13.4.2 Ochrana KNX systému proti přepětí
Ing. Josef Kunc
Je potřebné si uvědomit, že převážnou většinu poruch vzniklých za provozu elektronických zařízení má na svědomí právě přepětí. Přitom všechny programovatelné přístroje v systémové elektrické instalaci KNX obsahují náročné elektronické obvody. Ovšem jen málokteré z nich obsahují obvody pro ochranu před účinky přepětí. Pro zajištění co nejdelšího bezporuchového provozu přístrojů v KNX systémových instalacích je proto zcela nezbytné učinit maximum opatření pro minimalizaci vlivu takovýchto přepěťových pulsů.
Svodiče přepětí zajišťující potřebný stupeň ochrany před účinky přepětí nejen atmosférického původu ale také vznikajících při spouštění elektrických spotřebičů, jsou v elektrických instalacích nyní již poměrně běžnými opatřeními. Jimi se zajišťuje výrazně vyšší životnost všech chráněných elektrických a elektronických zařízení. Většina z těchto ochran je společná pro systémové KNX instalace i pro silové instalace. Mnohé z ochranných prostředků jsou instalovány v rozvaděčích (obr. 1). Zpravidla jsou uloženy na kovových nosných lištách podle ČSN EN 50022.
Obr. 1: Svodiče přepětí v rozvaděči (stupeň C)
Pokud jsou do nosných lišt v rozvaděčích vlepeny datové přípojnice tvořící sběrnici pro komunikaci KNX přístrojů se zadními přívody, potom se tyto lišty nesmí používat k uzemňování. Svodiče přepětí na nich umístěné musí být vybaveny ochrannou izolací a vlastní ochrannou svorkou.
Některé součásti ochran proti účinkům přepětí jsou používány na základě požadavků předpisových norem posouzením rizika v instalacích, mnohá další opatření jsou vyvolána požadavky pojišťovacích společností.
Vnější ochrana proti přepětím
Vnější ochranou proti přepětím jsou hromosvody. Jejich použití je nutné na těch budovách, do nichž s vyšší pravděpodobností může udeřit blesk a také na budovách, u nichž by případný úder blesku mohl způsobit vážné škody na majetku i zdraví osob. Proto je nutné opatřit hromosvody veškeré budovy, ve kterých jsou prostory pro shromažďování osob, veřejné budovy apod.
Vnitřní ochrana proti přepětím
Základní součástí vnitřních ochran proti přepětí je ochranné vyrovnání potenciálů všech kovových potrubních i kabelových vedení, jak je znázorněno na obr. 2. Znamená to, že k přípojnici ochranného pospojování musí být připojeny všechny vodivé potrubní systémy (vodovod, rozvod plynu, teplovodní a chladicí rozvody a podobně), kovové stěny a další rozměrné kovové konstrukce, včetně kovových elektroinstalačních kanálů a žlabů. K této přípojnici je nezbytné nepřímo připojit také veškeré aktivní vodiče silových i sdělovacích vedení prostřednictvím svodičů přepětí, jak je uvedeno také v platných normách ČSN IEC 1024-1 a ČSN IEC 61312-1. Přípojnice ochranného pospojování je připojena také k ochrannému uzemnění objektu (může být uloženo v základu budovy), k němuž je zaveden také svod hromosvodu. Takto koncipovaná ochrana je označována jako ochrana primární.
Obr. 2: Ochranné pospojování
Svodiče přepětí v primární ochraně
V systémových KNX instalacích je potřebné rozlišit mezi svodiči přepětí pro silové obvody, tedy pro síť 230/400 V AC a pro vedení sběrnice, což je soustava bezpečného malého napětí SELV.
Minimálním požadavkem na ochranu silových vedení je použití svodičů přepětí typu 1 podle ČSN EN 61643-11, tedy přístrojů, které svedou proudové špičky (10/350 μs) nejméně hodnoty 12,5 kA, přičemž nepropustí přepětí o špičkové hodnotě vyšší, než 2,5 kV.
Na svodiče přepětí pro ochranu vedení sběrnice KNX (tedy na obvody pracující s bezpečným malým napětím) jsou kladeny již nižší požadavky. Zde je potřebné použití svodičů přepětí kategorie D1 podle ČSN EN 61643-21. Ty musí svést proudové impulsy (10/350 μs) minimálně 2,5 kA a omezit přepěťové špičky nejvýše na 400 V.
Uspořádání jednotlivých stupňů přepěťových ochran s uvedením minimálních hodnot svodových proudů a maximálních hodnot špiček napětí, jimž musí opakovaně vyhovět, je na obr. 3. Překročí-li skutečný špičkový proud uvedenou hodnotu deklarovanou výrobcem, svodič ještě musí tento proud svést a tím ochránit za ním připojená elektronická zařízení, avšak tímto nadměrným proudem může být zničen a nadále tedy již nebude funkční. Svodiče bývají proto vybavovány indikačním zařízením (např. barevnými LED), které upozorňují na tuto fatální chybu a tedy na nutnost výměny svodiče. Bývají také vybavovány pomocnými kontakty, které při této zásadní změně provozního stavu sepnou a mohou v určitém pomocném obvodu upozorňovat na chybový stav.
Obr. 3: Stupně přepěťových ochran
Základní odolnost sběrnicových přístrojů před účinky přepětí
Všechny KNX sběrnicové přístroje podléhají povinnému zkoušení v některé z certifikovaných zkušeben, jejichž aktuální seznam je na www.knx.org. Jednou z nezbytných zkoušek je také podrobení výrobku rázovému napětí 2 kV, v souladu s popisem zkoušky v evropské normě ČSN EN 50090-2-2. (Srovnejme s obdobnou typovou zkouškou, jíž se mohou, ale nemusí podrobovat různá elektronická zařízení spotřební elektroniky, kde se zkouší rázovým napětím pouze 1,5 kV.) Zkušební napětí se přikládá mezi pracovní vodiče a uzemnění, nikoli mezi pracovní vodiče. Ve většině případů lze předpokládat, že přístroje na sběrnici jsou takto dostatečně chráněny proti účinkům běžných přepětí, vyskytujících se při spínání různých spotřebičů a zařízení. Tato základní odolnost KNX přístrojů proti účinkům přepětí však ani zdaleka není postačující pro dokonalé zajištění elektronických přístrojů proti možným nepříznivým vlivům vysokých přepěťových špiček, které se mohou v instalaci vyskytnout.
Svodiče přepětí pro KNX sběrnici
Pokud sběrnicové přístroje jsou soustředěny v rozvaděči a v jeho blízkosti, obvykle postačí vybavení sběrnice sekundární přepěťovou ochranou, umístěnou v rozvaděči. Touto ochranou je svodič přepětí, certifikovaný podle požadavků KNX. Zmíněný svodič svádí proudové impulsy se zkratovým proudem až 5 kA (časové parametry pulsu: 8/20 μs), s omezením přepěťových špiček nejvýše na 350 V. Svodič přepětí konstruovaný pro použití na vedeních sběrnice KNX je na obr. 4.
Obr. 4: Svodič přepětí pro ochranu sběrnice KNX
Tento prvek přepěťové ochrany je koncipován tak, že může být nasunut na kolíkové vývody běžného sběrnicového přístroje namísto připojovací svorkovnice pro sběrnici. Umisťuje se zpravidla v těsné blízkosti napájecího zdroje KNX pro každý použitý liniový segment. Nejčastěji je umístěn přímo k vývodu napájecího zdroje pro napájení daného segmentu – obr. 5. Drátové vývody svodiče se připojí k nejbližšímu přístroji, k jeho kladnému a zápornému pólu sběrnicového přívodu, ochranný vodič je nezbytné připojit k nejbližší svorce ochranného obvodu. Svodič není vybaven žádným elementem, který by signalizoval ztrátu jeho…
