Základní definice:
(POZN.: týká se pouze zkratového obvodu předpokládaného mezi vodiči patřícími do stejného obvodu)

Zkrat: náhodné nebo úmyslné vodivé spojení mezi dvěma nebo více vodivými částmi vedoucí k tomu, že rozdíl potenciálů mezi těmito vodivými částmi je roven nule nebo má hodnotu blízkou nule

Mezifázový zkrat: náhodné nebo úmyslné vodivé spojení mezi dvěma nebo více vodiči na zem nebo bez něj

Zkrat mezi fází a zemí (jednofázový zkrat): náhodné nebo úmyslné vodivé spojení mezi vodičem a zemí v soustavě s uzlem uzemněným přímo nebo přes malou impedanci

Zkratový proud: nadproud v důsledku zkratu v elektrické soustavě

Souměrný zkratový proud: efektivní hodnota střídavé souměrné složky předpokládaného zkratového proudu.

Počáteční souměrný rázový zkratový proud: efektivní hodnota střídavé souměrné složky předpokládaného zkratového proudu v okamžiku vzniku zkratu, při konstantní impedanci

Jistící prvky musí být schopny přerušit každý zkratový proud ve vodičích obvodu dříve, než by se takový proud mohl stát nebezpečným v důsledku tepelných a mechanických účinků ve vodičích a spojích.

Stanovení předpokládaných zkratových proudů:
Předpokládaný zkratový proud musí být stanoven v každém příslušném místě instalace, lze tak učinit bud' výpočtem, nebo měřením.

Charakteristiky jistících prvků:
Každý prvek jistící proti zkratům musí splnit následující podmínky:

Jeho vypínací schopnost nesmí být menší než předpokládaný zkrat, proud v místě, kde je zabudován, kromě následujících případů:

• jistící prvek s menší vypínací schopností se připouští, je-li v přívodu instalován ještě jiný jistící prvek s potřebnou vypínací schopností. Oba jistící prvky musí být koordinovány tak, že energie, kterou jistící prvky propouštějí, není větší než energie, kterou může snést bez poškození jistící prvek na straně zátěže a vodiče těmito prvky chráněné.
• vypínací čas každého zkratového proudu v kterémkoli místě obvodu nesmí být větší než čas, ve kterém vodiče dosáhnou přípustnou teplotní mez. Pro zkraty s dobou trvání t až do 5 sekund, se potřebná doba trvání, ve které daný zkratový proud zvýší teplotu vodičů z nejvyšší dovolené provozní teploty v normálním provozu na mezní teplotu, může být v prvém přiblížení vypočítána z následujícího vzorce:

            S
√t = k I

t je doba trvání zkratu v sekundách
S průřez v mm2
I účinný zkratový proud v A vyjádřený jako efektivní hodnota
k činitel respektující měrný odpor, teplotní koeficient a tepelnou kapacitu materiálu vodiče a odpovídající počáteční a konečnou teplotu.

Zkratové proudy a zkratové impedance se mohou určit pomocí zkoušek, na síťovém analyzátoru nebo pomocí počítače. V NN soustavách je možné určit impedance na základě měření v místě očekávaného zkratu.

Výpočtem se zjišťují dva různé zkratové proudy, které se liší svou velikostí

• Maximální zkratový proud, který určuje zkratovou odolnost nebo jmenovité hodnoty EZ
• Minimální zkratový proud, který může být základem, například pro volbu pojistek, nastavení ochran a pro kontrolu rozběhu motorů

Výpočet maximálních a minimálních zkratových proudů vychází z následujících zjednodušení:

• Po dobu trvání zkratového proudu se nemění typ zkratu, tj.trojfázový zkrat zůstává trojfázovým a zkrat mezi fázemi
• Po dobu zkratu nedochází k žádné změně v síti
• Uvažují se impedance transformátorů pro přepínače odboček v základní poloze. To je přípustné, protože je zaveden korekční součinitel pro impedance KT pro síťové transformátory
• Odpory oblouků se neuvažují
• Všechny kapacity vedení a paralelní admitance a netočivé statické zátěže jsou zanedbány vyjma paralelních admitancí v netočivé soustavě

Pro výpočty minimálních a maximálních zkratových proudů je nutné počítat i s napěťovým součinitelem "c", který závisí na soustavě napětí. Odlišnost velikosti napěťového součinitele je zřejmý z následující tabulky:

Pozn: Velikost C Ua by neměla převyšovat nejvyšší napětí zařízení.

Výpočty zajišťují dostatečnou přesnost výsledků, i když tyto předpoklady pro uvažované el. soustavy neodpovídají zcela přesně dané skutečnosti.

Pro souměrné a nesouměrné složky je vhodné počítat zkratové proudy pomocí metody souměrných složek.

Výpočet hodnot proudů v trojfázových střídavých soustavách při souměrných a nesouměrných zkratech se zjednoduší použitím souměrných složek, předpokládá se při tom, že EZ má symetrickou strukturu, například v případě transponovaných venkovních vedení.

Při použití této metody se zjistí proudy v každé fázi superponováním proudů tří souměrných složkových soustav:

• Proud sousledné složkové soustavy I1
• Proud zpětné složkové soustavy I2
• Proud netočivé složkové soustavy I0

Budeme-li fázi L1 považovat za referenční, tak pak jsou proudy IL1, IL2, IL3

IL1 = I(1) + I(2) + I(0)
IL2 = a2I(1) + aI(2) + I(0)
IL3 = aI(1) + a2I(2) + I(0)

Souslednou zkratovou impedanci Z(1) v místě zkratu F určíme podle obrázku, když souměrnou soustavu napětí sousledné složky v odpovídajícím pořadí fází přiložíme do místa zkratu F, všechny synchronní a asynchronní stroje jsou nahrazeny vnitřními impedancemi

Sousledná složka zkratové impedance Z(1)

Zpětnou zkratovou impedanci Z(2) v místě zkratu F určíme podle obrázku, když souměrnou soustavu napětí zpětné složky v odpovídajícím pořadí fází (záporném) přiložíme do místa zkratu F

Zpětná složka zkratové impedance Z(2)

Netočivou zkratovou impedanci Z(0) v místě zkratu F určíme podle obrázku, když přiložíme napětí mezi třemi zkratovanými fázemi a společným zpětným vedením (například zemnící soustavou, nulovým vodičem, zemnícími vodiči, stíněním kabelů a pláštěm kabelu).

Ekvivalentní napěťový zdroj v místě zkratu
Metoda použitá pro výpočet je založena na zavedení ekvivalentního napěťového zdroje v místě zkratu. Ekvivalentní napěťový zdroj je jediným aktivním zdrojem soustavy. Všechny síťové napáječe, synchronní a asynchronní stroje jsou nahrazovány svou vnitřní impedancí.

Ve všech případech se k určení zkratového proudu v místě zkratu F použije ekvivalentní napěťový zdroj.

Souměrný trojfázový zkrat                    Dvoufázový zkrat

Dvoufázový zemní zkrat                     Jednofázový zkrat

Minimální zkratové proudy
Při výpočtu min. zkrat. proudů je nutné zvolit následující podmínky:

• Pro výpočet min. zkrat. proudů se musí použít napěťový činitel Cmin
• Vybrat konfiguraci soustavy a min. příspěvky z elektráren a síťových napáječů tak, aby vedly k minimální hodnotě zkratového proudu v místě zkratu nebo pro přijaté dělení sítě pro omezení zkratového proudu

Více informací z oblasti naleznete zde ...