Druhy sítí

• Druhy sítí
  • Druhy sítí a jejich možné poruchy – Síť TN
  • Síť TN-C
    • Síť TN-C – přerušení vodiče PEN
  • Síť TN-S
    • Sít TN-S - zkrat na kostru
    • Porucha v síti TN-S – přerušený vodič PE

Druhy sítí a jejich možné poruchy – Síť TN

Tento článek by měl sloužit jako přehled nejběžnějších elektrických sítí v ČR, přehled barev vodičů a jejich zapojení. Dále pak výčet některých poruch, které můžou vzniknout.

K pochopení elektrické soustavy je nutné znát alespoň základní druhy sítí. Existuje několik sítí, některé však nejsou tak běžné. Ale pro přehled uveďme, že existují sítě IT, TT a TN.

• První písmeno označuje uzel zdroje, tedy většinou generátoru, nebo distribučního transformátoru (I izolovaný, T – uzemněný)
• Druhé písmeno označuje ochranu neživých částí (T – spojením se zemí, N – spojení s uzlem zdroje ochranným vodičem).

U sítí TN se používá jedno, nebo dvě doplňková písmena a to C a S (C – sdružený střední a ochranný vodič PEN, S – oddělený střední a ochranný vodič N a PE). Existují tedy sítě TN-C, TN-S a jejich kombinace TN-C-S.

Elektrická síť má napětí 230 a 400 V. Dříve používané napětí 220 a 380 V se více než dvacet let (!) nepoužívá. Napětí 230 V lze naměřit mezi jakoukoliv fází a středním vodičem (tzv. „nulákem“), nebo PE/PEN. Napětí 400 V lze naměřit mezi dvěma libovolnými fázemi. Práci na elektrickém zařízení vždy provádějte ve vypnutém stavu. Před prací si kontrolujte beznapěťový stav spolehlivým měřícím přístrojem – ne „fázovkou“, nebo podobným zařízením.

V síti jsou pracovní a ochranné vodiče. Jak již jejich názvy napovídají, pracovní slouží k tomu, aby se po nich přenášela energie, která se přeměňuje na nějakou práci. Ochranný vodič má pouze funkci ochrany při poruše. Pracovní jsou vždy fázové vodiče L, které mají barvu černou, hnědou a šedou. Dříve pouze černou a hnědou. Pracovní vodič je dále střední vodič N (tzv. nulák), který má barvu světle modrou. V síti TN-C (není zde samostatný střední vodič) je střední a ochranný vodič společný PEN, má barvu zelenou a žlutou, na koncích by měl být označen modrým pruhem. Ochranný vodič (PE) má barvu zelenou a žlutou a nikdy se nesmí přeznačovat!

Ochranný vodič PE

• Ochranný vodič
  • jeho správné zapojení je NEJDŮLEŽITĚJŠÍ!
  • až když je správně zapojen ochranný vodič, lze přistoupit k zapojování ostatních vodičů!
  • tzv. „kostra“, „zem“
  • není na něm proti zemi napětí
  • v bezporuchovém stavu po něm nejde žádný proud
  • vyskytuje se v síti TN-S, TN-C-S
  • značí se PE (Protective Earth), svorky buď PE, nebo symbol uzemnění
  • barva zelená a žlutá
• Ochranný vodič a zároveň nulový, nazýván pouze PEN Neplést s ochranným vodičem PE zároveň ochranný a pracovní vodič Není na něm proti zemi napětí Vyskytuje se v síti TN-C Značí se PEN (Protective Earthing and Neutral conductor), svorky buď PEN, nebo symbol uzemnění Jeho minimální průřez je dle ČSN 33 2000–5–54, ed.3 10 mm2 pro Cu Barva zelená, zelená a žlutá na koncích označená světle modře Fázový vodič

Pracovní vodič – slouží k vedení proudu, který se přeměňuje na práci Tzv. „fáze“ Je na ní proti zemi napětí Značí se L (Line), L1, L2, L3; svorky U, V, W, případně R, S, T, dříve i X, Y, Z Barva černá, hnědá, šedá Střední vodič

Pracovní vodič – slouží k vedení proudu, který se přeměňuje na práci Také nulový vodič, tzv. „nulák“ Není na něm proti zemi napětí Značí se N (Neutral), svorky také N Barva světle modrá Živá část – Část el. zařízení, která je vyrobena pro to, aby na ní bylo za běžného provozu přítomno napětí. Nezahrnuje vodič PEN.

Neživá část – Část el. zařízení, na které za běžného bezporuchového provozu není napětí.

Nebezpečné dotykové napětí – Napětí, které může způsobit úraz el. proudem (50 V AC, 120 V DC – platí pro normální a nebezpečné prostory)

Barvy vodičů. V ČR se dříve používala „Starší evropská“ (5. řádek), nyní „EU“ (4. řádek).

Síť TN-C Přerušení vodiče PEN Síť TN-S Zkrat na kostru Přerušení vodiče PE Přerušení vodiče PE a zkrat na kostru Přerušení vodiče N Spojení vodiče PE a N Síť TN-C-S Síť TN-C Tato síť je běžná u silových/distribučních vedení (el. vedení k domům, rozvodny apod.), dále se běžně používala u domovních instalací do roku 1995. Má sdružený střední a ochranný vodič označovaný jako PEN (Protective Earthing and Neutral conductor). Jsou tedy použity fázové (pracovní) vodiče a jeden ochranný vodič, který zároveň slouží jako střední (pracovní). Zásuvky 230 V (dříve 220 V) jsou připojeny dvouvodičově, zásuvky 400 V (dříve 380 V) jsou připojeny čtyřvodičově, tzv. „čtyřkolík“.

Síť TN-C

Hlavní výhoda spočívá v nižší ceně na realizaci (zvláště u velkých průřezů) – není nutné používat dva vodiče, které jsou stejně u zdroje spojeny. Porucha vodiče PEN způsobí nefunkčnost přístrojů, které vyžadují střední vodič – okamžitě jde poznat, že někde nastala závada. Minimální průřez PEN dle ČSN 33 2000–5–54 je 10 mm2 pro Cu vodič.

Síť TN-C – přerušení vodiče PEN

Nevýhody jsou nemožnost použití proudového chrániče, vodič PEN je namáhán provozním proudem. Přerušení vodiče PEN může způsobit vznik nebezpečného dotykového napětí na neživé části. Protože tyto instalace jsou stále běžné v domovních instalacích provedených hliníkovými vodiči, jsou tyto závady stále běžnější a velice nebezpečné = život ohrožující!

Pokud dojde k přerušení vodiče PEN, tak na jeho neuzemněné straně se může objevit napětí. Toto napětí může mít různou hodnotu (nebezpečné i pro spotřebiče), protože prochází přes různou impedanci různých spotřebičů. V každém případě je to stav velmi nebezpečný, protože napětí je zavlečeno např. na kolíky zásuvek, ochranné kryty zařízení jako je lednice, mikrovlnná trouba apod. Tato porucha si vždy žádá odpojení elektroinstalace od sítě a neprodlený zásah elektrikáře.

Na obrázku níže (pro zjednodušení nejsou zakresleny jistící přístroje) je připojeno několik přístrojů/spotřebičů. Spotřebič třídy II má dvojitou, nebo zesílenou izolaci (vysavač, rádio apod). Nemá (a ani nesmí mít) přiveden ochranný vodič. Jeho tělo je z nevodivého materiálu. Další spotřebiče jsou třídy I (mikrovlnná trouba, lednička, pila apod.). Ty mají přiveden ochranný vodič na kovové tělo. Všechny přístroje jsou bez závad. Avšak mezi druhým a třetím spotřebičem došlo k přerušení vodiče PEN. Přes třetí spotřebič (např. přes spirálu) jde elektrické napětí na vodič PEN a tedy i na kryt zařízení a následně na všechny ostatní spotřebiče a na kolíky zásuvek. Na přístrojích je nebezpečné dotykové napětí z L3 (dalo by se naměřit cca fázové napětí), avšak nevznikla taková porucha, která by vybavila jistič, nebo pojistku. Přístroje napájené jednofázovým napětím nefungují.

Porucha v síti TN-C – přerušený vodič PEN

Porucha v síti TN-C – přerušený vodič PEN

Na dalším obrázku vznikla porucha mezi prvním a druhým spotřebičem. Vodič PEN je zde zapojen mezi impedance druhého a třetího spotřebiče. Oba spotřebiče jsou zapojeny na rozdílné fáze. Na přístrojích je nebezpečné dotykové napětí, avšak jeho velikost záleží na impedancích jednotlivých přístrojů. Napětí se mění podle zatížení jednotlivými přístroji. V případě, kdy by byl 2. spotřebič např. 60W televize a třetí spotřebič rychlovarná konvice (2000 W), tak by se napětí na televizi přibližovalo sdruženému napětí (400 V). Došlo by k poškození spotřebiče, případně přetížení – hrozí nebezpečí vzniku požáru!

Síť TN-S

Síť TN-S Tato síť má oddělený střední a ochranný vodič již přímo u zdroje. Tedy u generátoru, transformátoru apod. Není příliš běžná (viz TN-C-S). Dříve (tedy v dobách, kdy byla běžná síť TN-C) se používala u sdělovacích prostředků kvůli snížení rušení způsobeném vedením zpětných proudů přes PEN u sítí TN-C. Vodiče PE a N se po rozpojení nesmí již spojit! Spojení PE a N v průběhu sítě znemožní použití proudových chráničů – způsobuje jejich buď stálé, nebo „náhodné“ vybavování. Tyto závady se relativně špatně hledají a stále existuje spousta „elektrikářů“, kteří toto nechápou.

V této síti se dá výhodně použít proudových chráničů, které zvyšují její bezpečnost. Dále je výhodné nižší rušení, protože je jako živý a ochranný použit rozdílný vodič.

Nevýhodou je vyšší cena z důvodu použití více vodičů a nemožnost zjištění (za běžných provozních podmínek) přerušení vodiče PE. Pokud není porucha na žádném přístroji, tak přerušení PE nezpůsobí žádný nebezpečný stav. Proto jsou důležité pravidelné revize, které poruchu ochranného vodiče zjistí – měří se impedance smyčky a dotykové napětí před vybavením chrániče.

Sít TN-S - zkrat na kostru

Pokud je v síti TN-S porucha na spotřebiči (zkrat, nebo svod na PE) prochází fázové napětí na uzemněné neživé části (vodivé části, které za normálního stavu nejsou pod napětím) spotřebiče. Tento proud podle své velikosti vybaví buď předřadný jistič, proudový chránič, nebo obojí. V instalacích jsou běžné proudové chrániče s reziduálním proudem 30 mA. Pokud tedy proud vodičem PE překročí tuto hodnotu dojde k odpojení spotřebiče od zdroje. Na neživých částech by se nemělo objevit nebezpečné dotykové napětí.

Síť TN-S – přerušení vodiče PE Pokud dojde „pouze“ k přerušení vodiče PE spotřebiče nadále fungují (ochranný vodič není k vlastní funkci potřeba). Může však vzniknout nebezpečný stav, viz níže.

Porucha v síti TN-S – přerušený vodič PE

Síť TN-S – přerušení vodiče PE a zkrat na kostru Pokud dojde k přerušení vodiče PE a zároveň k poruše spotřebiče (svod, nebo zkrat na uzemněnou neživou část) objeví se na vodiči PE a neživých částech k němu připojených nebezpečné dotykové napětí. Jističe, ani chrániče nevybaví, protože nikde neteče poruchový proud. Na neživých částech je nebezpečné dotykové napětí. Dotykem s neživou částí pod napětím se uzavře obvod – přes tělo prochází proud. Pokud tento proud přesáhne reziduální proud chrániče dojde k vybavení a odpojení spotřebiče od zdroje. Tím je zajištěna zvýšená bezpečnost.

Porucha v síti TN-S (s poruchou spotřebiče)

Síť TN-S – přerušení vodiče N Další možnou poruchou je přerušení středního vodiče (N). Závada se projevuje podobně jako při přerušení vodiče PEN u sítě TN-C. Výhoda je však v samostatně taženém vodiči PE. Na přístrojích se neobjeví nebezpečné dotykové napětí ale napětí na spotřebičích „plave“. Druhý a třetí spotřebič na obrázku jsou zapojeny v sérii mezi druhou a třetí fázi. Pokud mají oba spotřebiče stejný výkon (stejnou impedanci), rozdělí se napětí rovnoměrně mezi oba dva. Pokud má jeden spotřebič velkou impedanci (např. 100W žárovka) a druhý spotřebič malou impedanci (např. 2kW konvice), napětí se rozdělí nerovnoměrně a na vodiči N se objeví velké napětí (např. 300 V proti druhé fázi). Spotřebič s nižším výkonem bude zničen přepětím.

Ze stejného důvodu je nepřípustné zapojit „pětikolíkovou zásuvku“ (400V 3P+N+PE) tak, že nebude připojen vodič „N“. Hrozí poškození zařízení přepětím mezi fází a „nulákem“.

Přerušený vodič N v síti TN-S (nebo TN-C-S)

Síť TN-S – spojení vodiče PE a N Pokud dojde v sítí TN-S k propojení vodičů PE a N, tak se proud spotřebiče rozdělí mezi tyto vodiče. Poměr záleží na jednotlivých impedancích vedení. Pokud proud vodičem PE přesáhne 30 mA (nebo podle použitého chrániče) tak se odpojí zátěž od zdroje. Pokud jsou spotřebiče odpojeny tak k vypadávání chrániče nedochází.

Chyba (spojení PE a N) v zapojení sítě TN-S

Síť TN-C-S Síť TN-C-S je kombinací sítě TN-C a TN-S. Kombinuje jejich výhody (nízká cena sítě TN-C a vyšší bezpečnost sítě TN-S). Síť začíná sítí TN-C (např. od transformátoru do rozvodné skříně) a poté se vodič PEN rozdělí na vodiče PE a N. Bod rozdělení je uzemněn, aby byla impedance smyčky co nejnižší. Tato síť je nejběžnější.

Síť TN-C-S

Síť začíná jako TN-C (se všemi výhodami i nevýhodami), poté následuje bod rozdělení, který je uzemněn a pokračuje síť TN-S. Protože však byla síť na začátku zapojena jako TN-C bude síť nazývána TN-C-S. V části sítě TN-C je většinou zapojeno minimum spotřebičů – je použita pouze jako distribuční – je provedena vodiči o větším průřezu. Veškeré poruchy, ze sítí TN-C a TN-S se mohou vyskytnout i v síti TN-C-S.