Érintésvédelem a háztartásban

Áramütésről akkor beszélünk, amikor valamely áramforrás áramköre az ember testén keresztül záródik, és ennek következtében a testen keresztül folyó áram az életműködést veszélyezteti vagy zavarja. A háztartásban található készülékekre vonatkoztatva azt mondhatjuk, hogy a "valamely áramforrás" fogalmát a megérinthető külső burkolatoknak (pl. az automata mosógép házának) a termék meghibásodása következtében történő feszültség alá kerülése jelenti.
Érintési feszültségnek nevezzük a készülékek hibájának következtében azok külső, megérinthető felületein megjelenő feszültséget. Ennek megengedett felső határa 50 V. A veszélyhelyzet elleni védekezést nevezik hagyományosan érintésvédelemnek. Alapelv, hogy minden villamos szerkezetet el kell látni közvetett érintés elleni védelemmel. A közvetett érintés elleni védelem módszereit a szabványok érintésvédelmi osztályokba sorolással határozzák meg.

I. Érintésvédelmi osztályba tartoznak azok a berendezések, amelyeket csak védővezetővel szabad használni. A védővezetős érintésvédelem működési elve az, hogy hiba (pl. testzárlat) esetén az adott helyen fellépő érintési feszültség nagyságát (a hibafeszültséget) csökkenti, vagy ha azt nem lehet a megengedett érték alatt tartani, akkor ezt az élettanilag veszélytelennek tartott 0,2 másodpercen belül kikapcsolja. Ezt a kikapcsolást korábban az olvadóbiztosítók, jelenleg a kismegszakítók (kisautomaták), esetleg a napjainkban legkorszerűbbnek tartott áramvédő-kapcsolók alkalmazásával lehet elérni.
Az I. év. osztályba tartozó készülékek fogyasztói tájékoztatójukban utalnak arra, hogy csak védővezetővel ellátott csatlakozóaljzatokba csatlakoztathatók. A készülékek csatlakozó vezetékeire szerelt csatlakozó dugók pedig rendelkeznek oldalsó védővezető- érintkezővel. A hatályban lévő előírások szerint az épületek villanyszerelési rendszereiben minden esetben ki kell építeni a védővezetőt.

II. Érintésvédelmi osztályba tartoznak azok a villamos készülékek, amelyek kettős, vagy megerősített szigeteléssel vannak ellátva. A megérinthető részek vagy műanyagból készülnek, vagy a fémburkolatok úgy vannak az üzemszerűen feszültség alatt álló részektől elszigetelve, hogy ezekre a burkolatokra veszélyes nagyságú érintési feszültség ne kerülhessen egyszeres hiba esetén.
Ilyen kivitelben készülnek, pl. a villamos kéziszerszámok, vagy a háztartási készülékek jelentős része (hajszárító, kávéőrlő, porszívó, villanyborotva stb.). Ezeken a készülékeken az 1. ábra szerinti jelölés feltüntetése kötelező, és szigorúan tilos azokat leföldelni, vagy a védővezető-rendszerbe bekötni. A készülékek bekötött csatlakozóvezetékein olyan csatlakozó dugókat alkalmaznak, amelyek nem rendelkeznek védővezető-érintkezővel.

III. Érintésvédelmi osztályba soroljuk azokat a készülékeket, amelyek ún. érintésvédelmi törpefeszültséggel üzemelnek. Ennek felső határa 50 V, amelyet biztonsági transzformátorral állítunk elő. A törpefeszültség használata elsősorban különösen veszélyes helyeken szükséges, pl. gyermekjátékok, szökőkutak, ill. úszómedencék világítása, áthelyezhető kerti világítórendszer stb.
Amint az előzőekben már utaltunk rá, a lakóépületek villanyszerelési rendszerében minden esetben ki kell építeni a védővezetőt. Természetesen ez a követelmény csak az előírás hatályba lépése után készített új, illetve a felújított szerelésekre vonatkozik. Mivel ez az előírás már több mint 15 éve érvényes, ma már úgy tekinthetjük, hogy a lakások többségében a villanyszerelések ennek megfelelnek, bár nem zárható ki, hogy a korábbi előírások szerint az ún. melegpadlós (parketta, PVC-burkolat, padlószőnyeg stb.) helyiségekben az akkor megengedett védőérintkező nélküli, a régi fogalmak szerint "0 érintésvédelmi osztályú" csatlakozóaljzatok is még használatban vannak. Az ilyen kivitelű csatlakozóaljzatokat még gyártják és megvásárolhatók a szaküzletekben annak ellenére, hogy ma már szabványon kívülieknek tekintendők, és alkalmazásuk csak a meglévő villanyszerelési rendszerekben, a meghibásodott termékek pótlására, szorítkozhat. Új szereléseknél nem alkalmazhatók.
Minden épületben vagy épületrészben ki kell alakítani egy földelőkapcsot vagy földelősínt, amely a földelővezetőknek a védővezetőkkel, valamint az ún. EPH (egyenpotenciálra hozó hálózat) csomóponttal összekötő EPH vezetővel való összekapcsolását szolgálja. Ettől a kapocstól a földelőkig tartó vezető a földelővezető, a fogyasztókészülékekig (bojler, tűzhely stb.), vagy a dugaszolóaljzatokig tartó vezetők a védővezetők.
A védővezető mindig a tápvezeték egyik (zöld/sárga, vagy a régebbi berendezésekben piros szigetelésű) ere. Ennek keresztmetszete azonos a fázisvezető keresztmetszetével. Nagyon ügyelni kell arra, hogy a zöld/sárga szigetelésű vezető kizárólag csak védővezető céljára legyen felhasználva!
A vezetékek színjelölésénél fontos szabály még, hogy a fázisvezetőket fekete (kábelszerű vezetékeknél esetleg barna), a nulla-vezetőket kék színű vezetékekkel kell készíteni. Különös gondossággal kell figyelni a fenti színjelölések betartására, mivel a fázisvezető és a védővezető felcserélése esetleg halálos kimenetelű áramütéses balesethez vezethet, amikor a védeni szándékozott villamos fogyasztókészülék külső burkolatán a hálózat 230 V értékű feszültsége jelenik meg, és a készülék használója azt gyanútlanul megérinti, megfogja.
A védővezetős érintésvédelmi rendszerekben az előírt 0,2 másodpercen belüli lekapcsolás követelményét a testzárlati áram hatására működő túláramvédelem, vagy az áramvédő-kapcsolás teljesíti. Nagyon fontos kérdés az, hogy milyen nagyságú áramerősség működteti ezeket a kikapcsoló-eszközöket (biztosító, kismegszakító, áram-védőkapcsoló). A ma hatályos előírások szerint lakó- és kommunális építményekben túláramvédelmi célokra olvadóbiztosítót tilos alkalmazni, csak kismegszakítók felszerelése megengedett, azonban régebbi szereléseknél még előfordulhatnak olyan elosztótáblák, amelyeken olvadóbiztosítók találhatók.
Az olvadóbiztosító úgy működik. hogy ha a biztosítón a megengedettnél nagyobb értékű áram folyik át, a betétben lévő fém olvadószál kiolvad és az áramkör megszakad. A különböző áramterhelési igények miatt az olvadóbetétek (2) különböző áramerősségre készülnek. A különböző betétek talpérintkezőjének mérete különböző, hogy a tervezetnél nagyobb értékű betét az aljzatba ne legyen behelyezhető. Az olvadóbetétet az aljzat feszültség alatt álló részeinek véletlen megérintésétől is védő csavarmenetes betétfejjel együtt csavarjuk be a biztosítóaljzatba. A betét fejrészén található jelzőszemet - amelynek színe utal a betét névleges áramértékére, és amely a betét kiolvadásakor leesik - a betétfej üveglapja takarja, amelyen keresztül a betét is megfigyelhető. A biztosítókat az eredetivel megegyező áramerősségű gyári új betéttel bárki, különösebb szakértelem nélkül is, kicserélheti, de semmilyen körülmények között sem szabad a betéteket áthidalni (megpatkolni), mivel ezzel tűz- és balesetveszély keletkezik.
A kismegszakítók (3, 4) termikus túlterhelési és mágneses gyorskioldót tartalmaznak. Kis túláramok, túlterhelések esetén az ikerfémes (bimetallos) hőkioldó lép működésbe. A bekövetkező kioldás gyorsasága az átfolyó áram nagyságától függ. Hirtelen fellépő nagy áramok estén (rövidzárlat, testzárlat) a mágneses gyorskioldó fog működni, és a kapcsolót nagyon rövid idő alatt, gyakorlatilag azonnal leoldja. A kismegszakítók óriási előnye az olvadóbiztosítókhoz képest, hogy a hiba megszüntetése után azonnal visszakapcsolhatók, laikusok is működtethetik, ugyanakkor nincs lehetőség a megpatkolásra, vagy egyszerű módon történő áthidalására. Amennyiben a visszakapcsolás mégis sikertelen lenne, az arra utal, hogy a lekapcsolást kiváltó hiba még nem szűnt meg.
Az áramvédő-kapcsoló működési elve az egy áramváltón átfűzött vezetők egymást kioltó mágneses hatásán alapul. Ha az áramváltón a befolyó és a kifolyó áramok eredője nem nulla, a szekunder tekercsében indukálódó feszültség hatására az áramvédő-kapcsoló kiold, és az áramkört megszakítja. A védőkészülék természetesen csak akkor működik, ha különös figyelmet fordítunk arra, hogy a védővezetőt semmilyen körülmények között sem szabad az áram-védőkapcsolón átvezetni. Az áram-védőkapcsoló belső felépítését a 7. ábra, az áram-védőkapcsolást a 8. ábra mutatja.
A védőkapcsolók működését évenként legalább kétszer, de inkább többször ellenőrizni kell. A "T" vagy esetleg "P" jelű nyomógomb működtetésekor a készüléken belül olyan, az áramváltót megkerülő áramkört hozunk működésbe, amelynek hatására az egyensúly megbomlik, és a kioldómű működésbe lép. Ez a művelet csak a kapcsolókészülék működőképességét ellenőrzi, és nem jelenti sem a védővezető, sem a védőföldelés folytonosságát és előírás szerinti kialakítását. Az ellenőrzés végrehajtása nagyon fontos, mivel az áramvédő-kapcsoló olyan kis energiákra működő szerkezet, amelynek már kisebb oxidálódások vagy érintkezési bizonytalanságok is csökkentik érzékenységét, esetleg szükségtelen lekapcsolásokat hozhatnak létre.
Az áramvédő-kapcsolók (5) különféle névleges áramra (16, 25, 40 A ), különféle hibaáram-érzékenységre (30, 100, 300 mA) és kettő vagy négypólusú kivitelben készülnek. Magyarországon a nemzetközi szabványoknak megfelelő, a rögzített szerelésre tervezett, azaz az elosztótáblákba való beépítésre szánt kivitelek használhatók. A külföldön kapható hordozható kivitelű változatok az adott országok előírásait elégítik ki, amelyek egyelőre még eltérnek a nemzetközi követelményektől, és ezért használatuk nem javasolható.
A lakóépületekben általában közvetlenül földelt rendszereket (6) szoktak használni, amelyeknél a hálózat egyik pontja is le van földelve (ez az üzemi földelés), és a védett fogyasztókészülékek megérinthető részei is (ez a védőföldelés), de ez a két földelés nincs egymással fémesen összekötve.
Az olvadóbiztosítók és kismegszakítók működése szempontjából a legjelentősebb adat az áram-idő jelleggörbe. Ezeket az adatokat azonban a termékekhez nem mellékelik a gyártók, hanem csak gyári katalógusokban teszik azokat közzé. A méretezéshez, ill. a rendszer működésének ellenőrzése céljából mégis ki kell indulni valamiből, amelynek alapja az eszközök névleges áramerősség adata lehet. Az közismert, hogy minél nagyobb a ténylegesen fellépő áramerősség, annál gyorsabb a védőeszközök kioldása (kiolvadása, ill. kikapcsolása).
E legrégebbi - és ezért "klasszikus"-nak is nevezett - érintésvédelmi mód alkalmazásának az szab határt, hogy 16 A-nál nagyobb névleges áramerősségű olvadóbiztosító, vagy 10 A-nál nagyobb névleges áramerősségű kismegszakító esetén a védőföldelés megengedett földelési ellenállásértéke 1 Ohm-nál kisebbre adódik, ilyen kis szétterjedési ellenállású földelést pedig a gyakorlatban nem nagyon lehet készíteni. Más a helyzet, ha az érintésvédelmi kikapcsolást nem bízzuk a túláramvédelemre, hanem áramvédő-kapcsolókat alkalmazunk. Egy 100 mA érzékenységű áramvédő-kapcsolónál, pl. 50 V/0,1 A = 500 ohm ellenállás értékű földelés megvalósítása az előírásoknak megfelelő működést hoz létre.
Az áram-védőkapcsolóknak a két névleges áramerősség adata közül az érzékenységnek is nevezett névleges kioldó-hibaáram azt jelenti, hogy ez az a különbözeti áram vagy hiba-áram, amelynek fellépése esetén a készülék már üzembiztosan kikapcsol. Az érintésvédelem méretezésénél ezt az értéket kell figyelembe venni függetlenül attól, hogy a valóságban már ennél kisebb áramerősségre is működik.
Az áram-védőkapcsolók alkalmazására vonatkozóan fontos tudnivaló még, hogy a kioldó-hibaáram nem az az érték, amely a balesetet szenvedett személy testén átfolyik, hanem legfeljebb ekkora mértékű áram folyhat a védőföldelés felé a védővezetőn. Ez az áram hozza létre a földelési ellenálláson átfolyva a fogyasztókészülék megérinthető külső részein fellépő érintési feszültséget, miközben a védőkapcsoló kikapcsol.
Az alkalmazandó áram-védőkapcsoló kiválasztásánál lényeges szempont lehet a felszerelés helyén használt fogyasztókészülékek jellege is. Az alapkivitelű áram-védőkapcsolók ugyanis csak a tiszta váltakozó áramú, azaz szinuszos hibaáramokra érzékenyek. Az ilyen védőkapcsoló nem fog kioldani abban az esetben, ha a hálózaton olyan félvezetős készülékek hibásodnak meg, amelyek az áramkörben lüktető (pulzáló) egyenáramú összetevőket hoznak létre (pl. fényerő-szabályozók, fordulatszám-szabályozós kéziszerszámok stb.). Az ilyen fogyasztókészülékeket is tápláló áramkörökben minden esetben olyan áramvédő-kapcsolókat kell felszerelni, amelyekre a gyártó az ilyen hibaáramok fellépésekor is garantálja az üzembiztos működést.
Az áram-védőkapcsolók a gyakorlati alkalmazásban jól beváltak, szakszerű felszerelés, bekötés és üzemeltetés esetében mindig megbízhatóan működnek, ezért viszonylag magas fogyasztói áruk ellenére is javasoljuk minél szélesebb körben történő alkalmazásukat.