Elektrická inštalácia musí zvládnuť oveľa viac než bežnú prevádzku spotrebičov. V jednotlivých obvodoch môže vzniknúť preťaženie, skrat, reziduálny prúd, poruchový elektrický oblúk alebo prepätie. Každá z týchto situácií má iný charakter, a preto na ňu reagujú aj odlišné ochranné prvky.
Pri návrhu elektroinštalácie preto nestačí umiestniť do rozvádzača istič a prúdový chránič. Dôležitý je výber vhodného typu ochrany, jej správne dimenzovanie a vzájomná koordinácia jednotlivých prvkov. S rastúcim počtom elektronických zariadení, fotovoltických systémov a ďalších technológií sa pritom požiadavky na ochranu elektrických obvodov ďalej rozširujú.
Istič je určený na ochranu elektrického obvodu pred nadprúdom, ktorý môže vzniknúť napríklad pri preťažení alebo skrate. Jeho úlohou je v prípade prekročenia stanovených podmienok obvod odpojiť a zabrániť tak nežiaducim účinkom nadprúdu.
Pri výbere ističa preto nemožno vychádzať iba z požadovaného menovitého prúdu. Návrh musí zohľadniť konkrétny obvod, použité vodiče a charakter pripojenej záťaže. Pri rozvádzačoch je navyše dôležité správne usporiadanie a koordinácia jednotlivých ochranných prvkov.
O problematike ističov a návrhu rozvádzačov sa dozviete viac aj v rámci odborných školení a seminárov, ktoré k danej téme pripravila spoločnosť Eaton.
Istič a prúdový chránič nemožno zamieňať. Prúdový chránič sleduje rozdiel medzi prúdmi pretekajúcimi pracovnými vodičmi. Ak vznikne reziduálny prúd, napríklad v dôsledku poruchy izolácie a úniku prúdu mimo bežnej prúdovej cesty, chránič môže obvod odpojiť. Použitie prúdových chráničov výrazne znižuje riziko úrazu elektrickým prúdom a zároveň môže prispieť k ochrane pred požiarom spôsobeným zemnými poruchami.
Dôležitý je však správny typ prúdového chrániča. Jednotlivé typy reagujú na rôzne druhy reziduálnych prúdov. Rozlišujeme typy AC, A, F, B, Bfq a B+. Typ F je určený aj pre obvody s jednofázovými frekvenčnými meničmi, zatiaľ čo typ B dokáže reagovať aj na vyhladené jednosmerné reziduálne prúdy, ktoré sa môžu objaviť napríklad pri fotovoltických systémoch, frekvenčných meničoch alebo nabíjaní elektromobilov.
Výber teda súvisí s tým, čo bude v danom obvode pripojené. Rovnaký typ chrániča nemusí byť vhodný pre každý obvod.
Ďalším typom poruchy je elektrický oblúk. Môže súvisieť napríklad s poškodeným alebo pritlačeným káblom, uvoľnenou svorkou alebo narušenou izoláciou. Medzi možné príčiny patrí aj poškodenie izolácie klincami či skrutkami, pôsobenie UV žiarenia alebo poškodenie vodičov hlodavcami.
Práve na detekciu takýchto poruchových oblúkov slúžia zariadenia AFDD – Arc Fault Detection Device. Vykonávanú nepretržité elektronické monitorovanie vedenia a automaticky odpoja obvod pri detekcii oblúkového skratu. Pri niektorých vyhotoveniach sú pritom v jednom prístroji kombinované funkcie detekcie oblúku, ochrany proti nadprúdu a skratom a funkcia prúdového chrániča.
AFDD tak predstavuje ďalšiu úroveň ochrany, ktorá reaguje na špecifický typ elektrickej poruchy. Jeho použitie treba posudzovať podľa konkrétnej inštalácie a požadovanej úrovne požiarnej ochrany.
Ďalším rizikom je krátkodobé zvýšenie napätia – prepätie. Jeho zdrojom môžu byť atmosférické javy, ale aj spínacie procesy v elektrickej sieti. Problémom je najmä citlivá elektronika, ktorá môže byť na takéto impulzy náchylná.
Pri údere blesku do objektu alebo jeho blízkosti môže dôjsť k výraznému zvýšeniu potenciálu uzemňovacieho systému. Eaton preto pri ochrane pred atmosférickým prepätím zdôrazňuje význam vyrovnania potenciálov, pospájania vodivých častí a vhodne navrhnutej prepäťovej ochrany.
Samotný jeden zvodič však nemusí predstavovať kompletnú ochranu celej inštalácie. Eaton opisuje koordinovanú ochranu proti prepätiu, pri ktorej sa používajú jednotlivé stupne SPD. Hrubšia ochrana zachytáva energiu prepäťovej vlny na vstupe do objektu, ďalšie stupne následne znižujú úroveň prepätia bližšie k citlivým zariadeniam.
Pri návrhu preto záleží aj na umiestnení jednotlivých ochranných prvkov a na vzájomných vzdialenostiach. Cieľom je, aby sa energia prepäťovej vlny postupne znižovala a aby sa k chránenému zariadeniu dostala už na úrovni, ktorú jeho izolácia a elektronika dokážu zvládnuť.
Pri fotovoltických systémoch sa ochrana elektroinštalácie rozširuje aj na jednosmernú časť medzi panelmi a striedačom. Samotné fotovoltické panely sú navyše často umiestnené na streche, čím sa menia podmienky vystavenia systému atmosférickým vplyvom.
Dôležité je preto pri FVE osobitne riešiť DC ističe a odpínače, poistky a DC zvodiče prepätia (SPD - surge Protective Device). Pri návrhu ochrany proti prepätiu treba zohľadniť aj vzťah fotovoltického systému k vonkajšej bleskozvodovej sústave a bezpečnú vzdialenosť medzi nimi.
Výber SPD teda nie je možné oddeliť od konkrétneho usporiadania fotovoltickej inštalácie. Eaton napríklad uvádza rozdielne riešenia podľa toho, či je objekt vybavený vonkajšou bleskozvodovou sústavou a či je medzi ňou a prvkami FVE dodržaná požadovaná bezpečná vzdialenosť.
To je jeden z dôvodov, prečo by ochrana FVE mala byť súčasťou projektu od začiatku, nie prvkom doplneným až po inštalácii panelov.
Jednotlivé ochranné prvky majú rozdielne úlohy. Istič rieši nadprúd a skrat, prúdový chránič reziduálny prúd, AFDD poruchový oblúk a prepäťová ochrana obmedzuje účinky prepätia. Ich funkcie sa preto navzájom dopĺňajú.
Rovnako dôležitý je však samotný návrh elektrickej inštalácie. Pri rozhodovaní o ochranných prvkoch treba poznať charakter záťaže, spôsob používania obvodu, parametre vodičov, systém uzemnenia aj ďalšie technické podmienky konkrétnej stavby.
Tento prístup je ešte dôležitejší pri rekonštrukciách. Do starších elektroinštalácií pribúdajú fotovoltické systémy, nabíjacie stanice, tepelné čerpadlá, klimatizácie či ďalšie zariadenia s výkonovou elektronikou. Pôvodné riešenie preto nemusí automaticky zodpovedať novému spôsobu využívania objektu.
Bezpečnosť elektrickej inštalácie tak nevytvára jeden „lepší“ ochranný prvok. Výsledok závisí od toho, či sú jednotlivé ochranné funkcie správne zvolené, nadimenzované a navzájom zosúladené. Práve na tieto súvislosti sa zameriavajú aj odborné školenia Eaton venované ističom, prúdovým chráničom, AFDD a ochrane fotovoltických aplikácií.
