Keskukset

Sivusto: DIGMA-oppimisympäristö
Kurssi: Sähköasennusten perusteet
Kirja: Keskukset
Tulostanut: Vierailija
Tulostettu: keskiviikko, 19. tammikuuta 2022, 18:52

Kuvaus

Perustietoa sähkökeskuksista, suojauksesta ja suojalaitteista

1. Keskuksen merkitys

Kiinteistöjen sähköverkossa on aina mittaus-, suoja- ja ohjauslaitteita, jotka yleensä sijoitetaan keskitetysti sähkökeskuksiin.Periaaekuva sähköverkosta

Kiinteistössä on aina vähintään pääkeskus, joka muodostaa kiinteistön koko sähköverkon solmupisteen. Siihen tuleva liittymisjohto yhdistää kiinteistön sähköverkon osaksi yleistä sähkönjakeluverkkoa. Pääkeskuksen lisäksi kiinteistössä voi olla useita mittaus-, jako- ja ryhmäkeskuksia. Sähköverkko on yleensä puumainen ja jokaiselle keskuksella on oma jakelualueensa.

Kiinteistön pääkeskuksessa yleensä on vähintään:


Pääsulakkeet
Pääsulakkeet toimivat liittymisjohdon ylikuormitussuojina. Ne määrittelevät sen tehon, mikä kiinteistöllä voi olla yhtäaikaisesti kytkettynä sähköverkkoon. Pääsulakkeiden koko määrittää yleensä sähkönliittymän liittymismaksun. Myös osassa sähkötariffeja perusmaksu määräytyy pääsulakekoon mukaan.
Pääsulakkeet saattavat sijaita vanhoissa rakennuksissa myös erillisessä talovarokekotelossa.

Pääkytkin
Pääkytkin mahdollistaa koko kiinteistön sähköverkon irtikytkemisen sähköverkosta esimerkiksi hätätilanteissa. Kiinteistön sähköverkossa on tarpeen mukaan pääkytkimen lisäksi muita kytkimiä, joilla osa sähköverkosta saadaan tarvittaessa erotettua jännitteettömäksi.

Mittaus
Kiinteistössä on yksi tai useampia verkkoyhtiön energiamittauksia. Mikäli kiinteistössä, kuten kerros- tai rivitalossa, on useita erillisiä sähkön käyttäjiä, on niillä jokaisella on mittari joko pääkeskuksen yhteydessä tai erillisissä mittauskeskuksissa.

Suojalaitteet
Keskuksessa sijaitsee siitä lähtevien johtojen suojana olevat suojat. Suojina käytetään:
- sulakkeita
- johdonsuojakatkaisijoita
- katkaisijoita

=========================================================

Tehtävä:

Minkä verkkoyhtiön alueella asut? Etsi, millaisia ohjeita verkkoyhtiö antaa sähkön liittymästä?

    • Mitä verkkoyhtiö edellyttää?
    • Mitä ohjeita on kuormituksen tehoille, ohjauksille, liittymän rakentamiselle yms.?
    • Entä mittaukseen liittyvät ohjeet?
    • Kuinka suuret ovat oman asuntosi pääsulakkeet? Paljonko niitä vastaava liittymä maksaa?

1.1. Keskuksen sijainti

Kiinteistön pääkeskuksen sijoitteluun tulisi vaikuttaa verkkoyhtiön liittymispisteen sijainnin lisäksi kiinteistön koko sähköverkon rakenne ja sähkötehojen sijainti. Verkon rakenteen kannalta olisi hyvä, jos liittymä sijaitsee tehojen painopisteessä.

Pää- ja mittauskeskuksiin, joissa on jakeluverkkoyhtiön sähkömittauksia, tulee olla järjestetty pääsy verkkoyhtiön edustajalle ja näiden tilojen lukituksesta on olemassa mm. verkkoyhtiöiden ohjeita. Pääkeskus sijoitetaan yleensä pääkeskushuoneeseen tai –komeroon.

Keskustilojen määrittelyssä tulee ottaa huomioon mm. keskusten kuljetusreitit, tilan laajentamismahdollisuudet, mahdolliset häiriöherkät laitteet ja sähköjohtojen asennusreitit. Keskusten sijoituksesta ja tilavarauksista on mm. ST-kortissa ST 53.05.

Pientalon keskusten sijoitus

Pientalon sähköverkko voidaan toteuttaa yhdellä tai useammalla keskuksella. Ratkaisuun vaikuttaa mm.
- Tontilla olevien erillisten rakennusten määrä, lämmitystapa ja käyttötarkoitus
- Käytettävissä olevat tilat
- sähköyhtiön edellytykset mittauksen sijoittelulle
- rakentamisen vaiheet.

Varsinaisessa asuinrakennuksessa tulee aika olla vähintään yksi ryhmäkeskus, jossa sijaitsee ryhmäjohtojen suojalaitteet ja mm. lämmityksen ohjauslaitteita.

Tyypillisiä pää-/mittauskeskuksen sijoitusvaihtoehtoja ovat:

  1. Ulkomittauskeskus pylväässä tai tonttikeskus omalla asennusjalalla
    • Edellyttää erillistä ryhmäkeskusta asuinrakennuksessa
    • voidaan asentaa rakennusvaiheen alussa
    • saadaan piha-alueen sähköistyksiä (mm. ulkopistorasiat).
  2. Ulkomittauskeskus varastorakennuksen ulkoseinässä
    • Edellyttää erillistä ryhmäkeskusta asuinrakennuksessa
    • voidaan asentaa rakennusvaiheen alussa
    • keskukseen voidaan kytkeä varastorakennuksen ryhmäjohdot.
  3. Asuinrakennuksessa
    • Sähköverkon voidaan toteuttaa yhdellä keskuksella
    • edellyttää erillisestä teknisestä tilaa (suoistus tai vaatimus)
    • keskuksen asennus mahdollista vasta rakennuksen ollessa lähes valmis.

1.2. Asennusympäristö

(SFS6000-729:2012 ja SFS-EN 61439)

Jakokeskusten edellytetään olevan standardisarjan SFS-EN 60439 mukaisia. Maallikoiden käyttöön tarkoitetut keskukset tulee olla tyyppitestattua rakennetta. Ne voidaan koota käyttöpaikkaan noudattaen tyyppitestatulle keskukselle laadittua kokoonpano-ohjetta. Tällöin tulee käyttää ohjeen mukaisia komponentteja ja keskukselle tulee tehdä standardin mukaiset kappaletestit, joista laaditaan pöytäkirja.

Keskuksen kotelointiluokan on oltava vähintään IP2XC, silloin, kun sitä maallikot pääsevät käsittelemään.

Asennusympäristö


Keskuksen rakenne tulee valita asennuspaikan ulkoisten olosuhteiden mukaan.

Ympäristön lämpötilavaatimukset:

Asennusympäristö Ympäristön lämpötilarajat
(suluissa 24 h:n keskiarvo)
Normaali sisäasennus -5 … +40 (+35) °C
Ulos asennettava keskus -25 … + 40 (+35)°C
Arktisen ympäristön keskus -50 … +40 (+35) °C

Ympäristön kosteuden vaikutus:

Asennustila IP-luokka
vähintään
Sisäasennus,, kuiva tila ( lämpötila > -5 °C ) IP20C
Sisäasennus, kostea tila IP21C
Ulkoasennus, asennuskorkeus > 0,5 m IP23C
Ulkoasennus, asennuskorkeus < 0,5 m IP24C
Märät, erityiset tilat IP24C

Kuivissa sisätiloissa on vesipisteiden lähiympäristö luokiteltu kosteaksi tilaksi, jolloin kuivan tilan keskuksen tulee sijaita riittävän etäällä (n. 0,5 m) vesipisteestä. Keskus tulee myös sijoittaa (esim. teknisissä tiloissa) siten, ettei sen yläpuolella kulje vesi- tai viemäriputkia.

Keskuksen suojaamiseen ja varastointiolosuhteisiin tulee rakennusvaiheessa kiinnittää erityistä huomiota. Keskuksen kastuminen tai likaantuminen saattaa tuhota keskuksen komponentit käyttökelvottomiksi.

1.3. Asennustila

(SFS 6000-729:2012)
Jakokeskus tulee sijoittaa helposti luoksepäästävään paikkaan. Sille on varattava sellainen hoitotila, että keskuksessa suoritettavat asennus-, huolto- ja käyttötoimenpiteet voidaan suorittaa ilman vaaraa.

Se on asennettava niin, että käsiteltävät osat ovat yli 0,2 m:n, mutta enintään 2,0 m korkeudessa. Asunnoissa voidaan keskus kuitenkin sijoittaa esimerkiksi oven päälle.

Tulppavarokkeet, jotka voivat olla lasten kosketeltavissa, tulee sijaita yli 1,7 m:n korkeudessa. Asunnon pääkeskuksen pääsulakkeet, jotka usein sijaitsevat keskuksen alareunassa, ovat lukitun suojakannen takana.

Jakokeskuksen eteen edellytetään hoitokäytävää, joka on vähintään leveydeltään 0,8 m ja korkeudeltaan 2,0 m koko keskuksen leveydeltä.

Hoitokäytävävaatimus koskee nimellisvirraltaan vähintään 63 A:n keskuksia. Se on kuitenkin suositeltava myös pienemmille keskuksille.

Keskuksen edessä ei saa varastoida esineitä, jota estävät pääsyn laitteiston luo, haittaavat sen käyttöä tai saattavat aiheuttaa palovaaraa.

1.4. Keskustermejä

Jakokeskus on rakennelma, jossa on kytkinlaitteita ja niihin liittyviä ohjaus-, mittaus-, suoja- ja säätölaitteita.


Ryhmäkeskus on ryhmäjohtojen ylivirtasuojien ja muiden ohjauskomponentteja sisältävä keskus, joka syöttää sähkölaiteille meneviä ryhmäjohtoja.

Pääpiiri on kaikki keskuksen johtavat osat, jotka on tarkoitettu sähköenergian siirtoon

Apupiiri on keskuksen johtavat muut kuin pääpiirien osat, jotka on tarkoitettu ohjaukseen, mittaukseen, merkinantoon, säätöön, tiedonsiirtoon jne.


Kotelokeskus on mekaanisesti toisiinsa yhteenliitetyistä koteloista tehty keskus.





Kennokeskus on mekaanisesti yhteenliitettyjen kenttien tai kennojen yhdistelmä. Kuivan tilan (IP20) kennokeskuksia kutsutaan myös kehikkokeskuksiksi.

1.5. Jakokeskusten rakenne

Keskusten tulee yleensä olla tehdasvalmisteisia ja sertifioituja. Keskusten rakennetta ja testausta on käsitelty standardisarjassa SFS-EN 61439.

2. Suojalaitteet

Ylivirtasuojaus

Sähkökeskuksissa on sijaitsevat keskuksen jakelualueen johtojen ja mahdollisesti joidenkin laitteiden ylivirtasuojat.

Johdot tulee yleensä suojata ylivirtasuojalla. Suojaus voidaan jättää pois vain silloin, kun virtapiirin katkaiseminen voi aiheuttaa suurempaa vaaraa kuin ylivirta (esim. suojajohtimet).


Ylivirtasuojaus jakaantuu kahteen osaan:

  • Ylikuormitussuojauksen tehtävänä on huolehtia siitä, ettei normaalitilanteessa johdon virta lämmitä liikaa johtoa. Se siis estää liian suuren kuormituksen kytkemisen johdon syöttämään ryhmään.

  • Oikosulkusuojausta käytetään vikatapauksissa syntyvien oikosulkuvirtojen katkaisuun. Oikosulkusuojan tulee katkaista vikavirta mahdollisimman nopeasti ja sillä täytyy olla suuri virran katkaisukyky. Oikosulkusuojan tulee myös rajoittaa sen suojaamaan johtoon päästämä energia sellaiseksi, ettei se vaurioita johdon rakennetta vian aikana.


Yhteisenä ylivirtasuojana voi toimia yksi suojalaite, kuten sulake, johdonsuojakatkaisija tai katkaisija. Ylikuormitus- ja oikosulkusuojalaitteet voivat olla myös erilliset. Esimerkiksi kiinteistön liittymisjohto on oikosulkusuojattu johdon alkupäästä (sähkönjakeluverkon puolelta) ja liittymän pääsulakkeet toimivat ylikuormitussuojana. Myös moottoriasennuksissa on erillinen oikosulkusuoja (esim. sulakkeet) ja ylikuormitussuoja (moottorinsuojakytkin).

Ylivirtasuojalaitteiden ominaisuuksia voidaan kuvata esimerkiksi seuraavilla suureilla:

  • mitoitusvirta (nimellisvirta) In
  • nimellisjännite
  • oikosulkuvirran katkaisukyky
    • suurin asennuspaikalla esiintyvä kolmivaiheinen oikosulkuvirta
  • toiminta-aikakäyrä

2.1. Ylikuormitussuojaus

Ylikuormitussuojana toimivien sulakkeiden ja johdonsuojakatkaisijoiden päätehtävä on suojata johtoja liialliselta lämpenemiseltä, jonka virta johtimissa voi aiheuttaa. Ylikuormitussuojat ovat siis estämässä, ettei johdon syöttämään ryhmään normaalissa tilanteessa kytketä liian suuritehoista kuormaa. Ylikuormitussuojien ja johtimien kuormitettavuuden tulee täyttää seuraavat epäyhtälöt (SFS 6000-433 :2012):

Johdon mitoitus ja suojalaitteen valinta on sovitettava yhteen. Mitoitus lähtötietoina tarvitaan arvio kuormituksena olevasta tehosta, johdon asennusolosuhteet ja -tavat sekä asennuspaikan oikosulkuvirtatiedot.

Mitoituksessa tarvittavat johtojen kuormitustaulukot on esitetty SFS 6000:2012 liite 52B.


Virrat I2, joilla suojalaitteet toimivat tehokkaasti, on määritellään suojalaitteiden standardeissa:

  • Sulakkeilla I2 on ylempi toimintarajavirta
  • Johdonsuojakatkaisijoilla I2 on termisen laukaisun (1 h ) rajavirta.

Suojalaitetaulukot, sulakkeet

Suojalaitetaulukko, johdonsuojakatkaisijat

2.2. Ylikuormitussuojan sijoittaminen

(SFS 600-433:2012)

Ylikuormitussuoja sijoitetaan pääsääntöisesti muutoskohtaan, jossa johdotuksen kuormitettavuus pienenee. Muutoskohdassa voi muuttua:
- johdinpoikkipinta
- johtolaji
- asennustapa tai -olosuhteet

Yleensä suojat on sijoitettu keskuksiin, joissa keskusta syöttävän suuremman kaapelin suoja ei enää riitä suojaamaan sitä pienempiä ryhmäjohtoja.

Ylikuormitussuoja voi olla yhteinen oikosulkusuojan kanssa, jolloin sen tulee olla johdon alkupäässä. Jos käytetään erillistä oikosulkusuojausta, voidaan ylikuormitussuoja sijoittaa mihin tahansa johtoa (esim. liittymisjohto). Tällöin ei johtoa saa haaroittaa eikä siinä saa olla pistorasioita ennen suojaa.

Ylikuormitussuojan poisjättäminen

Ylikuormitussuojaus suositellaan jätettäväksi pois virtapiireistä, joissa virtapiirin odottamaton avautuminen voi aiheuttaa vaaraa, kuten virtamuuntajien toisiopiirit ja palosammutinlaitteistoja syöttävät virtapiirit.

Lisäksi ylikuormitussuojausvaatimus ei koske televiestinnän, ohjaukseen, merkinantoon yms. liittyviä asennuksia. Myöskään jakeluverkoissa ja isoissa teollisuusverkoissa palonkestävästi (maassa tai ilmajohto) asennettuja johtoja ei tarvitse suojata ylikuormitukselta.

Ylikuormitussuojaa ei vaadita:

Syötön puoleinen suoja toimii myös lähtevän johdon suojana.
Johto ei todennäköisesti ylikuormitu ja se on oikosulkusuojattu, eikä siinä ole haaroituksia tai pistorasioita

2.3. Oikosulkusuojaus

Sähköverkossa on oikosulkusuojaus sijoitettava pääsääntöisesti sellaiseen kohtaan, jossa johtimen poikkipinta-ala pienenee tai ominaisuudet muutoin muuttuvat.

Suojalaitteen katkaisukyvyn tulee olla vähintään asennuspaikan prospektiivisen oikosulkuvirran suuruinen. Katkaisukyky voi olla kuitenkin tätä pienempi, mikäli syötönpuolella on riittävän katkaisukyvyn omaava suojalaite.

Oikosulkuvirrat on katkaistava viimeistään silloin, kun suojattavat johtimet saavuttavat suurimman sallitun rajalämpötilan. Sallittu aika alle 5 s:n kestävissä oikosuluissa voidaan laskea

Oikosulkusuoja on valittava niin, ettei suojan läpipäästämä energia ole suurempi kuin johtimille sallittu energia. Valmistajat antavat suojille I2t-taulukoita.


Mikäli asennuksen ylikuormitussuojalaitteen katkaisukyky on vähintään yhtä suuri kuin asennuspaikalla esiintyvä prospektiivinen oikosulkuvirta ja se täyttää ylikuormitussuojaukselle asetetut vaatimukset (SFS 6000-433), suojan katsotaan suojaavan kuormituspuolen johtimet myös oikosululta.

Tavanomaisissa asennuksissa siis yleensä riittää ylikuormitussuojauksen toteuttaminen sekä laitevalinta niin, että ylikuormitussuoja kykenee katkaisemaan asennuspaikan suurimman oikosulkuvirran.

2.4. Automaattinen poiskytkentä

Sähköasennusten edellytetään olevan turvallisia sekä normaalissa käyttötilanteessa että myös silloin, kun asennuksiin tulee vikatilanne. Asennuksissa tulee siis olla sekä perussuojaus että vikasuojaus.

Suojauksen toteuttamiseen on useita eri tapoja. Perussuojaus tehdään yleensä laitteiden ja asennusten suojilla, koteloilla ja eristyksillä. Vikasuojauksessa tavanomaisimmat menetelmät ovat suojaeristys ja automaattinen poiskytkentä.

Automaattisen poiskytkennän toteutuminen

Lähes jokaisessa asennuksessa on yhtenä vikasuojaustapana käytössä automaattinen poiskytkentä, jolloin laitteiden jännitteelle alttiit osat (kuoret yms.) on kytkettynä suojamaadoitusjohtimeen (PE).

Automaattisen poiskytkennän toiminta edellyttää, että keskuksessa olevat suojalaitteet (sulakkeet, johdonsuojakatkaisijat) toimivat vian sattuessa riittävän nopeasti.

SFS 6000-411.3.2 edellyttää, että suojalaitteen tulee automaattisesti katkaista vikaantuneen piirin sähkönsyöttö vaaditussa poiskytkentäajassa.

Sulakkeiden toiminta-aikaan vaikuttaa virran suuruus, joten niillä vaadittava vikavirran suuruus on erilainen eri poiskytkentäajoilla.

Johdonsuojakatkaisijoita käytettäessä tulee automaattisen poiskytkennän toimia magneettilaukaisun alueella. Suojaus toimii siis tällöin kaikissa johdoissa alle 0,1 s:ssa.

Sulaketaulukko

Johdonsuojataulukko

Poiskytkentäaikojen lisäksi edellytetään lisäsuojauksena vikavirtasuojakytkimen käyttöä:

  • suojaamaan enintään 20 A:n maallikoiden käyttämiä tavanomaisia pistorasioita
  • suojaamaan ulosasennettavia, enintään 32 A:n pistorasioita

    Lisäsuojausta ei vaadita pistorasioille:
    • jotka on tarkoitettu määrätyn laitteen liittämiseen (esim. jääkaappi)
    • joita käyttään ammattihenkilöiden tai opastetujen henkilöiden valvonnassa teollisissa tai kaupallisissa rakennuksissa

Ohjeita vikavirtasuojan käytöstä lisäsuojaukseen on standardin SFS 6000-41:2012 liitteessä41X.

2.5. Sulakkeet

Sulakkeen toiminta perustuu sen sisällä olevaan metallilankaan tai -nauhaan, joka sulaa ja aiheuttaa virtapiirin katkeamisen virran lämmittessä liikaa. Sulakeet toimintaan siis vaikuttaa sekä ylivirran suuruus että virran kestoaika.

Eri käyttötarkoituksissa on käytössä hyvinkin erilaisia sulakerakenteita. Sähkökeskuksissa käytetään sulakkeita, joissa on kuumuutta kestävä posliinikuori. Yleisimmin on käytössä joko tulppasulakkeet tai kahvasulakkeet.

Sulakkeet takaavat luotettavan erotuskohdan huolto- ja korjaustöiden ajaksi. Ne ovat edullisia eikä niillä ole muuta huoltotarvetta kuin vaihto mahdollisen toiminnan jälkeen.

Tulppasulakkeet

Tulppasulakkeita on käytetty varsinkin aiemmin yleisesti ryhmäjohtojen ylivirtasuojina. Niiden katkaisukyvyn tulee olla vähintään 50 kA (SFS 5855) vaihtosähköllä. Saatavilla on kuitenkin edelleen myös aiempien standardien mukaisia sulakkeita, joiden katkaisukyky saattaa olla tätä alhaisempi ( 4… 20 kA).

Tulppasulakkeet asennetaan varokepesiin ja sulaketta suojaa posliinikansi. Sulakkeen pohjakosketin rajoittaa kunkin ryhmän suurinta sallittua sulakekokoa. Pohjakosketinta ei saa vaihtaa suurempaan ilman, että tarkastetaan varokkeeseen kytketyn ryhmän johdotuksen kuormitettavuus.

Tavallisimmissa sulakekansissa on käytössä kahta kokoa. Yli 25 A:n sulakkeiden kanssa käytetään DIII-kantta ja enintään 25 A:n tulppasulakkeiden kanssa DII-varokekantta.

Asuinnoissa ja muissa kohteissa, joissa oikosulkuvirrat eivät nousu suuriksi, on tulppasulakkeiden tilalle tullut johdonsuojakatkaisijat.

Varokepohja

Tulppasulakkeiden ja pohjakoskettimien tunnusväri ja varokekanne koko

Mitoitusvirta IN Tunnusväri Varokekannen
koko
6 A vihreä DII
10 A punainen DII
16 A harmaa DII
20 A sininen DII
25 A keltainen DII
35 A musta DIII
50 A valkoinen DIII
63 A kupari DIII

Kahvasulakkeet

Kahvasulakkeilla on erittäin hyvät katkaisuominaisuudet ja oikosulkuvirran rajoituskyky. Niitä käytetäänkin erityisesti silloin, kun kuormitusvirrat ovat suuria tai asennuspaikalla on suuret oikosulkuvirrat.

Kahvasulakkeita tehdään useita eri kokoja varokealustojen nimellisvirtojen mukaan.

Kahvasulakkeiden (yleissulake gG) kokoja

Kahvasulakkeet
koko
Sulakkeen
mitoitusvirta-alue
Varokkeen
nimellisvirta
00 6 ... 125 A 125 A
0 10 ...160 A 160 A
1 10 ... 250 A 250 A
2 160 ... 400 A 400 A
3 315 ... 630 A 630 A
4 400 ... 800 A 1000 A



Kahvasulakkeiden toimintaa kuvataan kirjantunnuksilla (esim. gG, aM).

Ensimmäinen kirjain
Toiminta
g Koko alueen kattava katkaisukyky, sekä oikosulku- että ylikuormitussuojaksi soveltuva
a Osa-alueen kattava katkaisukyky, vain oikosulkusuojaksi soveltuva
Toinen kirjain
G Johdon suojaukseen tarkoitettu sulake
M Moottorin suojaukseen tarkoitettu sulake

Sulaketaulukot

Tulppasulakkeiden teknisiä taulukoita (IFÖ)

2.6. Johdonsuojakatkaisijat

Johdonsuojakatkaisijoita käytettään erityisesti ryhmäjohtojen suojaamiseen asunrakennuksissa ja vastaavissa tiloissa.

Niiden mitoitusvirta In on 2 … 125 A:n välillä ja katkaisukyky on yleensä 6 kA tai 10 kA. Teollisuuskäyttöön on olemassa suuremmankin katkaisukyvyn omaavia johdonsuojakatkaisijoita.

Johdonsuojakatkaisijoilla on kaksi toiminta-aluetta. Termisellä laukaisualueella laite toimii ylikuormitussuojana. Virtapiirin tulee mitoittaa niin, että oikosulkutilanteissa johdonsuoja toimii magneettisen laukaisun alueella.


Johdonsuojakatkaisijan tehohäviöt ovat suuremmat kuin vastaavan kokoisen sulakkeen. Se ovat rakenteeltaan kompakti ja johdonsuojakatkaisijat mahtuvat pienempään tilaan kuin sulakkeet. Tämän vuoksi jakokeskuksen lämpötila voi olla huomattavasti suurempi kuin vastaavan sulakekeskuksen varsinkin silloin, kun keskukseen kuuluu useita suuresti kuormitettuja ryhmiä. Lämpötila vaikuttaa myös johdonsuojakatkaisijoiden toiminta-arvoihin ja johtojen kuormitettavuuteen. Lähelle nimellisvirtaansa kuormitettujen ryhmien johdonsuojakatkaisijoita ei tulisi asentaa aivan toistensa viereen keskuksessa.

Tyypit

Johdonsuojakatkaisijat voidaan luokitella niiden laukaisukäyrien mukaan. Suoja tulee valita suojattavassa ryhmässä olevan kuormituksen perusteella. Tällöin valintaan vaikuttavat mm. mahdolliset käynnistysvirrat, kuorman tehokerroin sekä mahdollinen kuorman epälineaarisuus.

Johdonsuojakatkaisijan
tyyppi
Käyttö
B Resistiivinen kuorma:
Liesi
Sähkölämmitys
Lämminvesivaraaja

C Tavanomaiset kuormat:
Valaistus
Pistorasiat
Pienet moottorit
D Kuormat, joilla on suuret käynnistysvirrat:
Suuret moottorit

Johdonsuojakatkaisijan toimintarajavirrat

Ylikuormitussuojaus määritellään termisen laukaisun mukaan (toiminta alle 1 tunnissa) Automaattisen poiskytkennän toiminta ja oikosulkusuojan toiminta määritetään magneettilaukaisun toimintavirran mukaan (toiminta alle 0,1 s:ssa)

Johdonsuojakatkaisijataulukko

2.7. Suojien selektiivisyys

Suojien selektiivisyys

Selektiivisyydellä pyritään rajaamaan sähköverkon vikatilanteesta aiheutuvat häiriöt mahdollisimman pienelle alueelle ja irrottamaan vain vikaantunut osa verkosta. Suojalaitteiden selektiivisyyttä voidaan tarkastella toiminta-aikakäyrien ja valmiiden taulukoiden avulla.

Aikaselektiivisyys

Aikaselektiivisyydessä kuorman puoleinen suojalaite toimii kaikilla ylivirroilla nopeammin kuin syötön puoleinen suojalaite. Suojalaitteiden toiminta-aikakäyrät eivät siis leikkaa toisiaan.


Sulakkeilla aikaselektiivisyys saavutetaan valitsemalla peräkkäisten sulakkeiden mitoitusvirrat (nimellisvirrat) suhteella 1,6:1.









Esimerkki:
16 A:n D-tyypin sulakkeen toiminta alla tunnissa edellyttää 1,75*IN =28 A suuruista virtaa.
25 A:n D-tyypin sulake ei saa toimia 1,4 * IN= 35 A suuruisella virralla alle tunnissa.
=> Eli sulakkeiden aikaselektiivisyys
toimii.



Johdonsuojakatkaisijat ovat keskenään selektiivisiä, mikäli syötön puoleisen suojan toimintakäyrä ei mene pienemmän suojan ylemmän toimintakäyrän kanssa päällekkäin millään virran arvolla.

Johdonsuojakatkaisijoiden aikaselektiivisyyttä voidaan tarkastella mm. toiminta-aikojen perusteella.
Johdonsuojakatkaisijan (In < 63 A) kestorajavirta (1 h) on 1,13xIN ja toimintarajavirta 1,45xIN.

Esimerkki: 16 A:n johdonsuojakatkaisijan tulee toimia alle tunnissa 23,2 A:n virralla. 20 A:n sulake ei vielä saa toimia 22,6 A:n virralla. Eli 20 A:n johdonsuoja saattaa 16 A:n suojan toimintavirralla.

Virtaselektiivisyys

Suojalaitteiden selektiivisyyttä oikosulkutilanteissa tarkastellaan suojalaitteiden I2t-arvojen, eli suojalaitteen läpimenevän energian, avulla. Syötön puoleisen suojalaitteen sulamisaikaa vastaava I2t-arvon tulee olla suurempi kuin kuorman puoleisen suojalaitteen kokonaistoiminta-aikaa vastaavan I2t-arvon.

Tarkastelu voidaan tehdä valmiiden I2t-taulukoiden tai selektiivisyystaulukoiden avulla.

Virtaselektiivisyys saattaa olla myös osittaista. Tällöin pienillä ylivirroilla kuorman puoleinen suoja toimii, mutta ylivirran suurentuessa saattaa myös syötön puoleinen suoja toimia.

Liitteenä valmistajan (GE Electric) selektiivisyystaulukoita. Suojat ovat selektiviisiä taulukon mukaiseen oikosulkuvirtaan asti.

Selektiivisyystaulukko F-MCB

Selektiivisyystaulukko MCB-MCB

3. Vikavirtasuojat

Vikavirtasuojakytkin on kehitetty lisäämään turvallisuutta tilanteissa, joissa kosketaan suoraan jännitteistä osaa tai joissa sähkölaitteen vian vuoksi sen kosketeltavat osat ovat tulleet jännitteiseksi. Vikavirtasuojan avulla voidaan myö estää vikaantuneisen laitteiden aiheuttamaa palovaaraa. Se valvoo eristysvikoja ja katkaisee mahdolliset liian suuret vuotovirrat automaattisesti.

Vikavirtasuojakytkin on summavirtamuuntaja, joka mittaa siihen kytketyssä virtapiirissä kuormaan menevän ja sieltä tulevan virran summaa suuntineen. Mikäli summavirta poikkeaa mitoitustoimintavirrasta, avautuu vikavirtasuojan koskettimet ja suojattuna ollut ryhmä tulee jännitteettömäksi.

Osa kuormaan menevästä virrasta voi kulkeutua esimerkiksi jännitteiseen osaan koskettaneen ihmisen kautta maahan (sähköisku) tai viallisen laitteen suojamaadoitetun osan kautta.

Vikavirtasuojakytkimen toiminta edellyttää, että virtapiirissä on erilliset nolla- ja suojajohtimet (TN-S –järjestelmä).

Vikavirtasuojien mitoitustoimintavirrat voivat olla 10, 30, 100, 300 tai 500 mA. Suoja voi olla joko yksi- tai kolmivaiheinen.

Vikavirtasuojakytkintyypit

Normaaleissa sovellutuksissa voidaan käyttää yleisen tyypin vikavirtasuojia:

Hidastetettua vikavirtasuojaa (S-tyyppi) käytetään erikoissovellutuksissa tai silloin, kun useita vikavirtasuojia asennetaan peräkkäin.

3.1. Vikavirtasuojien käyttö

Vikavirtasuojakytkimiä edellytetään nykyisissä asennusstandardeissa hyvinkin moneen eri käyttötilanteeseen. Tavanomaisimmat vikavirtasuojakytkintä edellyvvät asennukset ovat oheisessa taulukossa.

Lisäksi vikavirtasuojien käyttöä edellytetään useissa erikoistiloissa, kuten lääkintätilat ja eläinsuojat sekä mm. työmaasähköistyksissä ja väliaikaisissa asennuksissa.

Tarve
(SFS 6000)
Nimellis-
toimintavirta
Suojan
tyyppi
Käyttötilanne

Automaatinen
poiskytkentä
(411)

300/500 mA(<0,2*pienin oikosulkuvirta)

A / B

Pieninen oikosulkuvirta (L-PE) ei riitä ylivirtasuojien nopeaan toiminta-aikaan

Vikasuojauksen l
isäsuoja
(411.1.3.3)

30 mA

A / B

Tavanomaiset pistorasiat sisällä ja ulkona

Lisäsuojaus
pesutilat,
saunat, yms (701 -703)

30 mA

A / B

Kaikki virtapiirit (pistorasiat, valaistus, varaajat, yms.)

Automaattinen poiskytkentä,
palosuojaus, lattialämmitys, kattolämmitys

30 mA

A / B

Kaikki lattia- ja kattolämmitysasennukset

Automaattinen poiskytkentä,palosuojaus, sulanapitokaapelit (753 X)

30 mA A / B Kaapeli kosketeltavissa
300 mA A / B Kaapeli ei ole kosketeltavissa

3.2. Vikavirtasuojien ylivirtasuojaus

Vikavirtasuojakytkimien kanssa on käytettävä sopivaa ylivirtasuojausta.

Vikavirtasuojakytkimen tulee kestää kaikki sen asennuspaikassa esiintyvät oikosulkuvirrat. Tämän vuoksi se pitää suojata syötön suunnasta sulakkeella tai johdonsuojakatkaisijalla. Laitetaulukoissa annetaan suurimmat oikosulkuvirrat eri suojalaiteyhdistelmillä.

Vikavirtasuojakytkimen nimellisvirta tulee valita asennuspaikan kuormitusvirran perusteella:
- Mikäli vikavirtasuojakytkimen jälkeen on useita lähteviä ryhmiä, voidaan vikavirtauosjan nimellisvirta määrittää lähtöjen mitoitusvirtojen mukaan ottaein huomioon tasauskerroin.
- Mikäli ryhmän ylikuormitussuoja on ennen vikavirtasuojakytkintä, valitaan vikavirtasuojakytkimen nimellisvirta vähintään ymtä suureksi kuin johdonsuojan tai sulakkeen nimellisvirta.

Esimerkki

  • Oikosulkusuojaus : Syötön puolella olevat sulakkeet.
  • Nimellisvirta, suoja 1 (RCD1):

Vikavirtasuojan kuormana on 2*16 A:n (IN,CB1, IN,CB2) mitoitusvirtaiset ryhmät. Tasoituskerron k=0,8.
Vikavirtasuojan mitoitusvirta tulee olla IN > 0,8 * 2*16 A = 25,6 A
=> Vikavirtasuojan IN = 40 A

Nimellisvirta, suoja 2 (RCD2):
Johdonsuoja IN,CB = 16 A => vikavirtasuojakytkimen (RCD2) nimellisvirta vähintään 16 A.

3.3. Vikavirtasuojakytkimien selektiivisyys

Vikavirtasuojakytkimien selektiivisyydellä pyritään varmistamaan, että aina kuormaa lähinnä ole suoja toimisi eikä vika aiheuttaisi jännitteen katkeamista koko asennuksesta. Mikäli siis asennuksessa joudutaan käyttämään peräkkäin kahta vikavirtasuojaa, valitaan syötön puoleiseksi suojaksi S-tyypin vikavirtasuoja, jossa on hidastettu laukaisu.

Suoja 2 toiminta-aika on enimmillään lyhyempi kuin suojan 1 toiminta-aika pienimmillään, kun vikavirta on suurempi kuin suojien toiminta-alue.

3.4. Ryhmittely

Sähköasennukset tulee ryhmitellä niin, ettei vikavirtasuojakytkimen suojaamissa piireissä todennäköisesti esiinny liian suuria vuotovirtoja, jotka aiheuttaisivat vikavirtasuojan tarpeettoman toiminnan.

Vikavirtasuoja voi toimia jo virralla, joka on puolet sen mitoitustoimintavirrasta. Eli 30 mA:n vikavirtasuoja saattaa toimia vikavirran ylittäessä 15 mA. Tämän vuoksi on suositeltavaa, että kuormituksena olevista laitteista aiheutuva kokonaisvuotovirta on enintään 1/3 vikavirtasuojan mitoitustoimintavirrasta.

Lämmitysryhmissä ei koko lämmitystä ei ole suositeltavaa suojata yhdellä vikavirtasuojalla, koska vikavirtasuojan virheellinen toiminta voi aiheuttaa jäätymisvaaraa.

Taulukossa on SFS-EN 61140 mukaan suurimmat sallitut suojajohtimien vaihtovirran arvot eri laitteille. Suojajohtimen virta syntyy laitteen vuotovirrasta, kun laitteen eristykset eivät koskaan voi olla täysin eristävät.

VINKKI: Vikavirtasuojakytkimen toiminnan havaitsemista voi parantaa lisäämällä vikavirtasuojaan apukosketin. Tällöin voidaan kohteeseen laittaa näkyvälle paikalle esimerkiksi merkkilamppu tai ohjata hälytys mahdolliseen hälytysjärjestelmään. Näin voidaan parantaa lämmityksen toimintavarmuutta mm. vapaa-ajan asunnoissa.

Esimerkki asuinrakennuksen ryhmityksestä

Esimerkki toimistotilasta, pistorasiapylväät

3.5. Vikavirtasuojakytkimen hoito

Vikavirtasuojat tulee testata säännöllisesti testipainikkeesta. Tällöin suojan tulee aueta.

Vikavirtasuojan testauksesta tulee olla käyttäjälle ohje keskuksessa ja laitteiston huoltokirjassa.

4. Kytkimet

Jokainen jakokeskus on voitava erottaa jänniteettömäksi kytkimellä, joka sijaitsee itse keskuksessa tai sen välittömässä läheisyydessä. Keskuksen pääkytkimen tulee olla helposti tunnistettava.

Sähköasennuksissa edellytetään, että jokainen virtapiiri on voitava erottaa jännitteisistä osista. Lisäksi jokaista ohjattavaa virtapiirin osaa varten on oltava käyttökytkin.

Erotuslaitteen auki olevat koskettimet tulee osoittaa selvästi (esim. näkyvä avausväli tai selkeä merkintä). Erotuslaitteina voidaan käyttää esimerkiksi keskuksissa olevia kuormakytkimiä tai sulakkeita.

Käyttökytkimet sijaitsevat usein lähellä itse laitetta (esim. valaistuksen kytkimet), mutta ne voivat olla myös keskuksessa.

Kytkimillä voidaan myös tehdä erilaisia ohjauksia, kuten sähkölämmityksen yöaikakäyttö tai ulkovalaistuksen ohjaus. Tällöin kytkimet ovat monasti useampinapaisia, jolloin samalla kytkimellä voidaan tehdä erilaisia ohjauksia (esimerkiksi jatkuva - 0 - yö).