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 Minia – jištění přepěťových ochran

Ing. Zdeněk Suchomel, OEZ s. r. o.
 
Prostřednictvím série článků v prvním a druhém čísle časopisu Elektro jsme objasnili základní principy použití přepěťových ochran. Zmínili jsme se i o volbě předřazeného jištění v závislosti na průřezu připojovacích vodičů. V tomto článku se pokusíme otázky ohledně volby předřazeného jištění objasnit.
 

Proč je nutné přepěťové ochrany předjišťovat?

 
Podstatná většina přepěťových ochran obsahuje odpojovací zařízení, které při přetížení odpojí aktivní prvek od obvodu. Proč je tedy nutné ještě předjištění? Odpojovací zařízení je schopné odpojit aktivní prvek v případě přetížení (např. narůstajícího svodového proudu varistoru při konci jeho životnosti apod.). Nemusí být ale schopné rozpojit obvod, nastane-li zkrat a zapálení oblouku „živeného“ ze sítě nn. S tímto odpojením musí pomoci jiné zařízení mimo přepěťovou ochranu, a to pojistka.
 

Proč právě pojistka?

 
Pro přepěťové ochrany prvního a druhého stupně je nutné použít jako předřazené jištění pojistky (obr. 1). Pojistka je totiž schopna omezit proud (resp. energii) mnohem více než jistič o stejné hodnotě. Při snaze dosáhnout podobných parametrů použitím jističe by musela být jeho jmenovitá hodnota proudu podstatně nižší než u pojistky. To by znamenalo, že daný jistič bude často vybavovat. Po vybavení jističe by pak byla vyřazena i přepěťová ochrana a objekt by nebyl dále chráněn před přepětím.
 

Maximální předřazené jištění

 
Výrobci přepěťových ochran mají za povinnost uvádět, jakou pojistku je možné použít před přepěťovou ochranou (tab. 1). Tyto údaje jsou uvedeny také v katalogu Minia. Jsou to hodnoty maximální, a proto je možné použít jakoukoliv menší pojistku. Je však třeba si uvědomit, že snižováním hodnoty pojistek se snižuje i energie, kterou tato pojistka propustí. Jsou-li nainstalovány pojistky s příliš malým jmenovitým proudem, může se stát, že pojistka odpojí přepěťovou ochranu od obvodu příliš brzy. Přepěťová ochrana stihne svést pouze část energie bleskového proudu. Zbytek energie se dostane dál do instalace a může poškodit přístroje.
 

Kontinuita ochrany, nebo provozu?

 
Při vypracovávání návrhu předjištění přepěťových ochran je nutné si uvědomit, co je prioritou. Zda maximální ochrana drahých přístrojů i za cenu odpojení napájení, nebo naopak kontinuita napájení i s rizikem poškození přístrojů dalším přepětím. Logika rozhodování bude vysvětlena na konkrétních příkladech rodinného domku a výrobní haly.
 

Rodinný dům

 
Předpokládejme, že rodinný domek je připojen k síti nn z pojistkové skříně, kde jsou umístěny pojistky o jmenovitém proudu
100 A. Pro rodinné domy je většinou systém ochrany před bleskem stanoven jako LPS III nebo LPS IV. Lze tedy použít varistorové provedení přepěťové ochrany prvního a druhého stupně SVBC. V katalogu je uvedena hodnota maximální předřazené pojistky 160 A, která je větší než hodnota použitých pojistek v pojistkové skříni, a není tedy třeba přepěťovou ochranu znovu předjišťovat (obr. 2). Při přímém úderu blesku do jímací soustavy část bleskového proudu projde přepěťovou ochranou, čímž se potenciály vyrovnají. Následně se vše vrátí do klidového stavu. Jestliže však hodnota bleskového proudu podstatně překročí maximální hodnotu impulzního proudu, který je přepěťová ochrana schopna svést, mohla by být poškozena v důsledku zkratového proudu. Použité pojistky zkratový proud včas přeruší, přepěťová ochrana zůstane i nadále funkční a bude objekt dále chránit. Nevýhodou je však ztráta napájení.
 
Je-li pro uživatele tedy důležitější kontinuita napájení, je nutné doplnit pojistky do paralelní větve k přepěťové ochraně a zajistit tím selektivitu s hlavními pojistkami v pojistkové skříni (obr. 3). Aby byly pojistky selektivní, musí být menší než pojistky hlavní. Doporučovaný poměr je 1,6 : 1. V uváděném případě vychází 63 A. Při přímém úderu do objektu a při vzniku zkratu vybaví pojistky 63 A a napájení objektu nebude přerušeno. Pojistky 63 A vybaví při podstatně menším průchodu energie, odpojí paralelní větev s přepěťovou ochranou a objekt přestane být chráněn.
 
Je tedy nutné se rozhodnout, zda je prioritou ochrana instalace před přepětím způsobeným úderem blesku, nebo kontinuita
napájení.
 

Výrobní hala

 
Druhým příkladem je výrobní hala. Předpokládejme, že je napájena z přívodu, který je jištěn pojistkami 250 A. Vzhledem k velkému počtu osob nebo velké hodnotě majetku v objektu bude výrobní hala pravděpodobně vybavena systémem ochrany před bleskem LPS I nebo LPS II. Bude tedy zvolena přepěťová ochrana prvního a druhého stupně na bázi jiskřiště SJBC (obr. 4). Pro tento přístroj je předepsáno maximální jištění 315 A, a pojistky 250 A jsou tedy dostačující. Takové zapojení sice zaručí kontinuitu ochrany před přepětím, nezaručuje však kontinuitu napájení. Té lze, jako v případě rodinného domu, docílit zařazením pojistek do paralelní větve k přepěťové ochraně. Pro dosažení selektivity pojistek musí být tyto pojistky maximálně 160 A (obr. 5).
 
Lze docílit nepřetržité ochrany proti přepětí a přitom zajistit i kontinuitu napájení? V některých aplikacích je požadováno, aby nenastávaly výpadky napájení. Zároveň je nepřípustné, aby aplikace zůstala úplně bez ochrany proti přepětí. Zatím bylo vždy nutné volit jedno, nebo druhé. Existuje však princip, jak docílit splnění obou požadavků zároveň. V tomto případě je zapotřebí použít více sestav přepěťová ochrana + odpínač paralelně řazených (obr. 6). Uvedené zapojení umožňuje současně zachovat kontinuitu ochrany a kontinuitu napájení. Teoreticky bude jedna přepěťová ochrana reagovat rychleji. Jestliže impulzní proud bude tak velký, že přepěťovou ochranu ohrozí, vybaví pojistky v dané větvi. Ochrana se tedy odpojí, ale zbytek proudu bude sveden druhou paralelní ochranou.
 

Závěrem

 
Přepěťové ochrany je nutné chránit před účinky zkratového proudu. Jako předřazené jištění musí být pro první a druhý stupeň ochrany před bleskem použity pojistky. Pokud jsou mezi zdrojem a přepěťovou ochranou použity pojistky o maximální předepsané hodnotě nebo menší, není třeba přepěťovou ochranu v paralelní větvi předjišťovat. Je třeba posoudit, zda je důležitější kontinuita ochrany před přepětím, nebo kontinuita napájení objektu. Je-li prioritou kontinuita ochrany před přepětím, zvolí se v závislosti na předřazené pojistce taková přepěťová ochrana, aby nebylo třeba doplňovat další jištění do paralelní větve. Jestliže je naopak požadována kontinuita napájení, je instalace jištění do paralelní větve nutná. Jmenovité proudy pojistkových vložek musí být pro dosažení selektivity pojistek v poměru 1,6 : 1. V úlohách, kde je třeba zachovat jak napájení objektu, tak i ochranu proti přepětí, je možné využít více paralelních větví s přepěťovými ochranami.
 
 
Obr. 1. Pojistkový odpínač Varius
Obr. 2. Kontinuita ochrany před přepětím
Obr. 3. Zajištění kontinuity napájení objektu
Obr. 4. Kontinuita ochrany před přepětím
Obr. 5. Zajištění kontinuity napájení objektu
Obr. 6. Zajištění kontinuity ochrany i kontinuity napájení
 

Tab. 1 Maximální hodnoty předřazených pojistek