SÄHKÖENERGIATEKNIIKKA. Luento 9 Sähköturvallisuus. Matti Lehtonen

Transkriptio

1 SÄHKÖENERGIATEKNIIKKA Luento 9 Sähköturvallisuus Matti Lehtonen

2 VAIHTOVIRRAN VAIKUTUKSET Ilmiöitä käsitellään perustuen lähinnä 50 tai 60 Hz taajuuksilla sinimuotoisilla virroilla tehtyihin havaintoihin. Määritelmiä: Tuntoraja - virran minimiarvo, joka aiheuttaa tuntemuksia henkilössä. Reaktioraja - virta aiheuttaa tahdosta riippumattomia lihasliikkeitä Kouristusraja - virran suurin arvo, jolla henkilö pystyy irrottautumaan pitelemistään elektrodeista Sydänkammiovärinän raja-arvo - virran minimiarvo, jolla aiheutuu sydänkammiovärinää. Sydänkammiovärinän katsotaan olevan pääasiallinen kuolinsyy sähkötapaturmissa. On olemassa myös joitakin näyttöjä, että kuolinsyynä on ollut tukehtuminen tai sydänkouristus

3

4 Vaarajännitteiden vaikutus ihmiseen Sähkön vaikutustavat - palaminen - veren muutokset - sydänkammiovärinä Sydänkammiovärinän 10% ja 1% todennäköisyydellä aiheuttava virta Kestoaika t/s I 10% / ma I 1% / ma > , , , ,

5 Sähkövirran vaarallisuus riippuu pääasiassa kehon läpi kulkevan sähkövirran suuruudesta ja kestoajasta sekä kulkureitistä. Virran ja jännitteen riippuvaisuus ei ole lineaarista, koska kehon impedanssi riippuu kosketusjänniteestä. Ihmiskehon osat kuten iho, veri, lihakset, luusto jne. muodostavat sähkövirralle tietyn impedanssin, jonka sijaiskytkentä voidaan esittää resistanssien ja kapasitanssien kytkentäkombinaatiolla

6 Sydänkammiovärinän 10% todennäköisyyttä vastaavat jännitteet keston funktiona Kehon resistanssi eri jännitteillä

7 Maadoitusjännitteet vs. kosketusjännitteet - kosketusjännite - askeljännite - vain osa maadoitusjännitteestä vaarajännitteenä Maasulkuvian aiheuttama kosketusjännite U t, askeljännite U s, maadoitusjännite U e ja potentiaali maan pinnalla V.

8 Sallitut kosketusjännitteet CENELEC:n mukaan MAADOITUS ON HYVÄKSYTTÄVÄ, JOS 1) Globaali maadoitus - kaupunkialueilla, kun maadoitukset yhdistetty 2) Maadoitusjännite < 2 x sallittu kosketusjännite 3) Maadoitusjännite < 4 x sallittu kosketusjännite & potentiaalintasausrengas 4) muulloinkin, jos osoitetaan mittauksin tai laskelmin kokonaisjännitevaatimusten täyttyminen

9

10 Maasulkusuojaus Maadoitusjännite, kosketusjännite Virratessaan maahan maasulkuvirta kohtaa aina jonkin suuruisen maadoitusresistanssin R e. Tämän seurauksena maasulkupaikan jännite verrattuna äärettömän kaukana olevaan todelliseen maapotentiaaliin nähden nousee arvoon (maadoitusjännite U e ) U e = I e R e Maadoitusjännitteelle on standardissa SFS 6001 määritetty suurimmat sallitut arvot. U k * emax U tp jossak on tilanteen mukaan määräytyvä kerroin U tp on sallittu kosketusjännite 10

11 Maasulkusuojaus Maadoitusjännite, kosketusjännite Sallitut kosketusjännitteet ovat Sallittujen kosketusjännitteiden arvot laukaisuajan mukaisesti Laukaisuaika [s] 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 U TP [V] Perustilanteessa kerroin k saa arvon 2 (jakelumuuntamon maadoitukset standardin ohjeen mukaiset) Jos teknisten tai taloudellisten seikkojen takia ei voida saavuttaa tavoitetasoa, voidaan käyttää arvoa k=4. Tällöin jokainen pj-johtohaara on maadoitettava ja muuntamolla potentiaalintasaus Erityisen vaikeissa oloissa voidaan käyttää arvoa k=5. Tällöin muuntamolle on tehtävä potentiaalintasaus ja jokaisella liittymällä pitää olla maadoitus, joka suositellaan yhdistettäväksi rakennuksen pääpotentiaalintasausjärjestelmään 11

12 Maadoitukset Maadoitukset ovat välttämättömiä verkon turvallisen toiminnan kannalta. Maadoitukset jaetaan käyttö- ja suojamaadoituksiin. Käyttömaadoituksessa kytketään virtapiirin osa (esim. pienjännitejärjestelmän 0- piste) maahan. Suojamaadoituksessa kytketään virtapiiriin kuulumaton jännitteelle altis osa maadoitusjärjestelmän. Maan pinnan potentiaali V, maadoitusjännite Um, kosketusjännite Uk ja askeljännite Ua

13 Kosketusjännite Pienjänniteverkon maadoitukset 20/0,4 kv 500 m > 200 m = PEN-johtimen maadoitus = PEN-johtimen maadoitus, huonot maadoitusolosuhteet 500 m PJ-muuntopiirin maadoittaminen normaaleissa ja huonoissa maadoitusolosuhteissa. 13

14 Vakavien sähkötapaturmien määrä on vähentynyt Suomessa jatkuvasti. Vaikka sähkönkäyttö on kasvanut runsaassa 60 vuodessa noin 70 kertaiseksi, on tapaturmien määrä suhteessa kulutukseen romahtanut. Suomessa kuolee kuitenkin vuosittain keskimäärin 3-4 ihmistä sähkötapaturmissa. Yleisimmät syyt kuolemaan johtaneisiin tapaturmiin ovat varomattomuus ja omat viritykset tai hölmöily. Valtaosa tapaturmista sattuu tavallisille sähkönkäyttäjille 230 V verkkojännitteellä

15 Tapaturmatilastot

16 Turvallisuus ja kemikaalivirasto TUKES on työ- ja elinkeino- ministeriön alainen virasto, joka perustettiin Virastolle on siirretty teknillisen tarkastuskeskuksen ja entisen Sähkötarkastuskeskuksen viranomaistoiminnat

17 TUKESin tehtävänä on sähköturvallisuuden valvonta ja kehittäminen. Tavoitteena on Suomen korkean sähköturvallisuustason ylläpitäminen. Virasto opastaa ja neuvoo sähköalan ammattilaisia ja yksityisiä kansalaisia sähköturvallisuuteen liittyvissä kysymyksissä. Valvonnan kohteita ovat sähkölaitteiden ja -tarvikkeiden turvallisuus, eräiden laitteiden energiamerkinnät, laitteiden sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC), sähkölaitteistot ja asennukset, hissit, sähköurakointi, tarkastuslaitokset ja tarkastajat sekä henkilöpätevyyksien arviointilaitokset

18 Kauppa- ja teollisuusministeriön päätös 1193/1999 koskee sähkölaitteistojen turvallisuutta ja 1194/1999 sähkötyöturvallisuutta. Päätöksissä esitettyjen olennaisten turvallisuusvaatimusten katsotaan täyttyvän, jos sovelletaan tiettyjä turvallisuusstandardeja tai vastaavia julkaisuja. Sähköturvallisuusviranomaisen eli Turvatekniikan keskuksen (TUKES) tehtävänä on vahvistaa tällaisten standardien ja julkaisujen luettelo Sähköturvallisuuden neuvottelukunnan lausunnon perusteella. Pienjännitesähköasennuksia koskeva standardisarja SFS 6000 koskee myös pienjännitejakeluverkkoja ja siinä on kansallisia osia, joiden avulla standardisarja kattaa kaikki normaalit korkeintaan 1000 V vaihtojännitteiset ja 1500 V tasajännitteiset sähköasennukset

19 Turvallisuusvaatimukset Enintään 1000 V asennukset tehdään pääsääntöisesti standardisarjan SFS 6000 (Pienjännitesähköasennukset) mukaan ja yli 1000 V asennukset standardin SFS 6001 (Suurjännitesähköasennukset) mukaan. Sähkötyöturvallisuusasioissa noudatetaan standardia SFS 6002 (Sähkötyöturvallisuus). Tukes-ohjeeseen S10 on lisäksi luetteloitu tiettyjen laitteistojen ja tilojen erityisvaatimuksia kuten mm. ilmajohtoja ja räjähdysvaarallisten tilojen sähköasennuksia koskevia standardeja

20 laki Sähköturvallisuuslakia sovelletaan laitteisiin ja laitteistoihin, joita tarvitaan sähkön tuottamisessa, siirrossa, jakelussa tai käytössä ja joiden sähköisistä tai sähkömagneettisista ominaisuuksista voi aiheutua vahingon vaara tai häiriöitä. Sähkölaitteet ja laitteistot on suunniteltava, rakennettava, valmistettava ja korjattava niin sekä niitä on huollettava ja käytettävä niin, että: 1) niistä ei aiheudu kenenkään hengelle, terveydelle tai omaisuudelle vaaraa; 2) niistä ei sähköisesti tai sähkömagneettisesti aiheudu kohtuutonta häiriötä; sekä 3) niiden toiminta ei häiriinny helposti sähköisesti tai sähkömagneettisesti

21 Sähkönkäyttäjien suojaus sähköiskulta voidaan jakaa kahteen lähestymistapaan. Ensimmäisessä tavassa pyritään estämään kosketus jännitteiseen osaan (kosketussuojaus) ja toisessa tavassa pyritään rajoittamaan jännitteen ja virran vaikutusaika mahdollisimman lyhyeksi tai pidetään kosketeltavissa oleva jännite vaarattoman pienenä (kosketusjännitesuojaus)

22 Suojaus sähköiskulta vaatii sekä kosketussuojauksen eli suojauksen suoralta koskettamiselta että kosketusjännitesuojauksen eli suojauksen kosketusjännitteeltä. Kosketussuojaus määritetään suojaukseksi, jolloin ihmistä estetään joutumasta kosketuksiin jännitteisten osien kanssa sähkölaitteen ollessa normaalissa tilassa

23 a) Suojaus kaikelta koskettamiselta b) suojaus tahattomalta koskettamiselta Tavallisia kosketussuojausmenetelmiä ovat: suojaus koteloinnilla suojaus suojuksella suojaus esteillä suojaus sijoittamalla jännitteiset osat kosketusetäisyyden ulkopuolelle

24 -Suojaus eristämällä jännitteiset osat (tyypillisesti esim.kaapelit) -Suojaus sijoitamalla jännitteiset osat kosketusetäisyyden ulkopuolelle (esim. ilmajohdot) -Suojaus käyttämällä suojuksia ja kotelointia (IP-luokat) Ensimmäinen tunnusnumero - vaarallisten osien kosketussuojaus - suojaus vierasesineiltä ja pölyltä Toinen numero - vesisuojaus Lisäkirjaimet - käytetään vain,jos todellinen kosketussuojaus on parempi kuin1. numero Täydennyskirjaimet - ilmaisevat poikkeuksellista toimintaa

25 IP-luokkajako

26