příspěvek č. 9

K diskusnímu příspěvku pana Milana Zkoutajana, který reaguje na referát Ing. Karla Dvořáčka Ochrana samočinným odpojením v elektrických instalacích z pohledu změny A1 ČSN 33 2000-4-41

1. Průběh zkratových proudů v elektrických sítích a elektrických rozvodech i v instalacích je poměrně dobře zmapován. Ke zjištění jejich skutečného průběhu slouží oscilogramy zkratových proudů. Pro výpočet zkratů v elektrických obvodech byla vyvinuta celá řada metod, z nichž některé jsou normalizované (výpočet pomocí složek proudů je obsažen v referátu Ing. Němečka). Nejedná se přitom o teoretickou hru, ale o výpočty, které musí sloužit praxi. Na jejich základě se pak volí zařízení (vypínače, ochrany a ostatní přístroje v sítích nad 1000 V, jističe, stykače a další vybavení v sítích nn). Užívané metody jsou také, i když nechtěně, prakticky ověřovány. Pestože je snaha vzniku zkratů zabránit, ke zkratům dochází. Pokud by výpočty neodpovídaly skutečnosti, vznikaly by pak značné škody na elekrických zařízeních. Metody výpočtu byly se zdarem ověřeny na modelech sítí i porovnáním se skutečnými zjištěnými hodnotami. Při výpočtu se uvažuje s přechodovými jevy, jejichž vlivem je počáteční hodnota zkratového proudu (viz obrázek) (tzv. nárazový zkratový proud I_km) značně vyšší než ustálená hodnota zkratového proudu. Neznám případ, kdy by bylo zapotřebí při výpočtu zkratového proudu uvažovat proudové rezonance a ani dost dobře nevím, co je těmito rezonancemi myšleno. Autor příspěvku uvedenou možnost naznačil, ale blíže ji nespecifikoval. Je možno si existenci takového jevu představit, ale zřejmě spíše na dlouhých vedeních vvn při náhlém odpojení zátěže, než při zkratu v sítích nn, o čemž vlastně naše konference do značné míry pojednává.

Vyšší harmonické proudu se při zkratech skutečně vyskytují, a to nejen při normálním provozu ale zřejmě i při zkratech. Pokud jde o proudy třetí harmonické, ty vznikají v závislosti na zapojení transformátoru, který síť napájí, a podstatně zvyšují proudové a tím i tepelné zatížení středního vodiče sítě. Ostatně, jak autor příspěvku sám uvádí, s frekvencí se zvyšuje impedance a proto jsou vyšší harmonické proudu nižší. Proto zřejmě ani u tohoto jevu nebylo shledáno, že by podstatně ovlivňoval celkovou velikost zkratového proudu, a proto se s ním neuvažuje. Běžně se ani neudávají ty parametry jednotlivých prvků, které mohou na vznik vyšších harmonických mít vliv.

2. Existence elektromagnetického pole při výpočtech nebyla pominuta, uvažuje se s ní, pro praktický výpočet však není nutno z ní vycházet. Výsledky praktických výpočtů jsou stejné, jako výpočty s uvažováním teorie pole.

K poznámce o ztrátách v dielektriku (izolaci vodiče) je třeba uvést: Je sice pravda, že i u současných kvalitních izolací z organických materiálů se s teplem, které může při zkratu vzniknout, zhoršují izolační vlastnosti, avšak i když se při zkratu v důsledku oteplení sníží izolační odpor vedení z hodnoty několika megaohmů na desítky kiloohmů, nehrají ani pak ztráty v izolaci podstatnou roli při oteplování vedení (tj. vodiče nebo kabelu). K podstatným ztrátám dochází však ve vodivém materiálu, kterým prochází elektrický proud. Rozdíl mezi oběma výše uvedenými proudy, tj. proudem svodovým (izolací při zkratu) a samotným proudem zkratu procházejícím vodičem je naprosto diametrální. Zatímco unikající proud dosahuje hodnoty maximálně několika mA, zkratový proud může mít hodnotu několika kA. Oba dva proudy jsou přitom napájeny řádově ze stejného napětí, tj. z napětí sítě, takže poměr energií, které se jejich průchodem přemění v teplo je řádově 10⁵ až 10⁶.

Pokud se týká transformátoru jako zdroje energie pro obvod, obdržíme stejné výsledky, ať již použijeme důsledně teorii elektromagnetického pole nebo „zjednodušené“ metody s použitím proudů, napětí a impedancí. V případě nezatíženého transformátoru skutečně do sekundárního vinutí vstupuje tak málo energie, aby to stačilo na pokrytí ztrát vzniklých svodovými a kapacitními proudy v sekundárním obvodu. Při zkratu však vstupuje do sekundárního vinutí transformátoru takové množství energie, které je v zásadě rovno Joulovým ztrátám v sekundárním - zkratovaném - obvodu. Ostatní ztráty jsou zanedbatelné. Zkratový proud je omezen impedancí smyčky zahrnující v sobě nejen impedanci vedení ale i transformátoru. Přitom se s impedancí nadřazené soustavy neuvažuje.

Se slovy autora diskusního příspěvku, že ve skutečnosti je situace daleko složitější, je možno zcela souhlasit. Je však třeba si uvědomit, že v technické praxi se počítá tak, aby se co nejednodušším způsobem získaly hodnoty blízké skutečným (přesným) hodnotám, které jsou však na straně bezpečnosti od přesného výsledku. Tímto způsobem se zaručí, že zařízení zvolené na základě vypočítaných hodnot bude vyhovovat skutečnému provozu. Uvedené zjednodušení se promítá příslušnými součiniteli (k_v a k_m) i do výpočtů a měření.

Autorovi příspěvku děkujeme za to, že si dal práci podívat se na problematiku z trochu jiného než tradičně silnoproudého pohledu.

Ing. Dvořáček, Ing. Kříž