Svodiče bleskového proudu pro zapojení před elektroměrem

Svodiče bleskového proudu pro zapojení před elektroměrem

Koncepce zón bleskové ochrany
Současný účinný systém ochrany elektrických instalací, včetně citlivých elektronických zařízení, je v souladu s mezinárodní normou IEC 61312-1 vystavěn na koncepci zón bleskové ochrany a vyrovnání potenciálů. Podle této koncepce se vnitřní prostory v budovách nebo jiných objektech rozdělí do zón bleskové ochrany (ZBO) přibližně takto:

• 0 – prostory, kde může dojít k přímému úderu blesku,
• 0_A – bez jakéhokoli omezení,
• 0_B – se sníženou pravděpodobností (v ochranném prostoru);

1. za vnějšími zdmi (stěnami), bez přímého úderu, základní odstínění;
2. ve vnitřních prostorách objektu, další odstínění;
3. v kovové (vodivé) skříni elektrického zařízení.

Umístění svodičů
Systém ochrany před přepětím založený na koncepci zón bleskové ochrany vychází ze skutečnosti, že kvalitní ochranu nelze při nynějším stavu techniky zajistit jediným ochranným zařízením. V sítích nízkého napětí může být ideální zapojení svodičů přepětí v místech rozhraní zón bleskové ochrany spojeno s postupným snižováním zbytkového napětí pod úroveň výdržného napětí každé části sítě a odolnost připojeného koncového zařízení. Přitom je třeba, aby přepěťové ochrany byly zapojeny koordinovaně, tj. aby byla postupně snižována energie zbytkového napětí tak, aby ochrany zapojené blíže k přívodu energie do budovy omezily energie postupující úrovně přepětí natolik, že dále zapojené ochrany nebudou poškozeny nebo zničeny. Posledním kritériem je, že umístění přepěťových ochran by mělo být pokud možno v souladu se zvyklostmi elektrických instalací, tj. měly by být umístěny v obvyklých rozváděčích nebo v krabicích zásuvkových rozvodů.

Základní vyrovnání potenciálů v ochraně před bleskem
Na rozhraní ZBO 0/1 jsou svodiče přepětí součástí tzv. základního vyrovnání ochrany před bleskem. Jeho účelem je přímé pospojování velkých kovových konstrukcí uvnitř i vně budovy včetně uzemnění a jejich připojení k tzv. ekvipotenciální přípojnici (na níž má potenciál stejnou hodnotu). Vodiče pod napětím se do tohoto vyrovnání připojují přes svodiče přepětí. Cílem je dosáhnout toho, aby se případné bleskové proudy nebo jejich části odvedly co nejkratší cestou do země a „necouraly“ po instalaci.

Svodiče bleskového proudu
K dosažení základního vyrovnání potenciálů je podle IEC 61024-1 nutné, aby součásti (včetně svodičů sloužících k tomuto vyrovnání) dokázaly bez poškození snést část bleskového proudu, charakterizovaného impulsním (rázovým) proudem s dobou čela 10 µs a dobou půltýlu 350 µs. Proto se svodiče tohoto typu nazývají svodiče bleskového proudu. Přesněji jsou jejich vlastnosti specifikovány v normách.

Zapojení v neměřené části instalace
Aby bylo dosaženo vysoké účinnosti při vyrovnání potenciálu na vstupu instalace do budovy, mají být svodiče bleskového proudu zapojeny co nejblíže „fyzickému“ rozhraní (přechodu) vedení zvenčí do budovy. Zpravidla nebo dosti často jde o část vedení, které se nachází v oblasti, kde ještě není měřen elektrický proud, nebo v blízkosti elektroměrového místa. Zde jde ovšem o oblast zájmu rozvodných podniků a z toho vyplývají vysoké požadavky na svodiče. Co musí splňovat svodiče bleskového proudu, které by byly umístěny v této části?

• Znemožnění nekontrolovatelného odběru.
• Minimální poruchovost.
• Minimální požadavky na manipulaci.
• Minimální možnost přerušení dodávky elektrické energie.

Naproti tomu lze od těchto svodičů očekávat snížení poruchovosti elektroměrů, zvláště u moderních elektronických typů.

Zásady pro využití svodičů v neměřené oblasti
Možnost použít svodiče je typickým příkladem kompromisu mezi požadavky dodavatele elektrické energie (rozvodného závodu) a jeho odběratelem. V roce 1988 byla v Německu na základě dohody VDE a VDEW vydána směrnice [1]. V současné době je v České republice projednávána k vydání obdobná směrnice jako návrh podnikové normy pro energetiku [2]. Při zapojování svodičů v této oblasti je nutné klást požadavky na svodiče, na skříně a s nimi i na způsob připojení svodičů k síti.

Požadavky na svodiče

1. Svodiče přepětí mají splňovat zásadně požadavky na svodiče třídy B, v souladu s návrhem DIN VDE O100-534/A1, přestože v mezinárodní normě IEC 60364-5-534 existuje jiné rozdělení do tříd požadavků I, II a III. Třída požadavků ochrany D totiž daleko lépe odpovídá současnému stavu techniky než třída I a znamená vyšší kvalitu.

2. Připouštějí se výhradně svodiče přepětí konstruované na bázi jiskřiště, v žádném případě na bázi varistorů, ani jsou-li zapojeny paralelně k jiskřišti. (Sériový varistor není – z hlediska dosažení co nejvyšší propustnosti pro impulsní proud – rovněž vhodný.)

3. Propustnost přepěťové ochrany pro bleskový proud má být taková, aby nedocházelo k poškození nebo zničení svodiče částí bleskového proudu, který se může v rámci potenciálového vyrovnání na rozhraní ZBO 0/1 vyskytnout. Obecně je určena v IEC 61312-1 a je dána počtem svodičů v systému a třídou ochrany před bleskem, v níž má být ochranný systém navržen. Propustnost je u svodičů třídy B zásadně prokazována zkouškou impulsní vlnou 10/350 (µs/µs), nikdy se nelze opírat o výsledky zkoušek vlnou 8/20 (µs/µs) nebo jinou!

4. Schopnost zhášení oblouku je důležitý údaj pro posouzení součinnosti svodiče s předřazenou pojistkou, a tím i pro počet přerušování přívodu elektrické energie nebo odpojování svodičů od sítě nn (a tedy ztráty funkce ochrany). Jiskřišťové svodiče mohou být udrženy v zapáleném stavu následným proudem z distribuční sítě, což je v podstatě zkrat v místě jejich zapojení. Zhasnutí oblouku lze dosáhnout:

   a) samočinným zhasnutím (např. vyfouknutím oblouku z prostoru mezi elektrodami) zajištěným konstrukcí jiskřiště,

   b) pojistkou zapojenou v sérii s jiskřištěm, která přeruší proud v oblouku.

Druhá možnost znamená nežádoucí přerušení pojistky, a tím buď přerušení dodávky energie nebo odpojení svodičů. Obojí je nežádoucí.

Ideální je výběr typu svodiče přepětí třídy B s vysokou schopností samočinného zhášení oblouku. Současný stav techniky umožňuje dosáhnout hodnot až 50 kA následného efektivního proudu ze sítě nn, kdy dojde k samočinnému zhasnutí oblouku.

Zařízení přepěťové ochrany třídy požadavků B se samočinným zhášením oblouku pod 3 kA efektivního proudu by znamenalo neúnosně časté přerušení pojistek v neměřeném rozsahu instalace (ve spotřebitelské přípojce), tj. nežádoucí nutnost zásahu v této oblasti. Proto není vhodné.

Obecně lze říci, že vhodným výběrem typů zařízení přepěťové ochrany třídy B lze zcela vyloučit možnost přerušování pojistek v neměřené oblasti účinkem následného proudu z distribuční sítě nn.

Svodiče třídy požadavků B firmy DEHN + SÖHNE
Zmíněným požadavkům beze zbytku vyhovují svodiče bleskového proudu vyráběné ve firmě DEHN + SÖHNE – předního výrobce přepěťových ochran. Nejdůležitější parametry dvou základních typů DEHNport Maxi (obr. 1) a DEHNbloc (obr. 2) jsou uvedeny v tab. 1.

Tab. 1. Nejdůležitější parametry přepěťových ochran typu DEHNport Maxi a DEHNbloc

Splnění požadavků

1. Princip konstrukce v každém případě vyhovuje – vždy jde o jiskřišťový svodič, který během několika desetin až jednotek mikrosekund omezí přepětí na hodnotu několika desítek voltů a tím výrazně odlehčí dále zapojeným svodičům přepětí. K tomu přistupují varianty konstrukčního provedení:

   – DEHNport Maxi je vždy v jednopólovém provedení (tj. pro jeden pracovní vodič), pro montáž na lištu EN 50022 (tzv. lištu DIN),

   – DEHNbloc je v jednopólovém a trojpólovém provedení rovněž na uvedenou lištu. Jednopólové provedení má alternativu označenou NH k zasunutí do pojistkových spodků 00 a 01.

   Kromě těchto základních typů firma nabízí svodiče DEHNgap (bez požadavků na zhášení oblouku) k zapojení mezi vodiče PE a N, pro řešení ochrany 3+1 v sítích TN-S.

2. Propustnost pro bleskové proudy je natolik vysoká, že umožňuje vždy splnit požadavky IEC 61312-1 v nejnáročnější třídě ochrany před bleskem I, tj. pro proud v kanálu blesku 200 kA (10/350) a jeho 50% část pronikající do silového vedení. Projektant si nemusí „dělat hlavu“ se zařazením objektu do určité třídy ochrany před bleskem.

3. Schopnost zhášení oblouku

   – DEHNport Maxi představuje absolutní špičku v tomto ohledu. Díky technologii RADAX-flow si tento svodič „poradí“ s obloukem podporovaným následným proudem až 50 kA z distribuční sítě, a to během první půlperiody. Elektroměrové místo, kde je tak vysoký prospektivní (předpokládaný) zkratový proud, se vyskytuje jen vzácně. Kromě toho již předřazená pojistka od 40 A gL/gG není tímto následným proudem přerušena.

   – DEHNbloc má menší zhášecí schopnost, 3 kA, což vyhovuje v přibližně 85 % případů běžným přípojkám. Proto je vhodné výpočtem nebo měřením ověřit nejvyšší možný zkratový proud v předávacím místě elektrické energie. Při podstatně vyšších zkratových proudech je výhodnější použít typ DEHNport Maxi.

Zapojení před i za elektroměrem obecně
Přestože jsou zmíněné požadavky formulovány pro případ zapojení před elektroměrem ve správě rozvodné organizace, představují uvedené svodiče bleskového proudu zcela obecně ideální řešení pro první instalovanou ochranu na vstupu do budovy, tj. rozhraní zón bleskové ochrany 0/1.

DEHN+SÖHNE
Sarajevská 16
120 00 Praha 2
tel.: 02/22 56 01 04, 22 56 11 21
fax: 02/22 56 24 24
e-mail: dehn.cz@volny.cz