Nové poznatky z revizí elektrických zařízení a spotřebičů – Proudové chrániče - 1. díl

I u nich je samozřejmě nutno zajistit jejich bezpečné provozování. To vyžaduje nové ochranné prvky a spolu s tím spojené i nové nebo modifikované revizní postupy. Vzhledem k tomu, že není možné se věnovat problematice všech zařízení a ochranných prvků, které se v posledních letech objevily, zaměřme se jen na některé z nich.

Nejvíce novinek v prvcích určených k ochraně elektrických zařízení se objevilo pravděpodobně v oblasti proudových chráničů. Byly zkonstruovány nejen nové modifikace stávajících proudových chráničů (např. F, B+, BFQ), ale i zcela nové ochranné prvky jako například chrániče typu AFDD, pro které dosud není normami stanoven zkušební postup k jejich ověřování.
Protože mezi revizními techniky stále přetrvávají pochybnosti, pramenící i z neznalosti, jak tyto nové druhy chráničů revidovat, zaměřme se na tuto oblast.

1. Rozdělení RCD z hlediska jejich ověřování při revizích

Základní normou stanovený postup a předepsané zkoušky určené k ověření ochranných vlastností RCD stanovuje norma ČSN/STN EN 33 2000: Elektrické instalace nízkého napětí – Část 6 ed. 2: Revize v příloze NA. Při revizi se ověřují vypínací schopnosti RCD při různých tvarech poruchového proudu, pro které je RCD konstruován a před jejichž nepříznivými průběhy má chránit. Při revizi se u samotného chrániče ověřuje:

• Vybavovací čas
• Vybavovací proud

Z hlediska vybavovacího času lze RCD rozdělit na:

• Nezpožděné, určené pro všeobecné použití
• Zpožděné typu G, určené pro použití v obvodech s elektronickými zařízeními generujícími při zapnutí krátkodobý proud tekoucí mezi L a PE
• Zpožděné typu S (selektivní), určené pro použití v sérii s nezpožděnými RCD

Z hlediska tvaru vybavovacího proudu lze pak RCD rozdělit na typy:

• AC citlivé jen na střídavé poruchové proudy
• A citlivé na střídavé a usměrněné pulzní poruchové proudy
• B citlivé na střídavé, usměrněné pulzní a stejnosměrné poruchové proudy

Z hlediska konstrukčního provedení, majícího samozřejmě vliv i na postup při revizi, lze rozlišit RCD určené pro:

• zabudování do domovní a podobné instalace s nadproudovou ochranou RCCB nebo bez ní RCBO
• průmyslové aplikace modulární MRCD nebo hlídače reziduálního proudu RCM
• zvýšení ochrany koncových obvodů přenosné PRCD nebo vestavěné do pevné zásuvky SRCD

2. Typy proudových chráničů a jejich použití

V kapitole 1. je podán přehled základních typů RCD. Všechny další typy proudových chráničů, se kterými se lze setkat, jsou vesměs odvozené od výše uvedených základních typů. Liší se od nich vlastnostmi upravenými tak, aby lépe odpovídaly potřebám pro použití ve speciálních aplikacích, pro které jsou určeny. Jednotliví výrobci si potom pro tato speciální provedení vytvoří vlastní označení, a pro revizního technika tak může vzniknout problém, jak takový chránič, s pro něj neznámým označením, revidovat.
Nevhodně zvolený typ chrániče je zdrojem potíží i pro techniky zajišťující servis a údržbu elektrických instalací, protože může docházet k jeho náhodným vybavováním, aniž by elektrická instalace nebo připojené spotřebiče vykazovaly závadu. Uveďme si proto přehled vlastností nejčastěji používaných chráničů včetně odvozených typů.

2.1 Typ AC
Citlivost na poruchový reziduální proud:

• Střídavý průběh, který vznikne náhle, nebo postupně narůstá.

Označení:

• RCD je označen značkou AC proudu (obr. 1) na čelní nebo i boční straně. Při instalaci v rozváděči tedy nemusí být označení typu viditelné.

Použití:

• Použitelné v instalacích, kde se vyskytují pouze pasivní prvky (odpory, indukčnosti, kapacity).

Omezení:

• Usměrněná nebo vyhlazená stejnosměrná složka reziduálního proudu může mít za následek snížení citlivosti nebo i zablokování vybavení RCD vlivem přesycení materiálu jádra součtového transformátoru.
• AC se nesmí použít v instalacích, ke kterým jsou připojena zařízení s výkonovými polovodičovými prvky, které mohou generovat reziduální proudy s usměrněnými nebo stejnosměrnými složkami.

2.2 Typ A

Citlivost na poruchový reziduální proud:

• Stejně jako typ AC.
• Na reziduální pulzující stejnosměrné proudy.
• Na reziduální pulzující stejnosměrné proudy, které jsou superponovány na hladký stejnosměrný proud o velikosti do 0,006 A.

Označení:

• RCD je označen značkou střídavého a usměrněného pulzního proudu na čelní straně (obr. 2).

Použití:

• Použitelné v instalacích, kde jsou připojena zařízení s polovodičovými prvky, které mohou generovat usměrněné poruchové proudy, kdy proud prochází nebo se téměř dotýká nuly (DC složka je max 6 mA).

Omezení:

• RCD - A se nesmí použít v instalacích, ke kterým jsou připojena zařízení s výkonovými polovodičovými prvky, které mohou generovat reziduální proudy se stejnosměrnými složkami většími než 6 mA.

2.3 Typ F

RCD typu F (označované někdy jako typ U) jsou upravenou variantou typu A, citlivou na poruchové proudy obsahující i jiné kmitočty než 50 Hz. V sítích, do kterých se mohou připojovat jednofázové frekvenční měniče, např. používané pro regulaci otáček motoru, se kromě střídavých nebo pulzujících stejnosměrných reziduálních proudů může vyskytnout také složený reziduální proud zahrnující síťový kmitočet, kmitočet motoru a taktovací kmitočet pulzního měniče z frekvenčního měniče. Takové jednofázové frekvenční měniče zapojené mezi fázi a nulový, nebo uzemněný střední vodič, mohou obsahovat například pračky, čerpadla a podobné spotřebiče s asynchronními motory.
Z hlediska vypínacího času je chránič F konstruován jako typ G, protože musí být odolný vůči nežádoucímu vybavení v důsledku vzniku:

• proudových rázů v instalaci vzniklých na kapacitě instalace nebo při přeskoku napětí v instalaci
• zapínacích reziduálních proudů s maximální dobou trvání 10 ms, které se mohou vyskytnout v okamžiku zapnutí elektronických zařízení nebo filtrů EMC

Citlivost na poruchový reziduální proud:

• Stejně jako typ AC a A.
• Reziduální proudy složené z více kmitočtů (do 1 kHz) v obvodech napájených mezi L-N.
• Reziduální střídavé nebo pulzující stejnosměrné proudy superponované na hladký stejnosměrný proud o velikosti do 0,01 A.

Označení:

• RCD je označen značkou střídavého a usměrněného pulzního proudu na čelní straně doplněnou značkou pro citlivost na kmitočty od 10 Hz do 2 kHz (obr. 3). Vzhledem k zamýšlenému použití se konstruuje jako zpožděný typ G.

Použití:

• RCD – F se použijí v sítích, kde se mohou vyskytnout jednofázové měniče kmitočtu, např. používané pro regulaci otáček motoru, který je napájen mezi fází a nulovým vodičem.

Omezení:

• RCD – F se nesmí použít v instalacích, ke kterým jsou připojena zařízení s výkonovými polovodičovými prvky, které mohou generovat reziduální proudy se stejnosměrnými složkami většími než 10 mA.

2.4 Typ B

Pokud se v síti může vyskytnout i stejnosměrný unikající proud, je třeba jako ochranný prvek použít proudový chránič typu B.
Stejnosměrný vybavovací proud chrániče je definován jako usměrněný proud se zvlněním, nebo vyhlazený, který neprochází nulou. RCD typu B navíc reagují i na všechny ostatní průběhy poruchových proudů stejně, jako chrániče A, AC a F. Podobně jako typ F musí být odolné vůči krátkým proudovým rázům, a proto jsou z hlediska vybavovacího času konstruovány jako typ G.

Citlivost na poruchový reziduální proud:

• Stejně jako typ AC, A a F (střídavé, pulzující stejnosměrné a frekvenčně složené proudy).
• Reziduální střídavé proudy až do 2 kHz.
• Reziduální střídavé nebo pulzující stejnosměrné proudy superponované na hladký stejnosměrný proud o velikosti do 0,4x IΔN.
• Reziduální stejnosměrné proudy, které mohou vznikat v obvodech s usměrňovači napájenými ze dvou nebo tří fází.
• Reziduální stejnosměrné vyhlazené proudy.

Označení:

• RCD - B je označen značkou střídavého, usměrněného pulzního a stejnosměrného proudu na čelní straně, doplněnou značkou pro citlivost na kmitočty od 10 Hz do 2 kHz (obr. 4). Vzhledem k zamýšlenému použití se konstruuje jako zpožděný typ G.

Použití:

• U zařízení obsahujících vyhlazovací kondenzátory, u nichž poruchový proud může obsahovat DC složku vyšší, než 10 mA.
• U pohonů a invertorů pro napájení motorů čerpadel, výtahů, textilních a obráběcích strojů atd., poněvadž reagují na trvalý proud zemní poruchy s nízkou úrovní zvlnění.
• U zařízení obsahujících usměrňovací obvody napájené z více fází.
• Výkonné frekvenční měniče, větší záložní zdroje UPS, fotovoltaické elektrárny.

2.5 Typy BFQ, B+

Jedná se o RCD typu B s upravenou frekvenční charakteristikou citlivosti na poruchový vybavovací proud. Mají zvláště uzpůsobené aktivační křivky až do 20 kHz tak, aby nedocházelo k nežádoucím vybavením, jejichž příčinou jsou unikající proudy o vysokých frekvencích tekoucích přes odrušovací filtry elektrických zařízení, k jejichž ochraně jsou určeny.
Typ B+ je navíc určen pro ochranu před vznikem požáru od plazivých proudů, proto je citlivost na vyšší kmitočty omezena do 420 mA.

Citlivost na poruchový reziduální proud:

• Stejně jako typy AC, A, F a B.
• Upravená vypínací charakteristika pro ochranu před vznikem požáru od plazivých proudů s vypínacím reziduálním proudem do 420 mA pro kmitočty do 20 kHz.

Označení:

• RCD je označen značkou střídavého, usměrněného pulzního a stejnosměrného proudu na čelní straně, doplněnou značkou pro citlivost na kmitočty do 20 kHz (obr.5). Vzhledem k zamýšlenému použití se konstruuje jako zpožděný typ G. Pro odlišení od běžného typu B je na něm obvykle uvedeno písemné označení B+.

Použití:

• U obvodů s frekvenčními měniči tam, kde je požadavek na protipožární ochranu.
• Fotovoltaické elektrárny.

V příštím díle se zaměříme na přenosné chrániče PRCD, konstrukční provedení a parametry, použití PRCD a jejich speciální varianty) a revize RCD (revize RCD vestavěných v elektrické instalaci, přehled a postup zkoušek RCD, příklad praktického provedení zkoušky RCD).