Aktuální vydání

Číslo 2/2021 vyšlo tiskem 10. 2. 2021. V elektronické verzi na webu 8. 3. 2021. 

Téma: Elektrické přístroje; Přístroje pro inteligentní sítě; Internet věcí

Hlavní článek
Technologie Internetu věcí v prostředí chytrého měření

Číslo 1/2021 vyšlo tiskem 12. 2. 2021. V elektronické verzi na webu ihned.

Osvětlení interiérů
Interiér roku 2020 – kanceláře v době home office
PROLICHT CZECH splnil představy architekta o osvětlení rezidence Obecní dvůr na Starém Městě pražském

Svítidla a světelné přístroje
Covid 19 – jsou vůbec v této době nějaké novinky u výrobců svítidel?
Osvětlovací systémy společnosti STEINEL 

Ochrana před přepětím před elektroměrem

4. 2. 2021 | Ing. Josef Košťál | www.eel.cz

Norma ČSN 33 2000-4-443 ed. 3 požaduje ochranu před tranzientními přepětími vznikajícími v důsledku atmosférických jevů nebo spínacích pochodů. V rámci působnosti této normy je doplňkově věnována pozornost také přímým úderům blesků do napájecích vedení. V těchto případec

Norma ČSN 33 2000-4-443 ed. 3 požaduje ochranu před tranzientními přepětími vznikajícími v důsledku atmosférických jevů nebo spínacích pochodů. V rámci působnosti této normy je doplňkově věnována pozornost také přímým úderům blesků do napájecích vedení. V těchto případech je požadována instalace přepěťových ochran (SPD – Surge Protective Device) typu 1.

Normy ČSN 33 2000-4-443 ed. 3 a ČSN 33 2000-5-534 ed. 2 stanovují, kdy a jak se má v budovách použít ochrana před přepětím (SPD). Nová vydání platí již od listopadu 2016. Souběžná platnost s jejich předchozími vydáními skončila 14. prosince 2018. Dále plně platí ustanovení nejnovějších edicí těchto norem, a to pro všechny nově zřizované objekty i pro částečné sanace budov. Důsledné uplatňování všeobecně přijaté koncepce zón ochrany před bleskem podle souboru norem ČSN EN 62305 a pospojování v ochraně před bleskem vyžadují, aby svodiče přepětí typu 1 byly zapojovány co nejblíže vstupu vedení do budovy. Tím se zabrání vniknutí částí bleskového proudu do instalace uvnitř budovy a vytvoří se předpoklady pro koordinované zapojení svodičů přepětí typu 2 a typu 3 dále v instalaci.

Přepěťové ochrany (SPD), které jsou z hlediska norem k tomu nezbytné, mají zajistit napěťové omezení, jež zabrání nebezpečnému jiskření a v důsledku toho vzniku požáru (obr. 1). Ochrana před přepětím (SPD) tak musí být zahrnuta do projektu elektroinstalace každé obytné budovy. Hlavní zásadou je, že správně zvolená a vhodně instalovaná ochrana před přepětím je současně ochranou před požárem.

  Budovy napájené venkovním nadzemním vedením jsou vystaveny atmosférickým přepětím
Obr. 0 Kombinovaný svodič MCF-NAR (vlevo), Obr. 1. Budovy napájené venkovním nadzemním vedením jsou vystaveny atmosférickým přepětím [1] (vpravo)

Umístění

Novelizované normy o elektrických zařízeních stanovují, že ochrana před přepětím se musí zřídit co nejblíže k napájecímu bodu elektrické instalace. K tomu jsou zvláště vhodné ochranné přístroje, které se dají montovat přímo na 40mm přípojnicový systém v připojovacím prostoru na straně sítě, tj. v neměřené části před elektroměrem. Díky tomu jsou již optimálně chráněny jak elektronický elektroměr, tak komunikační jednotka inteligentního měření. Přepěťové ochrany typu 1 se připojují k síti nn do neměřené části s ohledem na konfiguraci sítě, a to k síti TNC, TN-C-S (viz obr. 2) nebo TT. Neměřená část elektrického vedení v budově by měla být provedena bez přerušení, tj. bez instalačních krabic. Je-li nezbytné je použít, musejí být opatřeny zajištěním proti nedovolené manipulaci, tj. jednou plombou.

Aby bylo možné instalovat zařízení přepěťové ochrany do neměřené části (před elektroměr), musí být splněna celá řada požadavků.

Obr. 2. Přepěťové ochrany (SPD) typu 1 v síti TN-C-S [9]
Obr. 2. Přepěťové ochrany (SPD) typu 1 v síti TN-C-S [9]

Jde především o:
– dodržení připojovacích podmínek provozovatele rozvodné sítě a jeho souhlas k instalaci,
– výhradní použití svodiče přepětí typu 1 na bázi jiskřiště, popř. kombinovaného svodiče bez svodových proudů (Iimp ≥ 100 kA, vlna 10/350 µs) ve shodě s výrobkovou normou ČSN EN 61643-11 ed. 2,
– minimální zkratová odolnost ochranného přístroje 25 kA,
– zajištění samočinného zhášení oblouku (optimálně If = 50 kA) bez přerušení hlavních pojistek v budově,
– propustnost svodiče přepětí typu 1 pro bleskový proud musí odpovídat požadavkům v místě instalace podle ČSN EN 62305 ed. 2 (nejsou-li tyto požadavky blíže specifikovány, musí propustnost odpovídat hladině ochrany – třídě LPS – podle téže normy),
– použitá skříň by měla být samostatná a plombovatelná (použít lze i přípojkovou skříň) a měla by odolávat nežádoucím vlivům při zapůsobení svodiče (dynamické účinky na vodiče, tepelné účinky, tlakové účinky při vyfukování oblouku),
– svodiče přepětí typu 1 se mohou v této oblasti vybavit také sdělovacím kontaktem (napájení pro tento účel však musí být přivedeno z měřené části instalace).

Kromě toho použití svodičů přepětí typu 1 v přívodních vedeních nesmí snižovat izolační hladinu v závislosti na čase a musí být zabráněno svodovým proudům v neměřené části instalace. Osazením ochran na bázi jiskřiště je toto riziko v nejvyšší možné míře omezeno, ale není zcela vyloučeno. Pravidelné kontroly přepěťových ochran mají proto včas odhalit postupné zhoršování izolačních vlastností, které lze zjistit prohlídkou a měřením izolačního odporu. Vhodné metody a přístroje stanoví výrobce svodičů přepětí.

Instalací přepěťových ochran nesmí být narušena selektivita předjištění svodičů a musí být rovněž zabráněno jejich vypnutí. Vlastní montáží přepěťových ochran nesmí být narušena zkratová odolnost ochranných obvodů. Dosažením hodnoty zkratových proudů 100 kA se výrazně sníží riziko požáru přepěťové ochrany. Doporučuje se vybrat svodiče přepětí, které nevyžadují předjištění v připojovací odbočce. Obecně lze říci, že vhodným výběrem svodiče přepětí typu 1 lze zcela vyloučit možnost přerušování pojistek v neměřené části elektrické instalace budovy účinkem následného proudu z rozvodné sítě nn. Za vhodný výběr svodiče přepětí typu 1 odpovídá projektant.

Obr. 3. Kombinovaný svodič MCF-NAR instalovaný před elektroměrem [1]
Obr. 3. Kombinovaný svodič MCF-NAR instalovaný před elektroměrem [1]

Kombinovaný svodič přepětí

Nová řada přístrojů MCF-NAR od OBO Bettermann splňuje všechny tyto požadavky (obr. 3). Tyto kombinované svodiče odpovídají specifikacím pro svodič přepětí typu 1 a typu 2. Volitelně jsou tyto ochranné přístroje k dispozici také se sdělovacím kontaktem. Optická signalizace umístěná na přístroji nemá vlastní spotřebu a podává kdykoliv informaci o funkčnosti tohoto ochranného přístroje. Díky šířce pouhých 50 mm lze svodič MCF-NAR instalovat dokonce i mezi dva selektivní jističe vedení. Přímým připojením na přípojnici lze navíc bezproblémově dodržet maximálně přípustnou celkovou délku všech připojovacích vedení od živých vodičů k PE vodiči, tj. 0,5 m (viz obr. 4).

Obr. 4. Připojení zařízení přepěťové ochrany podle [3]
Obr. 4. Připojení zařízení přepěťové ochrany podle [3]

V závislosti na typu elektrického zařízení (instalace) nebo montážní situace se může stát, že instalace svodiče přepětí v neměřené části elektroměrového rozváděče, popř. na 40mm přípojnici nebude možná. Jde např. o případ, kdy vstup napájecího vedení do budovy a hlavní rozváděč jsou daleko od sebe nebo když při rozšiřování instalace není v hlavním rozváděči zabudována 40mm přípojnice. V těchto situacích je možné použít svodiče přepětí v podobě řadových vestavných variant, jako je např. přístroj MCF Compact nebo přístroj řady V50, které lze instalovat přímo v připojovacím prostoru na straně elektrické instalace, tj. v měřené části (obr. 5). Oba tyto přístroje jsou rovněž kombinované svodiče typu 1+2 a dají se montovat a připojovat na montážní lištu (35 mm).


Obr. 5. Kombinovaný svodič typu 1+2 MCF100 Compac instalovaný na montážní liště (35 mm) [1]

Napájení přes zemní kabel

Budovy a stavební objekty, které nejsou opatřeny vnější ochranou před bleskem a jsou napájeny zemním kabelem, musejí být vybaveny podle normy ČSN 33 2000-5-534 ed. 2 minimálně přepěťovou ochranou typu 2.

S těmito možnostmi na ochranu elektrické instalace před bleskem a přepětím jsou splněny závazné požadavky norem. Jiskření a z toho vyplývajícímu nebezpečí vzniku požáru je zamezeno v napájecím bodě instalace. Doporučuje se ale opakovat ochranu svodiči přepětí, jsou-li koncové přístroje dále než na 10 m délky vedení od prvního ochranného přístroje, což zajistí trvalou ochranu před přepětími. V tomto případě nesmí být překročena dielektrická pevnost instalace ani jednotlivých elektrických zařízení. V podružných rozvodech by se měly pak použít svodiče přepětí typu 2. Koncová zařízení se chrání svodiči přepětí typu 3, které se instalují co nejblíže k chráněnému zařízení. Tuto ochranu lze zajistit např. pomocí svodiče ÜSM-A, který je zabudován přímo do krabice pod omítkou nebo do zápustné přístrojové krabice a tam paralelně připojen k síťové zásuvce (obr. 6). Alternativně existují také svodiče přepětí typu 3, které lze jednoduše zasunout do zásuvky. Jde např. o svodič FC-D, kterým lze instalaci snadno a nekomplikovaně dodatečně vybavit. U koncových zařízení s větším připojovacím prostorem je možné přepěťové ochrany typu 3 také připojit přímo na napájecí svorce.

Obr. 6. Připojení přístroje ÜSM-A k zásuvce – možné je i dodatečné připojení [1]

Rizikový potenciál telefonních a televizních kabelů

Přepětí se můžou ovšem dostat do instalace nejen přes hlavní napájecí síť. Z venku do budovy vstupují mj. také telefonní a televizní kabely, které mohou do elektrické instalace zavléci nebezpečně velká přepětí. Pro vytvoření kompletní ochrany před přepětími by měla být také tato vedení na vstupu do budovy spojena přes vhodné přepěťové ochrany s pospojováním. Telefonní kabely lze adekvátně chránit kombinovaným ochranným přístrojem TD-2D-V, který je vhodný pro vysoké frekvence (obr. 7). Pro ochranu koaxiálních kabelů na vstupu do budovy lze použít např. svodič DS-F W/W.

Soubor norem ČSN 33 2000 určuje základní pravidla pro návrh, stavbu a revize elektrického zařízení nízkého napětí, která zajišťují bezpečnost osob, užitných zvířat a věcí před úrazem a nebezpečím poškození, která mohou vzniknout při normálním používání elektrické instalace. Jde tedy především o oblast napájení elektrickou energií. Z tohoto důvodu lze použití zařízení přepěťových ochran u telefonních a televizních kabelů pouze a jedině doporučit.

Obr. 7. Kombinovaný ochranný přístroj TD-2D- -V pro telefonní kabely v krytu do vlhkých prostorů
Obr. 7. Kombinovaný ochranný přístroj TD-2D-V pro telefonní kabely v krytu do vlhkých prostorů

Závěr

Ochrana před přepětími vznikajícími v důsledku atmosférických jevů nabývá v posledních letech čím dál tím více na významu. Údery do budovy nebo připojeného vedení mohou způsobit hmotnou škodu a ohrozit životy. Údery v blízkosti budov nebo vedení, stejně jako přímé údery do budov nebo vedení mohou způsobit poruchy elektrických a elektronických systémů v důsledku přepětí vznikajícímu odporovou nebo indukční vazbou mezi těmito systémy a bleskovým proudem. Se zřetelem na energetické sítě nízkého napětí vyplývá pro většinu nových i rekonstruovaných staveb z vyhlášky 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby, souboru platných norem ČSN EN 62305 a ČSN 33 2000-4-443 ed. 3 povinnost instalovat zařízení přepěťové ochrany (SPD). Norma ČSN 33 2000-5-534 ed. 2 vymezuje návazné požadavky na vhodné ochranné prvky. Instalace svodiče přepětí do neměřené části dává smysl především u bytových domů (např. panelových), kde je vstup napájecího vedení situován někde u paty domu a elektroměry jsou až na jednotlivých patrech. V tomto případě jsou chráněny proti přepětí i elektroměry.

Při dodržení příslušných opatření, která jsou v normách předepsána, resp. doporučena, budou jak elektrická instalace, tak také koncová elektrická zařízení této instalace optimálně chráněny před bleskem a přepětím.


Některé normy související s tématem článku

– ČSN 33 2000-4-443 ed. 3
ČSN 33 2000-4-443 ed. 3:2016 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 4-44: Bezpečnost – Ochrana před rušivým napětím a elektromagnetickým rušením – Kapitola 443: Ochrana před atmosférickým nebo spínacím přepětím. Tato norma je českou verzí harmonizačního dokumentu HD 60364-4-443:2016. Překlad byl zajištěn Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Norma je určena k zajištění požadavků pro bezpečnost elektrických instalací v případě napěťových rušivých napětí a elektromagnetických rušení vyvolaných z různých specifikovaných důvodů. Pravidla této části nejsou určena k tomu, aby se uplatňovala v sítích pro distribuci elektrické energie drobným odběratelům, ani pro výrobu a přenos pro tyto sítě, přestože takováto rušení mohou být do těchto elektrických instalací nebo mezi nimi prostřednictvím těchto napájecích sítí přenášena.

– ČSN 33 2000-5-534 ed. 2
ČSN 33 2000-5-534 ed. 2:2016 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 5-53: Výběr a stavba elektrických zařízení – Odpojování, spínání a řízení – Oddíl 534: Přepěťová ochranná zařízení. Tato norma je českou verzí harmonizačního dokumentu HD 60364-5-534:2008. Překlad byl zajištěn Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Norma se zabývá všeobecnými požadavky pro odpojování, spínání, řízení a monitorování a požadavky na volbu a montáž přístrojů zajišťujících plnění těchto funkcí.

– ČSN EN 62305-1 ed. 2
ČSN EN 62305-1 ed. 2:2011 Ochrana před bleskem – Část 1: Obecné principy. Tato norma je českou verzí evropské normy EN 62305-1:2011. Překlad byl zajištěn Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Má stejný status jako oficiální verze. Tato část IEC 62305 poskytuje obecné principy, které by měly být respektovány při ochraně staveb před bleskem, včetně jejich instalací a obsahu, stejně jako osob.

– ČSN EN 62305-2 ed. 2
ČSN EN 62305-2 ed. 2:2013 Ochrana před bleskem – Část 2: Řízení rizika. Tato norma je českou verzí evropské normy EN 62305-2:2012 a má stejný status jako oficiální verze. Norma platí pro ocenění rizika u staveb způsobeného údery blesku do země. Jejím účelem je poskytnout postup pro vyhodnocení takového rizika. Jakmile je vybrána horní přípustná mez rizika, umožňuje tento postup volbu vhodných ochranných opatření, která se musejí přijmout pro snížení rizika na přípustnou mez nebo pod ní.

– ČSN EN 62305-3 ed. 2
ČSN EN 62305-3 ed. 2:2012 Ochrana před bleskem – Část 3: Hmotné škody na stavbách a ohrožení života. Tato norma je českou verzí evropské normy EN 62305-3:2011 a má stejný status jako oficiální verze. Norma obsahuje požadavky na ochranu staveb před hmotnými škodami pomocí systému ochrany před bleskem (LPS) a pro ochranu před úrazem živých bytostí dotykovým a krokovým napětím v blízkosti LPS (viz EN 62305-1). Platí pro projektování, instalaci, revizi a údržbu LPS pro stavby bez omezení s hledem na jejich výšku, dosažení ochranných opatření před úrazem živých bytostí dotykovými a krokovými napětími.

– ČSN EN 62305-4 ed. 2
ČSN EN 62305-4 ed. 2:2011 Ochrana před bleskem – Část 4: Elektrické a elektronické systémy ve stavbách. Tato norma je českou verzí evropské normy EN 62305-4:2011 a má stejný status jako oficiální verze. Norma obsahuje informace pro návrh, instalaci, revizi, údržbu a zkoušení elektrických a elektronických ochranných systémů (SPM) uvnitř staveb, které jsou schopny snížit riziko stálých poruch způsobených elektromagnetickým impulzem blesku (LEMP). Poskytuje metodické pokyny pro spolupráci mezi projektantem elektrického a elektronického systému a projektantem ochranných opatření s cílem dosáhnout optimální efektivní ochrany.

– ČSN EN 61643-11 ed. 2
ČSN EN 61643-11 ed. 2:2013 Ochrany před přepětím nízkého napětí – Část 11: Ochrany před přepětím zapojené v sítích nízkého napětí – Požadavky a zkušební metody. Tato norma je českou verzí evropské normy EN 61643-11:2012 a má stejný status jako oficiální verze. Norma se vztahuje na přepěťová ochranná zařízení, chránící proti účinkům nepřímého a přímého úderu blesku a jiných přechodných přepětí. Tato zařízení se nazývají ochrana před přepětím (SPD – Surge Protective Device). Ochrany SPD jsou konstruovány pro připojení ke střídavým napájecím obvodům s frekvencí 50 Hz a k zařízením se jmenovitým napětím do efektivní hodnoty 1 000 V. Stanoveny jsou výkonové parametry, bezpečnostní požadavky, standardní zkušební metody a hodnocení. Ochrany SPD obsahují alespoň jeden nelineární prvek a jsou určeny k omezení rázových přepětí a ke svedení impulzních proudů.

– PNE 33 0000-5
PNE 33 0000-5 ed. 3:2015 Umístění přepěťového ochranného zařízení SPD typu T1 v elektrických instalacích odběrných zařízení. Tato podniková norma energetiky (PNE) platí pro použití svodičů přepětí typu T1 v části odběrného elektrického zařízení do 1 000 V AC, kterým prochází neměřená elektřina. Účelem normy je umožnit zapojení svodičů přepětí typu T1 v části odběrného elektrického zařízení, kterým prochází neměřená elektřina, a tím řešení přepěťové ochrany na úrovni současného stavu techniky. V tomto dokumentu jsou popsány možnosti osazení svodičů přepětí typu T1 v neměřené části elektrické instalace budovy (části přívodního vedení – hlavní domovní vedení nebo odbočka k elektroměru ve smyslu ČSN 33 2130). Povinnosti provozovatelů rozvodných soustav, vyplývající z energetického zákona týkající se bezpečné a spolehlivé dodávky elektřiny, nesmějí být však použitím těchto ochranných zařízení narušeny.

Literatura:
[1] Německý odborný časopis pro elektrotechniku de, č. 20/2019, vydavatelství Hüthig & Pflaum Verlag GmbH München (www.elektro.net/heftarchiv).
[2] ČSN 33 2000-4-443 ed. 3:2016 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 4-44: Bezpečnost – Ochrana před rušivým napětím a elektromagnetickým rušením – Kapitola 443: Ochrana před atmosférickým nebo spínacím přepětím.
[3] ČSN 33 2000-5-534 ed. 2:2016 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 5-53: Výběr a stavba elektrických zařízení – Odpojování, spínání a řízení – Oddíl 534: Přepěťová ochranná zařízení.
[4] ČSN EN 62305-1 ed. 2:2011 Ochrana před bleskem – Část 1: Obecné principy.
[5] ČSN EN 62305-2 ed. 2:2013 Ochrana před bleskem – Část 2: Řízení rizika.
[6] ČSN EN 62305-3 ed. 2:2012 Ochrana před bleskem – Část 3: Hmotné škody na stavbách a ohrožení života.
[7] ČSN EN 62305-4 ed. 2:2011 Ochrana před bleskem – Část 4: Elektrické a elektronické systémy ve stavbách.
[8] ČSN EN 61643-11 ed. 2:2013 Ochrany před přepětím nízkého napětí – Část 11: Ochrany před přepětím zapojené v sítích nízkého napětí – Požadavky a zkušební metody.
[9] PNE 33 0000-5 ed. 3:2015 Umístění přepěťového ochranného zařízení SPD typu T1 v elektrických instalacích odběrných zařízení.