Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 3/2017 vyšlo
tiskem 15. 3. 2017. V elektronické verzi na webu bude ihned. 

Téma: Amper 2017 – 25. mezinárodní elektrotechnický veletrh

Hlavní článek
Problémy elektromobility

Aktuality

MSV 2017 zacílí na Průmysl 4.0, automatizaci, environmentální technologie, dopravu a logistiku Již potřetí se na MSV 2017 upře pozornost na nové trendy průmyslové výroby. Průmysl 4.0 s…

Současné možnosti elektromobility představí AMPER Motion 2017 Největší přehlídka elektromobility v ČR proběhne 21.- 24. 3. na brněnském výstavišti a…

Startuje 9. ročník největší tuzemské ekologické soutěže Odstartoval již 9. ročník největší tuzemské ekologické soutěže E.ON Energy Globe.…

V distribuční soustavě (DS) ČEZ Distribuce, a. s. je vyhlášen kalamitní stav Od 9 h dne 24.2.2017 je vyhlášen kalamitní stav v Karlovarském kraji - okres Karlovy Vary…

Veletrh Věda Výzkum Inovace 2017 zahájí místopředseda vlády Pavel Bělobrádek Letošní ročník Veletrhu Věda Výzkum Inovace zahájí na brněnském výstavišti 28. února 2017…

Chytré lampy PRE potvrdily zhoršenou smogovou situaci v Praze Chytré lampy PRE potvrdily v rámci svého pilotního provozu, že v Holešovicích a…

Více aktualit

Správná koordinace a dimenzování svodičů přepětí

číslo 10/2002

Inovace, technologie, projekty

Správná koordinace a dimenzování svodičů přepětí

RNDr. Jozef Dudáš, CSc., SALTEK s. r. o.

Už dlouhá léta se v praxi prosazuje tzv. zonální koncepce ochrany proti přepětí, podporovaná normami ČSN 33 0420, ČSN 33 0420-1 a normami IEC 1312-1, -2, -4. Tyto normy zavádějí a/nebo podporují zonální – vícestupňovou ochranu proti přepětí. Základem této koncepce je správná vzájemná koordinace svodičů i koordinace svodičů (jejich ochranného potenciálu) s tou částí rozvodu, kde jsou nainstalovány. Zároveň je nutné koordinovat i ochranné úrovně (zbytkové přepětí) u svodičů v různých typech rozvodů nebo sítí v jednom objektu. Stejně tak je třeba správně dimenzovat maximální impulsní svedené proudy u svodičů na jednotlivých stupních ve všech typech sítí.

Firma SALTEK věnuje této problematice stálou pozornost a doplňuje svůj sortiment tak, aby splňoval požadavky na dimenzování a koordinaci svodičů nejenom v sítích nízkého napětí, ale i v sítích telekomunikačních, v rozvodech MaR (měření a regulace), EZS (elektrické zabezpečovací systémy), EPS (elektrická požární signalizace) a v počítačových sítích LAN.

Obr. 1.

Koordinace svodičů bleskových proudů – jejich ochranný potenciál – je dána normou ČSN 33 0420 pro rozhraní kategorie přepětí IV a III. Zde je udána hodnota 4 kV pro kategorii III, která určuje maximální ochrannou úroveň svodičů bleskových proudů, označovaných jako první stupeň ochrany proti přepětí. Podle návrhu německé normy EDIN VDE 0675-6 jsou tyto prvky označovány jako svodiče třídy B a podle mezinárodní normy IEC 69643-1 jako svodiče třídy I. Místem instalace svodičů této třídy je běžně hlavní rozváděč, rozvodna nn umístěná přímo v objektu nebo domovní přípojková skříň. Často diskutovaná potřeba instalovat tyto svodiče před měření se vyskytuje pouze u vícebytových obytných jednotek s měřením umístěným v jednotlivých patrech.

Dimenzování těchto prvků vychází z normy IEC 1024-1 a IEC 1312-1. Pro běžné budovy s třífázovou přípojkou z toho vyplývá požadavek na schopnost svést minimálně 17 kA (při tvaru vlny 10/350 ms, která simuluje bleskový proud) na každý pól třífázové ochrany. Tuto podmínku bohatě splňuje svodič bleskových proudů SALTEK, typ FLP-A25, s impulsním svedeným proudem 25 kA (10/350). Uvedený svodič zabírá pro každou fázi pouze jeden modul na liště DIN – šířka třífázové ochrany je 52 mm.

Pro budovy vystavené častým úderům blesku (výškové stavby, vysílače) a pro budovy, ve kterých mohou vzniknout velké ztráty a/nebo může dojít k ohrožení většího množství lidí (jaderné elektrárny, chemické provozy, sklady výbušnin, ale i kina, nemocnice, soudní budovy a školy), je požadavek dimenzování pro jeden pól až 35 kA (10/350). Zde firma SALTEK nabízí dvě možnosti: klasické jiskřiště FLP-A60 (o šířce dvou modulů) se svedeným proudem 60 kA (10/350) a novější uzavřené jiskřiště FLP-A35 s impulsním svedeným proudem 35 kA (10/350).

Uzavřené jiskřiště FLP-A35 se šířkou pouze jednoho modulu a s ochranným potenciálem 3,5 až 4 kV je moderní alternativou ke klasickým svodičům FLP-A25 a FLP-A60. Svodič FLP-A35 splňuje i nejpřísnější požadavky na dimenzování, protože třípólová sestava o šířce pouhých 52 mm svede impulsní proud převyšující 100 kA (10/350). Pro další úsporu místa a zjednodušení montáže je důležitá skutečnost, že jiskřiště je bezvýfukové a nemá žádné omezení při montáži.

Zvláštní kapitolu tvoří varistorové svodiče bleskových proudů typu FLP-275V. Ty jsou určeny k zařazení v objektech bez vlastního hromosvodu a s kabelovou přípojkou nízkého napětí, které nejsou v exponovaných bouřkových oblastech. Třípólová verze FLP-275V/3 zaujímá šířku tří modulů a svede impuls asi 20 kA (10/350) – to je pro tyto objekty dostatečné. Pro řadovou obytnou zástavbu byl vyvinut zesílený varistorový svodič bleskového proudu FLP-275VE, kde jeden pól zabírá dvě modulární pozice na liště DIN. Třípólová sestava svede impulsní proud až 40 kA (10/350), což je pro řadové domky v běžně exponovaných místech postačující. Svodič FLP-275VE má i při svedení maximálního impulsního proudu ochrannou úroveň pod 2 kV a splňuje tak požadavek koordinace i pro druhý stupeň. U běžných rodinných domů a podobných objektů tedy lze tento svodič použít jako plnohodnotnou náhradu prvního a druhého stupně. Co se týče citlivých spotřebičů, po doplnění ochranou třetího stupně využitím adaptéru SALTEK TV-Overdrive X16 (pro televize), SAT-Overdrive X16 (pro satelity), FAX Overdrive F6 (pro počítače s modemem) je možné považovat instalaci a spotřebiče za dostatečně ochráněné. Někteří tzv. odborníci nabízejí obdobnou ochranu jako náhradu všech tří stupňů. To samozřejmě „staví na hlavu“ zonální ochranu, a navíc praxe již dostatečně prověřila nesmyslnost takového tvrzení. Těmto odborníkům totiž nic neříká nejen zonální ochrana, ale ani rozdílové potenciály, hlavní a doplňující pospojení a další základní pojmy z bezpečnosti elektrických rozvodů.

Po zajištění koordinace prvního stupně ochrany v místě instalace a po zajištění jejího dimenzování je třeba dohlédnout na koordinaci mezi prvním a druhým stupněm. Na základě dlouholetých zkoušek ve vlastní laboratoři EMC předepisuje firma SALTEK mezi prvním a druhým stupněm koordinační vzdálenost 10 m (měřeno po kabelu) nebo zařazení koordinačních tlumivek RTO v sérii s napájecím vedením mezi prvním a druhým stupněm. Vedení, resp. tlumivky, rozdělí energii bleskových proudů mezi první a druhý stupeň tak, aby nedošlo k poškození druhého stupně a přitom aby byl ochranný potenciál minimální. Rázové oddělovací tlumivky pro zajištění koordinace mezi prvním stupněm typu FLP-Axx a druhým stupněm typu SLP-275, resp. SLP-275 V (s výměnnými varistorovými moduly), jsou k dispozici pro jmenovité proudy 16, 35, 63, 125, 200 a 250 A.

S umístěním oddělovacích tlumivek běžně nejsou problémy. V některých případech, zejména při dodatečné montáži svodičů do malých rozváděčů, však není dostatek místa. Jindy je zase třeba umístit druhý stupeň přímo v rozvodně pro ochranu řídicí elektroniky a přitom odběr se počítá na stovky ampérů (tak velké tlumivky nejsou k dispozici) a požadované vzdálenosti není možné v samotné rozvodně dosáhnout. Proto společnost SALTEK uvádí na trh technologickou novinku typu FLP-A35-0,9 – špičkový svodič bleskových proudů s ochranným potenciálem pouhých 900 V (obr. 1), s bezvýfukovým jiskřištěm, se svedeným impulsním proudem až 35 kA (10/350). To vše v modulárním pouzdru na lištu DIN, zabírajícím pouhých 17,5 mm. Při použití této převratné novinky není zapotřebí žádná vzdálenost mezi prvním a druhým stupněm. Je možné říci, že svodič FLP-A35-0,9 je vnitřně koordinován s druhým stupněm, zajišťuje jeho minimální zatěžování a téměř neskutečný ochranný potenciál 900 V i při svedení bleskových proudů 100 kA (10/350) u trojfázového rozvodu nízkého napětí. Plnohodnotná sestava prvního a druhého stupně, složená ze tří svodičů bleskových proudů FLP-A35-0,9 a jednoho třífázového svodiče přepětí SLP-275/3, přitom na liště DIN zabírá bezkonkurenčních 10,5 cm, nemá žádné omezení při montáži a lze ji pořídit za velmi přijatelnou cenu.

Norma ČSN 33 0420 požaduje ochrannou úroveň druhého stupně ve výši 2,5 kV. Ochranná úroveň svodičů přepětí SALTEK řady SLP-275 přitom dosahuje pouhých 1,5 kV. Svodiče jsou schopny svést maximální proud až 40 kA na jeden pól – třífázová verze je schopna svést impulsní proud značně převyšující hodnotu 100 kA (8/20). Zmíněné svodiče přepětí bývají podle návrhu německé normy EDIN VDE 0675-6 označovány jako svodiče třídy C a podle normy IEC 61643-1 jako svodiče třídy II. Podle citovaného návrhu německé normy je minimální jmenovitý svedený proud svodiče druhého stupně 5 kA (8/20). Běžným místem instalace svodičů této třídy jsou podružné rozváděče, napájecí rozváděče technologických linek a strojů NC, telekomunikačních ústředen apod.

Dimenzování druhého stupně musí uvážit projektant podle pravděpodobnosti atmosférických přepětí, podle typu provozu a četnosti a amplitudy spínacích přepětí, podle velikosti objektu a vzdálenosti mezi prvním a druhým stupněm. Firma SALTEK nabízí dvě řady ochran v této třídě: SLP-275 (svodič je vcelku) a SLP-275 V (varistorový modul je možné za provozu a pod napětím vytáhnout, popř. vyměnit). Obě řady jsou nabízeny v provedení pro napětí 75, 130, 240, 320, 385, 440, 550, a 880 V AC, v jedno-, tří- a čtyřpólových verzích s lokální optickou signalizací stavu každého pólu a s možnou dálkovou signalizací stavu, realizovanou pomocí přepínacího bezpotenciálového kontaktu. Dimenzování těchto svodičů je postačující i pro náročné průmyslové rozvody nízkého napětí s četnými spínacími pulsy a s možností vysokých hodnot indukovaných atmosférických přepětí. Automatizované čištění, pájení a pasivace používaných varistorů zaručují jejich dlouhou životnost – přesahující patnáct let. Z každé šarže vyrobených varistorových svodičů jsou vybrány vzorky pro životnostní zkoušky, které řídí PC se speciálním programem – celá zkouška je vykonána bez zásahu obsluhy.

Obr. 2.

V klasickém zapojení svodičů přepětí mezi pracovní vodiče a PE jde především o potlačení indukovaných atmosférických (podélných) přepětí. V provozech, kde je enormní četnost spínacích přepětí, je možné upřednostnit tzv. zapojení 3 + 1, kde tři varistorové svodiče jsou zapojeny mezi fáze a neutrál a jeden jiskřišťový svodič mezi neutrál a PE. Toto zapojení minimalizuje tzv. příčné přepětí mezi L a N. Firma SALTEK uvedla na trh třífázový svodič druhého stupně se zapojením 3 + 1 pro sítě TN-S a TT pod typovým označením SLP-275 V/3 + 1 (výměnné varistorové moduly i jiskřišťový modul, možnost dálkové signalizace – obr. 2). Dimenzování varistorových modulů je stejné jako u klasické řady SLP-275, dimenzování modulu G, zapojeného mezi N a PE, je max. 25 kA (8/20).

Ochranný potenciál třetího stupně svodičů je dán normou ČSN 33 0420 pro rozhraní kategorie přepětí I a II na úrovni 1,5 kV. Podle návrhu německé normy EDIN VDE 0675-6 jsou tyto prvky označovány jako svodiče třídy D a podle mezinárodní normy IEC 69643-1 jako svodiče třídy III. Jejich schopnost svádět impulsní proudy se u svodičů SALTEK třídy D běžně pohybuje v souladu s normami v intervalu mezi 1,5 a 10 kA (8/20) a jejich ochranný potenciál je 800 V až 1,3 kV. Místem jejich instalace je zásuvka (chráněná zásuvka SALTEK, typ DA-275 PP v různých verzích), adaptér do zásuvky (adaptéry SALTEK řady OVERDRIVE), prodlužovací přívod (SALTEK, typ P-PROTECTOR, RACK-PROTECTOR pro 19" skříně) nebo mohou být konstruovány jako náhrada napájecích svorek chráněného zařízení (SALTEK, typ DA-275 DJ, DA-275 DF s vysokofrekvenčním filtrem). Smyslem třetího stupně ochrany je přímá ochrana zařízení, a proto se tyto svodiče umisťují co nejblíže k napájecím svorkám zařízení, aby se zamezil vznik indukovaného přepětí mezi svodičem a zařízením. Koordinace svodičů druhého a třetího stupně je dosaženo vedením délky 5 m a/nebo zapojením koordinačních tlumivek RTO. V praxi se potřeba tlumivek mezi druhým a třetím stupněm vyskytuje jen zřídka.

Pro běžnou elektroniku se používají svodiče bez vysokofrekvenčního filtru. Pro přístroje obsahující procesor a paměť (PC, ústředny EZS, EPS, měřicí ústředny apod.) se zásadně volí kombinace svodiče s vysokofrekvenčním filtrem. Tato kombinace ochrání spotřebič před zničením, ale také podstatně zmenší četnost softwarových poruch procesoru a paměti a prodlouží bezporuchový provoz chráněné elektroniky.

Popsaná třístupňová ochrana rozvodu nízkého napětí realizovaná s využitím svodičů SALTEK a koordinovaná a dimenzovaná podle požadavků norem a podle doporučení výrobce zajišťuje dokonalou ochranu rozvodů a zařízení proti přepětí a podstatně prodlužuje střední dobu mezi servisními zásahy u elektroniky chráněných zařízení. Dlouholetá praxe ukázala, že investice do koordinovaného systému svodičů SALTEK je výhodná a její návratnost je překvapivě rychlá.

SALTEK s. r. o.
Arkalycká 1
149 00 Praha 4
tel./fax: 272 942 470
fax: 267 913 411
http://www.saltek.cz