Oblouková ochrana proti domácím požárům

V České republice každým rokem vznikne více než 3 000 požárů v obytných domech a ubytovacích zařízeních. Ochranu domu proti požáru nepovažují mnohé české domácnosti za prioritu a dobře fungující kouřový alarm považují za dostačující. Požárům lze však zabránit ještě před jejich vznikem. Za velkou částí požárů stojí neudržovaná elektroinstalace a technické závady. A právě takovým požárům je možné zabránit instalací jednoduchého přístroje AFDD do rozváděče (arc-fault detection device, zařízení pro detekci poruchového oblouku, oblouková ochrana). Ten nejen varuje, ale může zabránit i několika druhům požárů souvisejících s elektrickým proudem.

Přestože se použití obloukových ochran v nových elektrických instalacích nízkého napětí neustále rozšiřuje, stále kolem něj panuje mnoho otázek, polopravd a mýtů. Na vysvětlení toho, jak tyto přístroje skutečně fungují a jak mohou pomoci, jsme se zeptali Jana Marka ze společnosti Eaton.

Co vlastně je AFDD a k čemu slouží?

Je to elektromechanický spínací přístroj s elektronickými obvody, které monitorují charakter odebíraného proudu (Obrázek 1) a chrání instalaci před účinky poruchového oblouku. Jiskření má specifický průběh proudu, na který tento přístroj reaguje a odpojí instalaci s poruchou. Oblouková ochrana je schopna automatickým odpojením ochránit elektrické instalace před škodami způsobenými elektrickým obloukem. Pro tyto přístroje platí norma ČSN EN 62606: Obecné požadavky pro obloukové ochrany.

Obrázek 1: Průběh proudu při vzniku sériového oblouku

Jak vzniká poruchový oblouk?

Nastává ze dvou hlavních příčin – mechanického poškození pracovního vodiče a nedokonalého kontaktu. Vznik elektrického oblouku na poškozeném vodiči je demonstrován na obrázku 2.

Obrázek 2: Vznik obloukové poruchy

V místě poškození vodiče dochází ke zvýšení proudové hustoty, která má za následek nadměrné zahřívání vodiče a jeho izolace až do takové míry, kdy nastává zuhelnatění izolace a tavení vodiče. Tím dochází ke vzniku mezery a následnému elektrickému výboji. Vytváří se poruchový oblouk a možné riziko vzniku požáru. Vděčným příkladem je mechanické poškození prodlužovací šňůry, kterých nalezneme v každé domácnosti hned několik. Pokud například častým přivíráním prodlužovací šňůry do dveří dojde k poškození vodiče ve šňůře, jedinou možností, jak odhalit vzniklý sériový oblouk ještě před vznikem požáru, je pouze pomocí  přístroje AFDD.

Příkladem nedokonalého kontaktu může být například prasklé pero dutinky v zásuvce. Vlivem špatného mechanického spojení s vidlicí spotřebiče dochází při provozu zátěže k jiskření v tomto spoji a postupnému vzrůstání teploty v zásuvce, což může vyústit v požár.

Lze poruchový oblouk detekovat jističem nebo proudovým chráničem?

Obloukové poruchy se dělí na dvě kategorie – paralelní a sériové poruchy. Paralelní poruchu mezi L a PE vodičem lze snadno odhalit citlivým proudovým chráničem. Paralelní poruchu mezi L a N vodičem lze za předpokladu dostatečně nízké impedance místa poruchy odhalit jističem. V případě vyšší impedance je jedinou ochranou proti této poruše přístroj AFDD. (L je označení pro vodič fáze, N je střední vodič, někdy zvaný „nulák“, PE je ochranný vodič.)

Sériovou poruchu – poškození jednoho z pracovních vodičů – nelze odhalit ani instalačním jističem, ani proudovým chráničem. Jedinou ochranou proti sériovým poruchám, které jsou v celkovém počtu výskytů obloukových poruch zastoupeny z 90 %, je přístroj AFDD.

Obrázek 3: Různé druhy poruch (MCB – instalační jistič, RCCB – proudový chránič, RCBO – proudový chránič s nadproudovou ochranou, AFDD – oblouková ochrana)

Je použití přístrojů AFDD povinné?

Použití přístrojů AFDD upravuje norma ČSN 33 2000-4-42, která použití obloukových ochran doporučuje, a to v následujících koncových obvodech:

• V objektech s ložnicemi;
• V místech s rizikem požáru vzhledem k povaze zpracovávaných nebo skladovaných materiálů (např. stodoly, obchody, sklady hořlavých materiálů aj.);
• V místech s hořlavými stavebními materiály (např. dřevostavby), ve stavbách s nebezpečím šíření ohně;
• V místech s ohrožením nenahraditelného bohatství (např. muzea, zámky, galerie).

Nicméně lze předpokládat, že s novým vydáním normy ČSN 33 2000-4-42 bude použití obloukové ochrany v určených aplikacích povinné.

Jak vypadá řešení Eaton?

Společnost Eaton pro jednoduchost instalace a omezení problémů spojených s montáží separátního modulu AFDD k jinému spínacímu přístroji přišla s řešením „vše v jednom“. Oblouková ochrana Eaton v sobě spojuje funkci instalačního jističe, proudového chrániče a obloukové ochrany, která dokáže spolehlivě rozpoznávat poruchové oblouky při proudech nad 700 mA. To znamená vyšší citlivost, než jakou požaduje předmětná norma, která vyžaduje spolehlivé rozpoznávání poruchových oblouků při proudech 2,5 A.

Lze použít jeden přístroj na začátek instalace?

Použít jeden přístroj na začátku instalace není možné. Více zátěží jdoucích paralelně může maskovat projevy oblouku a AFDD pak nemusí vyhodnotit poruchový oblouk správně. Na tuto skutečnost pamatuje i ČSN 33 2000-4-42 a ČSN 33 2000-5-53, která praví, že AFDD se má instalovat na začátek koncového obvodu, který má být chráněn.

Hodí se AFDD do starších instalací?

Určitě! Starší instalace jsou více náchylné na vznik poruchových oblouků. Nicméně je nutné pamatovat na to, že všechna AFDD dostupná na trhu odpojují oba pracovní vodiče – použití v sítích TN-C tudíž není možné. (Síť TN je síť, ve které je jeden bod – zpravidla nulový – bezprostředně uzemněn a neživé části chráněných zařízení jsou vodičem spojeny s tímto bodem; síť TN-C je síť TN, ve které vodič PEN plní současně funkci středního (pracovního) a ochranného vodiče.) Obloukové ochrany vyhovující normě ČSN EN 62606 musí zajistit, že nebude docházet k jejich nežádoucímu vypínání, a musejí být odolné k působení různých druhů spotřebičů. Chybné vypnutí starých typů ručního nářadí, svářecích invertorů, stmívačů či přenosu dat po nn vedení je tak minimalizováno, což nám potvrdily i výsledky ze zkušebny.

Má zapojení obloukové ochrany nějaká specifika?

Ano. Je nutné dodržet předepsaný směr zapojení. Přístroj je směrově citlivý, aby se omezilo jeho rušení přicházející ze strany napájení. Nedodržení předepsaného směru zapojení může způsobit nespolehlivou funkci přístroje.

Obrázek 4 - Předepsaný směr zapojení AFDD

Jak poznám důvod vypnutí?

Oblouková ochrana Eaton je vybavena mechanickými ukazateli a LED, díky kterým lze určit, zda došlo k vypnutí vestavěným jističem, proudovým chráničem nebo obloukovou ochranou. Při vypnutí modulem obloukové ochrany lze dále pomocí stavové LED rozlišit, o jakou konkrétní poruchu šlo. Zároveň lze stavovou LED zobrazit poslední příčinu vybavení modulem obloukové ochrany. Více informací o rozpoznání důvodu vypnutí lze nalézt zde.

Jaká je životnost elektroniky v přístroji?

Životnost AFDD je uvažována obdobná, jako u ostatních instalačních přístrojů. Zároveň má v sobě AFDD vlastní ochranu proti přepětí a přehřátí. Použití elektronických vyhodnocovacích obvodů v nízkonapěťových přístrojích se není nutno bát. Důkazem jsou výkonové jističe s elektronickými spouštěmi, jejichž spolehlivost se za dobu výroby a používání (přes 30 let) potvrdila.

Jak poznám, že je AFDD funkční?

Přístroj každých 24 hodin provádí samotest. V případě nevyhovujícího výsledku se přístroj vypne a tuto chybu signalizuje při opětovném spuštění.

Jak se AFDD zkouší a reviduje?

K dispozici je testovací tlačítko na přední straně přístroje, kterým se otestuje činnost proudového chrániče a modulu AFDD. Činnost proudového chrániče musí být ověřena testovacím tlačítkem uživatelem instalace každých 6 měsíců. Při revizi se kontrolují meze vybavení vestavěného proudového chrániče. Činnost obloukové ochrany není možné běžnými revizními přístroji ověřit, z toho důvodu AFDD provádí samotest. Dále je nutné při revizi a měření napětím vyšším, než je jmenovité napětí přístroje, AFDD odpojit. Tím se zamezí poškození citlivé elektroniky v přístroji.

Kde se mohu dozvědět o přístrojích AFDD více?

Stačí zavítat na stránky zde nebo shlédnout záznam webináře věnovaného obloukovým ochranám zde.

https://www.eaton.com/content/dam/eaton/products/electrical-circuit-protection/eaton-troubleshootingAFDD-guide-BR003016CZ-cs-cz.pdf?source=post:147976737056