Proč máme u domovních zásuvek ochranný kolík?

V Československu (ČSR) byl v roce 1933 zaveden systém chráněných domovních zásuvek s ochranným kolíkem normou ČSN-ESČ 107: Dvojpólové zásuvky 250V, 6 a 10A.

V posledních dvaceti letech se projevovaly snahy zpochybnit tento systém domovních vidlic a zásuvek podle navazující a nyní platné ČSN 35 4516: 1999 Domovní zásuvky - Dvojpólové zásuvky a vidlice AC 2,5A; 250V a AC 16A; 250V. Někteří samozvaní "osvícení" odborníci se totiž domnívají, že německý systém domovních zásuvek a vidlic s postranními ochrannými kontakty (označované německým zkratkovým slovem Schuko = Schutzkontakt) je vhodnější a snad i bezpečnější než systém u nás normalizovaný. Přitom dnes již nepoužívaná evropská norma CEE 7: 1963 (Vidlice a zásuvky pro domovní a podobné použití) rozeznávala jeden evropský systém domovních zásuvek se dvěma variantami. Jednu z nich tvořily zásuvky a vidlice s postranními ochrannými kontakty a druhou variantou byly tytéž domovní přístroje s ochrannými kolíky v zásuvkách a ochrannými kontakty ve vidlicích. Tatáž norma také zavedla ve střední Evropě nejpoužívanější chráněnou univerzální vidlici vybavenou nejen ochrannou dutinkou, ale současně i postranními ochrannými kontakty, což umožnilo zcela bezproblémový prodej elektrických spotřebičů třídy I s jednou variantou přívodní šňůry s chráněnou vidlici - viz příklad na obr. 1.

Obr. 1 Univerzální evropská vidlice (ABB)

Kromě toho zásuvky s ochrannými kolíky nejsou normalizovány jen v České republice, ale jsou výhradně používány také na Slovensku, v Polsku, Belgii, ve Francii a také ve všech bývalých belgických a francouzských koloniích. Pokud se týče rozšíření ve světě, nejsou domovní zásuvky s ochrannými kolíky rozšířeny méně než zásuvky s postranními ochrannými kontakty.

Z hlediska elektrické bezpečnosti se jedná o zcela rovnocenné zásuvkové systémy. V jednotlivých zemích však nelze souběžně používat obě tyto dílčí evropské koncepce řešení chráněných zásuvek. Proto také neexistuje společná evropská norma (v rámci zemí CENELEC jsou používány ještě další řešení domovních zásuvek a vidlic, např. podle národních norem švýcarských nebo italských a také ve světě nejrozšířenější konstrukce podle britských norem).

Připomeňme si, jak naši odborníci dospěli k zavedení ochranného kolíku do chráněných domovních zásuvek.

V roce 1930, během květnového jednání Mezinárodní komise pro instalační otázky (IFK, Installation Fragen Kommission) v Berlíně, za účasti zástupců z Nizozemska, Německa, Švýcarska, Norska, Dánska, Finska, Rakouska a Československa, byla zahájena jednání o mezinárodní kontrole elektrotechnického materiálu. Zkušebna ESČ zde např. byla pověřena vypracováním zkušebního zařízení pro kontrolu drobných jističů (tehdy nazývaných instalačními automaty). V témže roce, na říjnovém zasedání IFK v Kodani, byla přijata řada norem, mj. také norma na dvojpólové zásuvky a vidlice bez ochranného kontaktu i s ochranným kontaktem (podle německých návrhů). Přijaté normy potom měly být projednávány a zaváděny do soustav norem v jednotlivých členských zemích. Zde k IFK přistupují také Francie a Belgie.

Na členské schůzi ESČ konané v Brně v lednu 1931 a následně na pražském dubnovém zasedání Komise ESČ pro zásuvky za účasti zástupců firem ČKD, Elektrických podniků Praha, Isolit, Kramer a Löbl, S. Schön, Siemens, Sixka a Východočeské elektrárny bylo projednáváno převzetí příslušných norem IFK do norem ČSN-ESČ. Byla zde řešena i připomínka na využití koncepce zásuvek s postranními ochrannými kontakty, na kterou byly uplatňovány nároky německých vlastníků jedenácti patentů a průmyslových vzorů. K tomu ovšem němečtí vlastníci ochranných práv již na zasedání v Kodani ústně prohlásili, že se vzdávají svých právních nároků v těch zemích, které normu IFK zavedou do svých národních norem. To pro ČSR písemně potvrdil německý člen IFK lng. Klements od firmy Siemens. Požadavkem ESČ však bylo, aby ochranná práva nebyla uplatňována ani pro export chráněných zásuvek a vidlic do třetích zemí. Přesto komise doporučila přijetí normy na domovní vidlice a zásuvky s postranními ochrannými kontakty s odkazem na budoucí jednání s vlastníky zmíněných práv. Na červnové schůzi 1931 Komise ESČ pro bytové zásuvky tyto závěry potvrdila i s dodatkem ústního prohlášení německých výrobců na volnou výrobu i prodej do všech zemí, které bylo předneseno na předcházející schůzi IFK ve Stockholmu. Později se však ukázalo, že uvolnění ochranných práv bylo poněkud složitější otázkou.

Pokud se týče vlastní koncepce, na konstrukci chráněných zásuvek a vidlic byly stanoveny základní bezpečnostní požadavky. Podle nich nesmí být možné zasunout chráněnou vidlici do nechráněné zásuvky - to bylo zajištěno průměrem kolíků 5mm (nyní 4,9mm), přičemž dutinky nechráněných zásuvek byly koncipovány pro průměr kolíků pouze 4mm. Kromě toho propojení ochranného kontaktu musí nastat dříve, než jsou připojeny kontakty pracovní. Svorky i kontakty musejí být umístěny tak, aby při normálním používání nemohlo dojít k náhodnému dotyku obsluhující osobou.

Obr. 2 Zásuvka s postranními ochrannými kontakty (ABB)

Ve 21. ročníku časopisu Elektrotechnický obzor Č. 7 a č. 10 (1932) byly zveřejněny návrhy normy ČSN-ESČ 107 Dvojpólové zásuvky 250V 10A v souladu s normou IFK, tedy s postranními ochrannými kontakty (příklad vzhledu na obr. 2). Následující jednání o absolutním uvolnění ochranných práv s německými vlastníky však nebyla úspěšná. Zástupci československého průmyslu přitom požadovali, aby již pro stavební sezonu 1933 byla v platnosti norma pro chráněné zásuvky a vidlice, které by již musely být používány v nových instalacích. Proto byl počátkem roku 1933 vydán nový návrh ČSN-ESČ 107, v němž již byly použity domovní přístroje podle belgické normy, tedy zásuvky s ochrannými kolíky a vidlice s ochrannými dutinkami. Na tuto koncepci chráněných zásuvek a vidlic nebyly uplatňovány žádné právní nároky, bylo tedy možné zcela bezproblémově převzít rozměrové výkresy společného belgicko-francouzského systému do našich norem. Norma byla schválena v květnu 1933 a výrobci mohli ihned zahájit výrobu chráněných domovních přístrojů, přičemž všechny nově montované zásuvky od začátku roku 1934 musely již být opatřeny ochrannými kolíky. Příklady zapuštěných a nástěnných zásuvek s ochrannými kolíky jsou na obr. 3 a obr. 4.

Obr. 3 Zapuštěná zásuvka

Polsko mělo samostatnou elektrotechnickou organizaci Svaz elektrotechniků polských, který úzce spolupracoval s ESČ. Dokonce jeden ze sjezdů ESČ ve 30. letech minulého století se uskutečnil ve Varšavě. V návaznosti na tyto úzké vztahy po zavedení chráněných zásuvek v ČSR bylo rozhodnuto o jejich zavedení i v Polsku.

Jak je ale možné, že v mnohých dalších evropských zemích, které zaváděly chráněné zásuvky do svých norem později než Československo, se používají zásuvky a vidlice s postranními ochrannými kontakty?

Ještě v průběhu schvalování ČSN-ESČ 107 iniciovala německá Strana další jednání o změně v normě a použití zásuvek s postranními ochrannými kontakty. Němečtí vlastníci se však plně zřekli svých ochranných práv až po schválení této normy. Tím bylo v dalších zemích umožněno bezproblémové převzetí normy IFK na domovní zásuvky. Jinak totiž hrozilo nebezpečí, že by další evropské země následovaly příklad Československa a Polska.

Obr. 4 Nástěnná zásuvka

Souběžně s normalizací chráněných domovních zásuvek a vidlic ovšem musely probíhat i práce na předpisové části norem. Bylo nutné stanovit, jakým způsobem mají
být zásuvky montovány v pevných elektrických instalacích. Bylo určeno, že zásuvky musejí být montovány s ochranným kolíkem nahoře, přičemž fázový vodič bude připojen k levé dutince. Toto pravidlo platí dodnes. Současně bylo schváleno i přechodné ustanovení, podle něhož měly být stávající nechráněné zásuvky nahrazeny zásuvkami chráněnými do konce roku 1950.

Přitom jejich použití v instalacích starých, nechráněných, umožnilo doplněné ustanovení § 10166 předpisů ESČ, které stanovilo, že střední (podle tehdejší terminologie nulový) vodič musí být tak dobře uzemněn, aby jeho celkový odpor proti zemi nebyl větší než 3W. Proto bylo doporučováno co nejčastější spojování středního vodiče se zemí, přestože se tehdy používalo téměř výhradně venkovních zemněných rozvodů, nikoliv jako nyní rozvodů nulovaných.

V souvislosti s tehdy poměrně malým zatížením sítě, a tedy i nízkými úbytky napětí na středním vodiči, se odborníci z tehdejšího ESČ (zřejmě také pod ekonomickým tlakem) neprozřetelně rozhodli pro oficiální možnost využití chráněných zásuvek v pevných nechráněných elektrických instalacích. Střední vodič bylo možné připojit nejen k pracovní dutince (vpravo od kolíku při pohledu zepředu), ale i k ochrannému kolíku. Pro tento účel bylo doporučováno přizemnění středního vodiče na vstupu do objektu. Toto ustanovení bylo chápáno pouze jako přechodné opatření do roku 1950 a jen pro staré vnitřní instalace. Bohužel v 50. letech minulého století byly všechny argumenty z roku 1934 zneužity skupinou vlivných (nikoli však předních) odborníků k prosazení řešení oficiálně nazývaného ochrana nulováním. Ve skutečnosti však byl takto vytvořen systém bez ochrany, se zvýšeným nebezpečím úrazu elektrickým proudem. Došlo totiž k zneužití ochranného vodiče i k pracovní funkci vodiče středního. Byla tak porušena základní zásada ochrany před nebezpečným dotykem, tedy použití samostatného ochranného vodiče, který nesmí být trvale zatěžován pracovním proudem. Naopak je určen pouze pro svedení poruchových proudů, případně proudů vyrovnávacích při uvádění na stejný potenciál. Normální stav ochranného vodiče tedy představuje prakticky bezproudový provoz. Kromě toho v kombinaci s hliníkovými vodiči a vysokým proudovým zatížením výrazně klesla spolehlivost kontaktu ve šroubových svorkách přístrojů. Vlivem tzv. "tečení" hliníku se neustále zvyšuje přechodový odpor mezi vodičem a tělesem svorky. Na rostoucím přechodovém odporu se průchodem proudu zvyšuje oteplení, které nakonec může dosáhnout tak vysokých hodnot, až dojde k utavení vodiče. Bohužel je statisticky zjištěno, že častěji dochází k přerušení vodiče PEN, nikoliv vodiče L. Na obr. 5 je znázorněn dopad právě takovéto poruchy. Po přerušení hliníkového vodiče PEN na svorce X se přes dobrý spotřebič A dostává na ochranné kolíky následujících zásuvek a na kostry případně připojených spotřebičů třídy I plné fázové napětí. Po následném dotyku hrozí nebezpečí úrazu elektrickým proudem.

Obr. 5 Nebezpečí úrazu elektrickým proudem po přerušení vodiče PEN

S těmito nulovanými hliníkovými rozvody se dodnes potýkáme především v panelových domech, v nichž vnitřní instalace již překročily svou dobu životnosti a kde tedy hrozí stále větší nebezpečí úrazů elektrickým proudem i vzniku požárů.

Literatura:
[1] Elektrotechnický obzor XIX (1930) až XXIII (1934)
[2] Archiv autora