A nulla vezető túlmelegedése: láthatatlan tűzveszély a falban

Szakmabeliként pontosan tudjuk, milyen az a jellegzetes, édeskés égett szag, ami a megolvadt szigetelésből árad, és ami minden villanyszerelő rémálma... Bizony a legkomolyabb elektromos tüzek sokszor nem egy látványos zárlattal vagy egy szikraesővel kezdődnek, hanem csendben, a falak mélyén indulnak. Ma egy olyan jelenséget veszünk górcső alá, ami sajnos még a gyakorlottabb kollégák figyelmét is elkerülheti a nagy hajtásban. Ez pedig nem más, mint a közös nulla vezető túlterhelése és kimelegedése, a villamos hálózatok egyik legalattomosabb ellensége.

Számtalan esettet láttunk már, ahol a kivitelezés első ránézésre "szabványosnak" tűnt, a kismegszakítók megfelelően voltak kiválasztva, a megbízó elégedett volt. Aztán hónapokkal vagy évekkel később visszahívták a kivitelezőt egy megfeketedett kötődoboz vagy egy furcsán viselkedő hálózat miatt. Miért történik ez? Hogyan lehetséges, hogy miközben minden fázist precízen biztosítunk, a rendszer mégis sebezhető marad? Merüljünk el egy kicsit a konyhai bekötések és a háromfázisú rendszerek világában, és nézzük meg, hol rejtőzik a hiba a mátrixban.

Hogyan épül fel a "csapda”?

Vegyünk egy teljesen életszerű példát, amivel valószínűleg sokan találkoztunk már a projektjeink során. Adott egy modern konyha felújítása. A megrendelő igényei – teljesen jogosan – magasak. Kell egy külön leágazás az elektromos sütőnek, egy másik a nagy teljesítményű mikrohullámú sütőnek, és persze a pulton lévő dugaljaknak is, ahová a vízforralót, a kávéfőzőt és a kenyérpirítót dugják majd.

A kivitelezés során a logikus lépés az, hogy ezeket a nagy fogyasztókat szétosztjuk a fázisok között, hogy elkerüljük a hálózat aszimmetrikus terhelését. Elviszünk egy kábelt, mondjuk egy 5x2,5-est (vagy 5x1,5-est, bár konyhába az karcsú), amiben három fázisvezető fut. A kapcsolószekrényben szépen sorakoznak a kismegszakítók: az egyik fázis kap egy 16 Amperes védelmet a sütőnek, a másik egyet a dugaljaknak, és így tovább. Minden szabályosnak tűnik. A fázisok védve vannak, a készülékek működnek. De mi történik a gyakorlatban? Amikor vasárnap délben készül az ebéd, a sütő maximális teljesítményen megy, közben valaki melegíti a levest a mikróban, és még a vízforralót is bekapcsolják a teához. Ezek az eszközök mind-mind nagy energiafalók. Az egyidejűség itt nem csak egy elméleti fogalom a tankönyvből, hanem a kőkemény valóság. A fázisvezetőkön folyó áramot a kismegszakítók felügyelik. Ha valamelyik körön túllépjük a névleges áramerősséget, az automata teszi a dolgát és leold. Eddig nincs is baj. A probléma ott kezdődik, amiről hajlamosak vagyunk megfeledkezni: a visszafolyó áram útján.

Amikor a részek összege meghaladja a rendszer képességeit A csapda ott rejlik, hogy míg a fázisokat külön-külön visszük és biztosítjuk, addig a nulla vezető ebben a közös kábelben egyedül van. Ugyanabban a köpenyben, ugyanazzal a keresztmetszettel, mint a fázisvezetők. Elméletben, ideális, tisztán rezisztív, szimmetrikus háromfázisú terhelésnél a nulla vezetőn folyó áramok vektoriális összege nulla lenne. De ne áltassuk magunkat: egy lakossági környezetben, modern elektronikai eszközökkel, kapcsolóüzemű tápegységekkel és nem lineáris fogyasztókkal ez az ideális állapot sosem áll fenn.

Nem csupán az aszimmetriából adódó „áram összegződésről” van szó, a tényleges kritikus tényező a felharmonikusok jelenléte:

• Különösen a 3., 9. és 15. harmonikusoké (zérussorrendű összetevők), amelyek az elektronikus fogyasztókra jellemzőek.
• Ezek háromfázisú rendszerekben nem oltják ki egymást a nulla vezetőben, hanem aritmetikailag összeadódnak, ami azt eredményezheti, hogy a nulla vezetőn nagyobb áram folyik át, mint a fázisvezetőkön.

Gondoljunk bele: a kismegszakítók csak a fázisokat védik. A nulla vezetőnek nincs saját, dedikált hővédelme ebben a klasszikus felállásban. Így előfordulhat az a veszélyes forgatókönyv, hogy bár egyik fázis sem lépi túl a 16 Ampert (tehát egyik kismegszakító sem old le), a nulla vezetőn átfolyó összegzett áram meghaladhatja a vezeték terhelhetőségét. Ez a jelenség a "részek összege meghaladja a nullának a képességeit" tipikus esete. A vezeték elkezd melegedni. Mivel a falban, védőcsőben vagy vakolat alatt fut, a hőleadása korlátozott. A szigetelés öregedése felgyorsul, rugalmatlanná válik, majd megrepedezik, végül elszenesedik. És mivel a kismegszakító a fáziságban "nem látja", hogy a nulla vezető éppen izzik, a rendszer vígan üzemel tovább, egészen addig, amíg a hőhatás tüzet nem okoz, vagy zárlat nem keletkezik.

Miért nem elég a "szokásjog" alapján szerelni?

"De hát mindig így csináltuk, sosem volt baj." Ez a mondat a fejlődés és a biztonság legnagyobb gátja. Az elektromos igények az elmúlt 10 évben drasztikusan megváltoztak. Több nagy teljesítményű gépünk van, és ezeket egyszerre használjuk. Ami 20 éve még elment egy közös csövezésben áthúzott vezetékekkel, az ma már életveszélyes lehet.

Ha egyetlen többeres kábelben akarjuk elvinni a három fázist a különböző nagyfogyasztókhoz, akkor a nulla vezetőt nem a fázisvezetőkkel azonosnak, hanem a várható szumma áramra kellene méretezni. Ez a gyakorlatban sokszor nehezen kivitelezhető a szabványos kábelekkel (ahol a keresztmetszetek azonosak).

A megoldás a tervezői szemléletben rejlik. Nem vihetünk mindent egy "csőben", csak azért, mert úgy spórolunk a véséssel. A biztonságos kivitelezés alapja, hogy a nagyfogyasztókhoz külön-külön visszük el az áramköröket, saját fázissal és saját nulla vezetővel, vagy ha mindenképp háromfázisú rendszert építünk ki egy pontig, akkor gondoskodnunk kell arról, hogy a nulla vezető keresztmetszete képes legyen elviselni a legrosszabb forgatókönyv szerinti terhelést is.

Megbízhatóság és tudatosság a NOARKKAL

Bár a NOARK kínálatában megtalálhatóak a legkiválóbb minőségű kismegszakítók és áramvédő kapcsolók, mint például az Ex9 sorozat tagjai, fontos tisztázni: a legjobb eszköz sem helyettesíti a szakszerű tervezést. A termékeinket úgy terveztük, hogy a specifikációjukon belül maximális biztonságot nyújtsanak és 5 év garanciát sem véletlenül vállalunk rájuk. Azonban az eszköz csak azt a hibaállapotot tudja elhárítani, amire tervezték és ahová beépítették.

Ha a hálózatot úgy építjük ki, hogy a nulla vezető túlterhelődhet anélkül, hogy a védelem beavatkozna, az nem a kismegszakító hibája, hanem rendszertervezési hiányosság. Ezért javasoljuk mindig a szelektivitás figyelembevételét és az áramkörök logikus szétválasztását. Használjunk inkább több, kisebb áramkörre bontott rendszert! A modern, keskeny (akár 13,5 mm-es) kismegszakítóinkkal például helyet spórolhatunk a szekrényben, így nem kell kompromisszumot kötnünk: minden fogyasztói kör megkaphatja a saját, független védelmét, beleértve a saját nulla vezetőjét is a kábelezés során.

Ezen felül érdemes megfontolnunk a kombinált áramvédő kapcsolók (RCBO-k) használatát is, amelyek nemcsak a túláram, de a szivárgó áram ellen is védenek, és segítenek hamarabb detektálni, ha a szigetelés a hőterhelés miatt sérülni kezdene.

A profizmus a részletekben rejlik

A villanyszerelés nem csupán kábelek behúzása és csavarok meghúzása. Ez egy bizalmi szakma. Amikor átadjuk a munkát, a megrendelő élete és vagyona a mi kezünkben van. A nulla vezető túlmelegedése egy valós, fizikai jelenség, amit nem szabad félvállról vennünk.

Tervezzünk előre, méretezzünk túl, ha bizonytalanok vagyunk, és soha ne spóroljunk a keresztmetszeten!