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![]() |
Obr. 2![]() |
Obr. 3![]() |
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.