dnes je 28.5.2020

Input:

Samočinné odpojenie napájania

30.9.2017, , Zdroj: Verlag Dashöfer

4.2.4.1 Samočinné odpojenie napájania

doc. Ing. Dionýz Gašparovský

PhD.

SPÔSOBY ZABEZPEČENIA OCHRANNÉHO OPATRENIA

Spôsob zabezpečenia ochrany

 

ZÁKLADNÁ OCHRANA

 

OCHRANA PRI PORUCHE

 

 základná izolácia živých častí

 zábrany

 kryty

 

 ochranné uzemnenie

 ochranné pospájanie

 samočinné odpojenie napájania pri poruche

 

V rámci tohto ochranného opatrenia sa môžu použiť aj zariadenia triedy ochrany II.

1. Základná ochrana:

Elektrické zariadenia musia spĺňať aspoň jedno z ustanovení pre základnú ochranu (ochranu pred priamym dotykom).

2. Ochranné uzemnenie:

Neživé časti musia byť spojené s ochranným vodičom za podmienok stanovených pre každý druh uzemňovacej sústavy (v sieťach TN, TT aj IT). Súčasne prístupné neživé časti musia byť spojené s tou istou uzemňovacou sústavou jednotlivo, skupinovo alebo spoločne.

Každý obvod musí mať k dispozícii ochranný vodič pripojený k príslušnej uzemňovacej svorke. Ak sú uzemňovacie svorky elektrického zariadenia určené na pripojenie vonkajšieho ochranného vodiča na ochranu pred zásahom elektrickým prúdom, môžu sa nazývať aj „ochrannými svorkami“.

3. Ochranné pospájanie:

V budovách musí byť ochranné pospájanie pripojené na uzemňovací vodič, hlavnú uzemňovaciu svorku alebo prípojnicu. S ochranným pospájaním musia byť spojené aj tieto vodivé časti:

  • kovové potrubia pre napájanie technických zariadení budov (plyn, voda)

  • cudzie vodivé časti konštrukcie budovy, ak sú prístupné pri normálnom používaní

  • kovové časti ústredného kúrenia a klimatizácie

  • kovové armatúry železobetónovej konštrukcie, ak sú armatúry prístupné a navzájom spoľahlivo prepojené

  • kovové plášte telekomunikačných káblov (pri zohľadnení požiadaviek ich majiteľov alebo prevádzkovateľov)

Ak takéto vodivé časti vchádzajú do budovy zvonka (napr. prípojky), musia byť navzájom spojené vnútri budovy čo najbližšie k miestu vstupu do budovy.

Vodiče na ochranné uzemnenie a ochranné pospájanie musia vyhovovať norme STN EN 33 2000-5-54. Ochranným pospájaním pritom chápeme aj pospájanie v samostnom zariadení, napríklad spojenie neživých častí zariadenia s ochranným vodičom.

4. Samočinné odpojenie napájania pri poruche:

Princíp ochrany spočíva v samočinnom odpojení napájania krajného vodiča obvodu alebo zariadenia pri poruche. Odpojenie zabezpečuje ochranný prístroj v čase odpojenia stanovenom v závislosti od druhu siete a veľkosti napätia. Impedancia medzi krajným vodičom a neživou časťou alebo ochranným vodičom obvodu alebo zariadenia musí byť pri poruche zanedbateľná.

Dôležité upozornenie

Maximálny čas odpojenia musí vyhovovať pre všetky koncové obvody s menovitým prúdom do 32 A!

Dlhšie časy odpojenia ako požaduje norma sa dajú akceptovať vo verejných distribučných sieťach a v sieťach na výrobu a prenos energie. Naopak, v prípade špeciálnych elektroinštalácií alebo priestorov (pozri kap. Špeciálne elektroinštalácie) môžu byť požiadavky na čas odpojenia prísnejšie (kratšie časy odpojenia). Ak samočinné odpojenie nie je možné dosiahnuť v stanovenom čase, musí byť zabezpečené doplnkové ochranné pospájanie (pozri ďalej).

V obvodoch s menovitým napätím U0 > 50 V AC (120 V DC) nie je potrebné samočinné odpojenie v stanovenom čase pri poruche medzi živou časťou a ochranným vodičom alebo zemou, ak sa výstupné napätie zdroja zníži pod 50 V AC (120 V DC) v rámci stanoveného času alebo najdlhšie do 5 s. Vtedy treba brať do úvahy, že odpojenie môže byť požadované z iných dôvodov ako kvôli ochrane pred zásahom elektrickým prúdom.

5. Doplnková ochrana:

V striedavých sieťach musí byť inštalovaná doplnková ochrana prúdovým chráničom (RCD) v týchto prípadoch:

  • zásuvky s menovitým prúdom do 20 A, ktoré sú určené na používanie laikmi a na všeobecné použitie

  • prenosné elektrické zariadenia s menovitým prúdom do 32 A používané vo vonkajších priestoroch

Dôležité

V podstate to znamená, že v bežných zásuvkových obvodoch s istením 16 A už musí byť použitý prúdový chránič.

Je to významný posun k bezpečnosti, keďže prúdové chrániče predstavujú aj ochranu pred priamym dotykom a zásuvky sú pre laikov zraniteľným miestom. Ak sú zásuvky pod dozorom znalých osôb alebo poučených osôb napr. v komerčných priestoroch alebo priemysle (nie v domácnostiach), prúdový chránič nie je povinný. Prúdový chránič sa môže vynechať aj pre osobitné zásuvky určené na pripojenie jedného špeciálneho spotrebiča.

Poznámka

Na tomto mieste treba upozorniť na rozdiel medzi prúdovými chráničmi RCD a monitormi rozdielového prúdu RCM. Kým prúdové chrániče plnia pri prekročení danej hodnoty rozdielového prúdu ochrannú funkciu, monitory tento rozdiel iba sledujú a o prekročení informujú akustickým alebo akusticko-vizuálnym signálom. V žiadnom prípade preto nepatria medzi ochranné prístroje..

SAMOČINNÉ ODPOJENIE NAPÁJANIA V SIEŤACH TN

V sieťach TN sa všetky neživé časti inštalácie musia prostredníctvom ochranného vodiča spojiť s hlavnou uzemňovacou svorkou alebo prípojnicou, ktorá musí byť spojená s uzemneným bodom napájacej siete. Uzemňovacím bodom je neutrálny bod alebo stredný bod napájacej siete. Ak neutrálny bod nie je k dispozícii alebo nie je prístupný, musí sa uzemniť krajný vodič.

Dôležité upozornenie

Krajný vodič sa nesmie v žiadnom prípade použiť ako vodič PEN!

PRINCÍP

Princíp ochrany je zrejmý z obr. 4.2.4.1.1 pre sieť TN-S. V prípade poruchy sa časť prúdu uzatvorí cez okruh, ktorý tvorí neživá časť chráneného zariadenia (kostra), ochranný vodič PE, uzol zdroja a postihnutá fáza. Tento prúd spôsobí vypnutie istiaceho prístroja (alebo pretavenie poistky) v postihnutej fáze.

Obr. 4.2.4.1.1

Princíp ochrany samočinným odpojením napájania v sieti TN-S

Charakteristiky ochranných prístrojov a impedancie obvodov musia byť pritom také, aby prip poruche so zanedbateľnou impedanciou medzi krajným vodičom a ochranným vodičom alebo neživou časťou, v ktoromkoľvek mieste inštalácie, došlo k samočinnému odpojeniu napájania v čase kratšom ako limitné hodnoty uvedené v tab. 4.2.4.1.1. V sústave TN dovolený čas odpojenia nesmie v napájacích obvodoch elektrickej inštalácie budov presiahnuť 5 s.

Maximálne časy odpojenia v sieti TN

Tab 4.2.4.1.1

U0 (V)

 

Čas odpojenia (s)

 

AC

 

DC

 

50 V < U0 ≤ 120 V

 

0,8

 

-

 

120 V < U0 ≤ 230 V

 

0,4

 

5

 

230 V < U0 ≤ 400 V

 

0,2

 

0,4

 

U0 > 400

 

0,1

 

0,1

 

Charakteristika ochranného prístroja a impedancia obvodu (vypínacej slučky) musia spĺňať túto podmienku:

Vzor 4.2.4.1.1

V sieťach TN možno na ochranu pri poruche (t.j. na ochranu pred nepriamym dotykom) používať nadprúdové istiace prístroje (poistky, ističe atď.) a prúdové chrániče RCD. Ak sa na ochranu pri poruche použije prúdový chránič, obvod má byť chránený súčasne aj nadprúdovým istiacim prístrojom v súlade s normou STN 33 2000-4-43.

Prúdové chrániče sa nesmú používať v sieťach TN-C. Výnimkou je použitie prúdového chrániča v obvode trojfázového spotrebiča, ktorého pracovnými vodičmi sú iba krajné vodiče a vodič PEN plní len ochrannú funkciu. Takým prípadom je napr. asynchrónny motor s vinutím statora v zapojení do trojuholníka.

Ak je prúdový chránič použitý v sieti TN-C-S, nesmie sa použiť vodič PEN na strane záťaže. Spojenie ochranného vodiča s vodičom PEN sa musí urobiť na zdrojovej strane prúdového chrániča. Ak treba dosiahnuť selektivitu medzi prúdovými chráničmi, dajú sa použiť prúdové chrániče s časovým oneskorením (t.j. typu S) v sérii s obyčajným typom prúdového chrániča.

Pri stanovení prúdu Ia sa vychádza z ampérsekundovej vypínacej charakteristiky príslušného istiaceho prvku proti preťaženiu (poistka, istiace relé, tepelná spúšť ističa), bez ohľadu na jeho dovolenú vypínaciu toleranciu. Aj vypnutie na hornej hranici tolerancie iba nepatrne zväčšuje vypínací čas.

Pri stanovení prúdu Ia pri skratovej spúšti ističa sa vychádza z nastavenej hodnoty skratovej spúšte s ohľadom na hornú hranicu vypínacej tolerancie. Iba tak sa zaručí, že skratová spúšť vypne v požadovanom čase.

V prípade použitia prúdového chrániča za Ia sa dosadí menovitý rozdielový vypínací prúd In, ktorý zabezpečí odpojenie v stanovenom čase. Čas odpojenia sa však vzťahuje na predpokladaný rozdielový poruchový prúd, ktorý je podstatne väčší ako menovitý rozdielový vypínací prúd prúdového chrániča (typicky 5 IΔn).

V sústave TN závisí uzemnenie elektrickej inštalácie od spoľahlivého a účinného spojenia vodičov PEN alebo PE so zemou. Príkladom účinného uzemnenia je napr. uzemňovací pás uložený po celej dĺžke objektu, ku ktorému sa pripojí ochranný vodič pri jednotlivých rozvádzačoch na trase.

Tam, kde sa uzemnenie realizuje prostredníctvom verejnej alebo inej napájacej siete, musia byť dodržané nutné podmienky mimo elektrickej inštalácie, za čo zodpovedá prevádzkovateľ napájacej siete. Takouto nutnou podmienou je spojenie vodiča PEN so zemou v určitom počte bodov a také jeho vyhotovenie, že riziko prerušenia vodiča PEN je obmedzené na minimum. Ďalšou nutnou podmienkou je splnenie nerovnosti

Vzor 4.2.4.1.2

Ak existujú iné efektívne uzemnenia, odporúča sa, aby sa k nim pripojili ochranné vodiče všade, kde je to možné. Uzemnenie v ďalších bodoch rozmiestnených podľa možnosti čo najrovnomernejšie môže byť nutné na zabezpečenie toho, aby potenciály ochranných vodičov zostali v prípade poruchy čo najbližšie k potenciálu zeme.

Vo výškových budovách doplnkové uzemnenie ochranných vodičov nie je možné z praktických dôvodov. V takýchto budovách má však podobný účinok ochranné pospájanie medzi ochrannými vodičmi a cudzími vodivými časťami.

Jednotlivé uzemnenia ochranných vodičov (PE a PEN) majú mať odpor uzemnenia max. 15 Ω. Netreba však ukladať uzemňovacie pásy s celkovou dĺžkou presahujúcou 20 m alebo im rovnocenné uzemňovače okrem prípadov, keď sú stanovené menšie hodnoty odporu uzemnenia.

Odporúča sa, aby boli ochranné vodiče (PE a PEN) uzemnené pri vstupe do každej budovy alebo objektu, pričom sa má prihliadať na spätné (bludné) prúdy. Spätný (bludný) prúd je časť prúdu vracajúceho sa do zdroja, ktorá neprechádza neutrálnym vodičom, ale rozptylovými cestami (cudzími vodivými časťami alebo zemou).

V pevnej elektroinštalácii môže jeden vodič plniť úlohu ochranného vodiča aj neutrálneho vodiča (vodič PEN), ak sú splnené určité podmienky (tejto problematike sa podrobne venuje norma STN 33 2000-5-54).

Dôležité upozornenie

Do vodiča PEN nesmie však byť žiadny spínací alebo odpojovací prístroj, vodič PEN sa nikdy nesmie spínať ani odpájať!

SAMOČINNÉ ODPOJENIE NAPÁJANIA V SIEŤACH TT

Všetky neživé časti v sieťach TT spoločne chránené tým istým ochranným prvkom sa musia pripojiť spolu s ochrannými vodičmi na uzemňovač, ktorý je spoločný pre všetky tieto časti. Neutrálny bod alebo stredný bod napájacej sústavy musí byť uzemnený. Ak takýto bod neexistuje, musí sa uzemniť krajný vodič.

PRINCÍP

Princíp činnosti je zrejmý z obr. 4.2.4.1.2 pre prípad použitia nadprúdového ochranného prístroja (bez prúdového chrániča). Pri poruche prechádza poruchový prúd vždy zemou a dvomi uzemňovačmi – uzemňovačom daného elektrického zariadenia PE a uzemňovačom uzla zdroja (transformátora) E. Prúdová dráha sa uzatvára cez zdroj a poruchovú fázu. Aby táto ochrana fungovala, odpor uzemnenia musí byť dostatočne malý. Pritom odpor uzemneniazávisí od zemných podmienok a od počasia (vlhkosť pôdy). Preto nová norma zavádza všeobecnú požiadavku na použitie prúdových chráničov, ktoré tento nedostatok riešia (bližšie pozri princíp činnosti prúdového chrániča na obr. 4.2.4.5.1).

Obr 4.2.4.1.2

Princíp ochrany samočinným odpojením napájania v sieti TT

V sieťach TT sa používajú prúdové chrániče a nadprúdové istiace prístroje. Vo všeobecnosti sa na ochranu pri poruche (ochranu pred nepriamym dotykom) musia použiť prúdové chrániče (RCD). Pritom musia byť splnené tieto podmienky:

  • čas odpojenia musí byť kratší ako maximálne časy odpojenia uvedené v tab. 4.2.4.1.2.

  • musí byť splnená podmienka

Vzor 4.2.4.1.3

Odporom uzemňovača je súčet odporu uzemňovacieho vodiča a odporu uzemnenia uzemňovača, s ktorým je chránené zariadenie spojené.

Pri použití prúdového chrániča a splnení vyššieuvedených podmienok bude ochrana pri poruche zabezpečená aj pri nezanedbateľnej impedancii poruchy.

Maximálne časy odpojenia v sieti TT

Tab 4.2.4.1.2

Časy odpojenia podľa tabuľky 4.2.4.1.2 sa vzťahujú na predpokladané rozdielové poruchové prúdy, ktoré sú podstatne väčšie ako menovitý rozdielový vypínací prúd prúdového chrániča (typicky 5 IΔn). V sieťach TT dovolený čas odpojenia v napájacích obvodoch a v koncových obvodoch nad 32 A nesmie presiahnuť 1 s.

Pri použití prúdových chráničov má byť príslušný obvod súčasne chránený aj nadprúdovým istiacim prístrojom v súlade s normou STN 33 2000-4-43. Nadprúdové ochranné prístroje (ističe) sa smú samotné použiť iba vtedy, ak je trvalo a spoľahlivo zaistená vyhovujúco malá hodnota impedancie Zs. To znamená, že musí byť splnená podmienka:

Vzor 4.2.4.1.4

Impedanciou uzemňovača (elektroinštalácie, zdroja) je impedancia uzemnenia príslušného uzemňovača. Uzemňovačom elektroinštalácie je uzemňovač, ktorý zaisťuje ochranu daného zariadenia jednotlivo, po skupinách alebo spoločne.

Ak sa v sieťach TT odpojenie zaisťuje nadprúdovým ochranným prístrojom a ochranné pospájanie je spojené so všetkými cudzími vodivými časťami vnútri inštalácie, dá sa aplikovať maximálny čas odpojenia pre systémy TN.

Použitie napäťových chráničov sa nevylučuje v osobitných prípadoch tam, kde nie je možné použiť uvedené ochranné prístroje. Norma STN 33 2000-4-41 však použitie napäťových chráničov priamo nerieši.

SAMOČINNÉ ODPOJENIE