Fax:

PROT-EL Műszaki és Kereskedelmi KFT. 1026 Budapest Pasaréti u. 25. Tel./Fax: 326-1072 www.prot-el.hu

e-mail: [email protected]

Az épületek villamos szerelése és az EMC kompatibilitás Dipl. Ing. Herbert Schmolke a VdS Schadenverhütung Köln szakértője

1.

Az EMC probléma mindenhol előfordul

Az EMC (elektromágneses kompatibilitás) manapság egy modern „szitokszóvá” vált. Sokan beszélnek róla, de csak néhány beavatott ismeri, hogy miről is van szó. Talán korábban nem voltak rendben a dolgok akkor, amikor a villamos berendezések létesítésénél csupán a vezetékek keresztmetszetét és hosszát, a biztosítók nagyságát és az áramkörök számát stb. határozták meg? De természetesen a dolgok rendben voltak, azonban mára a körülmények óriásit változtak. Ma már szinte alig van olyan villamos készülék, aminek ne lenne elektronikus alkateleme. A személyi számítógépek, a telekommunikációs rendszerek, az épületinformatika és a vészjelzők vezetékei át-, meg átszövik épületeinket. A villamos motorok frekvenciaváltókon keresztül vezéreltek, az energiatakarékos világítótestek nagyfrekvenciás üzemmódban működnek. Ha nem illesztjük a villanyszerelés módszereit az alapvetően megváltozott helyzethez, akkor bizony a dolgok nem lesznek rendben! A törvényszerűen megváltozott helyzetet az is igazolja, hogy ötven évvel ezelőtt ki gondolta volna, hogy az elektromágneses kompatibilitásról olyan törvény lesz érvényben, amelyik a villanyszerelésre is vonatkozik! (Sajnos erről a köztudatban nagyon kevés a szakismeret.) Más szavakkal megfogalmazva: ma már az EMC alkalmazása nélkül nem lehet még villanyt sem szerelni! Ma már a legszerényebb elektronikai és automatikai tartalommal rendelkező családi házat sem lehet megtervezni és kivitelezni az EMC szempontok villanyszerelésben történő alkalmazása nélkül. Az EMC problémák nagyon sokrétűek. Lévén, hogy sokak számára új dologról van szó, induljunk ki a fogalom jól ismert definíciójából: „Az elektromágneses kompatibilitás (összeférhetőség) EMC egy készülék, egy rendszer, vagy berendezés azon tulajdonságainak összessége, amely mellett az adott környezetben kielégítő minőségben működik anélkül, hogy az általa keltett elektromágneses zavarások a környezetet nem megengedhető módon befolyásolják.” A fenti definíció mindenkinek segítséget jelent, melyet az alábbiak szerint részletezünk. A működőképesség meghatározása végül is a biztonság kérdésköréhez kapcsolódik, ahol feltételezzük, hogy •

egy készülék (rendszer/berendezés) külső behatások alatt áll, és

•

a készülékből (rendszerből/berendezésből) kiinduló hatások más (rendszerek/berendezések) működésére valamint a környezetre is hatnak.

készülékek

Ezek a hatások lehetnek: •

áramok, melyek a védővezetőn, idegen, vezetőképes részeken, vagy a kábelek árnyékolásán folynak, vagy

•

feszültségek, valamint szuperponálódnak, vagy

•

felharmonikus áramok, melyek valahol az egyik villamos berendezésben keletkeznek és valamennyi villamos berendezést terhelik, beleértve a táptranszformátort is.

túlfeszültségek,

1

amelyek

az

üzemszerű

feszültségre


2.


Példák az EMC problémákra

Az EMC problémákat szemléltessék az alábbi példák. 1. Példa Egy nagytermes irodában a világítótestek előtétei hirtelen zúgni kezdtek. A zúgás mértéke olyan erős volt, hogy a munkát az irodában abba kellett hagyni. A jelenséget a felvonó átépítése okozta. Ugyanis a felvonó energiaellátása az irodavilágítással azonos elosztóról történt és a felvonó új váltóirányítója által gerjesztett felharmonikus áramok a világítási előtétek vasmagjait rezgésbe hozták. A felharmonikusok hatása többféle lehet. Az 1. ábra az egyik lehetséges hatást szemlélteti, ahol az 1 jelű készülék a példakénti felvonó. Ez létrehozza az In felharmonikus áramokat, amelyek a Zs hálózati impedancián Uh „felharmonikus” feszültség-eséseket hoznak létre. Ez hat a Zs impedanciájú hálózatra csatlakozó valamennyi fogyasztóra. Tehát a zavar az egész hálózatra szétterjed, és helyenként működéi zavart, vagy meghibásodást okoz.

Ábrafeliratok: Netzimpedanz ZS

ZS hálózati impedancia

IN=Oberschwingungsströme

IN = Felharmonikus áramok

UN = Oberschwingungsspannung

UN = felharmonikus feszültség

Geraete 1 das Oberschwingungsströme hervorruft.

1. sz. készülék, amely a felharmonikus áramokat létrehozza

Geraete 2 das keine Oberschwingungen hervorruft aber durch sie beeinflusst wird.

2. sz. készülék, amely nem hoz létre felharmonikusokat, de azok befolyásolják működését.

1. ábra A villamos hálózatban valahol keletkező felharmonikus áramok szétterjedésének szemléltetése

2



2. Példa Egy laboratóriumban képernyőkön követhetők a mérési folyamatok eseményei. Egyszer csak villózni kezdtek a képernyők, és a megjelenő függőleges vonalak hastáncot jártak, a számokat a képernyőn nehezen lehetett leolvasni. Azon túl, hogy ez a dolgozók számára elviselhetetlen volt, még azt is gyanítani lehetett, hogy a mérési eredményekben is hibákat okoz az erős elektromágneses behatás. A labor alatti szinten egy nagyáramú négy vezetékes gyűjtősín rendszert létesítettek, úgy, hogy a négyvezetős, (három fázis + PEN vezető) rendszer hirtelen előálló egyenlőtlen terhelési állapota igen erős elektromágneses hatást gerjesztett, ami a fölötte lévő laboratórium munkáját zavarta. 3. Példa Egy négyszintes irodaépületben a kiterjedt IT hálózat munkaállomásai (PC-k, modemek, faxok, telefonok stb.) az erősáramú hálózatra dugaszoló csatlakozókon keresztül kapcsolódnak. Egy váratlan pillanatban a munkaállomások jó része megszűnt működni. Az üzemzavart a középfeszültségű alállomáson történt transzformátor lekapcsolás okozta, amely egy igen nagy túlfeszültség-impulzust keltve, a túlfeszültség-védelemmel nem ellátott elektronikus fogyasztókat tönkre tette. A fenti példák kapcsán felvetődik a kérdés, hogy: szakmai szempontból korrektek voltak-e az egyes megoldások? A cég, amelyik a felvonót tervezte, és hozzá a villamos berendezést létesítette mondhatta-e munkája végezetével, hogy „a felvonó működik, a felvonó vezérlés rendben, minden munkát sikeres”? A cég, amelyik az áramellátás sínezését létesítette (és természetesen annak tervezője is) a munka végeztével mondhatta-e, hogy „minden kész, a sínek jók, megfelelnek minden terhelési állapotnak, nincs túl nagy feszültségesés, az áramterhelés a megengedett határokon belül van, mi kell még?” Az irodaépület tervezője és kivitelezője a mű elkészülte után mondhatja-e, hogy „a követelményeknek megfelelően készültek a tervek, szakmai szempontból kifogástalan a kivitelezés, az egész épület megfelel a DIN VDE 0100, Teil 410,430,510,520,és 540 szabvány előírásoknak stb.” Szabad-e ma még úgy gondolkodni, hogy az általam megvalósított rész korrekt, amit mások készítettek azzal vannak problémák, de azok már nem tartoznak rám? A kérdésre a válasz az, hogy nem szabad ezt a gondolkodásmódot követni. Ez a gondolkodásmód ütközik az EMC törvény előírásaival és szellemével, amely szerint az épület, vagy létesítmény valamennyi készüléke és berendezése számára követelmény az egymásra hatás szempontjából a hibamentes működés, kezdve az erősáramú berendezésektől az elektronikus készülékekig bezárólag. Ezt követeli meg a globális gondolkodásmód. Ha az EMC törvényt figyelembe akarjuk venni, akkor készen kell állni arra, hogy saját területünkön túl tekintve a többi üzemeltetési feladattal is foglalkozzunk és a társkivitelezőkkel együttműködjünk a biztonság érdekében. 3.

A kisfeszültségű energiaellátás rendszereink egy kellemetlen, de tipikus problémája

Az itt következő kérdéskört érdemes részletesen megvizsgálni, mert egyrészről az utóbbi időben ez gyakran vitatéma, másrészről pedig az ezzel kapcsolatos eszmefuttatások sok szakember számára ismeretlenek. Vizsgáljuk meg a 2. példában említett négyvezetős villamos energiaellátó rendszert, amelyet szakmai körökben TN-C rendszernek szokás nevezni. A rendszerrel szembeni fenntartások az alábbiakkal magyarázhatók. A négyvezetős rendszer negyedik vezetője kettős feladatot lát el: Ellátja a PE (védővezető) és az N (nulla vezető) feladatát. Ez abban az esetben fogadható el, ha az N vezető a táptranszformátor csillagpontjában 1 szabályszerűen le van földelve és így a csillagpont és a föld között nem léphet fel feszültségkülönbség , továbbá a PE védővezetőnek mindig földpotenciálon kell lennie, így közelítőleg teljesülnek a feltételek akkor is, ha a két vezetőt egy un. PÉN vezetőben egyesítik. __________________________________________________________________________________________ 1 Ez természetesen csak közelítőleg igaz, mert távolodva a táptranszformátor csillagpontjától, az PEN vezetőn folyó áram azon egyre nagyobb feszültségesést hoz létre, és ezzel egyre nő a föld és a PEN vezető közötti helyi potenciálkülönbség. Ez a potenciálkülönbség csökkenthető, ha a PEN vezető földelési pontjait több helyen megismétlik.

3



Jó oka van azonban annak, hogy ebből eredő problémát kerüljük. Ugyanis ha az N vezetőn nem is lép fel jelentős feszültségesés, a fellépő üzemi áram nagysága nem elhanyagolható. A manapság alkalmazott fogyasztóknál, ahol egyre nagyobb számban elektronikus készülékek is előfordulnak, abból kell kiindulni, hogy a szimmetrikus fázisterelések ellenére a nulla vezetőben meglehetősen nagy áramok folynak. A PE vezetőnek ellenben árammentesnek kellene lennie! Ez ellentmondás! Korábban ilyen ellentmondásokkal még lehetett élni, de manapság?! A 2. ábrán vázolt jólismert felépítésű példa kapcsán sok szakcikk foglalkozott ezzel a problémával. Az ábra egy többemeletes épület villamos energiaellátásának vázlatát szemlélteti, ahol az egyes fogyasztók a szinti alelosztóról kapják a villamos energiát. A villamos fogyasztók egy része hálózatba kapcsolt sok-sok számítógép, amelyek között az információátvitelt árnyékolt jelvezetékek biztosítják. A számítógépeknek van érintésvédelmi (PE) csatlakozásuk (I. érintésvédelmi osztály). Az egyes szinti elosztókat egymással a 2. ábra baloldali része szerint egy négyvezetős kábel (L1,L2, L3 és PEN) köti össze. Mivel a fázisvezetők tökéletesen szimmetrikus terhelése szinte kizárt, a PEN vezetőn az üzemi viszonyoknak megfelelő áram fog folyni. Ez, a PEN vezetőn folyó áram az egyes szinti elosztók között ΔU feszültség különbséget idéz elő. Mivel a PEN vezető az épület egyéb fém berendezéseihez is csatlakozik, a kialakuló párhuzamos áram-utakban is áramok fognak folyni. (Áram folyik a fém vízvezetékeken, az informatikai vezetékek árnyékolásán stb.) Tehát a Kirchhoff törvény a PEN vezetőn és a párhuzamos áramutakon együttesen folyó áramokra teljesül. Az informatikai kábelek árnyékolásán ezek az áramok zavarokat okozhatnak, valamint nem megengedhető módon melegítik azt. (Tűzveszély) Ezen kívül ezen „kóboráramok” mágneses mezeje zavarhatja az érzékeny elektronikák működését.

Ábrafeliratok TN-C –System

TN-C rendszer

TN-S-System

TN-S rendszer

Betriebsmittel 1

1. sz. fogyasztó készlék

Datasignalleitung

adatátviteli vezeték

Betriebsmittel 2

2. sz. fogyasztó készlék 2.

ábra 3. A felépítésből adódó áramok a TN-S és a TN-C rendszerben A baloldali TN-C elrendezésnél keletkező ΔU feszültségkülönbség veszélyesen nagy áramokat hozhat létre az informatikai vezetékek árnyékolásában A jobboldali (TN-S) elrendezésben a ΔU=0 V.

4



Ezen „kóboráramok„ zavaró hatása nem elhanyagolható, mert minden villamos áramnak van mágneses tere, melynek hatása többek között az áramot vezető erek elrendezésétől függ. Például egy transzformátor általában nagy áramot vezet, de tőle távolodva a mágneses tere gyorsabban csökken, mint egy kábeltől távolodva. A 3. ábra ezeket az összefüggéseket szemlélteti. A „B” mágneses fluxus-sűrűség a távolság függvényében egy 3 2 transzformátor, vagy tekercs esetében 1/r arányban, egy kéterű kábel esetében 1/r arányban, egy egyeres vezető esetében pedig 1/r arányban csökken. Az egyeres vezeték tehát EMC szempontból a legrosszabb, mert a távolság növekedésével a mágneses tér a legkevésbé csökken. Mit is jelent az egyeres vezeték? Itt nemcsak egy egyeres kábelre kell gondolni, amelynek környezetében további kábelek vannak, hanem például egyeres vezeték lehet egy fém vízcső is a 2. ábra szerint, ahol az áram csak egyirányú. Előfordultak esetek, ahol a fűtéscsövön folyó néhányszor 10 A-es áram komoly zavarokat okozott a közelében lévő TV készülék képernyőjén.

Ábrafeliratok: Einzelleiter

Egyeres vezető

Hin- und Rückleiter

kéteres, oda-vissza vezető

Spule

tekercs

r in m

r méterben 4. ábra A mágneses fluxus-sűrűség (B) a mérés helyének és az áramtól átjárt vezetőtől való távolsága függvényében (Áram nagysága I=30 A)

Tehát az előzőekben részletezett „kóboráramok” minden esetben •

tűzveszélyesek, mert az épület ismeretlen részein ellenőrizetlenül folynak. Ezért tűzveszélyes környezetben PEN vezetőt létesíteni tilos!

5


•


Egy épület villamos rendszerét EMC szempontból PEN vezetővel kialakítani igen előnytelen, továbbá a TN-C hálózat választása ütközik az EMC törvénnyel. Az utóbbi időben már azt is figyelembe kell venni, hogy az épületben zavarérzékeny berendezéseket és rendszereket kell majd üzemeltetni.

Ezeken kívül még egy további szempontra is tekintettel kell lenni.. Ha 2. ábra baloldalán a PEN vezető árama a valóságban megoszlik a PEN vezető, a vízvezeték és az informatikai vezetékek árnyékolása között, akkor az áramellátó felszálló vezetékre és a szinti alelosztókra nem fog fennállni az (előre és visszafolyó) áramok összegének nulla feltétele. Egy közönséges kábelben amelyik az egy áramkörhöz tartozó fázisvezetőket és az N vezetőt tartalmazza, mindig fennáll az, hogy az áramok összege egyenlő 0-val! Ez azt jelenti, hogy – eltekintve a kábelerek geometriai aszimmetriájától – a mágneses tér a kábel környezetében közel nulla. Mivel a 2. ábra bal oldali része szerint az áram egy része nem a kábelben, hanem más úton is folyik, a kábelben folyó áramok összege nem lesz nulla! Ebben az értelemben szokás az un. „differencia-áramról”, vagy „összeg-áramról” beszélni. A differencia-áram az áramok különbségét, (a PEN vezetőről hiányzó áramokat) az összegáram a más úton, nem a PEN vezetőn folyó áramok összegét jelenti. Példa A 2. ábra bal oldalán, ha a PEN vezetőn 50 A áramnak kell folynia, és a vízvezetéken 20 A, és az árnyékolásokon 10 A folyik, akkor a kábelen (felszálló vezetéken) „hiányzik” összesen 30 A (20 A + 10 A). Ez az előzőekben említett összegáram. A mágneses tér szempontjából nézve ez a kábel már nem tekinthető semlegesnek. Ez a kábel már úgy hat, mint a 3. ábra szerinti egyeres vezető, amelyben az előző példa szerint összegáram, azaz 30 A folyik. Számpélda Az előző példa alapján ki kell számítani, hogy a felszálló vezetéktől mekkora távolságra várható EMC szempontból zavarás. Ehhez vegyük fel az 1μT szokásos határértéket. Legyen az előző példából a különbségi, vagy összegáram I = 30 A., a B fluxus-sűrűség képletbe behelyettesítve számítandó az r távolság..

A kábeltől mért 6 m-es távolságon belül várható az EMC zavarás kialakulása, például képernyők, számítógépes munkahelyek zavarása jelentkezik. Más megfogalmazásban nemcsak a kóboráramok okoznak EMC problémákat, hanem maga a négyvezetős kábel is zavarforrásként hat a környezetére. Megjegyzés a ma szokásos berendezések áramméréséhez Az egyre növekvő számban alkalmazott elektronikus fogyasztók a mérendő áramok szinuszos lefolyását torzítják. Emiatt gondoskodni kell a „tényleges effektív értéket” (TRMS) mérő eszközök beszerzéséről és alkalmazásáról. 5.

Földelés és potenciálkiegyenlítés

A PEN vezető épületen belüli alkalmazását lehetőség szerint kerülni kell. E helyett célszerű, amennyire csak lehetséges a TN-S rendszert alkalmazni (lehetőség szerint már a táptranszformátortól kezdődően2 ).

2

A kivételt képező többszörös betáplálások esetével a 4.1 fejezet foglalkozik!

6



A ma is érvényes DIN VDE 010-.540 szabvány a TN-S rendszer létesítésére követelményt nem támaszt, és alkalmazását nem írja elő! (Még a hálózat épületbe való belépési pontjától sem!) Csupán csak javasolja a PEN vezető mellőzését, ha az épületben informatikai rendszert kívánnak létesíteni. Ezek a dolgok a jövőben változni fognak, amint az új „érthetőbb nyelven beszélő” szabványok megjelennek. Már ezt jelzi hangsúlyosan a DIV VDE 0100-444 „Épületek berendezéseinek elektromágneses zavartatása elleni védelme (EMI)” című szabvány, amelyben előírják, hogy egy villamos berendezésben, amelynek a legkisebb mértékben is EMC feltételeket kell teljesítenie, nem szabad PEN vezetős megoldásúnak lennie. A VDE szabványok 0800 sorozata előírja a TN-S rendszerű áramellátást a távközlési és informatikai berendezések zavarvédelméhez. Azon tervezők és a kivitelezők számára, akik a DIN VDE 0100 jelű szabvány szerinti villamos berendezéseket létesítik, ajánlott a technika mai állását nyomon követni és a PEN vezető alkalmazását mellőzni, még annak ellenére is, hogy az 1000 V-nál kisebb névleges feszültségű berendezések létesítésére ez ma még nem kifejezett követelmény. 4.1

A villamos berendezések földelési csatlakozása

Már egy, a kisfeszültségű főelosztó és a táptranszformátor közötti létesített kábel, vagy vezeték is jelentős zavart okozhat, mert ezek a kábelek, vagy vezetékek csak TN-C rendszerben létesülhetnek. A következőkben az ebből eredő problémákat vizsgáljuk meg közelebbről.

Ábrafeliratok: Transformator Abgang (symbolische Darstelung)

transzformátor kimenet (szimbolikus ábrázolás)

Paralelleweg für den betriebsbedingten Rückstrom über Erde, Leitfaehige Gebaeudekonstruktionen und Potentialausgleichsleitungen

Párhuzamos út a föld felé üzemszerűen visszafolyó áram számára vezetőképes épületelemek és potenciálkiegyenlítő vezetékek

NHV mit symbolischer Darstellung der Sammel-schine

Kisfeszültségű főelosztó a gyüjtősinek szimbolikus ábrázolásával 4. ábra

A transzformátor és az NHV jelű főelosztó között egy szabályszerű TN-C rendszer van, és a TN-S rendszer csak főelosztótól kezdődik. Valamennyi fém épületelem párhuzamos áramutat alkot a PEN vezető áramútjával

7



A 4. ábra szimbolikusan ezt az esetet szemlélteti. A transzformátortól indul a TN-C rendszer, amelyben a transzformátor csillagpontja le van földelve, és ide csatlakozik a PEN vezető. A kisfeszültségű NHV jelű főelosztó (akarva, akaratlanul) mindig valamilyen kapcsolatban áll a PE/PEN sínekkel és a potenciálkiegyenlítés céljából összekötött vezetőképes fém szerelvényekkel. Ezek lehetnek többek között fém csövek, az épület fém vasalatai, vagy az épület más, fémszerkezetű elemei. Ezek a fém alkatelemek párhuzamos mellék-áramutakat alkotnak a PEN vezetővel. A fogyasztótól az áramforrás (transzformátor) felé az N vezetőn üzemszerűen visszafolyó áram az NHV jelű főelosztótól kezdődően két részre oszlik: egyik része a PEN vezetőn, a másik része pedig ezeken a mellék-áramutakon fog folyni a transzformátor csillagpontja felé. Így a mellék-áramutakon visszafolyó folyó áramok hiányoznak a PEN vezető áramából, és a transzformátor és az NHV főelosztó közötti kábelre nem teljesül a az előrefolyó és a visszafolyó áramok összegének nulla feltétele. Így ez a kábel mágnesesen sem fog kifelé semleges hatást mutatni! Ez a kábelszakasz mágneses szempontból úgy viselkedik mint a 3.fejezetben leírt egyvezetős elrendezés, amelyben a leírt összegáram (differencia áram) folyik. Az építmény vezető részeiből kialakuló mellék-áramutakon folyó áram zavaró mágneses tereket hoz létre. A gyakorlatban sokszor adódnak olyan esetek, ahol a transzformátor és főelosztó közötti rövid PEN vezetős kábelszakasz ellenére EMC problémák keletkeznek. Az első lehetőség ennek elkerülésére, ha rögtön a transzformátortól kezdődően rögtön TN-S rendszert építenek ki. Ebben az esetben az N vezető üzemi árama teljes egészében a kábelben marad, és a PE védővezetőt amilyen gyakran csak lehet a földpotenciállal és a potenciálkiegyenlítéssel össze kell kötni. Ha ez nem lehetséges, akkor marad az 5. ábrán vázolt megoldás.

5.ábra A villamos fogyasztók és a transzformátor, valamint a PEN vezető közös földelése a főelosztónál Ábrafeliratok: Verteilungs-Transformator Transformatorhaus Hauptverteilung PAS Unterverteilungen Massenstrukturen

Elosztó-transzformátor Transzformátorház Főelosztó EPH Alelosztók Tokozat-struktúrák

8



Az 5. ábrán a transzformátor csillagpontja nincs közvetlenül földelve, hanem a transzformátor csillagpontja a PEN vezetőn keresztül szigetelten csatlakozik a főelosztóhoz és ott van kialakítva a központi földelési pont. Így kizárólag a PEN vezetőn folyhat üzemi áram, mivel csak a főelosztónál egy helyen van a földelés és a potenciálkiegyenlítés közös pontja kialakítva. A főelosztóban azt a pontot, ahol a PEN vezető a földeléshez csatlakozik, „EPH főcsomópont”-nak nevezik. Ehhez még megjegyzendő, hogy ebben a kialakításban a transzformátor csillagpontja és a főelosztó EPH főcsomópontja között a PEN vezető hibamentes üzemállapotban N vezetőként csak üzemi áramot vezet, hiba esetén (föld-,és/ vagy testzárlat) előfordulásakor még mint PE vezető, a hibaáramot is vezeti. Ha a korábban említett kóboráramok problémát okoznak, akkor a kényszerhelyzet megoldására valamelyik ismertetett módszert kell alkalmazni. Azt azonban szem előtt kell tartani, hogy a feszültségforrásból induló PEN vezető3 és a PE védővezető, valamint az épület PE potenciálkiegyenlítő rendszere között egy, és csakis egy helyen szabad összeköttetést teremteni! Ezt az egyetlen összekötési pontot EPH főcsomópontnak szokás nevezni. Ha egynél több feszültségforrás csatlakozik a rendszerre, akkor nem lehet az előzőekben ismertetett két megoldás egyikét sem (az öt vezetős rendszert a transzformátortól indítva, vagy szigetelt PEN vezetős megoldást ) alkalmazni! Ezt a több feszültségforrású rendszert szemlélteti 6. ábra. Ebben az esetben is csak egy helyes megoldás van. Ha a transzformátoroktól külön-külön ötvezetős rendszereket építenének ki, és azokban a PEN síneket külön-külön csatlakoztatnánk a földeléshez az épület PE rendszeréhez, akkor a fogyasztó és a transzformátor között két áramút alakulhatna ki, mivel a PEN sin(ek) két külön helyen csatlakoznak az épület potenciálkiegyenlítő rendszeréhez! Így az N vezetőn üzemszerűen folyó árama számára párhuzamos áramút adódik a másik transzformátor PE és N vezetőjén keresztül. A helyes megoldásra csak egyetlen lehetőség adódik: a PEN vezetőt szigetelten kell kialakítani és az épület főelosztójában egyetlen helyen szabad csak az EPH főcsomópontban a potenciálkiegyenlítő rendszerrel és a földeléssel összekötni! Mind az 5. ábra, mind a 6. ábra alapján belátható, hogy az EMC-kompatibilis villamos energiaellátáshoz teljesülnie kell a védővezető és épület potenciálkiegyenlítésének csatlakoztatásában az alábbiaknak:

4.2

•

A betápláló transzformátor és az épület főelosztója között a PEN vezetőnek a földtől szigeteltnek kell lennie, és ott a PEN sínre kell csatlakoztatni. (Alternatív megoldás lehet egyetlen betápláló transzformátor esetén a transzformátortól induló ötvezetős rendszer is, melyben szigetelten létesített N vezető van.

•

Ezt, az előzőek szerint szigetelten létesített PEN vezetőt az NHV főelosztóban mind a kapcsolószekrénytől mind pedig a földpotenciáltól el kell szigetelni. (Nemcsak a PEN sínnek kell szigeteltnek lennie, hanem az egész szerelést úgy kell kivitelezni, hogy ne legyen semmilyen vezetőképes kapcsolata a földpotenciálú részek felé.

•

Erre a PEN sínre kell az összes kiinduló N vezetőt csatlakoztatni. Az NHV főelosztóban lévő ezen PEN sínt egy helyen, az EPH főcsomópontban szabad csak a PE rendszerrel összekötni Potenciálkiegyenlítés

A DIN VDE 0100-410 és az -540 szabványokban a poteciálkiegyenlítésről leírt követelményeket a tárgyalt meggondolásokhoz ismertnek tételezzük fel. __________________________________________________________________________________________ 3

Az 5.ábra és a 6. ábra azt szemlélteti, hogy a transzformátor csillagpontja és az NHV főelosztó közötti szigetelt PEN vezető üzemszerűen a transzformátor csillagpontja felé visszafolyó üzemi áramot, N vezetőként vezeti, hiba esetén pedig PE vezetőként vezeti a hibaáramot.

9



6. ábra Két betápláló transzformátoros példa a többszörös betáplálásra, ahol nagyon fontos, az egy, és csakis egy közös EPH főcsomópont kialakítása, mert csak így alakítható ki az EMC kompatibilis villamos áramellátás Ábrafeliratok: Transformator

Transzformátor

Isoliert

Szigetelt

PEN-Schine-vom Erdpotential getrennt

PEN sín, a földpotenciáltól elválasztva

Nur eine zentrale Erdverbindungsstelle In System zuverlessig

Csak egy központi földelés csatakozási pont engedhető meg a rendszerben

Erdung des Systems - die PE-Schine in der NHV Der Schutzleiter und auch das Potentialausgleichssystems In Gebeaude sollen so heaufig wie möglich mit dem Erdpotential in Verbindung kommen.

A rendszer földelése – az NHV főelosztó PE sínjét a védővezetőt, és a potenciálkiegyenlítő rendszerét az épületben mennél több helyen a földpotenciállal össze kell kötni.

Wichtig ist nur, dass ankommene PEN der Spannungsquelle nur eine einzige Verbindung mit PE bzw. Potentialausgleich hat.

Csak az a fontos, hogy a feszültségforrástól érkező PEN vezető egy és csakis egy helyen legyen a PE, valamint a potenciálkiegyenlítő rendszerrel összekötve.

10



4.2.1 Potenciálkiegyenlítő vezetékek kiválasztása és nyomvonala Itt az alábbi alapvető szabályokat kell szem előtt tartani. Egy vezetőben folyó áram a vezetőn hosszirányú feszültségesést hoz létre .A váltakozó áram és a túlfeszültségtüskék által keltett áramok okozta feszültségesés a vezető ohmos ellenállásától és a vezető induktivitásától függ. Az ohmos ellenállás a vezeték hosszától és keresztmetszetétől, az induktivitás a keresztmetszet alakjától és kisebb mértékben a keresztmetszet méretétől függ. (A kör keresztmetszetű vezető induktivitása nagyobb, mint az azonos keresztmetszetű négyszögletes, vagy lapos vezetőé.) Ezért törekedni kell arra, hogy a potenciálkiegyenlítő vezető mindig a lehető legrövidebb legyen, és keresztmetszetét sem szabad az éppen még megfelelő legkisebb méretűre választani. Ha lehetséges, a potenciálkiegyenlítő vezeték keresztmetszetét négyszögletes, vagy lapos keresztmetszetűre kell választani. 4.2.2

Hálós felépítésű potenciálkiegyenlítés

A szabványok (DIN VDE 0100-410 és 540) megkövetelik a vezetőképes építményrészek és fémes rendszerelemek bekötését a potenciálkiegyenlítő rendszerbe. A szabvány azonban keveset mond arról, hogy a csatlakoztatott részek egymással való összekötése hogyan alakítandó ki. Mivel az összekötés megvalósítása hatással van az EMC-re, néhány dolgot itt külön meg kell említeni. A potenciálkiegyenlítő rendszerbe bekötendő fémes elemeknek tekintendők a különböző fém vezetékek és a kábelek árnyékolásai is. Ezek bekötése kétféle módon lehetséges: • •

hálós felépítésű potenciálkiegyenlítési módon, csillag (fa-, vagy sugaras) felépítésű módon.

Mindkét megoldásnak vannak előnyei és hátrányai. A hálós felépítésű potenciálkiegyenlítést már a neve is jellemzi. Ennél a megoldásnál arra törekednek, hogy az egyes részek között mennél több összekötési pont jöjjön létre. A hálós felépítésű potenciálkiegyenlítés vázlatát a 7. ábra szemlélteti

7. ábra Hálós felépítésű potenciálkiegyenlítés

11



Ábrafeliratok: Haupt PAS

EPH főcsomópont

Minél sűrűbben vannak a hálós kötési pontok, annál jobb az árnyékoló hatás, a potenciálkiegyenlítő hálózatban fellépő zavaró áramok (indukált és/vagy vezetett áramok) annál több felé oszlanak szét, hatásuk annál kisebb. A hálós felépítésű potenciálkiegyenlítő rendszert oly módon lehet létesíteni, hogy bekötik a rendszerbe a kábelek árnyékolásait, az épület fém szerkezeti elemeit, az épület vasalatait, a víz-, és egyéb fém csöveket, a szellőzőket, kábelcsatornákat, kábeltálcákat. A PE síneket az épület elosztóiban szintén bekötik a hálós felépítésű potenciálkiegyenlítő rendszerbe. Abban az esetben, ha az épület vasalatai beköthetők, akkkor azokat az alábbbi módok valamelyikének alkalmazásával célszerű megvalósítani: •

a vasalati hálót legalább 5 méterenként össze kell hegeszteni, és a potenciálkiegyenlítéssel mennél több helyen össze kell kötni. Ezekhez az összekötésekhez az un. földelési fixpontokat célszerű alkalmazni, melyeket még a beton beöntése előtt a vasalattal összekötnek és a kiöntött betontesten ezek jól definiált csatlakozás pontokat képeznek. Ha a vasalatok hegesztése statikai okok miatt nem megengedett, akkor az összekötésekhez erre alkalmas kötőelemeket kell alkalmazni.

•

A poteciálkiegyenlítéshez való csatlakozáshoz a vasalatba külön, nem szigetelt vezetőt (gömbvasat, laposvasat) építenek be, és ezt az épület-vasalatához kötöző dróttal rögzítik és ennek a vezetéknek kb. 5-10 m-enként való összekötésével (hegesztésével vagy csavaros kötésével) alakítják ki a hálós összekötést.

Földelő gyűjtővezeték Ha egy helyiségben, vagy egy berendezés környezetében túl kevés földelő csatlakozási pont adódna, akkor földelő gyűjtővezetéket lehet létesíteni. A földelő gyűjtő vezeték alkalmazása esetén a fő földelő kapocshoz, vagy sínhez csatlakozó gömb-, vagy laposvason keresztül a lehető legrövidebb úton kell a földelést az egyes berendezésekhez odavezetni. Ennek a földelő gyűjtő vezetéknek a csatlakoztatások szempontjából könnyen hozzáférhetőnek kell lenni. Például a földelő gyűjtő vezető gyűrű formájú kialakítása esetén a helyiség belső falán, a padlóburkolatok fölött 30-50 cm magasan az egész helyiségben körbefutóan célszerű szerelni és amilyen gyakran csak lehet, a meglévő potenciálkiegyenlítéssel összekötni. (A földelési fixpontokon keresztül lehet bekötni az épületvasalatokat, a fém csöveket, az elosztók PE sínjeit, a kábeltálcákat, stb.) Az épület belsejében minden villamosan vezető részt, például a fém ajtókat, a fém csöveket, a fém kábeltálcákat, szignifikáns módon akár több helyen is össze kell kötni. A szigorú működési követelményű központi egységeket magába foglaló helyiségeinél (EMC védett helyiségek) ajánlatos az egész helyiséget 50 cm hálóméretű réz litze hálóval árnyékolni, és az egyes készülékek tokozatát a hálóval a lehető legrövidebb úton összekötni. A hálót magát a helyiség PE potenciálkiegyenlítésével össze kell kötni. Az összekötő vezetékeket előnyös a fal felületén kialakított árnyékoló hálóhoz közvetlenül csatlakoztatni. A hálós felépítésű potenciálkiegyenlítés előnyei Az előnyöket már korábban említettük. A vezetett áramok (ha egyáltalán vannak) szétoszlanak az egyes vezetőkön, így lényegesen csökkennek a hálóméret csökkenésével. Maga a háló, mint egy árnyékolás is működik. Ha a hálóra mágnese mező hat, akkor benne olyan áram indukálódik, melynek mágneses tere ellene hat a ráható indukciónak. Mivel a háló formájú potenciálkiegyenlítés kevésbé zavarérzékeny, a rosszul, vagy hibásan kialakított hálóhurok (rossz, vagy hiányzó összekötés) nem ront olyan mértékben a helyzeten, hogy az zavart okozna. A hálós felépítésű potenciálkiegyenlítés hátrányai A létrejövő vezetett áramok nem kerülhetők el, jóllehet az egyes vezetékekben eloszolva csökkennek. A mágneses tér hatására a hurkokban indukálódó áramok kisebb mértékben fognak visszahatni az őt létrehozó mágneses mezőre, de legrosszabb esetben is csak az informatikailag érzékeny berendezések működését zavarhatják. Ennek elkerüléséhez sűrűbb háló (kisebb hurokméretű háló) alkalmazása szükséges.

12


4.2.3


Csillag felépítésű potenciálkiegyenlítés

Ebben a megoldásban a potenciálkiegyenlítő összeköttetések un. nyitott rendszert képeznek, ami azt jelenti, hogy a fogyasztók „teste” és az elosztókban lévő PE sínek egy csillag ágat alkotnak , és az egyes ágak a földelésre egy közös pontban csatlakoznak. (8. ábra) Ha a potenciálkiegyenlítő rendszer csillag felépítésű, akkor minden részét, (amelyik a potenciálkiegyenlítő rendszerre csatlakozik) megfelelően szigetelt módon kell szerelni, a nem szándékolt összekötések (hurkok ) elkerüléséhez. Egy nem-szándékosan kialakuló hurok az egész rendszer értelmét kétségessé teheti.

8. ábra Csillag felépítésű potenciálkiegyenlítés Ábrafeliratok: Haupt PAS

EPH főcsomópont

Az egyes potenciálkiegyenlítő ágaknak csak a közös földelési ponton keresztül van a földeléssel kapcsolata. Ez feltételezi azt, hogy az egyes berendezések földtől elszigeteltek legyenek, a szigetelés állapotának ellenőrzésével, kell meggátolni a nemkívánatos földelési pontok és hurkok kialakulását. A csillag felépítést általában kisebb rendszerként, vagy épületek egyedi részrendszereként alkalmazzák. Példaként Tűzjelző berendezés A kábelek árnyékolásait általában a központnál kötik mereven össze a potenciálkiegyenlítéssel. A többi helyen a kábelek árnyékolásait és a csatlakozó berendezések testpontjait egymással összekötik ugyan, de nem kötik össze a potenciálkiegyenlítő rendszerrel. Így elkerülgető, hogy az árnyékoláson keresztül hurkok alakuljanak ki, és az árnyékoláson nem kívánatos kiegyenlítő áramok follyanak.

13



A csillag felépítésű potenciálkiegyenlítés előnyei Nem alakulhat ki bennük más berendezés által keltett hurokáram, mert nem alakulhat ki a hurok, így az indukált hurokáramok kialakulása is kizárt. A csillag felépítésű potenciálkiegyenlítés hátrányai A csillag felépítésű rendszer a zavarokra nagyon érzékeny, mert a szigetelten szerelt rendszerben a nemszándékos összekötések az egész rendszer struktúráját megváltoztatják, a működés biztonságát kérdésessé tehetik. Ezt a rendszert gondosan, körültekintően kell megtervezni és a szigetelések állapotának ismételt ellenőrzésével üzemeltetni. Az 1. Táblázat foglalja össze, hogy melyik rendszert hol és hogyan célszerű alkalmazni. Figyelem: A PE rendszer kialakítását és annak a földpotenciálhoz való csatlakozását nem szabad a hálózati betáplálás központi földelési pontjával összetéveszteni! (Lásd 4.1 fejezetet) Itt az épület összes vezetőképes részének a potenciálkiegyenlítésbe való bevonásáról van szó, míg a 4.1 fejezet a betáplálás PEN vezetőjének a potenciálkiegyenlítő rendszerrel való összekötését tárgyalja! Változat

Jellemzők

Beépítés

Megjegyzés

Csillag felépítés

Az összes védővezetőt egy pontba vezetik, és ott kötik össze a földeléssel

Helyileg korlátozott kiterjedésű, vagy egyedi berendezésekben

Adott esetben nagyon zavar-érzékeny

Hálós felépítés

Az összes védővezetőt amilyen gyakran csak lehet egymással és a földeléssel összekötik

Általában a szokásos berendezésekben

Kevésbé zavar-érzékeny

1. Táblázat A csillag és a hálós felépítés tulajdonságainak összefoglalása 4.3

Hálózat kiépítés, nyomvonal fektetés

4.3.1

Csillag felépítésű potenciálkiegyenlítés

Egy villamos rendszerben az EMC feltételek többek között azzal teljesíthetők, ha • • •

Elkerülik a vezetékhurkok kialakulását, vagy csökkentik a hurokméreteket, Csökkentik az induktív csatolásokat, Csökkentik a zavarforrások zavarkibocsátását.

Ezen az intézkedésekkel a tervező, valamint a kivitelező mindig képes a zavarérzékenységet befolyásolni. Ez a fejezet az EMC követelményeknek megfelelő kábelezéseket tárgyalja. A következő intézkedéseket kell a kábelezés rendszerének kialakításakor figyelembe venni: •

A zavaráramok csökkentése érdekében lehetőség szerint már a transzformátor állomástól kezdődően TN-S rendszerű kábelezést kell létesíteni. Többszörös betáplálás esetén a transzformátorok PEN vezető csatlakozásait egy, és csakis egy közös helyen szabad az épület földelő rendszerével összekötni! (4.1 fejezet).

14



•

A kábeleket és vezetékeket olyan árnyékolt környezetben kell fektetni kábelcsatornákban, kábelaknákban), melyek mind a PE rendszerhez csatlakoznak.

•

A fő-, felszálló-, és elosztó vezetékeknél a csillag felépítést célszerű alkalmazni, ahol különösen fontos az ellátás és irányítástechnika biztonsága érdekében a hurokképződés elkerülése, ott a teljes kisfeszültségű területen. Lásd a 9. ábrát).

•

Az előző pontot kiegészítve, fel kell hívni a figyelmet magában a kábelezésben kialakuló hurokképződés elkerülésére mind -

(fém

csövekben,

az erősáramú tartományban (lásd a 11. ábrát), ahol pl. a PE vezető a potenciálkiegyenlítéssel, vagy a betápláló kábel N és fázisvezetői együtt egy zavarforrást jelentő hurkot képeznek , és ehhez lásd még itt az utolsó bekezdést.)

mind -

az informatikai tartományban (pl. egy rendszerhez, vagy berendezéshez csatlakozó különböző rendszereknél),

illetve mindenütt, ahol az energiaellátó és az informatikai vezetékeket csatlakoztatni kell az egyes berendezésekhez. Végezetül ez azt jelenti, hogy a különböző rendszerekből érkező de egy készülékhez csatlakozó hozzávezetéseket lehetőleg egymáshoz közel kell fektetni (10. ábra) és egymáshoz közel kell a készülékbe beléptetni, árnyékolás vagy fém elválasztás esetleges alkalmazásával.

9. ábra Csilllag (fa) felépítés elvi kapcsolása Ábrafeliratok V

galvanische Verbindung (z. B. Steuerleitung) unbedingt vermeiden

V

Galvanikus összeköttetés (pl. vezérlő vezeték) feltétlenül kerülendő

HV UV KV

Hauptverteiler Unterverteiler Kleinverteiler

HV UV KV

főelosztó alelosztó kiselosztó

15



10. ábra A kábelezésből adódó hurokképződés egy TV készüléknél (Antennakábel – villamos hálózati csatlakozás – antenna földelő vezetéke), Ábrafeliratok Antennenzuleitung Induktionsschleife Erdungsleitung L N PE Verteilung kWh PAS HAK Vom EVU

Antenna csatlakozó vezeték Indukciós hurok Villámvédelmi földelő vezeték L N PE Elosztó KWh fogyasztásmérő EPH HAK épület főelosztó Áramszolgáltatótól

•

rövid kábel és vezeték-hosszak-ra kell törekedni (rejtett tartalékokat a kábelhosszokban nem szabad beépíteni).

•

A kábeleket és vezetékeket lehetőleg árnyékoltra kell választani. Az árnyékolások két végén (kisfrekvenciás zavarok ellen legalább az egyik végén) az árnyékolásokat körkörös csatlakozással a potenciálkiegyenlítéshez kell csatlakoztatni.

•

Az energiaellátó kábeleknek lehetőség szerint koncentrikus védővezetővel ellátott (NYCW, NYCWY) szerkezetűnek kell lennie. A többvezetős kábel fázisvezetőinek árama a védővezetőben áramot indukál, mert a többvezetős kábel védővezetője mindkét végén a berendezések potenciálkiegyenlítéséhez csatlakozik. Ez a PE vezetőből és a PE rendszerből képződő hurok úgy működik, mint egy transzformátor rövidre zárt szekunder tekercse. (11. ábra) A transzformátor primer tekercsét a többvezetős kábel fázisvezetői képezik, és ezek, az előzőekben említett hurokban a hurok nagyságától függő feszültséget indukálnak, amely 1-20 A áram létrejöttét eredményezheti. Ez koncentrikus védővezetőjű kábel alkalmazásával elkerülhető.

16



Példa Egy 10 m hosszú kábelen 80 A névleges áram folyik. A védővezetőn 2A áram mérhető, melyet a fázisvezetőkön folyó áramok keltettek. (A kábel nem a potenciálkiegyenlítés mentén helyezkedik el. Lásd a következő bekezdést.) Ugyanez az érték, egy koncentrikus védővezetőjű kábel lefektetése esetén 30 mA lett. Megjegyzés: Ez a jelenség még erősebben érvényesül, ha az áramkört egy-eres kábelekből alakítják ki.

11. ábra Egy áramkör szimbolikus ábrázolása Az üzemi áram hatása a PE vezetőből és a potenciálkiegyenlítésből képződő hurokra. Ezt a hurkot a mágneses erőterek révén további behatások is érik Ábrafeliratok NHV UV L1 N PE Diese Flaeche zwischen N- und L1 Leiter bildet die „Primaerseite des Transformators”

NHV Főelosztó UV alelosztó L1 N PE Ez az N és L1 vezetők közötti felület képezi a transzformátor primer oldalát

Die PE Schine ist galvanisch mit dem Gehaeuse der UV verbunden. (Dies gilt auch für die HSV)

A PE sín az UV elosztó házával galvanikusan össze van kötve. (Ez érvényes a HSV-re is)

Das Gehaeuse ist galvanisch mit dem Potentialausglech verbunden (z.b. über Armierung oder Rohre usw.)

A (fém)ház a potenciál-kiegyenlítéssel galvanikusan össze van kötve (például az épület vasalatán vagy a csővezetékeken stb. keresztül)

Potentialausgleich

potenciálkiegyenlítés

Diese Flaeche (ausgespannt durch PE-Leiter und Potentialausgleich) bildet die „kurzgeschlossene Sekunderwicklung des Transformators”

Ez a felület (a PE vezető és a és a potenciálkiegyenlítés között) képezi a transzformátor rövidrezárt szekunder tekercsét

17



•

A kábeleket és vezetékeket lehetőleg közvetlenül egymás mellett, vagy fémesen összeépített kábeltartó szerkezeten a potenciálkiegyenlítés mentén kell lefektetni. Ez csökkenti (a PE vezetőből és a potenciálkiegyenlítő rendszerből képződő) hurok méretét, amelybe a 11. ábra szerint a mágneses erőtér áramot indukálhat.

•

A villamos erőterek hatásának hatásos csökkentése érdekében célszerű a vezetékeket falba süllyeszteni.

•

A megfelelő fém tokozású sínes elosztó berendezéseket célszerű alkalmazni.

•

A különböző rendszerek kábeleit és vezetékeit térben szét kell választani. (különböző feszültségek és funkciók szerinti szétválasztás 12.ábra.)

12. ábra A vagyonvédelmi kisfeszültségű vezetékek és a villamos energiaellátás kábeleinek szétválasztása (Forrás: VdS Schadenverhütung /VdS Német Kárbiztosítók Szövetsége/) Ábrafeliratok Kabel und Leitungsverlegung in a) Raeumlichem Abstand b) Kaenelen mit metallenen Trennstegen c) separaten Metallrohren d) separaten metallenen Kabelkanaelen •

Kábelek és vezetékek fektetése a) térben elkülönítve b) csatornában fém elválasztással c) külön fém csövekben d) külön fém kábelcsatornákban

Elegendő távolságok betartása a villamos energiaellátás, a transzformátorok és az elosztó berendezések kábeleinek és vezetékeinek nyomvonala között. Különösen a képernyős berendezések és kijelzők érzékenyek a szórt mágneses erőterekre. Mivel már 1 μT mágneses fluxus-sűrűség súlyos zavarokat képes okozni. Ezt, mint általános érvényű határértéket vezették be a képernyős berendezéseket tartalmazó helyiségekre. A határérték betartásához a monitoros munkahelyeket a mágnese teret gerjesztő forrásoktól elegendő távolágban szabad csak létesíteni. (Erősáramú kábelezés, elosztók, felvonó hajtás, sínes elosztó berendezés stb.) A 2. táblázat közelítő irányszámokat ad meg a szokásos berendezéseknél megengedhető minimális távolságokra., amelyekkel a biztonsági határokon belül lehet maradni. (Lásd 4.1 fejezetben közölt példát.)

18



Villamos berendezés, vagy készülék fajtája

Legkisebb távolság monitoros Munkahelytől

Egyenáramú motor 100 kW

3 m -4 m

Többvezetékes PEN vezetős kábel, a táptranszformátor és az épület NHV főelosztója között, az épületrészek közötti hatásos 20A (50A) differenciál árammal, Lásd a 4.1 fejezet példáját

>4 m (>10m )

Áramszolgáltatói berendezések >100 kVA teljesítménnyel

4 m - 8 m teljesítménytől függően

Háromfázisú transzformátor 630 kVA

5m–8m

Kisfeszültségű kapcsolóberendezés In = 1000 A

5m–8m

Villamos vontatás felsővezetéke

20 m – 40 m 2. Táblázat

A monitoros munkahelyek és a villamos berendezések legkisebb távolsága •

Az ellátó rendszerek bevezetése egy adott helyre a védettségű helyre ,

•

Habár az előírások adott körülmények között megengedik az N vezető keresztmetszetének csökkentését, célszerű ettől eltekinteni. (lásd a 4.2.2 pontban a „felharmónikusokról még egy kicsit részletesebben” c. leírást.

•

Az egyeres kábelek kiválasztását kerülni kell. Ha ez nem lehetséges, akkor a fázisvezetőket szorosan egymás mellett, háromszőg alakban kötegelve kel fektetni. A hozzájuk tartozó N vezetőt szintén szorosan mellettük kell vezetni. Ha több rendszer vezetékeit fektetik, (pl. 2xL1, 2xL2,és 2xL3) akkor azokat mindig szorosan egymás mellett kell elrendezni (lásd 13. ábra). Különösen gyakran a transzformátoroktól elmenő vezetékeket fektetik hibásan, aminek következtében zavaró mágneses terek jönnek létre. A párhuzamosan futó áramvezető sínek esetében is a szimmetrikus elrendezés ajánlott és EMC szempontból is ez a kedvező.

13. ábra Vezetékek fektetésének elvi elrendezése több rendszer egyvezetékes kábelezésénél

19

PROT-EL Műszaki és Kereskedelmi KFT. 1026 Budapest Pasaréti u. 25. Tel./Fax: 326-1072 www.prot-el.hu 4.3.2


Kábelcsatornák, kábeltálcák

A kábeleket és vezetékeket lehetőség szerint fám kábeltartó szerkezetekre (szerkezetekbe) csatornákba, kábelvályúkba, stb. célszerű fektetni. Mint ahogy a hurkolt potenciálkiegyenlítés tárgyalásánál már rámutattunk, ezeket a fém kábeltartó szerkezeteket amilyen gyakran csak lehet, be kell kötni a potenciálkiegyenlítésbe. Ez a következő előnyökkel jár: 1.

A potenciálkiegyenlítő hurkok sűrűsödnek és méretük csökken.

2.

Nő az épület, valamint az adott tér árnyékoltsága.

3.

Mivel a kábeltálcák és a felfekvő PE vezetők között elhanyagolható a távolság, nem alakul ki olyan hurokméret (lásd a 11. ábrát), amelyben az áramot vezető fázisvezetők jelentős zavarfeszültséget tudnának indukálni.

4.

A kábelek és vezetékek mágneses sugárzását a fém kábeltálcák kedvezően árnyékolják.

5.

Az árnyékolt kábelek és vezetékek alkalmazásával elkerülhető, hogy a potenciálkiegyenlítésbe bekötött kábeltálcák és az árnyékolások között hurok képződjön. (Lásd az előz 3. pontot) A kábelek és vezetékek fektetési módja tehát jelentős befolyást gyakorol a rendszer EMC összeférhetőségének minőségére.

Alapvető követelmények a szerelési rendszerhez Mint ahogy már említettük, a vezetékeket és kábeleket célszerű olyan fém kábeltálcákban, csatornákban vezetni, ahol azok . fémesen össze vannak kötve (Lásd 14. ás a 15. ábrát.) •

A kábeltálcákat és kábelcsatornákat ahol csak lehet a földeléssel és az épület potenciálkiegyenlítésével is össze kell kötni. (Lásd 16. ábra.)

•

A nem folyamatosan szerelt kábelcsatornákat két összekötő vezetékkel össze kell kötni. IT vezetékek fektetésénél a szalagos átkötés kerülendő. (Lásd 14. ábra)

•

Párhuzamosan, vagy egymás alatt fektetett kábelnyomvonalak 10 – 20 m-enként összekötendők.

•

Az egymást keresztező kábelnyomvonalak az egymás alatti pontokon összekötendők. (Lásd 15. ábra.)

•

A szintváltó zónában a felszálló és szintváltó a kábellétrákat a potenciálkiegyenlítéssel és magas épületeknél az épület fémszerkezeteivel is össze kell kötni. (Lásd 16. ábra.)

•

Közös szintváltó zónák alakítandók ki az energiaellátó, az informatikai, az épület-informatikai kábelezés stb. számára.

•

A kábelnyomvonalakat úgy kell kialakítani, hogy azok a zavarérzékeny berendezésektől, (vevők) lakóhelyiségektől, hálószobáktól minél távolabb legyenek. Itt a külső zavarforrásokat is, mint a milyenek villámáram levezetők, figyelembe kell venni. Lásd DINVDE 0100-444 idézetet: 444.4.5 Az energiaellátó kábeleknek és a jelvezetéki kábeleknek a külső villámvédelem (LPS) villámáram levezetőjétől leválasztottnak, és például legalább 2 m távolságban haladó nyomvonalon vezetettnek kell lenniök, vagy árnyékolást kell alkalmazni.

•

A különböző rendszerek (mint például az energia-, illetve jelkábelek) lehetőleg külön kábelcsatornában szerelendők. (Lásd 17. ábra.) Ahol ez nem lehetséges, ott az egyes rendszerek között a megfelelő fektetési távolságot be kell tartani, a feszültség, és a működési feltételek függvényében. A távolság csökkenthető, ha árnyékoló elválasztókat alkalmaznak, vagy a kábeleket a mindkét végén a potenciálkiegyenlítéshez csatlakozó fémcsőben vezetik, vagy árnyékoló beszövést alkalmaznak.

20



Megjegyzés: A fém kábeltartó szerkezetek nem alkalmazhatók védővezetőként! 14. ábra Fém kábelcsatornák összekötése Az összekötések lehetőleg folyamatosak, nagyfelületűek és átmenők legyenek Ábrafeliratok falsch nicht empfohlen richtig

helytelen nem ajánlott helyes

15. ábra Kábelcsatorna kereszteződések összekötése

21



16. ábra Kábellétra összekötése az alapföldelővel Ábrafeliratok Verbindung der Steigetrasse über Erdungsfestpunkt in der Wand mit Stahlarmierzung oder mit Fundamenterder

A felszálló kábellétra összekötése a falban lévő földelési fixponton át a vasalattal, vagy az alapföldelővel

17. ábra Különböző rendszerek elválasztott kábelfektetése

22



Ábrafeliratok Leistungskabel Hilfsstromkreise Datenkábel empfindiche Stromkreise

Erősáramú kábelek Segédáramkörök informatikai kábelek érzékeny áramkörök

*) Anschlusspunkt Nationále ANMERKUNG Hier sind → 30 cm vorgesehen

Csatlakozó pont, a nemzeti megjegyzés szerint, itt 30 cm

Megjegyzés az épületből kilépő kábelezésekhez és vezetékezéshez: Az épületből kilépő kábeleket és vezetékeket mindig zárt fém kábelcsatornába kell fektetni. Ha ez nem lehetséges, akkor vasalattal rendelkező kábelcsatornát kell létesíteni, ahol a vasalat két végpontját az épület potenciálkiegyenlítő rendszeréhez kell csatlakoztatni. Egy további lehetőséget jelent, ha a kábelek villámáram terhelést elviselni képes árnyékolással rendelkeznek. Abban az épületben, ahol fém kábelcsatorna rendszereket alkalmaznak, a kábelezés kilépésénél különös figyelmet kell fordítani az anyagok megválasztására és a korrózióvédelemre! 6.

Új műszaki kihívások, új kompetenciák

Remélhetőleg az eddigiekből világossá vált, hogy bizony ma már nem tekinthető rendben lévőnek a világunk, és addig nem is lesz rendben, amíg a villanyszerelésben nem veszünk tudomást a körülmények alapvető megváltozásáról. Aki csúcstechnikai berendezéseket és rendszereket akar üzemeltetni, az nem tehet úgy, mintha az energiaellátás területén az utolsó ötven évben semmi sem változott volna! Itt igazán érvényes az a mondás, hogy „új bort a régi tömlőkbe!„! Sokaknál a dolgok újra-gondolása szükséges. Legelőször is a villamos berendezések üzemeltetőinél. Ha egy villamos üzemeltető megrendelőként lép fel, akkor késznek kell lennie arra, hogy szakmai szempontból korrekt és korszer megoldásokért elfogadható árat fizessen! Nem teheti meg, hogy a legújabb és leggyorsabb sportautót kívánja használni, de a futóművet költség okokból „autótörténeti régiségek” közül választja meg! A biztosítóknak e területen szintén nem elhanyagolható (sőt döntő) lehet a befolyásuk. A biztosítási gyakorlatban még mindég az a mentalitás érvényesül, (amit meg kell változtatni) mely szerint: „nincs szükségem drága szakemberekre és költséges védelmi megoldásokra, mert én biztosított vagyok”. Természetesen minden biztosító társaság a saját útját járja és igyekszik ügyfeleit gazdaságos költségráforítással alátámasztott szaktanácsaival meggyőzni a saját gyakorlata helyességéről. Végül a tervezés és kivitelezés gyakorlatát is át kell értékelni és át kell gondolni. Könnyelműen jár el az, aki úgy tervez és kivitelez ma, mint ahogy azt a múlt század hatvanas-hetvenes éveiben megszokta! Ez utóbbi különösen azt hangsúlyozza, hogy a villamos berendezések tervezési és kivitelezési kompetenciája (illetékessége) oly módon kerüljön átgondolásra, amelyekről nem feltételezhető, hogy az magától fog a gyakorlatban érvényesülni. Kompetencia: a.) visszahat az üzemeltetőre, mert berendezéseit biztonságosabban és megbízhatóbban tudja üzemeltetni, b.) visszahat a biztosítóra, mert ügyfeleit korszerű szaktanácsokkal tudja ellátni. Ezzel a kompetenciával a tervezőnek és a kivitelezőnek rendelkeznie kell, illetve kínálnia és ajánlania kell tudni. Ebben az értelemben a Német Biztosítók Szövetsége (GDV) és a VdS Köln kárszakértői szervezete életre hívta az alábbiakban ismertetettek szerinti szakértői eljárást.

23

PROT-EL Műszaki és Kereskedelmi KFT. 1026 Budapest Pasaréti u. 25. Tel./Fax: 326-1072 www.prot-el.hu 5.1


A téma kezdete

Évek óta panaszkodnak a biztosító társaságok, és cégek a túlfeszültség károk és kártérítési esetek számának növekedésére. Példaként egy közepes méretű német biztosító cég 2000 évi regisztrált adatait ismertetjük. Épületbiztosítás: Villámkárok Túlfeszültsékárok

348 2.489

Társasház biztosíts Villámkárok Túlfeszültségkárok

383 10.775

Durva közelítéssel mondható, hogy a biztosító társaságok nagyságától és területi méretétől függően tízezer és nyolcvanezer káreset fordul elő évente, amelyet feldolgozni és kártéríteni kell. Ez egy teljesen lehetetlen és elviselhetetlen állapot! Ezt a problémát még az is fokozza, hogyha az alkalmazott védelmi intézkedések nem elegendőek, illetve hatástalanok mert szakszerűtlenül tervezték és/vagy kivitelezték. Ez mind a biztosítónak, mind a biztosítottnak kellemetlen, mert a védelmi célú beruházásai ellenére kára keletkezik. Az, hogy a biztosító társaságok érthető módon szeretnék a hozzáértő szakemberek listáját megkapni, akik ebben a témában jól kiismerik magukat magától érthetődő. Végül is olyan ügyfelek a kívánatosak számára, akiknek e témában sikerül a káreseteket kivédeni, és ezeket az elismert partnereket megtartani igyekszik, illetve megtartani és további korszerű tanácsokkal segíteni. A Német biztosítók Szövetsége (GDV) ezt a feladatot a VdS Schadenverhütung Köln intézete bízta. 5.2

Az első lépések

A kárrendezés felvette a kapcsolatot az egyesületekkel, intézetekkel és a szakcégekkel, akiknek többéves tapasztalataik vannak ezen a területen. Így létrejött egy együttműködés az alábbi cégekkel: • • • • • • • • •

ABB/VDE DEHN+SÖHne GmbH+ CO.KG Deutsche Gesellschaft für EMV Technologie (DEMVT) Gütegemeinschaft für Blitzschutz e.V./RAL OBO Betternann GmbH & Co. Phoenix Contact GmbH & Co. KG Verband der Blitzschutzbauer (VDB) VDE Prüf-, und Zertifizierungsinstitut Zentraverband der Deutschen Elektrohandwerks (ZVEH)

Ilyen módon létrejött egy koordinációs szakértői bizottság, (KA) amelyik ezen cégek intézetek, egyesületek munkatársaiból áll. Ez a bizottság készítette el az alábbi kétfokozatú oktatási és képzési anyagot. •

Villám-, és túlfeszültség-védelem

•

EMC a villamos szerelésben és a felharmonikusok

Ehhez elkészült a tematika és a szemináriumi oktató anyag, amit egy egységes színvonalú EMC szakértői oktatáshoz lehet felhasználni, függetlenül attól, hogy az egyes szakértők hol és mikor fejezték be a korábbi képzésben való részvételüket . Különösen az elsőként említett témában bizonyult hasznosnak a tanterv és a szemináriumi oktató anyag, az ABB továbbképzéseken ismertetett időszerű gyakorlati tapasztalatokkal kiegészítve. Ezek képezték a korszerű, a technika mai állását tükröző oktató anyag alapját.

24



A második témakörben is sok hasznos gyakorlati tapasztalat gyűlt össze, amelyeket a célkitűzések összeállításához használtak fel. Különösen a Bundestechnologiezentrum für Elektro-, und Informationtechnik in Oldenburg (Szövetségi Elektro-, és Információs-tecnnológiai Centrum Oldenburgban), a DEMVT és a VdS által összegyüjtött anyagok voltak hasznosak. Mindkét témában az oktatás egy-egy hétig tart, és vizsgával zárul. Az oktatást a VdS által elismert oktatási intézményekben (városokban) tartják, szigorúan az írásos anyag szerint. Ezidő szerint az alábbi helyeken zajlanak a képzések: •

Bundestechnologiezentrum für Elektro-, und Informationtechnik ie.V. (bfe) in Oldenburg. (Szövetségi Elektro-, és Információs-tecnnológiai Centrum Oldenburgban)

•

Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE), „Tagungen und Seminare” in Frankfurt (Zweigstelle in Berlin) (Elektrotechnikai, Elektronikai és Információtechnikai Szövetség (VDE) „Szakmai napok és szemináriumok” részlege Frankfurtban ( kirendeltség Berlinben)

•

VdS Schadenverhütung, Schulung und Information in Köln in Verbindung mit Berufsbildungsstaette Westmünsterland GmH (bbs) in Ahaus. (VdS Kárelhárítás, Képzés és Információ Kölnben, Együttműködve a Westmünsterland GbH Ahaus-ban lévő szakképzésével)

•

Hochschule für Technik und Wissenschaft (HTW) in Saarbrücken (A Saarbükkeni Műszaki és Gazdasági Főiskola )

•

Berufsbildungszentrum in Karlsruhe (Karlsruhei Szakképző Központ)

•

Volkshochschule Pockingen (Berufsbildungszentrum) (Pockingeni Népfőiskola (Szakképző Központ)

5.3

A VdS által elismert EMC szakértők

Ebbe a körbe azok a szakemberek tartoznak, akik villamos berendezéseket terveznek, vagy kiviteleznek, illetve szakvélemény kiadására jogosított felülvizsgálóként tevékenykednek. Ezek a szakemberek, ha az oktatás végén sikeres vizsgát tettek, a VdS által elismert szakértőkké válnak a villám-, és túlfeszültség-védelem, valamint a DIN VDE V 0185 szerinti villámvédelem területén. Ezen túl szakmai kompetenciát szereznek az EMC DIN V VDE 0185 Teil 4.6.1 fejezet szerinti területre is, mint „Alapos EMC ismeretekkel rendelkező villámvédelmi szakértő”. Ezt a kompetenciát a VdS kármegelőzési rendszerében nyilvántartják, aktualizálják, a szükséges továbbképzéseket szervezik, és ellenőrzik. Minden EMC szakértőt a VdS jegyzékében tartja nyilván (VdS 2832). A 18. ábra az EMC szakértők képzési és minősítési rendszerét grafikus vázlaton szemlélteti. 5.4

Előnyök a villamos berendezéseket üzemeltetők számára

A villamos berendezések üzemeltetői számára előnyös az, ha a VdS Schadenverhütung által nyilvántartott és minősített szakértők olyan ismeretekkel rendelkeznek, amelyeket a tervezésben, kivitelezésben szakmai felülvizsgálatban az üzemeltetők előnyösen vehetnek igénybe. Ezen az úton a villám-, és túlfeszültség károk szakszerű és ésszerű csökkentése, valamint a az EMC problémák szakszerű kezelése érhető el. Ebből automatikusan következik, hogy •

Csökken a tűz és balesetveszély,

•

Csökkennek az EMC problémákat okozó zavartatások,

•

Javul a berendezések rendelkezésre állása, növekszik a rendszerek megbízhatósága,

•

A károk kockázata csökken, csökken a kárelhárítás következménye

25



18. ábra VdS „Villám-, és túlfeszültségvédelmi és EMC szakértő képzés” folymata Ábrafeliratok Der Antragsteller für die Anerkennung zum EMV Sachkundigen

Javaslattevő az EMC szakértők elismerésére

Für Planung und Errichtung Elektrofachkraefte in Elektroinstallationsbetrieben, Blitzschutzbaufirmen u. ae.

Tervezésre és létesítésre Villamos szakemberek villamos szerelő cégnél és villámvédelmi cégnél és hasonlóknál

Für Planung und Beratung Fachplaner bzw. Prüfer und Berater für Technische Gebaudeausrüstung in Ingenieur- und Sachverstaendigenbüros

Tervezésre és tanácsadásra az épület kiépítésének szaktervezője, illetve felülvizsgálója a mérnöki, vagy szakértői iroda alkalmazásában

26



Die Ausbildung: zwei einwöchige Kurse mit Ansliessender Prüfung bei einer vom VdS anerkannten Ausbildungsstaetten

Képzés: két egyhetes, vizsgával záródó tanfolyam, melyet a VdS által elismert tanfolyamhelyen tartanakmeg

Die Zertifizierung: Hauptsaehliche Voraussetzungen für die Zertifizierung von Planern und Errihtern: > Bestandende Prüfung (sie oben) > Der Betrieb muss in der handwerksrolle Eingetragen sein. > Besitz der notwendigen Messgeraete.

Tanúsítás: A tervezők és kivitelezők tanúsításának legfontosabb feltétele: > sikeres vizsga (lásd fent) > működési engedéllyel rend. cég legyen

Die Zertifizierung: Hauptsaehliche Voraussetzung für die Zertifizierung von Planern: > Bestandende Prüfung (sie oben) > Besitz der notwendigen Messgeraete Und Normen

Tanúsítás: A tervezők tanúsításának legfontosabb feltétele > sikeres vizsga (lásd fent) > a szükséges műszerekkel és szabványokkal rendelkezen.

Die Eintragung ins Verzeichnis: Eintragung in das VdS Verzeichnis (Versicherungsverzeichnis) Die zertifizierten EMV-Sachkundigen werden in einem Verzeichnis geführt, dass an alle Versicherungen und potentiellen Kunden versand wird. Die Eintragung dokumentiert dem Versicherungunternehmen und Betrieben von elektrischen Anlagen eine Nachewiesene Kompetez.

Bejegyzés a névjegyzékbe: A VdS névjegyzékbe történő bejegyzés (biztosítói névjegyzé) Az EMC szakértők tanúsítása a VdS névjegyzéke történő bejegyzéssel történik, megyet minden biztosítónak és potenciális ügyfélnek megküldenek. A bejegyzés dokumentálja a biztosítóknak és a villamos berendezéseket üzemeltetőknek, hogy a szakember bejegyzett és tanúsított t szakértő.

5.5

>

a szükséges műszerekkel rendelkezzen

Előnyök a biztosítók számára

A biztosítók a VdS 2832 jegyzék alapján •

A jegyzékben szereplő EMC szakértők tanácsait a biztosított villamos berendezéseinek tervezésén és kivitelezésén keresztül felhasználva a biztonsági kockázat mértékét csökkenteni tudja.

•

Ezekkel az ismeretekkel kiegészítheti saját kockázatszámításait, vagy felhasználhatja azokat kárelemzéseiben.

5.6

Lehetséges működési terület az EMC szakértők számára

A VdS által regisztrált EMC szakértők számára lehetőség nyílik •

résztvenni speciális ismeretekkel rendelkező villamos szaktervezőként az új épületek, illetve bővítések, renoválások, vagy hasonló feladatok tervezésében,

•

gondoskodni arról, hogy az általa, vagy mások által tervezett megoldások kivitelezése szakszerűen történjen,

•

együttműködni a védelmi intézkedések szakértésében és annak ellenőrzésében, hogy a védelmi megoldásokat korrektül valósították meg és azok biztonságosan működnek,

•

résztvenni tevékeny tanácsadással az olyan megoldások tervezésben és kivitelezésben, amelyek csökkentik az üzemkiesések és a kiterjedt EMC károsodások veszélyét,

•

bekapcsolódni szakértőként egyes káreset kivizsgálásába azért, hogy kiderüljön a hiányzó biztonsági intézkedés, vagy kiderüljön, hogy melyik biztonsági berendezés nem működött rendeltetés-szerűen.

27


5.7


Információk, kapcsolatok

A VdS által elismert EMC szakértők névjegyzékét (VdS2832) továbbá a villám-, és túlfeszültség-védelemről, az EMC helyes kiépítésű villamos berendezésekről további információkat lehet beszerezni az alábbi címen: VdS Schadenverhütung Herr Dipl. Ing. Herbert Schmolke és Dipl. Ing Herr Hartmut Birke Amsterdamer Strasse 174 50735 Köln Telefon: 0221/7766-443 és -444 Fax: 0221/7766-307 E-mail: [email protected] és [email protected] www.vds.de

28

Fax:

Recommend Documents