Az áram-védőkapcsolóról

Amit az áram-védőkapcsolóról tudni érdemes

By: Kelemen Bence , 2020. 03. 29.

Fi relé, más néven érintésvédelmi relé vagy áramvédő kapcsoló (ÁVK) segítségével elkerülhetők a súlyos kimenetelű villamos balesetek. Ez a kisegítő eszköz védi az emberi életet és a hálózatot is azzal, hogy lekapcsolja a teljes hálózatot, amint szivárgó áramot észlel. Jelenleg a Fi relé a legkorszerűbb és leghatékonyabb módja az elektromos hálózat érintésvédelmi kikapcsolásának. Az új építésű házakban ez a rendszer már mindenütt megtalálható és minimális karbantartás mellett megbízhatóan működik. A balesetveszély megszüntetésére érdemes kiépíteni. A Fi relé folyamatosan ellenőrzi a nulla és a fázis vezetéken áthaladó áramot és amennyiben a kettő között különbséget érzékel, rögtön lekapcsol. Működése nagyon gyors, 0,2 másodperc alatt képes reagálni. A leggyakrabban használt Fi relék hibaárama 30 mA (milliamper). Ez azt jelenti, hogy már ilyen csekély mértékű szivárgást is képes észlelni és megszakítani miatta a hálózatot. Használata sok területen szabványok által előírt, de a szakemberek egyértelműen javasolják régi épületekbe történő utólagos beépítését is.

Van-e fontosabb, mint az emberélet? Ugye, hogy nincs? Ezt senkinek sem árt tudni!


Áram-védőkapcsoló
Az áram-védőkapcsoló (ismert még: FI relé, érintésvédelmi relé, ÉV-relé és életvédelmi relé, illetve ÁVK néven is; angolul: Residual-current device, németül: Fehlerstromschutzschalter) olyan elektromos kapcsolókészülék, amely lekapcsolja a mögötte lévő hálózatot, amennyiben (relatíve kicsi) szivárgó áramot észlel. Ilyen eset például akkor fordulhat elő, ha egy vezető vagy egy fogyasztó földzárlatos lesz, illetve ha valaki véletlenül megérinti a hálózat feszültség alatt álló részeit. Ebben az esetben, a készülék megszólalási idejére áramütés éri az embert, de a rövid behatási idő miatt ez nagy valószínűséggel nem okoz maradandó károsodást. A „FI relé” névnek nincs köze a görög ábécé φ, Φ (fí) betűjéhez, hanem az a német nevéből származtatott rövidítés, amelyben az F a német Fehler (magyarul: hiba) és az I nagybetű az SI mértékegységrendszer szerint az áram egyezményes jele. Gyakran az életvédelmi relé kifejezés használatos – utalva ezzel az eszköz tényleges feladatára –, miközben a köznyelvben a FI relé megnevezés terjedt el leginkább.

Működési elve
Működése azon az egyszerű elven alapul, hogy Kirchhoff csomóponti törvénye értelmében – általános 230 V váltakozóáramú hálózatot feltételezve – a fázisvezetőben folyó áram értéke megegyezik a nullavezetőben folyó árammal. Amennyiben a fázisvezetőn folyó áram különbözik a nulla vezető áramától, akkor valahol szivárgás van, például testzárlatos a fogyasztó vagy megérintettünk egy feszültség alatt álló fémrészt (amely lehet például egy megsérült szigetelésű vezeték), így az áram egy része nem szabályos fogyasztói áramkörön, azaz nem a fázis- és a nullavezető között halad. Ebből adódóan az érintésvédelmi relé a fázis- és a nulla vezetékekben kialakult aszimmetriát érzékeli. A „különbség miatt feltételezett hiba” elvére épülő megoldás eredményeként, a relé nem „tud” az elfolyás okáról és helyéről, csak annak tényét érzékeli. Amennyiben ez az úgynevezett hibaáram a relére jellemző küszöbértéket meghaladja, a beépített elektromechanikus modul azonnal bontja a hálózatot. Háromfázisú, 400 V-os hálózaton a fentiek úgy érvényesek, hogy normál üzemben a három fázisban folyó áram (vektoriális) összege megegyezik a nullavezetőben folyó árammal, és ezt az egyensúlyt figyeli az áram-védőkapcsoló. Ha I1+I2+I3≠In, akkor a föld felé folyik az áram, ezért a relé kiold. Ebből következik, hogy egy háromfázisú ÁVK nem helyettesíthető 3 darab egyfázisúval, mert mindhárom leoldana. Lényeges különbség a normál biztosítók (olvadóbiztosító vagy kismegszakító) és az érintésvédelmi relé között, hogy az érintésvédelmi relé 2-3 nagyságrenddel érzékenyebb a biztosítónál, illetve a kismegszakító csak az átfolyó túláram ellen véd, míg a FI relé a szivárgó áramok ellen nyújt védelmet az átfolyó áram nagyságától függetlenül. Például amíg egy alacsony értékű szokványos biztosító kioldási értéke 6 A túláram, addig az életvédelmi relé már 30 mA-es szivárgó áram esetén elvégzi a lekapcsolást, ráadásul igen gyorsan, korszerűbb változatok akár kevesebb, mint 20 ms alatt.

Alkalmazási területe
A jelenleg érvényben lévő szabványok szerint minden olyan új építésű elektromos szekrény (kapcsolószekrény) kötelező része, amelyet „A képzetlen személyek által használt és általános használatra szánt, legfeljebb 20 A névleges áramú csatlakozóaljzatok számára” telepítettek. A régebbi kialakítású és hasonló célú elektromos szekrények pótlólagosan felszerelhetőek érintésvédelmi relével.

Érintésvédelmi relé alkalmazása a következő esetekben szükséges:
általános használatú fémházas elektromos készülékek testzárlatakor előforduló áramütések elkerülésére; vezetékek vagy feszültség alatt álló részek véletlen érintési lehetősége miatt; tűzvédelmi célból: a kialakult tűz okozta károk mérséklésére, illetve az elektromos tűz kialakulási esélyének csökkentésére; készülékvédelmi célból: az aszimmetrikus áramok kárt okozhatnak a többfázisú berendezésekben; kisgyerekek véletlen csatlakozó aljzatba nyúlása esetére (bár erre a célra vakdugók vagy speciális védett csatlakozó aljzat beszerzése ajánlott, a FI relé lehet a második biztos védelmi szint, ha a vakdugó véletlenül kint maradt stb.) kisállatok esetleges vezetékrágásából eredő károk megelőzésére; az állat védelmére speciális, nem szokványos hálózati áramokat és feszültségeket használó munkakörnyezetben.

Ellenőrző kapcsoló
A készüléken található az ellenőrzésre szolgáló nyomógomb, amelyet működtetve az áram egy része nem folyik át az áramváltón, hanem kikerüli azt, ilyenkor a relének azonnal le kell kapcsolnia. Ezt a vizsgálatot beüzemeléskor és évente kétszer célszerű elvégezni. Korábban a legtöbb gyártó havi rendszerességű ellenőrzést javasolt, de a folyamatosan fejlődő előállítási technológiák miatt ez sok típus esetében lecsökkent évi két alkalomra. Fontos megjegyezni, hogy ez a vizsgálat csak arról ad felvilágosítást, hogy a relé működik-e, de arról nem ad felvilágosítást, hogy a hálózat is védett-e. Az egész hálózat védettségét bizonyító legbiztosabb ellenőrzés, ha a relével védett szakaszon egy helyesen bekötött csatlakozóaljzatnál vagy fogyasztónál egy megfelelő ellenőrzőlámpával áramkört létesítünk a fázis- és a földvezető között. Az FI relé szabályos felszerelése és tökéletes működése esetén még azelőtt leold, hogy a lámpa izzószála egyáltalán kivilágosodna, jelezve ezzel a hibátlan érintésvédelem meglétét. Léteznek speciális kézi teszterek, amelyek a hálózati aljzatba dugható csatlakozóba épített egyszerű tesztlámpáktól egészen az LCD kijelzős, digitálisan programozható változatokig terjednek. Ez utóbbiak igen részletes képet tudnak adni a vizsgált hálózatról, így az ott felszerelt életvédelmi reléről is. Mérhető velük a tényleges hibaáram, amelyre a leoldás bekövetkezik, de a relé sebessége és karakterisztikája is vizsgálható.

Érzékenysége
Az érintésvédelmi relé érzékenysége független a hálózatból felvett áramtól, és nem fogyaszt energiát. A készülék megszólalási érzékenységét a védett helytől függően választják meg. Mivel az emberre a 70 mA-es áram már életveszélyes lehet, a megszólalási érzékenységet általában 30 mA-ben határozza meg a szakma elfogadott szabályrendszere. Az épületek vezetékezésében gyakran felléphet valamennyi átvezetés (szivárgás) – különösen nedves környezetben, nyirkos falakban, pl. pincékben vezetett régi öreg szigetelésű vezetékek esetében stb. – ezért a kisebb értékű megszólalási érzékenység a készülék felesleges lekapcsolásait okozhatná. Speciális célokra gyártanak 10 mA, 100 mA, 300 mA és 500 mA megszólalású készülékeket is. A 10 mA-es változat felhasználására kiváló példa egy elektromos motorokkal üzemelő pezsgőfürdő, ahol csak a fürdő motorjait tápláló kört szokás külön ilyen magas szinten biztosítani, míg a többi áramkörnek megfelelő a 30 mA-es relé is. Az 500 mA-es relé egy nagyobb épület összegző fő reléje lehet, ahol cél az, hogy az egész épület is védve legyen, de külön alkörök biztosítják az egyes kisebb áramkörök védelmét (jellemzően emeletek, speciális szobák, műhelyek kerülnek ilyen módon alhálózati szegmensekre). Az elektromos érzékenység és hibatűrés közötti helyes arány megtalálása csak az egyik fontos tényező, amelyet a gyártók igyekeznek fejleszteni. A másik szempont a fizikai környezeti behatások, hőmérséklet, páratartalom, légszennyezettség, amelyek káros hatásait szintén megpróbálják minél jobban kiküszöbölni. Az elektromechanikus leoldó modul képén látható, hogy az alkalmazott megoldás egyfajta kompromisszumot követel meg a környezeti behatásokat illetően, mivel a fémek, rugók, műanyagok eltérő hőmérsékleti dilatációja, rugalmasságváltozása kedvezőtlenül befolyásolhatják a relé működését intenzív környezeti körülmények között. A legtöbb gyártó meg is adja azt a hőmérsékleti és légszennyezettségi tartományt, ahol szavatolják a relé adatlapján feltüntetett értékek meglétét. Mivel legtöbbször igen nagy áramok átvezetését és megszakítását kell egy ilyen relének elvégeznie, muszáj mechanikus (ezüst ötvözetből, korábban kadmiumos ötvözetből készült) érintkezőket is tartalmaznia, amelyek a 100 A-es tartományban is megbízható megszakítást tudnak produkálni egy terhelés alatt lévő hálózaton. Ilyenkor a megszakítás pillanatában intenzív elektromos ív keletkezik, melyet az ötvözőanyag használata ugyan csökkent, de emiatt szokás megadni a relé maximális üzemszerű lekapcsolásainak számát is, amelyet az érintkezők még elviselnek. Az elektromos és elektromechanikus alkatrészek közötti összhang stabil megtalálása sokéves gyártói tapasztalaton és kutatáson alapul. Egyes tűzvédelemre szánt relék leoldási árama 3A is lehet,ez kifejezetten testzárlat,túlmelegedés elleni védelemre szolgál.

Névleges árama
Lényeges, hogy az érintésvédelmi relé névleges üzemi árama (pl. 25 A), megegyezzen, vagy nagyobb legyen, mint az utána bekötött kismegszakító értéke. A névleges áram meghatározása a FI relé esetében a relé belső kialakítását befolyásoló tényező, ezért ez az adat csak arra használatos, hogy egy adott környezetbe ne kerülhessen kisebb teherbírású relé, mint amekkora a védendő hálózat teljes terhelése. Ha például egy épület fogyasztásmérő melletti főbiztosítója 25 A-es, akkor ott nincs szükség egy 80 A-es vagy még nagyobb névleges áramértékű relére. A FI relék esetében a szükségesnél nagyobbra választott névleges áramérték nem jelent túlméretezési hibát az érintésvédelem szempontjából, hiszen alapesetben a választott relé hibaáram leoldási értéke 30 mA-es kell legyen. A védelmi képesség tehát független a FI relé névleges áramától, de a példában tárgyalt helyre egy legalább 25 A-es névleges áramú relé való, mert a főbiztosító miatt úgysem folyhat nagyobb áram az adott szakaszon. A FI relé névleges áramának megválasztására az a kialakult szakmai gyakorlat, hogy az összterheléshez viszonyított minimum megfelelő helyett az adott típusból válaszható következő, nagyobb (a példánál maradva egy 40 A-es) névleges áramú relét építenek be. Szokás feltüntetni még a maximális áramot, amelyet az adott kivitel rövid ideig még elvisel (ez általában 1-3 kA), illetve ha túláramvédővel kombinált FI reléről van szó, akkor az arra jellemző értékeket is megadják. Sokszor igen eltérő a feliratozás részletessége, mert van hogy az összes lényeges információ megtalálható (kicsit zsúfolttá is téve ezzel a rendelkezésre álló helyet), de van olyan is, amikor csakis a gyári adatlap átnézésével ismerhető meg az összes tulajdonság.

Felhasználása Magyarországon
Magyarországon a FI relét jellemzően a betáplálási oldalon, az egész alhálózatot védve szokás beszerelni, általános védelmet adva ezzel az ott lévő összes vezetéknek, fogyasztónak és csatlakozó aljzatnak. Helyes működése csakis ott garantált, ahol a hálózat kivitelezése megfelel az érvényben lévő szabványoknak. Az 1970-es és 1980-as években (vagy még korábban) készült épületek, társasházak vakolt alumínium vezetékes, illetve sokszor földelővezető nélküli, esetleg a földelést a vízvezetékrendszerre kötötten utólag kiépítve tartalmazó vezetékezésben legtöbbször nem szerelhető összegző FI relé, mert a folyamatos hibaáramok jelenléte miatt nem lehet bekapcsolni sem, mert azonnal megszakítja a betáplálást. Ilyenkor egyes végponti fogyasztóknál általában lehet egyedileg védelmet kiépíteni, de az egész épület, ház, lakás, stb. védelme nem megoldható a teljes hálózat korszerűsítése, újra kiépítése nélkül. Általánosságban elmondható tehát, hogyha egy helyen már kiépített és működő összegző FI relé(ke)t látunk, ott vagy korábban elvégezték már a korszerűsítést, vagy eleve az aktuális szabványoknak megfelelően kivitelezett elektromos hálózatot szereltek fel az épületben.

Forrás: Wikipédia, a szabad enciklopédia

Megosztotta : Kelemen Bence