Zkratová odolnost vedení a přístrojů

Řešení poměrů při zkratech je velmi složité. Nebudeme se zde proto zabývat celkovou analýzou zkratů v sítích ale pouze zjednodušeným výpočtem a ochranou před jejich důsledky ve vnitřních instalacích.

Je třeba si uvědomit, že na zkratový proud je nutno ve vnitřní instalaci pohlížet ze dvou úhlů a podle toho hodnotit jeho velikost:

• 1/ Ochrana proti úrazu elektrickým proudem automatickým odpojením od zdroje.
  Proud při zkratu musí být větší než vypínací proud jisticího prvku v požadovaném čase.

• 2/ Funkce elektrického zařízení a jisticího prvku při vypnutí zkratového proudu
  Proud při zkratu musí být menší než zkratová odolnost elektrických přístrojů
  a vedení v obvodu (rozvaděče, přípojnice, jisticí prvek)

Proud při zkratu nesmí být ani velký ani malý. V prvém případě mohou problémy vznikat na koncích sítě, kde je zkratový proud omezen velkou impedancí vedení, jeho špatným dimenzováním, případně vadnými spoji. Tuto problematiku jsme již řešili v části dimenzování vedení z hlediska zajištění funkce automatického odpojení od zdroje.

V druhém případě vznikají problémy naopak v blízkosti zdrojů, transformátorů, kde velký zkratový výkon neomezený impedancí vedení dosahuje desítek kA.

Vypínání zkratového proudu jisticími prvky přináší problémy při zhášení oblouku na kontaktech jisticích prvků nebo v místě tavení v pojistkách. Protože nárůst zkratového proudu je rychlý, veškeré teplo zůstává v materiálu a oteplení je velké.

Velikost proudu v řádech kA znamená další problémy způsobené dynamickými silami působícími na přípojnice a ostatní přístroje. Jedná se o síly působící na jednotlivé, souběžně uložené přípojnice a jednožilové vodiče. Výpočet velikosti těchto sil ovlivněných velikostí zkratového proudu přesahuje možnosti tohoto příspěvku.

Působení dynamických sil musí například zohlednit výrobce rozvaděčů při návrhu podpěrného systému přípojnic.

Základní veličiny:

• Ik ustálený zkratový proud

• Ik" počáteční hodnota rázového zkratového proudu (efektivní hodnota) většina zkratů je "vzdálených" a pak platí Ik" = Ik

• ip (Ikm) nárazový zkratový proud (maximální hodnota)

Ikm = n . Ik"

kde n je:

• 1,5 pro Ik" = 4,5 až 6kA
  1,7 pro Ik" = 6 až 10kA
  2 pro Ik" = 10 až 20kA

Icn jmenovitá vypínací schopnost jističe
Icm jmenovitá zkratová zapínací schopnost Icm = n Icn
iomez proud omezený jističem (io)

Icu jmenovitá vypínací schopnost jističe kdy po zkratu již nemusí být jistič schopen další funkce
Ics jmenovitá vypínací schopnost jističe kdy po zkratu je jistič schopen další funkce ještě po jednom vypnutí a dvou zapnutích - Ics jsou procenta z Icu

Velikost zkratových proudů a jejich omezení vedením
Zkratové poměry v místě připojení sdělí provozovatel distribuční sítě. Představu o velikosti zkratových proudů u transformátoru na počátku sítě 400/230V si můžeme udělat z tabulky.

Zjednodušený výpočet dle ČSN 33 3020:
(uvažuje se nejhorší varianta zkratu tj. třífázový souměrný zkrat, dále zkrat vzdálený tj. bez vlivu synchronních a asynchronních strojů).

Počáteční rázový zkratový proud

VZOREC

Pro: Zk2 = (Rkt + Rv1 + …Rvn)2 + (Xkt + Xv1 + …Xvn)2
kde:
Un jmenovité sdružené napětí sítě [V]
Zk impedance zkratovaného obvodu (vliv vn strany se zanedbává) [Ω]
Rv1 ÷ Rvn rezistence (ohmický odpor) fázových vodičů vedeni [Ω]
Xv1 ÷ Xvn induktivní reaktance fázových vodičů vedeni 1 [Ω]
Rkt rezistence nakrátko 1 fáze transformátoru [Ω]
Xkt induktivní reaktance nakrátko 1 fáze transformátoru [Ω]