3.3.2024 - Ing. Aleš Smeták
V článku zkusím nastínit možná rizika, která může za určitých okolností přinést používání uzemňovacího prostěradla, uzemňovací podložky nebo všeobecně jakékoliv kontakt lidského těla ochranným kolíkem zásuvky.
O tom, že elektrický proud má zásadní vliv na lidský organismus není třeba polemizovat. Víme, že elektrický proud může lidským tělem procházet jen za předpokladu, že je tělo vystaveno různým elektrickým potenciálům. Také víme, že rozdílné elektrické potenciály dvou těles tvoří elektrické napětí. To je vidět na obrázku níže.
Tam, kde není napětí, nemůže téct ani proud a to bez ohledu na to, jak velkému potenciálu je tělo vystaveno. Nejlepším příkladem je vlaštovka sedící na drátě vysokého napětí jejíž tělo má potenciál 22kV a přesto ji to nijak nevadí.
Když už chápeme jak napětí (rozdíl elektrických potenciálů) způsobuje tok elektrického proudu, můžeme si ukázat jak vypadá taková zásuvka v síti TN-S nebo TN-C-S a jak se nazývají jednotlivé kolíky. Více o rozdílech sítí TN-C, TN-S a TN-C-S naleznete zde.
Pokud byste se potřebovali dozvědět více o zapojení zásuvek, tak se podívejte na tento článek. Ale pozor! Zásuvky v síti TN-C vypadá jinak a o tom si budeme povídat až za chvíli.
Výrobci uzemňovacích prostěradel tvrdí, že jeho přínos pro zdraví spočívá v připojení uzemňovacího prostěradla na uzemňovací soustavu. Tím by se na prostěradlo měl přivést potenciál země. Výše jsme si však vysvětlili, že elektrický potenciál je sám o sobě zcela neškodný, a to bez ohledu na jeho výši. Problém tvoří až rozdíl potenciálů mezi dvěma předměty, čili napětí.
Na uzemňovací soustavu lze uzemňovací prostěradlo připojit jen přes ochranný kolík zásuvky. Níže je nastíněno zapojení uzemňovacího prostěradla do zásuvky v síti TN-C-S (TN-S) a do zásuvky v síti TN-C.
Všimněte si rozdílu, kdy v síti TN-S máme tři vodiče, kdežto v síti TN-C jen dva. V síti TN-C je ochranný vodič PE a nulový vodič N sloučen do jednoho vodiče PEN. To právě může být kamenem úrazu a je to také důvod, proč se novostavby nebo rekonstrukce v síti TN-C již nedělají.
Takže nyní už víme, jak to vypadá uvnitř zásuvky v elektroinstalaci v systému TN-S (TN-C-S) nebo TN-C a jakým způsobem se k ní připojuje uzemňovací prostěradlo. Připojením uzemňovacího prostěradla na ochranný kolík zásuvky ho vlastně připojujeme na svorkovnici hlavního ochranného pospojování. Uzemňovací prostěradlo se tak vlastně stává součástí ochranného pospojování domu nebo bytu.
Než si budeme blíže povídat proč, pojďme si trošku rozvést co je to vlastně uzemnění a k čemu slouží.
Ačkoliv se uzemňování lidského těla může zdát jako naprostá novinka, tak je to ve skutečnosti zcela běžně využívané opatření v průmyslu.
Tomuto opatření říkáme antistatické podlahy, které se používají v prostředích pro výrobu čipů nebo výbušnin, kde je důležité omezit elektrostatickou elektrickou energii na povrchu podlahy. Tyto podlahy jsou obvykle vyrobeny z materiálů, které umožňují rychlý odtok nashromážděného náboje do země. S tím souvisí i antistatické oblečení, které pomáhá rozptýlit nahromaděnou elektrickou energii a zabránit náhlým elektrostatickým výbojům.
Obecně lze říci, že antistatické oblečení a podlahy jsou navrženy tak, aby minimalizovaly náhodné elektrostatické výboje, což pomáhá chránit lidi a zařízení před možnými škodlivými účinky statické elektřiny.
Uzemnění lidského těla k zajištění snadného odvodu elektrického náboje do země je tedy zcela běžnou záležitostí.
Základní úlohou uzemnění je zajistit funkci ochranných přístrojů v elektroinstalaci. Čím nižší je odpor uzemnění a ochranných vodičů, tím větší proud jimi teče a tím spolehlivěji vybaví jističe nebo chrániče.
Dalším úkolem uzemnění v elektroinstalaci je zajistit správné napětí mezi fázovým a pracovním vodičem, což je nezbytné pro funkci spotřebičů citlivých na výši napětí.
Normy ČSN 33 2000-4-41 ed.3 a ČSN EN 62305-3 ed.2 vyžadují odpor uzemnění do 15Ω pro silové zařízení a 10Ω pro hromosvody. Pokud se uzemnění spojí do jedné soustavy, je potřeba, aby bylo nižší než 10Ω.
Tyto hodnoty nejsou náhodné a vychází z Ohmova zákona, který říká, že napětí 1V protlačí vodičem s odporem 1Ω proud o velikosti 1A.
Proudové chrániče reagují už při průchodu proudu 30mA a proto při uzemňovacím odporu 10Ω dojde k odpojení instalace už při výskytu napětí na ochranném vodiči okolo 0,3V.
Proč? Protože právě 0,3V je dostatečné napětí, které při odporu vodiče 10Ω protlačí vodičem 0,3V / 10Ω = 0,03A. Ty pak budou v chrániči "chybět" a chránič vybaví. Zde je vidět, že proudové chrániče jsou velmi citlivé ochranné prvky.
Naopak jističe charakteristiky B vypínají při pětinásobku jmenovitého proudu čili jistič B10A vypne zkrat při průchodu proudu přes 50A. To znamená, že při odporu uzemnění 10Ω by k takovému proudu bylo potřeba napětí 500V, čehož nelze v domácí síti s 230V ani dosáhnout. Samotné jističe tedy nejsou vhodné jako jediné ochranné prvky v instalaci a je třeba přidat chrániče, které ovšem nelze použít v síti TN-C, viz dále...
Více o problematice přerušeného vodiče PEN v síti TN-C-S naleznete zde.
Jednou z mnoha možných poruch, které na elektroinstalacích vyskytují jsou mechanicky poškozené, nedotažené nebo jinak uvolněné vodiče. To platí i pro vodič PEN, který přichází prakticky do každé budovy, protože distribuční síť je stavěna jako síť TN-C a teprve po vstupu do domu se může změnit na TN-C-S.
Pojďme si ukázat, co by stalo, kdyby došlo k přerušení vodiče PEN v síti TN-C-S, která se vyznačuje odděleným ochranným vodičem PE a nulovým vodičem N. Základním předpokladem je, že elektroinstalace je provedena řádně, čili že odpor uzemnění bodu rozdělení PEN na N a PE je dostatečně nízký.
V takovém případě úraz elektrickým proudem nehrozí ani při přerušeném vodiči PEN, protože napětí se bude nulovat proti zemi a proud poteče zpět do zdroje zemí. V tomto případě ani nezareaguje proudový chránič, protože proudy tekoucí vodiči L a N jsou stejné a nejedná se o poruchu obvodu za chráničem, ale před chráničem.
Více o problematice přerušeného vodiče PEN v síti TN-C naleznete zde...
Síť TN-C se vyznačuje tím, že má ochranný (PE) a pracovní nulový (N) vodič sloučený do jednoho, kterému říkáme vodič PEN. Fázovým vodičem teče elektrický proud do zásuvky a vodičem PEN z ní zase odtéká zpět do zdroje. To je samozřejmě funkční řešení a dodnes se používá v distribuční soustavě nebo ve starší zástavbě. V novostavbách nebo při rekonstrukcích je tato již síť zakázaná.
Snad největší nevýhodou této sítě je, že v případě přerušení vodiče PEN, nemá proud kudy odtékat zpět do zdroje, a protože jsou pracovní a ochranný vodič v zásuvce propojené (viz obrázek zásuvek v úvodní kapitole), může se na ochranném kolíku objevit nebezpečné napětí.
Vzhledem k tomu, že nic nevydrží věčně a obzvláště po desetiletích používání těchto sítí, navíc obvykle bez řádné údržby a revizí, bývají přerušené nebo uvolněné vodiče PEN docela běžné.
V případě jedné poruchy, čili v případě uvolněného vodiče PEN v síti TN-C, se může na ochranný kolík zásuvky dostat nebezpečné napětí, které se pak přenese přívodním vodičem do vodivého prostěradla. V takovém případě se nebezpečné napětí přenese i na uzemňovací prostěradlo.
Pokud byste na takovém prostěradle spali naprosto celým tělem bez sebemenšího dotyku s okolím a během noci by navíc upadl uvolněný vodič PEN, tak by se ještě nic stát nemuselo, protože byste byli vlastně jako vlaštovka na drátě.
Průšvih nastane až když ráno hodíte nohy na zem. V takovém okamžiku se opravdu dočkáte "uzemnění", a to se vším všudy. Napětí z prostěradla se bude za každou cenu chtít vyrovnat na potenciál země, což se stane pomocí elektrického proudu. Bohužel díky poměrně vysoké impedanci (odporu) lidského těla, bude proud příliš malý na to, aby vyhodil jističe. V síti TN-C není možné osadit chrániče, takže vás nebude mít co zachránit.
Většina lidí je přesvědčena, že ochranný kolík zásuvky je za všech okolností část elektroinstalace, na které se nemůže vyskytnout nebezpečné napětí. V drtivé většině případů tomu opravdu tak je, ale...
Jenže ačkoliv se kolík jmenuje "ochranný", tak ochranným se stává pouze za předpokladu, že je v pořádku celá elektroinstalace - tj. všechny svorky jsou řádně utažené, vodiče nepoškozené, ochranné přístroje funkční a uzemnění má dostatečně nízký odpor. Bezvadný stav elektroinstalace může zjistit jen revizní technik, který k tomu má nejen nezbytné znalosti, ale i nezbytné vybavení.
Pokud jste riziko přerušeného PEN pochopili, můžete si za odměnu objednat hrníček.
V případě přímého úderu blesk sjede hromosvodem až do uzemnění. Zde se blesk rozdělí zhruba na stejné poloviny a jedna polovina blesku putuje z uzemňovací soustavy dál do země, ale protože uzemňovací soustava nestihne v tak krátkém čase vstřebat celý blesk, tak se jeho druhá polovina na krátký okamžik vlítne do domu. Skrze jednotlivé ochranné vodiče se pak část blesku (napětí) dostane až na ochranné kolíky zásuvek a na ochranné pospojování.
A co si z výše uvedeného odnést?
Přímý úder blesku do domu s sebou vždy nese nějaké riziko, a to bez ohledu na to, jestli máte na ochranný kolík zásuvky připojené prostěradlo, na kterém zrovna spíte.
Obecně platí, že:
V případě vzdáleného úderu blesku je situace trochu jiná. Blesk neudeří přímo do domu, ale jeho výboj naindukuje napětí v nadzemních přívodních vodičích do domu. Více v článku o vzdáleném úderu blesku.
Pokud se napětí od vzdáleného úderu blesku naindukuje i na přívodním vodiči PEN a dům nemá vlastní uzemnění (nebo ho má již nefunkční), může se napětí skrze hlavní ochrannou svorku dostat až na ochranné kolíky zásuvek.
Závěrem lze shrnout, že připojení čehokoliv na ochranný kolík zásuvky s sebou může nést jistá rizika, protože i na ochranném kolíku se může vyskytnout nebezpečné napětí. Jinými slovy uzemňovací prostěradlo není bezpečné pokud se na ochranný kolík zásuvky dostane nebezpečné napětí.
V elektroinstalaci, kde všechno funguje tak jak má, uzemnění má dostatečně nízký odpor, ochranné vodiče jsou řádně připojeny na všechny vodivé konstrukce, elektroinstalace je kompletně osazena ochrannými prvky apod., úraz prakticky nehrozí ani uzemňovacím čímkoliv. V takové elektroinstalaci lze uzemňovací prostěradlo považovat za bezpečné.
Problémem jsou však staré a zanedbané elektroinstalace v zastaralém provedení TN-C, které za ta léta bývají obohaceny množstvím kutilských zásahů. O jednom takovém tristním zásahu píši zde. V takových elektroinstalacích je úraz elektrickým proudem od ochranného kolíku zásuvky spíše jen otázkou času.
Základem bezpečné domácí elektroinstalace jsou její pravidelné revize, které odhalí případné problémy a předejdou úrazu elektrickým proudem. Pokud se tedy chystáte pořídit uzemňovací prostěradlo, není od věci si před tím nechat elektroinstalaci zkontrolovat.
Cesty elektrického proudu jsou totiž nevyzpytatelné...
Pokud jste v článku nalezli chybu, dejte nám, prosíme, o ní vědět na eas@eas-elektro.cz
Děkujeme, Eva a Aleš Smetákovi - návrat zpět na přehled článků