Publikace svazek 108

Anotace obsahu

Správně, a přitom optimálně dimenzovat a jistit elektrická zařízení není snadné. Vždy je totiž nutné sladit celou řadu požadavků. Přitom dva základní, tj. zajištění bezpečnosti provozovaného zařízení a zároveň celkovou hospodárnost jeho provedení, jsou z principu protichůdné. Vždy jde o to, aby zařízení a přívodní vedení ani za těch nejnepříznivějších provozních, a dokonce ani poruchových podmínek, neohrožovalo své okolí. Na druhé straně nás finanční možnosti nutí k tomu, aby celé zařízení nebylo předimenzované, zbytečně nákladné ani prostorově náročné.

Elektrotechnické předpisy určují otázku bezpečnosti elektrického zařízení. Zařízení se nesmí při přetížení nadměrně zahřívat, úbytky napětí na přívodu nesmějí za žádných provozních podmínek přesahovat dovolenou mez, ochrana automatickým odpojením od zdroje musí v případě poruchy reagovat v dostatečně krátkém čase.

Zdá se, že pokud zařízení a přívod k němu budou dostatečně dimenzovány, bude těmto požadavkům vyhověno. Nicméně ani u předimenzovaného zařízení nemusí být vždy jistota, že toto zařízení z hlediska bezpečnosti vyhoví. V tomto případě totiž mohou při poruše vznikat nadměrně velké zkratové proudy. Právě možným zkratovým proudům musí zařízení, a to každá jeho součást, vyhovět. Chybná volba zařízení z tohoto hlediska může vážně ohrozit nejen jeho bezpečnost, ale i bezpečnost okolí.

Rovněž není možné, aby při poruše způsobené jednou částí zařízení bylo celé zařízení, celý objekt vyřazen z provozu. Aby se vyhovělo tomuto požadavku, je zapotřebí jisticí prvky přiřadit k jednotlivým částem zařízení vhodným způsobem. Požadavkům, které jsou na tomto místě naznačeny, lze vyhovět správnou volbou zařízení, vedení a jisticích prvků. Těch je v současné době k dispozici poměrně široký sortiment. Každý typ má trochu jinou charakteristiku a hodí se k jinému účelu.

V první části si příručka vzala za úkol ukázat, na čem spočívají zásady jištění. Jedná se v podstatě o základy teorie dimenzování a jištění elektrických zařízení.

Ve druhé – praktické části obsahuje příručka tabulky, z nichž se dá velice rychle a jednoduše zjistit, jak který vodič, za jakých podmínek jistit. Zjednodušení volby jisticích prvků oproti předchozím publikacím obdobného zaměření bylo umožněno tím, že do praxe jsou již zavedeny jisticí prvky odpovídající novým normám. Ty pro většinu případů dobře respektují oteplovací charakteristiky jištěných vedení. Při volbě jiných jisticích prvků (jističů a pojistek starších typů, jisticích relé apod.) je nutno postupovat tak, jak je vysvětleno v první části. Tabulky jsou uvedeny výkladem a vysvětlením zásad, z nichž se při jištění elektrických vedení a zařízení vychází. Čtenář zde nalezne návod, jak v jednotlivých případech postupovat.

Text tohoto pátého vydání je aktualizován podle technických norem platných k 1. 1. 2019.

Přílohy obsahují řadu příkladů, vzorců a praktických tabulek, které se týkají tématu příručky a zatížitelností hliníkových a měděných přípojnic.

Příručka je určena širokému spektru elektrotechniků, od projektantů až po provozní elektrikáře. Velmi užitečná je i pro studenty elektrotechnických oborů všech stupňů škol.

Obsah

ČÁST I: JIŠTĚNÍ ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ 15
Úvod 15
1. NEJPOUŽÍVANĚJŠÍ JISTICÍ PRVKY 17
1.1 Pojistka 17
1.1.1 Výhody a nevýhody pojistek 19
1.2 Jistič 19
1.2.1 Výhody jističů 20
1.2.2 Nevýhoda jističů 21
2. PRINCIP JIŠTĚNÍ 23
2.1 Charakteristika „čas – proud“ 23
2.2 Charakteristiky jisticích prvků 31
2.3 Zkratová odolnost 40
2.3.1 Zkratová odolnost rozváděčů 43
2.3.2 Podmíněná zkratová odolnost 46
2.3.3 Zkratová odolnost kabelů a vodičů 46
2.4 Maximální zkratový proud a tepelná energie 50
2.5 Selektivita jištění 55
3. JIŠTĚNÍ VEDENÍ A ZAŘÍZENÍ PŘED PŘETÍŽENÍM A ZKRATEM 59
3.1 Jištění vedení 59
3.1.1 Umístění prvků chránících vedení před přetížením a zkratem 59
3.1.2 Jištění nulového vodiče v sítích TN a TT 63
3.2 Jištění zásuvkových a světelných obvodů 64
3.3 Jištění předřazené elektrickým přístrojům
a elektrickým předmětům v elektrické instalaci 64
3.4 Jištění obvodů pro spotřebiče 65
4. JIŠTĚNÍ STROJNÍCH ZAŘÍZENÍ 67
4.1 Obecně 67
4.2 Jištění přívodu a silových obvodů 67
4.3 Jištění řídicích obvodů 67
4.4 Jištění zásuvek, osvětlení a transformátorů 67
4.5 Zásady pro volbu jisticích prvků 68
4.6 Jištění přívodu k pracovnímu stroji 68
4.7 Jištění motorů strojních zařízení před přetížením 74
5. KDY A PROČ NENÍ TŘEBA A KDY SE NESMÍ ZAŘÍZENÍ JISTIT? 77
5.1 Vynechání jištění před přetížením 77
5.2 Vynechání jištění před přetížením i zkratem 77
5.3 Vynechání jištění před zkratem 78
6. JIŠTĚNÍ Z HLEDISKA OCHRANY PŘED ÚRAZEM
ELEKTRICKÝM PROUDEM 79
7. JIŠTĚNÍ SPOTŘEBIČŮ A ZDROJŮ PODLE JEJICH PŘÍKONU
A VÝKONU 83
7.1 Jištění elektromotorů 83
7.2 Jištění transformátorů 83
7.3 Jištění spotřebičů 87
7.4 Jištění tepelných spotřebičů 87
7.5 Jištění svítidel 87
7.6 Jištění kompenzačních kondenzátorů 88
7.7 Jištění akumulátorů a baterií 88
7.8 Jištění UPS (zdrojů nepřerušovaného napájení) 89
7.9 Jištění pohonů 89
7.10 Jištění polovodičových zařízení 89
8. DIMENZOVÁNÍ VEDENÍ Z HLEDISKA JEHO OTEPLENÍ 91
9. JIŠTĚNÍ VEDENÍ Z HLEDISKA JEHO OTEPLENÍ 94
9.1 Časová oteplovací konstanta 96
9.2 Využití časové oteplovací konstanty pro jištění vedení před přetížením 98
9.3 Kontrola oteplení vedení 102
9.3.1 Optimální charakteristika 103
9.3.2 Charakteristika jisticího prvku a optimální charakteristika vedení 104
9.4 Rozdíl mezi jmenovitou a skutečnou proudovou zatížitelností vodičů
a kabelů 105
9.5 Krátkodobý chod nebo přerušované zatížení 105
ČÁST II: DIMENZOVÁNÍ A JIŠTĚNÍ VEDENÍ 113
10. ZÁSADY, PODLE KTERÝCH SE POSTUPUJE PŘI URČOVÁNÍ
PRŮŘEZŮ VODIČŮ A VOLBĚ JISTICÍCH PRVKŮ 113
10.1 Hlavní zásady 113
10.2 Metody výpočtu zkratových a poruchových proudů 114
10.3 Volba ochranných přístrojů 114
11. URČENÍ MAXIMÁLNÍHO PROUDU UVAŽOVANÉHO
VE VEDENÍ 116
12. URČENÍ DOVOLENÉHO PROUDOVÉHO ZATÍŽENÍ A VOLBA
PRVKU JISTÍCÍHO PŘED PŘETÍŽENÍM 119
12.1 Koordinace mezi průřezy vodičů a přístroji jistícími před nadproudy (ČSN
332000-4-43 ed. 2) 119
12.2 Vedení chráněná před přetíženími 120
12.3 Vedení, které není chráněno před nadproudy 121
12.4 Uplatnění přepočítacího součinitele pro seskupení kabelů nebo obvodů 122
12.5 Paralelní vodiče 123
12.6 Dovolené proudy ohebných kabelů 124
12.7 Doplňující podmínky 133
13. ZKRATOVÉ PROUDY 139
13.1 Všeobecně 139
13.2 Výpočet zkratového proudu 139
13.2.1 Impedanční metoda 140
13.2.2 Kompoziční metoda 141
13.2.3 Konvenční metoda 145
13.2.4 Uplatnění metody trojúhelníku 146
13.3 Vypínací schopnost 151
13.3.1 Ověření vypínací schopnosti 151
13.3.2 Vypínací schopnost v síti IT 152
13.3.3 Vypínací schopnost malých jističů 152
14. OCHRANA PŘED ÚRAZEM ELEKTRICKÝM PROUDEM
PŘI ­PORUŠE 153
14.1 Všeobecné požadavky 153
14.2 Odpojení v síti TN 153
14.2.1 Odpojení při ochraně pojistkami (obr. 64) 154
14.2.2 Odpojení při ochraně jističi (obr. 65) 155
14.2.3 Pospojování v síti TN 155
14.2.4 Výpočet poruchového proudu 156
14.3 Odpojení v síti TT 157
14.4 Odpojení v síti IT 157
14.4.1 Bez odpojení při první poruše 157
14.4.2 Odpojení při druhé poruše 158
14.4.3 Výpočet poruchového proudu 160
14.5 Pospojování 160
14.6 Ověření rezistance a spojitosti ochranných vodičů 161
14.7 Délky vedení, při nichž je zajištěna ochrana automatickým odpojením
(konvenční metoda výpočtu) 165
14.7.1 Jednoduché délky chráněných vedení 165
14.7.2 Délky chráněných odbočujících vedení 172
14.7.3 Přídavná délka pohyblivého přívodu 172
14.7.4 Délky chráněných vedení a vypínací schopnost jističe 173
15. OVĚŘENÍ TEPELNÉHO NAMÁHÁNÍ VODIČŮ 175
15.1 Všeobecně 175
15.2 Ochranný vodič 176
15.3 Pracovní a nulové nebo střední vodiče 176
16. ÚBYTKY NAPĚTÍ VE VEDENÍ 179
17. HODNOTY REZISTIVIT A REAKTANCÍ VODIČŮ 183
17.1 Rezistivity vodičů 183
17.2 Reaktance vodičů 183
18. JEDNODUCHÝ ZPŮSOB URČOVÁNÍ PRŮŘEZU VODIČŮ
A VOLBY JISTICÍCH PŘÍSTROJŮ 185
18.1 Určení maximálního výpočtového proudu IB použitého ve vedení 185
18.2 Určení průřezu fázových, nulových a ochranných vodičů s ohledem
na ­jejich ­ochranu před přetížením a dovolené proudové zatížení 185
18.3 Ověření úbytků napětí 189
18.4 Určení vypínací schopnosti ochranného přístroje 190
18.5 Ochrana při poruše (tj. před dotykem neživých částí neboli před nepřímým
dotykem) 192
18.6 Minimální průřezy vodičů k vyvedení výkonu
z transformátorů 193
Příloha 1 Příklady určování proudu a jištění 196
P1.1 Příklad ke kapitole 12.2 – první případ 196
P1.2 Příklad ke kapitole 12.2 – druhý případ 196
P1.3 Příklady ke kapitole 12.4 – výpočet přepočítacích součinitelů
pro ­seskupení ­kabelů 198
P1.3.1 Příklad k případu, kdy průřezy vodičů jsou podstatně větší než ty,
které ­odpovídají ­použitému ­proudu 198
P1.3.2 Příklad pro seskupení kabelů zatížených i slabě zatížených 198
P1.3.3 Příklad k případu, kdy je soubor kabelů (obvodů) chráněný jako celek 199
P1.4 Příklad ke kapitole 12.5 199
P1.5 Příklad ke kapitole 18.3 200
Příloha 2 Vzorce pro výpočet zkratových a poruchových proudů 201
P2.1 Ochrana před zkratem – výpočty zkratových proudů 201
P2.1.1 Maximální proudy 201
P2.1.1.1 Ik3 třífázový symetrický zkratový proud [kA] 201
P2.1.1.2 Ik2 dvoufázový zkratový proud [kA] 201
P2.1.1.3 Ik1 jednofázový zkratový proud [kA] 201
P2.1.1.4 Zkratový proud mezi fází a nulovým vodičem na svorkách vývodu
z transformátoru je roven 202
P2.1.2 Minimální proudy 202
P2.1.3 Hodnoty různých impedancí 202
P2.1.3.1 Rezistance vodičů – viz tabulka 57a 202
P2.1.3.2 Reaktance vodičů 202
P2.1.3.3 Zdroj napájení 202
P2.1.3.4 Impedance Z transformátoru [mΩ] 203
P2.1.3.5 Instalace je napájena z alternátoru 203
P2.1.3.5.1 Impedance [mΩ], které u alternátoru přicházejí v úvahu 203
P2.1.3.5.2 Zkratové proudy [kA] na svorkách alternátoru se rovnají 204
P2.2 Ochrana automatickým odpojením – výpočet poruchového proudu 204
Příloha 3 Parametry transformátorů (na straně nn) a nízkonapěťových
generátorů (soustrojí) při napětí U = 400 V 206
Příloha 4 Zatížitelnost přípojnic – holých hliníkových a měděných
plochých vodičů 207
Příloha 5 Značení vodičů a kabelů nn podle evropských norem (informativně) 215
Literatura 216