Ochrana před iniciací požáru elektroinstalací je jednou z nejsledovanějších priorit ve vývoji normativních a dalších požadavků na elektrické rozvody. Z elektrických přístrojů, které mohou riziko vzniku požáru minimalizovat, jsou samozřejmě přístroje pro automatické odpojení od zdroje a dosud u nás za vyšší stupeň jsou považovány a používány proudové chrániče.
ČSN 33 2000-4-42 ed. 2 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 4-42: Bezpečnost – Ochrana před účinky tepla v článku 422.3.9 požaduje: „Koncové obvody napájející nebo procházející prostory a elektrické spotřebiče musí být před izolačními poruchami chráněny takto:
- a) V sítích TN a TT musí být použity proudové chrániče se jmenovitým reziduálním vybavovacím proudem IΔn ≤ 300 mA.
Pokud izolační porucha může způsobit požár, např. u přístropního topení s tenkými topnými vrstvami, musí být jmenovitý reziduální vybavovací proud IΔn ≤ 300 mA.
Poznámka: Z tohoto pohledu je jednoznačné, že proudové chrániče se jmenovitým reziduálním vybavovacím proudem IΔn ≤ 30 (nebo 100) mA užívané jako ochrana před úrazem elektrickým proudem jsou zároveň i ochranou ve smyslu výše uvedeného článku normy. - b) V sítích IT musí být zajištěny přístroje pro sledování izolačního stavu celé instalace nebo RCM (přístroje pro monitorování reziduálního proudu) v koncových obvodech, obojí se zvukovými a vizuálními signály. Alternativně mohou být použity proudové chrániče se jmenovitým reziduálním vybavovacím proudem, jak je uvedeno v bodě a). V případě druhé poruchy – z hlediska dob odpojení viz část 41" (ČSN 33 2000-4-41 ed. 2).
Požadavky ČSN 33 2000-5-53 ed. 2 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 5-53: Volba a montáž elektrických zařízení – Spínací a řídicí přístroje.
Ochranné přístroje reagující na elektrický oblouk - kde se to vyžaduje pro speciální aplikace, mohou být zvoleny ochranné přístroje reagující na elektrický oblouk (známé též jako optické detekční systémy) detekující oblouk poruchy spolu s ochranným systémem, aby vypnuly obvod s poruchou.
K tomuto vypnutí dojde obvykle ve velmi krátkém čase t.
Poznámka: Tyto optické chrániče jsou již na hranici EPS, to znamená, že reagují na počínající požár.
Bohužel, však tyto přístroje neporývaly kompletně všechna rizika a možnosti vzniku požáru od elektroinstalace. Toto bylo hlavním problémem v USA, kde byla určitá specifika zvláště u rodinných domů.
Hlavním problémem rozvodů v rodinných domech v USA z hlediska ochrany před iniciací požáru je, že v USA byly rozvody (zvláště 120 V) prováděny dvoužilově, tedy bez ochranného uzemňovacího vodiče. Toto omezovalo možnost využití proudových chráničů pro ochranu před iniciací požáru i v té podobě, kterou používáme v Evropě. Na tomto základě byly vyvinuty přístroje, které na průběhu proudu a napětí v příslušném obvodu vyhodnocují stav rozvodu z hlediska možnosti vzniku požáru.
Jak vlastně funguje „oblouková ochrana"?
Přístroj na ochranu před poruchou doprovázenou vznikem oblouku, označovaný jako AFDD (Arc Fault Detection Device – přístroj na detekci poruchy s obloukem) nebo v severoamerickém prostoru označované AFCI (Arc Fault Circuit Interrupter – přerušovač obvodu s obloukovou poruchou) je ochranný přístroj nasazovaný v elektroinstalaci a v budoucnu se s ním počítá i v sítích nn. Zařízení chrání elektrické instalace automatickým odpojením před škodami způsobenými elektrickým obloukem a před tepelnými následky, jako je především hoření kabelů (odkud se také někdy nazývají vypínač pro ochranu před požárem – z německého Brandschutzschalter).
Kterým normám musí přístroje AFDD vyhovět?
Pro přístroje AFDD (na americkém kontinentě zvané AFCI) platí v České republice ČSN EN 62606:2014 Obecné požadavky pro obloukové ochrany.
Hlavní motto využití přístrojů AFDD
Proudové chrániče (RCD) jsou považovány za účinné pro omezení nebezpečí vzplanutí a šíření plamene na základě detekce unikajícího proudu a vytvoření oblouku proti zemi v důsledku plazivých proudů v elektrické instalaci. RCD, stejně jako pojistky nebo jističe, nejsou však schopné omezit nebezpečí vzplanutí a šíření plamene vyvolané elektrickými vlivy v důsledku sériových nebo paralelních oblouků mezi živými vodiči.
Během sériového poruchového oblouku nedochází k úniku do země, RCD proto nemohou zjistit takovou poruchu. Kromě toho impedance sériového poruchového oblouku omezuje zatěžovací proud, což bude udržovat proud pod prahem vypnutí jističe a pojistky. V případě paralelního oblouku mezi fázovým a nulovým vodičem je proud omezen pouze impedancí instalace. V nejhorších případech sporadických oblouků nebyly běžné jističe navrženy pro tento účel.
V jakých sítích se nechají přístroje AFDD používat?
AFDD odpovídající ČSN EN 62606:2014, s výjimkou těch s nepřerušeným nulovým vodičem, jsou vhodné pro používání v sítích IT.
Maximální jmenovité napětí je 240 V AC. AFDD podle ČSN EN 62606:2014 jsou napájeny buď mezi fází a nulovým vodičem, nebo mezi dvěma fázemi.
Maximální jmenovitý proud (In) je 63 A AC.
AFDD napájené z baterií nebo z jiného obvodu, než je chráněný obvod, nejsou předmětem ČSN EN 62606:2014.
AFDD zajišťují odpojení, jsou určeny k ovládání laiky a nevyžadují údržbu.
Vzhled, forma připojení AFDD
Přístroj AFDD může být určen pro samostatnou montáž, nebo v kombinaci s dalším přístrojem, např. s RCD
Pro jaké typy poruch je vlastně tato „oblouková ochrana" použitelná? Jedná se především o:
- Sériové poruchy a/nebo
- Paralelní poruchy
Sériové poruchy
Oblouky poruch v obvodu až ke spotřebiči (porucha je řazena v sérii ke spotřebiči se vyznačují tím, že normální provozní proud není zpravidla překročen, protože je omezený impedancí spotřebiče. Proto také nadproudový ochranný přístroj, jako je např. pojistka nebo jistič, na tento proud nezareaguje.
Oblouk poruchy se vytváří na místě poruchy přívodu, například v uvolněné svorce nebo v místě přerušení kabelu. Zvláště při vyšších provozních proudech a delší době trvání oblouku, může v místě s poruchou v důsledku hoření oblouku a vysoké proudové hustoty, a tím i vysoké teploty vzniknout nebezpečí požáru.
Paralelní poruchy
Rušivé oblouky, které se vyskytují paralelně ke spotřebiči mezi sousedními elektrickými vodiči (většinou vodiči elektrického obvodu, přívodními vodiči různého napětí do místa spotřeby apod.), např. v důsledku poruchy izolace kabelu, se vyznačují tím, že chybný, zpočátku nedokonalý elektrický kontakt, obvykle rychle přejde ve zkratový proud. Ten je pak okamžitě vypnut nadproudovými ochrannými přístroji. Ovšem i vznik poruchového proudu v důsledku takovéto poruchy může být pozvolný a přitom vzniká elektrický oblouk s nepravidelnostmi průběhu, které jsou s tím spojeny.
I když tato porucha může do tvrdého zkratu přejít velmi rychle, může být tento přechod také natolik pozvolný, že přístroje AFDD reagují rychleji než klasické jisticí přístroje.
Obecné požadavky na využití přístrojů AFDD
Změna Z1 ČSN 33 2000-4-42 ed. 2 zavedla použití těchto přístrojů do tuzemské praxe zatím jako doporučení.
Automatické odpojení pomocí AFDD se doporučuje pro ochranu koncových obvodů pro:
- prostory s nebezpečím požáru v důsledku povahy zpracovávaných materiálů (např. ve stodolách, v obchodech s látkami, v papírnách),
- prostory s hořlavými konstrukčními materiály (např. v dřevěných budovách),
- konstrukce šířící požár,
- ohrožené prostory s nenahraditelným bohatstvím.
V obydlích se doporučuje automatické odpojení od zdroje zajišťované AFDD na začátku následujících koncových obvodů:
- v ložnicích (zvláště určených pro seniory a osoby se zdravotním postižením),
- v dětských pokojích a
- obvody uvnitř hořlavých konstrukčních materiálů.
Kde najdou přístroje AFDD další uplatnění?
Objekty s osazením velkého počtu osob s vyšší obtížností možnosti evakuace, ať již z důvodu fyzického, či psychického postižení, jako jsou domy pečovatelských služeb, domovy pro seniory, domovy pro zrakově postižené, hospice, atd. Zde se jedná se rovněž o objekty zdravotnictví;
Objekty občanské vybavenosti s vysokou, obvykle nárazovou, koncentrací osob (divadla, kulturní sály, atd.), administrativní budovy.
Prostory s nebezpečím požáru nebo výbuchu v důsledku povahy zpracovávaných materiálů, zde vidím za důležitější použití v textilkách, než v obchodech s látkami, dřevovýroba včetně truhlářských dílen, papírenský průmysl, chemický průmysl, báňský průmysl, atd.
Výstavy, u nichž je přítomna laická veřejnost.
Závěr
Použití takových přístrojů se nepovažuje za výhradní ochranné opatření a neeliminuje potřebu uplatnit některé z opatření uvedených v ostatních článcích normy ČSN 33 2000-4-42 ed. 2.
