Rychlá navigácia:
Ako oblúkové ochrany AFDD fungujú? | Normy | Oblúkové ochrany OEZ | Stavebnicová konštrukcia | Vysoká odolnosť proti nechceným vypnutiam | Test pre spoľahlivú prevádzku | Jasná informácia o dôvodoch vypnutia | Ochrana záťaže pred napätím | Ľahká údržba | Príslušenstvo | Kde a ako AFDD použiť?
Čo sa stalo? Podľa priamych svedkov požiaru a následného vyšetrovania bol s vysokou pravdepodobnosťou sled udalostí tento. Sklad dreva je 20 rokov starý objekt, kde hlodavce nie sú vzácnosťou. Rozvod elektrickej energie sa im v jednej z časti stal ľahko prístupný. Ich systematické ničenie káblov spôsobilo stenčenie káblov, čo malo za následok nárast prúdovej hustoty v mieste narušenia. Tým sa zvyšovala teplota v danom mieste káblov, izolácia v okolí narušenia začala uhoľnatieť a začali vznikať elektrické oblúky. Prakticky sa vytvorili ideálne podmienky pre vznik ohňa – dostatočná teplota a zuhoľnatený plast, ktorý bol schopný oheň živiť. Vznikol oheň, ktorý zapálil sklad. Ani tepelné snímače a hasiaci systém nedokázali vzniku požiaru zabrániť.
Predradený istič a poistka nemohli vypnúť jednoducho preto, pretože na takú poruchu nedokážu reagovať. Prúd v obvode, ktorý by aktivoval istič alebo poistku, bol stále na bežnej prevádzkovej úrovni, nakoľko ku skratu ani preťaženiu nedošlo. Na zvýšenie prúdovej hustoty (s následným vznikom poruchových oblúkov) iba na časti prívodného káblu poistka ani istič nevedia reagovať. Nie sú na to konštruované. Prakticky nebolo ochrany. Teda doteraz! Už riešenie existuje.
Týmto novým riešením je oblúková ochrana AFDD. Oblúková ochrana AFDD, na rozdiel od ističov, poistiek či chráničov, vie také prúdy detekovať, vypnúť a tým predísť vzniku požiarov! Oblúková ochrana AFDD zaplňuje bezpečnostnú medzeru, ktorá v elektrickej inštalácii doteraz existovala. Pri inštalácii oblúkovej ochrany AFDD by k vyššie napísanej udalosti nedošlo, alebo by pravdepodobnosť jeho vzniku bola významne eliminovaná.
Uvedený prípad firmy TRXe a.s. je fiktívny, aby sme ľahko ukázali príčiny a dôsledky takej poruchy. Uvedená porucha alebo podobný mechanizmus poškodenie káblov sú, ale reálne.
Ako oblúkové ochrany AFDD fungujú?
Všeobecne oblúková ochrana (AFDD - Arc Fault Detection Device) je prístroj určený pre zmiernenie efektu poruchového elektrického oblúku odpojením obvodu, pokiaľ je detekovaný poruchový oblúk. Poruchový oblúk je nebezpečný neúmyselný oblúk medzi vodičmi – svetelný výboj elektriny naprieč izolačným prostrediam obvykle doprevádzaný čiastočným odparením materiálov vodiča (elektród). Taký jav vo vodiči môže zapríčiniť vznietenie izolácie a následný požiar objektu. A práve oblúková ochrana AFDD také efekty eliminuje. Príklady príčin vzniku poruchových oblúkov (a z toho možných požiarov v elektroinštalácii) sú v tabuľke 1.
Tabuľka 1: Príklady príčin vzniku poruchových oblúkov a z toho možných požiarov v elektroinštalácii
Uvedené poškodenie vodičov môže v princípe vyústiť v 3 druhoch poruchových oblúkov
- 1) Sériové poruchové oblúky (L)
Sú predovšetkým zapríčinené prerušením vodiča alebo stratou kontaktov v sérii so záťažou. V týchto prípadoch je prúd menší ako prevádzkový prúd a ističe ani prúdové chrániče nie sú schopné detekovať a vypnúť poruchu. A práve oblúkové ochrany sú konštruované tak, aby detekovali tieto špecifické poruchy - sériové poruchové oblúky - a prerušili obvod ešte pred tým, než energia v mieste poruchy dosiahne hodnôt vedúcich ku vzniku požiaru. Udalosť opísaná na začiatku článku odpovedá tomuto typu poruchy.
- 2) Paralelné poruchové oblúky (L-N)
Sú zapríčinené elektrickým oblúkom, ktorý bol spôsobený zničenou izoláciou, ktorá umožnila spojenie dvoch vodičov. Veľkosť prúdu je určená impedanciou obvodov. Podľa toho, aký menovitý prúd ochrana (napr. istič) má, dôjde k vypnutiu obvodu. Pokiaľ je impedancia obvodov príliš vysoká a nie je dosiahnutie vypínacieho prúdu ochrany, k vypnutiu nemusí dôjsť. Oblúkové ochrany vypnú prúd poruchového oblúku, ktorý je väčší ako 2,5 A, a poskytujú tak spoľahlivú ochranu.
- 3) Paralelné poruchové oblúky (L-PE)
Poruchové oblúky proti zemi (PE) sú spoľahlivo detekované a vypnuté prúdovými chráničmi. Prúdové chrániče s IΔn 300 mA zaisťujú ochranu proti požiarom po mnoho rokov. Oblúkové ochrany rovnako detekujú tieto druhy poruchových oblúkov a poskytujú tak ochranu v miestach, kde prúdové chrániče nie sú inštalované. Nadprúdové ochranné prístroje (istič, poistka) neposkytujú v niektorých prípadoch žiadnou ochranou, pretože impedancia chybného obvodu môže byť príliš vysoká.
Majte na pamäti, že AFDD nenahradzuje ochranné vlastnosti ističov či prúdových chráničov v prípade paralelnej poruchy, ale doplňuje ju!
Zhrnutie nám poskytne tabuľka č. 2.
Tabuľka 2: Typy porúch a ochranné prístroje vhodné pre ochranu proti požiarom: MCB - istič, RCD – prúdový chránič, AFDD - oblúková ochrana. AFDD nenahradzuje ochranné vlastnosti ističov či chráničov v prípade paralelnej poruchy, ale doplňuje ju!
Normy a oblúkové ochrany
Štandardizačné orgány si všimli výhod oblúkových ochrán najmä v prostredí, kde je zvýšené riziko požiaru, kde sa požiar môže ľahko rozšíriť a kde je zvýšené nebezpečie pre ľudí alebo cenný tovar.
S vydaním medzinárodnej normy IEC 60364-4-42: 2010+A1:2014 a európskej normy HD 60364-4-42:2011+A1:2015 je vysoko doporučené použitie oblúkových ochrán a sú uznané ako najmodernejšie zariadenie v tomto smere.
Vyššie zmienené medzinárodné predpisy boli implementované do českých noriem, a to do ČSN 33 2000-4-42, ed. 2:2012 +ZMENA Z1:2015 (Elektrická instalace nízkého napětí. Část 4-42: Bezpečnost – ochrana před účinky tepla) vrátane doporučených miest použitia. Nemecko a Slovensko – sú v tomto smere ešte ďalej. Nemecko vo svojej národnej norme DIN VDE 0100-420:2016-02+doplnok A1 zaviedlo povinné použitie AFDD s dátumom 18. 12. 2017. Slovensko zase vo svojej norme STN 33 2000-4-42/A1 (identická s IEC 60364-42:2010/A1:2014) vydaná v decembri 2015 v článku 421.7 v národnej poznámke hovorí, že … citujeme: „Použitie prístrojov detegujúcich poruchu s oblúkom (AFDD) bude v Slovenskej republike v zmysle ustanovení tejto normy povinné po uplynutí prechodného obdobia troch rokov od dátumu vydania tejto normy...“.
Vzhľadom k jednoznačným prínosom bude normami stanovená povinnosť inštalácie AFDD narastať ak už čo do počtu štátov tak čo do počtu noriem, v ktorých budú zmienené. Teraz už sú oblúkové ochrany AFDD (nepovinne) v norme ČSN 33 2000-5-53, čl. 532.6, pripravuje sa povinná štandardizácia v Rakúsku, Belgicku a v ďalších štátoch.
Oblúkové ochrany OEZ
Predchádzajúce odstavce sa týkali všeobecných vlastností oblúkovej ochrany a ich kľúčové výhody, tj. ochrany proti vzniku požiaru, ktorá zaplnila funkčnú medzeru súčasných ochrán - ističov, prúdových chráničov a poistiek - a ktorá posunula bezpečnosť inštalácie na vyššiu úroveň. Ale aký konkrétny prístroj je možné použiť z ponuky OEZ? A aké sú výhody...teda okrem tej kľúčovej?
Stavebnicová konštrukcia
Firma OEZ ponúka oblúkové ochrany AFDD, ktoré sú koncipované ako stavebnica. V prípade riešenia OEZ si teda užívateľ oblúkovú ochranu zostavuje. Nie je to nič zložitého. Oblúkovú ochranu zostavíte z
- - spúšte oblúkovej ochrany ARC (AFD unit) a
- - ističa LTN/LTE (MCB) alebo prúdového chrániča s nadprúdovou ochranou OLE/OLI (RCBO)
Zostavením príde k mechanickému a elektrickému spojeniu obidvoch častí. Spojením spúšte oblúkovej ochrany s ističom alebo prúdovým chráničom s nadprúdovou ochranou vzniká funkčná jednotka – oblúková ochrana AFDD. Obrázok č. 1
Obrázok 1: Zostavenie oblúkovej ochrany AFDD. Spúšť oblúkové ochrany ARC 16 A a istič LTN, 16 A, char. B. Spúšť oblúkovej ochrany ARC sa ponúka s In 16 a 40 A. ARC je po stranách vybavená výstupkami zo základne (kódovacími kolíkmi), aby pri zostavení nemohlo dôjsť napríklad k montáži ističa 32 A na ARC s In 16 A.
To dovoľuje vytvoriť stovky rôznych prevedení oblúkovej ochrany AFDD (podľa menovitého či reziduálneho prúdu, charakteristiky,…), a to s minimálnymi skladovými zásobami. V prípade spojení s prúdovým chráničom s nadprúdovou ochranou OLI/OLE dostáva zákazník kompletnú ochranu - ochranu proti vzniku požiaru, nadprúdovou ochranou a ochranu proti reziduálnym prúdom.
Vysoká odolnosť proti nechceným vypnutiam
Oblúková ochrana AFDD musí nie len poskytovať spoľahlivú ochranu proti požiarom spôsobených elektrinou, ale tiež reagovať len vtedy, ak sa objaví skutočná porucha. Pre oblúkové ochrany OEZ to znamená, že musia spoľahlivo rozlišovať medzi poruchovými oblúkmi, pre ktoré je vyžadované vypnutie v rámci stanovených limitov, a prevádzkových oblúkov (či priebehy prúdov) elektrických záťaží, pri ktorých by k vypnutiu dôjsť nemalo. K vypnutiu oblúkovej ochrany by nemalo dochádzať v žiadnom z týchto v prevádzke vzniknutých signálov a ani v prípade poruchového oblúku susediaceho obvodu:
- - iskrenie na kontaktoch spínača, pri spínaní osvetlenia; oblúk komutátorových motorov; kontakt starších relé
- - vysokofrekvenčné (VF) šumy - jedná sa o šumy pochádzajúce od stmievačov, sieťových počítačových kariet LAN do zásuviek nn (power line) apod.
Test pre spoľahlivú prevádzku
Oblúková ochrana OEZ je vybavená samočinným testom, ktorý je automaticky spustený každých 15 hodín pre otestovanie obvodov a detekčného algoritmu. Spúšť je možné testovať tiež ručne, stlačením testovacieho tlačidla z čela prístroja (obrázok 2).
Jasná informácia o dôvodoch vypnutia
LED ukazovateľ stavu z čela oblúkovej ochrany (ktorý plní i úlohu testovacieho tlačidla) poskytuje jednoduchú a jasnú informáciu o dôvodoch vypnutia.
Obrázok 2: Spúšť oblúkovej ochrany a pohľad na testovacie tlačidlo, ktoré plní i úlohu ukazovateľa stavu
Ochrana záťaže pred nadpätím
Oblúková ochrana OEZ je vybavená nadpäťovou spúšťou, ktorá v prípade dlhšie trvajúceho nadpätia, ktoré je vyššie ako 275 V, rozpojí obvod. Chráni tak spotrebiče (TV, PC apod.) v inštalácii pred zničením.
Jednoduchá údržba
Oblúkové ochrany OEZ vyhovujú STN EN 62606. Sú tak určené pre ovládanie laikmi a nevyžadujú údržbu
Príslušenstvo
Príslušenstvo sa montuje na ističe LTN/LTE a prúdové chrániče s nadprúdovou ochranou OLI/OLE
- - pomocné a signalizační spínače PS-LT/SS-LT
- - napäťové a podpäťové spúšte SV-LT/SS-LT
- - uzamykacie vložky OD-LT
Kde a ako oblúkové ochrany AFDD použiť?
Na jednu dôležitú vec by sme nemali zabudnúť– ako a kde oblúkovú ochranu použiť. Oblúkové ochrany musia byť inštalované na začiatku obvodu, ktorý má byť chránený. Pokiaľ je to možné, na jeden vývod by sme mali použiť jednu oblúkovú ochranu, aby užívateľ mohol využiť benefity, ktoré z toho vyplývajú:
- počet nechcených odpojených záťaží a vodičov je minimalizovaný
- je jednoduchšie nájsť miesto poruchy
- sú redukované nechcené vypnutia z dôvodu menšieho prekrývania rušenia
Oblúkovými ochranami doporučujeme chrániť predovšetkým zásuvkové a svetelné okruhy. V oblasti občianskej výstavby (rodinné domy, opatrovateľské domy) sú to predovšetkým obvody spální a obývacích izieb a obvody s vysokým odberom – obvody umývačiek radov, sušičiek, pračiek.
Ďalšie vhodné priestory a objekty pre inštaláciu oblúkových ochrán:
Školy a škôlky | Domovy dôchodcov | Bezbariérové byty | Drevostavby | Verejné budovy | Nádraží | Letiská | Budovy s možnosťami vzniku komínového efektu, výškové budovy | Detské izby a spálne | Vývody s vysokým zaťažením (pračky, sušičky, umývačky riadu) | Drevospracujúci a papierenský priemysel, textilne továrne | Sklady s horľavým materiálom | Múzeá | Objekty so staršou elektrickou inštaláciou (TN-S) - zničená izolácia, nekvalitné spoje apod.
