Oblúková ochrana AFDD: zamedzí požiarom alebo je to drahá zbytočnosť?

Odporúčam tieto oblúkové ochrany AFDD

Pozrite si aj ďalšie oblúkové ochrany AFDD na Heureka.sk.

🔥 Čo je elektrický oblúk a prečo je v elektroinštalácii nebezpečný

Elektrický oblúk vzniká napríklad pri bežnej prevádzke spotrebičov. Ide o vypínanie vypínačov, iskrenie komutátorových elektromotorov (vŕtačka, vysávač, mixér… vlastne skoro všetky motory v domácnosti okrem čerpadla), zváranie atď.

Existujú však aj prípady, pri ktorých elektrické oblúky vznikajú v dôsledku poruchy. A taký oblúk môže mať dostatok tepelnej energie na to, aby zapálil okolité predmety a spôsobil požiar.

Poruchy s elektrickým oblúkom môžu vznikať takto:

• ⛏️ prevŕtate či preseknete kábel – napríklad pri vešaní obrazu, 
• 🚪 pricviknete predlžovačku dverami alebo nábytkom,
• 🐭 myši alebo iné hlodavce si začnú pochutnávať na kábloch,
• 🔧 nainštalujete kábel nesprávne, ohne sa do príliš ostrého uhla, pricviknete ho príchytkou moc silno a pod.,
• ⚡ uvoľní sa niekde v inštalačnej krabici svorka atď.

Typy elektrických oblúkov nájdete nižšie na obrázku:

Uvoľnené svorky sa často vyskytujú v starých elektroinštaláciách s hliníkovými vodičmi. Tie sú však väčšinou dvojvodičové typu TN-C a oblúkovú ochranu tam použiť nemôžete, resp. by ste mohli iba za určitých podmienok (nižšie v článku vysvetľujem, prečo, a tiež ako to riešiť).

Ale späť k pointe:

Donedávna pred takýmito poruchami neexistovala ochrana, iba prevencia. Ale hádajte čo… 

…ako sa hovorí, pár chytrých hlav sa dalo dohromady a navrhli a skonštruovali tzv. oblúkovú ochranu (AFDD). 💡

Princíp oblúkovej ochrany AFDD

Oblúková ochrana sa nazýva v angličtine Arc Fault Detection Device, čo môžeme doslova preložiť ako zariadenie na detekciu poruchy s elektrickým oblúkom – odtiaľ skratka AFDD. Takisto sa používajú označenia arc fault breaker alebo arc fault circuit breaker.

💡 V slovenských normách sa používa označenie „prístroj detegujúci poruchu s oblúkom“.

AFDD na prvý pohľad pripomína väčší istič alebo prúdový chránič. Ide však o omnoho sofistikovanejšie zariadenie. 

Pokým istič a základné prúdové chrániče sa zaobídu bez zložitej elektroniky (väčšinu funkcie zabezpečuje pár mechanických komponentov a doplnkové elektronické súčiastky), oblúková ochrana je prešpikovaná elektronikou. Ono to inak ani nejde.

Oblúková ochrana má nasledovný princíp:

Zariadenie sleduje tvar (priebeh) striedavého prúdu pretekajúceho cez obvod. Pri klasickej odporovej záťaži je to krásna čistá oblá sínusovka, pri záťažiach s indukčnosťou (transformátory, elektromotory) alebo s kapacitou (elektronické zdroje) je priebeh zdeformovaný.

Elektrický oblúk však vytvára na priebehu prúdu unikátne deformácie, ktoré sú typické len pre túto situáciu. Oblúková ochrana teda priebeh vyhodnocuje a porovnáva ho s údajmi vopred naprogramovanými v pamäti. 

Ak vyhodnotí, že sa údaj zhoduje s elektrickým oblúkom, ktorý vznikol v dôsledku poruchy, preruší obvod rovnako, ako to robí istič či prúdový chránič.

A prečo je oblúková ochrana taká zložitá a plná elektroniky?

Pretože AFDD musí rozoznať bežné prevádzkové oblúky od poruchových a obvod v ich prípade nechať zapnutý. Aj to je dôvod, prečo tieto zariadenia reagujú až od určitých prúdov (píšem nižšie v texte).

Okrem toho musí byť ocrhana odolná voči vysokofrekvenčným rušeniam. Tých je v našich domácnostiach požehnane – produkujú ich stmievače, elektronické zdroje, ktoré nájdeme v tamer každom spotrebiči či počítačové komponenty. A to už nehovorím o rôznych výrobných a priemyselných podnikoch – tam je to omnoho horšie.

💡 Životnosť oblúkovej ochrany AFDD je podobná ako pri ističoch a chráničoch

Použitia elektronických obvodov a zložitej elektroniky sa nemusíte báť. Oblúkové ochrany sú dostatočne precízne navrhnuté a testované, aby fungovali a vydržali toľko, ako bežné ističe a prúdové chrániče. Koniec koncov, elektronika sa používa desiatky rokov vo veľkých ističoch s elektronickou spúšťou, kde úspešne vyhodnocuje úroveň nadprúdu.

Kedy použiť AFDD oblúkovú ochranu a kedy to je zbytočné

Oblúkové ochrany AFDD sa často používajú napríklad v USA či v Kanade, ich použitie je povinné v niektorých prípadoch v Nemecku aj v iných krajinách EÚ.

U nás sa nimi zaoberá norma STN 33 2000-4-42 a oblúkové ochrany AFDD iba odporúča, neprikazuje. Pôvodne malo byť ich použitie povinné, ale to sa zrušilo.

Oblúkové ochrany AFDD odporúčajú normy a odborníci použiť:

• V objektoch so spálňami – izbami kde sa spí, okrem domov či bytov sú to teda aj ubytovacie zariadenia. Je to kvôli tomu, že v spánku nemusíte vedieť na požiar zareagovať včas.
• Tam, kde je vyššie riziko vzniku požiaru – skladové priestory s papierom, drevom, inými horľavými materiálmi, stodoly a pod. 
• V budovách z horľavých stavebných materiálov a materiálov s nebezpečenstvom šírenia ohňa – áno, patria tam aj drevodomy.
• V budovách a objektoch s vysokou (spoločenskou) hodnotou – múzeá, galérie, pamiatky a pod.
• Tam, kde by bola problematická evakuácia – škôlky, jasle, domovy sociálnych služieb (tj. domovy pre seniorov, ľudí s postihnutím a pod.), nemocnice atď.

Podľa noriem by mala oblúková ochrana AFDD zareagovať na poruchový oblúk s prúdom nad 2,5 A.

Prečo zrovna táto hodnota?

Z hľadiska energie by sa dali poruchové elektrické oblúky v (domácich a podobných) elektroinštaláciách rozdeliť do 3 kategórií:

1. do 3 A – nemá dosť energie, aby spôsobil väčšie škody,
2. 3 – 10 A – je najnebezpečnejší, pretože má dostatok energie na zapálenie okolia,
3. 10 – 16 A – má toľko energie, že dokáže poškodené vodiče opäť zvariť do seba.

Teoretická hodnota podľa noriem je teda 2,5 A, aby bola pod 3 A ešte nejaká rezerva. V praxi sa však výrobcovia snažia ísť o niečo nižšie…

…napríklad oblúková ochrana AFDD od výrobcu OEZ reaguje už na 1,5 A, oblúková ochrana AFDD od Eaton reaguje dokonca už od 0,7 A. Nedá sa ísť úplne nízko, pretože potom je už problém rozoznať elektrický oblúk v dôsledku poruchy od bežného prevádzkového elektrického oblúka, ktorý vznikol pri prevádzke elektroinštalácie či elektrospotrebičov.

A kde teda má význam použiť AFDD?

Okrem všeobecnej odporúčaných prípadov sa hodí aj tam, kde je vysoký odber prúdu počas noci (kedy spíte a nestihli by ste zareagovať na požiar). Ide napríklad o nočné pranie, pečenie, umývačky riadu, sušičky bielizne… veľa ľudí totiž na to využíva lacnú elektrinu (tzv. nočný prúd), ktorá je dostupná v noci a cez víkendy.

☠️ Oblúkové ochrany sú ideálne do obvodov s predlžovačkami.

Práve predlžovačky totiž spôsobujú podstatnú časť požiarov elektroinštalácií. Ich prívodné káble sú totiž málo odolné a mnohí ľudia s nimi nemanipulujú dosť opatrne. Na predlžovačkách často šetria a kupujú tie najlacnejšie, kde výrobca zasa šetrí na materiáloch a na návrhu. Výsledkom je, že taká predlžovačka je omnoho náchylnejšia na poškodenie kábla a vodičov, napríklad pri pricvaknutí dverami, nábytkom pri jeho presúvaní či pri prišliapnutí.

A kde to význam nemá? 

No tam, kde nebudete používať zariadenia s takým odberom prúdu, na ktorý by oblúková ochrana zareagovala. Ide napríklad o svetelné okruhy s LED svietidlami/žiarovkami či rôzne pomocné okruhy napájajúce alarm alebo drobné zariadenia.

💡 Aj keď do takej spálne by som dal AFDD tak či tak.

Oblúkové ochrany sa nehodia ani tam, kde potrebujete mať daný obvod čo najdlhší čas pod napätím. Napríklad, ak sú na neho napojené dôležité zariadenia v domácnosti – chladnička, mraznička, akváriová pumpa na okysličovanie vody, zariadenia vo výrobe, nejaké IT zariadenia ako routery či servery a tak podobne.

AFDD oblúková ochrana iba pre TN-S, TN-C-S a pre jednu fázu

„To AFDD je super, kúpim ju a nebudem sa báť problémov s hliníkovými drôtmi v starej elektroinštalácii, ktoré sa stále pod svorkami povoľujú!“

Je mi ľúto, ale toto sa, žiaľ nedá.

Oblúkové ochrany totiž odpájajú oba pracovné vodiče, tj. fázu aj nulák (L a N). To je pri trojvodičových sieťach TN-S v pohode, keďže ochranný vodič PE (žltozelený) ostáva stále pripojený. 

V prípade TN-C by však ochrana odpájala fázu a kombinovaný PEN vodič, ktorý má v sebe funkciu nuláka aj ochranného vodiča.

A to norma zakazuje, pretože odpojením ochranného vodiča by prestala fungovať ochrana pred úrazom elektrinou. Ochranný vodič teda musí byť vždy pripojený a nič ho nesmie vypínať ani prerušovať.

💡 Existuje vraj čiastočné riešenie – pridať do inštalácie tretí vodič, ten by bol ochranný a starý PEN by fungoval už iba ako nulák, ale ja osobne by som do toho nešiel. Radšej by som natiahol nanovo celý okruh, kde by som chcel AFDD použiť s už novým medeným káblom. Väčšinou to je investícia tak pár desiatok eur a pár hodín času (ak teda nepočítam cenu za amotnú oblúkovú ochranu AFDD).

Čím sa vlastne dostávam k druhej, povedzme nie až takej super správe…

…nemôžete použiť oblúkovú ochranu AFDD na celý dom. Ono to má teoreticky dva dôvody:

1. Oblúkové ochrany sa vyrábajú iba v jednofázovom prevedení. To by vám nebránilo použiť ju v dome s jednofázovou prípojkou.
2. Oblúkové ochrany sú veľmi citlivé. Ak by sa nazbierali prúdy bežných prevádzkových oblúkov pri používaní elektromotorov, vypínaní vypínačov atď. z celého domu a išli by cez jedinú AFDD, tá by si mohla myslieť, že ide o jeden väčší poruchový oblúk. Aj to je dôvod, prečo sa (zatiaľ) nevyrábajú AFDD 3f, teda v 3-fázovom prevedení 3+n.

AFDD ochrana sa teda používa (a výrobcovia to tak odporúčajú) v koncových elektroinštalačných okruhoch. Teda, ak máte hlavný rozvádzač a tam máte rozdelené okruhy – napr. jeden 16 A istič na zásuvky v obývačke, tak dáte AFDD na tento jeden okruh. To isté platí napríklad o ďalších zásuvkových obvodoch.

Typy, parametre a funkcie oblúkových ochrán AFDD

Pri väčšine oblúkových ochrán je prúd oblúka, pri ktorom AFDD reaguje pevne daný. Môžu sa však líšiť inými parametrami, napríklad vyhotovením: 

1. oblúková ochrana ako samostatný prístroj,
2. oblúková ochrana ako externá spúšť, ktorá sa mechanicky spojí s páčkou ističa alebo prúdového chrániča (pozri foto nižšie),
3. oblúková ochrana kombinovaná s prúdových chráničom,
4. oblúková ochrana kombinovaná s prúdovým chráničom a ističom.

Vo väčšine prípadov sú to všetko modulárne prístroje, ktoré sa nacvakávajú na DIN lištu, rovnako ako ističe, prúdové chrániče, modulárne vypínače…

Najčastejšie sa stretnete s prevedením č. 2 a 4. V prípade č. 4 získavate všetko v jednom – istič, prúdový chránič aj AFDD ochranu. Daný elektroinštalačný okruh je potom chránený pred všetkými typmi porúch. Ide o nadprúd, skrat medzi vodičmi, skrat na zem, nebezpečný dotyk, elektrický oblúk…

Takéto kombinované oblúkové ochrany AFDD s ističom a prúdovým chráničom majú často indikačné LED, ktoré vám ukážu aktuálny a predchádzajúci stav.

Napríklad kombinovaná AFDD Eaton vie okrem signalizácie, či vypla AFDD, istič alebo chránič, indikovať aj ďalšie prevádzkové stavy:

• prerušený vodič v priamom smere (tzv. sériová porucha),
• prerušený vodič + narastajúca intenzita oblúka, prípadne použitie stmievača, ktorý zmiatol ochranu vysokofrekvenčným rušením,
• oblúk medzi fázou a nulákom (tzv. paralelná porucha),
• prepätie nad 270 V – pozor AFDD nenahrádza zvodiče prepätia a nedokáže zneškodniť silné prepäťové impulzy – len signalizuje, že elektronika nedokáže pracovať,
• prehriatie AFDD,
• interná porucha AFDD.

Obľúbené značky oblúkových ochrán

AFDD Eaton

Eaton je jeden z top výrobcov modulárnych prístrojov (nielen tých) ako ističe, prúdové chrániče či zvodiče prepätia. V ich ponuke nájdete oblúkové ochrany Eaton AFDD+, ktoré v sebe zahŕňajú 3 zariadenia – istič, prúdový chránič a oblúkovú ochranu AFDD. Vďaka prepracovanej technológii reagujú už na poruchové prúdy s oblúkom od 0,7 A.

Samostatné Eaton AFDD bez ističov zatiaľ neponúkajú (aspoň ja som nenašiel, platí pre 9/2024), nevýhodou kombinovaného riešenia AFDD od Eaton je cena, ktorá je vyššia ako pri niektorých iných výrobcoch.

AFDD ABB

Výrobca ABB je u nás takisto známy svojimi kvalitnými ističmi či prúdovými chráničmi. Podobne ako EATON, aj ABB vyrába AFDD oblúkové ochrany iba v kombinácii so vstavaným ističom, prípadne v kombinácii s ističom a prúdovým chráničom.

AFDD Legrand

Svetoznámy výrobca zásuviek, vypínačov, ističov, prúdových chráničov a všelijakých iných elektroinštalačných prvkov ponúka prístroje oblúkových ochrán pod názvom STOP ARC. Podobne ako pri iných výrobcoch nájdete AFDD Legrand v prevedení s ističom alebo s ističom + prúdovým chráničom.

AFDD Schneider Electric

Oblúkové ochrany AFDD od Schneider Electric nájdete v kombinácii s ističmi rôznych hodnôt a charakteristík, s menovitým prúdom od 10 A aj ako samostatné prístroje bez ističov a chráničov.

Zapojenie oblúkovej ochrany AFDD

Budem sa opakovať, ale musím. 

Zapojenie AFDD a akékoľvek zásahy do elektroinštalácie patria do rúk skúseného elektrikára. Dám vám sem preto iba základné pravidlá a tipy.

Pravidlá a tipy pre zapojenie oblúkovej ochrany AFDD:

• Oblúková ochrana AFDD sa smie používať iba v 3-vodičových sieťach TN-S alebo TN-C-S. V dvojvodičových sieťach TN-C ju použiť nemôžete, pretože znefunkčníte ochranu pred úrazom a riskujete fakt veľa.
• AFDD sa vyrába iba pre jednofázové obvody.
• AFDD sa zapája na začiatok koncového obvodu – napríklad zásuvkového pre obývačku, tj. tam, kde je istič. Niektoré AFDD v sebe už majú prúdový chránič, prípadne istič.
• Ak AFDD nemá istič, musí byť pred ňou istič s menovitou hodnotou najviac takou istou, aká je menovitá hodnota prúdu (I_n) oblúkovej ochrany. Príklad: Pred AFDD s I_n = 16 A môže byť max. 16 A istič.
• Nie je jedno, kam zapojíte prívod a kam výstup. Strany musíte dodržať, pretože oblúková ochrana AFDD vyhodnocuje poruchy iba na jednej strane. Ak ju zapojíte opačne, bude vyhodnocovať poruchy na prívode a váš elektroinštalačný okruh nebude chránený.
• Pri revízií a meraniach s vyšším než menovitým napätím (napr. 500 V pri meraní izolačného odporu) musíte AFDD odpojiť, inak zničíte jeho elektroniku.

💡 Testovanie a samodiagnostika oblúkovej ochrany AFDD

Oblúkové ochrany mávajú, podobne ako prúdové chrániče, testovacie tlačidlá, pomocou ktorých môžete odskúšať ich funkčnosť. Niektoré AFDD sú však vybavené v rámci elektronických obvodov aj automatickou samodiagnostikou, ktorá si funkciou obvodov odskúša každých 24 h. Ak test nebude úspešný, AFDD bude signalizovať poruchu.

Oplatí sa oblúková ochrana za tú cenu?

Oblúková ochrana má nevýhodu: vysoká cena. Tie najlacnejšie začínajú niekde na 100 €…

To by ani nebolo veľa – keď si však predstavíte, že musíte nainštalovať do viacerých elektroinštalačných okruhov samostatné AFDD, celková cena dosť narastie. 

V priemysle či komerčnej sfére všeobecne to nie je až tak veľa, oplatí sa však oblúková ochrana za tú cenu domov?

💡 Osobne by som ju namontoval pre obvody, kde sa často používajú predlžovačky aj na trvalejší rozvod elektriny (hoci by sa nemali) – napr. v obývačke. Takisto by som ju použil pre obvody so spotrebičmi, ktoré používate v noci – ak v noci periete, pečiete, spúšťate umývačku riadu a pod.

⚠️ Samozrejme, použitie AFDD oblúkovej ochrany by mal zhodnotiť projektant či elektrikár. Áno, aj namontovať by ju mal elektrikár. Nezabúdajte tiež, že ju nemôžete použiť v starých dvojvodičových elektroinštaláciách typu TN-C.

Zdroje:

1. titulná foto: Ariel Dyfort (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Modulo_AFD.jpg), „Modulo AFD“, Pridané pozadie https://pixabay.com/illustrations/cable-electricity-lightning-1508774/, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode
2. https://www.youtube.com/watch?v=iKI7chMNPoA
3. https://www.youtube.com/live/iKI7chMNPoA?si=Q81KQyl4tQFJkI2I
4. https://diskuse.elektrika.cz/index.php?topic=47480.180
5. https://svetelektro.com/phpbb/?w3=dmlld3RvcGljLnBocD90PTUyODM2
6. https://www.oez.sk/oblukove-ochrany-afdd
7. https://eshop.normservis.sk/norma/stn-332000-4-42-1.4.2012.html
8. https://eshop.normservis.sk/norma/stn-332000-5-53-1.4.2023.html