Villamos szakmai rendszerszemlélet VIII.

Túláramvédelmi rendszer

A Villamos szakmai rendszerszemlélet címmel indított szakmai cikksorozat bevezető részében felsorolt, egy épületre (épülettömbre, épületcsoportra) vonatkozóan egy villamos rendszerként tárgyalandó és kezelendő témakörök közül most a túláramok elleni védekezést, rövidebb kifejezéssel a túláramvédelem kérdéseit tekintjük át.

Túláramvédelemre már az elektrotechnika őskorában is szükség volt, hiszen abban a pillanatban, hogy villamos energiatermelésre alkalmas eszközök (akkumulátorok, dinamók) álltak rendelkezésre, megjelent a veszélyes zárlatok problémája is. Ismereteink szerint Thomas Alva Edison alkalmazott először olvadóbiztosítót (1871-ben szabadalmaztatta), mikor a nem kívánt nagyságú áramok ellen levegőben kifeszített ólomszálat iktatott az áramútba a vezetékek és az áramforrások védelme céljából. Hiba esetén az ólomszál olvadt el, a vezeték vagy más berendezés pedig nem károsodott.
A túláramvédelem alkalmazása ma is általánosan szükséges és elengedhetetlen a villamos szerkezetek gazdaságos kialakításához, valamint biztonságos működtethetőségéhez. Minden villamos szerkezet – az egyszerű vezetéktől a komplex villamos berendezésig – az elvárt, illetve tervezett üzemi paramétereknek megfelelően tervezett, méretezett. A túlméretezés bármilyen villamos szerkezet esetében felesleges anyagfelhasználáshoz és a gyártási, létesítési költségek indokolatlan növekedéshez, pazarláshoz vezet, ezért nem kerülhet szóba. Más okból ugyan, de szintén nem lehet egyetérteni az olyan silány, alultervezett, alulméretezett műszaki termékekkel, amelyekből még a szükséges anyagmennyiséget is kispórolták. Erre mondják: vedd meg, használd, dobd el, vegyél másikat. Igen, ez a fogyasztói társadalom…
A meghatározott névleges teljesítményre, illetve áramra méretezett villamos szerkezetek nyilvánvalóan nem fogják elviselni, hogy tartósan a meghatározottnál nagyobb teljesítménnyel működjenek, és ezért a villamos munkát, energiaátalakítást végző szerkezeti részeiken tartósan a megengedhetőnél nagyobb áram folyjon. Mindez elsődlegesen az áram hőhatása miatt van így.
A túláramvédelem célja egyrészt a villamos berendezések épségének, elvárt, tervezett élettartamának teljesülése, valamint a szükséges célt szolgáló üzemének fenntarthatósága, másrészt az élet- és vagyonbiztonság, azaz a tűzvédelem. A villamos berendezések felülvizsgálatának tűzvédelmi szempontjai ennek megfelelően a túláramvédelemre vonatkozóan a hatályos OTSZ -ben is jelen vannak.
A villamos készülékek egyedi túláramvédelme a háztartásokban, irodákban szokásosan használt eszközök esetében általában nem szükséges. E készülékek túlterhelés (a névleges értéket tartósan meghaladó igénybevétel miatti túlmelegedés) elleni védelme esetileg a készüléken belül megoldott, ekkor valamilyen beépített hőkapcsoló megszakítja a táplálást, majd a készülék megfelelő hőmérsékletre csökkenésekor visszakapcsolja azt.
A túláram elleni védelem témaköre a sokirányú műszaki kapcsolódás miatt meglehetősen terjedelmes. Ezért itt az általános szempontok ismertetésén túl döntően az épületek és hasonló funkciójú létesítmények kisfeszültségű villamosenergia-ellátásával kapcsolatban felmerülő túláramvédelmi kérdéseket tárgyaljuk. A védelmi eszközök felépítése és működése itt szintén nem részletezendő. Az épületek, mint villamos rendszerek túláram elleni védelme alatt elsősorban az épület belső villamosenergia-elosztását végző fogyasztói vezetékhálózatok túláram elleni védelméről lesz szó, az épületek csatlakozási pontjánál elhelyezett első túláramvédelmi készüléktől kezdődően a végponti áramkörök túláramvédelmi eszközeivel bezárólag.

A túláramok hatásairól
A villamos szerkezetekben az üzemi áramot az árampálya tervezett útjának kialakítása céljából alkalmazott vörösrézből, esetleg alumíniumból készült vezetőanyagok vezetik. A szigetelőanyagok biztosítják a vezetők villamos elszigetelését a feszültség alatt nem álló szerkezetektől. Azért, hogy mindez üzemszerű állapotban így is maradjon, a villamos szerkezeteket a bennük felhasznált anyagokra megengedett hőmérséklethatárokon belül kell üzemeltetni.
Az üzemi hőmérséklet felső határát általános esetben az adott villamos berendezésben alkalmazott szigetelőanyagokra megengedett legmagasabb üzemi hőmérséklet határozza meg. Mivel a nem hőfejlesztési célú villamos készülékek belső szerkezete nem hőtermelési céllal üzemel, és tűzvédelmi, biztonsági okból sem lehet túl magas hőmérsékletű, ezért a szigetelőanyagok között széles alkalmazási területtel bírnak a különféle összetételű, hőre lágyuló műanyagok. A műanyag szigetelésű vezetékek szigetelőanyagaként széles körben alkalmazott poli-vinil-klorid (PVC) esetében például a legnagyobb megengedett üzemi hőmérséklet 70 °C. Egyes készülékek esetében az üzemeltetési hőmérséklet felső határát a környezeti hőmérséklet is jelentheti, de villamos szerkezetek esetében a melegedés alapvető oka többnyire a vezetőkben folyó villamos áram hőhatása.
Az áram által átjárt vezetőkben hőhatás lép fel. A W = U*I*t alakban felírt Joule-törvény kimondja, hogy az ellenálláson átfolyó áram az ott fellépő villamos teljesítménynek megfelelő hőt termel. Az összefüggésben W a keletkező hőmennyiség (mint munka, energiamennyiség), U a vezető R ellenállásán az I áram hatására fellépő feszültségesés, t pedig az áram folyásának időtartama. 
Az áram hőhatása minden, nem hőtermelés céljából gyártott villamos szerkezetben veszteség (veszteséghő). Közbevetőleg érdemes kitérni rá, hogy a veszteséghő nem keverendő össze a hőveszteséggel. Utóbbi a környezet felé nem kívánt hőleadás formájában fellépő veszteség, például az épületek fűtési energiaigényénél, ami a kéményen, falakon, nyílászárókon stb. szökik a környezetbe a nem kielégítő hőszigeteléseken keresztül.
A Joule-törvény előbbi összefüggése W = I²*R*t alakban is felírható. Ez azért célszerű, mivel a villamos energia átviteli útjainak ellenállása akár állandónak is vehető, a vezetékek ellenállásának melegedés hatására bekövetkező megváltozása ugyanis az átfolyó áramot érdemben nem befolyásolja. Ebből következően a gyűjtősínekben, kábelekben és vezetékekben a túláram hatására keletkező t értékkel arányos, azaz egyenesen arányos az áramžhőmennyiség az I2 négyzetével és az idővel. Gyorsan lejátszódó, rövid időtartam alatt lejátszódó jelenségeknél az áram értéke nem állandó és a Joule-törvény csak „komolyabb” matematikával (integrálás útján) alkalmazható. Ekkor az ún. Joule-integrálhoz jutunk, amit a továbbiakban I2t alakban jelölünk és használunk. Értelmezésében ez azt jelenti, hogy minden zárlat fellépte során a teljes zárlati áramúton (az áramkör minden elemén) áthalad egy-egy I2t értékkel jellemezhető fajlagos zárlati energia. Ennek mértékegysége A2s, kimondva ampernégyzet-szekundum). A zárlati áramkörben levő egyes elemek – vezetékek, villamos kötéspontok, olvadóbiztosító betét olvadószála stb. – ohmos ellenállásai fogják meghatározni, hogy egy-egy elemen mekkora zárlati melegedés lép fel. Erre még vissza kell térnünk, mivel fontos információhoz jutottunk.
A villamos szerkezetekben üzem alatt keletkező veszteséghő eltávolításáról folyamatosan gondoskodni kell, egyébként a berendezés akár veszélyes mértékben túl fog melegedni. Igen fontos tudnivaló, hogy egy villamos szerkezet árammal átjárt vezető részeinek üzemi hőmérséklete egészen addig növekedni fog, míg a hőleadás azonos nem lesz a hőtermeléssel. Ez a folyamat a következők szerint zajlik. A környezet felé hőleadás csak akkor lehetséges, ha a hőt leadó szerkezet hőmérséklete magasabb, mint a környezeté (egyébként nem jön létre hőáramlás, a hő természetes módon csak a magasabb hőmérsékletű hely felől az alacsonyabb hőmérsékletű hely felé terjed). Minél nagyobb a villamos szerkezet hőmérséklete, annál nagyobb hőleadás valósul meg. Az előbb részletezettek szerint állandónak feltételezett veszteségi hőteljesítmény mellett egy bizonyos hőmérsékleten állandósult állapot fog kialakulni. Ekkor a hőtermelés azonos a hőleadással. Gondoljunk azonban bele: a már említett PVC szigetelésű vezetékek méretezett körülmények között, kihasznált terhelési állapotban elérhetik 70 °C-os üzemi hőmérsékletüket. Ez a kezünknek már megfoghatatlanul magas hőmérséklet, és más, a vezeték környezetében jelen levő anyagokra vonatkozóan is figyelemmel kell lenni arra, hogy azok kitehetők-e ilyen hőmérsékletnek! A villamos szakembereknek feltétlenül figyelemmel kell lenniük arra, hogy az épületek hőszigetelése során a méretlen fővezetéki szakaszok hőszigetelés alá kerülnek, hőleadásuk csak a velük érintkező fal felé lesz lehetséges. Porotherm vagy egyéb, rossz hővezető képességű falazatok esetében ez a hőleadás is jelentősen gátolt! Ez esetben feltétlenül ellenőrzést kell végezni arra vonatkozólag, hogy az adott vezeték hűlése a továbbiakban is megfelelő e. Az ellenőrzés az 1. sz. táblázatban szereplő adatokkal való összehasonlítás útján lehetséges. A táblázat adatai hőszigetelés alatt elhelyezett vezetőkre vonatkoznak.
1. számú táblázat

Megjegyzés: a táblázatban foglalt tartós áramerősség-értékek esetén a vezetők elérik üzemi véghőmérsékletüket.

Káros túlmelegedés alatt az adott villamos berendezésre vonatkozó, üzemszerűen megengedhető legmagasabb hőmérséklet túllépését értjük, ami már haladéktalan intézkedést követel, azaz a villamos szerkezetet ki kell kapcsolni, illetőleg áramterhelését legalább a névleges értékre kell csökkenteni. A túlmelegedések hatására a villamos szerkezet élettartam-csökkenésén vagy más károsodási lehetőségén túl végső esetben meghibásodás, zárlat is bekövetkezhet, ami baleset, tűzeset okává válhat. A villamos szerkezetek letakarása, az utólagos, túlzott burkolás és a különféle rárakódott szennyezések jelentős mértékben képesek rontani a hűlési viszonyokon, különösen a por.
A veszteséghő folyamatos eltávolításának legegyszerűbb módja a környezet felé történő természetes hőleadás. Ez a hőleadás érintkezéssel, vagy természetes, esetleg szükség szerint mesterséges átszellőzés útján valósulhat meg. A villamos szerkezetek úgy vannak gyártva – másrészt azokat úgy kell üzemeltetni –, hogy üzemük alatt meg nem engedhető túlmelegedés ne következhessen be.
Állandó és szakaszos üzemű készülékeket, illetve berendezéseket különböztetünk meg. A szakaszos üzemű berendezések üzemébe a megengedett üzemidő után előírt időtartamú üzemszünetet kell beiktatni a megfelelő hűlés biztosítása érdekében (lásd a vonatkozó használati útmutatót).
Ha egy állandó üzemre készült villamos szerkezet, berendezés megfelelő állapotú és hűlése nem akadályozott, akkor névleges áramát káros túlmelegedés nélkül viseli el. Különböző okok miatt azonban üzem alatt előfordulhatnak a névleges áramnál nagyobb áramok is. Ezeket az áramokat összefoglalóan túláramoknak nevezzük. A túláramok által okozott melegedés a Joule-törvény alapján az árammal négyzetes arányban áll. Kétszeres áram négyszeres, háromszoros áram kilencszeres, négyszeres áram tizenhatszoros veszteségi hőteljesítményt jelent és okoz a készülékben. Nyilvánvaló, hogy a túláram értékének növekedésével meredeken csökken a túláram fennállásának megengedhető ideje. Legkésőbb ennek az időnek a leteltével a villamos szerkezeten keresztül folyó túláramot meg kell szakítani, vagy legalább a megengedett névleges értékre kell csökkenteni.
A túláramokat két csoportba kell sorolni annak megfelelően, hogy az áram folyásának ideje alatt van-e lehetőség a környezet felé számottevő hőleadásra vagy nincs.
A túláramok első csoportját a túlterhelési áramok jelentik. A túlterhelés (mint neve is mutatja) állapot. Túlterhelés akkor következik be, ha a villamos berendezést túlzott terhelésnek, tartós teljesítőképességét meghaladó munkavégzésnek tesszük ki. Túlterhelés hatására a villamos szerkezeten megengedett tartós terhelőáramánál, névleges áramánál nagyobb áram folyik, ami a négyzetes összefüggésnek megfelelően többletmelegedést okoz. A túlterhelési állapot fellépte lehet rövid, átmeneti jelenség (pl. motorindítás, átmeneti túlterhelés fellépte, rövid idejű terhelés-összegződés vezetéken, transzformátoron), ami megfelelő emberi felügyelet mellett semmi problémát nem okoz és intézkedést sem követel. Tartós túlterhelés a berendezés alulméretezése vagy megengedettnél nagyobb terhelése esetén fordulhat elő.
A túlterhelés lehet szimmetrikus, de aszimmetrikus is (háromfázisú vagy egyfázisú túlterhelés, terhelési aszimmetria).Ha egy háromfázisú aszinkron motor üzeme alatt kimarad egy fázis, akkor az „ép fázisú” fázisáramok a korábbi üzemáram mintegy másfélszeres értékére nőnek (a két megmaradt fázisból származó villamos teljesítmény azonos a korábbi, három fázisból származó teljesítménnyel, mivel 3x1 = 2x1,5). Ez az állapot természetesen túlterhelés, mivel ekkor a tekercselés veszteségi teljesítménye a korábbi érték legalább 2,25-szeres értékére nő.
A villamos szerkezetek túlterhelési állapotának észlelése több módon is lehetséges:
-áramméréssel – emberi felügyelettel, ami által elkerülhető a berendezés üzemből való kiesése a terhelés (pl. mechanikai terhelés, rendellenes üzemállapot) időben történő megszüntetésével,
-áramméréssel – hőmás védelem alkalmazásával (kettősfém kioldóval, illetve ennek korszerűbb, megszakítóval egybeépített digitális változatával),
-a berendezés aktív részének hőmérséklet mérésével (hőmérsékletfüggő ellenállás, beépített hőkapcsoló).
Amennyiben a berendezés üzemeltetésénél emberi felügyelet áll rendelkezésre, akkor a túlterhelési állapot jelzése is elegendő lehet. Ha az emberi felügyelet nem vagy nem mindig garantált, akkor a túlmelegedésre figyelmeztető jelzés kell, ezt követően pedig a véghőmérséklet elérésekor kikapcsolás válik szükségessé (pl. egy transzformátornál 90 °C-nál túlmelegedés előjelzés, 95 °C-nál kikapcsolás az olajhőmérséklet mérésével, kontakthőmérővel). Ha a túlterhelés a kikapcsolás bekövetkeztét megelőzően megszűnik, akkor a berendezés tovább üzemeltethető. Ha kikapcsolás vált szükségessé, akkor a túlterhelési állapot megszűntével, illetve a hőmérséklet megfelelő csökkenésével a berendezés visszakapcsolható és tovább üzemeltethető.
Motorok túlterhelés elleni védelme a működtető mágneskapcsoló öntartó áramkörébe épített hőmás relé (ikerfém kioldó) alkalmazásával is lehetséges és szokásos. Ez esetben a túlterhelést követő visszakapcsolás csak akkor válik lehetségessé, ha a túlterhelés elleni védelem kioldó szervének kézi visszaállítása (úgynevezett nyugtázása) végrehajtható. Az ennek megfelelő, korszerű elektronikus megoldások ismertetésére itt nincs lehetőség kitérni.
Kábelek, vezetékek túlterhelés elleni védelme céljából belátható módon nem reális emberi felügyeletet igénybe venni vagy feltételezni, és a szerkezet hőmérsékletének mérése sem járható út. A túlterhelés elleni védelem, mint funkció ugyanakkor feltétlenül szükséges, mivel a kábelek vagy vezetékek meghibásodása súlyos következménnyel, hosszú üzemkieséssel jár és tűzveszélyt is okozhat. Ezért a kábelek és vezetékek túlterhelés elleni védelmét az elhelyezési környezet és az üzemeltetési mód ismeretében, a megengedhető tartós terhelőáram méretezés alapján történő helyes megállapításával, valamint a tartós túlterhelési áramok megengedhető időn túli automatikus kikapcsolása útján kell megvalósítani.
A kábelek és vezetékek túlterhelés elleni védelme céljából olyan túláramvédelmi eszközök (olvadóbiztosítók, megszakítók) alkalmazhatók, amelyekbe a túlterhelés elleni védelem érzékelésére szolgáló eszköz be van építve. Ez az alkalmazás a hőmás védelemmel azonos funkciót lát el. Megszakító esetében a túláramvédelmi eszköz termikus kioldójában fellépő melegedés képzi le a védett villamos szerkezet melegedését, ennek alapján állapítja meg a kioldás szükségességének időpontját. Olvadóbiztosító betét esetén, túlterhelési áram felléptekor az olvadószál különleges kialakítása és a rajta elhelyezett lágyfém-csepp által indított, helyi anyagszerkezeti elváltozások vezetnek meghatározott jelleggörbe (kiolvadási áram-idő karakterisztika) szerinti idő letelte után a betét olvadószálának kiolvadásához. Erre a célra a vezetékvédő (lomha) kiolvadási karakterisztikájú olvadóbiztosító betétek alkalmasak (jelölésük gL-gG, vagy gL/gG).

A túláramok másik csoportjába a zárlatok tartoznak. A zárlatok jellemzően valamilyen hiba, durva rendellenesség miatt lépnek fel. Ha a hiba villamos jellegű (átütés vagy bármely okból bekövetkező szigetelésromlás), akkor az adott villamos szerkezet a szükségszerűen bekövetkező lekapcsolódást követően nem kapcsolható vissza, ez csak javítást követően lehetséges. Ilyen módon a zárlat nem állapot, hanem esemény. Zárlat fellépte esetén a kialakuló áram (a zárlati áram) értékét csak kis impedanciák korlátozzák. A zárlati áram értékét a hibahelyig terjedő, vezetékezéssel együtt értett tápláló hálózati impedancia, valamint a hibahelyi ellenállás határozza meg. A kis áramköri impedancia és nagy zárlati teljesítményű hálózati betáplálás esetén a zárlati áram értéke a villamos körülményektől függően akár igen nagy, több ezer amper is lehet. Kis keresztmetszetű vezetékezéseknél a vezeték névleges áramát akár százszorosan meghaladó értékű zárlati áram is felléphet. Nagy zárlati áramok mellett az áram dinamikai hatásaival is számolni kell. Ez a kérdés elsősorban gyűjtősínek és térben egyenként rögzített egyerű vezetékek esetében merül fel, de ekkor a szükséges ellenőrző számításokat el kell végezni!
Veszélyesen nagy lehet a zárlati áramérték nagy zárlati teljesítményű villamos környezetekben, például az ellátó közép-, kisfeszültségű transzformátor szekunder kapcsaihoz közel. Villamos motorok esetében rövidzárási állapot, amikor a motor kapcsaira kapcsolt üzemi feszültség mellett a motor forgórésze álló állapotban marad vagy mechanikai túlterhelés miatt megáll. Ez esetben a motor 8…12-szeres névleges áramot vesz fel és tekercselése lekapcsolás nélkül igen rövid időn belül leég.
Zárlat fellépte esetén a nagy hőhatás és a rövid idő miatt általában nincs lehetőség a környezet felé történő hőleadásra. Ezért zárlat esetén azt vesszük alapul, hogy a vezetőben fejlődő hőmennyiség teljes egészében a vezető anyagában marad és a vezető hőmérsékletének emelésére fordítódik.

Villamos szerkezetek kiválasztása egy adott villamos környezetben történő alkalmazáshoz megköveteli a zárlati szilárdság ellenőrzését. Dinamikus és termikus zárlati szilárdságról van szó. A villamos gyártmányok műszaki adatai között ott kell szerepelnie a megengedhető zárlati áram értékének, valamint a termikus zárlati időhatárnak. Ha egy gyártmány adatai között azt az adatot találjuk, hogy Ith = 16 kA 3 s, akkor ez azt jelenti, hogy az adott berendezésen 3 másodperc ideig átfolyó 16 ezer amper értékű zárlati áram melegedése nem okoz meghibásodást. Kisfeszültségű berendezések esetén a dinamikus határáram értéke legalább kétszerese a termikus határáram értékének, ezt szabvány rögzíti. A zárlati áram dinamikus hatásának legnagyobb értékét a zárlat felléptekor bekövetkező első zárlati áramcsúcs (a szubtranziens áram) jelenti. Középfeszültségű berendezéseknél a vonatkozó szabvány szerint ez az áramszorzó 2,5 szeres. Ha több betáplálás, vagy több ellátási üzemállapot fordulhat elő, akkor a zárlati méretezéseket a legnagyobb zárlati betáplálás esetére kell elvégezni. A zárlati áram dinamikus hatására vonatkozó méretezések csak gyűjtősínek, illetve egyerű (szigeteletlen, nem kötegelt) vezetékezések esetében szükséges.

A megengedhető zárlati melegedések számítás útján történő tervezése, illetve ellenőrzése mindenhol szükséges, ahol nagy zárlati teljesítményű betáplálással kell számolni, különösen akkor, ha kis keresztmetszetű vezetékekről van szó. A meglévő vezetékek, kábelek és gyűjtősínek termikus zárlati szilárdságának ellenőrzése ugyanígy szükséges, ha az adott villamos környezetben megnő a zárlati teljesítmény (pl. új közép-/kisfeszültségű transzformátorállomás létesül). Ekkor a meglévő kábelek és vezetékek zárlatra való megfelelése számítás útján ellenőrizendő. A zárlati melegedések számításai nem különösebben bonyolultak, a méretezéshez szükséges összefüggések a vonatkozó szabványban és a szakirodalomban megtalálhatók.

Ha a független zárlati áram effektív értéke ismert, akkor olvadóbiztosító betéttel megvalósítandó zárlatvédelem esetén egyszerűen eljuthatunk a kiválasztott vezetékanyag ismeretében a zárlati szilárdság szempontjából szükséges keresztmetszet meghatározásához. Az adott villamos környezetben fellépő független zárlati áramot az olvadóbiztosító betét jelenléte csökkenteni fogja. A betét áram-idő karakterisztikájából meghatározható az olvadóbiztosító betét működési ideje. Ez lesz a zárlat fennállásának időtartama.

Zárlatok fellépte esetén a vezetőanyagok és a velük érintkező szigetelőanyagok nagy, lökésszerű hőigénybevételnek vannak kitéve. A zárlati melegedés szigetelőanyagokra megengedett értéke mindig magasabb, mint a megengedhető üzemi hőmérséklet felső határa, a már említett PVC esetében ez a hőmérséklet 160 °C. Az áram négyzetével arányos hőteljesítmény fellépte miatt a zárlati áramok a berendezésre, annak ellátó vezetékezésére és a tápláló hálózatra nézve is igen veszélyesek és károsak, mivel a zárlati áram a teljes ellátó hálózatot érintő feszültségletörése komoly zavart okoz.

Alapszabály az, hogy a zárlatokat minden körülmények között, előírt időn belül meg kell szüntetni, egyébként nagyon súlyos rombolással, tűzzel, a berendezés és környezete megsemmisülésével kell számolni. Mivel a hibahelyen a zárlat megszüntetése, az áram megszakítása nem lehetséges, így a zárlati áramot a túláramvédelmi szelektivitás követelményeinek teljesülése érdekében a táplálás irányában a berendezéshez legközelebb elhelyezkedő, erre alkalmas túláramvédelmi eszközzel meg kell szakítani. Ez általában a villamos szerkezet táplálásánál valósul meg, így a zárlatvédelmet ellátó túláramvédelmi eszközt általánosan a védendő berendezés betáplálásában kell elhelyezni.
Bármely villamos berendezés zárlatvédelmére csak olyan zárlatvédelmi eszközt szabad kiválasztani és alkalmazni, ami a beépítési helyén fellépő legnagyobb zárlati áram megszakítására is képes. Ez a független zárlati áramnak nevezett áramérték az a zárlati áram, amely akkor lépne fel, ha az illető zárlatvédelmi eszközt az adott áramkörben rövidzárral helyettesítenénk.

A zárlatok helye, kialakulási módja és a hibahelyi rombolás, valamint az ezzel szoros kapcsolatban levő személyi és vagyoni veszélyeztetés szempontjából fémes és íves zárlatokat kell megkülönböztetni.
A fémes zárlatokra jellemző, hogy a hibahelyen a zárlat fellépte pillanatában vagy ahhoz képest nagyon rövid időn belül olyan – villamos kontaktusnak minősülő – fémes érintkezés jön létre (pl. az érintkező felületek összehegedésével), ami az egyébként nagy áramsűrűség hatására nem ég el és ezért nem jön létre villamos ív. A zárlati áram az áramkör és a zárlatot lekapcsoló védelmi eszköz jellemzőinek függvényében természetesen kialakul. Ilyen esetek általában hibás kapcsolási műveletek, téves berendezés-kezelések, földelő-rövidrezáró készülékek rossz helyre történő elhelyezése és hasonlók miatt jönnek létre. Ezekben az esetekben előfordulhat, hogy a zárlat bekövetkezte nem okozza a berendezés végleges meghibásodását, rombolódását, mivel a zárlat megfelelő készülék általi megszakítását, majd a zárlati hely megszüntetését és ellenőrzését követően lehetőség van a visszakapcsolásra.
Íves zárlat fellépte során az elsőként létrejött hibahely elég és ott igen magas hőmérsékletű (akár sok ezer ºC-os) villamos ív alakul ki. Az villamos ív hatására keletkező fémgőzök, valamint a jelentős ultraibolya sugárzás és az igen magas hőmérséklet együttes hatására az ott ionizált állapotba kerülő levegő és égéstermékek vezetőképessége miatt többfázisú zárlat is kialakulhat, illetve az ív a berendezés más részein is kialakulhat, oda átterjedhet. A zárlatok rendkívüli villamos teljesítményének hőhatása is rendkívüli, a fémeket is meggyújtja, ami például alumínium esetében tovább növeli a hőhatást. A villamos ív a zárlati áram megszakítására illetékes túláramvédelmi eszköz működéséig ég és rombol, ami miatt a berendezés megsemmisülésével kell számolni. A PVC szigetelőanyagokból hő hatására nagy mennyiségű klór szabadul fel, ami igen agresszív, az épen maradt szerkezeteket megtámadó, és az egészségre is igen veszélyes, mérgező gáz. Az íves zárlatok igen komoly baleseti veszélyeztetést jelentenek, ezért munkavégzésünk során legyünk igen körültekintők és elővigyázatosak, ne okozzunk zárlatot!

Épületek vezetékhálózatainak túláramvédelme
A túláramvédelem kialakítására vonatkozó európai szabvány általános követelményként előírja, hogy az aktív vezetőket el kell látni egy vagy több olyan védelmi eszközzel, amelyek túlterhelés vagy zárlat esetében önműködően megszakítják a táplálást.
Ha a nullavezető a fázisvezetőknél kisebb keresztmetszetű, vagy az üzemi áramot vezető N vezetőn többlet-áramterhelést okozó harmonikus áramösszetevők lehetnek jelen, illetve jelenhetnek meg, akkor a nullavezetőt túlterhelés elleni védelemmel kell ellátni, ami a nullavezető túlterhelése esetén a fázisvezetők kikapcsolásával jár. A nullavezetőbe nem szabad kikapcsoló eszközt beépíteni (kivétel az az eset, amikor az áramkör egyfázisú és a nullavezető a fázisvezetőtől nincs megkülönböztetve, ekkor mindkét vezetőt meg kell szakítani).
Előbbieknek megfelelően az épületek vezetékhálózatainak tervezése (méretezése) során úgy a méretlen fővezetéki szakaszokra, mint a mért (fogyasztói) hálózat vezetékeire vonatkozóan a szabvány előírásainak megfelelő zárlat- és túlterhelés elleni védelem kialakítása szükséges. A túlterhelésvédelmet és a zárlatvédelmet össze kell hangolni annak érdekében, hogy a túlterhelés (mint állapot) a zárlatoktól (mint eseményektől) egyértelműen meg legyen különböztetve.


Forrás: Ádám Zoltán, www.villanyszaklap.hu