X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Spínací, jisticí a ochranné přístroje pro obvody nízkého napětí 3.Část Ochrana před poruchovým obloukem (AFDD)
Doc.Ing.Pavel Mindl,CSc.
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Ochrana před elektrickým obloukem v rozvodech NN Možná místa vzniku elektrického oblouku v rozvodu NN
Nedokonalé spojení vodičů (nedotažené svorky)
Oblouk s omezeným proudem mezi pracovními vodiči (poškozená izolace)
Oblouk s omezeným proudem mezi pracovním a ochranným vodičem (poškozená izolace)
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Paralelní poruchový elektrický oblouk mezi pracovními vodiči (a), mezi fází a ochranným vodičem (b) a sériový poruchový elektrický oblouk (c)
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Při proudech zhruba do 3 A je celková energie v poruchovém místě větší než energie oblouku. Většina celkové energie je spotřebována na žhnutí kontaktů v poškozeném místě. Vznik karbonizované cesty a stabilního oblouku je při těchto nízkých proudech poměrně obtížný.
Data z měření na kabelu NYM-J při 2 A a 240 V
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Při proudech v rozsahu asi od 3 do 10 A je již celková energie v poruchovém místě téměř shodná s energií oblouku. Je to způsobeno tím, že při těchto proudech převažuje hoření oblouku nad žhnutím kontaktů. Fáze karbonizace izolace trvá v tomto konkrétním případě asi 16 sekund, poté se začnou objevovat stabilní oblouky a jejich stabilita vzrůstá až k 90 % (4. graf v obr.).
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Po několika dalšıch sekundách není již izolace schopna vydržet působení vysokých teplot a vzniknou zde první plameny.
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Princip činnosti AFDD je založen na kmitočtové analýze proudu oblouku v oblasti nízkých a vysokých frekvencí
Typický průběh kmitočtového spektra hořícího oblouku
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Vysokofrekvenční spektrum proudu elektrického oblouku může být ovlivněno „maskovacími“ frekvencemi. Ty mohou být vyvolány např. VF přenosy po síťových rozvodech (povelové signály HDO, signál internetu, atd.) a rušivými signály vyvolané např. komutací proudu na motorech elektrických spotřebičů. To zužuje frekvenční pásmo, použitelné pro jednoznačnou detekci elektrického poruchového oblouku. Z těchto důvodů nelze požívat jen VF složky proudu, ale kombinovat výsledky kmitočtové analýzy jak v oblasti NF, tak VF. Dalšími rozhodovacími faktory jsou doba trvání mimořádného jevu, velikost proudu, stabilita jevu apod.
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Faktory, ovlivňující rozhodování o vybavení AFDD
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Základní obvodová struktura AFDD
Vysokofrekven ční sonda vyhodnocuje signály v rozsahu od 22 do 24 MHz. RSSI (Received Signal Strength Indication - indikace síly přijatého signálu)
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Typické průběhy základních a dále matematicky zpracovaných signálů v AFDD v případě sériového poruchového oblouku.
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Typické průběhy základních a dále matematicky zpracovaných signálů v AFDD v případě paralelního poruchového oblouku.
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
AFDD musí pokud možno spolehlivě rozeznal rozdíly mezi chybami způsobenými hořícím chybovým obloukem a mezi provozními oblouky způsobenými provozem běžných elektrických spotřebičů, při kterých vybavit nesmí. Jedná se o spotřebiče nebo jevy, jejichž proudové průběhy obsahují vysokofrekvenční složky, podobné více či méně poruchovému oblouku. Patří mezi ně například: • Spotřebiče s univerzálním komutátorovým motorkem vrtačky, vysavače, mixéry apod. • Spínané zdroje • Stmívače • Proudy vzniklé při spínání zářivek • Oblouky vzniklé při zapínání a rozepínání vypínačů • Oblouky vzniklé mezi kontakty relé a stykačů • Oblouky mezi kontakty konektorů či vidlic a zásuvek
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Testování AFDD
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Testovací zařízení pro generování paralelního (nahoře) a sériového oblouku (dole).
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Schéma zapojení a skutečné provedení laboratorního zkušebního pracoviště AFDD.
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Kompletní měřicí pracoviště AFDD s testovacími vzorky přístrojů, sloužících jako zdroje maskovacího signálu
X14 EMM – Elektrické přístroje NN
Konec
