12.10.2023 - Ing. Aleš Smeták
"Dobrý den, někdy nám padá chránič, úplně náhodně, mohl byste se na to podívat?" Snad jedna z nejčastějších úvodních vět, které od nově volajících zákazníků poprvé slýcháme. Ano, nežádoucí padání nebo lépe řečeno vybavování chrániče umí pěkně potrápit a obzvláště pokud k němu dochází náhodně bez jakékoliv zjevné příčiny.
Abychom se mohli zabývat možnými příčinami takového nežádoucího vybavování proudového chrániče, je potřeba si nejdříve objasnit jeho účel a jak vlastně vůbec funguje.
Proudový chránič (RCD – Residual Current Device) je klíčovým prvkem v moderní elektroinstalaci, který slouží k ochraně života a majetku. Jeho hlavním účelem je detekce a prakticky okamžité odpojení elektrického obvodu, pokud dojde k úniku proudu z obvodu.
Proudový chránič (také někdy nazývaný jako Fíčko) sleduje rozdíl mezi proudem vstupujícím a vystupujícím z elektrickém obvodu. Při správné funkci elektroinstalace by měl být vstupní proud shodný s výstupním, ale pokud dojde z jakýkoliv příčin k úniku proudu z daného obvodu, proudový chránič tento rozdíl prakticky okamžitě rozpozná a obvod vzápětí přeruší.
Pokud je obvod bez poruchy čili bez unikajícího proudu, tak proud přicházející skrze do chrániče je stejný proud odcházející ze spotřebiče. Pokud jsou proudy stejné, chránič nevybaví.
V případě, že z nějakého důvodu začne docházet k úniku proudu mimo žádaný obvod, třeba skrze poruchu do ochranného vodiče PE, tak proud přicházející do spotřebiče vodičem L skrze chránič bude vyšší než proud přicházející zpět vodičem N. Pokud takový rozdíl proudů bude vyšší než reziduální proud chrániče, chránič vybaví.
Tím proudový chránič chrání před úrazem elektrickým proudem a také před požárem.
Hlavním úkolem proudového chrániče je minimalizovat riziko elektrického úrazu. Když dojde i k nepatrnému úniku proudu, například přes lidské tělo, chránič to okamžitě pozná a elektrický obvod odpojí. Díky této bleskurychlé reakci chránič zásadně snižuje riziko vážných zranění nebo dokonce úmrtí.
Identická situace jako na předchozím obrázku by byla, kdyby proud díky poruše neutíkal do ochranného vodiče PE, ale přímo do člověka... i v takovém případě by došlo k vybavení chrániče.
Proudový chránič také hraje klíčovou roli v prevenci požáru. Únik proudu mimo elektrický obvod může způsobit třeba jiskření, což může vést k požáru. Odpojením proudu při detekci úniku se značně snižuje riziko vzniku požáru a ochraňuje majetek.
Bohužel chránič dokáže detekovat pouze paralelní zkraty, které mohou způsobit jiskření, mezi vodiči L a PE nebo mezi vodiči N a PE. Naopak sériové a paralelní zkraty mezi vodiči L a N bohužel proudový chránič už z principu své funkce nedokáže detekovat, protože při nich nedochází k úniku proudu z obvodu.
Přístroje, které narozdíl od chráničů umí detekovat všechny formy jiskření, se nazývají obloukové ochrany AFDD -
Arc Fault Detection Device.
V tomto případě zachraňoval situaci chránič, protože z provrtaného nulového vodiče N unikal díky vlhké omítce proud do pahýlu přerušeného ochranného vodiče PE.
Je zřejmé, že vzhledem k odlišným požadavkům na ochranu jednotlivých elektroinstalací, nemůže existovat pouze jeden univerzální typ chrániče, ale že pro různé instalace jsou vyžadovány různé typy proudových chráničů. Ty rozlišujeme podle:
Ačkoliv všechny chrániče jsou konstruovány pro střídavý proud (AC), tak v elektroinstalaci se mohou vyskytovat přístroje, které čistou sinusovku střídavého proudu zaneřádí dalšími složkami proudů. Některé typy nižších chráničů mohou takové složky proudů doslova oslepit a znemožnit jejich správnou funkci.
Proudové chrániče jsou konstruovány pro různé výše reziduálních proudů (I∆n), při jejichž překročení mají za úkol vypnout elektrický obvod.
Je třeba si však uvědomit, že uvedená velikost reziduálního proudu (I∆n) je považována jako maximální, při které chránič musí vybavit a ve skutečnosti bude reagovat už někde v intervalu 0,5x - 1x I∆n.
Proudové chrániče se také rozlišují podle rychlosti reakce na unikající proud. Některé chrániče jsou záměrně zpožděné, aby byla umožněna správná funkce zařízení způsobující rázové vlny při sepnutí nebo aby bylo možné zajistit selektivitu ve složitých instalacích.
Proudové chrániče dělíme také podle jejich jmenovité hodnoty proudu, pro který jsou maximálně určeny. Například 16A, 20A, 25A, 32A....
Je zřejmé, že chránič konstruovaný pro průchod proudu maximálně 25A nemůže dlouhodobě fungovat v instalaci, kde jím prochází třeba 63A. Také je třeba pamatovat na to, že každý chránič musí být předjištěn jističem maximálně o stejném jmenovitém proudu, lépe však o stupeň nižším...
Zkratová odolnost chráničů, při které nedojde ke zničení chrániče, je stejně jako u ostatních ochranných prvků obvyklých 6kA a 10kA. Pro domácí využití obvykle postačí zkratová odolnost 6kA.
Když už jsme si zopakovali jak takový proudový chránič vlastně funguje a jaký je jeho účel v elektroinstalaci, můžeme se blíže podívat jaké příčiny způsobí nežádoucí vybavení chrániče. Příčiny nežádoucího padání chrániče lze také rozdělit na dvě základní skupiny:
na příčiny vzniklé při výstavbě nebo úpravě elektroinstalace:
a na příčiny vzniklé postupně bez fyzického zásahu do elektroinstalace:
Snad nejčastější chybou, kterou lze zpravidla potkat po neprofesionální úpravě elektroinstalace, je propojení nulového vodiče N s ochranným vodičem PE v instalaci za chráničem. Pokud k takovému propojení dojde, proud vracející ze spotřebiče zpět do zdroje se v místě dotyku vodičů N a PE rozdělí podle Kirchhoffova zákona.
Výše proudu vstupujícího do obvodu vodičem L skrze chránič tak bude zhruba dvojnásobná než výše proudu, která poteče N vodičem skrze chránič zpět. Chránič v takovém případě pozná rozdíl proudů a obvod bleskurychle odpojí.
Poměrně častou chybou, se kterou se lze setkat ještě ve fázi výstavby, je prohraná bitva s modrými vodiči.
Problém bývá v tom, že elektromontér si nevhodně
popíše jednotlivé vodiče a pak se mu ve spěchu snadno stane, že zapojí nulové
vodiče N pod jiné chrániče, než kam ve skutečnosti opravdu patří. Na tuto chybu
elektromontér přijde naštěstí velmi brzy, a to zpravidla ještě před předáním elektroinstalace
uživateli.
Ve skutečnosti problém není tak jednoduchý jako na obrázku výše, protože tato chyba se zpravidla vyskytuje v rozsáhlých rozvaděčích s desítkami obvodů. To se pak člověk snadno přehlédne...
Další "zaviněnou" chybou je poškození fázového vodiče L nebo nulového vodiče N, skrze které pak uniká elektrický proud mimo chráněný okruh.
Proud může unikat nejen přímo do ochranného vodiče PE (jak je zobrazeno níže), ale může také unikat přímo do stavebních konstrukcí, do jiných vodivých předmětů, do člověka...
Průraz nulovacího vodiče N hřebíkem na ochranný vodič PE je přesně ten typ poruchy, na který nemá běžná nadproudová ochrana (jistič) šanci reagovat, protože při této poruše nedochází k nadměrnému průtoku proudu, ale přesto u ní může docházet k jiskření...
Výše uvedený příklad průrazu fázového vodiče L hřebíkem na ochranný vodič PE je spíše teoretický, protože ve skutečnosti by mnohem pravděpodobněji došlo ke zkratu a reakci zkratové spouště předřazeného jističe.
To ovšem neznamená, že tato porucha je zcela nemožná, protože může dojít k takové souhře okolností, kdy izolace fázového vodiče L bude poškozena jen částečně a unikající proud nedosáhne takové výše, aby se aktivoval jistič a opět může dojít k jiskření... V takovém případě přichází na řadu chránič.
Tato závada již patří do kategorie "nezaviněných", protože může nastat postupně bez přímého zásahu do elektroinstalace. Příčinou je fakt, že proudové chrániče reagují na unikající proud 50%-100% reziduální hodnoty I∆n.
V případě běžných chráničů využívaných jako doplňková ochrana před úrazem elektrickým proudem je tato hodna I∆n = 30mA a proudových chránič tak bude reagovat na unikající proudy již od 15mA. No a zde narážíme na jádro pudla...
Každý přístroj má nějaký trvale unikající proud a rozhodně to neznamená, že by byly vadné. Pro zařízení připojované do zásuvky pohyblivým přívodem je mezní hodnota bezpečného unikajícího proudu 5mA a pro pevně připojená elektrotepelná zařízení je to 10mA, tj. cca 1mA na 1kW příkonu.
Níže je přehled nejčastějších přístrojů a orientační výše jejich trvale unikajících proudů. Skutečná hodnota trvale unikajícího proudu je závislá na mnoha faktorech jako je provedení přístroje, jeho stáří...
| svítidla, LEDka | do 1 mA |
| televize | 1 mA - 5 mA |
| počítač | 1 mA - 3 mA |
| tiskárna, kopírka | 1 mA - 2 mA |
| pračka, myčka | 2 mA - 5 mA |
| varná deska | 3 mA - 10 mA |
| rychlovarná konvice | 2 mA - 5 mA |
| lednice, mikrovlnka | 1 mA - 5 mA |
Z přehledu je patrné, že skoro každý spotřebič v domácnosti má nějaký ten trvale unikající proud, který ze spotřebiče odtéká ochranným vodičem PE a tím zvyšuje rozdílový proud mezi fázovým vodičem L a nulovým vodičem N,
Pokud se nám naneštěstí podaří na jeden okruh v jeden okamžik zapojit příliš mnoho spotřebičů, jejichž celkový unikající proud přesáhne 50% I∆n, může se stát, že chránič vybaví, protože celkový unikající proud vyhodnotí jako chybu v instalaci.
Z tohoto důvodu by se elektroinstalace měla provádět způsobem, který zajistí, že žádný chránič nebude přetěžován spotřebiči s vysokými unikajícími proudy. Řešením je přidání počtu chráničů do elektroinstalace, kde každý chránič chrání jen rozumnou část elektroinstalace.
Nesmysl je proto dát jeden jediný chránič s I∆n = 30mA, byť s odpovídajícím jmenovitým proudem, pro celou instalaci v rodinné domě... jenže i takové skvosty potkáváme.
Vybavení chrániče kvůli rázové vlně je spíše výjimkou. V zásadě se tak děje proto, že chráničem, byť na mikrosekundy, prochází velký špičkový proud, na který chránič zareaguje vybavením, ačkoliv nedošlo k překročení reziduální proudu I∆n. Zkratová odolnost jednotlivých typů chráničů je uvedena níže:
Pokud tedy dochází k vybavení běžného chrániče díky rázovým vlnám, tedy při spínání nějaké silnější zátěže, je za určitých okolností možné běžný chránič nahradit zpožděným typem G nebo dokonce až S.
Celkově lze říci, že proudový chránič je klíčovým prvkem pro bezpečnou a spolehlivou elektroinstalaci. Jeho schopnost detekce a rychlé odpojení proudového obvodu přispívá k ochraně života, majetku a prevenci nebezpečí spojených s elektrickým proudem.
Typický příklad z naší praxe, kde to byl právě chránič, který zachránil uživatele před možným úrazem. Jističi totiž uvedené zatopení svítidla bylo úplně jedno...
Pokud jste v článku nalezli chybu, dejte nám, prosíme, o ní vědět na eas@eas-elektro.cz
Děkujeme, Eva a Aleš Smetákovi - návrat zpět na přehled článků