Číslo 7/2014 vyšlo v tištěné podobě 2. 7. 2014. Na internetu bude v elektronické verzi k dispozici na konci srpna 2014.

Téma: Kabely, vodiče a kabelová technika; Značení a štítkování; Spojovací technika

Hlavní článek
Testování a certifikace bezhalogenových silových kabelů
Lokalizace osob pomocí triangulace
Napěťové poměry izolace vinutí na výstupu z drážky vn točivého stroje
Síly mezi obdélníkovými vodiči

Výměna zkušeností
Elektřina je výrobek

Trh, obchod, podnikání
Ochrana duševního vlastnictví v otázkách a odpovědích

Celoživotní vzdělávání
Nový občanský zákoník z pohledu elektrotechniků (3. část)


Koordinace stupňů ochrany proti přepětí (část 2)

číslo 12/2005

Koordinace stupňů ochrany proti přepětí (část 2)

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

V minulém čísle ELEKTRO byl uveřejněn první ze série článků zabývajících se třístupňovou ochranou rozvodů nn proti přepětí a vzájemnou koordinací mezi jednotlivými stupni ochrany. Tento příspěvek navazuje na předcházející informace a uvedenou problematiku dále roršiřuje.

Varistorové svodiče

U varistorových svodičů jsou následné proudy (tj. de facto zkratové proudy po odeznění impulsu) nulové – varistor se „uzavře„ okamžitě po odeznění pulsu. U jiskřiště však může následný proud trvat delší dobu – u napětí 230 V/50 Hz do jeho průběhu nulou (to trvá max. 5 ms). U nevhodně konstruovaných jiskřišť následný proud nezhasne, a tudíž se přepálí pojistky (jestliže se tak nestalo už průchodem impulsního bleskového proudu). Proto v aplikacích, kde se předpokládá menší zatížení svodičů svedením bleskových proudů, lze bez rizika jakýchkoliv následných proudů použít varistorové svodiče.

Často je diskutováno zatížení předřazených pojistek následným proudem svodičů třídy I (B). Přitom se zapomíná na zatížení pojistek impulsním proudem. Pojistky 125 A gl/gG snesou bez přerušení impuls asi 30 kA (10/350) a pojistky 250 A gl/gG impuls asi 60 kA (10/350). To znamená, že při přímém a blízkém úderu blesku mohou být pojistky přerušeny svedením bleskového proudu bez ohledu na typ konstrukce svodiče. U objektů s nízkými hodnotami pojistek na vstupu tedy nemá smysl požadovat instalaci pojistek na vysoké svedené proudy.

V sítích TN-C a TN-S se svodiče třídy I (B) zapojují mezi pracovní vodič a ochranný zemní vodič (PEN, PE), tzv. zapojení 3 + 0 (TN-C), popř. 4 + 0 (TN-S). V sítích TT se zapojují mezi fáze a nulový vodič tři póly a mezi nulový vodič a zemi jeden pól, který bývá osazen jiskřištěm s nulovým svodovým proudem. To je zapojení 3 + 1. Toto zapojení se v některých případech používá i v sítích TN-S (nutno však dodat, že častěji u druhého stupně, tj. u svodičů třídy II (C)).

Druhý stupeň ochrany

Svodiče třídy II (C) odvádějí energii propuštěnou prvním stupněm ochrany, energii indukovanou do vedení mezi prvním a druhým stupněm a energii spínacích přepětí velkých spotřebičů umístěných v různých obvodech sítě nn. Jsou většinou osazeny varistory, jejichž reakční doba je okolo 25 ns. Jak bylo řečeno v úvodu, na přepětí libovolné velikosti reagují plynule, nikoliv skokově a vykazují v podstatě nulové následné proudy – pouze unikající proud o velikosti řádu desetiny miliaméru. Svodiče třídy II (C) standardně svádějí jmenovitý (svedený) proud 15 kA (8/20), maximálně do 40 kA (8/20) a zajišťují ochranný potenciál asi 1,5 kV. Zapojení svodičů třídy II (C) v sítích TN-C, TN-S a TT je stejné jako u svodičů třídy I (B):

  • pro jednofázové sítě TN-C se použije jeden pól SLP-275 V,

  • pro jednofázové sítě TN-S dva póly SLP-275 V, popř. kombinace varistoru a jiskřiště SLP-275 V a SLP-G,

  • pro třífázové sítě TN-C se instalují třípólové typy SLP-275/3, SLP-275 V/3,

  • pro třífázové sítě TN-S se doporučují čtyřpólové typy SLP-275/4, SLP-275 V/4 v zapojení 4 + 0,

  • pro TN-S, popř. TT se navrhují čtyřpólové typy v zapojení 3 + 1 SLP-275 V/3 + 1. Zapojení 3 + 1 se v síti TN-S používá v těch případech, kdy je zapotřebí více potlačit příčné přepětí mezi vodiči L a N než podélné přepětí mezi pracovními vodiči L, N a zemním vodičem PE.

Obr. 1.

Ochrana proti přepětí třídy D – typ DA-275 DJ

Varistorové svodiče jsou povinně opatřeny tepelným odpojovačem, zabraňujícím požáru a porušení izolace při přetížení varistoru vysokým svedeným proudem nebo po zestárnutí varistoru, způsobeným mnohonásobným opakovaným svedením jmenovitého, popř. i nižšího proudu. Odpojení varistoru je zpravidla signalizováno opticky (SLP-275 V), popř. navíc i pomocí přepínacího kontaktu, který je použit pro dálkovou signalizaci (SLP-274 VS).

Třetí stupeň ochrany

Svodič třídy III (D) je umísťován přímo na vstup jednotlivých chráněných přístrojů a potlačuje zbytkové přepětí „propuštěné“ druhým stupněm, indukované do příslušného okruhu blízkým a přímým úderem blesku, nebo indukované přepětí mezi souběžnými vedeními, způsobené spínáním spotřebičů v dané větvi nn. Zásadně bývá konstruován jako typ 3 + 1 pro třífázové vedení TN i TT a jako 1 + 1 pro jednofázové rozvody. Tím se dosáhne maximálního omezení příčného přepětí přímo na vstupu chráněného zařízení. Jmenovité svedené proudy In dosahují u této třídy hodnot 1 až 10 kA (8/20) a ochranné potenciály (tj. zbytkové přepětí při svedení jmenovitého proudu) jsou na úrovni 600 V až 1,5 kV. Třetí stupeň svodičů je dodáván v provedení na lištu DIN 35 mm (DA-275 DJ pro jednu fázi – viz obr., popř. DA-275 V/3 + 1 pro tři fáze) nebo přímo zabudován do zásuvek (DA-275 PP), do adaptérů v kombinaci s ochranou antén (TV-OVERDRIVE, SAT-OVERDRIVE) nebo počítačových (NET-OVERDRIVE) a telekomunikačních rozhraní (FAX-OVERDRIVE, ISDN-OVERDRIVE). U chráněných zařízení s mikroprocesorovou jednotkou (stroje s řízením NC, ústředny EZS, EPS i telekomunikační, PC apod.) je vhodné doplnit svodič třídy III (D) vysokofrekvenčním filtrem (DA-275 DF, PA-OVERDRIVE F6) a tím dosáhnout dokonalé ochrany a odrušení daného přístroje proti vlivům energetických pulsů, skupin rychlých pulsů (burst) i proti vlivům vysokofrekvenčního rušení šířícího se po vedení. Tyto vlivy poruch se v praxi vyskytují současně a následky jejich působení jsou podobné: ztráta dat, dočasné výpadky funkce, samovolný reset procesoru až zničení polovodičových struktur uvnitř integrovaných obvodů, popř. jejich zničení až „odpaření“.

Vzájemná koordinace jednotlivých stupňů

Pro správnou funkci třístupňové ochrany proti přepětí je velmi důležitá vzájemná koordinace jednotlivých stupňů, tj. aby každý stupeň odvedl svoji práci a přitom nebyl přetížen a poškozen. Lze ji dosáhnout různými prostředky:

  • zajištěním vzájemně oddělených jednotlivých stupňů vedením určité délky (zpravidla asi 10 m mezi prvním a druhým stupněm a 5 m mezi druhým a třetím stupněm); kde je délka vedení nedostatečná, vkládají se do série s vedením mezi jednotlivé stupně speciální rázové oddělovací tlumivky dimenzované na příslušný proud vedení (RTO-16 až RTO-63), např. kombinace FLP-A35+RTO-63+SLP-275, „SLP-275 V/3 + 1„+ 4 × „RTO-16„ + „DA-275 V/3 + 1„,

  • u instalací, kde není možné dosáhnout potřebné vzdálenosti a použití tlumivek pro vysoké proudy ve vedení by bylo nepraktické a nákladné, použitím koordinovaného prvního a druhého stupně, kdy jiskřiště má podstatně snížené zápalné napětí – až na 900 V: kombinace FLP-A35-0,9 a SLP-275 se může umístit na lištu DIN vedle sebe, protože má zajištěnu „vnitřní“ koordinaci,

  • instalací kombinovaného svodiče B + C, náhradou kombinace prvního a druhého stupně: FLP-B + C, FLP-B + C VE,

  • u vyšších stupňů použitím varistorů na vyšší jmenovité napětí; tím jsou nižší stupně „donuceny„ reagovat dříve a odvést větší část energie (tato metoda se upřednostňovala v minulosti).

Revize přepěťových ochran

Přepěťové ochrany se revidují podle ČSN 33 1500 a ČSN 33 2000-6-61. Postup při revizi přepěťových ochran SALTEK je podrobně popsán vPříručce pro projektování, montáže a revize přepěťových ochran, SALTEK 2004. Při revizích rozvodů s instalovanými svodiči přepětí:

  • jiskřiště se zápalným napětím nad 500 V neovlivňují měření izolačního stavu,

  • u varistorových svodičů s výměnným varistorovým modulem se tento modul vyjme a měření izolace není ovlivněno,

  • ostatní svodiče je nutné odpojit od zemního vodiče (PE) nebo se musí kromě předepsaného měřicího napětí 500 V DC použít napětí mnohem nižší úrovně, tj. 100 až 200 V DC, a rozlišit tak, zda měření při 500 V DC (kdy proud unikající varistory způsobí „naměření“ nedostatečného izolačního odporu) bylo ovlivněno pouze varistory, nebo i reálným snížením izolačního odporu.

Třístupňová ochrana rozvodů

Při budování třístupňové ochrany rozvodů nn se používají různé typy svodičů a různé způsoby jejich koordinace. Vždy je ale nutné vycházet z konkrétních poměrů, uspořádání sítě, popř. sítí a spotřebičů, a z typů spotřebičů, z pravděpodobnosti úderu blesku a z charakteristiky okolní zástavby či terénu. Nikdy nelze opomenout i adekvátní vnější ochranu proti blesku, uzemnění a pospojování na jednotlivých úrovních a ochranu proti přepětí ve slaboproudých rozvodech a anténních svodech. Třístupňová ochrana proti přepětí je v současné době standardem instalací v průmyslu, ale zejména v administrativních budovách a stále častěji i v bytové výstavbě. Správnou instalací systému ochran lze předejít nejen zničení rozvodů a zařízení, nýbrž i častým poruchám elektrických a elektronických přístrojů. Pouhý výpadek řídicího systému např. na lince nepřetržité výroby skla nebo betonu, popř. i automobilů (s nulovou škodou na elektronice) může způsobit mnohahodinovou odstávku linky nebo i její mechanické poškození. Následná škoda po výpadku výroby může znamenat milionové ztráty. Podobný případ nastane při výpadku běžícího serveru, a tudíž i ztrátou dat např. v bance, pojišťovně nebo komunikačním uzlu záchranného systému, popř. v systému spojení armády (porucha naváděcího systému ve válce o Falklandské ostrovy byla příčinou zničení křižníku Exocet).

Použití systému svodičů přepětí je v dnešní době nezbytností, podepřenou množstvím technických norem.

SALTEK TRADE s. r. o.
Arkalycká 1
149 00 Praha 4
tel.: 272 942 470
GSM: 602 473 633
fax: 267 913 411
e-mail: info @ saltektrde.cz
http://www.saltektrade.cz