Přepětí

Úder blesku! Blackout! Zkrat! Proudový náraz! Kolísání napětí! Dnešní doba přinesla do našich domovů řadu nových elektronických přístrojů a zařízení. Většina domácností má televizor, rozhlasový přijímač, CD či DVD přehrávač, satelitní přijímač, osobní počítač s řadou periferních zařízení. Mezi široce rozšířená zařízení už patří i modemy, malé pobočkové telefonní ústředny či systémy ochrany objektů. Jsou ve většině případů napájená se sítí nízkého napětí a často velmi citlivá na hodnoty napájecího síťového napětí.

Energetická síť je velmi rozsáhlým a složitým fyzikálním systémem, ve kterém probíhá řada jevů, které mohou mít na naše domácí i průmyslová elektronická zařízení velice nepříznivý vliv. Tyto systémy a zařízení, řízené elektronikou, jsou stále citlivější na tzv. elektromagnetické rušení. Jedním z takových jevů je přepětí.

Co je přepětí?
Je to takové elektrické napětí v síti, které je vyšší než nejvyšší povolené provozní napětí (nejvyšší napětí pro zařízení). V naší elektrorozvodné síti je definováno jako napětí, jehož hodnota přesáhne 253 V.

Zjednodušeně lze typy přepětí rozdělit na:
atmosférické přepětí – přepětí mezi fází a zemí nebo fázemi v daném místě sítě, vyvolané výbojem blesku.
spínací přepětí – přepětí mezi fází a zemí nebo fázemi v daném místě sítě, způsobené spínací operací, zkratem nebo jinou příčinou.
Přepětí jsou nejčastěji napěťové špičky, způsobené různými příčinami. Může způsobit značné škody. Elektrická či elektronická zařízení jsou obvykle konstruována tak, aby vydržela určitou úroveň přepětí po určitou dobu. Zvláštním případem je pak přepětí, které může vzniknout, nejčastěji vlivem atmosférických jevů, na anténních svodech rozhlasových, televizních nebo satelitních přijímačů a po nich proniknout až do vlastního přijímacího zařízení.

Jaké škody nám může přepětí způsobit třeba na našem domácím počítači? Stačí jmenovat:
• celkové poškození počítače
• poškození důležitých součástí počítače
• poškození zařízení připojených k počítači, jako jsou monitory, tiskárny, skenery, ...
• poškození zařízení připojených k počítači přes USB či FireWire rozhraní
• poškození síťových prvků
• ztrátu dat

Jak se bránit?
Proti přepětí, které by mohlo zařízení poškodit, je nutno zařízení chránit vhodnou ochranou. Z těch nejstarších to jsou bleskosvody, zemnící lana, ochranná jiskřiště, svodiče přepětí.
Takové prvky nazýváme přepěťovou ochranou, protože působí v okamžiku, kdy napětí v elektrizační soustavě převyšuje předem dané hodnoty. Přepěťová ochrana má při provozním napětí vysoký izolační odpor. Při výskytu přepětí přechází rychle do vodivého stavu a svádí přepěťové špičky přes ochranný vodič na potenciál země. Po odeznění přepěťového jevu se přepěťová ochrana vrací zpět do původního stavu. Při správně navržené a vzájemně koordinované ochraně nedochází k poškození svodičů a chráněného zařízení ani při opakovaných nejtvrdších podmínkách.
Nejjednodušší přepěťové ochrany se skládají z jednotlivých součástek, které lze souhrnně označit jako ochranné prvky, tzv. svodiče přepětí.

Podle konstrukce a provedení se dají rozdělit na:
• ochranná jiskřiště,
• průrazky,
• bleskojistky,
• polovodičové prvky jako diaky, triaky, tyristory, Zenerovy diody, lavinové diody, supresorové diody a další speciální rychlé polovodičové součástky, v nichž se poslední době nejčastěji používají varistory z kysličníků kovů (ZnO).

Systém ochrany lze rozdělit do těchto okruhů:
• ochrana napájecích sítí nn,
• ochrana datových sítí,
• ochrana vysokofrekvenčních signálů
(např. z antén)
Smyslem použití ochran v napájecích sítích nízkého napětí je ochránit zejména elektronická zařízení. Přepětí o velké energii je nutno omezovat ve třech stupních. Stupně jsou rozděleny podle schopnosti svést určitou hodnotu svodového proudu na ochranou zem.

I. stupeň: Hranice budovy (svodiče bleskového proudu třídy I.)
Slouží k ochraně všech vedení, která vstupují do budovy proti přímému úderu blesku eventuelně proti nepřímému úderu v blízkosti napájecí soustavy.
II. stupeň: Důležitá zařízení (svodiče přepětí třídy II.)
První stupeň ochrany sám o sobě je nedostatečný, protože na přístroje a zařízení v budově působí další rušení. Tam vznikají další rušení od jiných zařízení zde umístěných. Smyslem tohoto stupně je proto ochránit všechna důležitá zařízení jako servery, modemy apod. První i druhý stupeň se tak doplňují a měly by být instalovány společně.
III. stupeň: Koncové přístroje
Slouží k ochraně ostatních spotřebičů, na jejichž provozu by se negativně mohla projevit i přepětí s poměrně malými strmostmi nárůstu a malou výškou přepěťové vlny. Jde např. o spotřebiče trvale zapnuté ve „stand by“ režimu a jiné citlivé přístroje.
Aby celý ochranný systém správně fungoval je nutno výše popsané tři stupně umísťovat např. takto:
stupeň I. instalovat v hlavním rozváděči,
stupeň II. tvoří ochrany instalované v podružných rozváděčích,
ochrana III. stupně se instaluje u koncových zařízení a je dimenzována s ohledem na proudové zatížení chráněného zařízení.

Jak na to doma
V první řadě se v obchodě informujte o odolnosti kupovaného přístroje proti přepětí. Dále je dobré se obrátit na odborné firmy, které se ochranami proti přepětí a jejich instalací zabývají.
V domácnostech nejčastěji využijete zařízení vkládaná mezi napájecí zásuvku a vlastní elektronické zařízení (stupeň III.). Bývají to speciálně konstruované „prodlužovací šňůry“ s několika zásuvkami. Ty nejsložitější, v cenách 1 000–1 500 Kč mívají k dispozici:
• vysoce odolný napájecí kabel (cca 2 m);
• varistory (metaloxydové) pohlcující nadměrnou energii tekoucí přes fázový, nulový a zemnicí vodič;
• tepelné pojistky, fungující v případech extrémních událostí
• 4 až 8 zásuvek (třívodičové provedení)
• konektory pro připojení telefonu (faxu, modemu), anténního svodu opět chráněné varistory;
• vypínač s integrovaným jističem (10 nebo 16 A);
• vysokofrekvenční LC filtr pro zamezení rušení napájecího střídavého napětí
• indikátory stavu zařízení a jeho prvků.
Samozřejmě je možné volit méně složitá a i tím levnější provedení. U těch je méně zásuvek, nemají vždy připojení pro telefon i anténní svod, mají také méně indikátorů a dodatečných ochran. U nich se cena pohybuje do 500 Kč nebo i méně, ale splňují stejně dobře základní úkol: odvést přepětí od našich zařízení.
Zajímavostí na závěr je snad i to, že někteří výrobci poskytují na mnohá svá zařízení trvalou (celoživotní) záruku a navíc i záruku na připojená zařízení až do hodnoty převyšující 2 mil. Kč. Je otázkou, zda to není pouze marketingový tah a jak by dopadlo uplatnění záruky.
Neváhejte, neboť pokud máte doma drahé zařízení, které je připojeno k elektrické síti, počítač, včetně síťového připojení modemem, domácí kino, satelitní TV přijímač apod. a dochází u Vás často k výpadkům dodávek elektřiny nebo kolísání napětí, pak jste to právě vy, kdo by měl uvažovat a zakoupení svodiče přepětí. Není to velká investice a rozhodně se vyplatí.

Tip
Na trhu je dnes široký výběr zařízení pro všechny tři stupně ochrany. Po zadání klíčového slova „přepětí“ vám internetové vyhledávače najdou jak technické, tak i cenové parametry používaných zařízení. Můžete volit mezi zařízeními, která se namontují do rozvaděčů (stupeň II.), jsou konstrukčně přizpůsobena k takové montáži a vzhledem připomínají moderní jističe. Takovou práci je však nutno svěřit vždy odborné firmě.

Tip
Podrobnosti o přepětí včetně názorných obrázků a schémat najdete na http://www.moeller.cz/pdf/tiskoviny_pdf_281.pdf

Stránky výrobců:
http://www.vypinac.cz />http://www.moeller .cz
http://www.schrack.cz />http://www.abb.cz />http://www.dehn.cz />http://ww1.siemens.cz ]

Další informace o přepětí:
http://www.technik-normy-csn.cz/elektrotechnika-35 ]
http://www.testcom.cz/pdf/emc2005/Proc%20prepetove%20ochrany%20nekdy%20nechrani.pdf ]

Přepěťové ochrany („prodlužovačky“) pro domácí použití:
http://www.mironet.cz (záložka Zálohování)
http://www.daquac.cz ]
http://www.acar.cz ]

Tip
Platná legislativa určuje, že je povinností odběratele učinit na své straně taková opatření, aby takové poruchy, jako je přepětí, nemohly poškodit jeho zařízení připojená na elektrorozvodnou síť nízkého napětí.