Dimenzování jisticích přístrojů z hlediska zkratu

Vyžaduje se jednak ověření z hlediska maximálních zkratových proudů, tj. zda je jisticí přístroje vydrží, a také ověření z hlediska minimálních zkratových proudů, tj. zda je tyto přístroje odpojí.

A) Ověření z hlediska maximálních zkratových proudů - přístroje, které jsou zařazeny v obvodu, ve kterém došlo ke zkratu, musí tento zkrat vydržet. U jističů je jednak důležité, aby na zkratový proud reagovaly, na druhé straně je důležité i to, aby byly schopny zkrat vypnout. Proto jsou přístroje ověřovány i z hlediska průchodu zkratového proudu.
U malých jističů (MCB) se udává pouze jedna hodnota jmenovité vypínací schopnosti Icn. U výkonových jističů (MCCB) se udávají dvě vypínací schopnosti, a to jmenovitá mezní vypínací schopnost Icu a jmenovitá provozní vypínací schopnost Ics. Je garantováno, že jistič vydrží průchod proudu s hodnotou odpovídající Icu a že jej také bezpečně vypne. Po tomto vypnutí však už jistič může/nemusí/bude splňovat veškeré požadavky tak, jako je tomu před vypnutím. Jinak řečeno - není již zaručeno, že tak velký proud bude vypnut i podruhé. Pokud se týká proudu Ics, u toho je zaručeno, že proud rovnající se Ics nejen vypne, ale že zůstane stoprocentně funkční a splňuje nadále příslušné parametry i při opakovaném vypnutí zkratového proudu. Velikost zkratového proudu v okamžiku vypnutí jisticího přístroje se nazývá vypínací zkratový proud Ivyp. Aby jistič bezpečně vypnul, musí být na tento proud dimenzován. Obvykle se volí jistič podle hodnoty Icu, protože se vychází ze skutečnosti, že pravděpodobnost vzniku zkratu v nejnepříznivějším případě poruchy bezprostředně za jističem a současně v okamžiku maxima je velice malá. Jestliže je však
třeba mít naprostou jistotu, aby jistič zůstal i po zkratu nadále funkční pro možnost opakovaného vypnutí, musí být Ivyp srovnáván se jmenovitou provozní vypínací schopností Ics.

Hledisko zkratových proudů v síti se dostává do popředí zájmu projektanta zejména v blízkosti zdroje, kde se vedle střídavé složky proudu Ik projevuje i stejnosměrná složka zkratového proudu Ia. V případě rozváděčů nelze zapomínat na dynamické účinky zkratů, protože dynamický proud Idyn rozváděče se srovnává se zkratovým proudem Ikm. Shrneme-li si uvedené skutečnosti, pak kriteria výběru jsou:

• a) podle jmenovité zkratové vypínací schopnosti jističe: Icu ≥ Ik’’
  kde: Icu - jmenovitá zkratová vypínací schopnost jističe
         Ik“ - počáteční rázový zkratový proud
  V případě náročnějších požadavků provozu se doporučuje dimenzovat na parametr Ics
• b) podle jmenovité zkratové zapínací schopnosti jističe: Icm ≥ Ιkm
  kde: Icm - jmenovitá zkratová zapínací schopnost pojistky
         Ikm - nárazový zkratový proud (též označovaný ip)
• c) u pojistky podle jmenovité vypínací schopnosti pojistky: Icn ≥ Ik“
  kde: Icn - jmenovitá zkratová vypínací schopnost pojistky
         Ik“ - počáteční rázový zkratový proud

Ochrana pojistkami                Ochrana jističi

B) Ověření z hlediska minimálních zkratových proudů (ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí). Jedním z nejužívanějších způsobů zajištění ochrany při poruše je ochrana automatickým odpojením od zdroje. Proud poruchy (tj. minimální zkratový proud) v obvodu musí být větší, než je minimální zkratový proud, který zaručuje funkci jisticího přístroje v předepsaném
čase. Odtud vyplývá známá podmínka pro impedanci smyčky Zs poruchového proudu:

Zs ≤ Uo/Ia

kde: Zs - impedance smyčky poruchového proudu [Ω]
       Uo - fázové napětí [V]
       Ia  - proud vybavení jisticího přístroje v předepsaném čase [A]

Předepsané časy odpojení v síti TN jsou delší než v síti TT, ve které se k odpojení používají klasické jisticí přístroje (jističe nebo pojistky). Pro Uo = 230V je to u koncových obvodů do 32A včetně 0,4s, u distribučních obvodů a obvodů nad 32A je to 5s. Impedance se uvažuje při provozní teplotě (tedy větší než za studeného stavu) a že fázové napětí se vlivem zkratového proudu
snižuje. Pouze ve výjimečných případech, kdy nevystačíme s jističem či pojistkou, použije se pro automatické odpojení proudový chránič. Tím se mnohonásobně zvýší citlivost ochrany při garantovaném vypínacím čase do 40ms u nezpožděného typu a typu G, případně do 150ms u selektivního typu. Přitom je důležité, že vypínací časy chráničů i s různou citlivostí (100, 300, 500mA, 1A) jsou při větších zkratových proudech už prakticky stejně krátké. Při volbě hodnoty jmenovitého reziduálního proudu IΔn ≤ 30mA se jedná navíc o doplňkovou ochranu.

Pokud se podíváme na charakteristiky jističů a pojistek, obecně platí, že bod určený souřadnicemi vypočítaného zkratového proudu a předepsané doby odpojení musí být vůči charakteristice pojistky nebo jističe napravo od pravé hraniční čáry vypínací charakteristiky (příp. nad touto charakteristikou).

Ing. František Štěpán
Moeller Elektrotechnika s.r.o.

Více informací z oblasti naleznete zde ...