Struktura

Sítě IT

Sítě IT

Tato síť má všechny živé části izolované od země nebo spojené se zemí přes velkou impedanci. Neživé části jsou spojeny se zemí jednotlivě, po skupinách nebo jsou navzájem spojeny jedním uzemněným ochranným vodičem. Mohou se provozovat se středním vodičem, většinou se ovšem provozují bez něj a spotřebiče jsou zapojeny mezi fáze.

Obr. 1: Síť IT

Jak v sítích TN, tak v sítích TT je ochrana automatickým odpojením zajišťována v okamžiku výskytu poruchy. V některých případech je třeba, aby zařízení bylo po určitou chvíli provozováno i s poruchou. Přitom je však nutno zajistit, aby i s touto poruchou bylo zařízení bezpečné. To je možné, je-li zařízení napájeno ze sítě IT. V případě sítě IT jsou živé části zařízení za bezporuchového stavu izolovány od země. Izolovaný je totiž zdroj a v důsledku toho jsou izolované i živé části všech zařízení z tohoto zdroje napájené.

Kvůli stabilitě takové sítě však bývá střed zdroje obvykle uzemněn přes velkou impedanci. Nicméně z hlediska samotného provozu sítě IT při poruše to není podstatné. Důležité je, že při první poruše se obvod – zdroj, místo poruchy, ochranný vodič – nemá kudy uzavřít. Je to proto, že není-li zdroj uzemněn, nemůže se k němu uzavřít zpětná cesta proudu. Znamená to, že se nevytvoří tzv. poruchová smyčka.

Jedna fáze, v níž došlo k poruše izolace, je nulové napětí vůči zemi – je to tedy jakýsi nový nulový bod. Kolem něho pak obíhají napětí ostatních fází (obdobně jako napětí fází uzemněné sítě obíhá kolem uzemněného nulového bodu). To znamená, že efektivní hodnota napětí těchto ostatních fází vůči zemi se rovná sdruženému napětí sítě, stejně jako napětí mezi fázemi (ať už mezi neuzemněnými fázemi nebo mezi kteroukoliv z neuzemněných fází a uzemněnou fází). Je tedy třeba, aby izolace zařízení vůči zemi odpovídala těmto zvýšeným nárokům, které se mohou po určitou dobu v síti IT vyskytovat. 

Proudy procházející při první poruše uzemněním z hlediska funkce zařízení jsou zanedbatelné, pokud by však měly procházet člověkem, mohly by být velmi nebezpečné. Síť je sice izolovaná, a to dostatečně z hlediska své funkce, ne však zcela dostatečně, aby to stačilo z hlediska ochrany před úrazem elektrickým proudem.

V izolované síti existuje galvanické spojení se zemí přes velmi velkou impedanci, avšak existuje zde také kapacitní spojení se zemí. Toto spojení představuje pro střídavý proud určitou impedanci a tato kapacitní impedance (kapacitance) spojuje celou sít IT se zemí (viz obr. 2).

Obr. 2: Kapacitní spojení vodičů sítě IT se zemí

Napětí proti zemi je jednak dáno uvedenými kapacitními vazbami vůči zemi, ale také velkou impedancí, přes níž se uzemňuje uzel zdroje. Čím lepší je spojení sítě se zemí (čím větší je kapacitní vazba např. v důsledku velkého rozsahu sítě a čím menší je impedance v uzemnění uzlu zdroje), tím tvrdší a nebezpečnější napětí sítě IT je. To je také první důvod, proč se neživé části elektrických zařízení v síti IT uzemňují. Pokud dojde k průrazu izolace, neprochází proud sítě (kapacitní a svodový) tím, kdo se náhodou dotkne neživé části zařízení, na němž je porucha, ale je odváděn přímo do země. Uzemnění přitom musí být tak dobré, aby na něm průchodem tohoto proudu nevzniklo nebezpečné dotykové napětí.

Pro velikost odporu uzemnění z tohoto hlediska prvého zemního spojení platí vzorec obdobný jako pro uzemnění v síti TT:

obrazek

Id je poruchový proud (kapacitní a svodový), který při první poruše teče do země. Tento proud je také podstatně menší než poruchový proud v uzemněných sítích, protože impedance mezi sítí a zemí je vysoká. Proud Id nesmí ještě způsobit automatické odpojení zařízení s poruchou, protože od sítě IT se vyžaduje, aby byla i s jednou poruchou funkční. Proto je nutné v síti IT zajistit hlídání jejího izolačního stavu. Pokud by tomu tak nebylo, hrozilo by nebezpečí, že síť IT by mohla být provozována za stavu jedné poruchy, aniž by z hlediska provozovaných zařízení bylo cokoli znát. Jakmile se zjistí porucha izolace (izolační odpor klesne pod předepsanou mez), je třeba v co nejkratší době tuto poruchu odstranit. Přesto však, že je síť IT s poruchou provozována co nejkratší dobu, může i během trvání jedné poruchy dojít k druhé poruše izolace. Pak se ovšem síť IT chová tak, jako by se jednalo o uzemněnou sít s jednou poruchou. Přitom musí být část sítě, v níž došlo ke druhé poruše, rychle automaticky odpojena.

V případě první poruchy musí být splněny podmínky pro síť TT. To znamená, že odpor uzemnění neživých částí jednotlivých chráněných zařízení a předřazené ochranné prvky (a to nejen proudové chrániče) musí také vyhovovat podmínkám definovaným pro síť TT.

V případě druhé poruchy se již předpokládá, že poruchový proud Ia  (při poruše v jiné fázi) uvede do činnosti příslušný ochranný prvek a zařízení bude odpojeno. V tomto případě musí být splněny podmínky pro impedanci smyčky obdobné těm, které jsou předepsány pro automatické odpojení v síti TN. Jenom je nutno počítat s tím, že k prvé poruše může dojít na jednom konci sítě v jednom obvodu, zatímco druhá porucha vznikne na druhém konci sítě v úplně jiném obvodu. Proto je nutno počítat ne s jednou, ale se dvěma smyčkami, jimiž musí poruchový proud proběhnout.

obrazek

to je v případě, kdy nulový vodič v síti IT není vyveden – pak se počítá s napětím U mezi fázemi (sdruženým),

nebo:

obrazek

to je ve zvláštním případě, kdy nulový vodič v síti IT vyveden je – pak se počítá s fázovým napětím U0 mezi fází a uzlem (nulovým bodem) sítě. U0 je také napětí mezi nulovým a ochranným vodičem při jedné poruše fáze, tj. při jejím jednom zemním spojení, jímž se zvýší napětí na nulovém vodiči na U0.

Pro odpojení při druhé poruše se použijí pojistky, jističe.

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.
  • KŘÍŽ, Michal. Příručka pro zkoušky elektrotechniků: požadavky na základní odbornou způsobilost. 10., aktualiz. vyd. Praha: IN-EL, 2014, 247 s. Elektro (IN-EL). ISBN 978-80-87942-01-7.

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.  
Logolink