektryczne,
- zespoły wielomaszynowe,
- urządzenia elektrotermiczne,
- urządzenia spawalnicze,
- urządzenia prostownikowe,
- urządzenia do elektrolizy,
- elektrofiltry,
- urządzenia energoelektroniczne (przekształtnikowe).
Pod względem wymaganej pewności zasilania odbiorniki energii elektrycznej dzielą się na
odbiorniki:
a) I kategorii,
b) II kategorii,
c) III kategorii.
Przystosowanie urządzeń do warunków środowiskowych oznacza się przez podanie kodu IP.
W tabeli 1 przedstawiono oznaczenia stopni ochrony osłon zabezpieczających.
Tabela 1.Oznaczenie stopni ochrony osłon zabezpieczających przed dotknięciem i przed
przedostawaniem do wnętrza obcych ciał stałych oraz przed dostępem wody, wg
PN-EN 60529:2003 (kod IP).
Stopień
ochrony
0
1
2
3
4
Pierwsza cyfra
Druga cyfra
Ochrona ludzi przed
Ochrona urządzeń przed
dotknięciem części pod
przedostawaniem się ciał
napięciem i części ruchomych
stałych
brak ochrony
brak ochrony
ochrona przed przypadkowym ochrona przed przedostaniem się
dotknięciem wierzchem dłoni
ciał stałych o średnicy 50 mm
i większej
ochrona przed dotknięciem
j.w. lecz o średnicy 12 mm
palcem
i większej
Ochrona przed dostępem
wody
ochrona przed dotknięciem za
pośrednictwem narzędzi i
drutów o średnicy 2,5 mm i
większej
j.w. lecz o średnicy 1 mm i
większej
5
j.w.
6
j.w.
7
-
8
-
j.w. lecz o średnicy 2,5 mm i
większej
j.w. lecz o średnicy 1 mm
i większej
ochrona przed przedostawaniem
się pyłu w ilości utrudniającej
działanie aparatu lub
zmniejszającej bezpieczeństwo
całkowita ochrona przed
przedostawaniem się pyłu
-
-
brak ochrony
krople padające pionowo
krople padające pionowo na
urządzenie odchylone o 15o od
położenia normalnego
natrysk wody pod kątem do
60o od pionu z każdej strony
rozbryzgiwana woda na
obudowę z dowolnego
kierunku
obudowa oblewana strugą z
dowolnej strony
obudowa oblewana silną strugą
z dowolnej strony
obudowa zanurzona
krótkotrwale w
znormalizowanych warunkach;
brak wnikania wody w ilości
wywołującej szkodliwe skutki
obudowa ciągle zanurzona w
uzgodnionych warunkach, lecz
bardziej surowych niż wg
cyfry 7
-4-
W tabeli 2 przedstawiono wymagane cechy urządzeń ze względu na niektóre wpływy
środowiska.
Tabela 2. Wymagane cechy urządzeń elektrycznych ze względu na niektóre wpływy
środowiskowe, według PN-IEC 60364
Kod
AD
AD1
AD2
AD3
AD4
AD5
AD7
AD8
AE
AE1
AE2
AE3
AE4
Cechy środowiska
Określenie i intensywność
wpływów
Obecność wody
pomijalna
krople wody swobodnie spadające
rozpylana woda
rozbryzgi wody
strumienie wody
zanurzenie
zatopienie
Obecność ciał stałych
pomijalna
ciała drobne ≥ 2,5 mm
ciała bardzo drobne ≥ 1 mm
pył
Wymagane cechy
urządzeń elektrycznych
IPX0
IPX1
IPX3
IPX4
IPX5
IPX7
IPX8
IP0X
IP3X
IP4X
IP5X- jeżeli przenikanie
pyłu nie spowoduje
zakłóceń pracy urządzenia ,
IP6X - jeżeli nie dopuszcza się przenikania
pyłu do urządzenia
4. ELEMENTY SKŁADOWE SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
W skład sieci elektroenergetycznych wchodzą:
- linie elektroenergetyczne (napowietrzne i kablowe),
- stacje elektroenergetyczne (transformatorowo-rozdzielcze),
- instalacje elektryczne.
Poniżej przedstawiono krótką charakterystykę poszczególnych elementów sieci.
-5-
LINIE NAPOWIETRZNE
PN-75/E-05100
PN-E-05100-1:1998
Pr PN-E-05100-2 N SEP E-003 (2003r.)
Przewody gołe AL, AFL, AAL, Stopy AL, O/FL
m = SAL / SFe (najczęściej m = 6)
Przewody izolowane AsXS 25 ÷120 mm2 1 kV
PAS / AACXS 35 ÷150 mm2 12 / 20 kV
Izolatory liniowe
porcelanowe
szklane
kompozytowe
stojące
wiszące
kołpakowe
pełnopniowe
Słupy
drewniane
żelbetowe
stalowe
przelotowe
narożne
odporowe
krańcowe
skrzyżowaniowe
rozgałęźne
Osprzęt liniowy
osprzęt izolatorowy (trzony, kabłąki, wieszaki, orczyki)
złączki i zaciski
osprzęt łukochronny (rożki, półpierścienie, pierścienie)
-6LINIE KABLOWE
Pr PN-E 05125
PN-76/E-05125
N SEP-E-004 (2003r.)
Kable
Al, Cu
okrągłe, owalne, sektorowe
żyły
izolacja
papierowo-olejowa
gumowa (G)
polwinitowa PCV (Y)
polietylenowa
PE
zwykły (X)
usieciowany (XS)
powłoka – ołów
aluminium (Al.)
polwinit (Y)
zbrojenie (Ft, Fp, Fo)
osłona zewn. – juta asfaltowana (A)
polwinit (y)
AKFtA 3x120+70 mm2, 1kV
YAKY 4x150 mm2, 1 kV
HAKFtA 3x240 mm2, 15 kV
YH(A)KXS 1x120 RMC / 1x50 mm2, 12/20 kV
osprzęt kablowy
- mufy
- mufy końcowe
- złączki
- końcówki
STACJE TRANSFORMATOROWO-ROZDZIELCZE
15 kV
a)
Tr
b)
T2
T1
0,4 kV
SI
S II
SZR
-7-
Sposoby rezerwowania:
- zasilanie rezerwowe z innej stacji,
- zespół prądotwórczy,
- UPS.
Wyposażenie stacji:
- obwody pierwotne,
- obwody wtórne.
INSTALACJE ELEKTRYCZNE:
Instalacjami nazywamy sieci oświetleniowe, siłowe i specjalne do 1 kV służące do
rozprowadzenia energii elektrycznej do odbiornika i do gniazd wtyczkowych.
2)
1)
R01
Wh
WLZ
I0
R02
TP
0,4 kV
Zł
P
Odbiorca
RG
ZEn
ln 0,4 kV
lk 0,4 kV
Rys. 1. Sposoby zasilania instalacji elektrycznych nn.
W instalacji elektrycznej (głównie mieszkaniowej) można wyróżnić:
- przyłącze P
- złącze Zł
- rozdzielnicę główną RG
- wewnętrzną linię zasilającą WLZ
- tablicę piętrową TP
- instalację odbiorczą IO
Przykładowy schemat instalacji pokazano na rys. 2.
RG
-8-
Instalacja
odbiorcza
Wewnętrzna linia
zasilająca (wlz 1)
Zabezpieczenie
przedlicznikowe
∆I
30 mA
Wh
Wh
wlz 2
Obwód
administracyjny
Rozdzielnica
główna
budynku
Złącze
Kablowa sieć rozdzielcza
Rys.2. Schemat instalacji elektrycznej w budynku wielokondygnacyjnym.
5. DOBÓR ORAZ UKŁADANIE PRZEWODÓW I KABLI
Przy doborze przewodów i kabli należy wziąć pod uwagę występujące warunki środowiskowe,
aby ograniczyć wzajemny wpływ instalacji i otoczenia.
Przekrój przewodów w instalacjach elektrycznych ustala się w oparciu o następujące kryteria:
- dopuszczalnej obciążalności prądowej,
- dopuszczalnego spadku napięcia,
- wytrzymałości mechanicznej,
- skuteczności ochrony przeciwporażeniowej.
Dopuszczalna obciążalność prądowa przewodów jest limitowana dopuszczalną temperaturą żył,
która dla przewodów ułożonych na stałe w izolacji polwinitowej wynosi 70 °C. Norma PN-IEC
60364-5-523 podaje obciążalności prądowe przewodów i kabli dla 9-ciu różnych sposobów ich
ułożenia, oznaczonych literami A÷G, oraz współczynniki poprawkowe, które należy uwzględnić,
jeśli warunki ułożenia przewodów odbiegają od warunków obliczeniowych.
Przy doborze przekroju przewodu ze względu na obciążalność dopuszczalną dobieramy z
tabeli przekrój, dla którego obciążalność dopuszczalna Idd jest nie mniejsza od prądu roboczego
linii Irob, wyznaczonego z mocy pojedynczego odbiornika lub mocy szczytowej dla grupy
odbiorników.
W niektórych przypadkach o doborze przekroju przewodów decyduje kryterium
dopuszczalnego spadku napięcia. Przekroje przewodów instalacji należy dobrać w ten sposób,
aby nie zostały przekroczone wartości dopuszczalnych spadków napięcia określone w
przepisach.
Minimalny przekrój przewodów wewnętrznej linii zasilającej (wlz) wynosi 4 mm2, a dla
odgałęzień do odbiorców – 2,5 mm2.
Wymagania odnośnie minimalnego przekroju przewodów ochronnych podano w tabeli 3.
-9-
Tabela 3. Wymagany przekrój przewodu ochronnego
Przekrój przewodu
fazowego w mm2
Przekrój odpowiadającego przewodu
ochronnego SPE w mm2
S ≤ 16
S
16 < S ≤35
16
S > 35
0,5 ⋅S
Sposób ułożenia przewodów w instalacji i rodzaj przewodów musi być dostosowany do
charakteru budynku i przeznaczenia pomieszczeń.
W tabeli 4 podano stosowane rozwiązania instalacji w różnego typu budynkach ze względu na
sposób prowadzenia przewodów.
Tabela 4. Sposoby układania przewodów w instalacjach różnych obiektów budowlanych
Lp..
Sposób wykonania instalacji
Rodzaj budownictwa lub pomieszczenia
mieszkaniowe ogólne przemysłowe
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
W rurach elektroinstalacyjnych pod tynkiem
W rurach stalowych i z twardego PCV na tynku
Wtynkowa
W prefabrykowanych bruzdach
Zatapiana w prefabrykowanych płytach
Zatapiana w konstrukcjach wylewanych
Listwowa
Listwowo-zatapiana (mieszana)
Podłogowa
Przewodami kabelkowymi
Przewodami szynowymi
Przewodami w korytkach
Przewodami na drabinkach
Przewodami uformowanymi w wiązki
Przewodami samonośnymi
Przewodami na izolatorach
System ZELP-83
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
wiejskie
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
W instalacjach obiektów komunalno-bytowych najczęściej stosowana jest klasyczna metoda
układania przewodów w rurkach elektroinstalacyjnych pod tynkiem. W instalacjach
przemysłowych najczęściej wykonuje się instalację za pomocą wielożyłowych przewodów
kabelkowych. Przewody te są również zalecane dla pomieszczeń wilgotnych, o wyziewach
żrących oraz w pomieszczeniach niebezpiecznych pod względem pożarowym lub wybuchowym.
Sposoby układania przewodów wprowadza norma PN-IEC 60364-5-52 podaje tabela 5.