Ochrana pred úrazmi el. prúdom, časť 4: Zvodiče prepätia

Ak si spočítate ceny všetkých elektrospotrebičov a elektrických zariadení v modernej domácnosti, dostanete sa často na tisíce eur. O tieto zariadenia však môžete veľmi rýchlo prísť, a to nielen v dôsledku krádeže, požiaru či vytopenia. Ohrozuje ich aj prepätie v el. rozvodnej sieti, pred ktorými ich ochránia zvodiče prepätia (prepäťové ochrany). Prezradíme vám, ako zvodiče prepätia fungujú, aké sú medzi nimi rozdiely a prečo by ste ich nemali ignorovať.

Nie je prepätie ako prepätie

Pojem prepätie označuje stav, keď sa v rozvodnej sieti nachádza vyššie než najvyššie dovolené napätie. Tento stav potom môže trvať zlomok milisekundy, ale pokojne aj hodiny či dni. Čím vyššie prepätie bude a čím dlhšie bude trvať, tým väčšie škody spôsobí. 

Všetko závisí na tom, ako prepätie vznikne:

1. účinkom atmosférickej elektriny

Pri údere blesku priamo do budovy môže prechádzať bleskozvodom, silnoprúdovými i slaboprúdovými rozvodmi, ale aj kovovým potrubím či kovovými súčasťami stavby až 25 000 A. Hoci takýto výboj trvá niekoľko milisekúnd, jeho energia je obrovská a môže spáliť všetko, čo mu príde do cesty. Pred takýmto prúdom vás ochráni iba spoľahlivý bleskozvod s kvalitným uzemnením v kombinácii so zvodičom prepätia.

2. Spínaním spotrebičov

Spotrebiče s vysokým výkonom môžu do siete pri vypínaní posielať krátke prepäťové impulzy. Ich energia je síce malá, i tak však dokáže veľmi citlivú elektroniku poškodiť. V tomto prípade sú jedinou ochranou zvodiče prepätia.

3. Poruchou v rozvodnej sieti

Môže ísť napr. o poruchu v trafostanici, je zdokumentovaný prípad, keď zlodeji káblov v trafostanici omylom prepli odbočku na vinutí transformátora, čím do siete na strane odberateľov zavliekli vysoké napätie. Problémy so slabým prepätím môžete mať aj v prípade, že sa budova nachádza blízko trafostanice. Na začiatku vedenia býva väčšinou vyššie napätie, aby distribučné spoločnosti kompenzovali straty, kvôli ktorým by mohol mať posledný odberateľ problémy s podpätím.

Ďalším prípadom je zlý kontakt neutrálneho vodiča v rozvodnej skrinke (časté pri starších hliníkových vodičoch, ktoré sa pod tlakom časom splošťujú). V trojfázovej sieti potom napätie na jednotlivých fázach klesá alebo stúpa podľa ich zaťaženia – na prvej môžete namerať 230 V, na druhej iba 150 V a na tretej 310 V. Tieto situácie bývajú veľmi nepríjemné, pretože ich odstránenie môže trvať hodiny až dni. V takýchto prípadoch spotrebiče ochráni iba zvodič prepätia, ani ten však v niektorých prípadoch nemusí stačiť, keďže väčšina zvodičov reaguje až na napätie 270 V a vyššie.

Obr. 1 – Silná prepäťový impulz vyvolaný úderom blesku môže spáliť elektronické zariadenia v zlomku sekundy. Zdroj: Wikimedia Commons, Autor: Punchinello, Licencia: CC BY-SA 3.0.

Pozrieť ponuku zvodičov prepätia »

Ochrana pred prepätím je komplexná vec

Keď sa povie ochrana pred prepätím, mnohí ľudia si predstavia predlžovačku alebo záložný zdroj so vstavanou prepäťovou ochranou. V skutočnosti však ide o komplexnú problematiku, ktorá sa delí na vonkajšiu a vnútornú ochranu pred účinkami atmosférickej elektriny (bleskom). Vonkajšiu ochranu tvorí samotný bleskozvod, vnútornú potom zvodiče prepätia (niekedy nie úplne správne nazývané ako prepäťové ochrany), ekvipotenciálne pospájanie neživých častí (kovové potrubie, tienenie slaboprúdových káblov atď.) či napr. tienenie budov. 

Pre správne fungovanie vonkajšej i vnútornej ochrany je však nevyhnutné kvalitné uzemnenie stavby. Pri novostavbách hrá túto úlohu tzv. základový uzemňovač, umiestnený základov budovy a vodivo spojený s oceľovou armatúrou v betóne. Môžete ho realizovať aj dodatočne, bez nutnosti zasahovania do základov. 

Kvalitné uzemnenie následne slúži na zvedenie prúdu vyvolaného bleskom cez bleskozvod bezpečne do zeme. Zároveň však zaisťuje aj vyrovnanie potenciálu pre už spomenuté kovové potrubie a ďalšie neživé časti. Prúd nimi prechádzajúci tak bezpečne odvedie do zeme a nedovolí, aby sa na nich vytvorilo nebezpečné napätie.

Ďalším dôležitým prvkom je správne nainštalovaný a funkčný bleskozvod. Mnoho starších domov ho nemá, keďže staršie normy to nevyžadovali, ideálne je však mať vlastný a nespoliehať sa na susedov. 

Poslednou, no nemenej dôležitou zložkou sú tzv. zvodiče prepätia. Ide o zariadenia, ktoré chránia pred prepätím silnoprúdovú a slaboprúdovú časť elektroinštalácie. Pri bežnom napätí (230 V) sa správajú ako izolant a nevedú elektrický prúd. Akonáhle sa však napätie v sieti zvýši nad dovolenú hodnotu, zvodič vodivo prepojí príslušný vodič, na ktorom vzniklo prepätie a zvedie ho bezpečne do zeme cez uzemnenie. 

Zvodiče prepätia sa delia na triedy B, C a D, pričom využívajú 3 druhy prvkov:

Iskrište – Ide v podstate o dve elektródy, ktoré sú umiestnené v presne vypočítanej a vymedzenej vzdialenosti. Vzduch medzi nimi tvorí pre bežné prevádzkové napätie izolant. Pri určitej úrovni prepätia sa však ionizuje a vytvorí medzi elektródami vodivú cestu, následne medzi nimi preskočí výboj a energia vyvolaná prepäťovou špičkou je tak zvedená do zeme. Iskrište dokáže elektroinštaláciu ochrániť pred vysokým prepätím i prúdom vyvolaným úderom blesku. Používa sa teda ako ochrana celého objektu v zvodičoch prepätia triedy B.

Varistor – Polovodičová súčiastka, ktorá je zapojená medzi fázový vodič a uzemnenie alebo medzi neutrálny vodič a uzemnenie. Pri bežnom napätí 230 V sa správa ako izolant, prepätie však polovodičový prechod otvorí a z varistoru sa tak stane vodič, ktorý zvedie prepätie do zeme. Keďže ide o polovodiče, varistory sú menej odolné ako iskrištia a znesú menšie prúdy i menšie napätia. Používajú sa v zvodičoch prepätia triedy C a D.

Obr. 2 – Varistory sa používajú okrem zvodičov prepätia aj v samotných spotrebičoch. Zdroj: Wikimedia commons, Autor: Soumyapatra13, Licencia: CC BY-SA 4.0. 

Transil – Takisto polovodičová súčiastka, je však ešte o niečo menej odolná ako varistor. Zároveň však reaguje najrýchlejšie, je teda vhodná ako ochrana pre citlivé elektronické zariadenia priamo na mieste spotrebiča (silnoprúdová či telefónna zásuvka a pod.). Používa sa v zvodičoch prepätia triedy D.

Obr. 3 – Transily sú o niečo citlivejšie ako varistory, reagujú však rýchlejšie. Zdroj: Wikimedia commons, Autor: Movzx, Licencia: Public domain.

Pozrieť ponuku zvodičov prepätia »

Umiestnenie zvodičov má svoje pravidlá

Komplexnú ochranu pred prepätím pre konkrétny objekt by mal navrhnúť projektant a realizovať kvalifikovaný elektrotechnik. Nie je možné ju totiž určiť pokusne, do úvahy musíte brať stupeň ohrozenia objektu bleskom a bleskovým prúdom, ktorý závisí od hustoty zástavby v okolí budovy, typu budovy (obytná, administratívna, sklad, prevádzka s nebezpečenstvom výbuchu atď.), geografickej polohy (počet búrok za rok), prítomnosti bleskozvodu, umiestnenia inžinierskych sietí a pod.

Následne musíte rozdeliť elektroinštaláciu v budove na 4 časti podľa toho, aké vysoké prepätie môže ohroziť príslušné elektrické zariadenia a spotrebiče:

Kategória prepätia IV – Nachádza sa na vstupe do budovy. Prepätie môže dosiahnuť až 6 kV, používajú sa ochranné prvky v samotnej rozvodnej sieti. 

Kategória prepätia III – Prepätie môže dosiahnuť max. 4 kV, čo je bezpečná hladina pre vnútornú elektroinštaláciu. Na rozhraní kategórií IV a III a zároveň čo najbližšie k vstupu vedenia do budovy je nutné použiť zvodič prepätia typu T1.

Kategória prepätia II – Max. 2,5 kV, takéto prepätie prežije väčšina spotrebičov okrem najjemnejšej elektroniky. Na prechode z kategórie III sa používa zvodič prepätia typu T2.

Kategória prepätia I – Sem sa radí citlivá elektronika, pričom max. hladina prepätia je 1,5 kV. Ochranu zabezpečuje zvodič prepätia typu T3.

Zvodiče prepätia typu T1 a T2 s iskrišťami a varistormi majú najčastejšie podobu modulárnych prístrojov na DIN lištu a umiestňujú sa do rozvodných skriniek a rozvádzačov. Na prvý pohľad pripomínajú ističe, nemajú však ovládaciu páčku, iba okienko signalizujúce stav zvodiča. Niektoré zvodiče majú tiež vymeniteľné samotné moduly – v prípade, že by sa zvodič poškodil, postačí vymeniť samotný modul, ktorý je lacnejší ako nový zvodič.

Obr. 4 – Zvodiče prepätia typu T1, T2 a kombinované T1+T2 nájdete najčastejšie vo forme modulárnych prístrojov, ktoré pripomínajú istič. Zdroj: Elektroantos.sk

Pri zvodičoch typu T3 sa potom stretnete aj s prevedením do elektroinštalačnej krabice, vďaka čomu ich môžete umiestniť pred zásuvky. 

Obr. 5 – Zvodiče prepätia typu T3 môžu mať podobu modulárnych prístrojov, ale aj takejto krabičky. Vďaka tomu ich môžete nainštalovať aj do elektroinštalačných krabíc, aby boli bližšie k spotrebičom. Zdroj: Elektroantos.sk.

Pre zaistenie spoľahlivej ochrany všetkých elektrických zariadení pred prepätím musíte jednotlivé typy zvodičov správne nakombinovať. Znamená to nielen vybrať tie vhodné, musíte ich aj správne umiestniť. Pokojne sa totiž môže stať, že v jednej budove by stačil v hlavnom rozvádzači zvodič T2, inde by ste ho však museli umiestniť do podružného rozvádzača a hlavný osadiť typom T1. 

Pri umiestňovaní zvodičov musíte tiež dodržať viacero pravidiel, ako napr. vzdialenosti medzi nimi a spotrebičmi či medzi nimi navzájom, zapojenie bez kríženia vodičov, minimalizáciu účinku zemných slučiek atď. Aj to je dôvod, prečo ide o úlohu pre skúseného projektanta.

Tabuľka 1 – Prehľad zvodičov prepätia

Drahšie, no nenahraditeľné

Zvodiče prepätia sú napriek svojej vyššej cene začínajúcej na 40 eurách neoceniteľnou investíciou. Dokážu totiž zabrániť veľkým škodám, obzvlášť v budovách s množstvom elektroniky. V dnešnej dobe sú preto samozrejmou súčasťou elektroinštalácie v každej novostavbe.

Pozrieť ponuku zvodičov prepätia »