Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 5/2017 vyšlo
tiskem 11. 5. 2017. V elektronické verzi na webu od 2. 6. 2017. 

Zdůrazněné téma: Ochrana před bleskem a přepětím;
23. ELO SYS 2017

Hlavní článek
Vibrace točivých strojů s magnetickými ložisky

Aktuality

Projekt studentů FEL ČVUT v Praze míří na celosvětové finále Microsoft Imagine Studentský startup XGLU, zabývající se vývojem bezbateriového glukometru, vybojoval…

ČEZ zřizuje novou divizi jaderná energetika. Povede ji Bohdan Zronek Vedení Skupiny ČEZ rozhodlo o vzniku nové divize jaderná energetika s platností od 1.…

Příští týden začne v Praze strojírenský veletrh FOR INDUSTRY Letos na něm předvedou jedinečné novinky české společnosti. Spojení designu a moderní…

Vadné adaptéry Tesla poškozují rychlodobíjecí stanice V uplynulých dnech na rychlodobíjecích stanicích ČEZ zaznamenal už několikátý případ…

Jaký byl Veletrh Dřevostavby a Moderní vytápění 2017? Souběh veletrhů DŘEVOSTAVBY a MODERNÍ VYTÁPĚNÍ je určen všem, kteří řeší stavbu,…

Trendy chytrého řízení budov, energetiky a měst aneb Čtvrtá průmyslová revoluce nejenom v průmyslu Přednáška Ing Jaromíra Klabana se uskuteční ve středu dne 19. 4. 2017 ve 14 hod v…

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