Villamos szakmai rendszerszemlélet VIII.
Túláramvédelmi rendszer II. rész
2010/1-2. lapszám | Ádám Zoltán | 23 439 |
Figylem! Ez a cikk 14 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A kisfeszültségű hálózatokról megfelelő minőségű (stabil feszültségű) és elfogadhatóan kis veszteségű villamosenergia-ellátás csak az átviteli utak (transzformátor, kábel, vezeték) megfelelően kis impedanciái mellett lehetséges. Ebből következően az e hálózatokról ellátott áramkörök rövidzárlati áramai nagyok, az üzemáramokat sokszorosan meghaladó értékűek. Mivel a vezetőkben melegedést okozó hőteljesítmény az átfolyó áram négyzetével arányos, így zárlat fellépte esetén a zárlati melegedést okozó hőteljesítmény a névleges áramokhoz tartozó hőteljesítmény százszorosa, de egyes esetekben akár több ezerszerese is lehet. A nagy zárlati áramok minden szempontból veszélyesek és károsak, ezért a zárlati áramok értékének csökkentése, illetve fennállásának minél rövidebb időtartamra korlátozása szükséges.
A zárlati áram értékének csökkentése (a zárlati áram korlátozása) speciális kérdés, kis teljesítményfelvételű készülékek esetén azonban már ma is egyszerűen megvalósítható. Tulajdonképpen minden olvadóbiztosító-betét csökkenti a rajta átfolyó zárlati áram értékét, a maximális értékkel kialakuló áram a megszakítás előtt a levágott áram. A kis áramú olvadóbiztosító-betétek között vannak olyan típusok, amelyek igen jelentős zárlati áramkorlátozásra képesek, ezek alkalmazása nagy előny zárlatok fellépte esetén a hálózati feszültségletörések megakadályozására. A nagy zárlati áram ugyanis a teljes ellátó hálózaton jelentős feszültségletörést okoz, ami a szolgáltatás komoly zavara.
Az élet- és vagyonbiztonság érdekében alapszabály, hogy a zárlatokat minden körülmények között, előírt időn belül meg kell szüntetni a zárlati áram megszakításával, egyébként nagyon súlyos rombolással, tűzzel, a berendezés és környezete megsemmisülésével, kiterjedt kárral és veszélyeztetéssel kell számolni. Mivel a hibahelyen a zárlat megszüntetése (az áram megszakítása) nem lehetséges, így a zárlati áramot a túláramvédelmi szelektivitás követelményeinek teljesülése érdekében a táplálás irányában a berendezéshez legközelebb levő, erre alkalmas túláramvédelmi eszköz működése által kell megszakítani.
A zárlatvédelmet ellátó túláramvédelmi eszközt általánosan a védendő berendezés betáplálásában kell elhelyezni (hálózaton, berendezésben betáplálási túláramvédelem, épületben első túláramvédelmi készülék). Zárlatvédelemre csak olyan túláramvédelmi eszközt szabad kiválasztani és alkalmazni, amelyik képes a beépítési helyén fellépő legnagyobb zárlati áram megszakítására. Ez a független zárlati áramnak nevezett áramérték az a zárlati áram, amely akkor lépne fel, ha az illető zárlatvédelmi eszközt az adott áramkörben rövidzárral helyettesítenénk.
A zárlati melegedésekre mindig figyelemmel kell lenni a tűz vagy egyéb veszélyek és károsodások elkerülése érdekében. Zárlatok fellépte esetén a vezetőanyagok és a velük érintkező szigetelőanyagok nagy, lökésszerű hőigénybevétele lép fel. Kisfeszültségen a zárlati áram dinamikus hatásaival csak a nagy teljesítményű, közép /kisfeszültségű transzformátorállomások 0,4 kV-os gyűjtősínjei környezetében kell számolni, egyébként elegendő a termikus hatások figyelembevétele. A zárlat fennállásának időtartamán belül a vezető hőmérsékletváltozása pillanatszerű, a környezet felé történő hőátadás a zárlati áram folyásának ideje alatt nem tud megvalósulni. Ebből következően a zárlati áram vezetőben keltett hőhatása gyakorlati szempontból kizárólag a vezetőanyag hőmérsékletének növelésére fordítódik. Az erősáramú gyakorlatban szokásos vezetőanyagok magasabb hőmérsékletet viselnek el károsodás nélkül, mint a szerves anyagú szigetelőanyagok, pl. a műanyagok. A rövid idejű behatás miatt a zárlati melegedés szigetelőanyagokra megengedett értéke magasabb, mint a megengedhető üzemi hőmérséklet felső határa. A már említett, 70 °C üzemi hőmérsékletet elviselő PVC esetében a zárlati melegedés megengedett felső határa 160 °C. Ezt a hőmérsékletet a vezetőanyag zárlati véghőmérsékleteként kell érteni.
A zárlatok helye, kialakulási módja és a hibahelyi rombolódás, valamint az ezzel szoros kapcsolatban levő személyi és vagyoni veszélyeztetés szempontjából fémes és íves zárlatokat kell megkülönböztetni. Ezek a rövidzárlatok fázis-nulla (FN), valamint nullavezető érintéssel vagy a nélkül fellépő fáziszárlatok lehetnek (2F, 3F, illetve 2FN, 3FN zárlatok).
- A fémes zárlatokra jellemző, hogy a hibahelyen a zárlat fellépte pillanatában vagy ahhoz képest nagyon rövid időn belül olyan – villamos kontaktusnak minősülő – fémes érintkezés jön létre (pl. az érintkező felületek összehegedésével), ami az egyébként nagy áramsűrűség hatására nem ég el és ezért nem jön létre villamos ív. A zárlati áram az áramkör és a zárlatot lekapcsoló védelmi eszköz jellemzőinek függvényében természetesen kialakul. Ilyen esetek általában a hibás kapcsolási műveletek, a berendezések téves kezelése, például földelő-rövidrezáró készülék rossz helyre történő elhelyezése és hasonló okok miatt jönnek létre. Ezekben az esetekben előfordulhat, hogy a zárlat bekövetkezte nem okozza a berendezés végleges meghibásodását, súlyosabb rombolódását, mivel a zárlat megfelelő készülék általi megszakítását, majd a zárlati hely megszüntetését és ellenőrzését követően lehetőség van a visszakapcsolásra.
- Íves zárlat fellépte során az elsőként létrejött hibahely elég és ott rendkívül magas hőmérsékletű (akár sok ezer ºC-os) villamos ív alakul ki. A villamos ív hatására keletkező fémgőzök, valamint a jelentős ultraibolya sugárzás és az igen magas hőmérséklet együttes hatására az ott ionizált állapotba kerülő levegő és az égéstermékek vezetőképessége miatt többfázisú zárlat is kialakulhat, illetve az ív a berendezés más részein is kialakulhat, oda átterjedhet. A zárlati ív rendkívül nagy villamos teljesítményű! Hőhatása a fémeket is képes meggyújtani, ami például az egyébként éghető alumínium esetében jelentősen tovább növelheti a hőhatást. A villamos ív a zárlati áram megszakítására illetékes túláramvédelmi eszköz működésének megtörténtéig rombol. Az ívelési idő hosszának függvényében a berendezés komoly sérülésével, de akár teljes megsemmisülésével kell számolni. Feltétlenül tudni kell arról és figyelemmel kell lenni arra, hogy a PVC szigetelőanyagokból hő hatására nagy mennyiségű klór szabadul fel, ami a villamos berendezésekre nézve további jelentős károkozó tényező. A klór agresszív, az egészségre igen veszélyes, mérgező gáz, ami a berendezés még épen maradt szerkezeti részeit durván megtámadja, gyors és jelentős korróziót okozva. Mivel az íves zárlatok nagyon komoly baleseti veszélyeztetést jelentenek, ezért munkavégzésünk során legyünk igen körültekintők és elővigyázatosak, hogy ne okozzunk zárlatot!
Épületek vezetékhálózatainak túláramok elleni védelme
A túláramvédelem kialakítására vonatkozó európai szabvány általános követelményként előírja, hogy az aktív vezetőket el kell látni egy vagy több olyan védelmi eszközzel, amelyek túlterhelés vagy zárlat esetében önműködően megszakítják a táplálást. Ha a nullavezető a fázisvezetőknél kisebb keresztmetszetű (új létesítésnél nem megengedett!), vagy az üzemi áramot vezető N vezetőn többlet-áramterhelést okozó harmonikus áramösszetevők lehetnek jelen, illetve jelenhetnek meg, akkor a nullavezetőt túlterhelés elleni védelemmel kell ellátni, ami a nullavezető túlterhelése esetén a fázisvezetők kikapcsolásával jár. A nullavezetőbe nem szabad kikapcsoló eszközt beépíteni (kivétel, amikor az áramkör egyfázisú és a nullavezető a fázisvezetőtől nincs megkülönböztetve, de ekkor mindkét vezetőt meg kell szakítani). Figyeljünk ezekre a szabványelőírásokra, mert biztonságunkat szolgálják!
A teljesség igénye nélkül közlöm a túláramvédelem témaköréhez műszakilag kapcsolódó, jelenleg érvényes szabványok felsorolását.
| MSZ 13207:2000 | 0,6/1 kV-tól 20,8/36 kV-ig terjedő névleges feszültségű erősáramú kábelek és jelzőkábelek kiválasztása, fektetése és terhelhetősége |
| MSZ 2364-420:1994 | Legfeljebb 1000 V névleges feszültségű erősáramú villamos berendezések létesítése. A villamos berendezés hőhatása elleni védelem |
| MSZ 2364-460:2002 | Épületek villamos berendezéseinek létesítése. 4. rész: Biztonságtechnika. 46. kötet: Leválasztás és kapcsolás (IEC 60364-4-46:1981, módosítva) |
| MSZ 2364-482:1998 | Épületek villamos berendezéseinek létesítése. 4. rész: Biztonságtechnika. 48. kötet: Védelmi módok kiválasztása a külső hatások figyelembevételével. 482. főfejezet: Tűzvédelem fokozott kockázat vagy veszély esetén |
| MSZ 2364-560:1995 | Legfeljebb 1000 V névleges feszültségű erősáramú villamos berendezések létesítése. Biztonsági berendezések táplálása |
| MSZ 2364-473:1994 | Legfeljebb 1000 V névleges feszültségű erősáramú villamos berendezések létesítése. Túláramvédelem alkalmazása |
| MSZ EN 60898-1:2004 | Villamos szerelési anyagok. Túláramvédelmi megszakítók háztartási és hasonló jellegű berendezésekhez. 1. rész: Megszakítók váltakozó áramú működésre |
| MSZ EN 60909-0:2001 Angol nyelvű! | Zárlati áramok háromfázisú váltakozó áramú rendszerekben. 0. rész: Az áramok számítása (IEC 60909-0:2001) |
| MSZ EN 60269-1:2000 | Kisfeszültségű biztosítók. 1. rész: Általános előírások (IEC 60269-1:1998) |
| MSZ EN 60269-1:2008 Angol nyelvű! | Kisfeszültségű biztosítók. 1. rész: Általános követelmények (IEC 60269-1:2006) |
| MSZ EN 60269-2:2000 | Kisfeszültségű biztosítók. 2. rész: Kiegészítő követelmények feljogosított személyek által használt biztosítókra (biztosítók főleg ipari alkalmazásokra) (IEC 269-2:1986) |
| MSZ EN 60269-2:1995/A2:2002 Angol nyelvű! | Kisfeszültségű biztosítók. 2. rész: Kiegészítő követelmények feljogosított személyek által használt biztosítókra (biztosítók főleg ipari alkalmazásokra) (IEC 60269-2:1986/A2:2001) |
| MSZ EN 60269-3:1995/A1:2004 Angol nyelvű! | Kisfeszültségű biztosítók. 3. rész: Kiegészítő követelmények szakképzetlen személyek által használt biztosítókra (biztosítók főleg háztartási és hasonló jellegű alkalmazásokra) (IEC 60269-3:1987/A1:2003) |
| MSZ 10900:1970 és MSZ 10900:1970/1M:1986 | Az 1000 V-nál nem nagyobb feszültségű erősáramú villamos berendezések időszakos felülvizsgálata |
| MSZ 15688:2009 | A villamosenergia-fejlesztő, -átalakító és -elosztó berendezések tűzvédelme |
| MSZ 1600-13:1982 | Létesítési biztonsági szabályzat 1000 V-nál nem nagyobb feszültségű erősáramú villamos berendezések számára. Színházak és hasonló kulturális létesítmények |
| MSZ 1600-14:1983 | Létesítési biztonsági szabályzat 1000 V-nál nem nagyobb feszültségű erősáramú villamos berendezések számára. Közterület |
| MSZ 1600-11:1982 | Létesítési biztonsági szabályzat 1000 V-nál nem nagyobb feszültségű erősáramú villamos berendezések számára. Villamos kezelőterek és laboratóriumok |
| MSZ 1600-16:1992 | Létesítési biztonsági szabályzat 1000 V-nál nem nagyobb feszültségű erősáramú villamos berendezések számára. Helyhez kötött akkumulátorok telepítése, akkumulátorhelyiségek és -töltőállomások létesítése |
| MSZ 2064-2:1998 | Villamos berendezések irányelvei. 52. rész: A villamos szerkezetek kiválasztása és szerelése. Kábel- és vezetékrendszerek. A csatlakozási határfelületek melegedésének korlátozása |
Előbbieknek megfelelően az épületek vezetékhálózatainak tervezése (méretezése) során úgy a méretlen fővezetéki szakaszokra, mint a mért (fogyasztói) hálózat vezetékeire vonatkozóan a szabvány előírásainak megfelelő zárlat- és túlterhelés elleni védelem kialakítása szükséges. A túlterhelésvédelmet és a zárlatvédelmet össze kell hangolni annak érdekében, hogy a túlterhelés (mint állapot) a zárlatoktól (mint eseményektől) egyértelműen meg legyen különböztetve.
Műszaki szempontból összetettebb, bonyolultabb esetekben, illetve különleges igények fennállása esetén a zárlatvédelem és a túlterhelés elleni védelem készülékei önállók is lehetnek és egymástól elválasztva, külön is alkalmazhatók. A zárlatvédelem elhelyezése az adott áramköri szakasz kezdőpontján szükséges (a betáplálásban), így a teljes áramkör védelmét el tudja látni. A túlterhelés elleni védelem az ellátó vezetékszakasz végén vagy más, köztes helyen is elhelyezhető, a lényeg az, hogy a fellépő túlterhelést megakadályozza. A zárlatvédelem csak különleges esetekben, egyedi megfontolások mellett hagyható el. Ilyenkor a személy- és vagyonvédelem szabvány által előírt szükséges biztonsági szintjét megfelelő megfontolásokkal más módon kell teljesíteni. Az intézkedések körébe a berendezés, illetve az áramút zárlatbiztos kialakítása, a zárlatok keletkezési, előfordulási lehetőségének minimalizálása, illetve a zárlat hatásainak lokalizált kezelése (hogy a rombolás onnan ne terjedhessen ki) tartozhat. A zárlatot természetesen ekkor is meg kell szüntetni, mivel a zárlati áramot mindenképpen meg kell szakítani, de ekkor nincs zárlati alapvédelemként funkcionáló túláramvédelmi eszköz. A fedő-, illetve a tartalékvédelem fogalmának részletesebb ismertetése nélkül olyan túláramvédelmi eszköznek kell jelen lennie az ellátási áramútban, amely a szelektivitási elvnek megfelelően nem lép működésbe, amennyiben a zárlathárításra hivatott alapvédelem megfelelően működik, észleli azonban a zárlatot, és ha az alapvédelem működése valamilyen ok miatt az előírt időn belül nem történik meg, akkor a zárlati áramot ez az eszköz fogja megszakítani. Ez természetszerűleg már a feltétlenül szükségesnél nagyobb hálózatrész kiesését fogja jelenteni. Mindezt abban az összefüggésben kell érteni, hogy a zárlatok ritkán előforduló események és a zárlatok felléptének valószínűségét csökkentő számos műszaki megoldás és intézkedés lehetősége ismert.
Az előzőekben felsorolt szempontok a szokásos épületek vezetékhálózatainak esetében általában nem merülnek fel, így vezetékhálózatok túláramvédelmének kialakítása típus jelleggel alkalmazható megoldásokra vezet, ami a közcélú, kisfeszültségű hálózatra csatlakoztatás vonatkozó szabványelőírásaival is teljes összhangban van.
Amennyiben az általánosnak tekintett követelményeken túli műszaki szempontok nem merülnek fel, akkor az épületek túláramvédelmi eszközei az alább felsorolt, kombinált (túlterhelés- és zárlatvédelmi) eszközök lehetnek:
- megszakítók túlterhelés-kioldóval (a kismegszakítók is ide tartoznak),
- biztosítókkal egybeépített megszakítók (ez a készülék típus nálunk nem gyakori készülék, mivel elérhetők a szükséges zárlati árammegszakító-képességű megszakítók),
- biztosítóaljzatok gG jelleggörbéjű (teljes tartományú túláramvédelmi működésű) olvadóbiztosító betétekkel.
A szabvány által megfogalmazott műszaki cél az épületek és hasonló létesítmények fővezetéki szakaszain legcélszerűbben késes olvadóbiztosító betétek alkalmazásával valósítható meg. Igaz ugyan, hogy a késes olvadóbiztosító-betétek kezelése erősáramú villamos szakképesítéshez kötött, így ebből a szempontból inkább indokoltnak tűnik a szakképzetlen személyek által is kezelhető megszakítók alkalmazása, de nem ez a fő szempont. Azt kell figyelembe venni, hogy ha a túláramvédelem helyes kialakítása mellett a fővezetéken zárlat következik be, akkor ez végleges hiba és amúgy sem lesz lehetséges a visszakapcsolás, tehát emiatt nincs értelme késes olvadóbiztosító-betétek helyett megszakítót alkalmazni, miközben a (felesleges) zárlati rákapcsolások minden szempontból károsak. A megszakítók alkalmazásának igazi jelentősége abban áll, hogy egyrészt ezek távműködtethető készülékek, másrészt az, hogy velük olyan túláramvédelmi szelektivitási igények szolgálhatók ki, ami olvadóbiztosító-betétekkel már nem valósíthatók meg. Megfelelő készülékkatalógusok és a vonatkozó szakirodalom tanulmányozása útján érdemes megismerkedni a programozható beállítású megszakítók műszaki lehetőségeinek széleskörű kínálatával, a zárlatvédelmi kioldás gyorsításának lehetőségeit és a szelektivitás testre szabható megoldásit is beleértve. Mindez nagyon jól szolgálhatja a minőségi villamosenergia-ellátás műszaki szempontjait.
A túláramvédelmi eszközök kiválasztásának és alkalmazásának általános szempontjain túl most nézzük meg a vonatkozó szabványelőírásokból következő konkrétumokat. A tápláló hálózat (közcélú, kisfeszültségű hálózat) és a fogyasztói/felhasználói hálózat tulajdoni határpontjánál kell elhelyezni az első túláramvédelmi készüléket. E túláramvédelmi eszköz feladata a fogyasztói/felhasználói hálózaton bekövetkező túláramok (túlterhelések és zárlatok) érzékelése és megszüntetése. Az alkalmazás célja, hogy így egyrészt a fellépett túlterhelés következtében a fogyasztói berendezés (pl. a méretlen fővezeték) nem fog meghibásodni (túlmelegedés miatt leégni), másrészt az, hogy ha zárlatról van szó, akkor annak hatása – egy tranziens feszültség-letörésen túl – szelektív működést feltételezve nem terjed ki a közcélú hálózatra, ami az arról ellátott többi fogyasztó/felhasználó kiesését is okozná.
Ha az épületen/épületben csatlakozó főelosztó szükséges, akkor az első túláramvédelmi készülék ebben helyezendő el. Csatlakozó főelosztó akkor szükséges, ha a csatlakozóvezeték (ami szigetelt szabadvezeték, vagy köpenyes vezeték, kábel) több – méretlen, majd a fogyasztásmérő berendezések után mért – fogyasztói hálózatot lát el, és ebből az okból, vagy bármely más okból, méretlen betápláló fővezeték létesítése vagy több méretlen fővezeték elágaztatása szükséges. A csatlakozó főelosztóban elhelyezendő első túláramvédelmi készülék a műszaki szükségletnek megfelelően a következők valamelyike lehet.
Nagy teljesítményű késes biztosítóaljzat a benne elhelyezett késes olvadóbiztosító-betétekkel
A késes olvadóbiztosító-betétek csak azonos névleges áramerősség-értékűek, lomha (gL/gG) karakterisztikájúak lehetnek. Az aljzatok a méretben hozzá illeszkedő olvadóbiztosító-betétekkel NH 00 mérettől kezdődően NH 3 méretig (névlegesen áramban értve 160 A-től 630 A-ig, tartós üzemáramban értve 100-tól 500 A-ig) alkalmazhatók. A csökkentett áramterhelés a tokozatban való készülék-elhelyezés miatt szükséges. Az NH 3 méretnél nagyobb készülék már csak egyedi megfontolás alapján, az elosztói engedélyes jóváhagyásával kerülhet csatlakozó főelosztóba. Ha az épület (létesítmény) méretlen betáplálásába a fogyasztói túlfeszültség elleni védelem igénye merül fel, vagy a külső villámvédelem létesítése miatt 1. osztályú túlfeszültség-korlátozó készülék elhelyezése szükséges, akkor az alkalmazandó késes olvadóbiztosító-betét legkisebb névleges áramerősség értéke 63 A. Az erre vonatkozó szabványelőírás betartása azért szükséges, hogy jó valószínűséggel elkerülhető legyen az olvadóbiztosító-betétek kiolvadása a villám fővezetéken megjelenő részáramainak hatására. Ez egyrészt önmagában sem kívánatos, másrészt a villám részáramát az olvadóbiztosító-betétek általában nem tudják megszakítani, ami könnyen a késes olvadóbiztosító-betétek túlterhelődéséhez és károsodásához (akár felrobbanásához) vezethet. Az első túláramvédelmi készülék kiválasztása szoros összefüggésben van az általa védett fővezeték szakasszal.
Olyan értéket kell kiválasztani, ami a szabvány által előírt hurokimpedancia-feltételnek megfelelően ellátja a fővezeték szakasz zárlatvédelmét, és egyúttal ellátja az adott anyagú, keresztmetszetű és elhelyezési körülményű fővezeték túlterhelés elleni védelmét is. Utóbbi feltétel akkor teljesül, ha a fővezeték megengedhető tartós terhelőárama nagyobb vagy egyenlő, mint az első túláramvédelmi készülékként alkalmazott késes olvadóbiztosító-betét névleges áramerősség-értékének 1,3 szorosa. Ez a műszaki feltétel abból következik, hogy az olvadóbiztosító betétek 1 órás kiolvasztó árama a névleges áramnak mintegy 1,3 szorosa. A vezeték túlterhelés elleni védelmének szempontja akkor teljesül, ha a fővezeték ezt az áramot károsodás nélkül elviseli. A fővezeték hőmérsékleti egyensúlya mintegy 1 óra alatt áll be, a vezeték ekkor éri el legmagasabb hőmérsékletét, hőtermelése egyenlővé válik a hőleadással, azaz nem melegszik tovább.
Zárlat- és túlterhelés elleni védelemmel ellátott megszakító
A megszakítók zárlati és túlterhelés-védelmi jelleggörbéje egymástól függetlenül állíthatók be (a beállított értékek között nem lehet ütközés). Ha az épület (létesítmény) méretlen betáplálásába a fogyasztói túlfeszültség elleni védelem igénye merül fel, vagy a külső villámvédelem miatt 1. osztályú túlfeszültség-korlátozó készülék kerül, akkor a megszakító legkisebb megengedett beállítási áramértéke a késes olvadóbiztosító-betétre vonatkozóan a szabvány által előírtakkal azonos módon legalább 63 A legyen. A távműködtetett megszakító, mint első túláramvédelmi készülék elláthatja a létesítmény tűzvédelmi főkapcsolójának funkcióját is (üzemi épületben, irodaépületben).
Amennyiben az épület méretlen fővezeték-hálózata összetett, elágazást tartalmaz és a fővezetékben keresztmetszet-csökkenés van, úgy szükséges, hogy áramkörileg az első túláramvédelmi készülék után, helyileg pedig a betápláló fővezetékek vagy a felszálló fővezetékek kezdőpontján e vezetékszakaszokat szelektív működésű túláramvédelem védje. Ezek a túláramvédelmi eszközök a védett fővezeték szakaszok szakaszolási pontjai is (a szakaszolhatóság szintén szabványkövetelmény). Az olvadóbiztosító-betétek értékének kiválasztásánál figyelemmel kell lenni arra, hogy a fővezetékről ellátott fogyasztók fogyasztásmérői előtt elhelyezett kismegszakítók közül a legnagyobb értékű is szelektív legyen a fővezeték olvadóbiztosító-betétjéhez képest. A lomha (vezetékvédő) kiolvadási jelleggörbével rendelkező olvadóbiztosító-betétek közötti szelektivitás biztosításához ökölszabályszerűen az szükséges, hogy az áramkörben egymást követően beépített két olvadóbiztosító-betét névleges áramértékei között legalább egy érték kimaradjon a szabványos névleges áramerősségek értéksorából.
Ily módon például az első túláramvédelmi készülék 125 A-es olvadóbiztosító-betéte után áramkörileg 80 A-es betét alkalmazása ugyanúgy szelektív, mint 200 A-es után a 125 A értékűé (és minden olyan értéké, ami ennél kisebb). Megfigyelhető, hogy ez a kiválasztás a két olvadóbiztosító-betét értéke között 1,6-szoros vagy ennél nagyobb különbséget jelent. A háttérben az áll, hogy az olvadóbiztosító-betétek működésére a típusnak (névleges feszültségnek, karakterisztikának) és a névleges áramerősség-értéknek megfelelő I2t értéktartomány jellemző. Minden olvadóbiztosító betétnek van egy legkisebb I2t értéke, ami a betét olvadószálán áthaladva azt éppen ki tudja olvasztani, illetve a betéten keresztül üzemáram folyását feltételezve a betét olvadószála oly mértékű károsodást szenved, hogy azt már az üzemáram is ki fogja olvasztani. Ilyen eset akkor lép fel, ha a zárlatot egyébként az áramkörben levő más túláramvédelmi eszköz szakítja meg, de ez a betét is kiolvad, mivel a zárlati áram áthaladt rajta, a túláramvédelmi működés pedig a nem megfelelő méretezés miatt éppen nem szelektív. Az olvadóbiztosító-betéteknek van egy legnagyobb I2t értékük is, ez az átbocsátott zárlati energia. Ez akkor lép fel, amikor a zárlati áramot ténylegesen az illető olvadóbiztosító-betét szakítja meg. Az átbocsátott I2t értéke a betét típusán és névleges áramerősség értékén kívül a független zárlati áram értékétől is függ.
A leírtak szerint a szelektivitás tényleges feltétele, hogy az azonos (zárlati) áramkörben levő olvadóbiztosító-betétek I2t értéksávjai ne érintkezzenek egymással, ne legyenek átfedésben, mert ha ez nem teljesül, akkor lehetséges, hogy a zárlat megszakítására illetékes olvadóbiztosító-betét nagyobb fajlagos zárlati energiát bocsát át magán, mint amekkora az előtte levő, egyébként nagyobb értékű olvadóbiztosító-betét olvadószálát már éppen ki tudja olvasztani. Ekkor mindkét betét kiolvad, ami indokolatlan.
Ha két különböző gyártmányú, eltérő névleges áramerősség-értékű és netán eltérő karakterisztikájú olvadóbiztosító-betét között kell szelektivitást biztosítani, akkor nincs más lehetőség, mint az I2t működési értéktartományok összevetése. Ez a késes olvadóbiztosító-betétek, mint túláramvédelmi eszközök működésének tényleges összehangolása. Érdemes ezt a késes olvadóbiztosító-betétek termékkatalógusaiban lekövetni, tanulságos és hasznos tapasztalatra teszünk szert általa! Az egyes elosztói engedélyesek közcélú, kisfeszültségű hálózatain alkalmazott késes olvadóbiztosító-betétek között például jelentős számban vannak gR, NHR, vagy NOR karakterisztikájú, különlegesen gyors működési karakterisztikájú késes olvadóbiztosító-betétek. Ezeknek a betéteknek a gyors működés érdekében kicsi a kiolvasztó integráljuk, azaz érzékenyek a zárlatokra, ráadásul a gyors, különlegesen gyors karakterisztikájú betétek névleges áramértékekhez rendelt I2t tartománya is jóval szélesebb, mint a lomha karakterisztikájú olvadóbiztosító-betéteké. Emiatt különlegesen gyors késes olvadóbiztosító-betétek között (általában!) csak úgy lehet szelektivitást biztosítani, ha közöttük legalább kettő névleges áramértéket kihagyunk. Ha lomha és különlegesen gyors olvadóbiztosító betétek között kell szelektivitást biztosítani, akkor mindenképp a lomha karakterisztikájú betét legyen a betápláláshoz közelebbi, nagyobb érték. Gyors, illetve különlegesen gyors karakterisztikájú betét után lomha karakterisztikájú betétet teljesen célszerűtlen és indokolatlan alkalmazni, egyébként közöttük szelektivitás kizárólag az I2t tartományok összevetésével lehetséges.
A késes olvadóbiztosító-betétek kismegszakítókkal való szelektivitásának biztosítása újabb fejezetet nyit a problémák terén. Valójában az alapokat kell megérteni, utána már a megfelelő műszaki katalógusokból ki lehet nyerni a szükséges információkat. Úgy gondolom, hogy az üzembiztonság, az üzembiztos és minél zavartalanabb villamosenergia-ellátás érdekében érdemes ebbe a vizsgálódásba belemenni, ám tulajdonképpen nem is lehet elkerülni.
Az épületekben az egyes lakások önállóan mért fogyasztói hálózatainak fogyasztásmérőinél kismegszakítók vannak elhelyezve. Ha nincs (mert nem szükséges) csatlakozó főelosztó, akkor az első túláramvédelmi készülék a fogyasztásmérőnél elhelyezett kismegszakító. A fogyasztásmérő előtti több (három) kismegszakító esetén is egy első túláramvédelmi készülékről beszélünk, csak akkor – mint készülék garnitúra – három fázisban van elhelyezve az első túláramvédelmi készülék. A fogyasztásmérő előtt elhelyezett kismegszakító funkciói a következők:
- ellátja a fogyasztásmérő és a mért fővezeték zárlat- és túlterhelés elleni védelmét, ezzel megakadályozza, hogy az itt bekövetkező meghibásodások visszahassanak a tápláló hálózatra;
- meghatározza (korlátozza) a fogyasztó/felhasználó által egyidejűleg igénybe vehető legnagyobb villamos teljesítményt (a látszólagos áram túlterhelés elleni védelemként megvalósított korlátozásával);
- zárlati fedővédelmi funkciót lát el a mért fogyasztói hálózatra vonatkozóan;
- a mért fogyasztói/felhasználói hálózat villamos leválasztást biztosító kapcsolókészüléke és tűzvédelmi főkapcsolója (amennyiben elhelyezéséből eredően az lehet).
A fogyasztásmérő előtt elhelyezett kismegszakító nem alkalmazható a mért fogyasztói hálózat védelmi eszközeként. A mért fogyasztói hálózat védelmi eszközeit (a túláramvédelmi eszközöket, az érintésvédelmi lekapcsolás védelmi eszköze(i)t a fogyasztói főelosztó táblán kell elhelyezni. A vezérelt napszaki árszabású fogyasztásmérő előtt elhelyezett kismegszakító meghatározott esetben lehet a fogyasztói hálózat védelmi eszköze. A szabvány egy fogyasztói készüléket ellátó esetben megengedi, hogy csak a fogyasztásmérő előtti kismegszakító legyen a fogyasztói készülék védelmi eszköze . A fogyasztói hálózat túláramvédelmi eszközei 25 A névleges áramerősség-értékkel bezárólag csak kismegszakítók lehetnek , de természetesen ezt meghaladó áramok esetén is alkalmazható kismegszakító túláram elleni védelem céljára. Túláramvédelmi méretezés szempontjából a mért vezetékhálózat egyes áramköreinek túláramvédelmét ellátó védelmi eszközöknek a védett áramkör zárlat- és túlterhelés elleni védelmét is el kell látniuk.
A kismegszakítók esetében érdemes megjegyezni, hogy e készülékekre is jellemző a zárlati áramok megszakításakor átbocsátott I2t érték. Lényeges, hogy a kismegszakítók esetében mind a zárlati árammegszakító képesség növekedésével, mind pedig a kioldási karakterisztika növekedésével (B, C vagy D) számottevő mértékben nő az átbocsátott I2t érték. Nagy zárlati teljesítményű villamos környezetben alkalmazott kis keresztmetszetű (pl. segédáramköri) vezetékezéseknél ezért sokkal célszerűbb a zárlati áram megfelelő eszközzel (például sorosan beépített, méretezett impedanciával) való korlátozása, mint nagy árammegszakító képességű kismegszakító alkalmazása. Transzformátorok 0,4 kV-os gyűjtősínjeinek villamos környezetében – ahol kimondottan nagyok a zárlati áramok – nagy zárlati megszakító-képességű kismegszakítók alkalmazása szükséges, amennyiben nincs beépített áramkorlátozó impedancia. Mindezek nagy átbocsátott zárlati energiát és jelentős melegedést eredményeznek a kis keresztmetszetű installációs vezetékezésekben, és nem biztos, hogy egy zárlatot követően a kismegszakító a vezeték visszahűlését megelőzően visszakapcsolható! Ha ugyanis egy zárlati áram által felmelegített vezetékezésen újabb zárlati áram fog átfolyni, már könnyen előfordulhat, hogy a vezeték szigetelése károsodni fog.
Egy vagy esetleg több további cikkben érdemesnek tűnik szakmailag közelebbről megnézni, körüljárni az itt megemlített, de ki nem tárgyalt szakmai kérdéseket.
OlvadóbetétOlvadóbiztosítókZárlat
