Odborná způsobilost jinak – logicky a jednoduše

Začali jsme zpracovávat a publikovat požadavky na odbornou způsobilost v elektrotechnice trošku jinak. Garantem a zároveň zpracovatelem jednotlivých souborů je Ing. Michal Kříž. Tyto požadavky jsou určeny pro elektrotechniky, kteří podle nařízení vlády č. 194/2022 Sb. chtějí mít paragraf 6 nebo 7, významná část se však věnuje i požadavkům pro revizní techniky (§ 8). Je zřejmé, že se jedná o požadavky všeobecné pro elektrická zařízení a instalace do 1 000 V v prostorách bez nebezpečí výbuchu. Specifické požadavky pro některé druhy a napětí elektrických zařízení jsou pak zpracovány v našich příručkách i na našem webu.

Samozřejmě, že základní atributy odborné způsobilosti zůstávají stejné, a to:
- ochrana před úrazem elektrickým proudem,
- bezpečnost při práci a obsluze elektrických zařízení,
- první pomoc při úrazu elektrickou energií,
- ochrana před bleskem a přepětím,
- provedení elektrických zařízení zejména z hlediska jejich bezpečnosti.

Velkou výhodou výsledků této práce je její všeobecná platnost bez ohledu na legislativní předpis, který odbornou způsobilost v elektrotechnice řeší nebo v budoucnu bude řešit.

Všechny uvedené body se opírají jednak o alespoň nejzákladnější teoretické znalosti, požadavky legislativních předpisů a zejména technických norem, ale také o praktické zkušenosti elektrotechnika.

Elektrotechnika je exaktní věda. Od pracovníků, kteří se jí věnují na jakékoliv pozici, vyžaduje schopnost logického uvažování, představivost, znalost matematiky a základů teoretické elektrotechniky.

Historický vývoj předpisů a norem, jak a na základě čeho se technické normy zpracovávají (že tvorba technických norem není nahodilý proces), je společným jmenovatelem pro všechny výše uvedené body a je zpracován v samostatné části.

Prvním bodem je Ochrana před úrazem elektrickým proudem.

Řada legislativních předpisů poměrně stroze, zjednodušeně řečeno, stanoví, že elektrické zařízení musí být bezpečné, a to (dodávám) v podmínkách, pro které je určeno. Navíc nesmí svým provozem negativně ovlivňovat další zařízení, své okolí a také nesmí být negativně ovlivňováno provozem dalších zařízení a svým okolím. Podrobnosti jsou pak rozpracovány v řadě technických norem.

Ovšem pochopit to, že požadavky technických norem (a to nejen v oblasti elektrotechniky) na sebe logicky navazují, může být pro osoby, které nejsou na tvorbě technických norem přímo zainteresovány, někdy velmi obtížné. Proto se snažíme tyto návaznosti a souvislosti, alespoň v hrubých rysech objasnit. Jejich znalost by elektrotechnikům měla napomoci i při praktickém uplatňování technických požadavků norem a předpisů.  

Již z podstaty věci je vždy na prvním místě bezpečnost elektrických zařízení vůči osobám, zvířatům i věcem.

V části Základní pravidlo pro ochranu elektrickým proudem, její prostředky a opatření jsou rozpracovány základní pravidla, definice částí elektrických předmětů a zařízení a další. Podmínky ochrany před úrazem elektrickým proudem jsou pak rozpracovány v další části. Pro obě části je zásadní norma ČSN EN 61140 ed. 3.

Technické normy jsou pro práci každého elektrotechnika nepostradatelné. Platí to ale pro každého elektrotechnika na jakékoliv pozici beze zbytku, tedy absolutně?

Poznámka:
Hovořím zde o elektrotechnicích, tedy osobách, které mají ukončené odborné elektrotechnické vzdělání. Nedělám si iluze o vysoké odborné úrovni všech elektrotechniků, aniž bych se chtěl někoho dotknout. Důkazem je moje mnohaletá zkušenost získaná při zkouškách elektrotechniků dle vyhlášky č. 50/1978 Sb. Nicméně dle mého názoru nelze ze základních požadavků na znalosti, které jsou předpokladem pro získání odborné způsobilosti elektrotechniků počínaje § 6 a výše dle v současné době platného nařízení vlády č. 194/2022 Sb., slevit.

V nadpisu je uvedeno „Odborná způsobilost jinak – logicky a jednoduše“.

Zkusme se tedy, bez ohledu na ustanovení technických norem (i když se jim úplně nevyhneme), logickou úvahou dopátrat k základům ochrany před úrazem elektrickým proudem.

Poznámka:
Zde máme na mysli tzv. prostředky základní ochrany zajišťující ochranu při normálních podmínkách provozu elektrického zařízení, jak jsou definovány v ČSN EN 61140 ed. 3.

Logickou úvahou dojdeme k závěru, že nejpřirozenější a také nejdůležitější ochranou před úrazem elektrickým proudem je izolace. Izolaci může tvořit pevný izolant, plyn nebo kapalina, které mají dostatečný izolační odpor. Máme-li na mysli elektrická zařízení do 1 000 V, je izolace, až výjimky, tvořena pevným izolantem.

Dalšími přirozenými prostředky ochrany, aniž by bylo nutné studovat zmíněnou ČSN EN 61140 ed. 3, jsou:
- ochranné přepážky a kryty,
- zábrany,
- poloha.

Zatím co k výše uvedeným prostředkům ochrany lze dojít intuitivně a možná to ani nemusí být elektrotechnik, kdo je vyjmenuje, tak další prostředky už vyžadují elementární znalosti elektrotechniky, které člověk získá studiem na elektrotechnické škole. Jedná se o ochranu:
- omezením napětí,
- omezením ustáleného dotykového proudu a energie,
- řízením potenciálu.

U každého z těchto prostředků lze velmi stručně, srozumitelně a logicky popsat jak funguje, tedy jakým způsobem brání dotyku člověka s nebezpečnou živou částí elektrického zařízení.

Výše uvedené prostředky ochrany se týkají elektrického zařízení, které je v normálním provozním stavu. Elektrické zařízení se však může dostat do stavu, kdy selže základní ochrana a na zařízení dojde k poruše (máme na mysli poruchu z hlediska bezpečnosti; navíc normy stanoví, že dojde k jedné poruše). Také je nutné mít na paměti, že některé prostředky základní ochrany mají omezenou použitelnost, jako např. zábrany.

Aby elektrické zařízení bylo bezpečné i ve stavu jedné poruchy, doplňují se k prostředkům základní ochrany tzv. prostředky ochrany při poruše.

I v tomto případě je logické, že opět nejpřirozenějším prostředkem je izolace, v tomto případě nazývaná přídavná.

Dalšími prostředky jsou:
- ochranné pospojování,
- ochranné stínění,
- automatické odpojení od zdroje (dříve tzv. ochrana nulováním),
- jednoduché oddělení obvodů,
- nevodivé okolí,
- řízení potenciálu.

Opět lze stručně, srozumitelně a hlavně logicky popsat jejich funkci.

Např. ochranné pospojování je opatření, v němž je základní ochrana zajištěná základní izolací (mezi nebezpečnými živými částmi a neživými částmi) a ochrana při poruše je zajištěna systémem ochranného pospojování, jež brání současnému výskytu nebezpečných napětí mezi neživými a cizími vodivými částmi současně přístupnými dotyku.

Pak ještě ČSN EN 61140 ed. 3 definuje prostředky zvýšené ochrany, kdy se v některých případech uplatňuje jak pro zajištění ochrany při normálním provozním stavu, tak pro zajištění ochrany při poruše jeden prostředek: zesílená izolace, ochranné oddělení obvodů, zdroj omezeného proudu a ochranná impedance.

Aby toho nebylo málo, ČSN EN 61140 ed. 3 při zvýšeném nebezpečí úrazu elektrickým proudem navíc vyžaduje k uplatnění ochrany základní a ochrany při poruše ještě ochranu doplňkovou. Tu lze zajistit např. proudovým chráničem se jmenovitým vybavovacím proudem maximálně 30 mA, doplňujícím ochranným pospojováním, případně i dalšími prostředky či jejich kombinací.

Tolik k základům ochrany před úrazem elektrickým proudem, samozřejmě, že pouze v tomto článku. Chtěl jsem pouze naznačit, jak logické a srozumitelné je stupňování druhů ochran, členění jednotlivých ochran i jejich definice (nemusíme si pamatovat jejich přesné názvy a definice jak je stanoví technické normy, ale při troše představivosti a logickou úvahou je lze sestavit a popsat). A snad i jednoduché – samozřejmě pro vystudovaného elektrotechnika. Možná bych slovo jednoduché dal do uvozovek, protože to, co je třeba vědět před tím, než se ochranou před úrazem začneme zabývat, i to, co je třeba vědět při aplikacích samotných ochran, není málo. Jsem však přesvědčen o tom, že jak náš web, tak naše příručky toto téma rozpracovávají dostatečně podrobně a srozumitelně.

Vraťme se však k základní ochraně, kterou je izolace. Izolace (přídavná) je spolu s izolací základní také prostředkem k dosažení ochrany při jedné poruše. Dohromady pak tvoří tzv. izolaci zesílenou.

Jednotlivé izolace, aby plnily svůj účel, musí splňovat určitou hodnotu izolačního odporu, kterou stanoví příslušné technické normy.

Nedalo mi spát, jak tvůrci norem k těmto hodnotám přišli. S hodnotami izolačních odporů logicky, nebo spíše podle Ohmova zákona, souvisí i hodnoty unikajících proudů. A s tím zase souvisí hodnoty dovolených dotykových napětí. Přece si ty hodnoty někdo jen tak nevymyslel!

Nakonec jsem si řekl, že to musí souviset s účinky proudů na lidský organizmus.

Takže vše začíná u technických norem – jak jinak. Existuje soubor tzv. technických specifikací ČSN IEC/TS 60479-1 a ČSN IEC/TS 60479-2, který se zabývá účinky proudů na lidi a hospodářská zvířata.

O tom podrobně pojednává na našem webu část Účinky proudu na lidský organizmus.

Jistě většina elektrotechniků zná obrázek, kde jsou graficky znázorněny závislosti působení střídavého proudu 50 Hz na člověka. Na obrázku jsou vyznačeny zóny působení hodnot proudů protékajících lidským tělem v závislosti na čase, po který tento proud tělem protéká, také subjektivního vnímání těchto proudů člověkem a též možných následků.

Uvedený soubor norem je výsledkem řady desetiletí trvajícího výzkumu, pokusů, měření, hodnocení úrazů atd. Výsledky byly statisticky vyhodnoceny s ohledem na určitou pravděpodobnost činitelů, které mohou mít na účinky vliv (věk osob, prostředí, v němž se pohybují, momentální duševní a fyzická dispozice a mnoho dalších).

Jak se prakticky uplatňují znalosti účinků elektrických proudů na člověka zapracované v uvedeném souboru norem?

Za základní hodnotu střídavého proudu, který je bezpečný, je brána převážně hodnota 0,5 až 1 mA.

Poznámka:
Je nutné zdůraznit, že máme na mysli elektrická zařízení nízkého napětí.

Z toho jsou pak podle Ohmova zákona stanoveny hodnoty izolačního odporu např. v ČSN 33 1600 ed. 2 nebo v ČSN 33 2000-6 ed. 2. Navíc vždy jsou hodnoty izolačního odporu stanovené technickými normami na straně bezpečnosti, což znamená, že jsou vyšší než hodnoty vypočítané podle Ohmova zákona.

Také jmenovitý vybavovací proud proudového chrániče 30 mA, který je stanovený pro doplňkovou ochranu před úrazem elektrickým proudem, je výsledkem aplikace ČSN IEC/TS 60479-1.

Jak je to s hodnotou dovoleného střídavého dotykového napětí, která je 50 V? Též o tom pojednává část Účinky proudů na lidský organizmus a v tabulce 3 části Podmínky ochrany před úrazem elektrickým proudem na našem webu.

Právě znalost účinků proudů na lidský organizmus, resp. znalost souboru výše zmíněných technických specifikací, je základem pro pochopení principu ochrany před úrazem elektrickým proudem. Proto možná tato pasáž měla být v tomto pojednání uvedena jako první (jako první je uvedena na našem webu). Nicméně na začátku je uvedeno uspořádání a podstata jednotlivých ochran. Myslím si totiž, že nikdo nebude počítat podle Ohmova zákona hodnoty izolačního odporu, hodnoty unikajících proudů nebo hodnoty dovolených dotykových napětí – i když nakonec, proč ne? Spíše jde o to, a je to mnohem pohodlnější, zapamatovat si uvedené hodnoty pro konkrétní případy, jak je stanoví příslušné technické normy, případně podívat se na náš web. Znalost účinků proudů na lidský organizmus a zejména jeho praktické uplatnění je pak již jen důkazem o skutečné odborné způsobilosti elektrotechnika.

Další část pojednává o druzích elektrických sítí (TN, TT a IT) z hlediska ochrany před úrazem elektrickým proudem. Jsou zde podrobně uvedeny principy jednotlivých druhů sítí, aplikace jednotlivých druhů ochran a vysvětleno, jak konkrétní ochrana funguje a jaké podmínky je třeba splnit, aby fungovala správně. U každého druhu sítě má totiž aplikace jedné a téže ochrany určitá specifika.

Poruchy u elektrických sítí a instalací, které ohrožují bezpečnost, je obsahem další části. Jsou zde uvedeny „učebnicové“ případy poruch, které bývají obsahem ústní zkoušky revizních techniků (s takovými poruchami se však lze setkat i v praxi). Na uvedených příkladech je možné snadněji pochopit fungování např. ochrany automatickým odpojením od zdroje. Vřele doporučuji elektrotechnikům v rámci přípravy na zkoušku nebo přezkoušení dle § 8 zkusit si příklady vypočítat sami s tím, že změní hodnoty uvedené v této části. Tyto příklady jsou celkem jednoduché. Vyžadují zdravý úsudek, základní znalosti matematiky a znalost (a také schopnost praktické aplikace) základních zákonů elektrotechniky (Ohmova a dvou Kirchhoffových). V praxi se však elektrotechnik, zejména revizní technik, může setkat s mnohem složitějšími problémy, které vyžadují řešení náročnější na znalost matematiky i teoretické elektrotechniky. Uvedené příklady jsou však dobrým základem, pokud si elektrotechnik jejich řešení osvojí.

Poslední částí je Koordinace ochranných opatření – třídy ochrany elektrických předmětů.

Obsahem této části jsou, zjednodušeně řečeno, zásady, které je třeba splnit, aby ochranná opatření co nejlépe plnila svůj účel a aby se vzájemně co nejvhodněji a nejúčelněji doplňovala. V textu je řada tabulek, které uvádí např. základní charakteristiky elektrických a elektronických zařízení podle tříd ochran a nezbytná bezpečnostní opatření pro případ poruchy základní izolace nebo příklady ochran pro případy bez zvýšeného nebezpečí úrazu elektrickým proudem a pro případy se zvýšeným nebezpečím úrazu elektrickým proudem a další tabulky.

Samostatná kapitola je věnována revizním technikům. Mimo odpovědí na testové otázky přibyla část Obecná pravidla pro elektrické instalace nízkého napětí z hlediska jejich revizí. Tato poměrně rozsáhlá část pojednává o pravidlech zejména z hlediska technických norem. Tato kapitola obsahuje i řadu dalších částí, které byly zpracovány dříve (ale mají obecnou platnost i nyní) nebo ty, které byly zpracovány nedávno.

Tolik k ochraně před úrazem elektrickým proudem. Dále následují kapitoly:
- Zásady bezpečnosti při práci a obsluze elektrických zařízení,
- Práce na elektrických zařízeních a jejich obsluha,
- Revize, prohlídky a zkoušky elektrických zařízení,
- První pomoc při úrazu elektrickou energií
- Provedení elektrických zařízení a
- Ochrana před bleskem a přepětím.

Snažili jsme se tyto kapitoly prezentovat srozumitelně, logicky a pokud možno i jednoduše.

Elektrotechnici mohou nyní využívat publikované kapitoly k přípravě na zkoušky odborné způsobilosti. A nejen to, celá tato sekce je dobrým materiálem pro výuku na školách se zaměřením na elektrotechniku, aby jejich absolventi byli dobře připraveni pro praxi.