Spínací, jisticí a ochranné přístroje pro obvody nízkého napětí 3.Část Ochrana před poruchovým obloukem (AFDD) Doc.Ing.Pavel Mindl,CSc.
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)
Paralelní poruchový elektrický oblouk mezi pracovními vodiči (a), mezi fází a ochranným vodičem (b) a sériový poruchový elektrický oblouk (c)
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
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
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.
Faktory, ovlivňující rozhodování o vybavení AFDD
Základní obvodová struktura AFDD X14 EMM Elektrické přístroje NN Vysokofrekven ční sonda vyhodnocuje signály v rozsahu od 22 do 24 MHz. RSSI (Received Signal Strength Indication - indikace síly přijatého signálu)
Typické průběhy základních a dále matematicky zpracovaných signálů v AFDD v případě sériového poruchového oblouku.
Typické průběhy základních a dále matematicky zpracovaných signálů v AFDD v případě paralelního poruchového oblouku.
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
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.
Kompletní měřicí pracoviště AFDD s testovacími vzorky přístrojů, sloužících jako zdroje maskovacího signálu
Konec X14 EMM Elektrické přístroje NN