Správná koordinace a dimenzování svodičů přepětí
 |
| Inovace, technologie, projekty Správná koordinace a dimenzování svodičů přepětí RNDr. Jozef Dudáš, CSc., SALTEK s. r. o. Už dlouhá léta se v praxi prosazuje tzv. zonální koncepce ochrany proti přepětí, podporovaná normami ČSN 33 0420, ČSN 33 0420-1 a normami IEC 1312-1, -2, -4. Tyto normy zavádějí a/nebo podporují zonální – vícestupňovou ochranu proti přepětí. Základem této koncepce je správná vzájemná koordinace svodičů i koordinace svodičů (jejich ochranného potenciálu) s tou částí rozvodu, kde jsou nainstalovány. Zároveň je nutné koordinovat i ochranné úrovně (zbytkové přepětí) u svodičů v různých typech rozvodů nebo sítí v jednom objektu. Stejně tak je třeba správně dimenzovat maximální impulsní svedené proudy u svodičů na jednotlivých stupních ve všech typech sítí. Firma SALTEK věnuje této problematice stálou pozornost a doplňuje svůj sortiment tak, aby splňoval požadavky na dimenzování a koordinaci svodičů nejenom v sítích nízkého napětí, ale i v sítích telekomunikačních, v rozvodech MaR (měření a regulace), EZS (elektrické zabezpečovací systémy), EPS (elektrická požární signalizace) a v počítačových sítích LAN.  Koordinace svodičů bleskových proudů – jejich ochranný potenciál – je dána normou ČSN 33 0420 pro rozhraní kategorie přepětí IV a III. Zde je udána hodnota 4 kV pro kategorii III, která určuje maximální ochrannou úroveň svodičů bleskových proudů, označovaných jako první stupeň ochrany proti přepětí. Podle návrhu německé normy EDIN VDE 0675-6 jsou tyto prvky označovány jako svodiče třídy B a podle mezinárodní normy IEC 69643-1 jako svodiče třídy I. Místem instalace svodičů této třídy je běžně hlavní rozváděč, rozvodna nn umístěná přímo v objektu nebo domovní přípojková skříň. Často diskutovaná potřeba instalovat tyto svodiče před měření se vyskytuje pouze u vícebytových obytných jednotek s měřením umístěným v jednotlivých patrech. Dimenzování těchto prvků vychází z normy IEC 1024-1 a IEC 1312-1. Pro běžné budovy s třífázovou přípojkou z toho vyplývá požadavek na schopnost svést minimálně 17 kA (při tvaru vlny 10/350 ms, která simuluje bleskový proud) na každý pól třífázové ochrany. Tuto podmínku bohatě splňuje svodič bleskových proudů SALTEK, typ FLP-A25, s impulsním svedeným proudem 25 kA (10/350). Uvedený svodič zabírá pro každou fázi pouze jeden modul na liště DIN – šířka třífázové ochrany je 52 mm. Pro budovy vystavené častým úderům blesku (výškové stavby, vysílače) a pro budovy, ve kterých mohou vzniknout velké ztráty a/nebo může dojít k ohrožení většího množství lidí (jaderné elektrárny, chemické provozy, sklady výbušnin, ale i kina, nemocnice, soudní budovy a školy), je požadavek dimenzování pro jeden pól až 35 kA (10/350). Zde firma SALTEK nabízí dvě možnosti: klasické jiskřiště FLP-A60 (o šířce dvou modulů) se svedeným proudem 60 kA (10/350) a novější uzavřené jiskřiště FLP-A35 s impulsním svedeným proudem 35 kA (10/350). Uzavřené jiskřiště FLP-A35 se šířkou pouze jednoho modulu a s ochranným potenciálem 3,5 až 4 kV je moderní alternativou ke klasickým svodičům FLP-A25 a FLP-A60. Svodič FLP-A35 splňuje i nejpřísnější požadavky na dimenzování, protože třípólová sestava o šířce pouhých 52 mm svede impulsní proud převyšující 100 kA (10/350). Pro další úsporu místa a zjednodušení montáže je důležitá skutečnost, že jiskřiště je bezvýfukové a nemá žádné omezení při montáži. Zvláštní kapitolu tvoří varistorové svodiče bleskových proudů typu FLP-275V. Ty jsou určeny k zařazení v objektech bez vlastního hromosvodu a s kabelovou přípojkou nízkého napětí, které nejsou v exponovaných bouřkových oblastech. Třípólová verze FLP-275V/3 zaujímá šířku tří modulů a svede impuls asi 20 kA (10/350) – to je pro tyto objekty dostatečné. Pro řadovou obytnou zástavbu byl vyvinut zesílený varistorový svodič bleskového proudu FLP-275VE, kde jeden pól zabírá dvě modulární pozice na liště DIN. Třípólová sestava svede impulsní proud až 40 kA (10/350), což je pro řadové domky v běžně exponovaných místech postačující. Svodič FLP-275VE má i při svedení maximálního impulsního proudu ochrannou úroveň pod 2 kV a splňuje tak požadavek koordinace i pro druhý stupeň. U běžných rodinných domů a podobných objektů tedy lze tento svodič použít jako plnohodnotnou náhradu prvního a druhého stupně. Co se týče citlivých spotřebičů, po doplnění ochranou třetího stupně využitím adaptéru SALTEK TV-Overdrive X16 (pro televize), SAT-Overdrive X16 (pro satelity), FAX Overdrive F6 (pro počítače s modemem) je možné považovat instalaci a spotřebiče za dostatečně ochráněné. Někteří tzv. odborníci nabízejí obdobnou ochranu jako náhradu všech tří stupňů. To samozřejmě „staví na hlavu“ zonální ochranu, a navíc praxe již dostatečně prověřila nesmyslnost takového tvrzení. Těmto odborníkům totiž nic neříká nejen zonální ochrana, ale ani rozdílové potenciály, hlavní a doplňující pospojení a další základní pojmy z bezpečnosti elektrických rozvodů. Po zajištění koordinace prvního stupně ochrany v místě instalace a po zajištění jejího dimenzování je třeba dohlédnout na koordinaci mezi prvním a druhým stupněm. Na základě dlouholetých zkoušek ve vlastní laboratoři EMC předepisuje firma SALTEK mezi prvním a druhým stupněm koordinační vzdálenost 10 m (měřeno po kabelu) nebo zařazení koordinačních tlumivek RTO v sérii s napájecím vedením mezi prvním a druhým stupněm. Vedení, resp. tlumivky, rozdělí energii bleskových proudů mezi první a druhý stupeň tak, aby nedošlo k poškození druhého stupně a přitom aby byl ochranný potenciál minimální. Rázové oddělovací tlumivky pro zajištění koordinace mezi prvním stupněm typu FLP-Axx a druhým stupněm typu SLP-275, resp. SLP-275 V (s výměnnými varistorovými moduly), jsou k dispozici pro jmenovité proudy 16, 35, 63, 125, 200 a 250 A. S umístěním oddělovacích tlumivek běžně nejsou problémy. V některých případech, zejména při dodatečné montáži svodičů do malých rozváděčů, však není dostatek místa. Jindy je zase třeba umístit druhý stupeň přímo v rozvodně pro ochranu řídicí elektroniky a přitom odběr se počítá na stovky ampérů (tak velké tlumivky nejsou k dispozici) a požadované vzdálenosti není možné v samotné rozvodně dosáhnout. Proto společnost SALTEK uvádí na trh technologickou novinku typu FLP-A35-0,9 – špičkový svodič bleskových proudů s ochranným potenciálem pouhých 900 V (obr. 1), s bezvýfukovým jiskřištěm, se svedeným impulsním proudem až 35 kA (10/350). To vše v modulárním pouzdru na lištu DIN, zabírajícím pouhých 17,5 mm. Při použití této převratné novinky není zapotřebí žádná vzdálenost mezi prvním a druhým stupněm. Je možné říci, že svodič FLP-A35-0,9 je vnitřně koordinován s druhým stupněm, zajišťuje jeho minimální zatěžování a téměř neskutečný ochranný potenciál 900 V i při svedení bleskových proudů 100 kA (10/350) u trojfázového rozvodu nízkého napětí. Plnohodnotná sestava prvního a druhého stupně, složená ze tří svodičů bleskových proudů FLP-A35-0,9 a jednoho třífázového svodiče přepětí SLP-275/3, přitom na liště DIN zabírá bezkonkurenčních 10,5 cm, nemá žádné omezení při montáži a lze ji pořídit za velmi přijatelnou cenu. Norma ČSN 33 0420 požaduje ochrannou úroveň druhého stupně ve výši 2,5 kV. Ochranná úroveň svodičů přepětí SALTEK řady SLP-275 přitom dosahuje pouhých 1,5 kV. Svodiče jsou schopny svést maximální proud až 40 kA na jeden pól – třífázová verze je schopna svést impulsní proud značně převyšující hodnotu 100 kA (8/20). Zmíněné svodiče přepětí bývají podle návrhu německé normy EDIN VDE 0675-6 označovány jako svodiče třídy C a podle normy IEC 61643-1 jako svodiče třídy II. Podle citovaného návrhu německé normy je minimální jmenovitý svedený proud svodiče druhého stupně 5 kA (8/20). Běžným místem instalace svodičů této třídy jsou podružné rozváděče, napájecí rozváděče technologických linek a strojů NC, telekomunikačních ústředen apod. Dimenzování druhého stupně musí uvážit projektant podle pravděpodobnosti atmosférických přepětí, podle typu provozu a četnosti a amplitudy spínacích přepětí, podle velikosti objektu a vzdálenosti mezi prvním a druhým stupněm. Firma SALTEK nabízí dvě řady ochran v této třídě: SLP-275 (svodič je vcelku) a SLP-275 V (varistorový modul je možné za provozu a pod napětím vytáhnout, popř. vyměnit). Obě řady jsou nabízeny v provedení pro napětí 75, 130, 240, 320, 385, 440, 550, a 880 V AC, v jedno-, tří- a čtyřpólových verzích s lokální optickou signalizací stavu každého pólu a s možnou dálkovou signalizací stavu, realizovanou pomocí přepínacího bezpotenciálového kontaktu. Dimenzování těchto svodičů je postačující i pro náročné průmyslové rozvody nízkého napětí s četnými spínacími pulsy a s možností vysokých hodnot indukovaných atmosférických přepětí. Automatizované čištění, pájení a pasivace používaných varistorů zaručují jejich dlouhou životnost – přesahující patnáct let. Z každé šarže vyrobených varistorových svodičů jsou vybrány vzorky pro životnostní zkoušky, které řídí PC se speciálním programem – celá zkouška je vykonána bez zásahu obsluhy.  V klasickém zapojení svodičů přepětí mezi pracovní vodiče a PE jde především o potlačení indukovaných atmosférických (podélných) přepětí. V provozech, kde je enormní četnost spínacích přepětí, je možné upřednostnit tzv. zapojení 3 + 1, kde tři varistorové svodiče jsou zapojeny mezi fáze a neutrál a jeden jiskřišťový svodič mezi neutrál a PE. Toto zapojení minimalizuje tzv. příčné přepětí mezi L a N. Firma SALTEK uvedla na trh třífázový svodič druhého stupně se zapojením 3 + 1 pro sítě TN-S a TT pod typovým označením SLP-275 V/3 + 1 (výměnné varistorové moduly i jiskřišťový modul, možnost dálkové signalizace – obr. 2). Dimenzování varistorových modulů je stejné jako u klasické řady SLP-275, dimenzování modulu G, zapojeného mezi N a PE, je max. 25 kA (8/20). Ochranný potenciál třetího stupně svodičů je dán normou ČSN 33 0420 pro rozhraní kategorie přepětí I a II na úrovni 1,5 kV. Podle návrhu německé normy EDIN VDE 0675-6 jsou tyto prvky označovány jako svodiče třídy D a podle mezinárodní normy IEC 69643-1 jako svodiče třídy III. Jejich schopnost svádět impulsní proudy se u svodičů SALTEK třídy D běžně pohybuje v souladu s normami v intervalu mezi 1,5 a 10 kA (8/20) a jejich ochranný potenciál je 800 V až 1,3 kV. Místem jejich instalace je zásuvka (chráněná zásuvka SALTEK, typ DA-275 PP v různých verzích), adaptér do zásuvky (adaptéry SALTEK řady OVERDRIVE), prodlužovací přívod (SALTEK, typ P-PROTECTOR, RACK-PROTECTOR pro 19" skříně) nebo mohou být konstruovány jako náhrada napájecích svorek chráněného zařízení (SALTEK, typ DA-275 DJ, DA-275 DF s vysokofrekvenčním filtrem). Smyslem třetího stupně ochrany je přímá ochrana zařízení, a proto se tyto svodiče umisťují co nejblíže k napájecím svorkám zařízení, aby se zamezil vznik indukovaného přepětí mezi svodičem a zařízením. Koordinace svodičů druhého a třetího stupně je dosaženo vedením délky 5 m a/nebo zapojením koordinačních tlumivek RTO. V praxi se potřeba tlumivek mezi druhým a třetím stupněm vyskytuje jen zřídka. Pro běžnou elektroniku se používají svodiče bez vysokofrekvenčního filtru. Pro přístroje obsahující procesor a paměť (PC, ústředny EZS, EPS, měřicí ústředny apod.) se zásadně volí kombinace svodiče s vysokofrekvenčním filtrem. Tato kombinace ochrání spotřebič před zničením, ale také podstatně zmenší četnost softwarových poruch procesoru a paměti a prodlouží bezporuchový provoz chráněné elektroniky. Popsaná třístupňová ochrana rozvodu nízkého napětí realizovaná s využitím svodičů SALTEK a koordinovaná a dimenzovaná podle požadavků norem a podle doporučení výrobce zajišťuje dokonalou ochranu rozvodů a zařízení proti přepětí a podstatně prodlužuje střední dobu mezi servisními zásahy u elektroniky chráněných zařízení. Dlouholetá praxe ukázala, že investice do koordinovaného systému svodičů SALTEK je výhodná a její návratnost je překvapivě rychlá. SALTEK s. r. o. |