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

Ochrana před bleskem a přepětím pro telekomunikační a signalizační sítě (část 2)

Ochrana před bleskem a přepětím pro telekomunikační a signalizační sítě (část 2)

Dr. Ing. Peter Zahlmann, jednatel,
Dipl. Ing. (FH) Herbert Krämer, produkt manager.
DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG, Neumarkt,
Ing. Jiří Kutáč, DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG,
organizační složka Praha

Výběr správného SPD

Energeticky koordinované SPD (Surge Protection Device, svodič přepětí) řady Yellow-Line bez poruchy svádějí přepětí na vedeních a omezují je na bezpečné hodnoty tak, aby nebyla překročena odolnost informačnětechnických koncových zařízení. SPD je nutné vybírat tak, aby prošlá energie ležela pod zkušebními hodnotami EMC (Electromagnetic Compatibility, elektromagnetická kompatibilita) koncového přístroje podle ČSN EN 61000-4-5:1997-08 [9]. Dodatečně musí prokázaná propustnost svodiče odpovídat očekávaným rušivým vlivům. Protože koordinace energií může být prokázána jen na základě výsledků měření, na něž jsou kladeny vysoké technické požadavky, je označení přepěťových ochran výrobci smysluplné. Ke snadno pochopitelnému označení pro koordinaci energií jsou používány symboly tříd svodičů přepětí Yellow-Line. Tyto symboly lze najít v katalogovém listu a na štítku každého SPD řady Yellow-Line. Symbol třídy svodiče graficky spojuje jeho tři důležité vlastnosti. Může se skládat z jednotlivých symbolů nebo je kombinací jednotlivých symbolů. S ohledem na tyto symboly odpovídá propustnost SPD normě ČSN EN 61643-21: 2002-04 [2], ochranný účinek SPD normě ČSN EN 61000-4-5:1997-08 [9] a koordinace energií SPD technické specifikaci CLC/TS 61643-22:2005-09 [3]. Přepěťová ochrana s tzv. puzzle zobáčkem je příkladem koordinace energií s přepěťovou ochranou s tzv. puzzle otvorem. Nachází-li se na pravé straně symbolu ve čtverci písmeno „P“ a jedna číslice, je SPD energeticky koordinován s následným koncovým zařízením s odpovídající zkušební úrovní (obr. 6, obr. 7). Na základě toho jsou svodiče podle propustnosti rozděleny na Typ 1 až Typ 4, přičemž Typ 1 je svodič bleskového proudu. Typ 2 až Typ 4 jsou svodiče přepětí, jejichž svodová propustnost je dimenzována na energeticky chudá přechodná přepětí. Svodič Typ 2 může svádět přepětí a impulzní proudy až do 2,5 kA (8/20 µs), které mohou být výsledkem vzdálených účinků úderu blesku. Protože se zvyšujícím se pořadovým číslem klesá svodová propustnost, jsou svodiče Typ 3 a Typ 4 (obr. 8) pouze pro uživatele smysluplným řešením jako ochrana koncových zařízení podle EMC.

Revize SPD

Přepěťová ochrana může být během provozu přetížena, bude-li svádět přepětí, které leží mimo charakteristiku přístroje. Pro vysokou připravenost zařízení je proto důležité přepěťové ochrany pravidelně revidovat. ČSN EN 62305-3:2006-11 [6] obsahuje všeobecné požadavky na časové intervaly periodických revizí a údržby systému ochrany před bleskem. S tímto programem údržby je také spjata revize svodičů, které jsou určeny k vyrovnání potenciálů (pospojování) proti blesku. Četnost vykonávání údržby je závislá na:

  • povětrnostních a okolních podmínkách prostředí s ohledem na zhoršení kvality ochrany,
  • účinku přímého úderu blesku a z něho vznikající možné škody,
  • třídě ochrany uvažované stavby.

Tab. 4. Příklady impulzních proudů žíly kabelů podle ČSN EN 62305-3: 2006-11 [6]

Hladina ochrany LPL

Vizuální kontrola (roky)

Úplná revize
(roky)

Úplná revize kritických systémů (roky)

LPL I a II (200 kA a 150 kA)

1

2

1

LPL III a IV (100 kA)

2

4

1

Tabulku 4 je nutné brát jako všeobecné doporučení pro ochranu před bleskem. Tyto postupy se mohou odchýlit podle místních provozních požadavků nebo specifických směrnic.

SPD s integrovaným kontrolním obvodem LifeCheck pro zjednodušení revize

Svodiče přepětí pro sítě nn opticky nebo akusticky signalizují poruchu, čímž urychlují její detekování. SPD pro informačně-technické sítě ve většině případů nemají žádný integrovaný ukazatel poruchy nebo přetížení, a musí být kontrolovány speciálním zkušebním přístrojem. Dnes se často používají dělené přepěťové ochrany pro možnost vyhnout se při revizi demontáži. Svodiče se skládají z pevného základního dílu a konektorového ochranného modulu. Vlastní měření je dosti náročné, protože ochranný modul je nutné vyjmout, změřit a vrátit zpět. Během měření je signální obvod bez ochrany. Naproti tomu jsou obzvláště nenáročné na údržbu dělené SPD, např. Blitzductor XT. V jeho ochranném obvodu je totiž integrován kontrolní obvod LifeCheck. LifeCheck využívá moderní techniku RFID (Radio Frequency Identification, vysokofrekvenční identifikace) pro hlídání ochranného obvodu a komunikaci. Urychluje a usnadňuje revizi zabudované přepěťové ochrany během provozu, a to nezávisle na klidovém stavu systému. Kontrolní obvod LifeCheck může rozpoznat extrémní tepelné a elektrické zatížení ochranných modulů. To během jedné sekundy bezdotykově zjistí čtecí přístroj využívající techniku RFID (obr. 9). Ukazuje-li čtecí přístroj „OK“, nebylo zjištěno žádné přetížení. V opačném případě musí být modul co nejrychleji vyměněn, aby nebyla připravenost ochranného obvodu ohrožena. Protože signál poruchy kontroly obvodu LifeCheck může vybavit již pod hranicí destrukce, včasnou výměnou modulů se zabrání přerušení signálu.

SPD šetřící místo – ekonomická výhoda

Pro dosažení ekonomicky výhodné instalace musí být SPD do chráněného zařízení integrován s malými požadavky na prostor. Je proto zapotřebí jeho tvar příslušně mechanicky přizpůsobit dané instalaci. Kabelové vedení je při jeho přechodu do vnitřních rozvodů v rozváděči často uloženo v nosných lištách. V bodě přechodu je nutné vyrovnat potenciály (vytvořit pospojování). Instalace přepěťových ochran je pro tento účel obzvlášť vhodná. V praxi budou SPD instalovány při dovybavování vyrovnání potenciálů proti blesku právě místo dosavadních řadových svorek. Zpočátku byla šířka modulu dvojitých svorek pro dvě signální žíly 6 mm; z toho vyplýval požadavek na maximální šířku SPD 3 mm na chráněnou žílu. Když tyto rozměry nemohly být dodrženy, bylo nutné inovovat zapojení rozváděče; to vedlo ke zvýšení ekonomických nákladů. Kombinovaný svodič Blitzductor XT, složený ze základního dílu a ochranného modulu, je obzvláště ekonomicky výhodný. Poskytuje efektivní ochranu pro čtyři signální aktivní žíly v celkové šířce 12 mm. Univerzální základní modul vhodný pro všechny moduly svodičů optimalizuje skladové zásoby, usnadňuje zapojení a údržbu. Je-li nutná výměna modulů, je díky tvaru přístroje nejen jisté jeho zasunutí, ale také snadné vytažení modulů svodiče bez přerušení signálu v základním modulu. Zasunutím ochranného modulu do základního dílu je toto zajištěno. Uvedený systém blokování zaručuje spojení odolné proti vibracím mezi ochranným a základním modulem přístroje.

Shrnutí

Telekomunikační a signální sítě jsou ohroženy vzdálenými, blízkými a přímými údery blesku [10]. Očekávané velikosti vlivů na vedení jsou popsány v různých směrnicích, např. v CLC /TS 61643-22: 2005-09 [3] a ČSN EN 62305-1 až 4: 2006-11 [4-7]. Správně dimenzované svodiče přepětí SPD mohou chránit připojená koncová zařízení a zvýšit jejich připravenost. Třídy svodičů řady Yellow-Line se označují pro zjednodušení návrhu připojení SPD ke koncovému zařízení. To ve spojení s dokumentací koncového zařízení dovoluje přesně odpovědět na to, zda je spojení svodiče a koncového přístroje vhodné – tedy jsou-li mezi sebou energeticky koordinovány. Právě tak jako koncová zařízení, i SPD je nutné pravidelně revidovat. SPD s integrovaným kontrolním obvodem LifeCheck urychlují a usnadňují revizi, protože modul svodiče pro revizi nemusí být vztažen k základnímu dílu SPD. Mimo to LifeCheck může rozpoznat nejen celkový výpadek ochranného zapojení, ale také hrozící přetížení. Svodiče přepětí SPD pro informačně-technické sítě, jako je Blitzductor XT, v největším měřítku spojují jistotu podle aktuálních požadavků norem a jednoduchou revizi a údržbu s funkčními a úspornými rozměry. Ekonomicky výhodné může být nejen dodatečné vybavení zařízení přepěťovými ochranami, ale i nové instalace.

Literatura:
[1] IEC 61643-21, 2000-09: Low voltage surge protective devices – Part 21: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks – Performance requirements and testing methods. Bureau Central de la Commission Electrotechnique Internationale, Genf/Schweiz (ISBN 2-8318-5365-6).
[2] ČSN EN 61643-21, 2002-04: Ochrany před přepětím nízkého napětí – část 21: Ochrany před přepětím zapojené v telekomunikačních a signalizačních sítích. Požadavky na funkci a zkušební metody.
[3] CLC/TS 61643-22, 2005-09: Low voltage surge protective devices – Part 22: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks – Selection and application principles. Bureau Central de la Commission Electrotechnique Internationale, Genf/Schweiz.
[4] ČSN EN 62305-1, 2006-11: Ochrana před bleskem – část 1: Obecné principy.
[5] ČSN EN 62305-2, 2006-11: Ochrana před bleskem – část 2: Řízení rizika.
[6] ČSN EN 62305-3, 2006-11: Ochrana před bleskem – část 3: Hmotné škody na stavbách a nebezpečí života.
[7] ČSN EN 62305-4, 2006-11: Ochrana před bleskem – část 4: Elektrické a elektronické systémy ve stavbách.
[8] ČSN EN 61643-11, 2003-04: Ochrany před přepětím nízkého napětí – část 11: Přepěťová ochranná zařízení zapojená v sítích nízkého napětí. Požadavky a zkoušky.
[9] ČSN EN 61000-4-5, 1997-08: Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – část 4-5: Zkušební a měřící technika – Rázový impulz – Zkouška odolnosti.
[10] ACKERMANN, G. (Hrsg.); HÖNL, R. (Hrsg.), u. a.: Schutz von IT-Anlagen gegen Überspannungen. VDE Verlag, Berlin Offenbach, 2006.

Obr. 6. Třídy svodičů Yellow / Line, význam označení tříd svodičů
Obr. 7. Význam označení u svodičů Yellow / Line; ochranná úroveň pro koncová zařízení P1 – P4 (ČSN EN 61000-4-5)
Obr. 8. Třídy svodičů Yellow / Line; srovnání tvarů vlny (8/20 µs) a (10/350 µs) impulzních proudů
Obr. 9. LifeCheck – kontrola svodiče s moduly Blitzductor

Celý příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde