PE, PEN a uzemňovací vodiče: průřezy, vedení a označení
Ochranný vodič vytváří vodivou cestu, po které se při poruše uzavírá poruchový proud zpět k uzemněnému bodu zdroje. Bez správně navrženého a spolehlivě připojeného PE, PEN, uzemňovacího vodiče a ochranného pospojování nemůže správně fungovat ochrana automatickým odpojením od zdroje.
Odpověď do 30 sekund
PE je ochranný vodič, který spojuje neživé části se zemí nebo s uzemněným bodem sítě. PEN je společný ochranný a střední vodič v síti TN-C nebo v části TN-C-S; v pevných instalacích smí být použit jen při splnění podmínek normy, typicky minimálně 10 mm² Cu nebo 16 mm² Al. Uzemňovací vodič spojuje hlavní uzemňovací svorku MET se zemničem. Ochranné vodiče se značí zelenožlutě, nesmí se jistit ani vypínat samostatně a musí mít průřez odpovídající průřezu krajního vodiče nebo výpočtu podle dovoleného oteplení při poruše.
Základní pojmy
Vodič určený pro ochranu při poruše. Připojuje neživé části zařízení k hlavní uzemňovací svorce, ochranné přípojnici nebo k uzemněnému bodu sítě.
V jednom vodiči plní ochrannou i střední funkci. Je kritický, protože jeho přerušení může přivést nebezpečné napětí na neživé části.
Hlavní uzemňovací svorka nebo přípojnice. Je to centrální bod, kde se spojuje uzemňovací vodič, ochranné vodiče, hlavní ochranné pospojování a podle provedení také rozdělení PEN na PE a N.
Spojuje MET se zemničem. Není to totéž co PE v koncovém obvodu, i když je součástí ochranné soustavy.
Spojuje cizí vodivé části, například kovové potrubí nebo konstrukci, s MET za účelem vyrovnání potenciálů. Není náhradou ochranného vodiče PE příslušného obvodu.
Funkční uzemnění slouží pro správnou funkci zařízení, EMC, odrušení nebo stínění. Není primárně určeno k ochraně před úrazem a nesmí se automaticky zaměňovat za PE.
Proč jsou ochranné vodiče tak důležité
Ochrana při poruše u běžných instalací stojí na tom, že neživé části jsou připojeny k ochrannému vodiči a při poruše se poruchový proud uzavře cestou s dostatečně malou impedancí. Díky tomu vybaví jistič, pojistka nebo proudový chránič v předepsaném čase. Nestačí tedy jen „nějaké uzemnění“. Musí být zajištěna spojitost, průřez, mechanická odolnost, správné značení a návaznost na ochranný přístroj.
Průřezy ochranných vodičů PE
Průřez PE lze stanovit výpočtem podle tepelného namáhání při poruše, nebo zjednodušeně podle průřezu krajního vodiče. V běžné střídavé instalaci je krajním vodičem fázový vodič L, případně L1, L2 nebo L3. V praxi se často používá následující tabulkový vztah:
| Průřez krajního vodiče S (v běžné síti fázového L) | Minimální průřez PE stejného materiálu | Typický příklad |
|---|---|---|
| S ≤ 16 mm² | SPE = S | CYKY-J 3×1,5 → PE 1,5 mm²; CYKY-J 3×2,5 → PE 2,5 mm² |
| 16 mm² < S ≤ 35 mm² | SPE = 16 mm² | Kabel s fázemi 25 mm² → PE 16 mm² |
| S > 35 mm² | SPE = S / 2 | Kabel s fázemi 70 mm² → PE min. 35 mm² |
Průměr vodiče není totéž co průřez
Je délkový rozměr kulatého vodiče od kraje ke kraji. Udává se v milimetrech (mm).
Je plocha kovového jádra v řezu vodičem. Udává se v milimetrech čtverečních (mm²).
U plného kulatého vodiče platí S = π × r², případně při použití průměru S = π × d² / 4. Vodič 2,5 mm² tedy nemá průměr 2,5 mm; průměr jeho plného měděného jádra je přibližně 1,78 mm.
Co znamená CYKY-J a jaký má PE průřez?
U vícežilového kabelu CYKY-J udává zápis počet žil a průřez každé žíly. Písmeno J znamená, že kabel obsahuje zelenožlutou ochrannou žílu.
| Kabel | Krajní vodič L | N | PE | Typické použití |
|---|---|---|---|---|
| CYKY-J 3×1,5 | 1,5 mm² | 1,5 mm² | 1,5 mm² | Běžný světelný obvod |
| CYKY-J 3×2,5 | 2,5 mm² | 2,5 mm² | 2,5 mm² | Běžný zásuvkový obvod; lze použít i pro světelný obvod, pokud vyhoví celý návrh |
| CYKY-J 5×2,5 | L1, L2, L3: 2,5 mm² | 2,5 mm² | 2,5 mm² | Třífázový obvod |
Samostatně vedený PE
Samostatně vedený ochranný vodič se používá například při uložení jednotlivých vodičů v trubkách nebo lištách, v kabelových žlabech, u strojů a technologií nebo při odborně navržené rekonstrukci starší instalace. Má se vést společně nebo co nejblíže k pracovním vodičům příslušného obvodu, aby byla poruchová smyčka krátká, přehledná a s nízkou impedancí.
| Uložení samostatného PE | Cu | Al | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Mechanicky chráněný | min. 2,5 mm² | min. 16 mm² | Například v trubce, liště nebo jiné chráněné trase. U vodiče, který je součástí vícežilového kabelu, se postupuje podle pravidel pro daný kabel a obvod. |
| Mechanicky nechráněný | min. 4 mm² | min. 16 mm² | Vyšší průřez kvůli riziku mechanického poškození. |
Vodič PEN
V části sítě TN-C, případně před rozdělením v síti TN-C-S. Po rozdělení na PE a N se tyto vodiče znovu nespojují v běžné instalaci za místem rozdělení.
Přerušení PEN může způsobit, že se na neživých částech objeví nebezpečné napětí. Proto se u PEN vyžaduje větší průřez, spolehlivé připojení a nesmí se do něj vkládat vypínače ani pojistky.
| Pravidlo | Význam pro praxi |
|---|---|
| Minimální průřez PEN | Typicky alespoň 10 mm² Cu nebo 16 mm² Al, pokud je použit v pevné instalaci. |
| Bez spínání a jištění | Do PEN se nesmí zařazovat samostatný spínací, odpojovací ani jistící prvek. |
| Označení | Zelenožlutý vodič s modrým označením na koncích, nebo modrý vodič se zelenožlutým označením na koncích podle konkrétního provedení a normových požadavků. |
| Rozdělení PEN | V místě rozdělení se vytvoří PE a N. Vodič PE má mít přednostní a spolehlivé připojení; N je pracovní vodič. |
Uzemňovací vodiče a ochranné pospojování
Uzemňovací vodič spojuje hlavní uzemňovací svorku se zemničem. Vodič ochranného pospojování naopak spojuje cizí vodivé části s MET. Oba jsou součástí ochranného systému, ale mají odlišnou úlohu.
Kovové potrubí vody, plynu, topení, konstrukční kovové části a další cizí vodivé části se připojují k MET co nejblíže vstupu do objektu.
Používá se tam, kde je nutné snížit rozdíl potenciálů mezi současně přístupnými částmi, například ve zvláštních prostorech.
Spoje musí být mechanicky pevné, chráněné proti korozi a přístupné ke kontrole, pokud nejsou provedeny jako bezúdržbové.
PE a pospojování se nepoužívají jako pracovní návratová cesta proudu.
Vedení a označení ochranných vodičů
| Vodič | Barevné označení | Důležité pravidlo |
|---|---|---|
| PE | Zelenožlutá kombinace po celé délce | Zelenožlutá se nesmí použít pro jiný účel než ochranný vodič. |
| N | Světle modrá | Je to pracovní vodič, ne ochranný vodič. |
| PEN | Zelenožlutá + modré označení na koncích, případně obrácené provedení podle normových podmínek | Musí být jednoznačně identifikovatelný jako kombinovaný ochranný a střední vodič. |
| Ochranné pospojování PB | Zelenožlutá kombinace | Plní ochrannou funkci, proto se označuje jako ochranný vodič. Musí být jasně dohledatelné, co spojuje a kam vede. |
| FE | Podle funkce a dokumentace; zelenožlutá je vyhrazena ochranné funkci | Pokud jeden vodič plní současně ochrannou i funkční úlohu, posuzuje se jako ochranný a označuje se zelenožlutě. |
Co kontrolovat při revizi
Při ověřování se nehledá jen to, zda je vodič „někam připojený“. Ověřuje se, zda je ochranná cesta souvislá, dimenzovaná, správně označená a schopná zajistit vypnutí v předepsaném čase. U spotřebičů třídy I se navíc měří odpor ochranného vodiče mezi ochranným kontaktem přívodu a přístupnými vodivými částmi připojenými k PE.
Praktická závada: proč vyhoří svorka PE nebo PEN?
Samotné špatné dotažení ještě svorku nespálí. K zahřívání dojde teprve tehdy, když přes nekvalitní spoj protéká proud. Proto je zásadní rozlišit, zda šlo o PE, nebo PEN.
PEN vede kromě ochranné funkce také běžný provozní proud jako N. Povolená svorka má vyšší přechodový odpor, zahřívá se, oxiduje a odpor dále roste. Svorka proto může vyhořet i bez poruchy L na kostru.
PE za normálního provozu nevede běžný provozní proud, pouze malé unikající proudy. K výraznému zahřátí by proto musel téct větší proud například při poruše, chybném zapojení nebo při nežádoucím provozním proudu v PE.
Mechanismus vyhoření spoje: povolená svorka → vyšší přechodový odpor → ztrátové teplo P = I²R → oxidace a další zhoršení kontaktu → další růst teploty → poškození nebo vyhoření svorkovnice.
Praktický příklad
Bytový zásuvkový obvod CYKY-J 3×2,5 mm², jištění B16: krajní vodič má 2,5 mm², proto má PE v kabelu také 2,5 mm². Zásuvkový kolík musí být spojen s PE, vodič PE nesmí být přerušen vypínačem a v rozvaděči musí být připojen na ochrannou svorkovnici. Při revizi se ověřuje spojitost PE a podmínky automatického odpojení, například impedancí smyčky nebo ověřením funkce proudového chrániče, pokud je použit.
Nejčastější chyby
Zásuvka vypadá funkčně, ale při poruše se poruchový proud nemá kudy bezpečně uzavřít.
Způsobí proudy v ochranném vodiči a problémy s proudovými chrániči.
Malý průřez, špatná svorka nebo vypínání PEN je zásadní bezpečnostní riziko.
Kovové části mohou přivést do objektu nebezpečný potenciál.
Jak bych to řekl u ústní zkoušky
Ochranné vodiče zajišťují ochranu při poruše tím, že spojují neživé části s ochrannou soustavou a umožní vznik poruchového proudu potřebného pro odpojení ochranným přístrojem. PE je samostatný ochranný vodič, PEN je společný ochranný a střední vodič a uzemňovací vodič spojuje hlavní uzemňovací svorku se zemničem. Průřez PE se stanoví výpočtem nebo podle průřezu krajního vodiče. PEN má přísnější pravidla, nesmí se jistit ani vypínat a v pevných instalacích musí mít minimální průřez. Při revizi kontroluji značení, průřezy, spojitost, pospojování a splnění podmínek automatického odpojení.
Mini test
Zobrazit odpověď
PE je samostatný ochranný vodič. PEN kombinuje funkci ochranného a středního vodiče.
Zobrazit odpověď
Ne. PEN se nesmí samostatně jistit ani odpojovat, protože by se přerušila ochranná funkce.
Zobrazit odpověď
Podle zjednodušené tabulky S ≤ 16 mm² platí SPE = S, tedy PE 10 mm² Cu.
Zobrazit odpověď
Main Earthing Terminal – hlavní uzemňovací svorka nebo přípojnice, kde se sbíhá uzemňovací vodič, ochranné vodiče a hlavní ochranné pospojování.
Zobrazit odpověď
Ne. Je to plocha průřezu kovového jádra. Plný kulatý měděný vodič 2,5 mm² má průměr přibližně 1,78 mm.
Zobrazit odpověď
Protože PEN vede také běžný provozní proud. Přechodový odpor povoleného spoje vytváří ztrátové teplo podle vztahu P = I²R.
Použité normové odkazy pro další ověření: ČSN 33 2000-4-41 ed. 3, ČSN 33 2000-5-54 ed. 3, ČSN 33 2000-6 ed. 2, ČSN EN 50699 u měření ochranného obvodu spotřebičů. Text je studijní pomůcka a nenahrazuje plné znění norem.