Nejen působení vody na elektrická zařízení a vnější vlivy podle ČSN 33 2000-3

Nejen působení vody na elektrická zařízení a vnější vlivy podle ČSN 33 2000-3

Ing. Jaroslav Melen,
soudní znalec z oboru bezpečnosti práce se specializací v elektrotechnice

Úvod

Vnější vlivy jsou jednou ze základních charakteristik rozhodujících při úvaze projektanta o výběru a instalaci jím navržených nebo zadavatelem projektu požadovaných elektrických zařízení, stejně tak jako při přípravě revizního technika na provedení ať již výchozí nebo pravidelné revize těchto zařízení, resp. jejich nezanedbatelné části – prohlídky.

Charakteristikami, které musí projektant zahrnout do projektu dokumentujícího výběr elektrického zařízení, jeho instalaci a v neposlední řadě i výběr způsobu ochrany pro zajištění bezpečnosti, jsou:

1. účel, ke kterému se má zařízení užívat, jeho základní uspořádání a zdroje,
2. vnější vlivy, kterým bude zařízení v průběhu provozování podle zadaných podmínek vystaveno,
3. vzájemná slučitelnost předmětů a zařízení navrhovaných ať již zadavatelem projektu nebo jím samotným a
4. podmínky údržby projektovaného zařízení.

Zevrubně popisovat ČSN 33 2000-3 a zabývat se otázkami vypracování protokolu o určení vnějších vlivů, který musí tvořit nedílnou součást projektové dokumentace, by bylo nošením dříví do lesa, neboť na tato témata již bylo mnoho napsáno a na různých seminářích odpřednášeno. Cílem tohoto příspěvku je něco jiného, i když ne tak docela, jak bude po jeho přečtení zřejmé.

Na seminářích pořádaných agenturou Lada Melenová v Praze 10. listopadu a v Brně 29. listopadu 2006 se mnoho posluchačů pozastavovalo nad mým argumentem, pro ně novým, že působení vody na elektrická zařízení je třeba rozlišovat podle toho, zda jsou tato zařízení ve venkovním prostoru vystavena jen dešťovým srážkám, nebo i působení vody z jiných zdrojů než z deště. Bodem, nad kterým byly vyslovovány pochybnosti či snad údiv, bylo to, že je podle těchto situací třeba volit příslušný kód vnějšího vlivu. Podmínkám našeho klimatického pásma přísluší pro venkovní prostory kód AB a jemu odpovídající krytí IP pro situaci jen dešťových srážek. Teprve v situaci kombinace dešťových srážek s možností působení vody z jiných zdrojů než z deště, je třeba výlučně volit i odpovídající kód vnějšího vlivu AD.

Jde-li o elektrická zařízení ve vnitřních prostorách budov, byly vyslovovány pochybnosti o tom, že jedině tehdy, kdy v daných vnitřních prostorách půjde o vodu z jiných zdrojů než z deště (což by samo o sobě mělo být ve vnitřních prostorách logické), je možné v odůvodněných případech uvažovat o kódu vnějšího vlivu AD. Jako klasický příklad lze uvést např. situaci při provádění oplachu podlah či zařízení vodou.

Když už jsem vzpomněl kód AB, druhým překvapením pro posluchače bylo moje tvrzení, že není možné takříkajíc bezmyšlenkovitě uvádět do protokolů o určení vnějších vlivů, dále jen „protokol“, jen ABX (X jako příslušná třída vnějšího vlivu), aniž by se v nich vyjádřilo, zda teplotní rozsah dané třídy tohoto vnějšího vlivu se v daném prostoru uplatní plně, nebo jen částečně, jak se mnohde zapomíná uvádět.

Protože jsem přesvědčen, že tyto otázky budou zajímat širší obec elektrotechnické veřejnosti, předkládám jí své názory v komplexním přehledu.

Působení vody na elektrická zařízení

To, že není správné uvádět v protokolech kód vnějšího vlivu AD tam, kde nejde o působení vody z jiných zdrojů než z deště, by mělo být na první pohled zřejmé z odkazu na vztah k normám IEC 721-3-3 a IEC 721-3-4 (naše ČSN EN 60721-3-3¹⁾ a ČSN EN 60721-3-4²⁾ jsou identické s EN 60721-3-3:1993 a EN 60721-3-4:1995, kteréžto evropské normy byly převzetím IEC 721-3-3:1987 a její změny 1:1991 bez modifikací a IEC 721-3-4:1995 opět bez modifikací), jenž je uveden v tabulce 321 Prostředí, na str. 19 ČSN 33 2000-3:1995.

Stejně zřejmé by to mělo být z příkladů obsažených ve čtvrtém sloupci této tabulky. Normou zmíněný příklad u kódu AD4 (Místa, ve kterých může být zařízení vystaveno stříkající vodě; vztahuje se to např. na některá venkovní svítidla a zařízení staveniště) je zavádějící. Je míněno, ale nedostatečně slovně popsáno, že se má na mysli postříkání vodou (z jiného zdroje než z deště) způsobené např. lidským faktorem – konkrétně u příkladu stavenišť třeba stříkáním nevyzrálého betonu.

V ČSN 33 2000-5-51ed. 2³⁾ odkazuji na tabulku ZA.1, kde je uveden odkaz na normy EN 60721, a tam rovněž uvedené třídy 3ZX pro použití na místech chráněných proti povětrnostním vlivům, resp. 4ZX pro použití na místech nechráněných proti povětrnostním vlivům.

První příklad
Jak budu chránit elektrické zařízení např. na stavebním dvoře s vnějším vlivem AB8 proti dešti a jaký vnější vliv bude v protokolu?

Odpověď bude znít:
Příslušným krytím. V ČSN 33 2000-5-51:2000 v tabulce 51AN, stejně jako v ČSN 33 2000-5-51ed.2 v Tabulce ZA.1N, bych se dočetl, že minimálně IP21. Samozřejmě, že to by bylo málo, proto budu podle ČSN EN 60529 (33 0330) dozajista volit IPX3.

V protokolu nebude uveden kód vnějšího vlivu AD, nýbrž AB8, neboť voda z jiných zdrojů než z deště se na stavebním dvoře neuplatní.

Kdo si pozorně přečte a v ČSN EN 60721-3-3 a ČSN EN 60721-3-4 si vyhledá, co to jsou třídy 3ZX, resp. 4ZX, zjistí, že představují jeden z činitelů prostředí – vodu z jiných zdrojů než z deště. A kdo si dá práci vyhledat souvislosti s vnějším vlivem AB8 v normě ČSN EN 60721-3-4, na kterou (resp. na třídu 4K3 v IEC 721-3-4) je odkazováno také v tabulce 321 Prostředí na str. 18 ČSN 33 2000-3:1995, zjistí v ní (v tabulce 1 – Klasifikace klimatických podmínek), že se uvažuje nejen o intenzitě deště (15 mm/min.), ale i obecně o srážkách v podobě deště, sněhu, krup apod. Dále se dočte, že pro činitel prostředí, vodu z jiných zdrojů než z deště, se podmínky vyskytující na těchto místech (nechráněných proti povětrnostním vlivům) mají volit z tabulky 2 (obr. 1).

Druhý příklad
Jak budu chránit elektrické zařízení na tomtéž stavebním dvoře, ale vybaveném mycí rampou, kde bude obsluha tryskající vodou (AD5) zbavovat stavební stroje nánosů nečistot, přičemž nebude zabráněno zásahu elektrického zařízení (např. ovládací skříně možného zvedání rampy a/nebo příslušného čerpadla). Jaký vnější vliv bude v protokolu zapsán v tomto případě?

Odpověď bude znít:
Toto ohrožené elektrické zařízení nebudu chránit IPX3 (přestože na něj jinak prší), ale IPX5, protože může být zasaženo i vodou z jiného zdroje než z deště. V protokolu bude jako vnější vliv uveden jak AB8, tak AD5.

Bylo by možné uvést mnoho dalších příkladů. Snad jen jeden opomíjený. Mám na mysli osvětlovací stožáry venkovního osvětlení cest pro pěší a vozovek, resp. jejich „panenky“, nebo samotná krycí víka instalačního prostoru příslušného typu stožáru. Na stožáry dozajista prší, a tak by „panenky“, stejně jako zmíněná víka, měly poskytovat přiměřený stupeň ochrany proti dešťové vodě. Pozor ale na situace, kdy jsou zasaženy proudem vody z kropicích vozů a „panenky“ jsou natočeny tak, že je možné zasažení jejich krycích dvířek (jestliže tam ještě jsou v původním provedení, a nebo tam vůbec nějaká jsou). V takovém případě máme další z typických příkladů, kdy je třeba počítat s uplatněním vnějšího vlivu s kódem AD, minimálně AD4.

Chyby v aplikaci vnějšího vlivu s kódem AD se dopouští podle mého názoru i energetika v podnikové normě PNE 33 0000-2, ke které se ještě jednou dostanu. Ta z ČSN 33 2000-3:1995 přebírá mimo jiné i vnější vliv AD4. Proč chyby? Protože se snad nepředpokládá vybudování energetického rozvodného zařízení v prostorách, kde se bude uplatňovat vnější vliv AD4, tj. kde se za provozu bude vědomě stříkat vodou!

Rozsahy vnějších vlivů

O rozsazích vnějších vlivů lze mluvit ve dvou rovinách. Nemám v této chvíli na mysli rozsahy povah vnějších vlivů reprezentované příslušnou číslicí třídy každého z nich, ale:

1. rozsahy v dané třídě, které lze kvalifikovat, např. číselnými údaji, jako je tomu namátkou u AB4 s teplotou od –5 do +40 °C,

2. rozsahy prostorové, tj. kam až se ze zdroje např. tepla (pro AA a AB), vody (pro AD) nebo prachu (AE) může v daném prostoru „škodlivina“ daná pro elektrické zařízení šířit a ovlivňovat ho.

Prostorové rozsahy by při tvorbě protokolů neměly činit problémy. Mladším elektrikářům zrušená ČSN 33 0300 – Druhy prostředí pro elektrická zařízení z roku 1988 – předchůdkyně⁴⁾ ČSN 33 2000-3:1995⁵⁾, již nic neříká. Nejen jim by ale nebylo na škodu připomenout některé její pasáže z informativní přílohy 5, na kterou odkazoval článek 2.4 citované normy.

2.4 Rozsahy prostředí
2.4.1 Rozsah prostředí – prostorové vymezení prostředí se určuje podle charakteru a vlastností, popř. vlivů přítomných látek a podle místních podmínek. Informativní rozsahy jednotlivých druhů prostředí jsou uvedeny v příloze 5.
2.4.2 Rozsahy prostředí se uvádějí v protokole o určení prostředí, v projektové dokumentaci a v určených případech se vyznačují v realizovaných provozech.
Poznámka: Zakreslení prostředí ve výkresové dokumentaci se provádí podle ČSN 01 3330

Podívejme se, jak se uvažovalo o rozsazích prostředí se zvýšenou korozní agresivitou, dnes bychom řekli s vnějším vlivem kódu AF. Bylo doporučeno je volit takto:

3.2.5 Prostředí se zvýšenou korozní agresivitou
Ve vnitřních prostorech je prostředí se zvýšenou korozní agresivitou v celém vnitřním prostoru.
Ve velkých větraných prostorech s osamoceným zařízením s úniky korozně agresivních látek je prostředí se zvýšenou korozní agresivitou minimálně 5 m od míst úniku. Větrání musí být provedeno tak, aby nedocházelo k přenosu znečištěného vzduchu do ostatního prostoru haly.
Ve venkovních prostorech je prostředí se zvýšenou korozní agresivitou do 5 m od míst úniků agresivních látek.
Kolem výdechů odvzdušňovacích potrubí zařízení s korozně agresivními látkami a kolem výdechů vzduchotechnických zařízení odsávajících výpary z prostorů s extrémní korozní agresivitou je prostředí se zvýšenou korozní agresivitou ve směru výfuku 10 m a v ostatních směrech 5 m. Kolem výfuků vzduchotechnických zařízení odsávajících z prostorů se zvýšenou korozní agresivitou je prostředí se zvýšenou korozní agresivitou ve směru výfuku 5 m a v ostatních směrech 1,5 m.
Do souvisejících prostorů větraných se prostředí se zvýšenou korozní agresivitou nepřenáší za předpokladu, že dveře a jiné spojovací otvory jsou samočinně uzavíratelné.

Ne nezajímavé doporučení pro rozsahy mokrého prostředí v Příloze 5 znělo:

3.2.4 Prostředí mokré
Základním kritériem pro určování rozsahů prostředí mokrého je způsob působení vody – tj. zda voda ze zařízení kape, stříká, nebo tryská.
V prostorech, kde voda pouze kape, je prostředí mokré do vzdálenosti 1,5 m od mokrých povrchů zařízení, strojů, stěn apod., popř. od míst, kam kapající voda dopadá, nebo od místa, kde je trvale nebo dlouhodobě mokrá podlaha.
V prostorech, kde voda stříká nebo tryská, je prostředí mokré do vzdálenosti 5 m od míst úniků.
V prostorech, kde se provádí pravidelný oplach podlah, popř. stěn vodou s takovými přísadami, že podlahy a stěny zůstávají po zapnutí elektrických zařízení mokré, je prostředí mokré po celé ploše do výše prováděného oplachu.

Rozsahy horkého prostředí bylo doporučeno volit zase takto:

3.2.2 Prostředí horké
Kolem zařízení s velkým povrchem a povrchovou teplotou od 50 °C do 300 °C je prostředí horké, pokud nejsou provedena zvláštní opatření ve směru vodorovném do 1,5 m od zařízení, ve směru svislém až k nepropustnému stropu.
Je-li strop výše než 4 m nad zdrojem zvýšené teploty, stanoví se rozsah prostředí ve svislém směru podle místních podmínek.
Kolem zařízení s velkým povrchem a s povrchovou teplotou nad 300 °C je prostředí horké, pokud nejsou provedena zvláštní opatření ve směru vodorovném do 5 m od zařízení, ve směru svislém až k nepropustnému stropu.
Je-li strop výše než 8 m nad zdrojem zvýšené teploty, stanoví se rozsah prostředí ve svislém směru podle místních podmínek.
Zvláštními opatřeními se rozumí zástěny z nehořlavého, tepelně izolujícího materiálu, ofukování apod.

Pozorný čtenář znalý ČSN 33 2000-3 a nic nevědoucí o její předchůdkyni – ČSN 33 0300:1988, řekne, že takové prostředí norma nezná! Bude mít pravdu. Za povšimnutí ale stojí, jak bylo horké prostředí, dnes bychom řekli prostředí s vnějším vlivem kódů AA a AB, příslušných tříd daného činitele v čl. 3.2.2 ČSN 33 0300 definováno.

3.2.2 Prostředí horké je prostředí vnitřních prostorů, kde je teplota v průměru za 24 hodin obvykle vyšší než 35 °C.
U prostředí horkého musí být v protokole o prostředí uvedena maximální teplota.

Dobrá, řekne si čtenář, ale k čemu nám to je? Jako odpověď nabízím z ČSN 33 1500 (po změně Z3) její informativní Přílohu 2, resp. její formátově a pojmově upravený výřez z tabulky (tab. 1).

Tab. 1. Výřez z tabulky přílohy 2 ČSN 33 1500

Co je na něm zajímavé a co pojmově opraveno? Pojmově opraven je nadpis prostředního sloupce. V normě byl uveden jako Třídy vnějších vlivů, což je nesprávné; lze se to dočíst na str. 14 a 15 ČSN 33 0300:1995 v čl. 320.2 Označování. Norma označuje v kódu stupně vnějšího vlivu, pro vnější činitele prostředí (první písmeno kódu je A), číslicí Třídu. Číslice – třída vnějšího vlivu je až na třetím místě daného kódu, skládajícího se ze dvou písmen abecedy a oné číslice.

Zajímavé jsou obsahy všech tří sloupců. První sloupec tím, že jsou v jeho buňkách uvedeny názvoslovné pojmy prostředí (jak je předesláno) z dříve platných norem. Je tu např. již vzpomínané horké prostředí. Druhý sloupec uvádí korespondující vnější vlivy podle zmíněné normy. Významný je obsah buněk třetího sloupce.

Dobrá, řekne čtenář, ale co je na něm tak zajímavého a jakou to má souvislost s rozsahem vnějšího vlivu v dané třídě? Zajímavé jsou dvě věci.

Zaprvé je namístě zdůraznit a projektantům připomenout neblahou praxi mnohých z nich, kdy do protokolu uvedou, že např. ve venkovní 110kV rozvodně se uplatňuje vnější vliv AB8. To v našich klimatických podmínkách přece nemůže být pravda, aniž by bylo řečeno, v jakém rozsahu.

Podniková norma energetiky PNE 33 0000-2, přestože s odkazem na ČSN IEC 721-2-1⁶⁾ zařazuje příslušná energetická zařízení ve venkovních prostorách do dvou v ní uvedených kategorií⁷⁾ zcela logicky a správně, a přiřazuje k nim mimo jiné i konkrétní teplotní rozsahy, uvádí pro prostory VI (venkovní prostory, kde jsou energetická zařízení vystavena přímému působení klimatických podmínek) vnější, vliv AB8. Co to ve svém důsledku znamená? Jestliže energetika správně uvádí, že zařízení ve venkovních prostorách (prostory VI) jsou vystavena teplotám v rozmezí –33 až +40 °C, jde o protimluv, když současně říká, že se v takovémto prostoru uplatňuje vnější vliv AB8, který má podle ČSN 33 2000-3 rozsah teplot od –50 do + 40 °C.

Jinými slovy, bude-li revizní technik při výchozí revizi venkovního energetického zařízení vystaveného přímému působení klimatických podmínek provádět prohlídku podle čl. 611.3 ČSN 33 2000-6-61ed. 2, konkrétně ověřovat volbu předmětů, zařízení a ochranných opatření přiměřeně k vnějším vlivům (viz jeho šestá odrážka), bude zřejmě konstatovat, vycházeje z jemu předloženého protokolu s uvedeným vnějším vlivem AB8, že volba provedení některých předmětů nebo zařízení do tohoto prostoru je s ohledem na jejich provozní teploty udané výrobcem nevyhovující.

Zadruhé, a to lze z prvního odvodit, že při respektování skutečných rozsahů daného vnějšího vlivu v dané třídě a konkrétních podmínek daného prostoru i z hledisek provozních nemusí být revizní lhůty takové, jak je výše uvedená tabulka doporučuje. Pro názornost uvádím příklad pro prostor, ve kterém projektant, bez úvah o konkrétních podmínkách, střelil tak říkajíc „od boku“ AB4 a pak bez uzardění řekl, že tam bude platit revizní lhůta jako pro prostředí horké, tj. v tabulce uvedené tři roky. Bude-li ale zaručeno, že teplota vzduchu v daném prostoru bude trvale pod max. +40 °C a přitom nebude v průměru za 24 hodin vyšší než +35 °C, pak se navzdory tomu, že se v daném prostoru uplatní vnější vliv AB4, nemůže mluvit o horkém prostředí. A co je důležitější, nemusí se uvažovat s lhůtou pravidelných revizí tři roky, ale pět let!

Budou-li projektanti a revizní technici mít vždy před očima tabulku (obr. 2) představující rozsahy teplot pro kódy AA a AB a podle ní do protokolů o určení vnějších vlivů v rozhodnutí uvádět, jak jim vlastně doporučuje i Příloha NK ČSN 33 2000-3, skutečné rozsahy v obou zde zmiňovaných rovinách, mohou ušetřit náklady nejen investorovi, ale i budoucímu provozovateli. Investorovi tím, že do prostorů nebude muset navíc nakupovat zařízení, která by svými provozními parametry musela plně pokrývat oba zmiňované rozsahy – byla by proto dražší, budoucímu provozovateli v doporučení odpovídajících revizních lhůt pravidelných revizí, neboť to jsou výlučně sami provozovatelé, kdo si mají lhůty pravidelných revizí stanovit.⁸⁾

Závěr

Příspěvek vysvětluje, na příkladech z praxe objasňuje názor autora na mnohdy nejasné používání vnějšího vlivu AD a vysvětluje, kdy je jeho použití opodstatněné, ať již ve venkovních nebo ve vnitřních prostorách, a kdy naopak.

Poukazuje dále na význam respektování skutečných rozsahů daného vnějšího vlivu v dané třídě a konkrétních podmínek daného prostoru i z provozních hledisek, promítajících se nejen do požadavků na provedení elektrické instalace, ale i do požadavků na provedení zařízení na ni připojovaných.

V neposlední řadě autor dodává, že ne vše, co v našich normách již jednou bylo a co je nastupující generaci již neznámé, nebylo, není a nemusí být nejen pro tuto generaci elektrotechniků k zahození.

¹⁾ Klasifikace podmínek prostředí – Část 3: Klasifikace skupin parametrů prostředí a jejich stupňů přísnosti – Oddíl 3: Stacionární použití na místech chráněných proti povětrnostním vlivům + A2 9.1998
²⁾ Klasifikace podmínek prostředí – Část 3: Klasifikace skupin parametrů prostředí a jejich stupňů přísnosti – Oddíl 4: Stacionární použití na místech nechráněných proti povětrnostním vlivům + A2 9.1998 3) norma je idt HD 60364-5-51:2006 a mod IEC 60364-5-51:2001
⁴⁾ ČSN 33 0300:1988 bylo možno používat do vydání, resp. účinnosti ČSN 33 2000-5-51:1996, tj. do 1.8.1996. Norma ČSN 33 0300:1988 byla zrušena k 1.1.1998 a předcházela jí norma stejného názvu ze 4.12.1978!
⁵⁾ ELEKTROTECHNICKÉ PŘEPISY, ELEKTRICKÁ ZAŘÍZENÍ, Část 3: Stanovení základních charakteristik.
⁶⁾ Klasifikace podmínek prostředí. Část 2: Podmínky vyskytující se v přírodě. Teplota a vlhkost vzduchu
⁷⁾ Místa, kde jsou zařízení vystavena venkovnímu klimatu přímo, nazývá prostory VI a místa, kde jsou zařízení takovémuto působení vystavena nepřímo – po přístřeškem, nazývá prostory V.
⁸⁾ viz § 3 odst. (4) nař. vlády č. 101/2005 Sb. o podrobnějších požadavcích na pracoviště a pracovní prostředí