Vedení nízkého napětí (NN) v České republice se neustále vyvíjí a zdokonaluje, přičemž klíčovou roli hraje spolehlivost a bezpečnost. Ta je zajištěna především kvalitními izolačními materiály a účinnými ochrannými mechanismy proti přepětí. Tento článek se podrobněji zabývá různými typy vedení, izolačními materiály a metodami ochrany v distribučních sítích NN.
Typy vedení nízkého napětí
Distribuční střídavá síť 400/230 V je v některých vesnicích stále realizována jako venkovní vedení pomocí lan AlFe, která jsou uložena na stožárech. Tyto stožáry jsou nejčastěji betonové, nebo starší dřevěné. Rozvod se provádí v soustavě TN-C čtyřmi vodiči (L1, L2, L3 a PEN).
Kabelová vedení jsou pro sítě nízkého napětí nejpoužívanější a nabízí vyšší spolehlivost a estetiku. Pro trakční stejnosměrné vedení NN pro napájení železnice, tramvají a trolejbusů se používají speciální vodiče z vysokopevnostní mědi, nebo tzv. trolejového bronzu (slitiny mědi se stříbrem, s kadmiem, příp. hořčíkem, nebo cínem) s charakteristickým průřezem.
Materiály vodičů a izolace
Pro jádra vodičů se používají různé materiály:
- Měď: Pro vodiče všech průřezů, pro silové vodiče od průřezu 1,5 mm2 do průřezu 240 mm2.
- Hliník: Pro vodiče větších průřezů (od 10 mm2) kvůli horším mechanickým vlastnostem. Dnes se již nepoužívá pro domovní instalace.
Nejčastější materiály pro izolaci kabelů NN zahrnují:
Čtěte také: Jak správně izolovat krbovou obestavbu
- Měkčený polyvinylchlorid (PVC): Nejčastější izolace pro kabely NN. Vyznačuje se elektrickou pevností Ep = 300 kVcm-1, ztrátovým činitelem tgδ = 3 · 10-2, relativní permitivitou εr = 3,5 a maximální provozní teplotou 70 ºC.
- Polyetylén (PE): Vyrábí se jako LDPE (nízkohustotní) a HDPE (vysokohustotní). Oba lze použít pro izolaci kabelů NN s elektrickou pevností Ep = 1 000 kVcm-1, tgδ = 2 · 10-4, εr = 2,3 a maximální provozní teplotou 80 ºC. Zesíťovaný polyetylen (XPE) má díky síťování řetězců vyšší teplotní i elektrickou odolnost a používá se spíše pro izolaci kabelů vysokého a velmi vysokého napětí, ale lze ho využít i pro NN, pokud je potřeba větší zatížení (max. provozní teplota 95 ºC).
- Měkká pryž: Vyrábí se z přírodního kaučuku s obsahem 2,5 % síry. Při použití pro měděný vodič je třeba vodič pocínovat, aby síra nereagovala s mědí. Maximální provozní teplota je 60 ºC. Díky své pružnosti se používá pro pohyblivé přívody.
- Silikonový kaučuk: Má oproti přírodnímu kaučuku vyšší rozsah pracovních teplot, od -60 °C do +180 °C, což umožňuje jeho použití pro extrémně nízké i vysoké teploty. Výhodou je též jeho pružnost.
Ochrana před přepětím v distribučních sítích NN
V distribučních sítích NN s venkovními vedeními je nutné chránit zařízení zejména před atmosférickým přepětím. V kabelových sítích bez připojených venkovních vedení, kde nejsou instalovány ochrany před přepětím, jsou největší přepětí způsobena zkraty a/nebo spínáním.
Druhy přepětí
- Atmosférické přepětí: Šíří se po vedení buď přímým úderem blesku do vedení, nebo indukcí při nepřímých úderech.
- Přepětí od přímých úderů do vedení: Charakteristika atmosférického přepětí na vedení se liší u vedení s uzemněnými konzolami a u vedení na dřevěných sloupech bez uzemněných konzol.
- Přepětí nepřímých úderů (indukovaná přepětí): Úder blesku do země nebo do konstrukce v blízkosti vedení indukuje ve vedení přepětí, které může překročit izolační hladinu zařízení. Indukovaná přepětí jsou přibližně stejná ve všech vodičích a mají menší velikost a energii než přepětí při přímých úderech.
- Spínací přepětí: Ochrana před spínacími přepětími je nutná v případě zařízení, u kterých je pravděpodobné, že bude vytvářet spínací přepětí překračující hodnoty odpovídající přepěťové kategorii elektrické instalace (např. kde je instalace napájena nízkonapěťovým generátorem nebo kde jsou instalovány induktivní nebo kapacitní zátěže).
Koordinace izolace
Koordinace izolace je proces volby izolačních hladin zařízení sítě NN a volby ochranných opatření. Vychází se přitom ze statistického charakteru přepětí v síti a z výpočtů četnosti výskytu parametrů přepětí kritických ve vztahu k izolačním hladinám zařízení. Jejím cílem je dosažení minimální možné výpadkovosti a poruchovosti zařízení a její vyváženosti v sledované části systému při minimálních nákladech na provedená opatření.
Snížení přepětí v místech zařízení je možné vhodnou kombinací ochranných opatření a pomocí omezovačů přepětí.
Elektrické přípojky nízkého napětí
Elektrická přípojka je specifickým případem rozvodu elektřiny a představuje spojení distribuční soustavy s odběrným elektrickým zařízením jednoho nebo více nemovitostí. Přípojkové skříně slouží k jištění celého odběrného elektrického zařízení a k lokalizaci poruch vzniklých v odběrném zařízení.
Přípojkové skříně jsou uzpůsobeny pro koncové i průběžné připojení vodičů a jsou řešeny pro:
Čtěte také: aktuální normy pro tepelně izolační vlastnosti konstrukcí
- zapuštění do zdiva (do vybrání ve stěně)
- montáž na sloup venkovního vedení
- volně stojící - osazené do pilířů
- montáž na povrch stěny
Montáž přípojkových skříní do zdí objektů se provádí buď klasickým zazděním na maltu, nebo vypěněním polyuretanovou hmotou.
Přípojky ze závěsných kabelů a izolovaných vodičů
Jde o dva technologicky odlišné způsoby montáže. Závěsné kabely typu AYKYz, tj. lanem ve společném plášti, jsou vhodné pro připojování odběrů k venkovním vedením. Tato řešení snižují nebezpečí úrazu elektrickým proudem a minimalizují nutnost průklestu vegetace.
Typickými průřezy závěsných kabelů jsou 4 × 10, 4 × 16, 4 × 25 a 4 × 35 mm2. Nosné lano se nikdy nezbavuje izolace a je důležité zachovat určitý průhyb závěsného kabelu.
Přípojky z holých vodičů
Tento typ přípojek se používá především při opravách stávajících přípojek z holých vodičů. Venkovní vedení zřizovaná s holými vodiči se zřizují se zvýšenou bezpečností. Zde se využívají např. lana AlFe (hliníková lana s ocelovou duší). Maximální průřez vodiče je 35 mm2.
Porovnání vlastností izolačních materiálů
| Materiál | Elektrická pevnost (Ep) | Ztrátový činitel (tgδ) | Relativní permitivita (εr) | Max. provozní teplota |
|---|---|---|---|---|
| Měkčený PVC | 300 kVcm-1 | 3 · 10-2 | 3,5 | 70 °C |
| Polyetylén (PE) | 1 000 kVcm-1 | 2 · 10-4 | 2,3 | 80 °C |
| Zesíťovaný PE (XPE) | Vyšší | Vyšší | Vyšší | 95 °C |
| Měkká pryž | N/A | N/A | N/A | 60 °C |
| Silikonový kaučuk | N/A | N/A | N/A | -60 °C až +180 °C |
Čtěte také: prevence tepelných ztrát u základových desek
tags: #izolacnich #rozperka #vedeni #nn #informace