Ochrana proti přepětí v obvodech malého napětí

Parazitní přepětí vzniká jako důsledek nevhodného rozmístění přístrojů v instalaci nebo v rozvaděči. Proto je důležité znát nejen provozní napětí obvodů, ale i délky přívodů k dvojpólovému/čtyřpólovému omezovači, vzdálenosti mezi jednotlivými přístroji ochrany.

Je třeba brát v úvahu citlivost elektronických přístrojů, stejně jako riziko vzniku záznějů na vedení. Oscilace a odrazy mohou vznikat na volných koncích vedení, v důsledku spínacích pochodů, přenosem ze souběžných větví, respektive z jiných důvodů – zde je na místě analýza rizika. Každá instalace obsahuje riziko, a analýza ve smyslu standardu ČSN EN 62305/ČSN EN 61643 je pouze částečná. Při návrhu
i při realizaci je nutné vzít v úvahu skutečný stav - včetně vzdáleností, směru vedení vodičů a kabelů, rozmístění strojů a přístrojů, vzdáleností od hromosvodů a silových vedení, případně dalších rozvodů, způsob uzemnění a vyrovnání potenciálů. Známý je požadavek standardů – každé kovové vedení prostupující hranicí sousedních zón ochrany před bleskem má být v místě prostupu (nebo co nejblíže tomuto místu) uzemněno buď přímo nebo přes vhodný ochranný prvek, s uznáním normy ČSN EN 61643 a STN P CLC/TS 61643-22:2016, idt. normy IEC 61643-22.

Ochrana proti vlivu impulzního přepětí je vytvářena ze svodičů/omezovačů jednoduchých nebo kombinovaných pro zajištění optimálních provozních vlastností jednotlivých prvků systému MaR. Při volbě omezovačů přepětí (nazývaných TVSS, nebo SPD) se předpokládá uvnitř objektu krátký průběh vlny s menší energií tranzientního impulzu, na vstupu vedení do budovy pak průběh dlouhý s vyšší energií – uvažovaný pro vliv výboje blesku. Uvnitř objektu je zdůrazněna možnost poruchy sítě a průniku cizího napětí do chráněných obvodů.
Bezpečnost instalace se vždy upřednostňuje před EMC a ochranou. Předpis EMC stanoví požadavek hladiny emise systému pod přijatelnými mezemi určenými normou, a požadovanou odolnost instalovaného systému. Stínění kabeláže vytváří bariéru mezi vnějším elektromagnetickým prostředím a přenosovou linkou. Funkčnost stínění závisí na účinnosti stínicích prvků a na způsobu jejich spojení navzájem a s pracovní zemí. Důležitá je činnost stínění coby Faradayovy klece, pokud je stínění spojeno se zařízením na obou svých stranách. Pokud je stínění spojeno se zemí jen na jedné straně, je účinné proti elektrickým polím. Z pohledu EMC je nutné omezit dlouhé souběhy a smyčky. Z pohledu EMC je důležité provádět správné vyrovnání potenciálu – na dlouhých vedeních nebo na dlouhých soubězích vedení vznikají zbytečné rušivé jevy, které mohou omezit funkčnost zařízení.
Nejen v průmyslových aplikacích se složitým elektromagnetickým prostředím, ale také v domech a budovách určených pro obchodní nebo kancelářské účely a pro bydlení se stále častěji objevují přístroje citlivé na okolní elektromagnetické vlivy. Požadavky EMC, stínění, odrušení a ochrany před vlivy přepětí se proto dostávají stále častěji do projektů a realizací.
Uživatel zařízení musí být informován o možných poruchových stavech, o možném chování systému a o způsobech nápravy poruchových stavů. Standardy v tomto případě pro složité aplikace předpokládají rizikovou analýzu a analýzu FMEDA (možnost vzniku poruchy, její detekce, analýzy a prevenci), včetně aktivního předcházení poruchám a chybovým stavům nikoli údržbou, ale vhodným návrhem a vhodnou konstrukcí.
Normy ČSN EN 61643-21 a STN P CLC/TS 61643-22:2016 jsou důležité pro správnou volbu ochranného prvku, především podle jeho výkonu, jeho umístění v půdorysu objektu a podle předpokládané ochranné funkce.

Ochrana třídy zkoušek A1
Dle ČSN EN 61643-21 předpokládá zkrat na napájecí vedení a velmi pomalý průběh impulzu. Zkouška je impulzem vlnou až 100 kV/s proudem až 10 A (trvání ≥ 1000 µs).

Ochrana třídy zkoušek B1
Dle ČSN EN 61643-21 uvažuje mírnou strmost čela impulzu. Zkouška je provedena impulzem 1 kV ve tvaru 10/1000 µs a 100 A, celkem 300 cyklů.

Ochrana třídy zkoušek B2
Dle ČSN EN 61643-21 uvažuje mírnou strmost čela impulzu. Zkouška je provedena impulzem až 4 kV tvaru 10/700 µs a 100 A (5/300 µs) celkem 300 cyklů.

Ochrana třídy zkoušek C1
Dle ČSN EN 61643-21 uvažuje ostrou strmost čela impulzu. Zkouška je provedena impulzem až 2 kV ve tvaru 1,2/50 µs a 1 kA ve tvaru 8/20 µs.

Ochrana třídy zkoušek C2
Dle ČSN EN 61643-21 uvažuje ostrou strmost čela impulzu. Zkouška je provedena impulzem až 10 kV ve tvaru 1,2/50 µs a 5 kA ve tvaru 8/20 µs, v deseti cyklech.

Ochrana třídy zkoušek C3
Dle ČSN EN 61643-21 uvažuje ostrou strmost čela impulzu. Zkouška je provedena impulzem 1 kV s gradientem růstu 1 kV/µs tvaru 1,2/50 µs a 100 A ve tvaru 10/1000 µs.

Ochrana třídy zkoušek D1
Dle ČSN EN 61643-21 uvažuje velkou energii impulzu. Zkouška je provedena impulzem nad 1 kV a 0,5 kA až 2,5 kA ve vlně 10/350 µs, ve dvou cyklech. Tato zkouška je nutná pro ochranný přístroj vedení vstupujícího zvnějšku budovy (kamery, antény, komunikátory…).

Ochrana třídy zkoušek B2/C1/C2 dle ČSN EN 61643-21 znamená, že jediný ochranný prvek zároveň (nikoli současně) vyhoví požadavkům podle uvedených tříd zkoušek pro prostor uvnitř stavby.
Při volbě vhodných prvků ochrany proti přepětí je nutno počítat s tím, že na přechodu ZOB0/ZOB1 je požadována třída zkoušek ochranného prvku B2/D1(D2). Na přechodu ZOB1/ZOB2 je požadována třída zkoušek C2/B2, na přechodu ZOB2/ZOB3 pak třída zkoušek C1.
Ekonomické řešení ochrany informačních/MaR linek před přepětím tedy umožní pro provozně důležité vedení použít i „jednoduché, cenově výhodné“ prvky, často provedené uvnitř svornice.
Rozšiřuje se nabídka ochranných modulů s dálkovou signalizací stavu – v několika úrovních komfortu: od prosté indikace poruchy – většinou přerušení pojistky v modulu, až po „inteligentní“ ochranné moduly, které si hlídají vlastní provozní stav a hlásí jej řídicímu systému. Měřitelné moduly ochran s vyjímatelnou hlavicí nacházejí své místo v aplikacích s větším rizikem - například do prostředí s nebezpečím výbuchu, případně s vyšším stupněm ohrožení nebo vysokou provozní důležitostí, u obvodů sledování perimetru budovy.