STŘEDNÍ ŠKOLA ELEKTROTECHNICKÁ, OSTRAVA, NA JÍZDÁRNĚ

Transkript

1 TŘEDNÍ ŠKOLA ELEKTROTECHNCKÁ, OTRAVA, NA JÍZDÁRNĚ 30, p. o. ROZVODNÁ ZAŘÍZENÍ g. Petr VAVŘŇÁK 05 Učebí texty pro urz ELEKTRKÁŘ

2 OBAH:. PŘPOJENÍ OBJEKTU K ÍT DODAVATELE ELEKTRCKÉ ENERGE Podmíy pro připojeí sítím Připojeí objetu síti dodavatee eetřiy VÝPOČET ELEKTRCKÝCH ÍTÍ NN A VN..... Dimezováí vodičů..... Výpočet ss sítí Záadí podmíy výpočtu Výpočet vedeí apájeého z jedé stray Řešeí vedeí s odbočami Vedeí apájeé ze dvou stra Výpočet st sítí a v Záadí podmíy výpočtu Výpočtové metody střídavých vedeí Výpočet vedeí apájeého z jedé stray Výpočet vedeí apájeého ze dvou stra Výpočet střídavých vedeí při esymetricém zatížeí Výpočet st sítí vv Náhrada pomocí T čáu Náhrada pomocí Π čáu PROBLÉMY PŘENOU ELEKTRCKÉ ENENRGE Koroa Feratiho jev Ztráty dieetricou hysterezí tabiita sítě PORUCHOVÉ TAVY NA VEDENÍ Zraty Zemí spojeí Přepětí OCHRANA PŘED BLEKEM Besový výboj a jeho účiy Ochraa před besem Záadí pojmy Zóy ochray před besem (LPZ) Rizio a řízeí rizia Hadiy ochray před besem (LPL) LP - systém ochray před besem Vější systém ochray - hromosvod... 3

3 Rozděeí hromosvodů: Jímací soustava vod Uzemňovací soustava Vitří systém ochray Evipotecioáí pospojováí proti besu (vyrováí poteciáu) Eetricá izoace od hromosvodu Materiá pro hromosvody: Zepšováí zemího odporu zemiče Revize hromosvodů Ochraa proti přepětí Typ - hrubá ochraa (T,. stupeň, třída B) Typ středí ochraa (T,. stupeň, třída C) Typ 3 jemá ochraa (T3, 3. stupeň, třída D)... 40

4 . PŘPOJENÍ OBJEKTU K ÍT DODAVATELE ELEKTRCKÉ ENERGE.. Podmíy pro připojeí sítím V průběhu předprojetové přípravy je uto projedat připojovací podmíy pro: - sioproudá zařízeí s dodavateem eetřiy, - teeomuiačí zařízeí s místě přísušou správou teeomuiací, - zařízeí pro připojei teevizího a rozhasového abeového rozvodu (dáe je TKR) s místě přísušou správou tohoto rozvodu (patí v místě, de je TKR zříze ebo se s jeho zřízeím počítá). Pro vstupy abeů vějších sítí do budovy a pro uožeí vějších sítí v budově musí být provedey stavebí úpravy v souadu s projetem vějších sítí... Připojeí objetu síti dodavatee eetřiy Eetricá přípoja Odběré zařízeí se připojuje rozvodu dodavatee eetřiy tzv. eetricou přípojou. Eetricá přípoja začíá odbočeím od spíacích prvů ebo přípojic v eetricé staici (vychází-i eetricá přípoja z eetricé staice), ebo odbočeím od rozvodého zařízeí (vedeí veovího ebo abeového) a očí v přípojové sříi. Přípojová sříň azývaá též haví domoví sříň je pa připojovacím místem odběrého zařízeí. Přípojy ve smysu záoa č. /994 b. De 5 záoa č. /994 b. je dodavate eetřiy povie zajistit dodávu eetřiy aždému odběratei, terý spi tato ritéria: - má zřízeu eetricou přípoju a odběré eetricé zařízeí je v souadu s techicými ormami a právími předpisy a úseu bezpečosti práce; - spňuje podmíy týající se místa, způsobu a termiu připojeí staoveé dodavateem; - má souhas vastía dotčeé emovitosti. O dodávce eetřiy uzavírá dodavate s odběrateem a aždé odběré místo písemou smouvu, terá musí obsahovat: - výo, možství a časový průběh odběru eetřiy a to i pro stavy ouze, - ceu a způsob patby za odebraou eetřiu včetě záoh, - způsob měřeí odebraé eetřiy včetě přístupu dodavatee měřícímu zařízeí. jedáí odběrového diagramu se evyžaduje u odběrateů ze sítí ízého apětí. Odběrate je povie: - zajistit, aby jeho odběré zařízeí připojeé a rozvodé zařízeí dodavatee byo vybaveo dostupými techicými prostředy omezujícími viv zpětého působeí a vaitu dodávaé eetřiy ostatím odběrateům, a aby eovivňovao fuci řídící, měřící a zabezpečovací techiy a čiost systému hromadého dáového ovádáí, - odebírat eetřiu s hodotou idutivího účiíu 0,95 -,0 poud se dodavate s odběrateem edohodou jia, s výjimou odběrů pro domácosti. 4

5 Odběrate může provozovat vastí áhradí ebo jiý zdroj, poud je propoje s rozvodým zařízeím dodavatee, jaož i dodávat do tohoto zařízeí eergii z vastího zdroje, ae pouze po dohodě s dodavateem. Na odběrém eetricém zařízeí, terým prochází eměřeá eetřia, esmí být prováděy žádé zásady bez předchozího souhasu dodavatee. Dodavate epřipojí eetricou přípoju či odběré eetricé zařízeí, terá eodpovídají techicých ormám a právím předpisům a úseu bezpečosti práce. Odběrate se podíí pode výše odebíraého příou a účeě vyaožeých áadech dodavatee spojeých s připojeím a se zajištěím požadovaého příou. Odběrate je povie udržovat odběré eetricé zařízeí ve stavu, terý odpovídá techicým ormám a právím předpisům a úseu bezpečosti práce a posytovat techicé údaje o ěm dodavatei. Při změě apětí, prováděé v zájmu techicého rozvoje, jsou vastíci připojeých odběrých zařízeí a spotřebičů povii upravit a svůj áad ve staoveých přiměřeých hůtách svá odběrá zařízeí a spotřebiče ta, aby vyhovovay uvedeých změám. V 6 téhož záoa je rámcově staove rozsah přípoje, hrazeí áadu a jejich budováí a údržbu: - Eetricá přípoja začíá od rozvodého zařízeí směrem odběratei a je určea připojeí odběrého zařízeí jedoho odběratee. - V eetricé staici začíá eetricá přípoja odbočeím od spíacích prvů ebo přípojic, mimo eetricé staice od veovího ebo abeového vedeí. - Eetricá přípoja ízého apětí u veovího vedeí očí haví domoví pojistovou sříí a u abeového vedeí haví domoví abeovou sříí. Tyto sříě jsou součástí přípojy. Haví domoví pojistová sříň, popřípadě haví domoví abeová sříň se umísťuje a odběrateově objetu ebo a hraici či v bízosti hraice jeho emovitosti. - Neí-i a odběrateově emovitosti zřízea haví domoví pojistová sříň, očí veoví přípoja ízého apětí posedím podpěrým bodem umístěým a této emovitosti. Podpěrý bod je součástí přípojy. - Neí-i a odběrateově emovitosti zřízea haví domoví abeová sříň, očí veoví přípoja ízého apětí a svorách havího jističe odběrého zařízeí ebo v abeové sříi uvitř objetu. - Eetricá přípoja vysoého a vemi vysoého apětí očí u veovího vedeí otevími izoátory a odběrateově staici, u abeového vedeí abeovou ocovou v odběrateově staici. Koteví izoátory a abeové ocovy jsou součástí přípojy. - Náady a zřízeí eetricé přípojy hradí te, v jehož prospěch bya zřízea, poud v záoě č. /994 b. eí staoveo jia. - Náady a zřízeí přípojy ízého apětí pro odběry domácostí do vzdáeosti 30 m hradí dodavate, přistoupí-i odběrate a způsob a techicé podmíy zřízeí taovéto přípojy. - Vastíem přípojy je te, do uhradi áady a její zřízeí. 5

6 - Vastí eetricé přípojy je povie zajistit její provoz, údržbu a opravy ta, aby se estaa příčiou ohrožeí života a zdraví či pošozeí majetu osob. - Dodavate je povie za úpatu eetricou přípoju provozovat, udržovat a opravovat, poud o to její vastí požádá. V 7 je vymeze způsob měřeí odebíraé eetricé eergie - Odběr eetřiy měří a účtuje dodavate pode údajů vastího měřicího zařízeí, teré odběratei a svůj áad osadí, zapojí, udržuje a pravideě ověřuje správost měřeí. Měřicí trasformátory jsou součástí odběrého eetricého zařízeí. - Má-i odběrate pochybosti o správosti údajů měřeí ebo zjistí-i závadu a měřicím zařízeí, má právo echat je přezoušet. Dodavate je povie a záadě odběrateovy písemé žádosti tomuto účeu měřicí zařízeí do 5 dů od jejího obdržeí vyměit. Odběrate je povie posytout dodavatei výměě měřicího zařízeí ezbytou součiost. - Je-i a měřicím zařízeí zjištěa závada, hradí áady spojeé s jeho přezoušeím a výměou dodavate. Neí-i závada zjištěa, hradí tyto áady odběrate. - Jaýoiv zásah do měřicího zařízeí bez souhasu jeho vastía se zaazuje. - Dodavate má právo jedotivé části měřicího zařízeí zajistit proti eoprávěé maipuaci. Rozděeí odběrateů eetricé eergie Odběrateé eetřiy se rozděují do těchto ategorií: Kategorie A - odběr s apětím ad 5 V mezi fázemi. Kategorie B - odběr s apětím mezi fázemi -5 V Kategorie C - odběr s apětím do V přičemž odběr esouží uspoojeí potřeb de ategorie D. Kategorie D - odběr s apětím do V přičemž odběr souží uspoojeí osobích potřeb odběratee a přísušíů jeho domácostí. Rezervovaý přío je záadí hodota jističe se záadím popatem pro připojeí. Má tyto hodoty: Kategorie C - 6 A Kategorie D - bytová spotřeba 5 A Kategorie D - rereačí objety 6 A Kategorie D - ostatí (garáž,zahradí domy) 6 A U prozatimích odběrů se epožaduje podí áadů spojeých se zajištěím příou. mouva o dodávce musí zít a dobu určitou, zpravida do rou, místo připojeí bude předostě určeo ta, aby evziay áady a rozvodá zařízeí (ivestice). Budou-i ivestičí áady ezbyté, zapatí je odběrate. Projetová doumetace eetricých přípoje Projetovou doumetaci může vypracovat autorizovaá osoba, terá má oprávěí projetové čiosti v obasti eetro. V současé době je dáa jeda patou zoušou pode 0 vyhášy 50/978 b. v patém zěí a jeda spěím požadavů ovey záoa č.360/99 b. o výou povoáí autorizovaých architetů a o výou povoáí autorizovaých ižeýrů a techiů čiých ve výstavbě, terá abya účiosti v dubu 004 pod čísem 50/004 b. Uvedeá supia projetatů je oprávěa od rou 005 vyoávat proječí čiost buď sama s autorizací 6

7 (ta je podmíěa čestvím v omoře de zásad uvedeého záoa) ebo se zastřešeím autorizovaým stavebím ižeýrem. Dodavate eetřiy je povie sděit žadatei závazé podmíy pro její připojeí. Přípoja,terá vyžaduje stavebí povoeí by měa mít tyto části: Teoreticá část - Techicá zpráva - iformace, teré se edozvíme v techicé doumetaci. - tavebě motáží pá včetě zareseých podzemích zařízeí v měřítu : ituace řižovate u přípoje veovích, řezy abeů, řezy v průběhu ebo řezy řižovate. - Výpočet impedace vedeí, hodot jištěí a úbytů apětí. - chéma zapojeí. - Hodoty uzeměí. - Pá origiáí výstavby přípojy. Rozpočtová část - Páovaňé áady. - oupis materiáu. Doady - ouhas vastíů dotčeých emovitostí. - Uzemí rozhodutí. Revize eetricých přípoje Prohídou se zjišťuje stav živých částí přípoje (vodičů, svore, svodičů přepětí), stav izoátorů a podpěrých bodů přípoje (stožáry, střešíy, ozoy). oučasě se otrouje stav teréu, stavby v ooí přípojy až přípojové sříi. Lezecá revize přípoje se provádí pouze u ejdůežitějších podpěrých bodů, u dřevěých soupů se provádí otroa a hiobu - odope se cm do houby a arušeé soupy se opravují pomocí žeezobetoové paty. Dáe se při revizi eetricých přípoje otrouje jištěí, možost edovoeého odběru a uzavřeí přípojových a rozvodých jistících sříí. O všech revizích se vystavuje revizí správa pode revizího řádu. Rozděeí eetricých přípoje Rozděeí eetricých přípoje pode způsobu zhotoveí: a) přípojy zhotoveé veovím vedeím b) přípojy zhotoveé abeovým vedeím c) přípojy zhotoveé ombiací obou způsobů (část přípojy veovím vedeím a část abeovým vedeím). Rozděeí eetricých přípoje pode apětí: a) přípojy ízého apětí () b) přípojy vysoého apětí (v) c) přípojy vemi vysoého apětí (vv) d) přípojy zvášť vysoého apětí (zv) Začáty a oce eetricých přípoje Začáty eetricých přípoje: Eetricá přípoja začíá odbočeím od rozvodého zařízeí provozovatee distribučí soustavy směrem odběratei. Odbočeím se rozumí odbočeí od spíacích prvů ebo přípojic v eetricé staici (vychází-i eetricá přípoja z eetricé staice) ebo mimo eetricou staici začíá eetricá přípoja odbočeím od veovího ebo abeového vedeí. 7

8 Odbočeím od přípojic v eetricé staici se rozumí, že přípojice je součástí rozvodého zařízeí provozovatee distribučí soustavy, upevňovací šrouby, svory a pod. jsou již součástí eetricé přípojy. Odbočeím od veovího vedeí (jaéoiv provedeí) se rozumí, že vodiče havího veovího vedeí jsou součástí zařízeí distribučí soustavy. vora (jaéhooiv provedeí) je již součástí přípojy. Odbočý podpěrý bod (byť by by zřizová současě s přípojou ) je součástí distribučí soustavy. U abeového vedeí je abe součástí zařízeí dodavatee eetricé eergie. Odbočá spoja, ať je jaéoiv ostruce, je již součástí přípojy. Kabeová odboča může začíat: - a pojistách v rozvodě, terá je odvye součástí trasformovy, - t- spojou, odbočeím od rozvodé sítě v zemi, - v rozpojovací sříi, terá je bud samostatě postavea a piíři, ebo zabudovaá a těě objetu, - odbočeím od veovího vedeí a stožáru, - jedá-i se o oruží abeové vedeí začíá přípoja přímo v přípojové sříi. Jeiož eetricá přípoja je v přímém styu se zařízeím distribučí soustavy, podéhá schváeí provozovatee distribučí soustavy a musí být ompatibií se zařízeím distribučí soustavy. Uočeí eetricých přípoje: Uočeí přípojy je v přípojové sříi (přípojové sříě jsou součástí přípojy), přičemž mezi přípojové sříě patří: - haví domoví pojistová sříň - v případě, že je přípoja zhotovea veovím vedeím (hoými vodiči, izoovaými vodiči ebo závěsým abeem). Tato přípojová sříň musí být uzpůsobeá zapombováí ebo opatřea závěrem a íč pro rozvodá zařízeí. Umísťuje se,5 až 3 m ad zemí v bízosti vstupu do budovy. Výša vodičů pro je miimáě 5 m ad zemí v přístupých místech, 6 m od země ad ebo podé cesty a m ad epřístupými místy. - haví domoví abeová sříň - v případě, že je přípoja provedea abeovým vedeím. tato přípojová sříň musí být opatřea závěrem a íč pro rozvodá zařízeí. Umisťuje se zpravida a odběrateově emovitosti v opoceí, obvodovém zdivu či jiém vhodém a sado přístupém místě, teré je přístupé i bez přítomosti odběratee. Umístěí esmí zasahovat do evauačí cesty. Před přípojovou sříí musí být voý prostor o šířce miimáě 0,8 m bezpečému prováděí obsuhy a prací. podí oraj sříě má být 0,6 m ad defiitivě upraveým teréem. ohedem a místí podmíy ji ze po projedáí s provozovateem distribučí soustavy umístit odišě. Nedoporučuje se umisťovat ji výše ež,5 m. V přípojové sříi se a abeech provádí abeové ocovy, teré zamezují viu vhosti a ečistot mezi žíy abeu. Na oci se bud astřeí, ebo aisují abeová oa a u smyčovacích svore se oce ži zasuou do šroubovacích svore. Přípojy v, vv a zv zhotoveé veovím vedeím jsou uočey otevími izoátory a eetricé staici. Tyto izoátory jsou součástí přípojy. oučástí eetricé staice je i osá ostruce, a teré jsou izoátory upevěy. Přípojy v,vv a zv zhotoveé abeovým vedeím očí abeovou ocovou (včetě přísušeství) v eetricé staici. Ozačeí přípojové sříě musí být provedeo bezpečostí začou pode ČN EC 47 (ČN ), zača č (bes a rytu). Provedeí přípoje Přípojy provedeé veovím vedeím. Přípoja souží připojeí jedé emovitosti, ve zváště odůvoděých případech ze se souhasem provozovatee distribučí soustavy připojit jedou přípojou i více emovitostí. Je-i provedeo pro jedu emovitost více přípoje, musí být tato sutečost odsouhasea provozovateem distribučí soustavy a vyzačea v aždé přípojové sříi této emovitosti. Přípoja musí být zřízea s pým počtem vodičů rozvodého zařízeí distribučí soustavy v místě odbočeí přípojy. Pouze ve výjimečých případech odůvoděých charaterem maého odběru 8

9 (prodejí stáy, poutače, reamí zařízeí apod.) ze přípoju provést se souhasem provozovatee distribučí soustavy i s meším počtem vodičů. Miimáí průřezy vodičů Miimáí průřezy vodičů jsou pode techicých orem 6 mm AFe u hoých vodičů a 0 mm A u izoovaých vodičů a závěsých abeů (s ohedem a použití sítí TN-C se vša v praxi používá miimáí průřez 6 mm A). Při použití jiých materiáů ebo jié ostruce vodičů musí být zachováy obdobé eetricé a mechaicé vastosti vodičů. Pro přípojy se stadardě používá závěsých abeů a izoovaých vodičů: Veoví přípoja, terá evyžaduje daší podpěré body (stožáry) vzhedem e své déce se provádí ejčastěji závěsým abeem typu AYKYZ. Přípoja provedeá závěsým abeem je upevěa e stožáru pomocí objímy a apíacího šroubu, e terému je upevěo osé ao abeu Nosé ao pomocí aových svore. Materiá svore je povrchově uprave proti orozi. Na objetu je ao upevěo ejčastěji e ozoe zabudovaé PVC pášť ve zdi, ebo uotveému střešíu s havicí pro ízé objety. Kabe vstupuje do budovy a veoví stěě bez osého aa ta, že je obvye protažeo v ohebých trubách až přípojové sříi. A vodiče Nědy se do zdi používají tzv. vývodové sříňy pro vstup abeu. Kabe s aem se v místě odděeí omotá pásou, terá zabráí dašímu rozděovái a před vstup do budovy se a abe avée rouže soužící odapáváí vody. V místě připojeí e stožáru se a abe zhotoví abeová ocova, terá zamezuje viu vhosti do abeu. U větších vzdáeostí je přípoja vedea ejčastěji pomocí hoých vodičů typu AFe, tyto vodiče jsou uvázaé a vitří stray izoátorů, teré mohou být a ozoách stožárů, a ozoách zabudovaých ve zdi, ebo a ozoách střešíů. Tyto hoé vodiče očí a izoátorech a odběrateově objetu a z ich je pa vede abe, ebo vodiče v trubách do přípojové sříě. zoátory pro jsou buď podpěré roubíové, ebo adové, teré se umísťují buď pod roubíové, ebo a oec vedeí. Jištěí veovího vedeí Jištěí v přípojové sříi musí být aespoň o jede stupeň vyšší (z řady jmeovitých proudů pode ČN EN (33 05)) ež jištěí před eetroměrem. Přitom je uté dodržet zásady pro vobu jistících prvů pode ČN K jištěí ze použít pojisty závitové, ožové apod. Je-i v přípojové sříi více sad pojiste či jiých jistících prvů, musí být u aždé sady trvaivě vyzačeo, pro teré odběré místo je pojistová sada určea. Přípojy provedeé abeem Přípoja souží připojeí jedé emovitosti, ve zváště odůvoděých případech ze se souhasem provozovatee distribučí soustavy připojit jedou přípojou i více emovitostí. Je-i provedeo pro jedu emovitost více přípoje, musí být tato sutečost odsouhasea provozovateem distribučí soustavy a musí být tato sutečost vyzačea v aždé přípojové sříi této emovitosti. Výhodou těchto přípoje je estetičost (ejsou vidět), evýhodou je cea a áročější opravy při poruchách. Kabeová přípoja začíá: - Na pojistách v rozvodě, terá je odvye součástí trasformovy. - T- spojou, odbočeím od rozvodé sítě v zemi. - V rozpojovací sříi, terá je bud samostatě postavea a piíři, ebo zabudovaá a stěě objetu. - Odbočeím od veovího vedeí a stožáru. - Přípoja začíá přímo v přípojové sříi, jedá-i se o oruží abeové vedeí. Je-i připojeí emovitosti provedeo zasmyčováím abeu distribučího rozvodu provozovatee distribučí soustavy, připojeí odběrých zařízeí začíá v tomto případě připojeím havího 9

10 domovího vedeí ebo odbočeím eetroměru z jistících prvů ve sříi v majetu provozovatee distribučí soustavy. Kabeové přípojy musí být zřízey vždy s pým počtem vodičů rozvodého zařízeí distribučí soustavy v místě připojeí. Miimáí průřezy vodičů v abeu Miimáí průřezy eetricých přípoje jsou 4 x 6 mm A ebo 4 x 0 mm Cu. Jištěí abeového vedeí Jištěí v přípojové sříi musí být aespoň o jede stupeň vyšší (z řady jmeovitých proudů pode ČN EN (33 05)), ež je jištěí před eetroměrem. Přitom je uté dodržet zásady pro vobu jistících prvů pode ČN Je-i v přípojové sříi více sad pojiste či jiých jistících prvů, musí být u aždé sady trvaivě vyzačeo, pro teré odběré místo je pojistová sada určea. Přípojy provedeé zčásti veovím vedeím a zčásti abeovým vedeím V odůvoditeých případech ze provést přípoju ombiací veovího a abeového vedeí. V tomto případě se pro jedotivé části přípojy upatňují požadavy pode způsobu provedeí. Nejčastější uspořádáí ombiovaé přípojy je taové, že prví část je provedea jao veoví vedeí a z posedího stožáru je svede abe do země (obvye v trubce aby by chráě před mechaicým pošozeím) a poračuje jao abeová přípoja do haví domoví abeové sříě. 0

11

12 .. Dimezováí vodičů. VÝPOČET ELEKTRCKÝCH ÍTÍ NN A VN Nároy a eetricá vedeí jsou vemi obsáhá a často i protichůdá. Požadují se ízé pořizovací áady, ízé provozí áady a a druhé straě vysoá přeosová schopost, spoehivost, odoost vůči vivům ooí, bezpečost provozu, hospodárost atd. Průřez vodičů eetricého vedeí musí být taový, aby vyhovova ceé řadě hedise: proudové zatížeí vodiče s ohedem a otepeí, dovoeý úbyte apětí, odoost vůči zratovým proudům, mechaicá odoost, hospodárost a bezpečost provozu (správá fuce eetricých ochra). Proudové zatížeí vodičů Výpočtové proudy jedotivých spotřebičů jsou určey vztahy, teré vychází z výpočtového zatížeí jedotivých spotřebičů. Toto zatížeí P p [W] vychází z istaovaého výou daého spotřebiče a z předpoádaého součiitee áročosti P p = P i β Pro výpočtové proudy pa patí vztahy: 000 Pp Trojfázové spotřebiče p 3 Us cos 000 Pp Pro jedofázové spotřebiče p U f cos 000 Pp Pro stejosměré spotřebiče p U Dimezováí průřezu vodiče a dovoeý proud vychází z dovoeého otepei vodiče. Průchodem eetricého proudu vodiči dochází e ztrátám a tím výviu tepa. Tepo, teré se vyvie ve vodiči je přímo úměré odporu vodiče a druhé mociě protéajícího proudu. V ustáeém stavu se musí toto tepo převést povrchem vodiče do ooí. Tepo přeášeé do ooí je přímo úměré tepotímu rozdíu mezi povrchem vodiče (izoace) a ooím Δυ a epřímo úměré tepeému odporu T mezi vodičem (vodivým jádrem abeu) a vzdáeějším ooím (již vodičem eovivňovaým). Pro tepeé ztráty tedy patí: P R T Tepota vodiče ebo jádra abeu esmí přeročit určitou maximáí hodotu, terá závisí a materiáu izoace, a spojovacím materiáu vodiče atd. Otepeí vodiče tedy esmí přesáhout hodotu dovoeého otepeí Δυ max = υ max - υ ooí. Pro max maximáí hodotu proudu, terým může být vodič zatěžová, pa patí vztah:, de R R T je eetricý odpor vodiče a jedotu déy a T je tepeý odpor vodiče a jedotu Dovoeý úbyte apětí Vodiče a abey musí být dimezováy ta, aby při předpoádaém zatíže í ezpůsobiy edovoeý poes apětí. Korétí požadavy jsou uvedey v růzých techicých ormách (běžě se počítá s úbytem apětí do 5% jmeovitého apětí). Hodota úbytu apětí je rova rozdíu hodot apětí a začátu vedeí a hodoty apětí a oci vedeí U = U - U. Výpočet úbytu apětí je možo provést při zaosti výpočtového proudu daých spotřebičů a přísušé ofigurace sítě. Pro teto výpočet je taé uto provést úvahu o respetováí jedotivých parametrů vedeí. Ve většiě výpočtů se totiž ěteré parametry vodičů

13 Záadí výpočtové schéma U U Z sp tejosměré sítě Při řešeí úbytu apětí stejosměrých vedeí je uto považovat zátěžou impedaci Z sp pouze za čiý odpor R sp rověž vedeí má pouze čiý odpor R. tejosměré vedeí je dvouvodičové, úbyte apětí se vytváří v obou apájecích vodičích. Pro úbyte apětí stejosměrého vedeí za předpoadu ostatího průřezu a materiáu vodiče patí vztah: p U R p, de ΔU je úbyte apětí ve votech, R odpor vedeí a jede iometr, je déa jedé větve apájecího vedeí, p je výpočtový proud, ρ je rezistivita vedeí a je průřez vedeí. Z hodoty dovoeého úbytu apětí je pa možo vypočítat průřez (pro dráty) ebo dovoeou p U DOV hodotu odporu a jedotu déy pro aa:, resp. R. U třídavé sítě U střídavých sítí je možo taé vycházet z áhradího schématu, zátěžá impedace vedeí má vša v tomto případě ompexí charater. Reáou část impedace tvoří čiý odpor R sp, imagiárí část pa idutiví reatace X Lsp. Charater této zátěžé impedace určuje posuv proudu vůči apětí a oci vedeí. Rověž vedeí má svou impedaci, musíme respetovat čiý odpor vedeí R i idučost vedeí L. Pro impedaci vedeí pa patí vztah Z = R + jωl = R + jx L. Ve většiě případů se impedace vedeí uvádí a iometr déy vedeí. třídavé sítě jsou jedofázové ebo třífázové. V případě jedofázových sítí se počítá s fázovým apětím a podobě jao u sítí stejosměrých se jedá o dvouvodičové sítě. Úbyte apětí vziá v aždé větvi vedeí. U trojfázových síti se rověž vychází z jedofázového modeu, ve terém jsou zázorěá fázová apětí. U symetricých trojfázového sítí je ovšem součet oamžitých hodot proudu všech tří fází rove ue a středím vodičem teoreticy eprotéá proud. Úbyte apětí proto vziá pouze v jedé větvi (fázový vodič). X. U střídavých obvodů je ovšem uto vycházet ze sutečosti, že průběhy U proudu a apětí jsou časově proměé (siusové) a je tedy uto brát v úvahu, f U jedotivé časové posuutí. Tato posuutí vyjadřují tzv. fázorové diagramy. Pro R. výpočtové schéma patí fázorový diagram de obrázu. Z uvedeého U fázorového diagramu vypývá, že úbyte apětí má ja reáou ta i jaovou f sožu. Při řešeí úbytu apětí a vedeích a v, de zátěžý úhe β je vemi maý je většiou bráa v úvahu pouze reáá soža úbytu apětí. Pro fázovou hodotu úbytu apětí trojfázového střídavého vedeí pa patí vztah ΔU f = R cosφ + X siφ = R cosφ + X siφ (pro jedofázové vedeí je uté déu vedeí ásobit dvěma) Úhe α ve fázorovém diagramu představuje tzv. úhe vedeí a je dá poměrem X L idutiví reatace a čiého odporu vedeí arctg. R Odoost vůči zratovým proudům Vedei musí odoat ja dyamicým, ta i tepeým účiům zratových proudů, teré v daém místě připadají v úvahu. Dyamicé síy vziají eetromageticým působeím proudů v sousedích vodičích. Největší DOV p 3

14 siový ráz způsobuje tzv. árazový zratový proud ( KM ). Je to v podstatě prví ampituda zratového proudu po vziu zratu za předpoadu maximáí stejosměré sožy. KM 7 K 0 ía mezi vodiči vztažeá a jede metr vodiče je dáa vztahem: F, de a je oeficiet tvaru vodiče (respetuje rozožeí proudů), je oeficiet respetující uspořádáí vodičů a fázový posuv proudů, a je vzdáeost vodičů a KM je árazový zratový proud. Tepeé účiy zratového proudu mohou působit epřízivě havě a izoaci vodičů. Zratový proud způsobí veé otepeí, během ráté doby trváí zratu emůže být toto tepo odvedeo do ooí, a proto se zvyšuje tepota vodičů. Tepeé účiy zratového proudu se posuzují pode tzv. evivaetího otepovacího proudu ( KE ), což je fitiví hodota střídavého proudu stáé veiosti, terá za dobu působeí zratu má stejé tepeé účiy jao sutečý zratový proud. Pro miimáí průřez abeu patí s ohedem a tepeé účiy zratového proudu vztah KE t K MN, de KE je evivaetí otepovací proud, t K je doba trváí zratu a K je K oeficiet, terý respetuje tepotu jádra abeu před a po zratu. Veiost zratového proudu v eetricých rozvodech může být výzamě ovivěa jištěím. právě dimezovaé jištěí přeruší zratový proud dříve, ež dosáhe své maximáí možé hodoty. Mechaicá odoost Něteré druhy vedeí jsou mechaicy amáháy při motáži ebo i při samotém provozu, zejméa veoví vedeí. Výpočet mechaiy vedeí je většiou provádě u veovích vedeí v a vv. Tam se počítá miimáí průřez vodiče s ohedem a jeho hmotost a povětrostí vivy (vítr, ámraza). Dáe jsou zde prováděy mechaicé výpočty stožárů a jejich záadů. V obasti průmysových sítí je mechaicá odoost zohedňováa staoveím miimáích průřezů pro jedotivé druhy vodičů a jejich uožeí. Hodoty těchto miimáích průřezů jsou staovey v přísušých ormách. Hospodárost průřezu Vodiče mají být dimezováy ta, aby byy zatěžováy hospodárým proudem. Pořizovací áady i áady a provoz a údržbu by měy být optimáí. Defiováí jedotivých čiiteů této optimaizace je dosti sožité. Čiitee můžeme rozděit a techicé a eoomicé. Techicé čiitee můžeme určit měřeím a výpočtem. Eoomicé čiitee mají ávazost a cey materiáů, eergie atd. Tabua součiitee druhu a materiáu vedeí Druh vedeí Materiá jádra vodiče Cu A Hoé přípojice 0,006 0,04 Kabey od 5 mm výše do 0V 0,007 0,068 Chráěé vodiče a abey o průřezu 6 mm 0,006 0,09 Chráěé vodiče, abey do 0 mm, V ebo vodiče v istaačích trubách 0,0053 0,009 Výpočet hospodárého průřezu je možo apř. vypočítat ze vztahu: p T, de je součiite popisující druh a materiá vedeí (viz tabua), p je výpočtový proud a T je doby pých ztrát, terá se vypočte ze vztahu: A A T t 0, 0,8 [hod ro - ], de A je eergie Pp t Pp t přeeseá vedeím za ro [Wh], t je počet provozích hodi připojeého zařízeí za ro a P p je přeášeý výpočtový výo [W]. 4

15 Bezpečost provozu Kritérium bezpečosti provozu je havím ritériem pro dimezováí vodičů (i dyž je v tomto výčtu uvedeo a posedím místě). Jedá se o správé působeí ochray před ebezpečým dotyem (ČN ). mpedace poruchové smyčy musí spňovat vztah: Zs A U0, de Z s je impedace poruchové smyčy zahrující zdroj, fázový vodič až místu poruchy a ochraý vodič mezi místem poruchy a zdrojem, A je proud zajišťující samočié působeí odpojovacího ochraého prvu v době staoveé ormou a U 0 je jmeovité apětí proti zemi. Při ochraě uováím (rychým odpojeím od zdroje) je uto průřez vedeí dimezovat ta, aby impedace poruchové smyčy epřesáha hodotu de předešého vztahu... Výpočet ss sítí... Záadí podmíy výpočtu Při výpočtech eetricých stejosměrých sítí bude uvažová pouze jede parametr vedeí a to čiý odpor R. Jedá se o případ dvouvodičového vedeí (úbyte apětí se vytváří v obou vodičích). Při výpočtu budou respetováy ásedující zjedodušující předpoady: - materiáy i průřezy jedotivých vodičů jsou stejé, - odebíraý výo ezávisí a úbytu apětí, - určeí odběrových proudů spotřebičů z příou se provádí za předpoadu jmeovitých apětí. Pro počítaou síť jsou dáy: - ofigurace sítě s odběrovými výoy ebo proudy - jmeovité apětí, - dovoeý úbyte apětí. Výpočtem je pa uto staovit: - průřez vedeí, - maximáí úbyte apětí, - výoové ztráty.... Výpočet vedeí apájeého z jedé stray Na záadím schématu vedeí apájeého z jedé stray s ěoia odběry si vysvětíme metody výpočtu sítí. U tohoto typu vedeí je jasé, že místo maximáího úbytu apětí je vždy a oci vedeí. 3 U max ( x jsou déy jedotivých úseů vedeí, x jsou průřezy jedotivých úseů vedeí a x jsou jedotivé proudové odběry) Pro maximáí hodotu úbytu apětí patí vztahy: U U max max R R R 3 3 R Což jsou záadí rovice pro výpočet úbytu apětí u stejosměrých sítí

16 6 Metoda ostatího průřezu Tato metoda, je pro výpočet sítí (eje stejosměrých) používáa ejčastěji. Záadí pravido této metody je obsažeo v jejím ázvu, tedy = ostata. Pro maximáí hodotu úbytu apětí ze předchozí vztahy upravit a tvar: max U, de výraz M se ozačuje jao tzv. proudový momet a dá se, ja vypývá ze záadího schéma vedeí vypočítat dvojím způsobem: M M Prví způsob vyjádřeí je jao součet součiů jedotivých úseů a součtu proudů, teré tečou těmito úsey. Druhý způsob vyjádřeí je jao součet součiu proudů jedotivých odběrů a vzdáeostí těchto odběrů od začátu vedeí. Výpočet průřezu vedeí pa vychází z hodoty dovoeého úbytu apětí: dov M U, je-i dovoeý úbyte apětí udá v procetech apětí zdroje, pa se vztah upraví a tvar: % M U u. Z vypočteé hodoty průřezu vodiče se zvoí ebižší vyšší průřez z řady průřezů daého výrobci vedeí. Pro výoové ztráty patí: P Metoda ostatího průřezu je vemi jedoduchá metoda výpočtu, ae její evýhodou je, že a ceé vedeí je vypočítá jede průřez vodiče, terý eí po ceé déce (zváště a oci vedeí) proudově využit. Tuto evýhodu ze ompezovat ěoierým použitím této metody, taže a ocích vedeí a a odbočách je vypočtea jiá hodota průřezu vedeí, odpovídající procházeému proudu. Metoda ostatí proudové hustoty Ja vypývá z ázvu této metody, je v aždém úseu vedeí stejá proudová hustota σ, tedy: 3 3 ostata Pro maximáí hodotu úbytu apětí pa patí: L U max, de L je ceová déa vedeí. Pro výsedou proudovou hustotu pa patí: L U dov Průřez aždého úseu vedeí je jiý pode hodoty proudu, terý daým úseem vedeí protéá: Pro výoové ztráty patí: M P

17 Vedeí avržeé pode této metody má ve všech úsecích ideáí proudové využití průřezu a proto vziají miimáí výoové ztráty, ae evýhodou je techicé řešeí, eboť aždý úse vedeí by mě jiý průřez. To vyžaduje jištěí aždého úseu vedeí zvášť a možství použitých druhů istaačího materiáu. Aby by v praxi využit efet miima výoových ztrát, musey by být jedotivé proudové odběry ostatí...3. Řešeí vedeí s odbočami Při řešeí tohoto typu vedeí se obvye ěoirát apiuje metoda ostatího průřezu. Záadem této metody je staoveí tzv. meového vedeí. V aždém místě odbočeí (postupuje se od oce vedeí) se staoví, terá odboča má větší hodotu úbytu apětí. Protože se předpoádá metoda ostatího průřezu, staoví se, terá větev má větší hodotu proudového mometu M. Větev, terá má větší hodotu proudového mometu, se zachová, větev s meší hodotou proudového mometu se ahradí odběrem v místě odbočeí. Hodota odběrého proudu (výou) je rova součtu všech odběrých proudů (výoů) větve, terá se ahrazuje. (Výsedý proudový odběr řešeé sítě se po reduci větví esmí změit) Ta se zísá tzv. meové vedeí, což je vedeí apájeé s jedé stray s ěoia odběry. Toto meové vedeí se pa řeší stejým postupem jao vedeí apájeé z jedé stray bez odbočy. Vypočte se průřez meového vedeí. Odbočy se mohou dimezovat stejým průřezem, ae většiou se odbočy dimezují zvášť. Vypočte se sutečá hodota úbytu apětí v místě odbočeí ΔU. Pro daou odboču se pa vypočte hodota dovoeého úbytu apětí ΔU dov odbočy = ΔU dov - ΔU a a tuto hodotu dovoeého úbytu apětí se pa dimezuje daá odboča. V případě sítě a obrázu se staoví proudový momet mezi body BC a BD a určí se meové vedeí. Napříad A B D proudový momet úseu vedeí BD je větší ež 5 6 proudový 3 momet úseu vedeí BC, pa je meové vedeí tvořeo body ABD a v místě C 4 odbočeí B se odboča BC ahradí odběrem daým součtem všech proudů této větve ( ). A B D Vedeí apájeé ze dvou stra V případě taového typu vedeí je uto ejdříve určit místo maximáího úbytu apětí. Pro jeho určeí je uto vypočítat apájecí proudy. Předpoadem je opět hodota ostatího průřezu a dáe se předpoádá stejé apětí obou apáječů. Pro odvozeí vztahů pro výpočet apájecích proudů bude použito jedoduché schéma vedeí apájeého ze dvou stra se třemi odběry. 7

18 A X 3 4 B A B 3 Pro úbyte apětí v bodě X (stejá hodota musí být od apáječe A i B za předpoadu stejých 4 3 U x A A B B 3 apájecích apětí) patí ásedující vztah: Zároveň patí, že součet všech odebíraých proudů je rove součtu proudů od jedotivých apáječů: A B 3 Po úpravě patí pro apájecí proud A a aaogicy pro apájecí proud B ásedující vztahy: A 3 4 apáječe B a L je ceová déa vedeí. 4 A L B A 4 B, de B je déa vedeí -tého odběru od A 3 3 B, de A je déa vedeí -tého odběru od 3 4 L apáječe A. Po výpočtu apájecích proudů se určí rozožeí proudů v síti. Odběr, do terého se stéají proudy z obou stra je místem maximáího úbytu apětí. V tomto bodě se vedeí rozděí a dvě vedeí a počítá se jao vedeí apájeé z jedé stray. 3 B Výpočet st sítí a v R L.3.. Záadí podmíy výpočtu Při výpočtu střídavých vedeí a v budou respetováy parametry vedeí R a L. Vedeí bude tedy ahrazeo podéou impedací Z. V případě trojfázového vedeí bude uvažová symetricý provoz. Poměry v aždé fázi budou stejé, pouze eetricy pootočeé o 0 resp. 40. Proto je možo použít jedofázový mode vedeí. Napětí U f a U f a modeu vedeí jsou apětí fázová. Pro tato apětí patí vztah: U f = U f + ΔU f = U f + Z = U f + (R + jx) (.cosφ ±.siφ), de zaméo - je pro idutiví zátěž a zaméo + pro apacití zátěž. Pro úbyte apětí pro idutiví (častější) zátěž patí: ΔU f = (R + jx) ( č j ) = (R č + X j ) + j(x č R j ), z tohoto vztahu vypívá, že úbyte apětí má svou reáou i imagiárí sožu a je to patré i z fázorového diagramu. Úhe α je tzv. úhe vedeí a jeho tageta je rova X/R, což je poměr idutiví reatace a odporu vedeí. Je-i α = φ je hodota jaové sožy úbytu apětí ΔU j rova ue. U f U f 8

19 Úhe β je tzv. zátěžý úhe a u běžých vedeí a v je jeho hodota vemi maá (do 3 ), při praticých výpočtech se tedy jaová soža úbytu apětí zaedbává a vztah pro úbyte apětí se zjedoduší a tvar: ΔU f = (R č + X j ) = R cosφ + X siφ = ΔU + ΔU, de prví část úbytu apětí ΔU je závisý a průřezu (obsahuje odpor R) a druhá část ΔU je v podstatě a průřezu ezávisá. Průřez se pa dá vypočíst úpravou vztahu pro dovoeý úbyte apětí: ΔU = ΔU dov - ΔU = ΔU dov X j = ΔU dov X siφ = R cosφ = ρ cosφ U cos.3.. Výpočtové metody střídavých vedeí Na střídavá vedeí je možo apiovat stejé výpočtové metody jao a vedeí stejosměrá. Jedofázová vedeí jsou dvouvodičová (úbyte apětí vziá v obou vodičích). V případě trojfázových vedeí je uvažová symetricý provoz (uovým vodičem eprotéá žádý proud) a úbyte apětí pa vziá pouze a fázových vodičích Výpočet vedeí apájeého z jedé stray Většiou se apiuje metoda ostatího průřezu. R + jx R + jx R + jx - j č Pro prví část fázového úbytu apětí ΔU patí: j č - jj -č- j -j č - j U cos, de je déa -tého úseu vedeí, je proud v -tém úseu vedeí, cosφ je účií v -tém úseu vedeí. Pro průřez vedeí pa patí: cos (pro jedofázové -dvouvodičové vedeí patí stejý vztah, pouze čitate U je ásobe dvěma). Metoda ostatí proudové hustoty Pro tuto metodu patí ásedující záadí vztah pro prví část fázového úbytu ΔU U cos Daší výpočet je shodý s výpočtem stejosměrých sítí. j.3.4. Výpočet vedeí apájeého ze dvou stra Opět se předpoádá apiace metody ostatího průřezu. A X 3 4 B A B 3 9

20 Pro apájecí proudy patí: Z B A a ZAB B Z Z AB A, de Z AB je impedace vedeí mezi oběma apáječi. Za předpoadu, že apětí apájecích zdrojů jsou ve fázi, zjedoduší se vztahy pro apájecí proudy a: B A A a B L L Daší řešeí je opět aaogicé s řešeím stejosměré sítě Výpočet střídavých vedeí při esymetricém zatížeí Nesymetricé zatížeí má za ásede proud v uovém vodiči. Úbyte apětí ta vziá ve vodiřích fázových, ae i ve vodiči středím. ΔU f = ΔU fáz ΔU stř, de ΔU f je fázová hodota úbytu apětí, ΔU fáz je úbyte apětí a fázovém vodiči a ΔU stř je úbyte apětí a středím vodiči. Je tedy uto dimezovat ja fázové vodiče, ta i středí vodič a ajít optimáí poměr mezi imi. Pro určeí tohoto poměru se vychází z čiitee esymetrie η, terý je dá poměrem proudu středího vodiče 0 a sousedé sožy proudu v jedotivých fázích (resp. středí hodoty 0 0 M0 fázových proudů ): Hodota čiitee esymetrie η se v praxi Mfáz odhaduje pode druhu sítě a charateru zátěže a průřez středího vodiče se voí stejý jao průřez vodičů fázových (sítě TN-C), ebo o jede stupeň ižší (TN-). Teoreticy odvozeé vztahy průřezů jedotivých fázových vodičů fáz a vodiče středího stř : f M fáz U a Mfáz 3 f 0 3 U f Výpočet st sítí vv stř. Při řešeí vedeí vv je uto respetovat všechy čtyři parametry eetricých vedeí - čiý odpor, idučost, apacitu a svodovou vodivost. Tyto parametry při řešeí eetricých sítí NN a VN zjedodušeě považujeme za prostorově soustředěé tj. výsedé hodoty těchto parametrů ahradíme jedím fyziáím prvem (viz obráze vedeí). Pro řešeí vedeí můžeme využít teorii čtyřpóů, dy vedeí představuje pasiví, ieárí, souměrý čtyřpó. Jeho záadí rovice jsou: U = A U + B = C U + D de A, B, C a D jsou tzv. Bodeovy ostaty. Pro přesá řešeí vedeí eze ovšem zjedodušovat vedeí a áhradí schéma s prostorově soustředěými parametry, ae je uto respetovat prostorově rozožeé parametry vedeí a výpočet vedeí vv se ta stává veice sožitým. Pro výpočet vedeí vv proto využíváme přibižé metody výpočtu pracující s tzv. áhradími čáy. Při tomto řešeí uvažujeme soustředěé parametry vedeí do ěoia áhradích impedací a admitací. Parametry vedeí se pa vhodým způsobem zapojují. Rozišujeme dva záadí áhradí čáy T čáe a Π čáe. Každý áhradí čáe má jié hodoty Bodeových 0

21 ostat, odvozeých z podéé impedace vedeí Z K a příčé admitace Y K, pro teré patí: Z K = (R K + j L K ) [Ω.m - ]; Y K = (G K + j C K ) [.m - ], de. R K, L K, C K a G K parametry vedeí vztažeé a m déy.4.. Náhrada pomocí T čáu Příčá admitace je umístěa do středu vedeí. Podéá impedace je rozděea a dvě pooviy a umístěa a začáte a oec vedeí. Odvozeím z rovic pro součet apětí a proudů de Kirchhoffových záoůa jejich vzájemým porováím dostaeme Bodeovy ostaty pro T čáe: ZK YK A D [-];.4.. Náhrada pomocí Π čáu Z K YK B Z K [Ω]; C YK [] 4 Příčá admitace je rozděea a dvě pooviy umístěa a začáte a oec vedeí. Podéá impedace je umístěa do středu vedeí. Odvozeím z rovic pro součet apětí proudů de Kirchhofových záoů a jejich vzájemým porováím dostaeme Bodeovy ostaty pro Π čáe: ZK YK A D [-]; B ZK [Ω]; Z K YK C Y K [] 4 a a

22 3. PROBLÉMY PŘENOU ELEKTRCKÉ ENENRGE Probémy přeosu e. e. jsou způsobey především oroou, Feratiovým jevem, ztrátami dieetricou hysterezí, či stabiitou soustav. 3.. Koroa Je to eúpě samostatý doutavý výboj bedě fiaové až arůžověé barvy doprovázeý ědy zvuovými efety. Vziá v ooí vodiče, přeročí-i itezita eetricého poe dostatečou hodotu pro její vzi. Napětí, při terém oróa vziá, se azývá riticé apětí oróy. Jeho veiost závisí a počasí, vhosti vzduchu, drsosti povrchu vodiče, pooměru vodičů a a jejich vzájemé vzdáeosti. Kromě čiých ztrát způsobuje oróa rušeí teeomuiačích zařízeí. Veiost ztrát oróou ze zmešit použitím svazových vodičů. 3.. Feratiho jev Jedá se o jev, dy apětí a oci vedeí je větší ež a jeho začátu. Nastává u douhých ezatížeých vedeí (stav aprázdo) ebo je máo zatížeých vedeí vv a zv. Jedá se o formu provozího přepětí. Pro odvozeí veiosti přepětí vycházíme vzhedem déce vedeí z T čáu. Protože při chodu vedeí aprázdo eí a oci připoje odběr, je U = 0. Proto můžeme zaedbat pravou část podéé impedace, a teré je uový úbyte apětí (ΔU F = 0). Na příčé admitaci Y je tedy přímo apětí U F. Vzhedem tomu, že zaedbáváme čiou sožu příčé admitace (G = 0), protéá při chodu vedeí aprázdo příčou větví čistě apacití proud c, terý současě protéá evou částí podéé impedace. Patí tedy, že = c a vedeím protéá pouze tzv. abíjecí proud vedeí c. Protože pravou část T čáu emusíme uvažovat, ze áhradí schéma vedeí upravit a aresit z ěj fázorový diagram. Z fázorového diagramu je vidět, že apětí a oci vedeí je větší ež a jeho začátu. Na vedeí tedy vzie místo úbytu přírůste apětí (záporý úbyte apětí) Ztráty dieetricou hysterezí Jsou to ztráty, teré se vysytují u abeů při střídavém proudu, jsou důsedem poarizace izoatu. Veiost těchto ztát závisí a sožeí izoace, tepotě.

23 3.4. tabiita sítě Eetrizačí soustava musí mít schopost být v rovovážém stavu a vrátit se do ěj i po poruše, terá by teto stav změia. Za rovovážý stav se považuje za zachováí sychroího tedy paraeího chodu všech sychroích strojů, teré jsou připojey eetrizačí soustavě. chopost eetrizačí soustavy udržet se v sychroím chodu s jiou soustavou i při pomau rostoucím čiém výou až do meze staticé stabiity azýváme staticá stabiita. Dyamicá stabiita je pa schopost soustavy přejít zovu do sychroího chodu s jiou soustavou i po přechodém ději (vyputí vedeí, zratu atd.). tabiita tedy imituje déu vedeí a přeášeý výo mezi dvěmi soustavami. 3

24 4. PORUCHOVÉ TAVY NA VEDENÍ Při aždém poruchovém stavu dochází e změám provozích parametrů a tím přechodovému jevu. Mezi poruchové jevy a vedeí se řadí zraty, zemí spojeí a přepětí. 4.. Zraty Zrat áhodé ebo úmysé spojeí přes zaedbateý odpor ebo impedaci dvou ebo více bodů obvodu, teré mají při ormáím provozu růzá apětí. Zratem tedy rozumíme vodivé spojeí fází mezi sebou ebo spojeí jedé fáze se zemí (pouze v soustavě s uzeměým uzem). V místě poruchy dojde tedy mimořádému zmešeí apětí, případě jeho poesu a uu a zároveň do místa poruchy tečou zratové proudy ze všech zdrojů soustavy. Pode jejich výou a vzdáeostí ta vzrůstají úbyty apětí směrem do zdrojů místu zratu, poes apětí se projeví v ceé soustavě. Nejvíce je ohrožeo místo zratu, protože jím protéá výsedý zratový proud. Rozděeí zratů pode působeí zratu v jedotivých fázích rozděujeme zraty a souměré (všechy tři vodiče jsou shodě postižey a vedou stejý zratový proud) a esouměré. ouměré - třífázový zrat ebo třífázový zemí zrat - astává při ovovém dotyu všech tří fází avzájem resp. všech tří fází avzájem a země. Teto druh zratu se ejčastěji vysytuje v abeových sítích (obou vziý při jaémoiv zratu sado poruší izoaci mezi všemi fázemi) a vede často ejvyšším hodotám předpoádaého zratového proudu. Nesouměré - dvoufázový zrat izoovaý - vziá při prostém spojeí dvou růzých fází - dvoufázový zrat zemí - vziá při spojeí dvou růzých fází a země - jedofázový zrat - vziá při spojeí jedé fáze se zemí u soustavy s uzeměým uzem (způsobuje ejvětší rušeí sděovacích vedeí). Příčiy zratu havími příčiami zratů jsou edooaá izoace, stárutí izoace, stárutí a přetěžováí vodičů, poprasaé izoátory, poddimezováí zařízeí, vadé eetricé zařízeí, přepětí, úder besu. Účiy zratu tepeé a dyamicé amáhaí vedeí, zhoršeí možosti přerušeí proudu výoovými vypíači, ohrožeí stabiity soustavy, přepětí a iduovaá apětí a vedeí Časový průběh zratového proudu ouměrý zratový proud-vziá je v tom případě, že astae zrat v maximu siusového průběhu apětí. Zratový proud má idučí charater a je zpoždě za apětím o 90 a vziá v ue proudového siusového průběhu. Zrat se projeví pouze vzrůstem proudu a zratovou hodotu, 4

25 prvá ampituda je ejvětší a časem se zmešuje a ustaveý zratový proud. ouměrý zratový proud má průmysový mitočet. Při třífázovém zratu vziá souměrý zrat je v jedé fázi. ožy souměrého zratového proudu (f = 50 Hz): - rázová - expoeciáí obáa - - přechodá - expoeciáí obáa - - ustáeá - ostatí ampituda -3 Hodoty - souměrý zratový proud s - efetiví hodota součtu ustáeé, přechodé a rázové sožy - rázový zratový proud " T - efetiví hodota proudu v období trváí rázové sožy - počátečí rázový zratový proud v oamžiu vziu zratu (t=0) t 0 3 " 0 - hodota " T " T ' - přechodý zratový proud T- efetiví hodota proudu v období od záiu rázové sožy do záiu " ' přechodé sožy t 3T 3T - počátečí přechodý zratový proud ' T v oamžiu vziu zratu (t=0) - ustáeý zratový proud u - po záiu ' přechodých sože t 3 T ' 0 - hodota b) esouměrý zratový proud e zratu dojde v oamžiu, dy siusový průběh apětí prochází uou, a proto zratový proud by mě začíat ze své maximáí hodoty, ae z důvodu mageticé setrvačosti tomu edojde a vzie přechodový jev a tím vziá taé ss soža zratového proudu. ožy esouměrého zratového proudu: - rázová - expoeciáí obáa - přechodá - expoeciáí obáa 5

26 - stejosměrá - expoeciáí obáa - ustáeá - ostatí ampituda Hodoty - esouměrý zratový proud s - efetiví hodota součtu ustáeé, přechodé, rázové a stejosměré sožy proudu - árazový zratový proud m - ampituda prví půperiody při maximáí stejosměré sožce - stejosměrá soža a - je vyuceá spojitým průběhem proudu - počátečí stejosměrá soža a0 - stejosměrá soža proudu v čase t = 0 - přechodová soža je tím meší, čím je geerátor více vzdáe od místa zratu. Evivaetí otepovací zratový proud e - je to evivaetí hodota stáého fitivího proudu, terý za dobu trváí zratu vyvie stejé tepo jao proud zratový. Vypíací zratový proud - je to hodota střídavé sožy zratového proudu v době, dy se zrat vypíá. Dyamicé účiy zratu se omezují rychým odpojeím zratu, vobou mechaicy odoého zařízeí, zvětšeím vzdáeosti fázových vodičů vedeí, zmešeím vzdáeosti podpěr přípojic Tepeé účiy zratu se omezují rychým odpojeím zratu, vobou izoace, meším zatěžováím vodičů. V rozvodách a v rozvaděčích se účiy zratu omezují podéým děeím přípojic, rozděeím výoů trasformátoru potřebého pro ceý přeášeý výo a ěoi meších jedote z meším výoem. Přímé omezeí zratových proudů se provádí tzv. reatory, což jsou tumivy bez žeezého jádra aviuté jedožiovými abey o veém průřezu a zaité vůi dyamicým siám do betou. 4.. Zemí spojeí K zemímu spojeí dochází v izoovaé soustavě při spojeí jedé fáze se zemí. Pode doby trváí děíme zemí spojeí a: - mžiové doba trváí do 0,5 seud - rátodobé doba trváí do 5 miut - přerušovaé mžiové ebo rátodobé, teré se ěoirát za sebou opauje - trvaé doba trváí až ěoi hodi (do zásahu obsuhy) Normáí stav Při bezporuchovém stavu má aždý fázový vodič proti zemi apacitu C, terou vivem fázového apětí prochází apacití proud C = U f ω C. Protože předpoádáme souměrou síť a stejé apacity, je fázorový součet apacitích proudů rove ue. Poruchový stav Při poruše má země poteciá postižeé fáze L 3, tz. mezi L 3 a zemí je uové apětí. Napětí epošozeých fází L a L proti zemi proto vzroste a sdružeou hodotu. Kapacitami zdravých fází protéají apacití proudy C. 6

27 C =U s ω C = 3 U f ω C = 3 C Oba proudy C se fázorově sčítají a místem zemího spojeí protéá proud C. C = 3 C = 3 3 C = 3 C Vypíáí apacitího zemího proudu C je obtížé. Při obouovém zemím spojeí způsobuje C opaováí vodičů, přerušovaé zemí spojeí a přepětí. V místě zemího spojeí vziá roové apětí. Kapacití proud C je tím větší, čím je síť (déa vedeí) rozsáhejší. Proto se sítě s euzeměým uzem evytváří příiš rozsáhé, aby zemí proud eby větší ež 0A. V případě potřeby se rozsáhejší sítě provozují rozděeě Přepětí O přepětí muvíme tehdy, je-i apětí dvarát ta veé jao jmeovité apětí daé sítě. Přepětí se děí a provozí, terá mohou být dočasá ebo spíací a atmosfěricá. Provozí přepětí mohou být způsobey především zemím spojeím, přerušovaým zemím spojeím, vypíáím zratů,vypíáím veých idutivích proudů, zapíáím a vypíáím veých apacitích proudů ebo douhým vedeím aprázdo (Feratiův jev). Atmosfěricá přepětí mají příčiu v úderu besu do vedeí ebo jeho bízosti. Přepětí se taé rozděují pode jejich průběhů a: - přepětí dočasá defiovaá frevecí 0 Hz < f < 500 Hz a dobou 0,03 s T 3600 s - přepětí pomaá (s douhým čeem) defiovaá časy 0 μs < T < 5000 μs a T 0 ms - přepětí rychá (s rátým čeem) defiovaá časy 0, μs < T < 0 μs a T 300 μs - přepětí vemi rychá defiovaá časy 3 s < T < 00 s a T 3 ms a frevecemi 0,3 MHz < f < 00 MHz a 30 Hz < f < 300 Hz 7

28 5.. Besový výboj a jeho účiy 5. OCHRANA PŘED BLEKEM Bes je součástí atmosféricé ativity Země, přičemž výboj besu je zratovým řešeím daé situace. Bes je siý přírodí eetrostaticý výboj provázeý emisí světa. Eetricý proud o hodotě ooo A procházející aáem výboje ryche zahřívá ooí vzduch (až a cca C) a te díy své expazi a ásedému smrštěím při ochazeí vytvoří austicou vu - charateristicý zvu hromu. Běžý bouřový mra vziá ve výšce asi až 5 m, uvitř mrau dochází vertiáímu prouděí částic o rychosti do 00 m.h - a dochází tepotím změám a tím vytvářeí vodích ape a edových rystaů. Jejich vzájemým pohybem a třeím pa e vziu eetrostaticého áboje v obau s tím, že adě abité rystay mají tedeci stoupat ahoru a vytváří adý áboj a vrchou mrau a záporě abité roupy a vodí apy padají do středích a spodích vrstev mrau, čímž vziá obast se záporým ábojem. Můžou ta při zvýšeí eetricého poe ad hodotu eetricé pevosti vzduchového dieetria vziout besy (čárové) mezi jedotivými mray či mezi částmi jedoho mrau (jde o většiu besů). Ja se bouřa pohybuje ad rajiou, vytváří a zemi pod sebou pomocí eetrostaticé iduce áboj opačé poarity. A opět, poud eetricé poe mezi zemí a bouřovým mraem dosáhe hodot, při terých už eetricá pevost vzduchu estačí, udeří bes. Jedá se o bes mezi mraem a zemí, ae může vziout i bes mezi zemí a mraem. Negativí výboj mezi obaem a zemí převádá, rověž šody způsobeé tímto typem besu jsou oproti ostatím podstatější. Při výboji besu dochází ejdříve tvorbě aáu mezi obaem a zemí tzv. vyhedávacím výbojem o průměru asi 0m směrem od obau s postupujícím vysoce ioizovaým pasmovým jádrem o průměru asi cm. Teto zaměřující haví výboj probíhá rychostí až 300 m.s -. Po připížeí a ěoi desíte až jedote metrů zemi vziá mezi výbojem a zvýšeým místem a zemi (špičy stromů, výšové budovy ap.) eetricé poe atoi sié, že přeoá eetricou pevost vzduchu a dochází přímému eetricému výboji. Vyhedávací výboj vastě přitáhe proti sobě vstřícý výboj od země, terý se setá s vůdčím výbojem a uzavře eetricý obou. Te trvá, doud edojde e sížeí áboje mezi obaem a zemí a tzv. přetržeí besu, což trvá asi 0 až 00 miroseud. Časový průběh pozitivího výboje mezi obaem a zemí je asi desetrát pomaejší. Po přetržeí besu dochází přeití áboje v obau - zameá to, že v již vytvořeém ioizovaém besovém aáu dochází daším, sabším, tzv. ásedým výbojům s prodevou mezi jedotivými výboji v řádu desíte miiseud. Těchto výbojů může být i ěoi desíte, taže ceový výboj besu může trvat i ěoi seud. Kuový bes zářící oue o průměru 0 až 30 cm zají idé již otě douhou dobu, avša jeho vzi eby dosud idy uspoojivě vysvěte. Joh Gima z Uiversity of Caiforia v Los Agees se domívá, že ho tvoří atomy, jejichž vaečí eetroy jsou excitováy do orbitáů s vemi vysoými vatovými čísy. Průměr taového atomu může být i ěoi cetimetrů, což způsobuje jejich sadou poarizovateost. Proto mezi imi mohou působit mimořádě sié va der Waasovy síy, teré by ceý uový bes udržey pohromadě. Taový pozoruhodý jev by pa moh být iiciová úderem besu do určité hmoty, se specifiými vastostmi. Zatím jde o pouhou hypotézu a sama existece atomů s ta excitovaými eetroy (tzv. Rydbergovy atomy) je sporá. Eiášův oheň ebo taé Oheň svatého Eiáše je austicý a opticý jev vyvoaý vybitím staticé eetřiy při siých bouřích (tzv. hrotový výboj). Dochází ěmu a vyvýšeých místech, hrotech, vrchocích stromů apod., projevuje se modrým světeováím objetu de dochází vybití staticé eetřiy. Nědy z ěj může vziout vstřícý výboj pro bes. 8