GND#1d: Řízení potenciálu

Nezřídka slyšíme, že to nemůže “kopat”, když je to zem … a někteří víme, že jde o jakousi polopravdu. Jsme totiž obklopeni různými potenciály a ty s nějakým záměrem řídíme.



Proč řídíme potenciál v ochraně před bleskem a čím ho řídíme?

Jan Hájek: Řízení potenciálu je hlavně snaha, aby ho vyrovnal a byl všude stejný. Takže mezi řízení potenciálu může spadat i to, že propojuji mezi sebou několik soustav přes svodiče přepětí, bleskových proudů, respektive přes jiskřiště. Tak abych v okamžiku, kdy se mi potenciál na jedné části systému zvedne, tak abych ho řízeně na druhé části systému vyrovnal tak, aby byl všude stejný.

Jak vidí řízení potenciálu ze své praxe Oldřich Morávek?
Řízení potenciálu se používá hlavně na vn-ku. Přiznám se, že toto je věc, kterou se musím ještě pořádně doučit. Nicméně potenciál se dá řídit v podstatě tak, že pokud si vykaskáduji zemniče, tak jsem schopný řídit spád mezi nimi, aspoň to co se používá na VNku potenciální prahy, tak tím si řídím úroveň krokového napětí. Energie u zdroje, ať už se bavíme o blesku, nebo uzemnění zkratových nebo poruchových proudů. Je to Ohmův zákon, doteče mi tam největší proud, tak na daném odporu mám největší úbytek napětí. Když snížím odpor a udělám prahy, nějaké vzdálenosti od sebe, tak si snížím krokové napětí na vedení a musím počítat s tím, že ukládám vodivou konstrukci o něco méně vodivého rádoby homogenního prostředí. Tzn., proud mi neteče jen uzemňovacím páskem, ale jdou i parazitní, nebo paralelní proudy i zeminou. O to je to komplikovanější, že to není jen jeden izolovaný vodič tam a druhý zpátky.

O tom, že záměrně manipulujeme potenciály hovoří i Radim Strycharski.
Myslím si, že je to právě, že se uměle ovlivňuje tendence, aby se potenciál a síla z jednoho místa, měla, nebo neměla jít ke druhému místu. To je řízení. Ovlivňuje se tendence, která je daná od počátku okolnostmi, jestli ji máme zesílit nebo ztlumit.

Někdo se s řízením potenciálu setkává vědomě zřídka, technici sítí mobilních operátorů naopak velmi často!
David Černoch: Já v podstatě řídím potenciál tím, že vkládám mezi zařízení, které chráním a zem prvky, kterými dokáží snižovat, nebo zvyšovat hodnotu potenciálu. Můžou to být přepěťové ochrany, můžou být částečně, protože mezi zařízením, které chráním a zemí vkládám prvek, kterým na jednu stranu zvyšuji ohmickou hodnotu, aby mi přepětí neteklo na část, kterou nechci, ale naopak snížilo ohmickou hodnotu na to, co chci. Je to jednoduché, přiřadím prvek a „řeknu“ blesku, přepětí, tady neteč, tady je vysoký ohm, ale tady je malinký, tam běž. A on poběží. Řídím ho tím, že tam kde ho chci, tam ho pošlu, tam kde nechci, aby šel, mu zabráním tím, že zvýším ohmickou hodnotu.

Nakoukněme na chvíli na dráhu. Té je řízení potenciálu příznačné, ovšem vůbec není tak jednoduché, jak si myslíme.
Antonín Kubela: Můžeme to zlepšit tím, že dáme zvláštní zpětný vodič, který po určitých vzdálenostech se propojí s kolejí. Není to systém, který by se prozatím u nás používal. Využívá se u západních trakcí, ale to prozatím není. Je to u nás možné i na trati, která je vybavena zabezpečovacím zařízením pomocí ukolejňovacích tlumivek, které mi brání průchodu signálního proudu zabezpečovacího. Z toho důvodu nemůžeme mít koleje zemněny normálně, že bych zemnič připojil, vytvořila se odchozí cesta pro signální proud. My ho musíme chránit, protože slouží pro zabezpečení vlaku.

Ale zpět do instalační elektrotechniky. František Kosmák vysvětluje řízení potenciálu svou vyhlášenou obrazností v příběhu. 
František Kosmák: Potenciál se řídí jednoduše. Řeknu to z praxe, elektrikář pracuje na stavbě a má uzemňovat. Je konec listopadu, pět hodin odpoledne, mlha, začíná poprchat, on má hlad, už na to špatně vidí, chce dokončit řízení potenciálu země a co tedy dělá? Zatlouká dvoumetrovou tyč do kamenité půdy! Naštvaný, pětikilová palička mu spadla ze štylka a to je řízení potenciálu pomocí zemniče. Tak je to normativně definováno v IEC. Elektrikář, když zatlouká tyč, řídí potenciál země.  

A jak to pochopí člověk fyziky zrovna ne příliš znalý? 

František Kosmák: Jinak se to popsat dá těžko, protože tím, že tyč natluče do země, získá určitou "elektrodu", která je schopna působit svým potenciálem země, čili vodivost země je nějaká a to je potenciál na konci tyče. Já spojím ty dva potenciály dohromady. Spojím potenciál země s potenciálem elektřiny vyrobené a nebo přírodní, atmosférické. Ta, když už napětí déle neudrží, tak to skočí. Potenciál bouřkového mraku se propojí s potenciálem uzemňovací tyče, spojí se a konají práci. Buď destrukční, zapalují, rozbíjí apod. Když se to stane u uměle vytvořené elektriky, tak je to zkrat proti potenciálu země.

Podle tohoto vysvětlení lze tedy úder blesku označit za přírodní, spontánní zkrat? 
František Kosmák: Kdybych to úplně zjednodušil, máme dvě elektrody. Jedna elektroda je atmosférická elektřina a druhá je zeměkoule. Tyto dva potenciály mají proti sobě výboje a něco se tam děje. Vstoupil do toho člověk a vyrábí něco sám. Dvě elektrody, princip jako přivedeného potenciálu z generátoru na žárovku, tak stejně je potenciálu v mraku proti zemi. Země jak známo má odpor kolik?

František Kosmák: Moderním vyjadřovacím způsobem je to práce nechtěná. Když tě popálí elektrický oblouk, tak konal práci, ale nechtěnou.

František Kosmák: Není to všechno. Zahřívá i tu okolní zem ... Já si vzpomínám na Bratislavu na Petržalku. Tam nebylo možné uzemnit transformovnu, protože štrk štrk štrk byl buď mokrý a dobrý, nebo to vyschlo. Potom to nebylo účinné. Účinnost je vždy v tom místě. Odpor písku, kamení je účinný že potenciál bleskového výboje se utlumí či spotřebuje na vzdálenost. Empiricky je ověřeno, že je to 15-20m v obvyklých půdách, pak už nic. Z toho vyplývají požadavky na uzemnění vysokonapěťových zařízení, aby to do té vzdálenosti bylo pokryto.

To bylo několik pohledů na řízení potenciálu. Pořád stejný příběh, že? Jde o uzavírání obvodu. Pan Kirchhof už klepe na dveře. Příště to bude o spádu na zemniči! Související technické normy ČSN ...