Struktura

Sítě TN

Sítě TN

Principem automatického odpojení v síti TN je to, že chráněná neživá část je spojena prostřednictvím ochranného vodiče PE (v síti TN-S) nebo vodiče PEN (v síti TN-C) přímo s uzemněným uzlem zdroje. Ten je vlastně protipólem fázových vývodů, na nichž je napětí. Při poruše na napájeném zařízení, tj. při průrazu izolace mezi živou a neživou částí, tak dojde k jednofázovému zkratu (viz obr.1). Při správném navržení je tento zkrat bez problémů a včas odpojen. Při poruše je proud v obrázku vyznačen čárkovaně. Tato cesta se nazývá smyčka poruchového proudu.

obrazek

Obr. 1: Ochrana automatickým odpojením v síti TN

Z principu znázorněného na obr. vyplývá i podmínka pro automatické odpojení v síti TN. Aby ochranný prvek vypnul, musí být impedance smyčky Zs tak malá, aby poruchový proud Ip ve smyčce překročil hodnou proudu Ia zajišťující automatické působení ochranného prvku v dostatečně krátké době. 

Z toho vyplývá podmínka uvedená v ČSN 33 2000-4-41 ed. 2:2007:

obrazek

kde:

Uo je fázové napětí sítě (distribuční sít‚ v ČR má Uo = 230 V).

Impedanci smyčky je třeba ověřit, aby vyhověla uvedené podmínce nejen za studeného stavu vedení, ale i při provozním, tj. teplém stavu. Průtokem poruchových proudů dojde k ohřátí vedení, tím i k nárustu impedance. Proto se dle ČSN 33 2000-4-41 ed. 2:2007 přidává koeficient 1,5. Pak podmínku automatického odpojení v sítích TN splní vztah: 

\dpi{120} \large 1,5.Z_{s}.I_{a}\leq U_{0}

Jako prvky zajišťující automatické odpojení se používají:

 

Doba, během níž je nutno zajistit automatické odpojení v sítích TN 230/400 V:

  • pro koncové obvody do 32 A včetně je 0,4 s,

  • pro distribuční obvody a obvody nad 32 A je 5 s.

 

Rozdíl mezi sítěmi TN-C a TN-S

Síť TN-C

Obr. 2: Síť TNC

V síti TN-C je funkce nulového a ochranného vodiče sloučena (anglicky „combined“ – odtud doplňující písmeno C k označení takové sítě). Dnes se již takové sítě, postavené jako nové, mohou uvádět do provozu pouze pro průřezy vodičů PEN (tj. Vodičů se sdruženou funkcí ochranného PE a nulového N vodiče) větší nebo rovné 10 mm2 Cu nebo 16 mm2 Al, podstatná část sítí TN-C i s malým průřezem vodiče PEN je a dlouho ještě bude provozována.

Uvedené sítě umožňují jednoduchý rozvod i jednoduché zajištění ochrany před úrazem elektrickým proudem. Elektrický rozvod sestává v podstatě pouze z fázových vodičů a z nulového vodiče, který má, jak bylo již výše uvedeno, zároveň funkci vodiče ochranného. Tento vodič označovaný PEN se rozděloval na nulový vodič N a ochranný vodič PE buďto až přímo v zásuvce, nebo až na připojovaném zařízení.

Síť TN-C má z hlediska bezpečnosti tu nevýhodu, že při přerušení vodiče PEN jsou v případě jednoho zapnutého spotřebiče v příslušném obvodu, což se nikdy nedá vyloučit, všechny neživé části připojených zařízení pod fázovým napětím. Aby se těmto nebezpečným důsledkům přerušení vodiče PEN alespoň částečně zabránilo, dbá se v sítích TN-C na to, aby vodič PEN byl kromě v uzlu zdroje uzemněn ještě v dalších místech sítě.

V síti TN-C se nedá zapojit proudový chránič, který je předepsán pro běžné zásuvkové obvody v domovních a bytových instalacích.

Nevýhodou sítě TN-C je také, že na vodiči PEN dochází při napájení spotřebičů trvale k úbytkům napětí. Ty se přenášejí na neživé části napájených spotřebičů a také na cizí vodivé části. Těmito cizími vodivými částmi pak procházejí proudy, které způsobují rušení citlivých elektronických přístrojů a telekomunikačních zařízení. Rušivé proudy totiž protékají také stíněním telekomunikačních kabelů, které propojují jednotlivé přístroje připojené na síť‚ TN-C v různých místech budovy. To jsou základní důvody, proč se, zatím alespoň u koncových obvodů, všeobecně upustilo od použití sítí TN-C a uplatňují se sítě TN-S.

 

Síť TN-S

Obr. 3: Síť TNS

Výhodou sítě TN-S je možnost použití proudových chráničů a zajištění automatického odpojení od zdroje i v případě přerušení vodiče PE.

 

Síť TN-C-S

 

Obr. 4: Síť TN-C-S

Síť TN–C–S je v ČR nejpoužívanější sítí. Od distribučního transformátoru je rozvod realizován sítí TN–C. V elektroměrovém rozváděči nebo v bytové rozvodnici je vodič PEN vyveden na dvě sběrnice PE a N. V tomto místě rozdělení se vodiče PEN musí uzemnit (eliminace vzniku úrazu při přerušení PEN) od tohoto místa dále je rozvod veden jako síť TN–S. Dále není dovoleno vodiče PE a N znovu spojit a vytvořit síť TN-C. 

Požadavky na zajištění ochrany v sítích TN:

Podstatný vliv na zajištění automatického odpojení v sítích TN má uzemnění a ochranné vodiče a jejich spolehlivé a účinné spojení. Proto:

  • vodič PEN má být uzemněn v řadě bodů a musí být uložen tak, aby se minimalizovalo riziko jeho přerušení;
  • nulový bod sítě musí být uzemněn;
  • doporučuje se, aby ochranné vodiče byly se zemí spojeny ve všech bodech, kde je to možné a tyto body byly rozloženy co nejrovnoměměji;
  • ve velkých (výškových) objektech se doporučuje ke splnění výše uvedených požadavků využít i ochranné pospojování mezi ochrannými vodiči a cizími vodivými částmi;
  • doporučuje se, aby vodiče PEN resp. PE byly uzemněny v místě vstupu do objektu;
  • odpor uzemnění uzlu zdroje nemá být větší než 5 Ω ( výjimečně až 15 Ω pokud je rezistivita půdy vysoká.);
  • celkový odpor uzemnění uzlu zdroje a uzemnění vodičů PEN odcházejících z transformátorovny nemá být větší jak 2 Ω.

Doplňková ochrana

Ve střídavé síti musí být také doplňková ochrana proudovými chrániči u zásuvek, jejichž jmenovitý proud nepřekračuje 20A, které jsou užívány osobami bez elektrotechnické kvalifikace a jsou určeny pro všeobecné použití. Dále je třeba také u mobilních zařízení určených pro venkovní použití, jejichž jmenovitý proud nepřesahuje 32A. Výjimkou jsou zásuvky určené k použití pod dozorem znalé nebo poučené osoby, například v některých komerčních nebo průmyslových provozech nebo zvláštní zásuvka určená pro připojení speciálního druhu zařízení.

Zdroje

  • ČSN EN 33 2000-4-41 ed.2. Elektrické instalace nízkého napětí - Část 4-41: Ochranná opatření pro zajištění bezpečnosti - Ochrana před úrazem elektrickým proudem. Praha: Český normalizační institut, 2007.  

Obrázky

  • Obr. 1: KALÁB, Pavel a Miloslav STEINBAUER. Bezpečnost v elektrotechnice. Brno: VUT Brno, 2011.  
  • Obr. 2: KALÁB, Pavel a Miloslav STEINBAUER. Bezpečnost v elektrotechnice. Brno: VUT Brno, 2011.  
  • Obr. 3: KALÁB, Pavel a Miloslav STEINBAUER. Bezpečnost v elektrotechnice. Brno: VUT Brno, 2011.  
  • Obr. 4: KALÁB, Pavel a Miloslav STEINBAUER. Bezpečnost v elektrotechnice. Brno: VUT Brno, 2011.  
Logolink