Pro výpočet I_k (230/Z) vezměme Z_sm měřenou mezi fází a ochranným vodičem v případě, že jsme ji změřili blízko transformátoru. Pokud ji měříme dále na vedení, vydělme ji dvěma. Čím dál víc od zdroje to bude pravda. A pokud nemáme nic lepšího, Ikm lze opět považovat za 2,2násobek I_k. Nenechte se prosím zmást těmi 230. Jedná se opravdu o výpočet třífázového proudu. Původní vzorec vypadá maličko jinak, ale takto si ho lze zjednodušit.

Udělal jsem softwarovou pomůcku, která umí vypočítat informativní hodnotu třífázového zkratového proudu oběma způsoby. V prvním případě bere v úvahu i výkon transformátoru, ve druhém si umí z naměřené Z_sm vypočíst předpokládanou hodnotu R a X zdroje a jednotlivých vedení a pro plánované vedení přesně počítat hodnotu I_km. Ve skutečnosti se bude hodnota I_km přibližovat hodnotě I_k tím více, čím dále budeme od zdroje. Zohledňuje také, zda jsme Z_sm naměřili blízko zdroje nebo daleko na síti. Tuto pomůcku si lze zdarma stáhnout z www.el-soft.net.

Některé programy z opatrnosti počítají, jako by ochranný vodič byl po celé své délce jen polovičního průřezu ve srovnání s fázovým, a navíc ještě počítají s koeficientem 1,5. Důvodem je změna naměřené Zsm vzhledem k provoznímu oteplení vodičů. Pravdou je, že průřez ochranného vodiče není nikdy po celé své délce jen polovinou průřezu fázového vodiče a dokonce paralelně připojené náhodné vodiče mohou jeho hodnotu velice zlepšit. Také koeficient 1,5 nezahrnuje jen provozní změnu teploty a navíc změna teploty ochranného vodiče vlivem provozního proudu je zanedbatelná.

Tak či onak, výsledkem bude vždy jen informativní hodnota třífázového proudu. Přesný výpočet připojovaných vedení nenahradí ztrátu vzniklou nepřesnostmi na zadání. Jak budeme s výsledky zacházet v praxi? Vypínací schopnost jističů a pojistek musí být větší než vypočtený I_k. Odolnost rozvaděčů a dalších zařízení, která budou namáhána dynamickými účinky zkratového proudu musí být větší než I_km.

I tato pravidla jsem pro účel tohoto článku trochu zjednodušil, ale v praxi se podle nich lze řídit. Tady bych se rád ještě chviličku zastavil. Často se setkávám s tím, že někdo neumí vypočíst zkratový proud nebo impedanční smyčku a řekne: „Ze zkušeností vím, že tolik a tolik stačí“. To by mohl říct člověk, který pozoroval v laboratoři průběh 100 poruch, měřil u toho časy a teploty. Ale těžko říci „ze zkušenosti vím“ jen proto, že se mi za celou dosavadní praxi nestal malér.

Jak je to se zkratovou odolností kabelů?
Vždy když se zeptám, zda je pro CYKY 3x2,5 jištěný jističem 16A horší nadproud 25A nebo 100A, vždy všichni s naprostou jistotou tvrdí, že 100A. Je to trošku paradox, ale opak je pravdou. Menší nadproudy sice zahřívají vedení pomaleji, ale jsou též odpojeny za mnohem delší čas a konečná teplota vodičů je větší. Výjimku tvoří jističe se zpožděnou vypínací charakteristikou.

Proto, když kontroluji zkratovou odolnost kabelu, zajímá mne vždy nejmenší možný zkratový proud, to je jednofázový zkrat na konci vedení a lze za něj považovat 230/Z_sm. V případě použití pojistek a běžných jističů dále nepokračuji. U jističů se zpožděnou vypínací charakteristikou je potřeba ještě kontrolu provést i na největší možný zkratový proud, což je třífázový zkratový proud na začátku vedení. Pro výpočet neberu Ikm ale tzv. I_ke nebo-li ekvivalentní oteplovací proud, což je jakýsi průměr I_km a I_ku a závisí hlavně na době trvání zkratu. Je to pomyslný proud, jenž stejně zahřeje vodiče jako I_km a následující I_ku do vypnutí. Je to jakoby ty sinusovky, kterými kreslíme průběh zkratu byly z ledu a roztály by. Vzniklá hladina vody by představovala I_ke.

Výše popsaná kontrola odolnosti kabelu proti zkratovým proudům je součástí programu Elektrovýpočty (viz www.el-soft.net) a výpočet I_ke je zase součástí výše popsané pomůcky, která je ke stažení zdarma. Smysl celé kontroly je v tom, že daný zkratový proud musí být vypnut rychleji, než teplota vodičů překročí přípustnou mez. Program řekne, že daný zkratový proud musí být odpojen do určitého času (a to lze ověřit z charakteristiky daného jisticího prvku), nebo stanoví maximální I_2t. Je to v podstatě totéž. Vždy se jedná o množství energie, kterou lze kabel bez následků zatížit. Doporučuji přečíst si ČSN IEC 1200-53. Všimněte si, že u jističů charakteristiky čas/proud končí cca při 0,01 sec. a pro kratší časy se používají charakteristiky I_2t. Důvod je ten, že čas 0,01 sec. je v podstatě průběh jedné půlvlny. Podívejme se ještě jednou na obrázek znázorňující průběh zkratu a zkusme si představit proužek třeba 0,005 sec. a pohnout s ním. Zkrat nemusí začít když proud protíná nulovou osu. Vznikne část sinusovky, jakýsi "patvar" a těžko z něj vyčíst nějaký proud. Představíme-li si opět, že je z ledu a roztaje, vznikne voda jejíž množství znázorňuje energii. Výrobce I_2t charakteristikou říká, že jistič při daném zkratu nepropustí víc než určité množství energie. Program Elektrovýpočty poskytne informaci pro srovnání s charakteristikou čas/proud i I_2t.

Na závěr bych chtěl poděkovat za dopisy, ve kterých mi bude osvětleno, že věci se mají trošičku jinak. Docela dlouho jsem řešil dilema, zda podat informace zcela přesně s tím, že většina je nebude umět v praxi použít, nebo napsat jen „skoropravdu“ s možností jejího použití v praxi. Ještě jednou bych proto zdůraznil, že smysl tohoto článku je přijatelně zjednodušit problém tak, aby ho pochopil a v praxi uměl použít každý projektant a revizní technik.

Abychom mohli říci: „Orientujeme se v problematice a zjištěné výsledky jsou blízké pravdě.“