EMC v instalaci

Téma elektromagnetické kompatibility (EMC – Electro Magnetic Compatibility) proniklo do téměř všech oblastí projektování a zřizování elektrických zařízení. V souboru norem ČSN 33 2000 lze v této souvislosti často najít odkazy na normu ČSN 33 2000-4-444, která ve svých ustanoveních uvádí konkrétní požadavky na EMC.

Opatření před napěťovým a elektromagnetickým rušením

Téma elektromagnetické kompatibility (EMC – Electro Magnetic Compatibility) proniklo do téměř všech oblastí projektování a zřizování elektrických zařízení. V souboru norem ČSN 33 2000 lze v této souvislosti často najít odkazy na normu ČSN 33 2000-4-444, která ve svých ustanoveních uvádí konkrétní požadavky na EMC.

Tak např. v odst. 512.1.5 Elektromagnetická kompatibilita normy ČSN 33 2000-5-51 ed. 3 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 5-51: Výběr a stavba elektrických zařízení – Všeobecné předpisy odst. 512.1.5 Elektromagnetická kompatibilita se uvádí:

„Pokud nejsou během instalace učiněna jiná vhodná bezpečnostní opatření, musí být celé zařízení zvoleno tak, aby během normálního provozu včetně spínání nepůsobilo škodlivě na ostatní zařízení ani na zdroj.“

V poznámce tohoto odstavce je dále uvedena informace, že: „Údaje o požadavcích se připravují a budou obsaženy v HD 60364-4-444.“

Takovéto a podobné normativní odkazy se objevují stále častěji. Díky tomu se norma ČSN 33 2000-4-444 stala v oblasti působnosti souboru norem ČSN 33 2000 do určité míry jakýmsi sběrným rezervoárem pro opatření, která mají zajistit dostatečnou elektromagnetickou kompatibilitu elektrických zařízení v budovách.

Norma ČSN 33 2000-4-444

Norma ČSN 33 2000-4-444:2011 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 4-444: Bezpečnost – Ochrana před napěťovým a elektromagnetickým rušením [2] je českou verzí harmonizačního dokumentu HD 60364-4-444:2010 včetně opravy HD 60364-4-444:2010/Cor.:2010-07. Již v úvodním odst. 444.1 Rozsah platnosti se lze setkat s výrokem, že:

„Na uplatnění opatření z hlediska EMC popsaných v této normě je možné nahlížet jako na součást dobré technické praxe, jak ji požaduje Směrnice 2004/108/ES^*).“

Z uvedeného citátu z normy [2] lze odvodit skutečnost, že jsou požadavky zákona o elektromagnetické kompatibilitě splněny touto normou s ohledem na elektrická zařízení zcela, nebo alespoň z velké části. V odst. 444.4 Zmírnění elektromagnetického rušení normy [2] se dále zcela jednoznačně uvádí, že:

„Projektant elektrické instalace a montážní pracovník musí věnovat pozornost zde uvedeným opatřením určeným pro zmírnění elektrických a magnetických účinků na elektrická zařízení. Je možné použít pouze elektrická zařízení, která splňují požadavky příslušných norem EMC nebo požadavky EMC příslušných výrobkových norem.“

Požadavky na síťové soustavy

Ten, kdo se blíže zabývá problematikou elektromagnetické kompatibility v elektrických zařízeních, ví, že je třeba se mít na pozoru před sítěmi s vodičem PEN (obr. 1). Ochranné vodiče mají ve skutečnosti vždy četná spojení se soustavou pospojování a uzemnění v budově. Dojde-li k zatížení těchto ochranných vodičů proudy středního vodiče vyvolanými provozními podmínkami, lze problémy s EMC téměř jistě očekávat. Nicméně již čisté oddělení ochranného a středního/nulového vodiče v rámci celé elektrické instalace – jak je to v síti TN-S – dokáže zamezit, popř. předcházet celé řadě rušení a tím eliminovat značné množství problémů z EMC.

Než byla vydána norma [2], řídili se projektanti a elektromontážní firmy silnoproudých zařízení zpravidla výhradně normami ze souboru ČSN 33 2000, ve kterých však ne vždy bylo možné najít požadovanou jednoznačnost a srozumitelnost. Tato situace se však vydáním normy [2] zásadně změnila. V odst. 444.4.3.1 normy [2] se k této problematice uvádí:

„Sítě TN-C se nesmějí používat v novostavbách, které obsahují nebo u nichž je pravděpodobné, že budou obsahovat významné množství zařízení informační techniky. Doporučuje se, aby se sítě TN-C v existujících budovách obsahujících nebo u nichž je to pravděpodobné, že budou obsahovat významné množství zařízení informační techniky, nadále nepoužívaly.“

Obr. 1. Síťová soustava TN a její provedení

Síť TN-S –základní požadavek

U výše citovaného výroku z odst. 444.4.3.1 normy [2] však ještě stále zůstává nezodpovězena jedna otázka, a to, co se vlastně rozumí pod pojmem „významné množství“. Snad by se dalo předpokládat, že jsou tímto míněna především komerčně nebo průmyslově využívaná zařízení. Pro případ, že provozovatel sítě poskytuje zdroj nízkého napětí, což je v soukromé bytové výstavbě obecně pravidlo, je v následujícím odst. 444.4.3.2 normy [2] mj. stanoveno, že:

„V nově stavěných budovách musejí být sítě TN-S instalovány počínaje začátkem instalace.“

Tento požadavek je zde pro nově stavěné budovy uveden bez výše zmíněné omezující formulace „významné množství“. (Omezující formulace se v tomto odstavci ale dále objevuje v ustanovení pro existující budovy napájené z veřejných nízkonapěťových sítí.)

V poznámce pod odst. 444.4.3.2 normy [2] je poukázáno na to, že účinnost sítí TN-S je možné zvýšit použitím přístrojů pro monitorování reziduálních proudů (RCM – Residual Current Monitor) vyhovujících normě EN 62020:1998.

Ten, kdo se tímto tématem zabývá, ví, jak snadno a rychle může „dobře míněný“ můstek mezi středním a ochranným vodičem – např. v dodatečně zřízeném podružném rozvodu – zmařit veškeré snahy o čistou pětivodičovou soustavu TN-S.

Tabulka s příkladem dokumentace nové instalace elektrického zařízení

Zvláštnosti vícebodového napájení

I když má síť TN-S dobré vlastnosti z hlediska elektromagnetické kompatibility, je třeba u vícebodového napájení dodatečně brát v úvahu určité aspekty. Při vzájemném propojení dvou nebo více napájecích zdrojů do jednoho vícebodového napájení elektrické instalace platí z důvodu elektromagnetické kompatibility další pravidla.

Tak bylo pro soustavu TN stanoveno, že u vícebodového napájení nesmějí být uzly paralelních napěťových zdrojů, resp. transformátorů uzemněny přímo, ale mají být spojeny přes izolovaný vodič s centrálním bodem uzemnění (CBU) v hlavním rozvodu nízkého napětí (obr. 2).

Obr. 2. Uzemnění u vícebodového napájení v síti TN – elipsa vyznačuje centrální bod uzemnění (CBU)

Různésíťové uspořádání pro pospojování

V odst. 444.5 normy [2] jsou uvedeny mnohé další požadavky v souvislosti s výše zmíněnou problematikou. Zvláště zajímavý se zdá být odst. 444.5.3 Rozdílná uspořádání sítí vodičů pospojování a uzemňovacích vodičů. Zde jsou uvedeny různé možnosti, jak mezi sebou propojit vodivé konstrukce a kryty např. rozváděčů. V závislosti na důležitosti a zranitelnosti zařízení je možné používat čtyři základní uspořádání. Na obr. 3 je symbolicky zobrazena budova se čtyřmi podlažími, kde je v každém z nich realizováno jedno specifické řešení. Tímto způsobem je možné zajistit, aby v soustavě pospojování nevznikaly žádné rozdíly potenciálů ani unikající nebo indukované rušivé proudy.

Obr. 3. Příklad sítí pospojování ve stavbách bez ochrany před bleskem – na každém podlaží je schematicky zobrazeno speciální uspořádání pospojování [2]

Ochranný vodič ve hvězdicové síti

V obydlích a malých komerčních budovách je možné uplatnit čistě hvězdicovou síť, jak je to znázorněno na obr. 3 v prvním podlaží budovy. Výhodou tohoto uspořádání je skutečnost, že zde nevznikají žádné smyčky, ve kterých by se mohly indukovat rušivé proudy. Avšak striktní udržení čistě hvězdicové sítě je v praxi v závislosti na daných okolnostech často velmi obtížné. Každé náhodné nebo bezděčné spojení (např. stíněnými vedeními informačních technologií) připojených přístrojů nebo rozváděčů mezi sebou může výhody této soustavy eliminovat. Již samotné vzájemné propojení přístrojů pomocí datových vedení, např. v rámci počítačové sítě, značně znesnadní realizaci čisté hvězdicové soustavy.

Síť vícenásobných pospojování zapojených do hvězdy

Jednou z dalších možností je tzv. síť vícenásobných pospojování zapojených do hvězdy, která je znázorněna na obr. 3 ve druhém podlaží budovy. Také k této síti by se daly uvést výhody a nevýhody výše popsané hvězdicové soustavy pospojování. Používá se v budovách, kde se na různých místech nacházejí menší oblasti s instalacemi, ve kterých jsou provozovány menší skupiny odlišných vzájemně propojených přístrojů a rozváděčů informační techniky.

Výhodou tohoto uspořádání je, že navzdory zesíťování nemohou protékat v omezených oblastech žádné rušivé proudy překračující rámec budovy. V omezeně zesíťovaných oblastech je možné účinky těchto proudů snížit na přijatelnou míru.

Společná síť pospojování

Má-li být v budově nebo v části budovy provozováno velké množství citlivých elektrických zařízení komunikační techniky, lze s výhodou použít společnou síť pospojování. Tato síť pospojování je znázorněna na obr. 3 ve třetím podlaží budovy. Do této sítě pospojování je třeba zahrnout všechny kovové konstrukce nacházející se uvnitř budovy. Přitom je výhodné u podlah z betonu litého na staveništi zahrnout jejich armování do sítě a spojit je mezi sebou svarovým/svorkovým spojem s maximální velikostí ok 2 × 2 m. Je také možné tyto velikosti ok vytvořit vhodnými vodiči v betonu nad armováním nebo pro dodatečnou montáž rovněž pod mazaninou.

Různá zařízení a rozváděče informačních technologií se kromě toho spojí prostřednictvím ochranného vodiče s přípojnicí ochranného vodiče příslušného silového rozvodu. Navíc se propojí přípojnice ochranného vodiče, popř. stínění kabelů IT rozváděčů, jakož i – je-li to možné – zařízení informačních technologií se samotnou síťovou soustavou pospojování. Z tohoto důvodu je smysluplné na vhodných místech v rámci relevantních oblastí předem naplánovat připojovací body pospojování nebo přípojnice pospojování.

Nicméně je také možné kombinovat mezi sebou různé typy soustav pospojování. Díky tomu se dají volit smíšené podoby, jako např. výše zmíněná společná síť pospojování ve spojení s obvodovým vodičem pospojování, který bude popsán v dalším textu.

Síť s obvodovým vodičem pospojování

Na obr. 3 ve čtvrtém podlaží budovy je podél vnější stěny znázorněna soustava pospojování pomocí obvodového vodiče pospojování (BRC – Bonding Ring Conductor). Takovýto obvodový vodič se instaluje především v oblastech elektrické instalace, kde je třeba co možná nejkratší cestou realizovat hodně přípojek k vodivým částem a zařízením, jakož i rozváděčům informačních technologií. K tomu se v odst. 444.5.3.1 normy [2] mj. uvádí:

„Obvodový vodič pospojování (BRC) má být přednostně proveden z mědi, holé či izolované, a instalován takovým způsobem, aby zůstal všude přístupný, např. použitím kabelových lávek, kovových trubek (viz soubor EN 61386), instalací metodou montáže na povrchu nebo použitím instalačních kabelových kanálů. Veškeré vodiče ochranného a pracovního uzemnění mohou být s BRC spojeny.“

Přídavný vodič pracovního uzemnění

Zařízení informačních technologií často potřebují maximálně konstantní vztažný bod potenciálu (potenciál kostry), kterým bývá zpravidla potenciál země. Tento potenciál je přiveden do IT rozváděče přes soustavu pospojování, popř. k ochrannému vodiči v silovém napájecím kabelu.

Některá zařízení informačních technologií vyžadují pro tento referenční potenciál země samostatnou přípojku. K tomuto účelu určený vodič nepřebírá žádnou ochrannou funkci a podle odst. 444.5.5 normy [2] jde o vodič pracovního uzemnění. Vodiče pracovního uzemnění mohou mít podobu kovových pásků, plochých stužek a kabelů s kruhovým průřezem. Pro zařízení pracujících na vysokých frekvencích se dává přednost kovovým páskům nebo plochým stužkám, přičemž spoje musejí být co nejkratší. U zařízení pracujících na nízkých frekvencích se mohou používat také kruhové vodiče, u nichž se považuje za dostačující, když jejich průřez odpovídá odst. 544.1 normy ČSN 33 2000-5-54 ed. 3 (minimálně 6 mm² Cu, 16 mm² Al). V každém případě se tyto vodiče musejí instalovat s co nejkratšími délkami.

Pro označení vodičů pracovního uzemnění není předepsána žádná barva. Nesmí však být používáno označení s barevnou kombinací zelená/žlutá, které je určeno pro vodiče ochranného uzemnění. Doporučuje se, aby pro označení byla na každém konci vodičů pracovního uzemnění v celé instalaci používána stejná barva.

Norma ČSN EN 60445 ed. 5 preferuje pro značení vodičů pracovního uzemnění (FE) barvu růžovou. V elektrických výkresech se používá schematická značka  . Nicméně u vodiče pracovního uzemnění postačuje umístit barevné značení pouze na koncích vodiče a na místech připojení.

Oddělení soustav na kabelových nosnících

Na oddělení různých soustav klade norma [2] velký důraz. Kabely informačních technologií by neměly být rušeny silovými kabely a vedeními. Na obr. 4 je uveden příklad, jak lze vhodným uspořádáním a rozvržením systémů kabelových nosníků vytvořit účelné a smysluplné oddělení. Samozřejmě musejí samotné systémy kabelových nosníků být provedeny z vodivého materiálu a být co nejvíce (minimálně ale na obou koncích) spojeny s pospojováním v budově. Toto dává přirozeně smysl pouze tehdy, jsou-li kabelové nosníky propojeny elektricky spojitě, tedy přes všechny dílčí části.

Obr. 4. Příklad oddělení a izolování – různé svazky kabelů musejí být vzájemně odděleny a elektromagneticky izolovány, ve stejném svazku nesmějí být silové napájecí kabely a kabely informačních technologií [2]

Dokumentace EMC pro pevné instalace

Dne 26. února 2014 vyšla Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2014/30/EU, o harmonizaci právních předpisů členských států týkajících se elektromagnetické kompatibility, která vstoupila v platnost 18. dubna 2014 s použitím od 20. dubna 2016. Cílem této směrnice je zajistit, aby elektrická a elektronická zařízení byla v souladu s přiměřeným stupněm elektromagnetické kompatibility. Směrnice stanovuje jednotná pravidla pro zajištění ochrany proti elektromagnetickému rušení, aby mohl být garantován volný pohyb elektrického a elektronického zařízení na vnitřním trhu EU. Zařízení, na které se tato směrnice vztahuje, zahrnují nejen přístroje, ale nyní také pevné instalace. Pod pojmem pevná instalace se rozumí instalace k trvalému používání na předem stanoveném místě jako celek sestavený z různých druhů přístrojů, popř. dalších prostředků. V zásadě platí, že pevnou instalaci je třeba instalovat podle všeobecně uznávaných technických pravidel, resp. dobré technické praxe. Je ovšem výslovně požadováno, aby dobrá technická praxe byla také zdokumentována. To znamená, že každé nově instalované elektrické zařízení musí být opatřeno dokumentací EMC a veškerou nezbytnou dokumentaci musí odpovědná osoba uchovávat po dobu provozování pevné instalace pro potřeby kontroly ze strany kompetentních vnitrostátních orgánů. Z dokumentace by mělo vyplývat, jakým způsobem byly při projektování a instalaci daného elektrického zařízení dodržovány cíle ochrany zmíněné směrnice a zákona o elektromagnetické kompatibilitě. V tab. je uveden příklad, co by měla dokumentace EMC pro nově instalované elektrické zařízení minimálně obsahovat.

---

^*) Český překlad Směrnice 2004/108/ES, o sbližování právních předpisů členských států týkajících se elektromagnetické kompatibility a o zrušení směrnice 89/336/EHS, je volně ke stažení ve formátu PDF na webových stránkách ÚNMZ: https://www.unmz.cz/sborniky_th/sb2007/17_EMC_FINAL.pdf

---

Některé normy související s tématem článku

ČSN 33 2000-4-444
ČSN 33 2000-4-444:2011 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 4-444: Bezpečnost – Ochrana před napěťovým a elektromagnetickým rušením. Tato norma je českou verzí harmonizačního dokumentu HD 60364-4-444:2010 včetně opravy HD 60364-4-444:2010/Cor.:2010-07. Překlad byl zajištěn Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Norma předepisuje a doporučuje opatření k tomu, aby se zabránilo elektromagnetickému rušení, popř. aby se toto rušení snížilo. Těmto opatřením musejí věnovat pozornost jak projektanti, tak montážní pracovníci. Norma předepisuje potřebná opatření v sítích TN, TT a IT, přemostění (by-pass), stínění, vytvoření sítě TN-S, resp. sítě se samostatným ochranným a samostatným nulovým vodičem v celém objektu nebo alespoň v jeho, pokud možno, největší části. Uzemnění vícenásobného zdroje napájení je předepsáno provést v jednom bodě. Ten je pak v případě sítě TN-S totožný i s bodem rozdělení vodiče PEN na vodič nulový a ochranný. Norma uvádí i opatření, která je vhodné aplikovat i v budovách s existujícím rozvodem, do nichž se instalují nová na elektromagnetické rušení citlivá zařízení. V normě jsou specifikovány způsoby pospojování, které by měly být aplikovány podle velikostí a rozsahů instalací. Pokud jde o souběžná vedení rozvodů informační techniky a silových rozvodů, stanoví norma požadavky na jejich oddělení i na správné provedení jejich stínění.

ČSN 33 2000-5-54 ed. 3
ČSN 33 2000-5-54 ed. 3:2012 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 5-54: Výběr a stavba elektrických zařízení – Uzemnění a ochranné vodiče. Tato norma je českou verzí harmonizačního dokumentu HD 60364-5-54:2011. Překlad byl zajištěn Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Norma je určena pro zřizování uzemnění a pro ochranné vodiče včetně vodičů ochranného pospojování tak, aby elektrická instalace byla bezpečná. Norma je zaměřena na provedení uzemnění a pospojování v objektech a prostorech s elektrickými instalacemi. Doplňuje požadavky normy ČSN 33 2000-4-41 z hlediska ochrany automatickým odpojením od zdroje a je také výchozím dokumentem pro pospojování prováděné z hlediska ochrany před elektromagnetickým rušením. V normě jsou uvedeny požadavky na ochranné vodiče a vodiče pro uzemnění (minimální průřezy a materiál). Nově norma zohledňuje též požadavky na uzemnění z hlediska ochrany před bleskem.

ČSN EN 60445
ČSN EN 60445 ed. 5 Základní a bezpečnostní zásady pro rozhraní člověk-stroj, značení a identifikaci – Identifikace svorek předmětů, konců vodičů a vodičů. Tato norma je českou verzí evropské normy EN 60445:2017. Překlad byl zajištěn Českou agenturou pro standardizaci. Má stejný status jako oficiální verze. Norma platí pro identifikaci a značení svorek elektrických zařízení, jako jsou rezistory, pojistky, relé, stykače, transformátory, točivé stroje a kdekoliv je to použitelné, pro kombinaci takových zařízení (např. v rozvaděčích) a rovněž se vztahuje na identifikaci konců určitých vybraných vodičů. Dále stanoví obecná pravidla pro používání určitých barev nebo písmeno-číslicového značení pro identifikaci vodičů s cílem vyhnout se nejednoznačnosti a zajistit bezpečný provoz. Tyto barvy vodičů, nebo písmeno-číslicové značení vodičů, je určeno k použití u kabelů nebo žil, přípojnic (sběrnic), elektrických předmětů a instalací.

Literatura:
[1] Německý odborný časopis pro elektrotechniku de, č. 17/2020, vydavatelství Hüthig & Pflaum Verlag GmbH München (www.elektro.net/heftarchiv).
[2] ČSN 33 2000-4-444:2011 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 4-444: Bezpečnost – Ochrana před napěťovým a elektromagnetickým rušením.
[3] ČSN 33 2000-5-54 ed. 3:2012 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 5-54: Výběr a stavba elektrických zařízení – Uzemnění a ochranné vodiče.