Skyddsjordning av maskinskydd – meningsfull skyddsåtgärd eller onödiga utgifter?

När det handlar om maskinsäkerhet tänker de flesta på skydd mot mekaniska faror såsom klämskador och avklippning. Andra tänker på säkerhetsrelaterade styrningar. Men det handlar också om elektrisk säkerhet, dvs. skydd mot elektrisk stöt. Är detta en självklarhet? I vissa maskinanläggningar finns en potentiell riskfylld lucka: skyddsjordningen i skyddsstaket som omger en maskin.

Sedan flera år tillbaka ställs frågan om skyddsstaket kräver skyddsjordning och potentialutjämning. Många hade hoppats på ett klart svar i den nya versionen av EN (IEC) 60204-1. Men tyvärr är även den nya standarden en aning ambivalent och lämnar plats för olika tolkningar. Vad talar för och vad talar emot skyddsjordning för skyddsstaket?

Riskkälla från beröring av ”främmande ledande delar”

Först och främst kan man inte diskutera bort att skyddsstaket av metall är elektriska ledande delar. Detta gäller till och med om de är lackerade eller pulverbelagda eftersom lackeringen kan vara bristfällig. De flesta skyddsstaket har dessutom metallblanka monteringskomponenter. Om en del är elektriskt ledande kan den anta ”potential” som till exempel härstammar från ”jord”. Den elektriska laddningen som föreligger vid fästpunkten för en stolpe kan överföras till staketet. Därmed definieras ett skyddsstaket som ”främmande ledande del” enligt EN 60204-1 avsnitt 3.1.28.

Varför kan det vara farligt att röra vid en sådan ”främmande ledande del”? Om en person samtidigt rör vid staketet och en del med en annan potential, t.ex. en ledande maskinyta, finns det risk för att ström leds genom personen. Detta leder till ”potentialutjämning”. Beroende på föreliggande spänning är det fullt möjligt att sådana transienta strömmar är farliga. Vi känner till ett liknande fenomen när vi går över en matta: Kroppen laddas upp statiskt och rör sedan vid en annan laddad metalldel, ofta ett dörrhandtag. Laddningen går då från kroppen till metalldelen och en elektrisk stöt uppstår.

Vid en sådan spänningsutjämning som uppstår av elektrostatisk uppladdning är man ofta bara förskräckt eftersom strömmen inte är farligt hög. Men i en fabrikshall kan följderna vara annorlunda. Till exempel kan ett starkt magnetfält i närheten ladda upp ett skyddsstaket. Detta fält kan komma från en effektstark elektromagnetisk fastspänningsanordning, en stor induktionsvärmare eller en högspänningsmotor i ett rälsfordon. Även ett åsknedslag i närheten av byggnaden kan lokalt höja jordpotentialen.

Teoretiskt sett kan faror från transienta strömmar avvärjas lätt. Man ansluter helt enkelt skyddsstaketet till andra metalliskt ledande berörbara ytor på maskinen. Därmed har dessa alltid samma potential (samma spänning) så att transienta strömmar inte kan uppstå. Det enklaste och mest konsekventa sättet är att ansluta skyddsstaketet till skyddsledarsystemet runt om maskinen. Moderna fabrikshallar har ett potentialutjämningssystem och säkerställer tillräcklig potentialutjämning med ett tillräckligt stort antal jordelektroder där ledande delar kan anslutas.

Om ett skyddsstaket integreras i skyddsjordningen kan ingen elektrisk stöt uppstå av ”potentialutjämning”.

Faror från extern spänning från defekta utrustningar

En minst lika hög risk utgår från ”externa spänningskällor” i närheten av ett skyddsstaket. Vad rör det sig om? Till exempel finns det risk för att fasledaren i en defekt kabel rör vid staketet. Kabeln kan vara en del av ett elverktyg som används vid underhållsarbeten på maskinen. Spänningen leds då från den defekta kabeln till det ledande staketet. Resultatet är en elektrisk stöt om någon rör vid staketet.

Är ett sådan fall konstruerat eller överdrivet? Inte på något sätt. Själva skyddsstaketet har element som kan skada kablarna. Vrid- och skjutdörrar kan klämma in kablarna och skada deras isolering. Och att elektrisk utrustning kommer till användning vid rengöring och underhåll är mer en regel än ett undantag.

Men är det inte tänkt att en säkring löser ut i fallet som beskrivs här? Jo, detta vore önskvärt. Men om skyddsstaketet inte har integrerats i skyddsjordningen kommer troligen ingen säkring att lösa ut. Även skyddsjordningen för elverktyget är inte till stor hjälp eftersom staketet inte är anslutet till denna jord.

Lösningen på detta problem är detsamma som åtgärderna för att undvika transienta strömmar: Alla ledande element i skyddsstaketet måste vara anslutna till skyddsledarsystemet runt om maskinen. Om en defekt fasledare kommer i kontakt med skyddsstaketet eller om extern spänning på annat sätt når fram till skyddsstaketet kommer en automatsäkring att utlösas genast, varefter spänningen kopplas bort.

Om en defekt kabel kommer i kontakt med skyddsstaketet är skyddsjordningen plötsligt livsviktig.

Teoretiskt sätt är det alltså mycket lätt att sänka dessa risker. Men i praktiken innebär potentialutjämning och skyddsjordning (kombinationen kallas för ”skyddsutjämning”) mycket arbete. Ofta måste staketstolpar eller -fält borras, förses med kontakthylsor och sedan anslutas med jordledningar med en skyddsutjämningsledare längs hela staketet (i våra bilder visas detta med färgen orange).

Det är alltså inte så konstigt att många vill undvika detta extra arbete. Argumentet är ofta att risken är mycket låg och att kraven i standarderna inte är 100 procent entydiga vad gäller detta skydd. Den sista punkten kan man inte direkt säga emot.

Vad står i standarderna?

EN ISO 14120:2015 avsnitt 5.13 beskriver följande: ”Om skydd består av elektriskt ledande material och används i elektriskt drivna maskiner, ska de betraktas som "främmande ledande delar i maskinen" enl. IEC 602041:2005, avsnitt 8.” Detta är nästan entydigt, men den engelska versionen innehåller inte ”måste”, utan ”might need”, dvs. ”möjligtvis”.

IEC 60204-1:2018 innehåller i avsnitt 8.1 bild 4 och en tabell som förklarar egenskaperna i ett skyddsledarsystem. Tabellen innehåller underrubriken ”Anslutningar till skyddsledarsystem som inte får användas som skyddsledare” (vår översättning). Under denna rubrik anges bland annat: ”Främmande ledande delar, t.ex. metallrör, skyddsstaket, stegar, handräcken.”

Därmed antyder standarden att det kan vara nödvändigt att ansluta skyddsstaket och handräcken (räcken) till skyddsledarsystemet. Detta vore fallet om de betraktas som ”främmande ledande delar” eftersom dessa måste integreras i skyddsjordningen.

Även i avsnitt 17.2 d), som i huvudsak består av en dokumentation av den elektriska anläggningen, räknas skyddsstaket och räcken till ”främmande ledande delar” med anslutning till maskinens skyddsutjämningsledare, som ”kan beröras samtidigt som maskinen (t.ex. inom 2,5 m)”. Men även i detta avsnitt finns inget entydigt krav på att ansluta skyddsstaketet till skydds-potentialutjämningsledaren. Däremot anger standarden i texten till bild 4 entydigt att sådana ledande delar i sig inte får användas som skyddsledare. Detta verkar vara en aning ambivalent.

Bestämma inom ramen av riskbedömningen

Hur kan man avgöra om skyddsstaket och räcken ska integreras i skyddsutjämningen eller ej? Å ena sidan vill man garantera fullgod säkerhet, å andra sidan inte överdriva eller orsaka onödiga kostnader.

Alltid när standarder inte ger klara villkor är riskanalyser och -bedömningar efterfrågade. Följande frågor måste då besvaras:

Kräver den lokala elektriska anläggningen extra skyddsåtgärder eftersom inget tillräckligt potentialutjämningssystem föreligger?
Finns det en risk att skyddsstaket och räcken som har förankrats i marken leder nämnvärda spänningar och att transienta potentialströmmar kan uppstå vid beröring? (Avstånd mellan skyddsstaket/räcke och andra ledande delar av maskinen är <2,5 m, dvs. en person kan röra vid skyddsstaketet och en ledande del samtidigt.)
Ska elektriska utrustningar såsom lampor, elverktyg osv användas i närheten av skyddsstaket (t.ex. vid inställnings-, riggnings-, rengörings- eller underhållsarbeten)?

Detta ska alltid bedömas av en behörig elektriker utgående från rådande situation på plats. Varje maskinanläggning är annorlunda och egenskaperna i byggnaderna avseende potentialutjämning kan vara mycket varierande. Axelent ser fördelar med att integrera skyddsstaket och fallskydd i skyddsutjämningen för varje anläggning, men detta måste i slutändan avgöras av anläggningstillverkaren/-ägaren.

Oavsett vad ni bestämmer er för kan Axelent nu erbjuda en passande lösning på problemet

Vår nya potentialutjämningssats innehåller olika anslutningselement som kan monteras direkt på stolpar och paneler. Tidsödande borrningsarbeten i metalldelar behövs inte längre! Potentialutjämningssatsen innehåller även ett anslutningsstycke med vilket medföljande jordledningar kan anslutas till en omlöpande skyddsutjämningsledare (sistnämnda ingår inte i potentialutjämningssatsen eftersom dess utförande är beroende av lokala förhållanden och anläggningens storlek). Skyddsutjämningsledaren dras längs med staketet, helst i en X-Tray trådstege. Detta är en enkel men ändå smart lösning som innebär avsevärt mindre installationsarbeten jämfört med konventionella metoder.