Elektrika.cz - elektrotechnické zpravodajství
Tisknete článek: Jak pohlížet na rozvaděče a instalace pohledem EMC (klik pro návrat)
Stránka byla vytvořena: 18.08.2011
Všechna práva vyhrazena (c)1998-2024 Elektrika.cz
Doslovné ani částečné přebírání tohoto materálu není povoleno bez předchozího písemného (e-mailového) svolení redakce portálu Elektrika.cz.

Jak pohlížet na rozvaděče a instalace pohledem EMC


Jak pohlížet na rozvaděče a instalace pohledem EMC
Elektromagnetická kompatibilita znamená schopnost elektrické instalace, přístroje či systému pracovat uspokojivě v daném elektromagnetickém prostředí, aniž by sám přístroj či systém způsoboval nepřípustné elektromagnetické rušení jakéhokoli jiného přístroje v tomto prostředí. Jaká jsou rizika bezvýpadkového provozu a jak je eliminovat, co je to rizikový management a mnoho dalších zajímavostí se dočtete zde ...
Autorský článek, ze dne: 18.08.2011


Elektromagnetická kompatibilita znamená schopnost elektrické instalace, přístroje či systému pracovat uspokojivě v daném elektromagnetickém prostředí, aniž by sám přístroj či systém způsoboval nepřípustné elektromagnetické rušení jakéhokoli jiného přístroje v tomto prostředí. Riziko je vyjádřením vztahu mezi velikostí možné ztráty a pravděpodobností vzniku události. Analýza rizika určí slabá místa systému, prevence snižuje počet takových míst. Elektrická rizika znamenají ohrožení provozuschopnosti systému a také možnost následných škod po případném výpadku. Snížení rizika znamená zvýšení provozně-technické bezpečnosti objektu a personálu. Eliminace rizik znamená cyklický proces vyhledávání možného rizika a provádění aktivit k omezení nebo zamezení takového stavu.

Elektromagnetická kompatibilita představuje nosný problém současného technického prostředí. Úlohou specialistů je nejen volba a umístění vhodných prvků, pro správné řešení jsou důležité také jejich zkušenosti profesionální znalost. Chyba při návrhu a aplikaci EMC opatření může vést k výpadkům nebo interferencím, jejichž původ a důvod v je v oboru EMC.

Kromě snižování nákladů na řešení instalace je většina činností zaměřena na snižování energetických nákladů. Cílem investic je optimalizovat procesy, získat výsledky bezpečněji a spolehlivěji, snížit zátěž pracovníků použitím nových technických a technologických přístupů. Moderní produkce musí být dosažena s menšími, rychlejšími, levnějšími a provozně bezpečnými systémy.

Vznik a eliminace rizik

Riziko vyjadřuje určitý poměr bezvýpadkového provozu a chybového stavu, vedoucího k poruše nebo výpadku činnosti zařízení nebo instalace. Riziko znamená ohrožení nebo ztrátu, snížení komfortu, dostupnosti zařízení, přístupu k datům a informacím, společně snížení předpokládané jakosti služby. Riziko snížení jakosti služby elektrického nebo elektronického zařízení/přístroje/instalace představuje souhrn vlivů – od nepředvídatelných (výpadek napájení) přes předvídatelné (např. vybavení pojistky po přetížení linky) až po řiditelné (jako je sledování provozních vlastností a včasné opravy, preventivní výměny časově kritických prvků nebo redundantní řešení "horkou" on-line nebo "studenou" přepínatelnou offline zálohou).

Elektrické zařízení je ohroženo především vlivem rychlých tranzientních jevů v důsledku spínacích pochodů nebo elektrostatických výbojů, ale také atmosférickými jevy, bouří a výbojem blesku. Elektrické zařízení, byť odolné ve smyslu Směrnice EU o elektromagnetické slučitelnosti, může být kombinací několika nepříznivých vlivů ohroženo natolik, že dojde k jeho poškození nebo destrukci. Každé zařízení může být ohroženo EMC vlivy, výpadky napájení, atmosférickými jevy, lidskou vědomou nebo náhodnou činností. Vyhodnocení takových rizik a jejich grafické znázornění vede k vrstevnicovému grafu a po vyhodnocení téhož pokračuje k optimalizaci ochranných opatření – účinné prevenci rizika.

Rizikový management

Historie řízení rizik začala počátkem 50. let dvacátého století. Zůstávají rizika a jejich kombinace, které nejsou systémy jakosti pokryty. Management rizik se stal disciplínou v oblasti manažerských znalostí a dovedností. Praxe ukazuje, že podcenění této disciplíny může vést k vysokým finančním ztrátám a nevylučuje katastrofický stav – nevratné změny vedoucí k ukončení činnosti. Management rizik je tedy souhrn činností sloužících k poznání, ocenění a minimalizaci rizik. Účinný management rizik v sobě musí vždy zahrnovat analýzu rizik, hodnocení rizik a řízení rizik.

Analýza rizik znamená systematické použití dostupných informací k identifikaci potenciálního nebezpečí, odhadu rizika s ohledem na ochranu života, zdraví, majetku a životního prostředí.

Hodnocení rizika je proces, při kterém se utváří úsudek o přijatelnosti rizika na základě analýzy rizika a při kterém se berou v úvahu sociálně-ekonomické a environmentální faktory.

Řízení rizika je proces rozhodování pro zvládnutí nebo snížení rizika, realizace rozhodnutí, jeho prosazení a opakované hodnocení s použitím výsledků posuzování rizika jako vstupních údajů.

Analýza rizika spolu s hodnocením rizika se nazývá dohromady posuzování rizika. Analýza, hodnocení a řízení představují management rizika.

Škodní faktor a rizikové komponenty

Škodní faktor upravuje pravděpodobnost vzniku škodní události podle konstrukce, druhu a využití stavby, podle instalovaného zařízení a způsobu jeho využívání. Je stanoven podle druhu prostředí, rozdělen na koeficienty vlivu pro možné druhy poškození objektu a jeho vybavení.

Škoda přepětím na elektrických zařízeních se započítává do rizikových faktorů dle standardu ČSN EN 61508.

Riziko škody rychle stoupá s násobkem počtu instalovaných elektronických přístrojů
a systémů a navíc s násobkem důležitosti zachování jejich provozu. To vyžaduje trvalé omezení rizika škod. Také zde jsou zaváděny postupy zjištění mechanizmu škody, ke zjištění možných cest působení chybového stavu a na tomto základě pak budování účinného systému ochrany.

Předpisy dávají podmínku k orientaci, zda prevence rizika je pro objekt, jeho část, stavební a technické vybavení dostatečná. Jedná se o vyhodnocení rizika a nastavení dobré ochrany, především z pohledu osob, kterých se problematika dotýká, jako jsou specialisté projektanti, architekti projektanti staveb, stavitelé elektrotechnických zařízení i pojišťovny. Jedná se o prevenci rizika takovou, která je jako investice přijatelná, ale z hlediska provozního dostačující.

Důležité je akceptovat provázanost standardů EMC, standardů analýzy prevence rizika a standardů ochrany před účinky elektromagnetických interferencí po vedeních i jako vlivu elektromagnetického pole. Vždy jde o zvýšení odolnosti elektrického zařízení. Průběžně vznikají a jsou ověřovány nové přístupy odhadu rizika a optimální prevence škod na elektrických a elektronických zařízeních, způsobených vlivem nežádoucích průniků elektrické energie nebo elektromagnetických polí.

Analýza rizika a návrh účelné prevence formou kombinace hromosvodní ochrany, uzemnění objektu, vyrovnávání potenciálů, vytváření stíněných prostor a použití komplexní ochrany proti blesku a přepětí a filtrace rušení je v současnosti jedna z mála možností. Stejně důležitá je i provozní analýza a heuristika, optimalizace vybavení, rozmístění a dimenzování systémů, účelné zálohování provozních částí, volba prvků a částí omezujících rušivé elektromagnetické interference.

Základní ustanovení pro zajištění EMC prostředí

Základní předpoklad dobrého návrhu je - pro žádné ochranné struktury nejsou možné dodatečné úpravy, doplňky a modifikace v případě jejich nedokonalé činnosti.

Podle standardů je nutno každému objektu přiřadit kategorii – třídu EMC krytí. Třída ochrany odpovídá kombinaci rizikových faktorů, ke kterým patří umístění a okolní stavby, typ stavby, střechy a krytiny, ztížení podmínek - možnost vzniku paniky, následky výpadku provozu – škody na majetku, provozních vlastnostech a kulturní hodnotě, poškození chráněných objektů, škody na životním prostředí.

Podle norem jsou objekty zařazeny do čtyř tříd ochrany, kdy ochranná třída I znamená nejvyšší stupeň rizika a nutné ochrany, třída IV nejnižší stupeň. Pro zařazení do tříd ochrany je nutná dokonalá znalost objektu, jeho provozního určení a odpovídající stanovení rizikových faktorů. Může být uvažována hodnota materiálu, následky výpadku výrobního procesu nebo výpadku činnosti objektu, výbušnost nebo hořlavost látek v objektu.

Úřední předpis ani zvyková pravidla vázaná na rizikovou analýzu pro zajištění
prevence objektu v současnosti nejsou stanoveny, existuje vazba na stanovenou třídu SIL, případně zadání provozuschopnosti elektrické instalace podle standardů vázaných na ČSN EN 61508. Pro dílčí řešení, například elektrickou instalaci, zařízení pro zpracování a přenosy dat, hospodářské a zemědělské stavby nebo stavby určené k bydlení existují podrobné návody v řadě publikací, včetně podrobné normy - řady ČSN 332000-5. Přesto je žádoucí při stanovení ochranných prostor, výběru vhodných přístrojů a zařízení a k tomu odpovídající ochrany ve smyslu zajištění elektromagnetické odolnosti stavby spolupracovat s odbornou organizací nebo se znalci v oboru EMC.

Pro ochranu objektů před škodami a zničením jsou určena bezpečnostně technická zařízení. Pokud mají odpovídat konceptu ochrany budovy, musí být zajištěna jejich provozuschopnost i v nestandardních situacích, tedy i po zásahu objektu bleskem. To znamená účinnou ochranu proti přepětí, spojenou s bezchybným vyrovnáním potenciálu.

K provozně důležitým zařízením patří provozní systémy: elektrická požární signalizace a elektrická zabezpečovací signalizace, dále elektrická signalizace vniknutí a přepadení a také provozní zařízení: řízení výtahů při požáru, hasicí zařízení, odsávání a větrání, hlásiče výskytu plynu, hlásiče výskytu tepla a kouře, evakuační komunikační zařízení a reproduktory, bezpečnostní osvětlení, prvky a systémy zálohovaného a nepřerušeného napájení elektrickou energií, příslušné rozvody a instalace v budově, přístupové systémy, řízená kontrola přístupu.

Tato zařízení jsou v budovách důležitá také z pohledu evakuace osob a minimalizace rizika a mají chráněna proti nepřípustným vlivům, v souladu s podmínkami stanovenými pro celkovou ochranu objektu nebo stavby.

Návrh ochranné soustavy

Návrh soustavy vyrovnání potenciálu

Elektrotechnické infrastruktury vykazují vysokou citlivost na transientní rušení. To představuje riziko omezení bezpečnosti a dostupnosti systému na straně napájení – ale i snížení datové spolehlivosti informačních systémů. Proto jsou používány prvky ochran proti vlivům blesku nebo přepětí. Pro dosažení dostatečných parametrů EMC musejí být kombinovány, případně při napájení z více směrů navíc galvanicky odděleny soustava napájení, systém zemnění, vyrovnání potenciálu a stínění. Totéž platí i pro informační, datový, komunikační a MaR subsystém.

Důležité je zaručit, že většinu objektu pokrývá ochranná zóna 3, ochranná zóna 2 je uzavřena v podružných rozvaděčích a ochranná zóna 1 se omezí prakticky na prostor hlavní rozvodny nebo hlavního rozvaděče budovy, případně na rozvaděče v obrysu prostoru budovy s vedeními vystupujícími vně objektu.

Základový a obvodový zemnič, soustava svodů a soustava vyrovnání potenciálu jsou částmi ekvipotenciální klece, která je určena k co nejrychlejšímu odvedení chybových proudů a k co nejúčinnějšímu odstínění elektromagnetického rušení provozu citlivých elektronických přístrojů.

Nikdy není možno zařadit do soustavy vyrovnání potenciálu ochranné vodiče v přívodních kabelech – chybový proud odváděný ochranným vodičem způsobuje potenciálový rozdíl a může vést k chybám a poruchám elektronických přístrojů v objektu. Optimální samostatný vodič pro vyrovnání potenciálu má průřez 25mm2 a je proveden v mědi.

Vliv a účinek rušení

Každý potenciálový rozdíl mezi dvěma body vytváří elektrické pole. Každý elektrický proud je doprovázen magnetickým polem. Pokud se pole nemění, je jeho vliv zanedbatelný, vzniká riziko ohrožení bludnými a vyrovnávacími proudy. Pokud je ale změna proudu doprovázena rychle se měnícím magnetickým polem, dochází v souladu s Maxwellovými rovnicemi ke vzniku indukovaného napětí nebo proudu. Transientní vazby představují příčinu rušení v systémech - není důležité, zda se jedná o periodické nebo dynamické změny pole. Periodické změny pole vznikají v důsledku změn proudu v rozvodech napájení, sběrnicových rozvodech, přívodech pohonů stejně jako magnetická pole transformátorů a motorů. Dynamické interference obecně vznikají v důsledku spínacích pochodů v rozvodech, často jako průvodní jev zemních zkratů nebo důsledek výboje blesku.

Všechny tyto interference pronikají do systémů galvanickou, induktivní a kapacitní vazbou. Vytvářená elektromagnetická pole jsou svým účinkem důležitá především při vysokofrekvenčním rušení, kdy je možno určit vysílač a v systému přijímač. Vysokofrekvenční procesy provázejí také výboje blesku nebo spínací pochody a mohou trvat déle než běžné vysokofrekvenční rušení. I v těchto případech dále pronikají nízkoenergetická rušení jako nepřímý vliv. Proto je důležité před projekcí systému důkladně zvážit možné vlivy a nutná opatření k ochraně před jejich účinky.

Návrh odolné elektrické/elektronické instalace

Souhrn praktických postupů k zajištění správného projektu a odtud k účinným opatřením má tedy obsahovat následující klíčové body:

JE důležité si uvědomit, že každé ochranné opatření zvyšuje imunitu systému. Zařízení i instalace jako celku.

Stavba zemnění a volba soustavy energetické sítě

Pojem zemnění slučuje pojmy uzemnění a vyrovnání potenciálů. Setkáváme se se třemi úrovněmi – uzemnění PE (Protective Earth), vyrovnání PG (Protective Ground) nebo PA (Potenzial Ausgleich) a ukostření PM (Protective Mass). Z pohledu EMC nabývají na důležitosti vyrovnání potenciálu a ukostření. Zemnící soustava přichází k činnosti při procesech vypínání, při ochraně proti úrazu elektrickým proudem, ohrožení požárem nebo vzplanutím stejně jako při situacích výboje blesku nebo impulsního přepětí. Vysoká schopnost vedení impulzního proudu, struktura nízkoimpedančního systému, odstranění vícenásobných spojů neutrálního vodiče na uzemnění stejně jako instalace dostupných přípojných bodů jsou základní požadavky na udržitelný systém zemnění.

Parametry zemnění dané normami ČSN EN 332000-4-41 a 332000-4-45 jsou zaměřeny na ochranu osob, nevyhovují ale obecně - pro pochopení zemnícího systému elektromagneticky kompatibilního objektu je nutno zvážit možné potenciálové rozdíly, vyrovnávací proudy, impulzní rušení po vedeních, injekci rušivých signálů do vedení. Soustava vyrovnání potenciálu má proto jiné parametry a je budována odděleně.

Základové zemnění je prováděno v základových deskách a obvodových základech průmyslových staveb. Musí být provedeno s vynikajícími spoji v kříženích jednotlivých ok zemnicí sítě a propojením zemnicí sítě na provařenou nebo jinak prokazatelně elektricky propojenou síť armatury základů. Výběhy zemničů jsou vyvedeny ze základů k hlavnímu bodu uzemnění – HPAS, stejně jako k přípojkám svodů hromosvodní soustavy a dalším potřebným zemnicím bodům. Ekvipotenciální soustava PAS je vytvářena jako mřížová – jen výjimečně jako smíšená hvězdicová a mřížová. Pokud je soustava hvězdicová, je nutno dbát na vzájemné nepropojování jednotlivých hvězdic na jejich vývodech – zde by mohlo docházet k vyrovnávání potenciálu mezi větvemi základní hvězdice a k EMC problému.


Mřížová soustava vyrovnání potenciálu – princip a řešení

Prostor vyrovnání potenciálu (PAS area) je vytvářen jako především kruhový (nouzově hvězdicový) systém, ke kterému jsou připojeny všechny neživé části - kostry a skříně zde umístěných elektrických přístrojů a zařízení. Tak vzniklé prostory jsou pak připojeny v jediném bodě na centrální soustavu. Řešení hvězdicí vyhovuje při vzájemně oddělených provozních celcích – jinak je důrazně doporučeno vytvářet soustavu mřížovou. V mřížové soustavě jsou jednotlivé prostory PAS připojeny nejen k centrálnímu bodu HPAS, ale také propojeny navzájem. Tak vzniká mnohonásobné propojení mezi kostrami a neživými částmi a vytváří se další ekvipotenciální soustava. Obecně platí že čím častější je vzájemné pospojení, tím stabilnější (a účinnější) je i stínění prostoru vůči nežádoucím elektromagnetickým vlivům.


Sběrnice vyrovnání potenciálu

Výhodou je, že unikající, vyrovnávací a bludné proudy jsou rozvedeny přes ekvipotenciální systém. Tím je jejich vliv na elektrickou instalaci účinně potlačen – ekvipotenciální systém vede mnoha cestami, které nejsou souběžné s elektrickou instalací a tím dělí chybové proudy, má několikanásobně větší průřez a tím zmenší měrné proudy. Minimální průřezy vodičů v soustavě vyrovnání potenciálu jsou dány standardem ČSN EN 332000-5-54 a pro hromosvodní soustavu v normě ČSN EN 62305-3. Neměly by být menší než 16mm2 měděného lana nebo srovnatelný průřez oceli s prokazatelnými spoji se zaručenou dlouhodobou vodivostí.

Další prvek tvorby ochranného systému představuje použitá soustava sítě. Obecně je kromě soustav TT a (v odůvodněných případech) IT nejvíce využívána soustava TN v konfiguraci TN-C-S s uzemněním středního bodu zdroje. Společný ochranný vodič TNC je využíván také k rozvodu potenciálu středního bodu – PEN. Musí být připojen na rozvod ochranného vodiče a pospojení za rozvaděči – pro zajištění bezpečnosti instalace.

Pokud chceme vytvořit soustavu s trvale účinnou funkcí elektromagnetické slučitelnosti provozu elektrických přístrojů a zařízení, musíme zaručit, že všechny rušivé proudy budou účinně odděleny od systému a odvedeny ke zdroji napájení nebo do zemnění.

Tento požadavek je splněn, pouze pokud je použita soustava TN-S, a společný PEN vodič není součástí rozvodu. Jinak dochází k chybovým stavům, vzniklým dodatečnými vyrovnávacími proudy mezi přístroji a účinkem vstupujících proudů – tyto proudy znamenají interferenci cizích soustav a procházejí napájecí soustavou nebo datovým systémem jako náhradní cestou.


Zdůvodnění nutnosti TN-S: ochranný vodič při TN-C-S neplní funkci pracovního vodiče

Pětivodičová (nebo šestivodičová) soustava TN-S umožňuje oddělit zpětné a interferenční proudy a vrátit vodiči PE ochrannou funkci. Tento stav platí s jistotou – pokud je v celé stavbě vytvořen pouze jediný propoj mezi neutrálním a ochranným vodičem.

Stanovení a činnost ochranných zón

Ekvipotenciální sběrnice musí být umístěna v každé z ochranných zón a v každém ochranném prostoru. Jednotlivé ekvipotenciální sběrnice musejí být navzájem propojeny do mřížové struktury. Přívodní kabely a vodiče musejí být připojeny ke sběrnici vyrovnání potenciálu v místě přechodu mezi ochrannými prostory/zónami. Vývody soustavy vyrovnání potenciálu by měly být provedeny pro každých 100m2 podlahové plochy stavby. Délky kabelů a vodičů k ochranným prvkům musejí být minimalizovány s ohledem na riziko indukovaného napětí od proudu přepěťových impulzů. Trvalé aktivní rozdělení energie rušivých impulzů mezi jednotlivé ochranné prvky přináší vyšší účinnost a provozní spolehlivost ochranné soustavy, soustava je navíc optimalizována pro ochranu rozvodů příslušné napěťové úrovně.

Obdobné požadavky jsou stanoveny na datovou a komunikační technologii a na instalace MaR. Jsou dány především standardem IEC 61643, který umožňuje použít kumulovaný ochranný prvek pro ochranu vedení přes všechny ochranné zóny, takový přístroj ale musí kombinovat ochranu pro jednotlivé zónové přechody a příslušné impedanční oddělení jednotlivých stupňů. Splněny mohou být požadavky na soustavu vedení, typ signálu, model sběrnice, na přímé nebo nepřímé uzemnění prvku, atd.

Použití odrušovacích filtrů

Vysokofrekvenční interference bývají generovány nejen moderním řízením pohonů nebo spínanými zdroji, ale mohou vznikat také jako důsledek komutačních pochodů, odpojování nebo odskoků kartáčů na motorech, nelinearit v pohonech ….
Filtry, jimiž jsou jednotlivá zařízení vybavena, nemusejí být dostatečně účinné především při mezních zátěžích. Většina dodatečných odrušovacích filtrů je vyráběna jako čtyřpól a je s nimi počítáno především pro umístění před přístrojové spínané zdroje. Takový filtr pak působí obousměrně – zlepšuje kvalitu sítě všeobecně i směrem k chráněnému přístroji. V této oblasti nabízí PHOENIX CONTACT filtr SFP 1-20 s unikátní funkcí kombinace filtru a obálkové ochrany před přepětím.


Rušení do přívodu od jednofázového impulzního zdroje

Dimenzování kabeláže a vodičů

Stavba hlavních a podružných rozvodů napájení od hlavního rozvaděče musí být provedena pouze v soustavě TN-S. Rozvody je nutno provádět hvězdicově, s co nejkratšími délkami kabeláže, nejlépe s nasazením vícestupňové struktury podružných a místních rozvaděčů. Kabelové cesty, přípojky a instalační prvky musejí být vždy stíněny. Toho lze dotáhnout použitím kovových konstrukčních dílů, vzájemně propojených. Přerušení a přechody musejí být přemostěny nízkoimpedančními propojkami dostatečného průřezu. Stínění a propojení na soustavu vyrovnání potenciálu musí být provedeno materiálem odpovídajícího průřezu a v předepsaných odstupech. Napájení dílčích systémů mají být vedena odděleně.

Modelové řešení přívodů

Pokud by se oddělené vedení přívodů a komunikačních linek jevilo složité nebo cenově značně náročné, je možno umístit oboje vedení do jediného kanálu s tím, že bude důsledně dodrženo fyzické oddělení a elektromagnetické odstínění obou prostor.


Oddělené uložení kabelů na lávkách a v kabelovém kanálu

Normy stanoví provedení rozvodů, je nutno zvážit podmínky elektromagnetické snášenlivosti zařízení od různých výrobců. Kabely a linky je doporučeno používat stíněné, přičemž hliníkový plášť není za stínění považován. K zamezení poruchových jevů je stínění na obou stranách připojeno na soustavu vyrovnání potenciálu. Pokud je zaručen symetrický sinusový odběr ze sítě, je umožněno použít střední vodič o polovičním průřezu vůči vodičům krajním, jinak je nutno volit kabeláž se stejnými průřezy všech pracovních vodičů, pro systémy s vyšším požadavkem na provozní bezpečnost je doporučeno používat průřez dvojnásobný vůči krajním vodičům.

Volba zemnění a stínění pro datové a informační systémy

Stínění vodičů a kabelů má za úkol snížit interference do aktivních vodičů a případné vyzařování a přeslechy od blízkých aktivních systémů. Pokud dodavatel systému vyžaduje stíněnou kabeláž, musí tato být spolehlivě provedena podle jeho zadání.

Typy stínění se liší podle použití – základní zapojení slouží k potlačení rušivých elektrických polí, uzemnění bývá provedeno na "citlivější" straně přenosové linky. Stínění je proti elektrické složce rušivého pole.

Poruchy a výpadky funkce způsobené střídavým elektromagnetickým polem mohou být omezeny použitím stínicího pláště oboustranně uvedeného na referenční potenciál. Vzniká ale smyčka, která může přinést problémy vznikající z vyrovnávání rozdílných potenciálů na začátku a na konci vedení.

Pokud se jedná o složitý systém s elektromagnetickými vlivy a silnou elektrickou interferencí nebo se značnou délkou přívodů, může být vedení ohroženo potenciálovým rozdílem nebo interferencí. Pak je doporučeno dynamické oboustranné uzemnění. Připojení vybíjecího kondenzátoru na citlivou stranu eliminuje vliv nízkofrekvenčních proudů.

Galvanické přenosy přes stínicí plášť a vysokofrekvenční rušení mohou zhoršit přenosové vlastnosti linky. Tyto rušivé vlivy odstraní pouze použití triaxiálních kabelů, kdy vnitřní plášť je stíněn na jedné straně, vnější pak připojen na vyrovnávací soustavu na obou stranách. Toto stínění je účinné proti elektrické i magnetické složce rušivého pole. Navíc vyhovuje i z pohledu ochrany proti nebezpečnému doteku.

Předpokládá se připojení vnějšího stínicího pláště na skříň rozvaděče, vnitřní stínění v triaxiálním kabelu pak musí být přivedeno co nejblíže k citlivé straně linky.

Nově vznikající specifická forma hygieny a hygienických opatření zasáhla také obor elektromagnetické slučitelnosti. Pro záruku trvalé dobré činnosti a součinnosti stále citlivějších a výkonnějších elektronických systémů a pro záruku jejich provozuschopnosti je nutno provádět rozsáhlá a často nákladná opatření, která by byla zbytečná – pokud by při návrhu systému nebo při projektu stavby byly důsledně uplatňovány principy elektromagnetické kompatibility.

Soustava vyrovnání potenciálu bude tvořena hlavní mřížovou soustavou vyrovnání potenciálu, subsystémy vyrovnání potenciálu v hlavní rozvodně, subsystémy vyrovnání potenciálu v rozvodnách a mezi blízkými rozvaděči nízkého napětí, vzájemně propojenými a s uzemňovací soustavou spojenými kovovými částmi konstrukce, připojeným armováním stavby, kovovými technologickými rozvody a rozsáhlými armaturami. Hlavní uzemňovací bod bude propojen s uzemňovací soustavou a hromosvodnou soustavou na úrovni země nebo pod úrovní země, tvoří hlavní propojovací bod všech kovových neživých částí budovy a místo uvedení souboru staveb na ekvivalentní potenciál. K soustavě bude provedena ochrana proti přepětí. Celá soustava vyrovnání potenciálu a rozvodu zemního potenciálu je základní pro ochranu systému. Vodiče vyrovnání potenciálu slouží k odvodu chybových proudů a ke stabilizaci elektrických poměrů v celém objektu. K soustavě vyrovnání potenciálu budou připojeny veškeré ochrany před přepětím, filtry a EMC stíněné prostory a EMC stíněné skříně rozvaděčů. Soustava bude provedena v souladu s platnými normami, především s ČSN 332000-4-41 a ČSN EN 62305.

Kovové části budov a kovová pevně instalovaná zařízení budou připojeny na uzemňovací soustavu objektu přímo nebo s využitím přechodových kontrolních skříněk a sběrnic vyrovnání potenciálu napojených na vyrovnání potenciálu a přes tuto soustavu na uzemnění. Rozvaděče budou na uzemňovací soustavu připojeny a navzájem propojeny měděným vodičem nejméně 25mm2. Kovové části podlah a instalační výbavy, EMC stínicí prvky budou na soustavu uzemnění a vyrovnání potenciálu připojeny měděným vodičem nejméně 16mm2. Kovové instalace a nosné prvky (stoupací a vodorovné rošty, kovová potrubí, roury vzduchotechniky a podobně) budou na soustavu vyrovnání potenciálu připojeny měděným vodičem nejméně 10mm2. Vodiče budou vedeny v souběhu s rozvodem napájení, propoje mezi rozvaděči s využitím ostatních kabelových linií. Vzhledem k tomu, že vodiči neprotéká kromě poruchového stavu proud, je možno je uvažovat coby posílení stínění v objektu a vést v těsném souběhu s libovolným kabelem použitým pro napojení technologií, informatiku nebo datové přenosy. Soustava vyrovnání potenciálu bude řešena takto jako součást elektrické instalace nízkého napětí v jednotlivých stavebních objektech.

Provedení ochrany proti přepětí

Vnitřní ochrana proti blesku a přepětí bude v systému napájení energií koncipována trojstupňově. Princip a koncept ochrany proti přepětí bude proveden v souladu s ČSN EN 60099. První stupeň představuje ochrana objektu proti účinkům blesku a vysokoenergetických přepětí. Tvoří jej ochrana třídy zkoušek T1 typu spínající ochrana proti přepětí ve smyslu ČSN EN 61364, instalovaná na sběrnicích nn části hlavní rozvodny.

Veškeré technologie a zařízení, umístěná mimo vnitřní prostor objektu a napájená z rozvodny nn budou opatřeny ochranou proti přepětí třídy zkoušek T1 typu spínající ochrana. Aktivní prvky ochrany budou provedeny jako spínající jiskřiště, výkonově a napěťově koordinované na následující ochranné prvky.

Druhý stupeň bude přepěťová ochrana třídy zkoušek T2 typu omezující ochrana proti přepětí a bude umístěn v rozvaděčích nn, jak v rozvodnách nn, tak i v podružných a místních rozvaděčích. Ochrana zajišťuje stabilitu napájecí soustavy objektu a snižuje riziko poškození elektrických a elektronických zařízení. Při zvýšeném riziku – např. zařízení umístěná v prostorech ohrožených výbojem blesku – bude ochrana T2 volena s hodnotou mezního proudu 12,5kA (10/350µs).

Přepěťová ochrana třídy zkoušek T3 typu kombinovaná ochrana "Typ3 a filtry radiového rušení" budou instalovány podle potřeby v blízkosti zařízení sběru, přenosu a zpracování dat, tedy přímo v rozvaděčích strojů, v technologických místnostech a velínech, místnostech serverů a telefonních ústředen, rozvodných skříních informatiky, zařízeních radiokomunikace, zařízeních GPS, zařízeních jednotného času, rozhlasových a dorozumívacích systémů.

Ochrana proti přepětí bude provedena v souladu s ČSN EN 62305, ČSN 332000-4, ČSN EN 60071. Kabely rozvodů energie i datové metalické kabely uvnitř objektu budou stíněny fyzicky, krytem nebo polohou. Moduly a prvky ochrany proti přepětí třídy T1 a T2 (třídy zkoušek I a II podle ČSN EN 61643-11) budou vybaveny dálkovou bezpotenciálovou signalizací provozního stavu, místní pasivní optickou signalizací, prvky ochrany třídy T3 budou mít signalizaci akustickou, při instalaci ve skříni rozvaděče optickou a dálkovou.

Moduly a přístroje ochrany proti přepětí jsou zařazeny jako neopravitelné. Podléhají povinnosti prohlídky a revize ve smyslu ČSN EN 62305. Při poruše bude povinností uživatele provést nebo zajistit jejich výměnu za nové, bezchybné. Moduly a prvky soustavy ochrany proti přepětí budou stanoveny a umístěny tak, aby bylo možno spolehlivě sledovat a dokumentovat jejich technický a provozní stav bez omezení provozních vlastností objektu.

Provedení elektromagneticky kompatibilní instalace

Výbava rozvoden:

Výbava technologických místností pro řídicí systémy, informačních center:

Výbava dispečinků a velínů:

Na vedeních a rozvodech pro měření a regulaci a na linkách informatiky bude provedeno:

Požadavek odstínění rušivých vlivů je doplněn požadavkem na uzemnění chráněných prostorů. V jednotlivých zónách bude využito všech dostupných prostředků k vzájemnému vyrovnání potenciálů jednotlivých zařízení a tím i ke snížení možnosti vzniku chyby. Při stanovení optimální struktury systému ochrany bude řešen požadavek na kvalitu ochranného systému a ekonomickou efektivitu, s respektováním možnosti vzniku materiálních nebo nepřímých škod. Při stanovení minimálního potřebného množství ochranných modulů bude zvážen plán chráněného prostoru, ve kterém budou vyznačena místa vstupů jednotlivých vedení, včetně neelektrických kovových vedení a prostupů, umístění jednotlivých zařízení, fyzické rozložení napájecích i datových linií a místa jejich vstupů do zařízení, odtud návrh soustavy pro vyrovnání potenciálu a fyzického rozmístění ochran. Topologický graf zón ochrany usnadňuje kontrolu technického umístění a optimálního dimenzování jednotlivých. Platí nutnost instalace ochranných subsystémů na veškerá vedení, která procházejí rozhraním jednotlivých zón ochrany s tím, že se stoupajícím stupněm ochrany klesá nárok na energetickou výkonnost ochranného modulu a roste potřeba rychlosti jeho reakce.

Obdobný požadavek vzniká při volbě optimálního modulu vzhledem ke druhu chráněného vedení – zde bude určen druh vedení, zátěž, provozní napětí, výkonnost a rychlost reakce subsystému, vliv přechodových dějů na spojovacím vedení, přeslechy mezi vedením do chráněného prostoru přicházejícím a vedeními využití v maximální míře stíněných a efektivně zemněných kabelových cest pro umístění vodičů i pro zlepšení provozních vlastností soustavy vyrovnání potenciálu. Samozřejmostí je vyhledání a eliminace možných cest vyrovnávacích a bludných proudů.

Definice pojmů a tříd zkoušek

Pokud jsou třídy zkoušek nebo typ ochrany odděleny lomítkem (znakem / ), musí ochrana zároveň splňovat podmínky všech zmíněných kategorií a může být zařazena do jedné z tříd, nikoli do více tříd najednou. Pokud jsou třídy zkoušek odděleny logickým and (znaménko + ), musí ochrana samostatně a koordinovaně splňovat požadavky obou tříd zkoušek a ochranný přístroj plní zároveň požadavek na více ochranných tříd.

Ochrana třídy zkoušek I dle ČSN EN 61643-11 článek 3.35 /Typ1 musí splňovat požadavky na ochrany pro kategorii ohrožení I – schopnost odvést impulzní proud 100kA ve vlně 10/350µs. Předpokládá se jiskřišťová varianta svodiče přepětí.

Ochrana třídy zkoušek II dle ČSN EN 61643-11 / Typ2 musí splňovat požadavky na ochrany pro kategorii ohrožení I - schopnost odvést impulzní proud 40kA ve vlně 8/20µs s ochrannou napěťovou hladinou 1,5kV

Ochrana Typ1 + Typ2 spojuje vlastnosti obou výše uvedených ochran, tedy jiskřiště se schopností odvést impulzní proud 100kA ve vlně 10/350µs a varistorového svodiče se schopností odvést impulzní proud 40kA ve vlně 8/20µs s ochrannou napěťovou hladinou 1,5kV, v paralelní synchronizované kombinaci.

Ochrana Typ1/Typ2 musí splňovat požadavky na ochrany pro kategorii ohrožení IV ve smyslu daném ČSN EN 62305-4-schopnost odvést impulzní proud 12,5kA ve vlně 10/350µs s ochrannou napěťovou hladinou 1,5kV, na varistorové technologii.

Ochrana třídy zkoušek III dle ČSN EN 61643-11/Typ3 představuje přístrojovou ochranu s rychlými varistory mezi pracovními vodiči a bleskojistkou k vodiči ochrannému. Ochrana je bipolární, v případě potřeby vybavená filtrem rušivých frekvencí. Předpokládá se funkce sine-wave-tracking.

Ochrana třídy zkoušek B2 dle ČSN EN 61643-21 předpokládá zkrat na napájecí vedení a velmi pomalý průběh impulzu. Zkouška je provedena impulzem až 4kV 10/700µs a 100A 5/300µs.

Ochrana třídy zkoušek C1 dle ČSN EN 61643-21 uvažuje ostrou strmost čela impulzu. Zkouška je provedena impulzem až 2kV ve tvaru 1,2/50µs a 1kA ve tvaru 8/20µs.

Ochrana třídy zkoušek C2 dle ČSN EN 61643-21 uvažuje ostrou strmost čela impulzu. Zkouška je provedena impulzem až 10kV ve tvaru 1,2/50µs a 5kA ve tvaru 8/20µs.

Ochrana třídy zkoušek C3 dle ČSN EN 61643-21 uvažuje ostrou strmost čela impulzu. Zkouška je provedena impulzem 1kVs gradientem růstu 1kV/µs tvaru 1,2/50µs a 100A ve tvaru 10/1000µs.

Ochrana třídy zkoušek D1 dle ČSN EN 61643-21 uvažuje velkou energii impulzu. Zkouška je provedena impulzem nad 1kV a 0,5kA až 2,5kA ve vlně 10/350µs.

V požadavku uvedené řešení například Typ B2/C1/C2 dle ČSN EN 61643-21 znamená, že jediný ochranný prvek zároveň splňuje předpis všech zadaných tříd zkoušky.
Napájení Power-Over-Ethernet (PoE) předpokládá použití instalace Cat.6+, s využitým plným počtem 8 vodičů, s napájením oběma možnými způsoby – mezi páry i mezi směry.


- Edmund Pantůček

TEXT Z OBLASTÍ

Konec tisknuté stránky z portálu Elektrika.cz.