Přerušený vodič PEN

Popovice u Kroměříže

 

Majitel bývalé zahradní chaty, nyní trva­lého obydlí, mi telefonicky nahlásil jako po­ruchu kolísání napětí. Na místě jsem zjistil, že jde o přerušený nulový vodič (PEN) na přívodu. V ten okamžik mě napadlo, že na spotřebičích bude nebezpečně velké doty­kové napětí. Na vstup do objektu je přívod ve­den zemním kabelem do litinové skříně HDS. Ta je viditelně přizemněna zemnicím drátem FeZn o průměru 10 mm. Měřením voltmet­rem se vstupním odporem 10 MΩ jsem mezi uzemněním a volnou zemí naměřil dotyko­vé napětí na HDS, a tím i na kostře spotře­bičů 89 V při zapnuté pečicí troubě. Různým náhodným zapínáním světel a pečicí trouby jsem na žárovkách naměřil podpětí a přepětí od 120 do 270 V. Dal jsem se do hledání záva­dy směrem k přívodu. Přívod je veden od cha­ty k chatě v délce asi 250 m. Závada byla obje­vena mezi dvěma chatami v zemní spojce tva­ru písmene T. Spojka spojovala nejen vodiče Al 10 mm^{2, ale též odbočku pro chatu, provedenou kabelem CYKY 4× 2,5 mm2. Nedoko­nalé těsnění mezi kabely způsobilo průnik vlh­kosti dovnitř spojky a} elektrochemická koroze měď-hliník vykonala své. Na objektu jsem pro­vedl měření, abych posoudil chování přívodu při zatížení. V poruchovém stavu a při zapnu­té pečicí troubě protékal uzemněním do země proud 4,3 A a naměřené napětí na uzemnění dosáhlo hodnoty 89 V. To odpovídá hodnotě uzemnění R_{z= 89/4,3 = 20,7 (Ω; V, A). V} tom­to případě si nikdo nestěžoval na úraz elektric­kým proudem ani nikdo nepociťoval přítom­nost napětí na spotřebičích. Bylo pozorováno jen jiskření při otevírání železné brány.

 

Přerušením vodiče PEN může nastat vel­mi nebezpečný stav. Přizemněním tohoto vodiče je možné snížit toto napětí na men­ší hodnotu. Provedení uzemnění v praxi má obvykle hodnotu přechodového odporu 10 až 15 Ω. Z toho vyplývá, že dotykové napě­tí při běžných spotřebičích dosáhne hodnot do 100 V. Snížit hodnotu uzemnění na veli­kost jednotek ohmů je velmi nákladné a ta­kovéto uzemnění příliš nezlepší kvalitu nu­lového vodiče. V daném případě je napětí naprázdno 240 V, při zapnuté pečicí troubě se jmenovitou hodnotou 220 V, 1 850 W je na vstupu do objektu napětí mezi fázovým a nulovým vodičem právě 220 V. Velikost na­pětí proti zemi je na fázovém vodiči v tomto případě 227 V a na nulovém vodiči je napětí proti zemi 7 V. Přítomnost napětí na nulovém vodiči vyvolá zemní proud te­koucí zemničem do země. Proté­ká přes něj nejen střídavý proud, ale i stejnosměrný od spotřebičů, jako jsou např. vysoušeče vlasů, počítače, spínané zdroje, televi­zory a jiné. Tyto stejnosměrné proudy způsobují rychlou korozi uzemnění. Může také nastat stav, kdy ve vedení prochází nulovým vodičem třetí harmonická, kte­rá má větší proudovou hodnotu, než je ve fázovém vodiči, a nulo­vý vodič může být přetížen. Roz­dělení odporů (napěťové poměry) při dotyku spotřebiče, jehož vo­dič PEN je přerušen, je ukázáno na obr. 1.

 

V odborné literatuře se dopo­ručuje zapojit proudový chránič tak, že se ještě před chráničem rozdělí vodič PEN na PE a N (obr. 2). Má se za to, že při se­lhání chrániče je ještě k dispozi­ci nepřerušený vodič PEN, a tím v záloze ochranu nulováním. Popisovaná zá­vada ukazuje, že tomu tak vždy není. Nelze se spoléhat, že je příchozí vedení provedeno dokonale. Současné provedení chráničů je zajisté spolehlivější než v minulosti a kaž­dý chránič má v sobě zabudováno zkušeb­ní tlačítko, pomocí kterého by měl být dva­krát ročně zkoušen. Při tomto zapojení se ale může dostat na kostru spotřebičů na­pětí až do hodnoty plného fázového napě­tí, a to přes spotřebič. Chránič v tomto pří­padě nevypne!

 

Toto zapojení (obr. 3), u nás odborníky zavrhované, nezpůsobí při přerušení vodiče PEN zavlečení napětí na kostry spotřebičů, protože uzemnění není vodivě (galvanicky) spojeno s vodičem PEN (N). Další výhodou tohoto zapojení je odstranění napětí na nulo­vém vodiči. Odstraní se tak např. napětí, které lze pociťovat ve sprše při dotyku poraněným prstem na vodovodní baterii, je-li vodovod z tradičního pozinkovaného železa a sprcha je vyzděná, nemá vanu, která by byla vodivě spojena s vodovodem.

 

Kdo bydlí v domě s více byty nebo ve ví­cepatrovém domě, může namítnout, že zhoto­vit samostatné uzemnění je nemožné. Toto PE vedení by muselo procházet např. vodovod­ní šachtou přes ostatní byty; je zde nebezpe­čí přerušení tohoto vodiče, a to jak úmyslně, tak neúmyslně, např. při výměně vodovod­ního potrubí. Je to možné a v naší chaotic­ké společnosti, kde neplatí ani slovo psané, natož vyslovené, se nelze spoléhat na to, že takovéto vedení bude spolehlivě fungovat. Ve vyspělejších státech, kde je úcta k majetku a k právu druhého, to není problém. Jestliže si leckdo u nás v takových domech elektrickou instalaci dělá sám nebo za pomoci známého, aby bylo pokud možno vše zdarma, nemůže věc dopadnout dobře.

[1] ŠTĚPÁN, F.: Proudové chrániče. IN-EL, Praha, 1997.

 

Obr. 1. Rozdělení odporů na spotřebiči při přerušeném vodiči PEN

Obr. 2. Síť TNC-S, rozdělení vodiče PEN před proudovým chráničem
Obr. 3. Zapojení proudového chrániče v síti TT