qr_code

Prepäťové ochrany Minia - obecné pravidlá pripojenia

Obr. č. 3: Kategorie prepätia Pri návrhu prepäťových ochrán je potrebné vybrať konkrétne prístroje adekvátnej danej aplikácie. To je ale len prvý krok. Nemenej dôležité je správne umiestenie prístrojov v rozvádzači alebo dimenzovanie prepojovacích vodičov. Pokiaľ toto hľadisko podceníme, mohli by sme byť nemilo prekvapený. Pretože je v tejto oblasti dlhodobo kladené mnoho otázok, je článok venovaný práve tejto téme.

Umístění přepěťové ochrany

Přepěťovou ochranu je třeba umisťovat do rozváděče s rozmyslem. Díky velkým hodnotám bleskových proudů, které mohou ve velice krátkých časech dosahovat až desítek kiloampérů, dochází k úbytku napětí na přívodních vodičích o velikosti několika kilovoltů. Toto napětí bohužel většinou stačí ke spolehlivému zničení připojených spotřebičů.

Tento princip se uplatňuje při průchodu bleskového proudu obvodem přepěťové ochrany jak prvního stupně, tak i dalších stupňů. Úbytek napětí na přívodních vodičích je tvořen převážně indukcí a jeho velikost je závislá především na vrcholové hodnotě proudu a strmosti jeho nárůstu. Na obr. č. 1 jsou znázorněny příklady časových průběhů proudu, kterými jsou přepěťové ochrany zatěžovány.

Běžně používaná přepěťová ochrana pro domovní a bytové aplikace SVBC-12,5-1 (první + druhý stupeň) musí být schopna svést impulz proudu 12,5 kA (10/350 μs)1. Strmost nárůstu proudu je v tomto případě 12,5 kA/10 μs (1,25·109 A/s) a úbytek napětí způsobený vlastní indukčností kabelu je této strmosti přímo úměrný.

Podobný princip se uplatňuje i u druhých stupňů přepěťových ochran, kde strmost nárůstu proudu dosahuje v některých případech dokonce vyšších hodnot než u prvních stupňů ochrany.

Protože je navíc hodnota úbytku napětí téměř lineárně závislá na délce přívodních vodičů, musíme přívodní vodiče co nejvíce zkrátit. Čím více se nám to podaří, tím bude výsledná ochrana účinnější.

Impulzní výdržné napětí

Vodítko, co se týče délky přívodních vodičů, nalezneme v ČSN 33 2000-5-534, která doporučuje, aby délka přívodních vodičů v součtu nepřekročila 0,5 m, a zároveň stanovuje, že tato délka nesmí překročit 1 m.

Při průchodu bleskového (impulzního) proudu dochází zároveň k úbytku napětí na přepěťové ochraně a na přívodních vodičích (obr. č. 2).

Výsledná hodnota součtu napětí na přívodních vodičích (Ua, Ub) a napětí, které se může objevit na přepěťové ochraně (Up), musí být menší nebo rovna hodnotě impulzního výdržného napětí (Uimp) v dané kategorii přepětí dle ČSN EN 60664-1.

Ua + Ub + Up ≤ Uimp

Up … ochranná napěťová hladina. Udává maximální napětí, které se při zkouškách objevilo na svorkách přepěťové ochrany při průchodu zkušebního proudu.

Uimp … impulzní výdržné napětí. Udává nejvyšší vrcholovou hodnotu impulzního napětí předepsaného tvaru a polarity, která za stanovených podmínek nezpůsobí průraz izolace.

Konkrétní hodnoty Uimp pro síť nízkého napětí 230/400 V a jednotlivé kategorie přepětí podle ČSN EN 60664-1 jsou znázorněny na obr. č. 3.

Protože ochrannou hladinu přepěťové ochrany Up při instalaci již neovlivníme (je dána konstrukcí přepěťové ochrany), musíme se zaměřit na minimalizaci napětí Ua a Ub na přívodních vodičích. Čím budou vodiče kratší, tím bude ochrana elektroinstalace účinnější. Kdybychom dosáhli ideálního stavu, a to nulové délky přívodních vodičů, ohrožovalo by další instalaci pouze přepětí do výše Up použité ochrany.

V-zapojení

Myšlenka nulové délky přívodních vodičů není zcela nereálná. Dosti se k ní blíží takzvané V-zapojení.

Délkou přívodních vodičů rozumíme délku mezi uzlem, kde vytvoříme odbočku, a svorkou přístroje. Jak je patrné z obr. č. 4, pro fázový vodič tvoří tento uzel přímo svorka přístroje, a tak je délka přívodních vodičů prakticky nulová. Hodnota indukovaného napětí je tedy závislá pouze na parametrech vodiče PEN a ten nesmí být delší než 1 m. Čím bude vodič PEN kratší, tím bude ochrana kvalitnější.

V praxi se ale často setkáme s případy, kdy nelze přepěťovou ochranu zapojit ani tímto způsobem. Jedná se zpravidla o skříňové rozváděče, kde jsou v jejich horní části vedeny fázové přípojnice a ve spodní části přípojnice PEN. Nejlepším řešením je doplnění lokální uzemňovací přípojnice.

Přepěťovou ochranu umístíme co nejblíže k fázovým přípojnicím (co nejkratší přívodní vodiče) a připojení vodiče PEN řešíme dle obrázku č. 5.

Tímto způsobem podstatně zkrátíme připojovací vodiče, které ovlivňují velikost napětí ohrožujícího další elektroinstalaci. Z úbytků napětí Ub1, Ub2 a Ub21 se ve výsledném přepětí uplatní pouze úbytek napětí Ub2, který je podstatně menší než v předchozích případech. Pomocí tohoto zapojení lze prakticky v každé aplikaci splnit podmínku délky připojovacích vodičů (Ua + Ub < 1 m).

Minimální plocha proudové smyčky

V průběhu návrhu rozváděče je nutné dbát i na vlastní trasu vodičů, u kterých je předpoklad zatížení bleskovým či impulzním proudem. Každá proudová smyčka indukuje elektromagnetické pole úměrné její ploše. Toto pole pak zpětně indukuje napětí do všech vodičů v okolí a tím ohrožuje další přístroje. Nejhorší možný případ je znázorněn na obr. č. 6.

Smyčka v tomto případě obepíná celou rozvodnici a účinkům elektromagnetického pole jsou vystaveny všechny použité přístroje i vodiče. Mohlo by se zdát, že k nápravě stačí vést přívodní kabel a vodič PEN souběžně až k přepěťové ochraně umístěné kdekoli v rozvodnici (viz obrázek č. 7).

Zmenšila se plocha proudové smyčky, ale došlo ke křížení přívodu s vývody. Jejich vzájemnou vazbou se přepětí může přenést z přívodního vodiče na vodiče vývodů (chráněná část instalace) a ohrozit připojená zařízení. Křížení či společné vedení vodičů před ochranou a za ní je další chybou, která se v instalacích velice často objevuje.

Řešením je fyzické přemístění přepěťové ochrany co nejblíže přívodu (obrázek č. 8). Zabráníme tak velkým proudovým smyčkám, minimalizujeme délky přívodních vodičů a navíc rozdělíme elektroinstalaci na část nechráněnou a chráněnou.

Průřezy přívodních vodičů

Další otázkou, kterou musíme při návrhu řešit, jsou průřezy vodičů. Minimální průřezy připojovacích vodičů předepisuje ČSN EN 33 2000-5-534. Jedná-li se o přepěťovou ochranu typu 1 (B nebo B+C), je zapotřebí průřez minimálně 16 mm2.

Jedná-li se o přepěťové ochrany typu 2 nebo typu 3 (C nebo D) je průřez uzemňovacích vodičů závislý na průřezu vodičů vedení:

  1. Je-li průřez vodičů vedení větší nebo roven 4 mm2, musí být průřez uzemňovacích vodičů alespoň 4 mm2.
  2. Je-li průřez vodičů vedení menší než 4 mm2, nesmí být průřez uzemňovacích vodičů menší než průřez vodičů vedení.

Uvedená pravidla platí pro měděné vodiče. Při použití jiných kovů musí být průřez vodičů uvedeným průřezům ekvivalentní. Průřez vodičů je však nutné navrhnout také v závislosti na předřazeném jištění. V tabulce níže je uveden příklad minimálních průřezů pro první + druhý (B+C) stupeň ochrany proti přepětí na bázi varistoru.

První + druhý stupeň SVBC-12,5-1

Pojistka gG/gL SL SPEN
≤80 A 10 16
100 A 16 16
125 A 16 16
160 A 25 25

Tabulky pro ostatní provedení přepěťových ochran OEZ jsou uvedeny v Aplikační příručce pro přepěťové ochrany.

Shrnutí

Přepětí způsobené přechodovými jevy nám může velice znepříjemnit život. Je třeba se při návrhu zamyslet a pokusit se eliminovat účinky indukovaného napětí a snížit případné škody na co nejnižší míru. Proto je nutné soustředit se na vlastní umístění přepěťové ochrany v rozváděči, trasu přívodních vodičů a jejich průřezy. Vždy je lepší usnadnit bleskovému proudu cestu na zemní potenciál prostřednictvím dostatečně dimenzovaného vodiče, než aby poškodil elektroinstalaci či spotřebiče.

Fotogalerie k článku

Výhodná nabídka OEZ

3 ks SVBC-12,5-1

  • varistorové B+C
  • ochrana před blesky do 100 kA
  • Iimp = 12,5 kA (vlna 10/350 μs)
  • umožňují V-zapojení
  • cenově výhodné řešení

Kalendár akcií

júl 2017      
Po Ut St Št Pi So Ne
          1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31