Ochrana samočinným odpojením napájania: princíp a podmienka odpojenia
„Dal som istič, takže som chránený” — nie celkom. Ochrana pri poruche neznamená, že istič vypadne, ale že vypadne v požadovanom čase (0,4 s pri zásuvke 230 V v sieti TN). A či ten čas stihneš, závisí od impedancie poruchovej slučky — od káblov a od PE — nie od dobrej vôle ističa.
„Natiahol som káble, dal ističe, hotovo — je to chránené.” Do tejto pasce padajú aj skúsení elektrikári. Istič, ktorý pri poruche vypne, ale spraví to za tri sekundy pri zásuvke 230 V, je — na papieri — vypnutý. V skutočnosti normu nedodržal a niekoho nechal s rukou na kryte pod napätím oveľa dlhšie, než mal. Ochrana samočinným odpojením napájania sa neposudzuje podľa toho, či vypne, ale podľa toho, ako rýchlo.
Kde sa uplatňuje: vrstva „pri poruche”
Ide o druhú polovicu ochrany pred zásahom elektrickým prúdom (o prvej — izolácia a kryty — som písal samostatne). Tu nastupuje moment, keď izolácia povolila a kovový kryt prístroja sa náhodne ocitne pod napätím. Podľa Art. 4.1.4.1.1 je samočinné odpojenie napájania najpoužívanejšie ochranné opatrenie v inštaláciách. Princíp z Art. 4.1.4.1.2 je priamy: pri poruche so zanedbateľnou impedanciou medzi vodičom a prístupnou vodivou časťou (alebo PE) musí prístroj samočinne prerušiť napájanie v stanovenom maximálnom čase.
Preložené do reči staveniska: ak sa fáza dotkne krytu, poruchový prúd sa uzavrie cez ochranný vodič (PE) späť k zdroju. Tento prúd musí byť dostatočne veľký na to, aby vynútil vypnutie ochrany skôr, než sa dotykové napätie stane nebezpečným pre toho, kto siahne na prístroj.
Dôsledok, na ktorý mnohí zabúdajú: ak je PE niekde na trase prerušený, poruchová slučka sa už nemôže uzavrieť a nadprúdová ochrana nemusí vypnúť vôbec — kryt zostane pod napätím. Práve preto spojitosť ochranného vodiča nie je rozmar, ale podmienka, aby celý tento mechanizmus fungoval.
Ako rýchlo: medzník 50 V a Tabuľka 4.1
Prečo maximálne časy, a nie len „čo najrýchlejšie”? Pretože medzníkom normy je dohodnuté medzné dotykové napätie UL = 50 V c.a. — hodnota, z ktorej sú odvodené maximálne časy prerušenia (poznámka v Tabuľke 4.1 to hovorí výslovne). Nie že by každý kontakt pod 50 V bol „bezpečný”, ale toto je referenčný prah normy. Z toho plynie: čím je napätie voči zemi (U0) väčšie, tým vyššie porucha vytlačí dotykové napätie, takže dovolený čas klesá. Časy z Tabuľky 4.1 platia pre koncové obvody neprevyšujúce 32 A (Art. 4.1.4.1.3) — teda presne pre zásuvky a osvetlenie v byte.
| Sieť | 50 V<U0≤120 V | 120 V<U0≤230 V | 230 V<U0≤400 V | U0>400 V | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| c.a. | c.c. | c.a. | c.c. | c.a. | c.c. | c.a. | c.c. | |
| TN | 0,8 | Poznámka 1 | 0,4 | 5 | 0,2 | 0,4 | 0,1 | 0,1 |
| TT | 0,3 | Poznámka 1 | 0,2 | 0,4 | 0,07 | 0,2 | 0,04 | 0,1 |
Pásmo, ktoré sa nás priamo týka, je 120<U0≤230 V c.a. — domáca sieť 230 V voči zemi: 0,4 s v TN, 0,2 s v TT. (Poznámka 1 z tabuľky: pri c.c. 50–120 V môže byť prerušenie vyžadované z iných dôvodov než zásah. Poznámka 2: ak prerušenie zabezpečuje prúdový chránič, uplatňuje sa Art. 4.1.5.2.) Tabuľka pripúšťa ešte jednu úľavu: v TT, ak prerušenie zabezpečuje nadprúdová ochrana a ochranné pospájanie zahŕňa všetky cudzie vodivé časti, môžeš použiť časy ako pre TN.
Prečo ťa ani dobrý istič NEMUSÍ ochrániť
Tu sa uzatvára téza z úvodu. Aby odpojenie nastalo v požadovanom čase, nestačí dať vypínač — treba, aby impedancia poruchovej slučky bola dostatočne malá, aby poruchový prúd dosiahol vypínací prah. Art. 4.1.4.1.10 to vyjadruje vzorcom, pre siete TN:
- Zs — impedancia poruchovej slučky: zdroj + fázový vodič po miesto poruchy + ochranný vodič od poruchy späť k zdroju (v ohmoch).
- Ia — prúd, ktorý vyvolá samočinné vypnutie v požadovanom čase. Tu býva častý omyl: pri MCB Ia nie je menovitý prúd (16 A, 20 A), ale prúd, pri ktorom vypne v predpísanom čase — a ten závisí od charakteristiky. MCB s charakteristikou C vypína rýchlo (v magnetickej oblasti) až pri cca 5–10× In.
- U0 — menovité napätie medzi fázou a zemou (vo voltoch).
Inak povedané: ak Zs narastie, poruchový prúd klesne — a ak klesne príliš, ani úplne dobrý istič už nevypne v požadovanom čase. Elektricky príliš „dlhá” slučka (tenký kábel, dlhá trasa, poddimenzovaný PE) je presne toto.
Práve preto sú prierez vodičov, voľba ochrany a dodržanie časov z Tabuľky 4.1 jeden a ten istý problém, nie tri samostatné rozhodnutia. „Dal som MCB 16 A” nehovorí nič, ak je poruchová slučka príliš veľká na to, aby pri poruche prúd dosiahol prah rýchleho (magnetického) vypnutia v požadovanom čase.
Jedna poznámka, keďže ju norma uvádza tiež v Art. 4.1.4.1.10: ak je ochranou prúdový chránič, Ia je menovitý rozdielový vypínací prúd — oveľa menší než prah MCB. Práve preto, že je malý, prúdový chránič „prejde” podmienkou aj pri slučke s veľkou impedanciou; jeho vlastné overenie má však svoje pravidlá, ktoré rozoberám osobitne.
Keď to v čase nejde
Norma ťa nenechá v štichu, ak čas nestihneš. Art. 4.1.4.1.7: ak samočinné prerušenie nemožno dosiahnuť v príslušnom čase, treba zriadiť doplnkové ochranné pospájanie — nerezignuješ na bezpečnosť, pridáš opatrenie, ktoré drží dotykové napätie nízko.
Kde do toho vstupuje ElectroSchema
Z ochrany pri poruche aplikácia overuje tú časť, ktorú dokáže „vidieť” z plánu — prítomnosť prúdovej ochrany tam, kde ju norma vyžaduje: V05 upozorňuje na zásuvky, V18 na svetelné obvody bez prúdového chrániča ≤ 30 mA pred nimi (Art. 4.1.5.2.1) a V07 vyžaduje IP44 v kúpeľniach. Podmienka Zs·Ia ≤ U0 naproti tomu vyžaduje skutočnú impedanciu slučky (údaje z miesta), takže zostáva kontrolou pri projektovaní a meraním pri uvedení do prevádzky — nie niečím, čo sa dá odvodiť len z výkresu. Práve preto sa oplatí myslieť na to od začiatku: prierezy a trasy, ktoré držia Zs malé, aby boli časy z Tabuľky 4.1 reálne, a nie len odškrtnuté vo výpočte.
Diskusia
Komentáre sú pred zverejnením moderované. Tvoj e-mail sa verejne nezobrazuje.