Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 8-9/2017 vyšlo
tiskem 5. 9. 2017. V elektronické verzi na webu od 5. 9. 2017. 

Téma: 59. mezinárodní strojírenský veletrh v Brně; Elektrotechnika v průmyslu

Hlavní článek
Palivové články
Renesance synchronních reluktančních motorů
Návrh aktuátoru pracujícího s magnetickým polem

Aktuality

Praha otestuje elektrobus s dynamickým dobíjením Dopravní podnik hl. m. Prahy (DPP) zahájil výstavbu trolejového vedení v Prosecké ulici.…

Na veletrhu FOR ARCH najdou lidé na osm stovek expozic a bezplatná poradenská centra Ve dnech 19. – 23. září 2017 se koná 28. ročník mezinárodního stavebního veletrhu FOR…

Technologické Fórum 2017 – jedinečné setkání odborníků stavebního trhu Premiéru na letošním ročníku mezinárodního stavebního veletrhu FOR ARCH bude mít…

Od 1. září začne ve společnosti ČEZ fungovat nová divize Jaderná energetika Šest jaderných bloků, přes dva tisíce zaměstnanců včetně týmu, který zodpovídání za…

FOR ARCH 2017 přinese řadu zajímavých soutěží a konferencí Osmadvacátý ročník mezinárodního stavebního veletrhu FOR ARCH, který se uskuteční ve…

Premiér navštívil hlavní sídlo provozovatele přenosové soustavy Předseda vlády Bohuslav Sobotka a ministr průmyslu a obchodu Jiří Havlíček se přímo na…

Více aktualit

Generátory náhradního napájení v zemědělství

Nízkonapěťová generátorová soustrojí v praxi
 
z německého originálu časopisu de, 22/2008,
vydavatelství Hüthig & Pflaum Verlag GmbH München,
upravil Ing. Josef Košťál, redakce Elektro
 
zemědělství jsou často používány generátory náhradního napájení. Tyto agregáty slouží především k zajištění dodávky elektřiny pro zemědělský podnik při výpadku sítě, ale lze je také pro jejich mobilitu využívat přímo v terénu. Tyto náhradní zdroje napájení jsou často z důvodu ochrany osob při provozu v terénu vybaveny systémem pro hlídání stavu izola­ce. V daném případě se nesmí vyskytovat žádné spojení mezi středním (N) a ochranným (PE) vodičem. Použije-li se takovýto generátor náhradního proudu alternativně pro napá­jení domovního rozvodu, musí se vytvořit spojení mezi středním a ochranným vodičem, aby mohly fungovat proudové chrániče v domovním rozvodu (obr. 1a). Tento problém lze vyřešit tak, že se pomocí předbíhajícího kontaktu zapojí střední vodič přes stykač (ve sché­matu na obr. 1b je označen jako -KH). V normě VDE 0100-460 (IEC 60364-4-46:1981 Elektrické instalace v budovách – Část 4: Bezpečnost – Kapitola 46: Odpojování a spíná­ní; v ČR jako ČSN 33 2000-4-46) je však v kap. 461.2 uvedeno: „V soustavách TN-C nesmí být vodič PEN rozpojován nebo spínán.“ Otázkou tedy je, zda v tomto případě rozpojení všech aktivních vodičů není porušením zmíněné normy, popř. některého jiného standardu.
 

Laici versus generátor náhradního napájení

Laici versus napájecí agregáty představu­jí problém, na který nelze v současné době v normách řady DIN VDE 0100 najít odpo­věď, protože nejde o pevné elektrické zařízení (minimálně ne při provozu v terénu).
 
Pro tento případ použití neexistují žád­ná jasná ustanovení ani při analogickém po­užití normy DIN VDE 0100-551. Tyto nor­mativy chybí i u mnoha běžně prodávaných generátorů náhradního proudu. Uživatelé se proto často pokoušejí získat napájení z pev­ného elektrického rozvodu pomocí konekto­rového spojení (obdoba karavanů), aniž by se příliš starali o nezbytnou ochranu před úra­zem elektrickým proudem.
 
Jak odborníci elektro, tak výrobci vychá­zejí u těchto generátorů náhradního napáje­ní jednoduše z toho, že je uplatněno (nebo může být uplatněno) opatření ochranným od­dělením. Podle nové normy DIN VDE 0100--410:2007 (IEC 364-4-41 Elektrické insta­lace nízkého napětí – Část 4-41: Ochranná opatření pro zajištění bezpečnosti – Ochra­na před úrazem elektrickým proudem) smí být totiž ochranné oddělení použito již jen se spotřebičem (u pevně zřízených elektrických zařízení). Laici používají v důsledku toho ochranné oddělení s více než jedním spotře­bičem. Toto je problematické z důvodu poža­dované neuzemněnosti proudového obvodu a spotřebiče. Kompetentní podkomise DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik, Ně­mecká elektrotechnická komise) má v úmys­lu v nejbližším možném termínu legislativně zakotvit příslušná opatření pro takovéto ge­nerátory náhradního napájení.
 

Dbát na bezpečnost

Z bezpečnostně-technických důvodů není pravděpodobně takovéto provedení s alterna­tivní přípojkou pevná síť versus ostrovní pro­voz vhodné (jak je patrné z obr. 1, nezapojuje se vodič N, ale vodič PEN). Při spojení s nu­lovým bodem napájecího zdroje v soustavě TN jde o vodič PEN, ne o nulový (střední) vodič N. Pouze u soustavy TT by šlo o nulo­vý vodič (jen docela krátký úsek by ho zde bylo možné považovat za vodič PEN). Do­konce i u soustavy TT se musí chybový proud – i když teče zemí – vracet k nulovému bodu napájecího zdroje.
V soustavě TN jde tedy o vodič PEN. Toto platí také v tom případě, je-li tato pří­pojka označena na napájecím zdroji jako N. Přitom není podstatné, na kterém místě je tento vodič PEN spojen se zemí. Z fyzi­kálního a bezpečnostně-technického hledis­ka by soustava TN fungovala i bez nulového bodu napájecího zdroje (podmínka odpoje­ní je splněna i bez uzemnění). Takový pří­pad je uveden na obr. 717C.3 v normě DIN VDE 0100-717 (IEC 60364-7-717:2001 mod. a ČSN 33 2000-7-717 Elektrické instalace budov – Část 7-717: Zařízení jednoúčelo­vá a ve zvláštních objektech – Mobilní nebo transportovatelné buňky), kde je zobrazena soustava TN (za transformátorem) bez poža­davku na uzemnění nulového bodu. Přes toto spojení k nulovému bodu napájecího zdroje musí téct jak chybové proudy, tak nesymet­rické proudy (obr. 2 vlevo).
 

Komentáře k obrázkům

Zobrazení na obr. 1a odpovídá starší směr­nici VDE z roku 1986. Toto provedení odporo­valo již tehdy platných ustanovením VDE. Mi­nimálně od roku 1988 bylo v normě DIN VDE 0100-460 (viz IEC 60364-4-46:1981 mod. a ČSN 33 2000-4-46 ed. 2 Elektrotechnické předpisy – Elektrická zařízení – Část 4: Bez­pečnost – Kapitola 46: Odpojování a spínání) stanoveno, že se nesmí vodič PEN odpojovat ani spínat, na což však bylo v tehdejším odst. 3.2.1 této směrnice pamatováno, resp. to bylo implicitně požadováno. Má-li tedy být vodič spojený s nulovým bodem (vodič PEN) spí­nán, jak je to naznačeno na obr. 1a a obr. 1b, odporuje to platným normám (např. podle DIN VDE 0100-460 nesmí být vodiče PEN spíná­ny). Nulový bod napájecího zdroje je spojen přes těleso generátoru náhradního napájení s ochranným vodičem, který je (měl by být) v příslušném elektrickém zařízení spojen se základovým zemničem. Při přísnějším pohledu z hlediska ochrany před úrazem elektrickým proudem lze k tomu ještě dodat, že při spíná­ní stykačem nemůže být splněna oddělovací funkce, takže takovéto připojení – dům připo­jený na generátor náhradního napájení (obr. 1b a také obr. 3) – je poněkud pochybné. Ale také provoz v terénu je v popsané soustavě IT s hlí­dáním izolace pro ochranu osob nerealizova­telný. Soustava IT by vyžadovala uzemněný ochranný vodič, což farmář asi sotva umí rea­lizovat. Toto platí i v případě zohlednění úle­vy v dodatku ZB normy DIN VDE 0100-551 (viz IEC 364-5-551:1994 idt a ČSN 33 2000--5-551 Elektrotechnické předpisy – Elektric­ká zařízení – Část 5: Výběr a stavba elektric­kých zařízení – Kapitola 55: Ostatní zařízení – Oddíl 551: Nízkonapěťová zdrojová zaříze­ní), kde je dovolen zemní odpor 100 Ω. Kro­mě toho by se mělo u třífázových soustav v sí­tích IT upustit od použití nulového vodiče. Při první poruše (zemní spojení vnějšího vodiče nebo průraz na kostru spotřebiče spojeného se zemí) by se zvýšilo napětí „zdravého“ vnější­ho vodiče proti zemi na 400 V (popř. by mohlo dojít k poškození nesymetrických spotřebičů, které jsou proti zemi izolovány jen na 250 V).
 
Podle odst. ZB Doplňující požadavky do­datku k 551.4.4.2 normy DIN VDE 0100-551 by bylo možné u soustavy IT ustoupit od sle­dování izolace, klesne-li napětí při druhé chy­bě na 50 V AC a méně, ne ale od uzemněné­ho ochranného vodiče.
 

Řešení pro ochranná opatření

S ohledem na provoz v terénu by bylo možné realizovat ještě jako ochranu před úra­zem elektrickým proudem ochranné oddělení. Dále by bylo možné napájení více spotře­bičů neuzemněným pospojováním. Nicméně je sporné, zda by u takovýchto případů bylo možné zajistit požadovanou neuzemněnost zařízení a/nebo proudových obvodů.
 
Realizace soustavy IT by vyžadovala uzemněný ochranný vodič, což by asi laici jen těžko mohli zvládnout, a lze to považovat i za nepřípustné. Kromě toho si asi laik nebu­de vědět rady ani s hlášením sledování izola­ce při první chybě. Mohl by např. odpojit ge­nerátor náhradního napájení, což ale s největ­ší pravděpodobností neučiní, neboť neví nic o možných nebezpečích.
 
Pro případ, že je generátor náhradního napájení přepínatelnou napájecí alternativou k veřejné síti, bylo by napájení příslušné sou­stavy TN, resp. soustavy TT možné. Pro na­pájení soustavy TN (TN-S) je třeba respek­tovat kromě požadavků provozovatele sítě (např. generátory náhradního napájení na síti nízkého napětí) také odst. 551.4.2, 551.6.1 a doplňující požadavky v dodatku ZB k odst. 551.6 normy DIN VDE 0100-551. Jde např. o tyto požadavky:
  • Ochrana samočinným odpojením napáje­ní nesmí být závislá na uzemnění systé­mu provozovatele sítě (to vyžaduje vhod­né zemniče – obvykle základové zemniče).
  • Nezůstane-li ochranné opatření, které je apli­kováno u všeobecného napájení, účinné (vy­skytuje se u výkonově slabších generátorů náhradního napájení), musí být pro ochranu samočinným odpojením použity (popř. musí být k dispozici) proudové chrániče.
  • Je třeba stanovit preventivní bezpečnostní opatření pro případ paralelního provozu elektrocentrály.

Řešení s pevnou přípojkou je upřednost­ňováno. Provedení na obr. 1a a obr. 1b odpo­vídá těmto požadavkům a lze ho jednoduše realizovat. Jinak lze ještě doporučit, není-li to již požadováno v části 551, použití spo­třebičů s třídou ochrany II (až včetně první­ho proudového chrániče) a generátor náhrad­ního napájení, protože ochrana samočinným odpojením napájení až k prvnímu proudové­mu chrániči nemůže být účinná.

Napájet existující soustavu TT je možné obdobným způsobem jako u soustavy TN, ovšem při paralelním provozu vznikne soustava TN, protože k nulovému bodu napáje­cího zdroje mohou, resp. musí téct možné po­ruchové proudy ze zařízení odběratele přes ochranné vodiče (přes konektory) – tedy ne jako u soustav TT obvykle přes zem k nulo­vému bodu zdroje.
 

Dvojí použití

 
Při použití zařízení jako napájecího zdro­je v terénu a alternativně jako generátoru náhradního napájení pro domovní instalaci existuje možnost, vycházející z normy DIN VDE 0100-717, realizovat soustavu TN, kde nebude požadavek na povinné uzemnění nu­lového bodu. K tomuto je v odst. 717.413.13 zmíněné normy uvedeno: „Je-li použita sou­stava TN u konstrukčních jednotek s vodivým krytem a napájení je řešeno generátorem ná­hradního napájení, musí být tento vodivý kryt konstrukční jednotky spojen s nulovým bodem nebo, není-li k dispozici, pak s vnějším vodi­čem.“ Nemá-li jednotka vodivý kryt, je tře­ba spojit kostry elektrických zařízení uvnitř a také kostry vně jednotky s nulovým bodem přes ochranný vodič nebo, není-li nulový bod k dispozici, s aktivním vodičem.
 
Měla by se integrovat všechna elektrická zařízení (např. proudové chrániče a nadprou­dové ochrany) až k prvnímu účinnému chrá­niči do krytu s třídou ochrany II. V tomto by měl být zahrnut rovněž generátor náhradního napájení (při odděleném uspořádání by měl vyhovovat třídě ochrany II).
 
Při takovéto konfiguraci je každý prů­raz na kostru (obr. 4) připojeného spotřebiče na vnější zásuvce rychle odpojen proudovým chráničem se jmenovitým rozdílovým prou­dem 30 mA (minimalizuje se problém na­pěťového namáhání při zemních spojeních).
 
Obr. 1. Přehledové schéma, a – spojení přes pohyb­livé vedení, b – spojení PE-N pro domovní provoz
Obr. 2. Nepří­pustné odpoje­ní vodiče PEN (vlevo), cesta chybového proudu přes kryt a krátkou část vodiče PEN (vpravo)
Obr. 3. Obdoba obr. 1b s doplněným zobrazením chybového proudu nazna­čujícím, že chy­bový proud je veden spínaným vodičem PEN
Obr. 4. Návrh neuzemněné soustavy TN pro provoz v terénu s možností alternativního připojení k domovní instalaci