Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Hliníkové vodiče vo vnútorných inštaláciách nn (1. část)

Ing. Igor Maas, revízny technik elektrických zariadení
 
Aj keď sa v poslednom období výrazne obmedzilo používanie hliníkových vodičov, ešte stále sa prierezy nie menšie ako 16 mm2 môžu používať a väčšina existujúcich elektrických inštalácií je vodičmi s Al jadrom realizovaná. To znamená, že sa s Al vodičmi možno stret­núť pri montáži nových zariadení a najmä pri opravách starých inštalácií a pri ich čiastoč­ných rekonštrukciách. Z týchto dôvodov je potrebné upozorniť – na miestami už zabud­nuté prípadne nerešpektované – ustanovenia nor iem a zásady platiace pre manipuláciu s hliníkovými vodičmi, pre pripájanie a mechanické spájanie hliníkových vodičov a v ne­poslednom rade aj pre údržbu ich spojov.
 
Ako materiál pre vodiče má elektrovodný hliník viaceré vlastnosti oveľa nepriaznivej­šie ako má napr. elektrovodná meď a nasle­dovné z nich významne ovplyvňujú konštruk­ciu svoriek určených pre Al vodiče, dovolené spôsoby manipulácie s vodičmi a technolo­gické postupy pri spájaní Al vodičov:
 
a) hliník má podstatne menšiu vrubovú hú­ževnatosť ako meď prípadne oceľ, čo sa prejavuje tým, že aj pri najmenšom poru­šení povrchu (obvykle v radiálnom smere pri nevhodnom spôsobe čistenia izolácie vodiča alebo pri použití nevhodnej svor­ky) sa vodič – najmä menšieho prierezu – v mieste poškodenia veľmi ľahko zlomí;
b) hliník je mäkký a je takmer nepružný. Dôsled­kom býva tzv. tečenie (creep). Ide o plastic­kú (nepružnú) deformáciu, ku ktorej dochád­za pri dlhodobom mechanickom zaťažení – v prípade spojov – tlakom. Tečenie je tým väčšie, čím je Al mäkší a zaťaženie väčšie;
c) tepelná rozťažnosť hliníka je približne dvojnásobkom tepelnej rozťažnosti oce­lí, z ktorých sú vyrábané svorky. Z tohto dôvodu nastáva pri zahriatí spoja posun Al vodiča voči svorke a vplyvom nerov­nakej dilatácie aj zvýšený tlak na Al vodič vo svorke. Táto skutočnosť spolu s vyššie popísaným „tečením“ máva v praxi, pri nevhodne vyhotovenom alebo neudržia­vanom spoji, za následok uvoľnenie vo­diča v spoji a tým zvýšenie jeho precho­dového odporu, čo môže viesť až k tepel­nej deštrukcii spoja;
d) hliník sa na vzduchu veľmi rýchlo pokrý­va tenkou vrstvou oxidu, ktorá síce zabra­ňuje ďalšej oxidácií, ale negatívne vplýva na prechodový odpor spoja a tiež znemož­ňuje spájkovanie Al spôsobmi, ktoré sú pri spájkovaní medi bežné;
e) nepriaznivou vlastnosťou Al je aj jeho zá­porný elektródový potenciál. Následkom je, že hliník pri styku s väčšinou kovov používaných v elektrotechnike – za pôso­benia vzdušnej vlhkosti – elektrochemic­ky koroduje (rozpúšťa sa).
Ďalšie vlastnosti hliníka ovplyvňujúce jeho použitie v elektrotechnike:
f) vodivosť hliníka je len cca 62 % vodivosti medi, z čoho vyplýva nižšia prúdová za­ťažiteľnosť vodičov;
g) hustota hliníka je približne 3,3krát nižšia ako hustota medi.
 
Nezanedbateľným faktorom, ktorý nepatrí k materiálovým vlastnostiam, ale ovplyvňu­je používanie každého materiálu a výrobkov z neho, je jeho cena. Ceny káblov s medený­mi jadrami sú približne 1,5krát vyššie ako ceny káblov s hliníkovými jadrami o jeden stupeň vyššieho prierezu (t.j. s temer ekvi­valentným prúdovým zaťažením).
 
Napriek vymenovaným, prevažne nepriaz­nivým, vlastnostiam sa približne od päťde­siatych rokov minulého storočia používali v Československu v elektrických inštaláciách takmer výhradne hliníkové vodiče.
 
Je pravda, že spomínané nepriaznivé vlast­nosti hliníka bolo možné do veľkej miery eliminovať dôsledným dodržiavaním STN 36 0606 Mechanické spájanie hliníkových vodičov v elektrických zriadeniach, ktorá pla­tí od 1. 1.1960 dodnes. Jej dodržiavanie však bolo náročné na čas a precíznosť pri montá­ži a údržbe a tak sa dosť často nedodržiavala. Dôsledkom boli korodujúce spoje, spoje, kto­ré sa časom uvoľnili a následne sa prehrievali, iskrili atď. a ak sa tento nedostatok včas ne­zistil a neodstránil, tak výsledkom boli spá­lené inštalačné škatule, spálené izolácie vo­dičov a následné skraty, prípadne úplne spá­lené („odpálené“) vodiče a prerušené spoje, čo bolo osobitne nebezpečné, keď išlo o vo­diče PEN. T.j. inštalácie realizované Al vodič­mi boli (zväčša vinou nedodržania citovanej normy) poruchovejšie a nebezpečnejšie ako inštalácie vyhotovené Cu vodičmi.
 
Koncom osemdesiatych a začiatkom de­väťdesiatych rokov dvadsiateho storočia sa od používania hliníkových vodičov menších prierezov v Československu postupne upúš­ťalo a tento ústup definitívne spečatila v roku 2001 vydaná STN 33 2000-5-52 Elektric­ké inštalácie budov. Časť 5: Výber a stavba elektrických zariadení. Kapitola 52 Elektric­ké rozvody, ktorá článkom 524.1 stanovila, že v obvodoch striedavého a jednosmerného prúdu nesmie byť prierez krajného vodiča pre Al jadro menší ako 16 mm2.
 
Súčasnú situáciu vystihuje to, čo je v úvo­de tohto príspevku a zároveň treba – na zá­klade zistení z revízií – zdôrazniť: pri zhoto­vovaní nových a udržiavaní starých inštalá­cii, v ktorých sú použité Al vodiče, sa veľa razy nedodržiavajú ani základné ustanovenia STN 37 0606 a nebezpečenstvo, ktoré z tohto dôvodu hrozí, je stále aktuálne. Preto je vhod­né opísať spôsoby manipulácie s hliníkovými vodičmi, spôsoby ich spájania a údržbu inšta­lácii, v ktorých sú použité.
 
Spôsoby manipulácie a práce s Al vodič­mi sú podobné ako s vodičmi Cu. Opatrné zaobchádzanie, nijaké ostré ohyby vodičov a káblov, odľahčenie spojov od ťahu, žiad­ne zbytočné ohýbanie vodičov, zákaz spája­nia vodičov skrútením, rešpektovanie toho, že mnohé typy svoriek sú určené na pripo­jenie iba jedného vodiča, atď. platia všeo­becne. Rozdiel je zväčša iba v potrebe ich dôslednejšieho dodržiavania a presného vy­konávania, lebo pochybenia, ktoré u Cu vo­dičov môžu mať len minimálne následky sa u Al vodičov môžu prejaviť veľmi nepriaz­nivo. Potom je – okrem zásad spomínaných pri jednotlivých druhoch spojov – asi naj­väčším rozdielom spôsob odstraňovania izo­lácie z vodičov, ktorá sa – najmä u vodičov menších prierezov – nesmie odstraňovať na­rezaním v radiálnom smere, ale treba ju od­straňovať postupným orezávaním v pozdĺž­nom smere („strúhaním“).
 
Najčastejšími spôsobom spájania Al vodi­čov vo vnútorných inštaláciách nn je spája­nie skrutkovými svorkami a skrutkami a tou­to problematikou sa príspevok podrobnej­šie zaoberá.
 
O správnej voľbe svoriek pre spájanie hli­níkových vodičov hovorí čl. 8 STN 37 0606. Je v ňom okrem iného uvedené, že svorky a spojky používané pre hliníkové vodiče mu­sia byť overené pre daný druh a prierez, alebo sa musia pred montážou vhodne upraviť, pri­čom svorky označené značkou Al sa poklada­jú za vyhovujúce pre spájanie Al vodičov bez osobitnej úpravy, resp. bez osobitných mon­tážnych opatrení. Svorky bez tohto označenia je možné použiť iba v inštaláciách, na ktoré sú kladené menšie nároky a je ich potrebné upraviť tak, aby bol zaručený trvalý a spoľah­livý styk napr. dodatočným vybavením svor­ky pružiacim prvkom. Ak sa takéto opatrenia nedajú vykonať, nesmú sa tieto svorky na pri­pájanie Al vodičov použiť.
 
Prísnejšie sa k použitiu svoriek stavia STN 33 2000-5-52, kde sa v poznámke k už cito­vanému článku čl. 524.1 píše: „Svorky na pri­pojenie hliníkových vodičov sa musia skúšať a schváliť na toto špeciálne použitie.“ Preto, že ide o novšiu normu ako je STN 37 0606 a jej požiadavka je prísnejšia, treba ju bez­podmienečne rešpektovať a to znamená, že (prinajmenšom) pre vodiče 16 a viac mm2 neprichádzajú žiadne úpravy svoriek do úva­hy a musia sa bezvýhradne používať svorky schválené pre Al vodiče.
 
Tento úvod je vhodné doplniť praktickými skúsenosťami:
  • v súčasnosti je na trhu pomerne málo za­riadení, ktoré majú svorky označené znač­kou Al;
  • autor sa cca pred jeden a pol rokom skon­taktoval s nemenovaným výrobcom a chcel vedieť, či sú jeho zásuvky spôsobilé na pri­pojenie Al vodiča. Odpoveď – ako sa na výrobcu patrí – prišla obratom a výrobca oznámil: „Zásuvky ... je možné pripojiť za pomoci či už hliníkových alebo mede­ných vodičov bez problémov.“ Promptná odpoveď mala iba jeden nedostatok: nebo­la správna. Ukázalo sa to v ďalšej koreš­pondencii, keď na autorovu žiadosť poslal výrobca vyhlásenia o zhode, v ktorých boli uvedené normy: IEC 60884-1 a IEC 60884-1 + A1:1994 + A2: 1995, ale v tých­to normách nebola o pripájaní Al vodičov žiadna zmienka.
Poznámka k vyhláseniam o zhode: Prak­tické skúsenosti ukazujú, že nie všetky vyhlá­senia o zhode sú korektné. Vyskytujú sa aj také, ktoré sú zmanipulované a (podobne ako niektoré revízne správy) nemajú ani cenu pa­piera, na ktorom sú vytlačené t.j. nie sú re­álne použiteľné.
 

Pre pripájanie skrutkovými svorkami a spájanie skrutkami platia nasledovné všeobecné zásady:

  • každá svorka sa smie použiť len pre daný počet vodičov príslušného prierezu a ne­smie sa použiť pre spájanie väčšieho po­čtu vodičov. Toto ustanovenie vyznieva na prvý pohľad až nereálne. Môže to byť tým, že odberatelia si často neuvedomujú, čo všetko je povinnosťou výrobcu. Je nespor­né, že je jeho povinnosťou, aby pre každé jedno zariadenie, prípadne každý vyrobe­ný typ svorky predpísal, koľko a akých vo­dičov sa môže do svorky pripojiť. Príklad: k už nevyrábaným ističom IJ, ID, IT, IS bolo v technickom popise (veľmi správ­ne) uvedené: „Prívodné svorky sú určené na pripojenie jedného Cu alebo Al vodiča. Prívodná svorka je strmeňová.“ (Iná je zá­ležitosť, že výrobcovia rozvodných zaria­dení túto skutočnosť často nerešpektovali a prednedávnom autor pri revízii doťaho­val na prívodnej svorke ističa IJ nedoko­nalý – iskriaci spoj). Netreba zdôrazňo­vať, že pokiaľ montážnej organizácii ale­bo revíznemu technikovi chýbajú podklady pre príslušné zriadenie alebo typy svoriek a určí si spôsob ich použitia sám, tak za svoje rozhodnutie aj nesie zodpovednosť;
  • v mimoriadnych prípadoch je dovolené zmenšenie prierezu vodiča tak, aby sa dal zasunúť do svorky overenej pre Al. Vodič sa smie zmenšiť iba o jeden stupeň (napr. z 10 na 6 mm2) a iba v dĺžke nevyhnutnej pre pripojenie;
  • tesne pred pripájaním je potrebné vodič očistiť od oxidu;
  • všade, kde to je reálne, treba pri spájaní použiť kontaktnú pastu, ktorá sa nanáša na spájané časti. Kontaktná pasta zlepšuje kvalitu spoja tým, že v nej obsiahnuté čas­tice pomáhajú rozrušiť vrstvu oxidu a pasta súčasne bráni prístupu vzduchu a vlhkosti do spoja;
  • skrutky svoriek a spájacie skrutky sa do­ťahujú predpísaným momentom (menší moment nezaručí dokonalý spoj a väčší moment spôsobí tečenie Al);
  • odporúča sa vykonať predbežnú deformá­ciu Al vodiča pred jeho pripojením (hli­ník sa tak mierne spevní a riziko tečenia je menšie). Spôsoby sú popísané v STN 37 0606. Čiastočne ju možno vykonať aj po pripojení vodiča tým spôsobom, že sa skrutky svoriek dotiahnu väčším momen­tom ako je predpísaný, potom sa mierne uvoľnia a dotiahnu sa predpísaným mo­mentom;
  • po pripojení smie byť vodič vo svorke sploštený (deformovaný) najviac o polo­vicu svojho priemeru;
  • po pripojení vodičov sa s vodičmi už ne­smie manipulovať. Ak je manipulácia ne­vyhnutná, tak sa spoje musia opäť skont­rolovať (dotiahnuť);
  • v iných ako suchých podmienkach sa tre­ba vyhnúť priamemu spojeniu Cu a Al vo­dičov. Priamemu spojeniu možno predísť napr. použitím cupalových podložiek, vlo­žiek a pod.;
  • tam, kde je to prakticky možné, majú sa cca po štyroch týždňoch prevádzky spoje dotiahnuť.
 
Poznámka: V domoch a bytoch sa osved­čilo urobiť kontrolu spojov aj pred každým maľovaním.
 
Ďalšie pravidlá sa už týkajú konkrétnych druhov svoriek a skrutkových spojov.
(dokončení příště)
 
 
Obr. 1. Hlavičkové svorky a správny spôsob pripojenia vodiča
Obr. 2. Svorníková svorka