Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

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

Přepěťové ochrany a jejich použití

Přepěťové ochrany a jejich použití
 
Ing. Vladimír Tůma, CSc.
 
Přepěťové ochrany se instalují proto, aby chránily elektrická zařízení před účinky přímého i nepřímého úderu blesku a spínacím přepětím, a podle toho se dělí do jednotlivých tříd 1, 2 nebo 3.
 
Do napájecích sítí se instalují jiskřiště, a to ve třídě 1, varistory pro třídy 1, 2 nebo 3 a bleskojistky používané pouze pro zapojení mezi N-PE, popřípadě v sériovém zapojení s varistory.
 
Jiskřiště je charakterizováno zejména těmito parametry: maximální provozní napětí Uc, maximální výbojový proud Iimp, ochranná úroveň Up a schopnost zhášet následný proud If.
 
Jestliže maximální provozní napětí Uc je parametr zřejmý, pak parametr maximální výbojový proud Iimp, i když se zdá také zřejmý, může být odlišný od skutečnosti. Je to dáno tím, že generátor nelze pro tak velké proudy a energie nastavit přesně, ale pouze v určitém tolerančním pásmu. To znamená, že je-li jiskřiště s deklarovanou hodnotou Iimp 35 kA, pak Iimp může být v rozmezí 31,5 až 38,5 kA (±10 %). Širší pásmo tolerancí je pro náboj, který je pro svodič 35 kA 17,5 A·s ± 20 % (14 až 21 A·s), a ještě širší je pro specifickou energii, která je pro svodič 35 kA 306 kA2·s ±35 % (199 až 413 kA2·s).
 
Dalším parametrem je ochranná úroveň Up. Udává se pro Imax a je pro první stupeň přepěťových ochran určena na maximálně 4 kV. Tato hodnota souvisí s tzv. výdržným napětím. U jiskřišť je tato hodnota dána zapalovacím napětím. V praxi, zejména pro zajištění koordinace s následujícím stupněm, se používají tzv. trigovací obvody, což jsou v podstatě speciální derivační obvody. Výsledek testu speciální konstrukce jiskřiště, avšak bez trigovacího obvodu s deklarovanou ochrannou úrovní Up = 520 V, Uc = 440 V AC, Iimp = 35 200 A, který byl změřen v akreditované laboratoři podle IEC 61643-11 (ČSN EN 61643-11 Ochrany před přepětím nízkého napětí – Část 11: Přepěťová ochranná zařízení zapojená v sítích nízkého napětí – Požadavky a zkoušky), je na obr. 1.
 
Dalším důležitým parametrem u jiskřišť je schopnost zhášet následné proudy If, tzv. following current.
 
Následný proud If se snižuje se zvyšujícím se napětím, a proto by měl být udáván při maximálním provozním napětí Uc.
 
Varistorový svodič je charakterizován zejména těmito parametry: maximální provozní napětí Uc, maximální výbojový proud Iimp (pro třídu 1) nebo Imax (pro třídu 2 a 3) a ochrannou úrovní Up při určitém procházejícím proudu.
 
Je třeba si uvědomit, že vnitřní odpor svodiče je nenulový a protékající proud na něm vytváří napětí definované jako Up. Pro klasické varistorové svodiče 2. třídy se obvykle uvádí hodnota Up = 1,2 kV při In = 20 kA. Z toho vyplývá vnitřní odpor 0,06 Ω. Z hlediska praxe to znamená, že pokud projde proud 20 kA, bude na každém odporu 0,06 Ω napětí 1,2 kV a v důsledku toho celková ochranná úroveň nebude Up, ale může být mnohem vyšší. To je také důvod, proč by se měly používat zemnicí vodiče o minVimálním průřezu 16 mm2.
 
Svodiče přepětí třídy 1 a 2 se často označují jako B+C. Tyto typy varistorových svodičů vedou k mylné domněnce, že se jedná o dva koordinované svodiče přepětí. Ve skutečnosti se jedná o jeden svodič přepětí, který byl testován jako svodič třídy 1 (dříve B) a zároveň jako svodič třídy 2 (dříve C). Je třeba poznamenat, že svodič splní-li požadavky na svodič třídy 1, předpokládá se, že splní požadavky na svodič třídy 2. Stejně u svodiče třídy 2 budou splněny požadavky na svodiče třídy 3 (dříve D).
 
Z hlediska ochrany před přepětím a koordinace výdržného napětí je třeba zkontrolovat, zda bude ochranná úroveň pro určitý proud vyhovovat.
 
Často je kladena otázka, zda proud protékající varistorem neovlivní činnost proudového chrániče. Pro varistory se udává tzv. maximální ztráta, která pro varistory používané ve třídě 2 s Imax = 40 kA nepřevyšuje 1 W. To platí pro běžné maximální provozní napětí Uc = 275 V, což odpovídá proudu ca 3 mA . Při běžném napětí v síti 230 V je možné odhadnout proud na ca 1 mA, což je pod rozlišovací hranicí proudového chrániče.
 
Varistorové svodiče kromě toho fungují jako spotřebiče (při současných cenách elektrické energie zaplatí spotřebitel ca 30 Kč za rok za jeden svodič třídy 2 s Imax = 40 kA) a jsou i velmi citlivé na nadpětí způsobené např. vyššími harmonickými nebo odlehčením generátoru.
 
Všechny tyto a další vlivy je třeba vzít v úvahu při návrhu a montáži přepěťových ochran.
 

Obr. 1. Výsledek testu speciální konstrukce jiskřiště bez trigovacího obvodu A = Iimp (35 200 A), B = Up (520 V)