Jak vybrat vhodnou přepěťovou ochranu
20. 5. 2019 | Ing. Zdeněk Suchomel | OEZ, s. r. o. | www.oez.cz
Již tradičně v jarním období vystupuje do popředí tematika ochrany proti přepětí. Je to pravděpodobně způsobeno větší četností atmosférických jevů, se kterými si spousta lidí přepětí spojuje. Tento článek je již třetí v sérii článků věnovaných volbě odpovídající přepěťové ochrany. Článek v časopise ELEKTRO 5/2017 se zabýval otázkou, je-li instalace přepěťových ochran povinná. Následně se věnoval výběru jednotlivých stupňů přepěťových ochran a jejich umístěním v objektu. O rok později, v čísle 5/2018, se autor zabýval výběrem konkrétních typů přepěťových ochran v závislosti na konkrétní aplikaci. V letošním roce volně navážeme doporučeními při instalaci přepěťových ochran a výhodami jednotlivých provedení.
Umístění přepěťové ochrany
Ochrana proti přepětí se běžně instaluje ve třech stupních. První ze tří stupňů je nejvýkonnější a je schopen zachytit bleskový proud ohrožující elektroinstalaci v objektu. Umísťuje se na hranici venkovní a vnitřní zóny (LPZ0/LPZ1). Je součástí vyrovnání potenciálů, a tak by měl být co nejblíže hlavní uzemňovací svorce, ideálně na obvodové zdi objektu. Nezáleží na tom, zda uvnitř nebo venku.
Druhý stupeň T2 se umístí v dalším rozváděči (na rozhraní LPZ1/LPZ2). Jestliže další rozváděč v objektu není, lze ho instalovat do stejného rozváděče spolu s T1, popř. použít kombinované svodiče bleskových proudů, které obsahují první i druhý stupeň ochrany v jednom přístroji.
Třetí stupeň T3 se umístí co nejblíže chráněnému zařízení (na rozhraní LPZ2/LPZ3), ideálně do instalační krabice spolu se zásuvkou. Loňskou novinkou je právě třetí stupeň přepěťové ochrany pro montáž do instalační krabice spolu se zásuvkou. Toto provedení zjednodušuje vlastní instalaci, a šetří tak cenný čas.
Obr. 1. Instalace SPD T3 na zásuvku, Obr. 2. Připojení SPD T3 k zásuvce,
Obr. 3. Instalace kompletu do instalační krabice
Délka připojovacích vodičů
Při instalaci přepěťových ochran nezávisle na stupni je nutné dát pozor i na délku připojovacích vodičů. ČSN 33 2000-5-534 ed. 2 omezuje délku připojovacích vodičů na maximálně 0,5 m. K pochopení problematiky je třeba vysvětlit, co jsou ve smyslu této normy připojovací vodiče.
Připojovací vodiče jsou všechny vodiče mezi živými vodiči a svorkou PEN/PE. Omezení délky platí pro jejich součet, tj: d = a + b < 0,5 m
Jestliže toto nelze dodržet, je nutné aplikovat jedno z následujících opatření:
a) Zvolit přepěťovou ochranu s nižší napěťovou ochrannou hladinou Up a tím zajistit, aby nebyla překročena maximální povolená hladina přepětí ve smyslu ČSN EN 60664-1 ed. 2 mezi připojovacími body A a B (obr. 4). Uvažuje se hodnota napětí, která se rovná součtu napěťové ochranné hladiny Up dané přepěťové ochrany a úbytku na připojovacích vodičích o délce d. Úbytek na 1 m vodiče je přibližně 1 000 V.
Obr. 4. Připojení SPD – T zapojení
Maximální povolená hladina přepětí:
– za prvním stupněm T1 4 kV,
– za druhým stupněm T2 2,5 kV,
– za třetím stupněm T3 1,5 kV.
b) Instalovat další koordinovanou přepěťovou ochranu v blízkosti zařízení, které má být chráněno. Díky koordinaci jednotlivých stupňů bude přepěťovou ochranou umístěnou u koncového zařízení protékat podstatně menší proud a úbytky na připojovacích vodičích nebudou tak výrazné.
c) Použít tzv. V-zapojení (obr. 5). Délka přívodních vodičů a tím i úbytek napětí na nich se V-zapojením téměř eliminuje (délka přívodního vodiče a = 0). Přívodním vodičem ve smyslu normy je pouze vodič b. Omezení jeho délky na maximálně 0,5 m je ve většině případů reálné. Zlepšení situace spočívá v tom, že úbytek vytvořený průchodem bleskového proudu na pracovních vodičích se nepřenáší do obvodu koncového zařízení.
Obr. 5. Připojení SPD – V-zapojení
Průřez připojovacích vodičů
ČSN 33 2000-5-534 řeší i minimální průřez připojovacích vodičů. Průřez vodiče PEN/PE nesmí být menší než:
– 16 mm2 Cu v případě T1, popř. T1+T2,
– 6 mm2 Cu v případě T2.
Obr. 6. Zapojení CT1 (4+0) v obvodu proudového chrániče
Instalace přepěťových ochran ve spojení s proudovými chrániči
ČSN 33 2000-5-534 ed. 2 definuje vazbu mezi přepěťovými ochranami a proudovými chrániči: Pro přepěťové ochrany umístěné na straně zátěže od proudového chrániče musí být použit proudový chránič s odolností proti rázovému proudu alespoň 3 kA při tvaru vlny 8/20 µs.
Tuto podmínku splňují ze sortimentu OEZ proudové chrániče v provedení G (rázová odolnost 3 kA) a proudové chrániče typu S (rázová odolnost 5 kA).
Použije-li se totiž standardní typ proudového chrániče (rázová odolnost 250 A), je pravděpodobnost jeho vybavení v případě zareagování přepěťové ochrany na přepětí poměrně velká. Část impulzního proudu prochází přes přepěťovou ochranu (konkrétně varistor) do vodiče PE a chránič tento proud vyhodnotí jako chybový. Použití proudového chrániče provedení G nebo provedení S pravděpodobnost nechtěného vybavení proudového chrániče podstatně zmenší. Chránič reaguje až na vyšší hodnoty proudu.
Výhody zapojení CT2 (3+1)
Pro ještě menší pravděpodobnost vybavení proudového chrániče impulzním proudem je vhodné použít zapojení 3+1 uvedené na obr. 7.
Obr. 7. Zapojení CT2 (3+1) v obvodu proudového chrániče
V tomto případě se impulzní proud přepěťovou ochranou vrací z obvodu proudového chrániče opět přes proudový chránič. Tento ho nevyhodnotí jako chybový a obvod nevypne. Existuje určitá hranice, kdy už je přepětí tak velké, že je sveden impulzní proud přes jiskřiště zapojené mezi N a PE. V tomto případě bude záležet na délce trvání a velikosti impulzu proudu. Nebude-li přechodový děj příliš dlouhý, nebude obvod díky zpoždění proudového chrániče vypnut. Toto zpoždění je pro proudové chrániče OEZ následující:
– provedení G 10 ms,
– provedení S 40 ms.
Ani zapojení 3+1 ale nezajistí, že proudový chránič nebude přepěťovou ochranou ovlivněn. To se zajistí jedině tím, že se přepěťová ochrana předřadí před proudový chránič.
Umístění přepěťové ochrany v rozváděči
I taková na první pohled drobnost, jako je umístění přepěťové ochrany v daném rozváděči, může zmařit celou koncepci ochrany proti přepětí. Jakákoliv změna velikosti proudu protékajícího vodiči generuje elektromagnetické pole, které ovlivňuje své okolí. Intenzita elektromagnetického pole dosahuje vysokých hodnot z důvodu velké změny hodnoty proudu (až stovky kiloampérů) za velice krátkou dobu (desítky mikrosekund). Na všech vodivých částech v okolí se indukuje napětí, které může zničit připojené spotřebiče. Odstrašující případ je znázorněn na obr. 8.
Obr. 8. Nevhodné umístění a připojení přepěťové ochrany
Přívodní vodiče přepěťové ochrany tvoří smyčku kolem celého rozváděče. Elektromagnetické pole uvnitř této smyčky je nejsilnější. Vzniká induktivní vazba na vodiče vývodů, které také tvoří malé smyčky. Připojené spotřebiče jsou ohroženy, přestože přepěťová ochrana funguje tak, jak má.
Je ale nutné vyvarovat se i křížení přívodních vodičů s vodiči vývodů. Zde sice není induktivní vazba tak výrazná, ale citlivé spotřebiče může indukované napětí zničit.
Optimálním řešením je umístit přepěťové ochrany v rozváděči tak, jak je zobrazeno na obr. 9. Bleskový proud prochází pouze částí rozváděče, kde se nevyskytují žádné další vodiče. Přívodní vodič, kterým může téci bleskový proud, je oddělen od ostatních vodičů (vývodů).
Obr. 9. Vhodné umístění a připojení přepěťové ochrany
Je nutné vyvarovat se i dalších chyb, např. souběžného vedení přívodu a vývodů apod. Teprve tak bude instalace optimálně chráněna.
Závěr
Správný výběr a instalace přepěťové ochrany ještě neznamenají, že je instalace proti přepětí chráněna. Je třeba dát pozor i na průřez a délku přívodních vodičů, uspořádání rozvodnice apod. Po dodržení všech pravidel může uživatel klidně spát.
Více informací na stránkách www.oez.cz nebo v dokumentu Aplikační příručka přepěťové ochrany.
Vyšlo v časopise Elektro č. 5/2019 na straně 40.
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.