Dimenzovßnφ vedenφ se z°etelem ke sprßvnΘ funkci ochrany
samoΦinn²m odpojenφm od zdroje
Ing. Lumφr N∞meΦek

Obsah referßtu:
- VÜeobecn∞
- SjednocenΘ podmφnky pro vypoΦφtanΘ nebo nam∞°emΘ hodnoty impedanΦnφ smyΦky,
   tab.41A - max doby odpojenφ pro sφt∞ TN (po zm∞n∞)
   tab.41B - max. doby odpojenφ pro sφt∞ IT p°i druhΘ poruÜe (po zm∞m∞)
- P°φklad v²poΦt∙ vztahujφch se k impedanΦnφ smyΦce podle obr.1.
- Literatura

VÜeobecn∞
Pokyny pro dimenzovßnφ vodiΦ∙ a kabel∙ jsou uvedeny v ╚SN 33 2000-5-523 /1/, kterß se jen struΦn∞ zmi≥uje o jejich dimenzovßnφ se z°etelem ke sprßvnΘ funkci ochrany p°ed nebezpeΦn²m dotykem ne₧iv²ch Φßstφ v Φlßnku 523.N5C.

Podrobnosti o ochran∞ p°ed nebezpeΦn²m dotykem ne₧iv²ch Φßstφ jsou uvedeny v ╚SN 33 2000-4-41 /2/ v oddφlu 413. V Φlßnku 413.1.3 jsou uvedeny po₧adavky na ochranu v sφtφch TN a v Φlßnku 413.1.5 v sφtφch IT. Ochrana v t∞chto sφtφch uplat≥ovanß se nov∞ naz²vß: "Ochrana samoΦinn²m odpojenφm od zdroje". Podle d°φv∞jÜφch p°edpis∙ se tyto ochrany naz²valy: "Ochrana nulovßnφm - ochrana v sφtφch TN" a "Ochrana zemn∞nφm v sφtφch s izolovan²m nulov²m bodem (uzlem) - ochrana v sφtφch IT". Podmφnky stanovenΘ pro tyto zp∙soby ochran mohou ovlivnit dimenzovßnφ fßzov²ch, st°ednφch i ochrann²ch vodiΦ∙. Mezi ochrany samoΦinn²m odpojenφm od zdroje pat°φ tΘ₧ ochrana samoΦinn²m odpojenφm v sφtφch TT d°φve naz²vanß "Ochrana zemn∞nφm v sφtφch s uzemn∞n²m nulov²m bodem (uzlem) - ochrana v sφtφch TT". Podmφnky pro ni stanovenΘ prakticky ovliv≥ujφ jen dimenzovßnφ uzemn∞nφ, a to z hlediska jeho odporu.

Jak je znßmo, ·Φelem ochrany samoΦin²m odpojenφm je odpojit poruchu mezi fßzov²m vodiΦem a ochrann²m vodiΦem nebo ne₧ivou Φßstφ, kterß m∙₧e vzniknout kdekoliv v instalaci, v p°edepsanΘm Φase. P°itom se p°edpoklßdß, ₧e samotnß porucha mß zanedbatelnou impedanci. Obvod, kter² v d∙sledku poruchy vznikne a kter² zahrnuje zdroj, pracovnφ vodiΦ k mφstu poruchy a ochrann² vodiΦ mezi mφstem poruchy a zdrojem, se naz²vß poruchovß smyΦka. Jejφ impedance se oznaΦuje Z_s. Aby k samoΦinnΘmu odpojenφ poruchy od zdroje v p°edepsanΘm Φase doÜlo, musφ zkratov² proud, kter² p°i poruÜe ve smyΦce vznikne zp∙sobit odpojenφ p°φsluÜn²ch ochrann²ch p°φstroj∙. Proto musφ vypφnacφ charakteristiky ochrann²ch p°φstroj∙ (nap°. pojistek, jisticφch relΘ proti p°etφ₧enφ, jistiΦ∙ vedenφ, jistiΦ∙ motor∙, zkratov²ch spouÜtφ vypφnaΦ∙ a za stanoven²ch podmφnek i proudov²ch chrßniΦ∙) odpovφdat impedanci smyΦky Z_s tak, aby byla spln∞na tato podmφnka:
Z_s ╫ I_a ú U_o. (viz ╚SN 33 2000-4-41 Φl.413.1.3.3.)
Tuto podmφnku je mo₧no zapsat takΘ I_a > U_o/ Z_s, nebo Z_s ú U_o/ I_a.
V uvedenΘ podmφnce je
U_o jmenovitΘ st°φdavΘ nap∞tφ proti zemi a
I_a je proud zajiÜ¥ujφcφ vypnutφ ochrannΘho p°φstroje ve stanovenΘm Φase podle tabulky 41a a Φlßnk∙ 413.1.3.4 a₧ 413.1.3.6 ╚SN 33 2000-4-41.

Poznßmka Ing. K°φ₧e - garanta konference
Uvedenß podmφnka v podstat∞ stanovφ, ₧e proud I_a zajiÜ¥ujφcφ vypnutφ ochrannΘho p°φstroje ve stanovenΘ dob∞ musφ b²t menÜφ nebo rovn² zkratovΘmu proudu, kter² p°i poruÜe vznikne a kter² protΘkß obvodem poruchovΘ smyΦky (viz obr. 1).  Proto₧e ke zkratu m∙₧e dochßzet p°i r∙zn²ch povoznφch stavech vedenφ, tj. p°edevÜφm p°i jeho r∙znΘ teplot∞, mohou b²t i zkratovΘ proudy r∙znΘ. P°itom doba odpojenφ musφ b²t dodr₧ena pro vÜechny uva₧ovatelnΘ stavy vedenφ. Proto je nutno poΦφtat s nejnep°φzniv∞jÜφ podmφnkou, tj. nejvyÜÜφ mo₧nou teplotou vedenφ a tφm i s nejmenÜφm - minimßlnφm - zkratov²m proudem. Proud I_a musφ b²t tedy menÜφ nebo rovn² minimßlnφmu jednofßzovΘmu zkratovΘmu proudu I_k1 podle ╚SN IEC 781 /3/ (viz obr. 2). V uvedenΘ podmφnce se vÜak (zatφm) nehovo°φ o bezpeΦnostnφm Φiniteli. Pro jeho odvozenφ je t°eba respektovat jeÜt∞ dalÜφ podmφnky.

Abychom zφskali nßzor, jak se k uvedenΘmu Φiniteli dosp∞lo, uvedeme n∞kterΘ skuteΦnosti.

Minimßlnφ zkratov² proud se podle ╚SN IEC 781 poΦφtß p°i pln∞ zatφ₧enΘ sφti. To se projevφ snφ₧enφm nap∞tφ, co₧ je respektovßno souΦinitelem c_min = 0,95, kter²m se nßsobφ jmenovitΘ nap∞tφ sφt∞. P°itom odpory vodiΦ∙ impedanΦnφ smyΦky Z_sv majφ b²t spoΦteny (jak ji₧ bylo uvedeno) p°i zv²ÜenΘ teplot∞. P∙vodn∞ to bylo p°i teplot∞ vodiΦe na konci zkratu (viz 8.3 ╚SN IEC 781); tuto teplotu vÜak evropsk² harmonizaΦnφ dokument zm∞nil na maximßlnφ provoznφ teplotu vodiΦe.

DalÜφ skuteΦnostφ, kterou je nutno vzφt na v∞domφ, je p°ipravovanß podmφnka, kterou bude t°eba plnit p°i revizφch elektrick²ch instalacφ. P°i uvßd∞nφ za°φzenφ do provozu (zatφm pouze) podle mezinßrodnφ normy IEC 60364-6-61 Zm∞na 2 (4) mß b²t spln∞na tato podmφnka:
Z_s(m) ú (2/3) ╫ (U_o/ I_a)
Tuto podmφnku je mo₧no zapsat ekvivalentnφmi zp∙soby:
1,5 Z_s(m) ╫ I_a ú U_o,     resp. I_a > U_o /(1,5 Z_s(m)),       resp. I_a > (2/3) ╫ (U_o/Z_s(m)).

Zde Z_s(m) je nam∞°enß hodnota impedance smyΦky, kdy se m∞°enφ provßdφ p°i pokojovΘ teplot∞ s mal²mi proudy, hodnoty I_a a U_o jsou stejnΘ, jako je uvedeno v p°edchozφ podmφnce pro impedanci smyΦky. (V podstat∞ i zde se respektuje p°epoklad zv²ÜenΘho odporu vodiΦ∙ v okam₧iku zkratu.)

O tom, ₧e je t°eba uvedenΘ skuteΦnosti respektovat, se na r∙zn²ch ·rovnφch uva₧ovalo ji₧ delÜφ dobu. To vÜak m∞lo ten nedostatek, ₧e tyto ·vahy nebyly sjednoceny. V²sledkem pak bylo to, ₧e v r∙zn²ch publikacφch a firemnφch podkladech proveden²ch podle norem ╚SN 33 2000-4-41, ╚SN IEC 781 nebo ╚SN 33 2000-5-523 vychßzely hodnoty Z_s, respektive I_a rozdφlnΘ (viz DoporuΦenφ ES╚ 33.01.96 /5/ nebo Jisticφ p°φstroje OEZ Letohrad ve vztahu k ╚SN 33 2000-4-41 /6/ apod.).
Proto₧e bylo t°eba uvedenΘ skuteΦnosti respektovat, byl k ╚SN 332000-4-41 vypracovßn dopln∞k, kter² kritΘria pro v²poΦet sjednocuje. Ten byl za°azen (spolu s ostatnφmi ·pravami, kter²mi se na tomto mφst∞ zab²vat nebudeme) jako souΦßst Zm∞ny A1 ╚SN 332000-4-41 /7/.

SjednocenΘ podmφnky pro vypoΦφtanΘ nebo nam∞°enΘ hodnoty impedanΦnφ smyΦky
Pot°ebnß ustanovenφ pro jednotn² v²poΦet nebo m∞°enφ jsou tedy uvedena v p°ipravovanΘ Zm∞n∞ A1 ╚SN 33 2000-4-41.
Pro sφt∞ TN se Φlßnek 413.1.3.3 tΘto normy nem∞nφ, ale dopl≥uje se jen o nßrodnφ poznßmky. Na tomto mφst∞ uvedeme, v jakΘm smyslu se zn∞nφ ╚SN 33 2000-4-41 dopl≥uje.
Jak ji₧ bylo uvedeno, podle 413.1.3.3: "Charakteristiky ochrann²ch p°φstroj∙ a impedance obvod∙ musφ b²t takovΘ, aby v p°φpad∞ poruchy o zanedbatelnΘ impedanci doÜlo k samoΦinnΘmu odpojenφ od zdroje v p°edepsanΘm Φase.
P°i tom musφ b²t spln∞na podmφnka:  Z_s ╫ I_a ú U_o
kde Z_s je impedance poruchovΘ smyΦky zahrnujφcφ zdroj, pracovnφ vodiΦ k mφstu poruchy a ochrann² vodiΦ mezi mφstem poruchy a zdrojem,
I_a je proud zajiÜ¥ujφcφ samoΦinnΘ p∙sobenφ odpojovacφho ochrannΘho prvku v dob∞ stanovenΘ v tabulce 41A jako funkce jmenovitΘho nap∞tφ U_o nebo za podmφnky uvedenΘ v 413.1.3.5 v dohodnutΘ dob∞ nep°ekraΦujφcφ 5s,
U_o jmenovitΘ st°φdavΘ nap∞tφ proti zemi."
To bylo souΦasnΘ zn∞nφ normy. K tomuto zn∞nφ se nynφ dopl≥ujφ poznßmky, jejich₧ smysl byl ji₧ naznaΦen v²Üe:

Poznßmky:
pozn. N1:
Impedance poruchovΘ smyΦky (Z_s) stanovenß v²poΦtem (Z_sv) nebo m∞°enφm (Z_sm) se musφ zv²Üit p°φsluÜn²m impedanΦnφm souΦinitelem respektujφcφm chybu v²poΦtu, respektive m∞°enφ impedance.
Proto₧e se vychßzφ z p°edpokladu pln∞ zatφ₧enΘ sφt∞, uva₧uje se p°i v²poΦtu, ₧e i jmenovitΘ nap∞tφ proti zemi (U_o) se musφ snφ₧it p°φsluÜn²m nap∞¥ov²m souΦinitelem respektujφcφm zatφ₧enou sφ¥.
SlouΦenφm impedanΦnφho a nap∞¥ovΘho souΦinitele se zφskß bezpeΦnostnφ souΦinitel k_v pro vypoΦtenou impedanci nebo k_m pro zm∞°enou impedanci.
Podmφnka, kterß podle 413.1.3.3 musφ b²t spln∞na, pak je:
bu∩ (k_v . Z_sv) ╫ I_a ú U_o, respektive 1,25 Z_sv ╫ I_a ú U_o , Z_sv ú 0,8 U_o / I_a
nebo (k_m . Z_sm) ╫ I_a ú U_o, respektive 1,5 Z_sm ╫ I_a ú U_o , Z_sm ú (2/3) (U_o / I_a)
kde Z_sv je hodnota Z_s vypoΦtenß z rezistancφ a reaktancφ vodiΦ∙ nebo pomocφ jejich sousledn²ch, zp∞tn²ch a netoΦiv²ch slo₧ek, p°i maximßlnφ provoznφ teplot∞ vodiΦ∙ (viz tΘ₧ ╚SN IEC 781), kdy se zanedbßvajφ impedance vlo₧en²ch prvk∙ (nap°. vypφnaΦ∙, pojistek, jisticφch relΘ, jistiΦ∙, m∞°icφch p°φstroj∙) a Φßsti p°φpojnic uvnit° rozvßd∞Φ∙, p°echodovΘ odpory spoj∙ a p°φpadn²ch paralelnφch cest p°es zemniΦe ochrann²ch vodiΦ∙ nebo p°es jinΘ vodivΘ Φßsti tvo°φcφ pospojovßnφ podle 413.1.2 apod.
Z_sm zm∞°enß hodnota Z_s p°i teplot∞ vodiΦ∙ obvykle shodnΘ s teplotou okolφ, tedy se zanedbßnφm max. provoznφ teploty, apod.

k_v=1,25 bezpeΦnostnφ souΦinitel zahrnujφcφ zanedbanΘ hodnoty impedancφ p°i v²poΦtu i nap∞¥ov² souΦinitel zatφ₧enΘ sφt∞ (viz tΘ₧ ╚SN IEC 781) a je v souladu s ╚SN 33 2000-5-523 Φl. 523N50.
k_m=1,5 bezpeΦnostnφ souΦinitel zahrnujφcφ zanedbanΘ hodnoty p°i m∞°enφ (oteplenφ vedenφ p°i poruÜe), chybu m∞°icφho p°φstroje i nap∞¥ov² souΦinitel zatφ₧enΘ sφt∞ (viz tΘ₧ ╚SN IEC 781) a je v souladu s IEC 60364-6-61/A2 Φl. E.612.6.3a/.

pozn. N 1.1:
P°i stanovenφ proudu I_a, zajiÜ¥ujφcφho samoΦinnΘ p∙sobenφ ochrannΘho prvku danΘ velikosti ve stanovenΘ dob∞, se vychßzφ z ampΘrsekundovΘ vypφnacφ charakteristiky jisticφho prvku proti p°etφ₧enφ (pojistky, jisticφho relΘ, spouÜt∞ proti p°etφ₧enφ jistiΦ∙), tedy bez z°etele na jejich dovolenou vypφnacφ toleranci (viz tΘ₧ ╚SN 33 2000-5-523 Φl. 523.N50.2), proto₧e p°i vypnutφ s plus tolerancφ se jen mßlo zv²Üφ vypφnacφ Φas.

pozn. N 1.2:
P°i stanovenφ proudu I_a, zajiÜ¥ujφcφho samoΦinnΘ p∙sobenφ ochrannΘho prvku danΘ velikosti ve stanovenΘ dob∞, se u zkratovΘ spouÜt∞ jistiΦ∙ nebo vypφnaΦ∙ vychßzφ z nastavenΘ hodnoty zkratovΘ spouÜt∞, zv∞tÜenΘ o maximßlnφ plus vypφnacφ toleranci (viz tΘ₧ ╚SN 33 2000-5-523 Φl. 523.N50.3), proto₧e jedin∞ tato hodnota zaruΦuje, ₧e zkratovß spouÜ¥ dß v₧dy impuls k vypnutφ v Φase kratÜφm ne₧ 0,1 s. (P°φklad charakteristik jisticφch prvk∙ )

pozn. N 1.3:
BezpeΦnostnφ souΦinitele nemusφ b²t pou₧ity v p°φpad∞, ₧e se pou₧ije p°esn∞jÜφ v²poΦtovΘ nebo m∞°icφ metody, p°φpadn∞ jejich kombinace, nebo kdy₧ se postupuje podle ╚SN IEC 1200-53:1958 (╚SN 33 2010).

Tabulka 41A
Maximßlnφ doby odpojenφ pro sφt∞ TN (po zm∞n∞)

x Hodnoty vychßzejφcφ z IEC 38:1983 Normalizovanß nap∞tφ IEC (viz ╚SN IEC 38:1993)

Pro sφt∞ IT, pokud jsou podle 413.1.5.5b ne₧ivΘ Φßsti, spojenΘ ochrann²m vodiΦem, uzemn∞ny spoleΦn∞, platφ podmφnky pro sφ¥ TN, jak je uvedeno v 413.1.5.6.
Podle 413.1.5.6 musφ b²t spln∞ny tyto podmφnky:
jestli₧e st°ednφ vodiΦ nenφ vyveden
Z_s ú ╓3 ╫ U_o/(2 . I_a)
nebo je-li st°ednφ vodiΦ vyveden
Z_s┤ ú U_o/(2 . I_a)
kde U_o je jmenovitΘ st°φdavΘ nap∞tφ mezi fßzφ a st°ednφm vodiΦem
Z_s impedance poruchovΘ smyΦky slo₧enΘ z fßzovΘho vodiΦe a ochrannΘho vodiΦe obvodu
Z_s┤ impedance poruchovΘ smyΦky slo₧enΘ ze st°ednφho vodiΦe a ochrannΘho vodiΦe obvodu
I_a vypφnacφ proud ochrannΘho prvku odpojujφcφho v dob∞ t, stanovenΘ v tabulce 41B, pokud ji lze uplatnit, nebo do 5 s pro vÜechny ostatnφ obvody, pro kterΘ se tato doba povoluje (viz 413.1.3.5)

Poznßmky
N 1 Impedance poruchovΘ smyΦky (Z_s) nebo (Z_s┤) stanovenß v²poΦtem (Z_sv), nebo (Z_sv┤), nebo m∞°enφm (Z_sm) nebo (Z_sm┤), se musφ zv²Üit p°φsluÜn²m impedanΦnφm souΦinitelem respektujφcφm chybu v²poΦtu respektive m∞°enφ impedance.
P°itom platφ podmφnka, ₧e vÜechny fßzovΘ vodiΦe i st°ednφ vyveden² izolovan² vodiΦ musφ b²t souΦasn∞ vypφnßny a jiÜt∞ny proti p°etφ₧enφ a zkratu.
Proto₧e se vychßzφ z p°edpokladu pln∞ zatφ₧enΘ sφt∞, musφ se i jmenovitΘ nap∞tφ mezi fßzi a st°ednφm vodiΦem (U_o) snφ₧it p°φsluÜn²m nap∞¥ov²m souΦinitelem respektujφcφm zatφ₧enou sφ¥.
SlouΦenφm impedanΦnφho a nap∞¥ovΘho souΦinitele se zφskß bezpeΦnostnφ souΦinitel k_v pro vypoΦtenou impedanci nebo k_m pro zm∞°enou impedanci.
Podmφnky, kterΘ podle 413.1.5.6 musφ b²t spln∞ny, jsou:
pro p°φpad, ₧e st°ednφ vodiΦ nenφ vyveden
bu∩ (k_v . Z_sv) ú ╓3 . U_o/(2I_a), respektive 1,25 Z_sv ú ╓3 . U_o/2I_a pop°. Z_sv ú 0,8 ╓3 . U_o/ 2I_a ,
nebo (k_m . Z_sm) ú ╓3 . U_o/(2I_a), respektive 1,5 Z_sm ú ╓3 . U_o/(2I_a), pop°. Z_sm ú (2/3) . ╓3 . U_o/(2I_a),
pro p°φpad, ₧e st°ednφ vodiΦ je vyveden
bu∩ (k_v . Z_sv┤) ú U_o/(2I_a), respektive 1,25 Z_sv┤ ú U_o/2I_a , pop°. Z_sv┤ú 0,8 U_o/ 2I_a ,
nebo (k_m┤ . Z_sm) ú U_o/(2I_a), respektive 1,5 Z_sm┤ ú U_o/(2I_a), pop°. Z_sm┤ ú (2/3) . U_o/(2I_a).

Pro usnadn∞nφ v²poΦtu rezistancφ a reaktancφ ochrannΘho vodiΦe jednotliv²ch obvod∙ se doporuΦuje, aby ochrann² vodiΦ byl vytvo°en pomocφ ΦtvrtΘho vodiΦe, jestli₧e st°ednφ vodiΦ nenφ vyveden, nebo pßtΘho vodiΦe, jestli₧e st°ednφ vodiΦ je vyveden izolovan∞, le₧φcφho v t∞snΘ blφzkosti fßzov²ch vodiΦ∙ (nap°. v kabelu).

V²znam veliΦin Z_sv i Z_sv┤ je v principu stejn², stejn∞ jako v²znam veliΦin Z_sm i Z_sm┤ (i p°esto, ₧e se  Z_s a Z_s┤ liÜφ) a  spolu s veliΦinami k_v a k_m   bude uveden v Φl. 413.1.3.3 poznßmka N1. Pro tento p°φpad budou rovn∞₧ platit poznßmky N1.1 a₧ N1.3 Φl. 413.1.3.3. (VÜechny tyto vysv∞tlujφcφ poznßmky jsou uvedeny v²Üe u v²poΦtu smyΦky pro sφ¥ TN.)

Pro bli₧Üφ vysv∞tlenφ uvßdφm, ₧e podle p°edchozφho odstavce nap°:
Z_sv i Z_sv┤ je vypoΦtenß hodnota Z_s, resp. Z_s┤ (viz Φl. 413.1.5.6) z rezistancφ a reaktancφ vodiΦ∙ ...a dßle podle textu pro Z_sv uvedenΘm v poznßmce N1 v Φl. 413.1.3.3.

Tabulka 41B
Maximßlnφ doby odpojenφ v sφtφch IT p°i druhΘ poruÜe (po zm∞n∞)

Poznßmky
1. U nap∞tφ, kterß jsou v mezφch tolerance uvedenΘ v IEC 38, se uplat≥uje odpojovacφ doba odpovφdajφcφ jmenovitΘmu nap∞tφ.
2. Pro mezilehlΘ hodnoty nap∞tφ platφ vyÜÜφ hodnota uvedenß v tabulce.

Literatura

P°φklad v²poΦtu k impedanΦnφ smyΦce v sφti