Vezměme to zkrátka (1.)

V nadpise je „Vezměme to zkrátka.“
Napsal jsem to tak proto, protože ve výše popsaných situacích v podstatě nelze změřit ani vypočítat zkratové proudy s přesností a jistotou, kterou si může dovolit student v lavici, jenž má k dispozici vše pro teoretický příklad. Přesný výpočet je podmíněn přesnou znalostí hodnot zdroje a všech vedení od zdroje k místu předpokládaného zkratu. V praxi je běžná absence jakékoliv nebo alespoň dostačující dokumentace. Nelze se solidní přesností zjistit délky všech předchozích vedení.

Můžeme zkratový proud změřit? Většina revizních přístrojů tyto měření nabízejí.
Co vlastně měří?

Drtivá většina revizních přístrojů umí změřit impedanční smyčku a nabídnout výsledek 230/Z_sm.
Dokonce ani nezohledňují skutečné naměřené napětí, ale berou pevnou hodnotu 230. Takto naměřený zkratový proud lze považovat za efektivní hodnotu jednofázového zkratu. Není to úplně pravda, ale pro posouzení odolnosti např. kabelů proti nejmenším možným zkratovým proudům (na konci vedení), lze tuto hodnotu vzít jako bernou minci. Některé revizní přístroje nabízejí i měření impedance mezi fázovými vodiči a nabízejí jako zkratový proud výsledek 400/Z_sm. Tuto hodnotu v žádném případě nelze považovat za největší možný zkrat a brát ji vážně při posuzování zkratové odolnosti nebo vypínací schopnosti. Dalším velkým problémem je neschopnost změřit s uspokojující přesností velmi malé hodnoty Zsm běžnými revizními přístroji. Nezbývá než věřit.

Pokud jsme u transformátoru nebo v jeho blízkosti a známe-li alespoň jeho jmenovitý proud a napětí nakrátko, můžeme si pomoci jednoduchým výpočtem. Předpokládejme třeba, že se jedná o transformátor 22/0,4 kV, napětí nakrátko je 1kV a jmenovitý proud je 100A. A teď jednoduchá úvaha. Pokud při napětí 1kV na primáru teče sekundárem 100A, při 22kV jím poteče 22x více, tedy 2200A. Někdy na transformátoru nenajdeme hodnotu napětí nakrátko, ale tzv. poměrné napětí nakrátko vyjádřené v procentech. Pokud bude např. 5 %, pak zkratový proud bude 20x větší než jmenovitý (100/5 (%/%)). Tuto hodnotu lze považovat za informativní hodnotu třífázového ustáleného zkratového proudu (I_ku).

Jak je vidět na obrázku 1, je to efektivní hodnota zkratového proudu po odeznění jevů v začátku zkratu. Nás však také zajímá maximální hodnota zkratového proudu v samém začátku. Říká se mu nárazový zkratový proud (I_km nebo také I_p). Pokud nebudeme mít nic lepšího, lze ho považovat za 2,2 násobek I_ku (v našem příkladu cca 5kA).
Pokud nejsme v blízkosti zdroje, nebo můžeme vycházet jen z naměřených hodnot Z_sm, budeme postupovat jinak. Pro správný výpočet potřebujeme znát R a X zdroje a jednoho fázového vodiče všech navazujících vedení (viz tučné na obr. 2).

A tady je hlavní kámen úrazu. Pokud změříme Zsm mezi fází a ochranným, případně středním vodičem nedozvíme se jaká část Z_sm připadne na zdroj a jaká na vedení. Nezjistíme správné hodnoty R a X (z nichž se Z_s skládá – viz obr. 3).

Do měření se nám přičte hodnota ochranného vodiče, která nás nezajímá. Nevíme jestli má ochranný vodič stejný průřez jako fázový nebo je třeba jen poloviční nebo se to po trase mění. Nevíme, jak moc naměřenou hodnotu ovlivnily náhodné vodiče paralelně připojené k ochrannému vodiči (potrubí, kovové konstrukce apod.). Pokud měříme Z_s mezi fázemi, do výsledku se přičte část zdroje, kterou nechceme.