Védőkapcsolók

Áramvédő kapcsoló – Fi-relé

Az áram-védőkapcsoló érintésvédelmi kiegészítő eszköz.
Ez a legmodernebb és leghatékonyabb módja az érintésvédelmi kikapcsolásnak.

Áram-védőkapcsoló közismertebben a FI relé működési elve:

Az ÁVK (fi-relé) figyeli a fázis és a nulla vezetéken átfolyó áramot és ha a kettő nem azonos – azaz valahová szivárog az áram – akkor az ÁVK azonnal lekapcsol. A relé nagyon gyors (0,2 s) és érzékeny! Közvetlenül a villanyóra után, a kismegszakítók elé, vagy csak a védendő készülék, konnektor elé kell beszerelni. Csak a fázis és a nulla vezetéket szabad bekötni, a védővezetőt nem. Plusz áramot nem fogyaszt.
A FI relé szinte minden villanyszerelési boltban kapható, ára kb. 6.000. – 12.000.- Ft, bekötése villanyszerelési ismereteket igényel, villanyszerelővel kell felszereltetni. A hibás kivitelezés hamis biztonságérzetet ad. Az áram-védőkapcsoló érintésvédelmi kiegészítő eszköz. A FI relé nem váltja ki a kismegszakítót (biztosítékot), azaz nem véd a túlterhelés ellen! A relén feltüntetett értékek (pl. 400V 25A) a maximális feszültség és áramerősség értékeket mutatja. Igazából az áramerősségre kell figyelni, a villanyóra alatti kismegszakító értékével azonosnak vagy nagyobbnak kell a FI-relén szerepelnie. A 10 / 30 / 100 / 300mA érték az érzékenységet jelöli, azaz ekkora áramszivárgás esetén old le. Az érzékenység kiválasztása nagyon fontos, lakásban 30mA-est kell használni. A túl érzékeny relé választása gyakori, felesleges áramtalanításhoz vezet. Normál működés közben is lehet áramszivárgás, pl. hosszú vezetékek, sok berendezés esetén, nedves környezetben ( pince ) is felléphet.
Ma már minden háztartásba erősen ajánlott az áram-védőkapcsolót villanyszerelővel beszereltetni, például: villanybojler bekötésnél, sőt a jakuzzi, fürdőszoba, dugaljaknál már kötelező is.

 

Száraz anyag, csak mazoistáknak!

Az áram-védőkapcsolók kiválasztása (villanyszerelő ismeretek)
Az áram-védőkapcsolók kiválasztása
A szaklap előző számában láthattuk az áram-védőkapcsolók (ávk) áttekintő táblázatát, benne a 2- és 4-pólusú típusokkal, a pillanatkioldású és szelektív változatokkal, az A- és AC-osztályú készülékekkel. Az áram-védőkapcsolóknak – mint azt látni fogjuk – több altípusa is a felhasználók rendelkezésre áll. Ennek ellenére inkább csak az alaptípus, a klaszszikus FI-relé terjedt el, noha az áram-védőkioldó és a kombinált készülék is méltán tarthat igényt a villanyszerelők nagyobb érdeklődésére. A továbbiakban az “általánosságban vett”, 125 A-ig használatos, 35 mm-es DIN-sínre (kalapsínre) szerelhető áram-védőkapcsolók kiválasztásáról írok. Ezen termékek felhasználása az elmúlt években örvendetesen növekedett, elsősorban a lakossági jellegű területen(Budapesten és vidéken), és ez mindenképpen kedvező tendenciaként értékelhető.
1. Milyen érintésvédelmi rendszerbe
kívánjuk az áram-védőkapcsolót beépíteni?
A védővezetős érintésvédelmi módok közül legjobban a TN-rendszer terjedt el Magyarországon az alacsony telepítési költségeknek köszönhetően (ez a rendszer található meg szinte valamennyi háztartásban). A TN-rendszernek valójában három altípusa létezik, mégpedig:
TN-C: a védővezető (PE) és a nullavezető (N) egy vezetékben egyesített (PEN). 10 mm2 Cu vagy 16 mm2 Al vezeték- keresztmetszet felett használható;
TN-S: a védővezető (PE) és a nullavezető (N) szeparált. A fogyasztók fémrészei a védővezetőhöz csatlakoznak. A TN-S rendszer (vagy 5-vezetékes rendszer) kiépítése kötelező 10 mm2-nél kisebb Cu vagy 16 mm2-nél kisebb Al vezeték- keresztmetszet esetén;
TN-C/S (1. ábra): a TN-C és a TN-S rendszer kombinációja oly módon, hogy a táppontból kiinduló TN-C rendszer PEN-vezetője kettéválik PE- és N-vezetőre. Magyarországon ezt a rendszert használjuk “TN” néven.

2. Milyen érzékenységű készüléket válasszunk?
Érintésvédelmi szempontból kétfajta alapesetet különböztethetünk meg (az IEC 60364/MSZ 2364/MSZ HD 60364 szabvány szerint).

1. Közvetlen érintés: az áramkörbe került személy a villamos berendezést tápláló hálózat fázisvezetőjét vagy a berendezés üzemszerűen feszültség alatt lévő fémrészét érintette meg. Ebben az esetben a fázisfeszültség teljes értéke jut rá. Ha áram-védőkapcsolót is kívánunk erre a célra alkalmazni kiegészítésként, akkor 30 mA-es érzékenységű, pillanatkioldású készüléket kell választani. Fontos megjegyezni, hogy a készülék nem vált ki más védelmi módot (pl. szigetelés).

2. Közvetett érintés: olyan fémrész érintése, amely nincs üzemszerűen feszültség alatt, de meghibásodás következtében feszültség alá került. Ebben az esetben az áramütés nagysága a kialakult földzárlati áramtól függ.
A hálózati feszültségtől, az áramütés típusától és időtartamától, az áramkörbe került személy korától és szervezetének villamos ellenállásától függően az áramütés által okozott élettani hatások az egyszerű bizsergéstől egészen a szívbénulásig terjedhetnek. Ezek a balesetek egyre gyakoribbá váltak a különféle villamos berendezések, készülékek szélesebb elterjedése nyomán. Mindennapi életünket ma már el sem tudnánk képzelni például mosógép, hűtőgép, TV, házimozi, számítógép, fax, nyomtató stb. nélkül. Mivel a villamos áram közvetlen élettani hatásai rendkívül súlyosak lehetnek, az áramütés veszélyének csökkentése elsőrendű feladat.
Az áramütést tekintve, annak mértéke az alábbi három tényezőtől függ:
az áram nagysága,
az áram útja a szervezetben,
az áramütés időtartama.
Az élettani hatásokat részletesen az IEC 60479-1 szabvány tartalmazza.
Általánosságban elmondható, hogy a minél érzékenyebb típusú készüléket célszerű beépíteni(villanyszerelővel), hiszen ez garantálja a megnyugtató védelmet. Szerencsére ma már elég fejlett a technológia, így a nem kívánt leoldások is minimális szintre korlátozódtak. Egyébként nem kívánt leoldást okozhat az is, ha túl sok készüléket fogunk össze egyetlen áram-védőkapcsolóval. Ebben az esetben célszerű kisebb csoportokat alkotni, és ezeket külön-külön 30 mA-es ávk-val védeni. Az az áramkör, amelyben egyetlen berendezés 10 mA-nél nagyobb szivárgó áramot hajt, gyanús: feltétlenül ellenőrizni kell mind a készüléket, mind a csatlakozásokat. Szokás emlegetni a 100 mA-es érzékenységet erre az esetre, én nem javaslom, sőt, kifejezetten ellenzem életvédelmi okokból.
Ennek alapján a felvonulási épületek, az építési területek kihelyezett elosztószekrényeibe (időszakos villanyszerelési installációk) is a 30 mA érzékenységű áram-védőkapcsoló beszerelését tartom kívánatosnak (közvetett érintés elleni védelem). A 300 mA-es típust csak szelektív változatban, fedővédelemként érdemes beépíteni (lásd koordináció, később).
Fürdőszobákban, konyhákban, zuhanyozó helyiségekben, valamint egyéb párás helyeken felszerelt konnektorok áramköreibe 30 mA érzékenységű áram-védőkapcsoló beépítése javasolt (közvetett érintés elleni védelem).
Az áram-védőkapcsolókat csak a TN-S rendszerben, vagy a TN-C/S rendszer TN-S ágában lehet használni, hiszen ezek a készülékek a nullavezetőt is megszakítják. TN-C rendszerben ezeket nem szabad használni, hiszen itt a védő- (PE) és a nullavezető (N) egyesített (PEN)!

3. Melyik alaptípusból válasszunk?
Áram-védőkapcsoló (ávk, RCCB, FI-relé)
A legjobban ismert, klasszikus típus az áram-védőkapcsoló (ávk), angol rövidítése RCCB (Residual Current Circuit Breaker) vagy a német nyelvterületről átvett FI-relé. Az érvényes szabvány Magyarországon az MSZ EN 61008, 2000 októbere óta.
A készülékek testzárlati áramok érzékelésén túl alkalmasak áramkörök zárására, bontására vagy leválasztására. Ez nem jelent rövidzárlat és túlterhelés elleni védelmet, ezért mindenképpen szükséges kismegszakítót is választani az áram-védőkapcsoló elé. A készülék fő funkciója tehát a betáplálási pontok védelme. A speciálisan háztartási, kommunális és kisebb ipari jellegű alkalmazásokhoz tervezett ávk-k olcsón kínálnak hatékony védelmet. A 30, 100, 300, 500 mA pillanatkioldású vagy 300, 500 mA szelektív típusok 2- és 4-pólusú kivitelben készülnek.
Áram-védőkioldó (add on modul)
A moduláris rendszerekben található áram-védőkioldók (add-on moduls: rápattintható modulok) a rendszerbe illeszkedő kismegszakítókra csatlakoztathatók. Az érvényes szabvány az MSZ EN 61009, 2000 októbere óta. Ez a modul saját érintkezővel nem rendelkezik, hiszen a beépített kioldója továbbítja a kioldási parancsot a kismegszakítóhoz, vagyis a kismegszakító főérintkezőit használja fel a zárlatos áramkör bontására. 2-, 3- és 4-pólusú kivitelben készülnek, 30, 300, 500, 1000 mA-es érzékenységgel, pillanatkioldású és szelektív változatban. Fontos megjegyezni, hogy az összekapcsolandó kismegszakító és a rápattintható modul pólusszámának egyeznie kell. Az A és AC osztályú típusváltozatok véletlen kioldás elleni védelemmel is rendelkeznek .
Áramvédős kismegszakító
(RCBO: áram-védőkapcsoló
beépített túláram-védelemmel)
A készülék a kismegszakító és az áram-védőkapcsoló funkcióit egyesíti ugyanabban a tokozásban. Ez az eszköz egyaránt ellátja a rövidzárlat- és túláramvédelem-, valamint a földzárlatvédelem-funkciókat. A készülék legnagyobb előnye a kis mérete, hiszen csupán 36 mm szélességű. Itt kétféle műszaki paramétercsomagot is meg kell adni, történetesen a kismegszakítóra vonatkozót (megszakítóképesség, kioldási karakterisztika, névleges áram, pólusszám), valamint az áram-védőkapcsolóra vonatkozót (érzékenység, pólusszám, névleges áram).

4. Működés egyenáramú
összetevőket tartalmazó hálózaton
A különféle fogyasztók egyre nagyobb számban tartalmaznak félvezetőket is, amelyek torzítják a tiszta szinuszos jelalakot, a hálózat felharmonikus-tartalma növekszik, ami problémákat okozhat más készülékek számára (8. ábra). Amennyiben egy ilyen leágazásban földzárlati áram folyik, az egyenáramú összetevők hatása lehet olyan mértékű, amely meghiúsítja az áram-védőkapcsoló hibamentes működését. Annak érdekében, hogy ezt elkerüljük, többféle áram-védőkapcsoló típust lehet választani:
AC osztály: a hibamentes működés csak a tisztán váltakozó áramú hálózaton garantált;
A osztály: a hibamentes működés garantált egyenáramú összetevők jelenléte esetén is.
Általánosságban elmondható, hogy az egyszerű, lakossági vagy hasonló jellegű alkalmazás esetén elegendő az AC, egyébként az A, vagy a még precízebb típusok jöhetnek szóba (si, G, K stb.), ezek már gyártófüggő jelölések.

5. Az áram-védőkapcsolók koordinációja
A szelektivitás jelentősége
A többszintű védelem kiépítése tovább fokozza a biztonságot. A kiválasztott leágazásokat egyenként vagy összesítve védhetjük. A szelektív áram-védőkapcsolókkal biztosíthatjuk a folyamatos energiaellátást, hiszen amikor hiba jelentkezik valamelyik leágazásban, csak az a készülék old ki, amelyik az illető áramkört védi, ezáltal az energiaellátás a többi ágban folyamatos marad.
Horizontális szelektivitás
(áramkörök csoportosítása)

Az áramkörök csoportosítása ebben az esetben azt jelenti, hogy az egyes leágazásokba lehetőleg azonos veszélyességi fokozatú fogyasztók kerüljenek, illetve a felszerelt áram-védőkapcsoló érzékenysége megfelelő legyen az áramkörben jelentkező hibaáramok megszakítására . Például csoportosítás egy közepes méretű villanyszerelési installációhoz:

1. áramkör: dugaszolóaljzatok védelme nagy érzékenységű áram-védőkapcsolóval (30 mA);

2. áramkör: fürdőszoba, mosókonyha és hasonló jellegű helyiségek nagy érzékenységű áram-védőkapcsolóval (30 mA);

3. áramkör: nagy teljesítményű beépített fogyasztók közepes érzékenységű áram-védőkapcsolóval (100 mA, 300 mA).

6. Áram-védőkapcsoló
és túlfeszültség-korlátozó koordinációja

Ez egyre inkább élő probléma, az áram-védőkapcsoló ugyanis alapvetően érzékeny készülék, a hálózati zavarokat nem kedveli. Emiatt fejlesztettek ki az egyes gyártók növelt zavarvédettségű típusokat si-super immunized (megerősített zavarvédelem), G stb. Itt is fontos az áramkörök megfelelő csoportosítása, vagyis a magas prioritású leágazásban növelt zavarvédettségű ávk (A osztály zavarvédelemmel, pl. si), a betáplálási oldalon pedig szelektív ávk (15. ábra). Ezen megoldások leginkább kereskedelmi, szolgáltatói vagy ipari jellegű épületek energiaelosztási hálózatában használatosak.
Összefoglalva tehát elmondható, hogy az áram-védőkapcsolók rendkívül széles választéka áll rendelkezésre, akár lakossági, akár ipari környezet számára. A készülékek gyártástechnológiája kiküszöböli a bizonytalan működést. Időben szelektív típusok kiválasztásával akár teljes szelektivitiást tudunk megvalósítani, ezáltal tovább fokozhatjuk a folyamatos energiaellátást az adott hálózaton.

ÁRAM-VÉDŐKAPCSOLÓ (ÁVK) II.
Villanyszerelés
Időszelektivitás

Az ÁVK mint érintésvédelmi célú kikapcsoló eszköz az egész fogyasztói hálózat érintésvédelmének biztosítására a betáplálásba sorosan helyezendő el. Mint azt az előző cikkben ismertettem – a másodlagos túlfeszültség-védelem beépíthetősége miatt – célszerű “S” szelektív típust alkalmazni. Egyes gyártók az “S” szelektív (késleltetési idő 60 ms) ÁVK-n kívül “k” késleltetett típusú (késleltetési idő 150ms) ÁVK-t is gyártanak. A “k” késleltetett ÁVK-k – ezek általában 1000…3000 mA kioldó áramúak – az “S” szelektív típusokhoz képest is biztosítanak egy szelektív időlépcsőt – így értelemszerűen szelektív működésűek a pillanatműködésű ÁVK-kal is – és alkalmazásukkal többszörös elágazású, kiterjedt hálózatok szelektív érintésvédelme is megoldható. (A teljes szelektivitást biztosító érzékenységet a “k” és az “S” típusok között célszerű a termékkatalógusokban ellenőrizni.)

Villanyszerelés
Áramszelektivitás

A betáplálási oldalra nagyobb névleges különbözeti kioldó áramú – általában I?n=300mA -, míg a leágazási oldalra kisebb névleges különbözeti kioldó áramú- általában I?n=30mA – ÁVK-t építenek be. Ez a kialakítás teljesíti az áramszelektivitás követelményét is, lévén, hogy ezek a “relék” a névleges különbözeti kioldó áramuk 50%-a alatt biztosan nem szólalnak meg. Más kérdés, hogy ennek gyakorlati jelentősége nincs, mert a tényleges kioldást a testzárlati (földzárlati) áram okozza, az pedig amper nagyságrendű, amit a testzárlatos áramkör hurokimpedanciája határoz meg. Az előbb elmondottak szerint az áram szelektivitást példánkban csak a 150mA-nél kisebb testzárlati áramok esetében tudnánk a szelektív lekapcsolás céljára alkalmazni, így a gyakorlatban az időszelektivitás biztosítja a szelektív lekapcsolást, azaz a táplálás felől időben késleltetett ÁVK (“S”; “k” típus) építendő be.

Villanyszerelés
Zárlatvédelem

Az ÁVK, mint az áramút soros eleme ki van téve a zárlati áram termikus és dinamikus hatásának, ezért névleges adatai között feltüntetik az előtét olvadóbiztosító vagy kismegszakító maximális megszakító képességét – négyszög keretben – amperben (pl. 10000). Felmerül a kérdés, ha érintésvédelmi és zárlatvédelmi készülék beépítésére egyaránt szükség van: nem lehetne egybe építeni őket? Egyes gyártók forgalmaznak is ún. áramvédős kismegszakítókat, amelyek hely és szerelésigény megtakarítást jelentenek. Van olyan típus ahol a két funkció kijelzése nem különül el, azaz ha kikapcsolódik a kismegszakító, leesik a működtető kar, nem lehet megítélni, hogy zárlat, vagy testzárlat következett be. Létezik azonban olyan változat is, ahol két kar van, és mechanikus reteszelés biztosítja, hogy a megszakítót nem lehet addig bekapcsolni – a működtető kar nem marad fenn -, amíg az ÁVK nem üzemképes, azaz be nem kapcsolták. Itt a működések is szétválasztható, mert ha csak hálózati zárlat lépett fel, akkor csak a megszakító működtető kar esik le, míg testzárlat esetén mindkét kar lekapcsolódik. A kijelzésről ugyanez mondható el olyan gyártmányok esetében is, ahol egy kétsarkú kismegszakító mellé – vele szervesen egybeépíthetően – egy áramvédő kioldó szerelhető. (Hogy áramvédős kismegszakítóról van szó és nem normál kismegszakítóról, arról egyértelműen árulkodik a próbagomb!)

Elektromechanikus vagy elektronikus ÁVK?

Ez a kérdés csak régebbi gyártású ÁVK esetében vetődhet fel, mert az MSZ EN 60947 szerint gyártott ÁVK-k már csak elektromechanikus működtetésűek lehetnek. Mi a probléma az elektronikával, amikor használata ma az élet majd minden területére ajánlott. Esetünkben a gond az, hogy az elektronika akkor működőképes, ha kap tápfeszültséget. Azt gondolná az ember, hogy ez nem baj, mert ha nincs tápfeszültség – esetünkben hálózati feszültség -, akkor ugyan nincs működőképesség, de balesetveszély sincs. Hát ez az utóbbi nem igaz! Mert az elektronika akkor is működésképtelen, ha a nullavezető szakadt, a balesetveszélyhez meg elegendő a fázisvezető folytonossága.
ÁVK és a védővezető szakadás

Minden védővezetős érintésvédelmi mód “halála” a védővezető szakadása. Azaz testzárlatos berendezés állandó balesetveszélyt jelent, ha TT; TN; IT rendszerekben a védővezető (PE; PEN) szakadt. Hogyan segít ezen az ÁVK alkalmazása? Természetesen az ÁVK, mint érintésvédelmi célú kikapcsoló készülék alkalmazásakor a védővezetőket az érintésvédelmi módnak megfelelően ki kell építeni. Megfelelő méretezés esetén az ÁVK a testzárlatos berendezést az ÁVK lekapcsolja a táplálásról. Mi történik, ha szakadt a védővezető? Az ÁVK sem működik, ha a testzárlatos berendezésnek nincs kapcsolata a földdel, és a védővezető szakadt. A berendezés testzárlattal üzemel, ami természetesen így is balesetveszélyt jelenthet. (A védővezető szakadásakor nem kell okvetlen tényleges szakadásra gondolni, elég egy rossz, eloxidálódott, öreg alumínium kötés, azaz nagy átmeneti ellenállás.) Amint azonban a kezelő megérinti a testzárlatos berendezés potenciálon levő testét, zárja az áramkört és az ÁVK 0.2 másodpercen belül lekapcsolja ezt a testzárlatos veszélyforrást. A kezelő nem kap áramütést! Ezért célszerű a túláramvédelmi eszközök helyett ÁVK-ra bízni az érintésvédelmi lekapcsolást.

ÁVK és a tűzvédelem

Egyes gyártók katalógusaikban előszeretettel szerepeltetik az ÁVK-t mint testzárlat okozta tűzveszély elhárítására alkalmas készüléket. Engedtessék nekem meg, hogy azt mondjam, hogy ez csak kereskedelmi fogás! Persze igaz, ha valami nagyáramú földzárlat, testzárlat ideig-óráig fennáll, akkor izzítással tüzet okozhatna. Ez a táphálózat soros áramkörében nap mint nap előfordul. De szigetelésromlás okozta “szivárgó áramok” a potenciál széthordásával balesetveszélyt és nem tűzveszélyt jelentenek.

ÁVK alkalmazása alapvédelem kiegészítő védelmeként

Nem érintésvédelmi célú alkalmazás!

Az MSZ 2364-es szabvány a közvetlen érintés elleni védelem módszereit:
” 412.1. Védelem az aktív részek elszigetelésével;
” 412.2. Védelem védőfedéssel vagy burkolattal;
” 412.3. Védelem védőakadállyal;
” 412.4 Védelem az elérhető tartományon kívül helyezéssel;
alapvédelemnek nevezi. Az itt felsorolt védelmi módok meghibásodása, illetéktelen beavatkozás vagy gondatlan kezelés az aktív részekkel való érintkezés lehetőségével balesetveszélyt idéz elő. Erre az esetre, mintegy az alapvédelem “tartalékaként”, kiegészítő védelem gyanánt 30mA-es vagy ennél érzékenyebb névleges kioldó áramú ÁVK alkalmazható. A működésre vonatkozó gondolatmenet a védővezető szakadásánál elmondottakhoz hasonló, azaz veszély esetén az aktív vezetővel érintkezésbe lépő személy zárja az áramkört és az ÁVK 0.2 másodpercen belül lekapcsolja táphálózatot. A személy nem kap áramütést!

Az ÁVK ilyetén alkalmazása minden olyan régi szerelésű lakásban javasolandó, ahol a védővezető nincs kiépítve, mert a szigetelőpadlós helyiségekben használt villamos fogyasztóberendezések meghibásodási esetére is védelmet nyújt, habár létesítésének nem ez az alapvető célja.

Forrás: www.vilanylap.hu