Ochrana samočinným odpojením v elektrických instalacích
z pohledu změny A1 ČSN 332000-4-41
Ing. Karel Dvořáček

Obsah
Hlavní kritérium - odpojení v předepsaném čase
Impedance smyčky při respektování teplého stavu a poklesu vstupního napětí
Příklad parametrů smyčky
Maximální délky vedení při respektování impedance smyčky
Maximální délky vedení při respektování úbytků napětí
Bude třeba v důsledku změny snížit délky vedení?
Další kritéria pro dimenzování a jištění
Upřesnění požadavků na pospojování

 

Hlavní kritérium - odpojení v předepsaném čase
Jedním z hlavních kritérií pro navrhování vnitřních elektrických rozvodů je splnění požadavku na samočinné odpojení elektrického obvodu u něhož došlo k poruše mezí živou částí a neživou vodivou částí (nebo ochranným vodičem) v předepsaném čase. Pro elektrické vnitřní rozvody sítí TN-C-S; 400 V/230 V ~ 50 AC jsou zvláště důležité 2 vypínací časy: do 0,4 s a do 5 s.
Základní podmínka pro charakteristiky nadproudových ochranných přístrojů a impedance obvodů je obecně dána vztahem:

Zs . Ia Ł U0,

kde:
Zs [W] … impedance poruchové smyčky zahrnující zdroj, pracovní vodič k místu poruchy a ochranný vodič mezi místem poruchy a zdrojem;
Ia [A] … proud zajišťující samočinné působení odpojovacího ochranného prvku ve stanovené době;
U0 [V] … jmenovité střídavé napětí proti zemi.

Maximální stanovená doba odpojení pro koncové obvody sítě TN s U0 = 230 V, z nichž se napájejí buď přímo, nebo ze zásuvkového spojení zařízení třídy ochrany I držená ruce, je 0,4 s (viz. tab. 41 A ČSN 33 2000-4-41).

ČSN 33 2000-4-41 v čl. 413.1.3.5 připouští pro koncové obvody napájející pouze upevněná zařízení odpojovací dobu delší než 0,4s, ale nepřesahující 5 s. Pokud jsou ze stejného hlavního rozváděče napájeny obvody vyžadující čas odpojení 0,4 s, musí být splněna jedna z těchto podmínek:

a) impedance ochranného vodiče ZPE mezi hlavním rozváděčem a místem, ve kterém je ochranný vodič spojen s hlavním pospojováním, nepřevyšuje

ZPE Ł (50/U0) Zs,
b) existuje pospojování u hlavního rozvaděče, které zahrnuje stejné druhy neživých
částí jako hlavní pospojování a splňuje požadavky čl. 413.1.2.1 ČSN 33 2000-4-41.

Tyto podmínky zajišťují:

1) aby impedance Zs smyčky poruchového proudu byla tak malá, aby napětí na neživých částech při poruše netrvalo delší dobu, než je z hlediska ochrany před úrazem elektrickým proudem nutné.

2) aby napětí zvýšené na ochranné přípojnici během trvání (po dobu až 5 s) poruchy upevněného zařízení, které se rozvádí prostřednictvím ochranných vodičů i na ostatní zařízení napájená z tohoto rozváděče, nebylo v případě zařízení třídy ochrany I držených v ruce vyšší než bezpečné. Tomu se zabrání dostatečně malou impedancí ZPE (představovanou z větší části odporem) ochranného vodiče vedeného mezi místem, kde je připojen na hlavní pospojování, a přípojnicí v hlavním rozváděči. Je třeba zdůraznit, že hodnota ZPE není hodnotou impedance celé poruchové smyčky až k chráněnému zařízení, ale pouze její malou částí. Je vlastně odporem ochranného vodiče od rozváděče k místu, kde je ochranný vodič spojen s hlavním pospojováním (obvykle u přípojnice hlavního pospojování budovy).

Impedance smyčky při respektování teplého stavu a poklesu vstupního napětí
Praxe však prokázala, že je nutno do výše uvedených vztahů promítnout reálné podmínky, tj. především změnu impedance poruchové smyčky v teplém stavu. Pokud není k dispozici přesná informace pro výpočet minimálních zkratových proudů, tj. proudů, jejichž průchod ochranným přístrojem musí vyvolat v případě poruchy samočinné odpojení, lze pro stanovení jejich velikosti použít vzorec
I = 0,8 UO/1,5Zs.
Z tohoto vzorce vypočítaná impedance smyčky Zs = Zsv impedance smyčky výpočtová s níž se uvažuje při výpočtu. Uvedený vzorec vychází z předpokladu, že při provozu zařízení se ohřejí vodiče, a tím se zvýší jejich impedance na 1,5 Zs a zároveň dojde k poklesu napětí na vstupní straně obvodu na 0,8 UO. Pro měření (např. při revizích) se uvažuje pouze se zvýšením impedance na 1,5 Zs. Tato impedance smyčky se označuje Zsm.
Zsm Ł 2 UO /3 Ia

Příklad parametrů smyčky a ochranných vodičů
pro sítě TN o napětí UO = 230 V při použití jističů s charakteristikou B dle ČSN EN 60898 je uveden v tabulce 1.

Tabulka 1

Charakteristika jističe " B " dle ČSN EN 60898; UO = 230 V

In
[A]		 Ia
[A]		 Zs
[W]		 Zsm
[W]		 Zsv
[W]		 ZPE
[W]		 ZPem
[W]
6 30 7,67 5,11 4,09 1,67 1,11
10 50 4,60 3,07 20,45 1 0,667
16 80 2,88 1,92 1,54 0,63 0,420
20 100 2,30 1,53 1,23 0,50 0,333
25 125 1,84 1,23 0,981 0,40 0,267
32 160 1,44 0,96 0,768 0,31 0,207
40 200 1,15 0,767 0,613 0,25 0,167
50 250 0,92 0,613 0,491 0,20 0,133
63 315 0,73 0,487 0,3891 0,16 0,107


Maximální délky vedení při respektování impedance smyčky
Z hodnot maximální impedance smyčky lze odvodit teoretickou nejvyšší délku vedení, tak, aby vyhovovalo požadavkům ČSN 33 2000 – 4 – 41. Informativní maximální délky vodičů s jádry z Cu při jištění jističi (vyhovujícími ČSN EN 60898) s charakteristikami B,C,D,L jsou uvedeny v tabulce 2.


Tabulka č. 2
Maximální délky vedení z vodičů s jádry z Cu dle požadavků ČSN 332000-4-41

Průřezy
vodičů
chráněných
vedení
 Charakte-
ristika
jističe

 Jmenovitý proud jističů (A)
(pro charakteristiky udané ve druhém sloupci)
6 10 16 20 25 32 40 50 63 80
Maximální délka vedení (m) z vodičů s jádry z Cu
1,5 B 170 103 64              
C 85 55 31              
D 43 27 16              
L 162 97 65              
2,5 B 283 170 106 85 68          
C 141 85 53 42 34          
D 71 42 27 21 17          
L 270 162 108 87 70          
4 B   272 170 136 108 85        
C   136 85 68 54 42        
D   68 42 34 27 21        
L   259 174 139 111 94        
6 B     255 204 163 127 102      
C     127 102 81 84 55      
D     64 50 41 31 27      
L     260 208 166 141 128      
10 B       341 273 212 170 136    
C       170 136 106 80 68    
D       85 68 53 40 34    
L     435 347 277 234 213 186    
16 B         436 341 243 218 173 136
C         218 170 136 109 86 68
D         109 85 68 54 43 34
L       555 445 375 342 300 240  


Délky vedení při respektování úbytků napětí
Při dalším postupu návrhu jednotlivých vedení je nutno vzít v úvahu i dovolený maximální úbytek napětí.

a) Úbytek napětí v rozvodu mezi přípojkovou skříní a rozváděčem (rozvodnicí) za elektroměrem (např. bytovou rozvodnicí) nemá přesáhnout:
U světelného a smíšeného (tj. světelného a jiného než světelného) odběru 2 %
U odběru jiného než světelného 3 %

b) Úbytek napětí od rozváděče (rozvodnice) za elektroměrem ke spotřebičům nemá přesáhnout:
u světelných obvodů 2 %
u obvodů pro vařidla a topidla 3 %
u ostatních obvodů 5 %

U budov, kde je rozvod uspořádán jinak než u bytových domů, postupuje se u určení úbytku napětí v jednotlivých úsecích obdobně.
Pokud by při dimenzování vedení s ohledem na ostatní požadavky určující průžezy vedení v některém úseku rozvodu vznikly větší úbytky napětí než je uvedeno v bodech a) a b), lze to připustit, nesmí se však překročit ve vedení od přípojkové skříně až ke spotřebiči tyto úbytky napěti:

- u vývodů světelných 4 %
- u vývodů pro topidla a vařidla 6 %
- u ostatních vývodů 8 %

Informativní hodnoty délek vedení jednotlivých obvodů za podružnou rozvodnicí (bytovou) je uveden v tabulce 3. Uvedené hodnoty předpokládají, že v hlavním domovním vedení a přívodu do bytu není úbytek napětí větší než 2 %.

Tabulka č. 3
Maximální délky vedení s jádry z Cu bytových obvodů v závislosti na úbytku napětí.

Průřez (mm2) Úbytek napětí
%		 Jištění
[A]		 Délka vedení
[m]		 Poznámka
1,5 2 6 ~ 27  
1,5 2 10 ~ 16 Světelné obvody
1,5 3 10 ~ 25 Chladničky a mrazničky
2,5 2 16 ~ 17 Byt. jádra atd.
2,5 3 16 ~ 26 Aut. pračky, sušičky atd.
2,5 5 16 ~ 45 Obecné zásuvky
4 2 16 ~ 28 Byt. jádra
4 3 16 ~ 44 Aut. pračky, sušičky atd.
4 5 16 ~ 75 Obecné zásuvky


V délce vedení je uvažován minimální počet přechodových odporů. Např. při smyčkování se předpokládá průběžné připojování..

Bude třeba v důsledku změny snížit délky vedení?
K dopadu změny A1 ČSN 33 2000 –4-41 na projektování vnitřních rozvodů lze konstatovat (na základě údajů v tabulkách 2 a 3), že při výběru vhodného jistícího prvku (např. jističe s charakteristikou B, vyhovujícího ČSN EN 60898) požadavky na vedení vyplývající z této změny nejsou obvykle hlavními limitujícími.

Další kritéria pro dimenzování a jištění
Další kritérium pro správnou volbu, dimenzování a jištění vodičů vedení vyplývá z požadavků ČSN 33 2000 –5 –523 Elektrická zařízení. Oddíl 523: Dovolené proudy. Z tohoto předpisu vyplývají požadavky na výběr jistícího prvku v závislosti na typu vodiče a způsobu jeho uložení. Způsoby uložení vodičů nejčastěji uvažované pro vnitřní rozvody jsou v tabulce č. 4.

Tabulka č. 4
Způsoby uložení kabelů a vodičů ( dle ČSN 33 2000-5-523).

Referenční způsob uložení

Jiné způsoby uložení, které dovolují stejné dovolené proudy
Izolované vodiče
v trubkách zapuštěných
v izolačnch stěnách
(obr. 1)		 A - vícežilové kabely uložené přímo v izolační stěně
- izolované vodiče v trubkách v uzavřených drážkách
- vícežilový kabel v trubkách v izolačních stěnách
Izolované vodiče
v trubkách na stěně
(obr. 2)		 B - izolované vodiče v kanálcích (lištách) na stěnách
- izolované vodiče v trubkách ve větraných drážkách
- izolované vodiče, kabely jedno- nebo vícežilové v trubkách nebo dutinách (kanálcích) ve stropu
Vícežilové kabely
na zdi
(obr. 3)		 C - kabely jednožilové na zdi
- kabely vícežilové úplně ve zdivu
- kabely vícežilové na podlaze
- kabely jedno- nebo vícežilové v otevřených nebo větraných drážkách
- kabely vícežilové v kanálcích nebo trubkách ve vzduchu nebo ve styku se zdivem; hodnoty se násobí 0,8

 

Obr. 1
Dk1a.jpg (6974 bytes)		 Obr. 2
Dk1b.jpg (6107 bytes)   		Obr. 3
Dk1c.jpg (5107 bytes)


Výsledné přiřazení jištění k běžně užívaným typům a dimenzním vodičů vnitřních rozvodů je v tabulce 5.

Tabulka č. 5
Příklady přiřazení jistících prvků

Druh vodiče Způsob uložení Průřez jádra [mm2] Počet žil Jmenovité proudy jističů
(IJ, IT)
Char. L a U		 Jmenovité proudy jističů podle
ČSN EN 60898
Char. B
 

CYKY - 1

CYKY

 A 1,5 2,3 10 10
2,5 2,3 10 16
4 2 20 20
4 3 16 20
6 2 25
6 3 20
B 1,5 2,3 10 10
2,5 2,3 16 16
4 2 25 20
4 3 20 20
6 2,3 25
C
ve zdi
na zdi
(ne v trubce)		 1,5 2,3 10 10
2,5 2 20 16
2,5 3 16
4 2 25
4 3 20
6 2,3 25
CY
CMA
CYA
CYAF
CYY		 A 1,5 2,3 10 10
2,5 2,3 10 16
4 2 16 (L), 20 (U) 20
4 3 16
6 2 25
6 3 20
B 1,5 2,3 10 10
2,5 2,3 16 16
4 2,3 20 20
6 2,3 25


Upřesnění požadavků na pospojování
Dalším důležitým bodem obsaženým ve změně A1 ČSN 33 2000 – 4 – 41 je upřesnění požadavků na pospojování (Článek 413.1.2.1).
Toto upřesnění zní:

V každé budově musí být navzájem pospojovány do tzv. hlavního pospojování ochranný vodič, uzemňovací přívod, hlavní uzemňovací svorka a dále uvedené cizí vodivé části:

- kovová potrubí uvnitř budovy pro zásobování např. plynem, vodou;
- konstrukční kovové části, ústřední topení a klimatizace;
- hlavní kovové armatury železobetonových konstrukcí, pokud lze tento požadavek uplatnit.

Jsou-li takové vodivé části přiváděné do budovy zvenku, musejí být pospojovány pokud možno co nejblíže jejich vstupu do budovy.

Vodiče hlavního pospojování musejí vyhovovat požadavkům této normy a kapitole 54 (ČSN 33 2000-5-54).
Hlavní pospojování musí být provedeno u všech kovových plášťů sdělovacích kabelů. Nutný je však souhlas majitelů nebo provozovatelů těchto kabelů.

POZNÁMKA – Jestliže souhlas dán nebyl, jsou majitel nebo provozovatel odpovědni za to, že nevznikne jakékoli nebezpečí v důsledku nepřipojení těchto kabelů k hlavnímu pospojování.