Ochrana pred nebezpečným dotykovým napätím
a rozdelenie elektrických sietí
Ochrana neživých častí sa realizuje samočinným odpojením od zdroja, ktoré zabezpečujú dva faktory:
- typ siete (TNC, TNS, TNC-S, TT, IT)
- ochranné prvky (poistky, ističe, napäťový chránič, prúdový chránič)
Zmyslom odpojenia od zdroja v prípade poruchy zariadenia (napätie sa nachádza na neživej časti ) je vyradiť chybný obvod z prevádzky skôr, než nebezpečné dotykové napätie prekročí dovolené limitné hodnoty (striedavé 50 V alebo jednosmerné 120 V). Odpojenie vykonajú automaticky ochranné prvky v čase kratšom, než by boli účinky elektrického prúdu na ľudský organizmus škodlivé. Čas vypnutia závisí od menovitého napätia zariadenia, jeho uzemnenia a kriviek úrazovosti.
Ochrana samočinným odpojením od zdroja v sieti TNC, TNS, TN-C-S je vlastne ochrana s pôvodným názvom "NULOVANIE".
Ochrana samočinným odpojením od zdroja v sieti TT, IT je vlastne ochrana s pôvodným názvom "ZEMNENIE".
Význam písmen označujúcich siete:
Prvé písmeno: T alebo I určuje vzťah uzla sekundárneho vinutia napájacieho transformátora k uzemneniu. Ak je uzol sekundárneho vinutia napájacieho transformátora uzemnený, potom je prvé písmeno T (od španielskeho slova terre = zem). Ak uzol sekundárneho vinutia napájacieho transformátora uzemnený nie je, je izolovaný, potom je prvé písmeno I (od španielskeho slova isolution).
Druhé písmeno: T alebo N určuje vzťah neživej časti k uzemneniu. Ak je neživá časť uzemnená, potom je druhé písmeno T (terre). Ak uzemnená nie je, potom je spojená s vodičom N a druhé písmeno je N.
Tretie písmeno: C alebo S určuje vzťah medzi vodičom PE a N. Ak sú zlúčené do jedného vodiča PEN, tak je tretie psmeno C (od španielskeho slova combination). Ak sú vodiče samostatné, tak je tretie písmeno S (od španielskeho slova separation).
Význam písmen je zrejmý z nasledovných schém:
Rozdelenie sietí.
Vodič PE je ochranný vodič. Má za úlohu zvádzať poruchový prúd.
Vodič N je pracovný (neutrálny) vodič. Má za úlohu viesť bezporuchový (prevádzkový) prúd (uzatvárať obvod).
Vodič PEN je kombinovaný vodič, ktorým v bezporuchovom stave preteká prevádzkový prúd, avšak pri poruche odvádza z kostry poruchu.
Siete s pripojeným poruchovým zariadením:
TNC
Ochrana samočinným odpojením od zdroja v sieti TNC patrí medzi ochranu "nulovaním", kde elektrické zariadenie je pripojené cez nulovací vodič a ten je spojený s uzlom zdroja.
Ochrana samočinným odpojením od zdroja v sieti TNC spočíva v odpojení poruchového zariadenia od zdroja v čase kratšom, než by došlo k úrazu elektrickým prúdom. Odpojenie je zabezpečené vypínacími prvkami, ku ktorým je poruchový prúd z neživej časti privedený vodičom PEN. Vodič PEN je kombinovaný, takže zároveň plní funkciu neutrálneho vodiča v bezporuchovom stave. Zareagovanie vypínacieho prvku je zabezpečené dimenzovaním vodiča PEN. Jeho prierez sa stanoví z impedancie vypínacej slučky (porucha - uzol - vypínací prvok - porucha). Zo známeho fázového napätia Uf a vypínacieho prúdu istiaceho prvku Iv môžeme vypočítať impedanciu slučky. Admitancia je známa podľa charakteru pripojených spotrebičov, takže môžeme vypočítať hodnotu odporu vodiča PEN a samozrejme aj jeho prierez.
Pre vodič PEN stanovíme prierez najbližší vyšší v rade (pre Cu je to 16 mm2 najmenej)
Príklad zapojenia pri TNC.
TNS
Ochrana samočinným odpojením od zdroja v sieti TNS patrí medzi ochranu "nulovaním", kde elektrické zariadenie je pripojené cez nulovací vodič a ten je spojený s uzlom zdroja.
Ochrana samočinným odpojením od zdroja spočíva v odpojení poruchového zariadenia od zdroja v čase kratšom, než by došlo k úrazu elektrickým prúdom.
Odpojenie je zabezpečené vypínacími pvkami, ku ktorým je poruchový prúd z neživej časti privedený vodičom PE. Vodič PE je separovaný, takže plní len funkciu ochranného vodiča v poruchovom stave. V bezporuchovom stave je obvod uzatváraný taktiež samostatným vodičom N.
Zareagovanie vypínacieho prvku je zabezpečené dimenzovaním vodiča PE. Jeho prierez sa stanoví z impedancie vypínacej slučky (porucha - uzol - vypínací prvok - porucha). Zo známeho fázového napätia Uf a vypínacieho prúdu istiaceho prvku Iv môžeme vypočítať impedanciu slučky. Admitancia je známa podľa charakteru pripojených spotrebičov, takže možeme vypočítať hodnotu odporu vodiča PE a samozrejme aj jeho prierez.
Zemný odpor uzla zdroja je 5 Ω, v sťažených pôdnych podmienkach maximálne do 15 Ω.
Príklad zapojenia pri TNS.
TNC-S
Ochrana samočinným odpojením od zdroja v sieti TNC-S patrí medzi ochranu "nulovaním", kde elektrické zariadenie je pripojené cez nulovací vodič a ten je spojený s uzlom zdroja.
Sieť TNC-S je rozdelená na dve časti. V prvej časti je to vlastne sieť TNC, kde poruchový aj bezporuchový prúd je vedený kombinovaným vodičom PEN. V mieste siete, kde z dôvodu zabezpečenia väčšej bezpečnosti (nemocnica) chceme použiť sieť TNS, uzemníme vodič PEN, ktorý rozdelíme na dva separované vodiče PE a N. Ďalej už pokračuje sieť TNS a opätovné zlúčenie vodičov PE a N už nie je dovolené.
Podmienky pre sieť TNC-S sú ako pre siete TNS a TNC (impedancia vypínacej slučky).
Zemný odpor uzla zdroja je 5 Ω, v sťažených pôdnych podmienkach maximálne do 15 Ω.
Príklad zapojenia pri TNC-S.
TT
Ochrana samočinným odpojením od zdroja v sieti TT patrí medzi ochrany "zemnením", ktorej podstata spočíva v odpojení poruchového zariadenia od zdroja pomocou vypínacích prvkov. Poruchový prúd sa k nim dostáva zemou.
V sieti TT je uzol zdroja uzemnený, ako aj neživá časť elektrického zariadenia je uzemnená. Porucha sa z kostry zvedie vodičom PE na zem a zemou k uzlu zdroja.
Vychádzajúc zo vzťahu pre hodnotu odporu Rt:
Môžeme povedať, že táto ochrana má obmedzenie len na výkonovo malé spotrebiče istené ističmi do 10 A.
Príklad zapojenia pri TT.
IT
Ochrana samočinným odpojením od zdroja v sieti IT patrí medzi ochrany "zemnením", ktorej podstata spočíva v odpojení poruchového zariadenia od zdroja pomocou vypínacích prvkov.
Poruchový prúd sa k nim dostáva zemou a vypínacie prvky zareagujú v čase kratšom, než dochádza k úrazu elektrickým prúdom.
V sieti IT je uzol zdroja izolovaný a neživá časť zariadenia je spojená vodičom PE so zemou.
Keďže uzol zdroja nie je uzemnený, pri jednej poruche (jednopólovom zemnom spojení) sa nemá kadiaľ uzavrieť obvod s poruchovým prúdom, čiže k nebezpečnému dotykovému napätiu nedochádza. Porucha nie je odstránená okamžite vypínacími prvkami, ale podľa možnosti v čo najkratšom čase, mechanicky, na základe oznamu strážcom izolácie. Akonáhle dochádza k poruche na dvoch zariadeniach (dvojpólové zemné spojenie), poruchový prúd sa uzatvára zemou medzi jednotlivými zariadeniami a vypínací prvok odpojí jedno z nich. Druhé zostáva pripojené, ale to je situácia s jednopólovým zemným spojením.
Príklad zapojenia pri IT.
Zapojenie jednofázových zásuviek v jednotlivých typoch sietí: