A 2. részében a túláram elleni védelemről fogok írni, ami a TN rendszerekre vonatkozik. A villanyszerelés egyik sarkalatos pontja a túláramvédelmi eszközök helyes kiválasztása. Az elektromos eredetű lakástüzek egyik megelőzési módja az előrelátóan megtervezett és jól kivitelzett villamos hálózat. Ennek egyik fontos pontja a helyesen megválasztott túláramvédelmi eszközök beszerelése, a megfelelő keresztmetszetű réz vezetékek használata, a kötések szakszerű kivitelezése. Továbbá figyelembe kell venni a vezeték hőleadási képességét is, amit befolyásol az, hogy hány vezeték fut egyazon nyomvonalon, mekkora a várható környezeti hőmérséklet. Melegebb és zsúfolt közegben a vezetékek egymást is jobban melegítik, emiatt már a vezetékeken folyó kisebb terhelőáram is a szigetelés megolvadását, gyulladását okozhatja.
A jó magyar hozzáállás, „Jól van az úgy!” nem biztos, hogy a villanyszerelés terén is elfogadható.
MSZ HD 60364-4-43 Kisfeszültségű villamos berendezések. Biztonság. Túláramvédelem.
Ebben a cikkben nem foglalkozunk a szabványban található, az IT rendszerekre és a burkolt síncsatornás rendszerekre vonatkozó előírásokkal.
A szabvány az aktív vezetők túláramok elleni védelmével foglalkozik, ahol a hibavédelmet a táplálás önműködő lekapcsolásával valósították meg. Aktív vezetők a fázis- és nullavezetők.
A szabvány meghatározza azokat az eseteket is, hogy mikor nem kell túláramvédelemről gondoskodni, illetve hogyan kell összehangolni a zárlat- és túlterhelésvédelmet.
Miről nem szól a szabvány?
- A szabvány nem foglalkozik a külső hatásokkal.
- A vezetékek túláramvédelme nem jelent egyet a táplált szerkezetek védelmével.
- Nem tartoznak ide a dugós csatlakozású szerkezetek vezetékei.
- A lekapcsolás nem jelent leválasztást.
- A vezetők terhelő áramának meghatározásával (MSZ HD 60364-5-52 foglalkozik ezzel)
Túláram esetén elég csak azt a vezetőt lekapcsolni, amelyiken a túláramfolyik. 3 fázisú fogyasztók esetén nem szükséges mind a 3 fázisvezetőt egyszerre lekapcsolni, de ha ez a fogyasztóra veszélyt jelent, akkor óvintézkedéséket kell tenni.
Nullavezető túlterhelés védelme
TT és TN rendszerekben a nullavezető túláramvédelme elhagyható, ha:
- a keresztmetszete egyenlő a fázisvezetőével és
- a rajta átfolyó áram értéke nem haladja meg a fázisvezetőn átfolyó áram értékét.
Túláram-érzékelő szükséges a nullavezetőn, ha:
- annak keresztmetszete kisebb mint a fázisvezetőké
- több fázisú rendszerben, a fázisáramok harmonikus tartalma miatt, a nullavezetőn nagyobb áram folyhat.
A túláram-érzékelőnek nem szükséges a nullavezetőt lekapcsolni, de a fázisvezetőket igen. Zárlati áram ellen a nullavezetőt minden esetben védeni kell. A nullavezető lekapcsolása a fázisvezetőkkel együtt vagy utána történjen, míg a visszakapcsolás fordítva, tehát a fázisvezetők előtt. PEN vezetőt lekapcsolni tilos, de túláram érzékeléssel el lehet látni.
Védelmi eszközök jellege
Védelmi eszközöknek bármilyen túláramot lekell tudniuk kapcsolni: túlterheléses áramot és zárlati áramot.
Védelmi eszközök lehetnek:
- Csak túlterhelés védelmi eszközök (általában fordított késleltetésű védelmi eszközök).
- Csak zárlat védelmi eszközök (megszakítók csak zárlatkioldóval és biztosítók gM, aM típusú biztosítóbetétekkel).
- Kombinált túlterhelés védelmi eszközök (megszakítók túlterhelés- és zárlatkioldóval, biztosítókkal egybeépített megszakítók, biztosítók gG jelleggörbéjű biztosítóbetétekkel ).
Vezetők és a védelmi eszközök összehangolása
Egy vezetéket vagy kábelt, a túlterhelés ellen védő eszköz jellemzőinek a következő 2 feltételnek kell megfelelnie:
Ib= az áramkör üzemi árama.
In= a védelmi eszköz névleges árama.
Iz= a kábel vagy vezeték megengedett tartós árama.
I2= hatékony működést biztosító áram, a védelmi eszközök egyezményes megszakítási időtartama alatt.
Abban az esetben, ha I2 értékénel kisebb, hosszabb ideig fennálló túláramok fordulnak elő, akkor nagyobb keresztmetszetű vezetéket/kábelt kell választani.
Kismegszakítók esetén működőképes az, ha van egy 16A-es vezetékem, azt 16A-es kismegszakítóval levédem. Ez olvadóbiztosítók esetén már nem igaz, ugyan is ha egy 16A-es vezetékre egy 16A-es olvadóbiztosítót teszek, akkor az a vezeték lefog égni, ha túlterhelődik.
Túlterhelésvédelmi eszközt olyan helyen kell elhelyezni, ahol a vezeték keresztmetszetében vagy terhelhetőségében csökkenés jön létre. A védelmi eszköz a védett vezető mentén bárhol elhelyezhető, ha az eszköz és a változás helye között sem leágazó áramkörök, sem csatlakozóaljzatok nincsenek és a következő feltételek közül legalább az egyik teljesül:
- a kábelek vagy vezetékek elvannak látva a megfelelő zárlatvédelemmel,
- a kábel vagy vezetékszakaszok hossza nem haladja meg a 3 métert, valamint a zárlat, tűz és személyek sérülésének kockázata a lehető lekisebb.
A túlterhelésvédelmi eszköz elhagyásának általános feltételei:
Az itt felsorolt esetek nem érvényesek tűz- és robbanásveszélyes helyeken létesített villamos berendezésekre, vagy ahol a különleges berendezésekre vagy helyekre vonatkozó követelmények eltérő feltételeket írnak elő.
A túlterhelésvédelmi eszköz elhagyható:
- A fogyasztói oldalon lévő kábel vagy vezeték (anyag, keresztmetszet, szereleséi mód változásakor is) túlterhelés védelmét a tápoldalon elhelyezett védelmi eszköz biztosítja.
- Olyan vezeték esetén, ami valószínüleg nem vezet túláramot feltéve, hogy el van látva zárlatvédelemmel és nem tartlamaz csatlakozóaljzatokat és leágazó áramköröket.
- Távközlési, irányítástechnikai, jelző és hasonló áramköröknél.
- A berendezés táppontjában, ahol az áramszolgáltató túlterhelésvédelmi eszközt helyezett el és egyetértett abban, hogy az védelmet nyújt a berendezésnek a táppontja és a főelosztási pontja közötti részére, ha az utóbbi további túlterhelésvédelemmel van ellátva.
Párhuzamosan kapcsolt vezetők túlterhelésvédelme
Amennyiben több párhuzamosan kapcsolt vezetőt egyetlen védelmi eszköz véd, akkor ne legyenek leágazások, leválasztó és kapcsoló eszközök a párhuzamos vezetőkben.
- Ha az áram egyenlően oszlik meg a párhuzamos vezetőkben (IEC 60364-5-52:2001 523.7. szakasza a) bekezdésének első francia bekezdése szerint), akkor az Iz érték az egyes vezetők megengedett áramainak össszege.
- Ha fázisonként egy vezető használata nem előnyös és a párhuzamos vezetőkben az áram egyenlőtlenül oszlik meg, akkor mindegyik vezetőre külön-külön kell, az üzemi áramot és a túlterhelésvédelmi követeleményeket figyelembe venni.
Zárlatvédelem
A független zárlati áramot a berendezés minden jelentős pontján meg kell határozni, számítással vagy méréssel. A csatlakozási pontban ezt az áramszolgáltatótól lehet megkapni.
A zárlatvédelmi eszközt annál a pontnál kell elhelyezni, ahol csökken a vezetők keresztmetszete vagy más olyan változás van, ami a vezetők megengedett áramának változását okozzák.
A zárlatvédelmi eszközt a fentiektől eltérő módon az alábbi esetekben lehet elhelyezni (nem vonatkozik a tűz- vagy robbanás veszélyes helyekre, vagy ha más speciális szabályok vannak az adott helyre).
A vezető keresztmetszet-csökkenésének vagy más változásnak a helye és a zárlatvédelmi eszköz közötti szakaszban, nem lehetnek leágazások és csatlakozóaljzatok. Továbbá a vezető ezen része ne legyen 3 méternél hosszabb és úgy legyen szerelve, hogy a zárlat kockázata minimális legyen és ne legyen közel éghető anyaghoz.
A védelmi eszköz elhelyezhető a keresztmetszet-csökkenés vagy más változáshoz viszonyítva a tápoldalon, amennyiben az ellátja a fogyasztói oldal zárlatvédelmét.
Zárlatvédelmi eszköz elhagyásának feltételei
Egyidejűleg teljesülnie kell a következő 2 feltételnek: a szerelési mód a rövidzárlat kockázatát a lehető legkisebbre csökkentette és nincs éghető anyag a kábelek vagy vezetékek közelében.
Amennyiben ezek teljesültek, akkor a következő esetekben lehet elhagyni a zárlatvédelmet:
- transzformátorokat, generátorokat, akkumulátortelepeket, egyenirányítókat a vezérlőegységgel összekötő vezetékekben, ha a vezérlőegység rendelkezik zárlatvédelemmel,
- a lekapcsolás a táplált berendezés működését veszélyezteti,
- egyes mérőáramkörökben,
- a berendezés táppontjában, ahol az áramszolgáltató egy vagy több zárlatvédelmi eszközt helyezett el és egyetértett abban, hogy az ilyen eszköz védelmet nyújt a berendezésnek a táppontja és a főelosztási pontja közötti részre, ha az utóbbi további zárlatvédelemmel van ellátva.
Párhuzamos vezetők zárlatvédelme
A párhuzamos vezetőket egyetlen védelmi eszköz is megvédheti, ha a védelmi eszköz akkor is hatékonyan működik, ha a párhuzamos vezetők egyikének legjobban terhelt pontjában van a hiba.
- A párhuzamos vezetők között figyelembe kell venni a zárlati áramok megoszlását.
- A hiba a párhuzamos vezetők mindkét vége felől táplálást kaphat!
Ha a védelmi eszköz nem hatékony akkor a következő intézkedések közül egyet vagy kettőt kell végrehajtani:
- A vezetékeket vagy kábeleket úgy kell fektetni, hogy bármelyik párhuzamos vezetőben a lehető legkisebb legyen a zárlat kockázata (pl.: mechanikai védelem, tűz vagy személyisérülés kockázata minimális legyen).
- 2 párhuzamos vezető esetén mindegyik vezetőt zárlatvédelemmel kell ellátni a tápoldalon.
- 2-nél több párhuzamos vezető esetén, mindegyik vezetőnek a táp- és a terhelési végén is zárlatvédelmet kell elhelyezni.
Zárlatvédelmi eszközök jellemzői
A névleges megszakítóképesség ne legyen kisebb, mint a beépítés helyén fellépő legnagyobb független zárlati áram.
Kivéve: akkor alkalmazható kisebb megszakítóképességű eszköz, ha a tápoldalon elhelyezésre került egy, a szükséges megszakítóképességgel rendelkező eszköz. A védelmi eszközök jellemzőit úgy kell összehangolni, hogy az átengedett energia a terhelési oldalon lévő eszközt és a védett vezetőt ne károsítsa.
Az áramkör bármely pontjában fellépő zárlat hatására kialakuló összes áram megszakításához szükséges idő, nem haladhatja meg azt az értéket, ami a vezetők szigetelésének hőmérsékletét a megengedett érték fölé emelné.
A 0,1 s-nál kisebb kapcsolási idejű védelmi eszközöknél, ahol az áram asszimmetriája jelentős, valamint az áramkorlátozó eszközöknél a k2S2 szorzatnak nagyobbnak kell lenni az eszköz általt átengedett (I2t) energiánál.
Az 5 s időtartamon belüli zárlatoknál, azt a t időt, ami a vezető hőmérsékletét, annak normál üzemben megengedett legnagyobb hőmérsékletéről a határhőmérsékletre emeli egy adott zárlati áram, a következő képlettel lehet kiszámolni:
t= (k*S/I)2
t= időtartam (s);
S= keresztmetszet (mm2);
I= zárlati áram effektív értéke (A);
k= a vezető fajlagos ellenállását, hőmérsékleti együtthatóját és hőkapacitását, a megfelelő kiindulási és véghőmérsékletet figyelembe vevő tényező („MSZ HD 60364-4-43:2010 43A táblázat: A vezetékekre vonatkozó k értékékek. 10.oldal” táblázatból kiolvasható).
Tehát:
ha a leoldási idő kisebb mint 0,1 s és jelentős az áram asszimmetriája: k2 * S2 > I2* t
ha a leoldási idő nem nagyobb mint 5 s és jelentős az áram asszimmetriája: k2 * S2 ≥ I2 * t
A túlterhelésvédelem és zárlatvédelem összehangolása
Védelem egy közös eszközzel
A túlterhelésvédelmet és zárlatvédelmet is biztosító védelmi készülék feleljen meg az e szabványban előírt követelményeknek.
Védelem külön eszközzel
Az eszközökre az e szabványban előírt követelmények feleljenek meg. Az eszközöket úgy kell összehangolni, hogy a zárlatvédelmi eszköz által átengedett energia, ne haladja meg azt az értéket, aminek a túlterhelésvédelmi eszköz még ellen tud állni károsodás nélkül. Ez nem zárja ki a EN 60947-4-1-ben meghatározott típusú összehangolást.
A túláram korlátozása a tápforrás jellemzőivel
Amennyiben a tápforrás olyan, hogy nem képes a vezetők megengedett áramánál nagyobb áramot szállítani, akkor a vezető túlterhelés és zárlat ellen is védettnek tekinthető. Ilyen tápforrások például egyes termoelektromos generátorok, egyes csengőtranszformátorok, illetve egyes hegesztőtranszformátorok.
