Řešení pro vědecky založený výběr pojistek v nízkonapěťových distribučních systémech

 I. Pozadí a současné problémy​
Toto řešení poskytuje vědeckou základnu pro návrh, výběr a nákup elektrických ochranných zařízení tím, že objektivně porovnává technické charakteristiky pojistek a přerušovačů. Zdůrazňuje nezastupitelné výhody a aplikace pojistek v moderních distribučních systémech, umožňující optimální konfiguraci, která zajišťuje bezpečnost, spolehlivost a nákladovou efektivitu.

​II. Analýza klíčových výhod pojistek (ve srovnání s přerušovači)​​
Pojistky nejsou zastaralým produktem; nabízejí specifické výhody oproti přerušovačům v určitých aplikacích:

1. ​Vynikající selektivita: Dosáhnout plné selektivní ochrany mezi nadřazenou a podřazenou pojistikou je jednoduché – stačí splnit 1,6:1 poměr selektivity přetoku stanovený národními/IEC normami (tj. nominální proud nadřazené pojistikové tyče ≥ 1,6 krát nominální proud podřazené pojistiky). Tato vlastnost činí pojistky velmi výhodnými pro ochranu středních distribučních odvětví, umožňuje přesné izolování poruch a minimalizuje rozsah výpadků elektrické energie.
2. ​Silná omezující schopnost a přerušovací kapacita: Pojistky fungují extrémně rychle při krátkozávodných poruchách, efektivně omezují vrcholový proud a energii krátkozávodných proudů. Jejich přerušovací kapacita je obvykle vysoká (často přes 100 kA), což zajišťuje spolehlivé přerušení různých krátkozávodných poruch a chrání obvody a zařízení.
3. ​Nákladová efektivita a kompaktnost: Při ekvivalentních nominálních proudech a přerušovacích kapacitách jsou pojistky výrazně levnější než přerušovače (zejména selektivní přerušovače). Jejich kompaktní rozměry také pomáhají optimalizovat prostorové uspořádání distribučních skříní.
4. ​Vysoká spolehlivost a údržba bez péče: Jako jednorázové ochranné zařízení mají pojistky jednoduchý a přímý mechanismus fungování bez složitých mechanických částí. Nabízejí vysokou spolehlivost a vyhýbají se rizikům, jako je mechanické zaseknutí nebo selhání elektronických komponent, které mohou nastat u přerušovačů.

​III. Typické scénáře použití a řešení pro pojistky​
Na základě jejich technických vlastností jsou pojistky ideálním řešením pro následující scénáře:

1. ​Ochrana středních odvětví:
• Scénář: Distribuční odvětví nacházející se mezi hlavním přepínačem a koncovými obvody v distribučním systému.
• Řešení: Použití pojistek na těchto místech využívá jejich perfektní selektivitu k koordinaci s nadřazenými selektivními přerušovači nebo pojistikami, což zajistí lokalizovanou izolaci poruch a zabrání nechtěnému zapnutí. To udržuje kontinuitu dodávky elektrické energie pro ostatní části systému a výrazně snižuje celkové náklady díky ekonomickým výhodám pojistek v rozsáhlých aplikacích.
2. ​Ochrana malých až středních hlavních vodičů nebo radiálních linek:
• Scénář: Radiální linky nebo hlavní vodiče s menšími proudovými kapacitami (např. do 300 A) vedoucí z nízkonapěťových distribučních panelů.
• Řešení: Použití pojistek typu gG s vysokou přerušovací kapacitou poskytuje spolehlivou ochranu před přetížením a krátkozávodnými poruchami. Jejich vysoká přerušovací kapacita zajišťuje bezpečné přerušení poruch i při instalaci blízko transformátorů.
3. ​Ochrana motorových obvodů:
• Scénář: Koncové obvody napájející motory, jako jsou motory pro ventilátory a čerpadla.
• Řešení: Silně doporučuje se použít pojistky typu aM (ochrana motorů) místo pojistek typu gG. Pojistky typu aM jsou speciálně navrženy pro zpracování startovacích proudů a krátkozávodných proudů motorů. Jejich nominální proud lze vybrat nižší hodnotou, což výrazně zlepšuje citlivost ochrany před krátkozávodnými poruchami a zajišťuje lepší koordinaci s charakteristikami ochrany před přetížením tepelných relé.
4. ​Záložní ochrana:
• Scénář: Použití spolu s neselektivními přerušovači nebo přepínači zátěže.
• Řešení: Využití vysoké přerušovací kapacity pojistek kompenzuje omezenou přerušovací kapacitu některých přerušovačů (technologie kaskády) nebo poskytuje ochranné funkce pro přepínače zátěže, tvoří ekonomickou a praktickou kombinaci ochrany.

​IV. Doporučení a zvážení pro implementaci​

1. ​Správný výběr:
• Použijte pojistky typu gG pro obecnou ochranu vodičů.
• Použijte pouze pojistky typu aM pro ochranu motorů.
• Přísně dodržujte poměr selektivity (1,6:1) pro koordinaci nadřazených a podřazených zařízení, aby byla zajištěna selektivní ochrana.
2. ​Řešení inerentních omezení:
• Jednofázové pojistky: Pro klíčové třífázové zařízení použijte báze pojistek vybavené klepníky a alarmovými mikrovypínači. Tyto zařízení signalizují, když dojde k přehřátí jedné fáze pojistky, což aktivuje relé pro přerušení nadřazeného třífázového zdroje a zabrání provozu motoru s chybějící fází.
• Neobhospodařitelnost výměny: Instalujte pojistky na snadno dostupných místech a udržujte náhradní pojistkové tyče k dispozici. Potřeba výměny po poruše také poskytuje jasnou indikaci poruchy.
3. ​Vývoj produktů:
• Aktualizace standardů: Okamžitě aktualizujte národní standardy pojistek, aby odpovídaly nejnovějším IEC standardům, což podporuje technologické upgrady.
• Rozmanitost produktů: Vyvíjejte více nových typů pojistek, aby byl nabízen širší výběr.
• Integrovaná řešení: Poskytněte více standardizovaných řešení distribučních skříní/skrinek s integrovanými pojistkami, ze kterých si mohou designéři a uživatelé vybírat.

​V. Závěr​
Pojistky mají v moderních nízkonapěťových distribučních systémech díky svým unikátním výhodám, jako je vynikající selektivita, vysoká přerušovací kapacita, nákladová efektivita a vysoká spolehlivost, významnou pozici. Nejsou určeny k "nahrazení" přerušovačů, ale spíše k jejich "doplňování".

Vědecké řešení spočívá v použití silných selektivních přerušovačů na začátku systému a v klíčových obvodech, zatímco se aktivně využívají vysokovýkonné pojistky pro mnoho středních odvětví a specifických koncových obvodů (např. motory). Tento hybridní, hierarchický způsob konfigurace ochranných zařízení zajišťuje vytvoření optimálního nízkonapěťového distribučního systému, který je jak bezpečný a spolehlivý, tak ekonomicky efektivní.

​