Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Ochrana před úrazem el. proudem v odběrných zařízeních - především v sítích TN-C-S Používání proudových chráničů Ing. Michal Kříž.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Ochrana před úrazem el. proudem v odběrných zařízeních - především v sítích TN-C-S Používání proudových chráničů Ing. Michal Kříž."— Transkript prezentace:

1 Ochrana před úrazem el. proudem v odběrných zařízeních - především v sítích TN-C-S Používání proudových chráničů Ing. Michal Kříž

2 Ochrana automatickým odpojením od zdroje vyžaduje obecně především: -ochranné uzemnění (neživé části současně přístupné dotyku musí být prostřednictvím ochranného vodiče spojeny se stejným uzemněním) -ochranné pospojování (viz obrázek), kterým se vzájemně spojí ochranný vodič, uzemňovací přívod -kovová potrubí -kovové konstrukční části -kovová konstrukční výztuž, pokud je přístupná -automatické odpojení v případě poruchy -v sítích AC 230 V musí v koncových obvodech (do 32A) dojít k vypnutí do: • 0,4 s v sítích TN • 0,2 s v sítích TT v distribučních obvodech a koncových obvodech nad 32A • v sítích TN do 5 s, • v sítích TT do 1s.

3 Uzemnění a pospojování provedené nejen za účelem ochrany automatickým odpojením, ale i pro vyrovnání potenciálů při jiných poruchách, např. v důsledku atmosférických přepětí. 1.Přípojnice hlavního pospojování 2.Základový zemnič 3.Spojení se zemničem 4.Svodič bleskového proudu 5.Připojovací svorka 6.Pásek přichycení k trubce 7.Uzemňovací přívod 8.Oddělovací jiskřiště M – plynoměr, vodoměr

4 Doplňková ochrana Ve střídavé síti musí být doplňková ochrana citlivými proudovými chrániči provedená u:  zásuvek, jejichž jmenovitý proud nepřekračuje 20 A, které jsou užívány laiky (osobami bez elektrotechnické kvalifikace) a jsou určeny pro všeobecné použití; a POZNÁMKA Výjimkou mohou být: -zásuvky určené k použití pod dozorem znalé nebo poučené osoby, např. v některých komerčních nebo průmyslových provozech nebo -zvláštní zásuvka určená pro připojení speciálního druhu zařízení. POZNÁMKA N Takovými zásuvkami pro speciální druh zařízení mohou být např. zásuvky pro zařízení kancelářské a výpočetní techniky nebo pro chladničky, tj. zásuvky pro napájení zařízení, jehož nežádoucí vypnutí mohlo být příčinou značných škod.  mobilních zařízení určených pro venkovní použití, jejichž jmenovitý proud nepřesahuje 32 A.

5 Princip proudového chrániče V magnetickém jádru, na kterém jsou navinuta vinutí vodičů vedoucích pracovní proud (vodičů L a N u jednofázových chráničů, nebo vodičů L1, L2, L3 a N u třífázových chráničů) se při nerovnováze těchto proudů indukuje střídavé magnetické pole, které v sekundárním vinutí indukuje proud, jenž při překročení určité hodnoty uvede do činnosti cívku odpínacího relé.

6 Síť TN-C Síť TN - charakterizovaná spojením neživých částí s uzemněným bodem sítě prostřednictvím ochranného vodiče. Na obrázku je klasické provedení sítě TN, které se v ČR uplatňovalo v běžné výstavbě do r V těchto sítích, které se nadále provozují, se pro funkci ochranného vodiče PE využívá nulový (dříve střední) vodič sítě N. Označení tohoto vodiče je tedy PEN (dřívější název tohoto vodiče byl "nulovací"). Takto provedené sítě TN tedy využívají jednoho vodiče s kombinovanou funkcí – anglicky "combined“. Proto se označují TN-C.

7 Síť TN-S Síť TN-S - v celé síti jsou vedeny ochranný a nulový vodič jako dva samostatné – oddělené – anglicky „separated“ – vodiče. Proto se označují TN-S.

8 Síť TN-C-S V síti TN-C-S je funkce nulového a ochranného vodiče v části sítě sloučena do jediného vodiče. Tato část je tedy označena TN-C. V navazující druhé části jsou vodiče nulový a ochranný vedeny samostatně. Tato část je proto označována TN-S. Dohromady je tato síť označována TN-C-S.

9 Proč je důležité používat sítě TN-S? Aby se minimalizovaly elektromagnetické účinky. Podle ČSN (Ochrana před napěťovým a elektromagnetickým rušením) se sítě TN-C se nesmějí používat v novostavbách, které obsahují nebo u nichž je pravděpodobné, že v budoucnu budou obsahovat významné množství zařízení informační techniky. Navíc k tomu se ještě doporučuje, aby se sítě TN-C nadále nepoužívaly ani v již existujících budovách, které obsahují, nebo u nichž je pravděpodobné, že budou obsahovat, významné množství zařízení informační techniky. Je nejen pravděpodobné, ale téměř jisté, že v instalacích TN-C se proud zátěže nebo poruchový proud rozdělí prostřednictvím ekvipotenciálního pospojování do kovových součástí (např. potrubí, nosníků) v budově.

10 Znázornění toho, jak se v síti TN-C proud rozděluje do kovových součástí (např. potrubí, nosníků) v budově. 1) Úbytek napětí ΔU není za normálních provozních podmínek roven nule 2) Smyčky omezené plochy vytvořené návěstními nebo datovými kabely 3) Cizí vodivé části Síť TN-C-S v existující instalaci budovy V uvedené síti TN-C-S proud, který by v síti TN-S tekl pouze nulovým vodičem, teče také stíněními nebo referenčními vodiči návěstních kabelů, neživými a cizími vodivými částmi, jako jsou kovové stavební konstrukce.

11 Uspořádání sítě TN-C-S, ve které k rozdělení vodiče PEN dochází na vstupu do objektu. Tím se proudům nulového vodiče zabrání, aby protékaly vodivými konstrukčními částmi stavby a zabrání se i tomu, aby protékaly stíněními nebo referenčními vodiči návěstních kabelů. Síť TN-C-S upřednostňovaná v novějších budovách

12 Proudům nulového vodiče se zabrání, aby protékaly v pospojované stavbě použitím sítě TN-S od začátku v místě připojení ke spotřebitelově vlastnímu napájecímu transformátoru. Síť TN-S v budovách s významným množstvím zařízení informační technologie a s vlastním transformátorem

13 Síť TN – odvození podmínky automatického odpojení Síť TN – charakteristiky a podmínky ochrany. Mezi tyto podmínky patří:  celistvost uzemnění instalace. Ta závisí na spolehlivosti a účinnosti spojení vodičů PEN nebo PE se zemí - vodič PEN je uzemněn v řadě bodů - odpor uzemnění sítě není větší než 2 Ω, resp. ρ/100 - nulový nebo střední bod silové napájecí sítě musí být uzemněn  v pevných instalacích může jediný vodič sloužit zároveň jako ochranný i jako nulový vodič (vodič PEN ), a to za předpokladu, že jsou splněny požadavky na jeho průřez (10 mm 2 Cu, 16 mm 2 Al); přitom do vodiče PEN nesmějí být zařazovány žádná spínací ani odpojovací zařízení  musí být splněna podmínka kladná na impedanci poruchové smyčky Z s × I a ≤ U o (podmínky s ohledem na oteplení vodičů apod. )

14 Ochranné přístroje zajišťující automatické odpojení Jako ochranné přístroje zajišťující automatické odpojení mohou být použity: - nadproudové ochranné přístroje (především pojistky a jističe) - proudové chrániče Charakteristiky čas – proud pojistky (červená) a jističe (modrá) a poruchové proudy I p spolu s předepsanými dobami odpojení t o a skutečnými dobami odpojení t p a t p ve kterých jisticí prvky (pojistka a jistič) vypnou

15 Proudové chrániče Pro zajišťování ochrany v případech, pro něž se dnes s úspěchem uplatňují proudové chrániče, se dříve používaly a většinou se používají i doposud nadproudové ochranné přístroje. Na níže uvedeném obrázku je znázorněno, jak se uplatněním proudových chráničů změnila účinnost těchto ochranných opatření. Především jsou to vysoká citlivost a krátká doba vybavení (viz další obrázek), které hovoří pro proudové chrániče.

16 Porovnání účinnosti proudových chráničů s klasickými jisticími prvky, pokud se týká velikostí proudů a dob odpojení

17 Charakteristiky proudových chráničů (selektivních – S, zpožděných – označovaných G a pro všeobecné použití – bez označení) Pozn. – Chrániče G se označují také HPI

18

19 Před čím nás proudové chrániče chrání a co mohou zajišťovat Opatření na ochranu Způsob působeníUplatněníPředepsáno v normě základníJenom ve zvláštních případech při odstraněném krytu ČSN EN ČSN při porušeRychlé vypnutí poruchového proudu, který by mohl mít za následek nebezpečí úrazu při automatickém odpojení ČSN doplňkovouRychlé přerušení tělem procházejícího zdraví nebezpečného proudu v místech a při činnostech se zvýšeným ohrožením ČSN

20 Opatření na ochranu Způsob působeníUplatněníPředepsáno v normě před nebezpečí m požáru Odpojení poruchových (plazivých) proudů v místech s velkou pravděpodobnost í mechanického poškození a s hořlavými materiály ČSN ČSN ČSN před nadproudy Rychlé odpojení zemních spojení, omezení tepelného zatížení ochranných vodičů jako vedlejší účinek ochrany při poruše ČSN připojených zařízení Odpojení svodových nebo poruchových proudů, které by mohly vést k poruše připojených zařízení všeobecněČSN odpojenímMožnost odpojení částí zařízení od zdroje odpojením chrániče všeobecněČSN

21 Samozřejmostí, o které nikdo nezapochybuje, je to, že proudový chránič nemůže být použit v síti TN-C (ochranný vodič musí být veden samostatně, oddělený od vodiče nulového nebo středního, a to mimo chránič). Můžeme se ovšem setkat s tím, že z důvodu chybné montáže je ochranný a nulový vodič za chráničem opět spojen. Na základě laické úvahy by chránič i v takovém případě na poruchový proud reagovat měl, protože by při paralelním vedení vodičů vedených přes chránič a mimo chránič, přeci měla polovina proudu, vedeného mimo chránič způsobit jeho vybavení, sice s poloviční citlivostí ale přeci jen vybavení. Proč tomu tak není, je naznačeno na obrázku. Vodič PEN je rozdělen na dva paralelní vodiče PEN, které tvoří smyčku, která je zkratovaným sekundárním obvodem napájeným z magnetického obvodu chrániče. Tento proud eliminuje proud druhého vodiče PEN procházející mimo chránič. Proudový chránič a síť TN-C

22 Selektivita proudových chráničů Příklad uspořádání, které má dvě úrovně selektivity použitím proudových chráničů běžného typu a typu S, popsaných v IEC 61008:

23 Selektivita proudových chráničů Příklad uspořádání, které má tři úrovně selektivity. Kromě dvou typů proudových chráničů zobrazených na obrázku 3 je možno uplatnit ještě jeden typ, s určitým časovým zpožděním, který normy specializované na proudové chrániče (ČSN IEC 755 a EN 61008) nepokrývají. Jedná se o jistič s proudovým chráničem, který odpovídá příloze B IEC a je v souladu s požadavky ČSN

24 Praktická ukázka selektivity proudových chráničů na různých úrovních

25 Instalace proudových chráničů podle předpisů v praxi Dodatečná montáž chrániče v síti TN--C Pokud jde o suché prostory a pokud většina používaných spotřebičů je v provedení třídy II, tak není důvod nedůvěřovat klasické ochraně zajišťované jističi a pojistkami. Ve většině případů bude tato dvouvodičová technika sloužit ještě dlouho i v tomto století. Ochrana v ní přitom odpovídá stavu techniky, kdy byla taková instalace zřizována. Pro elektrická zařízení v koupelnách, na zahradách, garážích, domácích dílnách apod. by se však měly proudové chrániče dodatečně namontovat. Pokud se k tomu rozhodnete, je třeba vzít v úvahu zda 1)k danému prostoru vede jedno dvouvodičové vedení (L a PEN), 2)v instalaci je zajištěna alespoň původní ochrana, která je ověřena revizí, 3)z technického hlediska není nutné nebo v současné době není možné zavést síť TN-S. Za těchto okolností, pokud chceme zvýšit úroveň bezpečnosti, je instalování proudového chrániče v místě, kde existuje zvýšené nebezpečí úrazu elektrickým proudem, prakticky jediným možným řešením.

26 Možnost 1: Použití zásuvky s chráničem bez hlídání ochranného vodiče

27 Možnost 2: Použití zásuvky s chráničem s hlídáním ochranného vodiče

28 Jak ukazují zapojení na předchozích obrázcích, hlídá se v těchto případech i ochranný vodič. V čem toto "hlídání" spočívá. Ochranný vodič je v těchto případech veden vnitřkem magnetického obvodu, takže při poruše izolace, nebo jestliže se někdo dotkne živých částí, dojde ke vzniku rozdílu proudů jako v chrániči, který hlídáním ochranného vodiče vybaven není. Tím je zajištěna jak ochrana při poruše, tak doplňková ochrana. V tom není žádný rozdíl oproti zásuvce s chráničem bez hlídání ochranného vodiče. Pro hlídání ochranného vodiče hovoří případy úrazů, ke kterým při použití chrániče bez hlídání ochranného vodiče došlo.

29 Jestliže se u zařízení, které je jinak v bezvadném stavu, přeruší vodič PEN, je v případě podle obr. a ten, kdo se dotkne neživé části, trvale ohrožen, protože na neživé části se také trvale vyskytuje napětí, a to plné fázové napětí. To na situaci nezmění ani nasazení chrániče bez hlídání stavu ochranného vodiče. Na obr. b vidíme, že ten, kdo se dotkne elektrického předmětu třídy I, který je za přerušeným vodičem PEN a za takovýmto chráničem, vlastně nijak chráněn není. Napětí a následně při dotyku pak také proud se dostávají přes ochranný vodič na neživou část a pak na toho, kdo se této neživé části dotýká. Chráničem přitom teče stejný proud do spotřebiče jako ze spotřebiče a chránič tedy žádnou chybu nezaznamená. Napětí a následně při dotyku pak také proud se dostávají přes ochranný vodič na neživou část a pak na toho, kdo se této neživé části dotýká. Chráničem přitom teče stejný proud do spotřebiče jako ze spotřebiče a chránič tedy žádnou chybu nezaznamená.

30 Úrazu elektrickým proudem se dá zabránit i v takovém případě. To ukazují následující obr. a a b. Na těchto obrázcích je vidět, jak se poměry z hlediska nebezpečí úrazu vylepší, jestliže se bod rozdělení vodiče PEN uzemní (může se uzemnit i samotný vodič PE, za bodem rozdělení). Ještě lepší jsou poměry při připojení bodu rozdělení vodiče PEN na hlavní pospojování. Pak je dokonce pravděpodobné, že poruchu odpojí předřazený jisticí prvek.

31 Vhodnějším řešením, při němž se využije schopnosti samotného chrániče, však je použití chrániče s hlídáním stavu ochranného vodiče. Tento případ je znázorněn na vedlejším obrázku. Na něm vidíme, že při dotyku neživé části, která se (při přerušeném vodiči PEN) dostane prostřednictvím ochranného vodiče pod napětí, již součet proudů protékající magnetickým obvodem chrániče není roven nule. Je to proto, že magnetizace jádra chrániče není vyvolávána již jenom proudy protékajícími pracovními vodiči ale i proudem protékajícím ochranným vodičem.

32 Zde je třeba se seznámit s formálními důvody proti průchodu ochranného vodiče magnetickým obvodem chrániče. Ty měly svou příčinu v prvních konstrukcích chráničů. Příslušná ustanovení jsou v současné době upravována. Faktickým nedostatkem výše uvedeného zapojení je spojení neživé části se zemí – viz vedlejší obrázek. Při něm totiž část pracovního proudu, která by jinak procházela vodičem N, prochází také zemí, resp. pospojováním v objektu. I když je tento proud obvykle velmi malý může vyvolat nežádoucí působení chrániče.

33 Druhy poruchového - rozdílového proudu Důležité je vědět, na jaký proud jsou vlastně chrániče konstruovány. Ve spotřebičích se totiž běžně používají polovodičová zapojení. Takové spotřebiče odebírají ze střídavé sítě proud, jehož průběh se od sinusového značně liší. Pro nasazení správného typu chrániče je třeba rozlišovat mezi • přibližně střídavými proudy, • pulzujícími stejnosměrnými proudy a • hladkými stejnosměrnými proudy. Chrániče, které reagují jen na střídavý reziduální proud, jsou chrániče typu AC. Používá se pro ně tato značka: Chrániče, které jsou vhodné pro použití v elektrických zařízeních, v nichž se vyskytují jak střídavé, tak i pulzující stejnosměrné reziduální proudy jsou chrániče typu A. Používá se pro ně tato značka: Poměrně málo se ještě používají chrániče, které kromě toho, že reagují jak na střídavé, tak i pulzující stejnosměrné reziduální proudy, reagují také na hladké stejnosměrné reziduální proudy. Jsou to chrániče typu B. Pro ty dlouhou dobu nebyla příslušná značka vymyšlená. Dnes je to jednoduše značka V následující tabulce jsou uvedeny poruchové proudy podle použitých polovodičových zařízení.

34 Poruchové proudy ve vztahu k polovodičovým zařízením

35 Poruchové proudy ve vztahu k polovodičovým zařízením - pokračování

36 Poruchové proudy ve vztahu k polovodičovým zařízením - zakončení Chrániče typu AC mohou chránit obvody s poruchovými proudy znázorněnými v řádcích 8 a 9. Chrániče typu A mohou chránit obvody s poruchovými proudy znázorněnými v řádcích 1, 4, 5, 8 a 9. Chrániče typu B mohou chránit obvody s poruchovými proudy znázorněnými v řádcích 1 až 9.

37 Další nové typy a nová označení proudových chráničů V novém vydání ČSN EN ed. 2 ( ) Proudové chrániče s vestavěnou nadproudovou ochranou a bez vestavěné nadproudové ochrany pro domovní a podobné použití typu F a typu B jsou vedle chráničů typu B uvedeny i chrániče typu F. Proudový chránič typu F zajišťuje vybavení jako proudový chránič typu A a kromě toho vybavuje i v případě složených reziduálních proudů u jednofázových obvodů napájených mezi fází a nulou a reziduálních pulzujících stejnosměrných proudů superponovaných na vyhlazený stejnosměrný proud. Je určený pro ochranu obvodů s měniči kmitočtu napájených mezi fází a nulovým vodičem. Nemůže se používat pro elektronická zařízení s usměrňovači s dvojitým můstkem napájené ze dvou fází, nebo v případě vyhlazených stejnosměrných proudů. Univerzální proudové chrániče typu B detekují nejen unikající střídavé a tepavé proudy, ale též vyhlazené unikající stejnosměrné proudy.

38

39 K otázce jednopólového nebo dvoupólového jištění V rámci dotazů v diskusním fóru IN-EL (dotaz AG-173) se rozebírala otázka jedno nebo dvoupólového jištění. Aniž by v účinně uzemněných obvodech existovala povinnost uplatňovat v jednofázových obvodech dvoupólové jističe (v trojfázových obvodech čtyřpólové jističe), doplňuji k uvedeným dotazům, že v řadě případů je použití dvoupólového (čtyřpólového) odpojování výhodné. Je to tehdy, jestliže za jedním chráničem je zařazena řada samostatně jednopólovými jističi jištěných obvodů. Při některých poruchách v takových obvodech může být vyhledávání poruch v instalaci za chráničem značně ztíženo. Takovou poruchou může být např. vodivé spojení mezi nulovým vodičem N a zemí, resp. mezi nulovým vodičem a ochranným vodičem PE v některém obvodě za chráničem. Při vyhledávání takové poruchy bychom předpokládali, že ji najdeme jednoduchým odpojováním jednotlivých obvodů. To, že tímto způsobem v daném případě obvod s poruchou nenajdeme, je znázorněno na níže uvedeném obrázku. Za jedním chráničem jsou zařazeny obvody jištěné jednopólově (jističe odpojují pouze fázové vodiče).

40 V obvodu, který je odpojen (obvod napravo) došlo ke spojení vodiče N a vodiče PE. Elektrikář by na první pohled předpokládal, že po odpojení tohoto obvodu jističem by chránič měl držet (je přeci odpojen obvod s poruchou). Obrázek však ukazuje příčinu, proč i po odpojení obvodu dochází k vypínání chrániče. Tím, že se odpojí fáze v obvodu s poruchou, totiž nedojde k rozpojení obvodu s poruchovým proudem a můžeme cvakat jističi, jak chceme, vrtět hlavou a poruchu vyhledáme opravdu jen K otázce jednopólového nebo dvoupólového jištění - pokračování velice těžko. Daleko snadněji se pak samozřejmě vyhledává obvod s poruchou, jestliže použijeme jističe dvoupólové, resp. čtyřpólové. V takovém případě skutečně při odpojení obvodu s poruchou zjistíme, že chránič již “drží”.

41 Je proudový chránič posledním slovem techniky? Rozhodně tomu tak není. V současné době je již vydána mezinárodní norma IEC 62606:2013 Obecné požadavky pro přístroje k detekci chybového elektrického oblouku (AFDD – arc fault detection devices ). Tyto přístroje tedy nereagují na normální běžné proudy, ale na proudy, které, i když jejich velikost je normální, mají nenormální průběh. Tento nenormální průběh proudu může signalizovat poruchu, jež může způsobit požár. Podle této normy přístroje AFDD mají být na jmenovité proudy od 6 A do 63 A a předpokládá se, že budou určeny pro vypínání zkratových proudů od A až do A (a tomu odpovídající účiník – pro zkratové proudy A účiník 0,2). Rozhodně se tedy jedná o přístroje určené spíše pro koncové obvody, nikoliv pro distribuční sítě nebo za transformátory. Poruchy, které AFDD detekují

42 Zkoušky v IEC určují dobu, za kterou přístroj musí přerušit zkušební proud oblouku (čím větší proud, tím kratší doba odpojení – pro proud oblouku 2,5 A se předepisuje odpojení do 1 s, pro proud oblouku 32 A se předepisuje odpojení do 0,12 s). Pro paralelní poruchu (která vlastně představuje nedokonalý zkrat) je předepsána doba odpojení podstatně kratší (neuvádí se v sekundách ale v počtech kmitů – viz pravá strana charakteristiky na následujícím obrázku). Charakteristika činnosti AFDD ve srovnání s charakteristikami jističů

43 Dále se předepisuje koordinace s činností přístrojů chránících před zkratem (pojistkami a jističi). Výrobce musí určit jednak, s kterými ochrannými přístroji může být jednotka přístroje spojena a také, které přístroje jsou vhodné na zajištění úplné ochrany (před obloukem i před nadproudy). Přístroj AFDD nesmí reagovat při normální zátěži, která vyvolává nepravidelné proudy (např. vysavače, elektronické spínané zdroje, motory s rozběhovými kondenzátory, stmívače osvětlení). K tomu slouží příslušné zkoušky přístroje AFDD, jejichž účelem je ověřit, zda přístroj AFDD bude reagovat jenom při poruchových stavech v obvodu se spotřebičem a nezareaguje na nepravidelné proudy napájeného spotřebiče. Jak obtížný je to úkol, ukazují následující obrázky. Rozdíl mezi pracovním proudem vysavače a proudem vznikajícím v daném obvodu při poruše za přítomnosti oblouku

44

45 Příklady, kdy je vhodné AFDD uplatňovat Oblouk v zásuvce

46 Skřípnutá šňůra ve dveřích

47 Uvolněné žíly ve vidliciEliminace vadného výrobku

48 Ukázka AFDDKombinace AFDD s jinými přístroji

49 Bude předepsáno použití AFDD v elektrických instalacích? Zatím existuje a je projednáván návrh na doplnění požadavku na použití AFDD tam, kde existuje zvýšené nebezpečí požáru od elektrických instalací. Jedná se o návrh změny IEC (zavedené v ČSN ed. 2) v tomto smyslu: Automatické odpojení pomocí AFDD se doporučuje také pro ochranu koncových obvodů pro:  prostory s nebezpečím požáru v důsledku povahy zpracovávaných materiálů (např. ve stodolách, v obchodech s látkami, v papírnách),  prostory s hořlavými konstrukčními materiály (např. v dřevěných budovách),  konstrukce šířící požár,  ohrožené prostory s nenahraditelným bohatstvím.


Stáhnout ppt "Ochrana před úrazem el. proudem v odběrných zařízeních - především v sítích TN-C-S Používání proudových chráničů Ing. Michal Kříž."

Podobné prezentace


Reklamy Google