Opublikowano 2.02.2025
Poprawiono: 18.03.2025
Elektryczne stanowiska badawcze
Streszczenie
Stanowiska do badań elektrycznych mogą stanowić zagrożenie dla życia i zdrowia ludzkiego i dlatego powinny spełniać wymagania przepisów prawa oraz odpowiednich norm, dotyczących bezpieczeństwa prac elektrycznych, a szczególnie PN-EN 50191 i PN-EN 50110-1. W publikacji przedstawiono podstawowe informacje, które wymagają uzupełnienia o szczegółowe postanowienia obu norm.
UWAGA
Prace eksploatacyjne przy urządzeniach energetycznych powinny być zgodne z rozporządzeniem Dz.U. 2019 poz. 1830 [3] i innymi właściwymi przepisami prawa. Zasady wykonywania prac elektrycznych, znajdują się w normie PN-EN 50110-1 [2], a szczegółowe zasady wykonywania badań na elektrycznych stanowiskach badawczych i wymagania dotyczące budowy elektrycznych stanowisk badawczych, znajdują się w normie PN-EN 50191 [1]. Urządzenia pomiarowe zakwalifikowane jako stwarzające zagrożenie elektryczne, powinny być eksploatowane przez wykwalifikowanych i upoważnionych pracowników.
1. Określenie urządzeń pomiarowych stwarzających zagrożenie elektryczne
Urządzenia pomiarowe eksploatowane na stanowiskach badawczych uznaje się za nie stwarzające zagrożenia elektrycznego, jeżeli:
a). napięcia nie przekraczają wartości 25 V a.c. lub 60 V d.c., przy częstotliwości powyżej 500 Hz i są spełnione wymagania dla układów SELV lub PELV zgodnie z PN-HD 60364-4-41;
b). ustalona wartość prądu płynącego przez „czystą” rezystancję o wartości 2000 Ω, nie przekracza 3 mA a.c. (RMS) lub 12 mA d.c. przy napięciu o wartości powyżej 25 V a.c. lub 60 V d.c. i częstotliwości do 500 Hz;
c). nie zostały przekroczone dopuszczalne wartości napięcia i prądu, przy częstotliwości powyżej 500 Hz, ustalone na podstawie przepisów krajowych, a w przypadku braku odpowiednich przepisów, na podstawie normy PN-EN 50191 (Tabela 1);
d). zgromadzona energia, nie przekracza 350 mJ.
| Częstotliwość | Dopuszczalna wartość prądu dotykowego [mA] | Dopuszczalna wartość napięcia dotykowego [V] |
|---|---|---|
| 500 Hz ≤ f ≤ 2 kHz 2 kHz ≤ f ≤ 3,8 kHz 3,8 kHz ≤ f ≤ 12 kHz 12 kHz ≤ f ≤ 28 kHz 28 kHz ≤ f ≤ 100 kHz 100 kHz ≤ f ≤ 1 MHz |
1,75 · (f/kHz) + 3,3 1,4 · (f/kHz) + 4,2 1,75 · (f/kHz) + 3,3 1,75 · (f/kHz) 50 50 |
25 25 1,05 · (f/kHz) + 20,5 1,05 · (f/kHz) + 20,5 1,05 · (f/kHz) + 20,5 125 |
| UWAGA Tabela dotyczy sinusoidalnych prądów i napięć dotykowych o częstotliwości powyżej 500 Hz, urządzeń eksploatowanych w warunkach suchych jeżeli nie przewiduje się rozległego zetknięcia ciała z częściami czynnymi. |
||
Rysunek 1. Pomiar prądu rozładowania wg normy PN-EN 50191 [1].
1 – zacisk zasilania sieciowego; 2 – tester udarowy; 3 – badane urządzenie (odizolowane od ziemi);
4 – zacisk ochronny; 5 – przyrząd pomiarowy, wraz z rezystorem 2 kΩ (rezystor jest ekwiwalentem rezystancji ciała).
2. Rodzaje stanowisk badawczych
Stanowisko do badań elektrycznych wyposażone w urządzenia badawcze zakwalifikowane jako stwarzające zagrożenie elektryczne, wg kryteriów normy PN-EN 50191, powinno być eksploatowane jako:
a. stanowisko badawcze wyposażone w automatyczne zabezpieczenie przed dotykiem bezpośrednim;
b. stanowisko badawcze nie wyposażone w automatyczne zabezpieczenie przed dotykiem bezpośrednim;
c. laboratorium pomiarowe;
d. stanowisko doświadczalne;
e. tymczasowe stanowisko badawcze.
Urządzenia pomiarowe zakwalifikowane jako stwarzające zagrożenie elektryczne powinny być eksploatowane na stanowiskach badawczych z automatycznym zabezpieczeniem przed dostępem bezpośrednim. Jeżeli jest to niemożliwe lub niewskazane, stosuje się inne rodzaje stanowisk badawczych.
3. Stanowiska badawcze z automatyczną ochroną przed dotykiem bezpośrednim
Stanowisko badawcze z automatyczną ochroną przed dotykiem bezpośrednim, powinno mieć stopień ochrony przed wpływami środowiskowymi co najmniej IP3X. Odstępstwo od tego wymagania, może być zastosowane w przypadku dostępu zabezpieczonego barierami optoelektronicznymi, o rozdzielczości nie większej niż 14 mm.
Otwarcie osłon musi powodować automatyczne odłączenie zasilania i rozładowanie napięć niebezpiecznych. Pojedyncze uszkodzenie środków ochronnych, nie może powodować stanu zagrożenia.
Bezpieczeństwo można również zapewnić, za pomocą oburęcznego urządzenia sterującego lub stosowanie dwóch ręcznych elektrod pomiarowych, przeznaczonych do przyłożenia napięcia pomiarowego.
4. Stanowiska badawcze bez automatycznej ochrony przed dotykiem bezpośrednim
Układ badawczy powinien być tak rozmieszczony i zaprojektowany, aby ochrona przed dotykiem bezpośrednim była zapewniona poprzez izolację części czynnych, pokrywy, obudowy, przeszkody lub bezpieczne odległości.
Bezpieczna odległość jest zachowana, jeżeli osoba wykonująca badania nie może dosięgnąć strefy zabronionej częściami ciała lub narzędziami. Bezpieczeństwo można także zapewnić za pomocą dwuręcznego urządzenia sterującego lub zastosowania dwóch sond pomiarowych bezpiecznych do podania napięcia probierczego. Należy stosować przewody pomiarowe z pełną ochroną przed dotykiem bezpośrednim.
5. Strefa zabroniona
Granicę strefy zabronionej należy wyznaczyć zgodnie z Tabelą 2 w zależności od napięcia probierczego. W przypadku napięć do 1 000 V za granicę strefy zabronionej uważa się powierzchnię części czynnych. W przypadku napięć przekraczających 1 kV przekroczenie granicy strefy zabronionej jest traktowane jak dotknięcie części czynnych.
| Napięcie probiercze przemienne 50/60 Hz (wartość r.m.s.) | Napięcie impulsowe 1/250 μs (wartość szczytowa) | ||
|---|---|---|---|
| U [kV] | s*) [mm] | U [kV] | s*) [mm] |
| ≤ 1 3 5 6 10 |
bez dotyku 20 30 35 60 |
20 40 60 80 100 |
100 175 250 325 400 |
| *) odległość w powietrzu do części czynnej niebezpiecznej | |||
Rysunek 2. Przykład strefy zabronionej i strefy badań w laboratorium pomiarowym
Objaśnienia do Rysunku 2
P Obiekt badany, tutaj otoczka wokół części czynnej obiektu, wysokość 2 200 mm
V Strefa zabroniona
G Strefa badań
B Pulpit operatora
W Bariery oddzielające strefę badań:
W1 Ściana sztywna, wysokość = prześwit
W2 Siatka druciana o wysokości 2 400 mm
W3 Siatka druciana o wysokości 1 800 mm
W4 Bariera wykonana w postaci pręta, taśmy, łańcucha lub liny, o wysokości 1 000 mm
s Odległość zgodnie z normą [1]
c Odległości poziome zgodnie z normą [1]
d Odległość zgodnie z normą [1]
x Odległość > odległości zbliżenia (= s/2)
6. Stany operacyjne stanowiska badawczego
6.1. Wyłączone
Stan pracy, w którym:
a. wszystkie obwody zasilające, sygnalizacyjne i sterujące zostały wyłączone i zabezpieczone przed nieupoważnionym włączeniem,
b. zostały podjęte wszelkie niezbędne środki ostrożności przed wejściem do strefy badań (dla napięć powyżej 1 kV, np. uziemienie, zwarcie).
6.2. Gotowe do pracy
Stan pracy, w którym:
a. wałączono zasilanie obwodów sygnalizacji i sterowania rozdzielnicą instalacji badawczych,
b. włączono zieloną sygnalizację świetlną, jeżeli jest to wymagane,
c. wszystkie źródła zasilania, napięciem probierczym są wyłączone i zabezpieczone przed niezamierzonym włączeniem,
d. obowiązują środki bezpieczeństwa określone dla stanu pracy „Wyłączone”.
6.3. Gotowe do włączenia
Stan pracy, w którym:
a. wszystkie źródła zasilania napięciem probierczym są wyłączone,
b. wszystkie wejścia do strefy badań są zamknięte,
c. włączona jest czerwona sygnalizacja świetlna,
d. środki ostrożności określone dla stanu pracy „Wyłączone”, przestały obowiązywać
6.4. Włączone
Stan pracy, w którym:
a. wszystkie wejścia do strefy badań są zamknięte,
b. włączona jest czerwona sygnalizacja świetlna,
c. włączony jest jeden lub więcej zasilaczy napięcia probierczego.
7. Sygnalizacja stanu pracy i czynności łączeniowych
Stanowisko badawcze należy wyposażyć w odpowiednią ilość czerwonych i zielonych świateł sygnalizacyjnych, wskazujących stan operacyjny. Zielone światła sygnalizacyjne nie są wymagane w przypadku napięć do 1 000 V. Światła powinny być wyraźnie widoczne, spoza granic strefy badań.
| Stan pracy | Dostęp do strefy badań | Sygnalizacja świetlna | Obwody sygnalizacyjne i sterownicze | Zasilane obwodu pomiarowego | Uziemienie obwodu pomiarowego |
|---|---|---|---|---|---|
| Wyłączony | Otwarty | Wyłączona | Wyłączone (i zabezpieczone) |
Wyłączone (i zabezpieczone) |
Uziemiony |
| Gotowy do użycia | Otwarty |  |
Włączone | Wyłączone | Uziemiony |
| Gotowy do włączenia | Zamknięty |  |
Włączone | Wyłączone | Nie uziemiony |
| Włączony | Zamknięty | |
Włączone | Włączone | Nie uziemiony |
8. Przykład wyposażenia stanowiska badawczego
Rysunek 3. Przykład wyposażenia stanowisk badawczych o napięciach pomiarowych:
U ≤ 1 kV i U > 1 kV, bez automatycznego zabezpieczenia przed dotykiem bezpośrednim [4].
Rysunek 4. Przykład tymczasowego stanowiska badawczego.
Objaśnienia do Rysunku 4
1 Stanowisko dielektryczne
2 Przyrząd pomiarowy
3 Badane urządzenie
4 Dywanik izolacyjny
5 Przegroda izolacyjna jeżeli przyrząd pomiarowy jest urządzeniem klasy ochronności I, i/lub są dostępne uziemione elementy
6 Wygrodzenie strefy pracy
7 Sygnalizator świetlny
8 Tablica ostrzegawcza
9 Zakaz wstępu
Bibliografia:
1. PN-EN 50191:2011 Instalacja i eksploatacja elektrycznych stanowisk badawczych
2. PN-EN 50110-1:2001 Eksploatacja urządzeń elektrycznych
3. Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 28 sierpnia 2019 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy urządzeniach energetycznych
4. DGUV Information 203-034 Errichten und Betreiben von elektrischen Prüfanlagen (bisher BGI 891