7 Chránění kabelových vedení (1)

Transkript

1 7 Chánění kabelových vedení Chánění kabelových vedení (1) Hlavní zásady o volbu chánění: a) jádo jištěného kabelu ři nadoudech zůsobených řetížením nemá řekočit telotu odle tabulky 43-NA 1ČSN (1994) b) jádo jištěného kabelu ři nadoudech zůsobených zkatem nesmí řekočit telotu odle tabulky 43-NA 1 ČSN (1994), v nové nomě ČSN (003) jsou tytéž teloty uvedeny v tabulce 43A, kde jsou uvedeny od ojmem - očáteční a konečná telota c) v ostředích, kde je stanovena nejvyšší dovolená telota ovchu, ovch jištěného kabelu ři nadoudech zůsobených řetížením nebo okud je to výslovně stanoveno v říslušných ČSN i zkatovými oudy, nesmí řekočit nejvyšší dovolenou telotu ovchu d) ři nomálním ovozu nesmí nastat nežádoucí ůsobení jistících vků e) jistící vky mají odojit ři svém ůsobení, okud je možné, jen ostiženou část vedení ) každý jistící vek ři svém selhání musí být nahazen jiným jistícím vkem (místní a vzdálené zálohování), kteý oškozenou část bezečně vyne g) o celkový návh chánění je odstatné zda má cháněné zařízení tvalou obsluhu, jestli jsou signály ochany zavedeny do řídícího systému, nebo se jedná o ozvodnu bez obsluhy. V vních dvou říadech lze využít unkci signalizace řetížení a tím ochanu vyínat jen tehdy, okud nedošlo o uozonění signálem o řetížení k odlehčení (ideální se zde jeví závislá oudová chaakteistika), zatím co v místě bez obsluhy signalizace nemá žádný význam a zde je nutné vyínat bez uozonění (více se zde využívá nezávislých chaakteistik) h) ochany o vedení vn ředesané ČSN (199) najdeme v tabulce č.10. Výčet uvedených ochan latí v lném ozsahu až na ochanu distanční, kteá je v ůmyslových odnicích oužívaná velmi zřídka. Pouchy na vedeních vn - ouchy, kteé mohou vzniknout na říslušném vedení, závisí na zůsobu uzemnění uzlu soustavy. V soustavách s římo uzemněným uzlem mohou vzniknout tyto ouchy: řetížení, zkaty, řeušení vodiče a řeětí. V soustavách s izolovaným nebo komenzovaným uzlem může vzniknout, komě výše zmíněných ouch, také zemní sojení. Ochany vedení vn se dělí na dvě základní skuiny: a) stuňové - jsou to takové ochany, kteé ke svému selektivnímu ůsobení otřebují časové zoždění vhodně odstuňované. Do této skuiny atří nadoudové ochany závislé, nezávislé, směové a ochany distanční. b) sovnávací - jsou to ochany, kteé acuji na inciu oovnání stavové veličiny na vstuu a výstuu cháněného objektu a okud jsou tyto hodnoty ůzné, vyínají okamžitě bez časového zoždění.

2 7 Chánění kabelových vedení - - Nadoudové ochany - inci těchto ochan je dán tím, že ři řetížení nebo zkatu se zvětšuje oud ocházející cháněným objektem. Tento oud ochana měří a okud dojde k řekočení nastavené hodnoty dává ovel k vynutí. Podle doby ůsobení ozeznáváme tyto tyy nadoudových ochan: a) závislá, b) olozávislá, c) nezávislá - časová, d) nezávislá - mžiková 7.1 Závislé ochany ve většině říadů oužívají chaakteistiky DMT. Při volbě závislé chaakteistiky DMT je vyínací čas stuně unkcí oudu. Čím vyšší je oud, tím katší je vyínací čas. K disozici jsou čtyři nomalizované křivky označené jako extémně závislá, velmi závislá, nomálně závislá a dlouhodobě závislá chaakteistika. Vztah mezi oudem a časem v souladu s nomami BS a EC 55-4 je vyjádřen vztahem: k β t = (s, s, -, A, A, -) (7.1) α 1 kde t vyínací čas k násobící časový akto měřená hodnota oudu > nastavená oudová hodnota oudu α, β konstanty učující ůběh DMT chaakteistiky

3 7 Chánění kabelových vedení Hodnoty konstant α a β Skuina závislosti čas/oud křivek α β Nomálně závislá 0, Velmi závislá 1,0 13,5 Extémně závislá,0 80,0 Dlouhodobě závislá 1,0 10 Noma BS deinuje nomální oudový ozsah jako až.0-ti násobek nastavené hodnoty. Komě toho musí u ochany dojít k oudu nejdéle v okamžiku, kdy oud řekočí l,3násobek nastavené hodnoty oudu, okud je oužita nomálně závislá, velmi závislá nebo extémně závislá chaakteistika. U dlouhodobě závislé chaakteistiky je nomální oudový ozsah seciikován jako až 7-násobek nastavené hodnoty a u ochany musí dojít k oudu v okamžiku, kdy oud řekočí 1,1 násobek nastavené hodnoty. Seciální chaakteistiky Chaakteistika tyu R - je seciální chaakteistika, kteá je oužívána hlavně o časové odstuňování v systémech s elektomechanickými ochanami Tuto chaakteistiku je možné matematicky vyjádřit následujícím vztah k t = 0,339 0,36 (s) (7.) kde t vyínací čas v sekundách k násobící časový akto ázový oud > nastavený oudový oud Chaakteistika tyu RD - je seciální chaakteistika, kteá je oužívána hlavně o chánění ři zemních ouchách v systémech, kde je vyžadován vysoký stueň selektivity i o ouchy s vysokou odoovou složkou S touto chaakteistikou může být ochana selektivní i v říadě, že se nejedná o ochanu směovou. Matematicky je možné chaakteistiku závislosti čas / oud vyjádřit následujícím vztahem:

4 7 Chánění kabelových vedení t = 5,8 1,35 log (s) (7.3) k Sovnávací ochany - sovnávací ochany neřenáší veličinu úměnou oudu, ale signál, kteý učuje ouze ázi oudu. Přenosové vedení musí věně řenášet jen ázi bez ohledu na amlitudu. Měří ázový úhel ϕ mezi vstuním a výstuním oudem objektu. Rovnice sovnávací ochany je: ϕ agi agi = α = a b (7.4) Sovnávací ochana je komomis mezi oužitím ochany distanční a ozdílové. Je vhodná tam,kde o kátkou vzdálenost vedení není možné oužít ochanu distanční. Distanční ochany - ochana využívá inciu měření imedance zkatové smyčky. Ochana měří naětí uk a oud ik v místě řiojení ochany. Veličiny uk, ik učují jednoznačně imedanci z zkatové smyčky a tím i vzdálenost l zkatu od ochany. u z = k 1 (Ω, V, A, m) (7.5) i k Ochana ůsobí okud je změřená imedance menší než nastavená. 7.1 Chánění oti oudovým řetížením Chánění musí zajistit dostatečnou životnost vodičů a jejich izolací vystavených teelným účinkům oudů, ůsobících dlouhodobě (jedná se o oudy, kteé vzniknou ři nestandadním ovozu, nejedná se o zkat). Při chánění oti oudovému řetížení vycházíme z dovoleného oudového zatížení z ve smyslu čl. 53.ON5 ČSN z oku (Tato noma byla nahazena v dubnu 003 novou nomou ČSN , kteá latí jen o kabely do 1 kv - ůvodní ČSN ; únoa 1994 latila o dimenzování holých i izolovaných vodičů a kabelů všech naětí - oto nám nezbývá nic jiného, než se džet nomy z oku Z k1 k... ki N = (A) (7.6) Jmenovitý oud N o daný ty kabelu řevezmeme z údajů výobce kabelu, u staších kabelů jej najdeme v Náodní říloze NK ČSN (1994) - Technické aamety vodičů a kabelů - nebo říslušných nomách z doby výoby kabelů. Po nastavení ochany oužijeme hodnotu dovoleného oudového zatížení z, kteou vyočteme odle výše citované nomy.

5 7 Chánění kabelových vedení Po oužití vyínací chaakteistiky ochany (někteé ze závislých chaakteistik nebo nezávislé chaakteistiky) je odstatné, jaká je celková ilosoie chánění. Záleží také na tom, ve kteém místě sítě vn se cháněný vek nachází. Potože každé nastavení musí být selektivní ooti,,okolnímu'' nastavení ochan, je nutné zvážit, zda je možné oužít kombinaci závislých a nezávislých chaakteistik v jednom systému chánění. U chánění kabelových vedení oti oudovým řetížením dávám řednost závislým chaakteistikám. Je to velmi dobře oveditelné tam, kde jsou digitální ochany ovozovány ve soluáci s řídicím systémem. Poud závislé oudové ochany je možné oužít o signalizaci, že zařízení je řetíženo, a že došlo k ozběhu závislé oudové ochany. Při oužití vhodného tyu závislé chaakteistiky můžeme dosáhnout toho, že obsluha má čas na úavu ovozu. Příady kdy lze vynechat ochanu oti řetížení jsou uvedeny v či ČSN (1994). Příady, ve kteých se z bezečnostních důvodů dooučuje vynechání ochany oti řetížení jsou uvedeny v či ČSN (1994). Umístění ochany oti řetížení je možné na začátku kabelového vedení nebo na konci kabelového vedení, oud ocházejí kabelem je stejný. Je ale také možné oužít nadoudovou ochanu na obou koncích kabelového vedení (ochany musí být ooti sobě selektivní), odle mého názou je to nadbytečné. Pokud tato ochanná unkce slouží současně o vyínání zkatů (naříklad ři oužití jediné ochany - AT31X aod.), je nutné k umístění ochany řistuovat jako k ochaně oti zkatovým oudům. 7. Výočet nastavení nadoudových ochan Výočet nastavení nadoudových ochan vychází z dovoleného zatížení kabelu z, kteé učíme odle uvedené ČSN (1994). Podle PNE (004) latí: k b Z řřetížení (A) (7.7) k P kde z dovolené zatížení kabelů nastavení na ochaně k řídžný omě - udává výobce ochan kb koeicient bezečnosti - volí se 1,05 až (1,05 o signalizaci řetížení) řevod měřících tansomátoů oudu

6 7 Chánění kabelových vedení U nadoudových ochan vedení, nebo úseků řazených za sebou nemá být ochana blíže ke zdoji citlivější než ochana dalších úseků. Nastavení oudu na ochanách musí vyhovovat odmínce: ( 1,1 1, ) ( n 1) = (A) (7.8) n 3 Jde o říad oudové selektivity. Tuto selektivitu můžeme zajistit oužitím obou tyů chaakteistik - závislých i nezávislých. Po časovou selektivitu latí: t = t t (s) (7.9) n n 1 Časová selektivita je mnohem důležitější, otože ta je unkční i ři stavech, kdy ouchové oudy jsou vyšší než jsou nastavené nadoudové ochany (kdy se ozběhnou všechny nadoudové ochany a tím oudová selektivita nelatí, toto avidlo nelatí o ochany se závislou chaakteistikou) Příklad výočtu: a) Vedení je ealizováno kabelem, kteý je v ozvodně uchycen na zdi kabelovými háky, dále je veden zemí, na konci je vyveden na stožá a dále vedení okačuje jako volné vedení. Nadoudová ochana - PTP 400/1. kabel: ANKTOPV 3x40mm NV = 39A - o uložení ve vzduchu NZ = 353A - o uložení v zemi Počet kabelů - 1 k =1 (uložení E-L odle Tab. 5-NF9 v nomě ČSN ) volné vedení: AFe mm, N = 357A = k = (A) (oužijeme nejnižší n vedení ) Z n = nastavení nadoudové ochany: kb Z 1, 39 = = 1,038 (A) ( n ochany ) k 0, kde k b řídžný omě (1,) k koeicient bezečnosti (0,95) i řevod měřícího tansomátoů oudu dovolené zatížení vedení z

7 7 Chánění kabelových vedení b) Vedení je kabelové, kabely v ozvodně jsou vedeny na zdi v neeoované lávce, volně seskuené, dále ak uloženy v zemi. Nadoudová ochana PTP 800/1. kabel: 6ANKOPV 3x40mm NV = 363A - o uložení ve vzduchu NZ = 406A - o uložení v zemi Počet kabelů - k = 0,95 (uložení E-H odle Tab. 5-NF9 v nomě ČSN ) = k = 0, ,7 (A) Z n = nastavení nadoudové ochany: kb Z 1, 689,7 = = 1,089 (A) k 0, kde k b řídžný omě (0,95) k koeicient bezečnosti (1,) i řevod měřícího tansomátoů oudu dovolené zatížení vedení z 7.3 Chánění oti zkatovým oudům (ři dvou a tříólovém zkatu) Zkatová ochana musí být schona řeušit každý zkatový oud ve vodičích obvodu dříve, než by se takový oud mohl stát nebezečným důsledku teelných účinků vznikajících ve vodičích kabelu. Vyínací čas každého zkatového oudu v kteémkoliv místě obvodu nesmí být větší než čas ve kteém vodiče dosáhnou říustnou telotní mez. Do vyínacího času je nutné zahnout vyínací čas ochany a vyínací čas vyínače. Při výočtu vyínacího času lze ostuovat odle odstavce ČSN (003). U tohoto výočtu je nutné dávat ozo na ůzný výklad zkatového oudu v místě zkatu. Podle ČSN (003) je označen jako ekvivalentní otelovací oud, ale tento oud je totožný s ekvivalentním otelovacím oudem ke odle ČSN (199) a současně s ekvivalentním otelovacím oudem th odle ČSN (1990). Ve všech říadech se jedná o stejnou výslednou oudovou hodnotu. Po výočet nastavení ochany oti zkatovým oudům je vhodné si nakeslit všechny možné vaianty zaojení o cháněný vek, a o všechny ovést výočet zkatů. V každém říadě očítáme s tou nejvyšší hodnotou zkatu, kteá vyjde o ůzná zaojení. Chánění oti zkatovým oudům (dřívější temín byl kontola vedení na otelení ři zkatu) je nejdůležitější část chánění zařízení oti nadoudům.

8 7 Chánění kabelových vedení Po chánění oti zkatovým oudům oužíváme u kabelů vn zásadně oudovou ochanu s nezávislou chaakteistikou (i když oužití někteé ze závislých chaakteistik u digitálních oudových ochan by bylo taktéž možné, nastal by zde velký oblém s dodžením selektivity). Příady, ve kteých se může vynechat ochana oti zkatovým oudům, jsou uvedeny v článcích ČSN (1994). Umístění ochany oti zkatovým oudům z ohledu začátku a konce kabelového vedení není stejné jako u ochany oti oudovému řetížení. V tomto říadě je vhodné, aby byla ochana oti zkatovým oudům na obou koncích kabelového vedení. V hoším říadě na staně naájení, ale to jen v říadě, že není uvažováno naájení oběma směy (v tomto říadě je nutná zkatová ochana na obou stanách). 7.4 Výočet nastavení ochan ři otelení ři zkatu Podstata tohoto výočtu je výočet času za kteou se musí odenout zkat. Tento čas je součet vyínacího času vyínače a nastaveného vyínacího času ochany. To znamená, že tento vyočtený čas o odečtení času vyínače je nejvyšší čas, kteý smíme na ochaně nastavit. V současné době tento výočet uvádí dvě ČSN a každá ho uvádí v jiném tvau, ale obsah vzoců je stejný a výsledek totožný. ČSN (003) uvádí: t S = k jinak S t = k (s) (7.10) Kde t doba tvání zkatu (s) S ůřez vedení (mm) = ke ekvivalentní otelovací oud (A) k koeicient o výočet otelení ři zkatu v As0,5/ mm kde koeicient k: 115 latí o Cu vodiče s izolací PVC, o ůřezy menší než 300 mm, ři očáteční telotě 70 C 100 latí o Cu vodiče s izolací PVC, o ůřezy menší než 300 mm, ři očáteční telotě 90 C 103 latí o Cu vodiče s izolací PVC, o ůřezy větší než 300 mm, ři očáteční telotě 70 C

9 7 Chánění kabelových vedení latí o Cu vodiče s izolací PVC, o ůřezy větší než 300 mm, ři očáteční telotě 90 C 76 latí o Al vodiče s izolací PVC, o ůřezy menší než 300 mm, ři očáteční telotě 70 C 66 latí o Al vodiče s izolací PVC, o ůřezy menší než 300 mm, ři očáteční telotě 90 C 68 latí o Al vodiče s izolací PVC, o ůřezy větší než 300 mm, ři očáteční telotě 70 C 57 latí o Al vodiče s izolací PVC, o ůřezy větší než 300 mm, ři očáteční telotě 90 C 143 latí o Cu vodiče s izolací se síťovaného olyetylénu 94 latí o Al vodiče s izolací se síťovaného olyetylénu ČSN (1990) uvádí: K A k T = (s) (7.11) th kde T K A th K doba tvání zkatu v sec ůřez vedení v mm ekvivalentní otelovací oud v A koeicient o výočet otelení ři zkatu v As0,5/ mm Zvláštní ozonost musíme věnovat výočtu nastavení ochan na otelení ři zkatu u aalelních kabelů. Zde musíme ovést navíc kontolu maximálního vyínacího času o zkat na konci jednoho z kabelů. V říadě, kdy zkat vznikne na konci jednoho z kabelů (místo zkatu je tím naájeno ze dvou stan), dojde ke značnému zkácení maximálního vyínacího času (kontolovaný ůřez již není součet ůřezů všech aalelních kabelů, ale musíme očítat jen ůřezem oškozeného kabelu). Tento výočet je závislý na délce kabelů, otože musíme očítat se zkatovým oudem na konci kabelů (řešíme jako dvě aalelní vedení). Tento oblém řeší článek ČSN (1994). Časové nastavení ochany otom bude ( latí o kontolu na otelení): t ochany t doba tvání zkatu t vyínačy (s) (7.1) Příklad výočtu je uveden u výočtu zkatů. 7.5 Výočet nastavení ochan o selektivní vyínání zkatů Hodnota nastaveného zkatového oudu musí odenout každý zkat, kteý může nastat v cháněném úseku. To znamená, že se jedná o tzv. minimální zkat, kteý je nutné vyočítat. Nomy ve své deinici minimálního zkatu ovolují jisté ocento točivých stojů v soustavě, kde očítáme zkat. Ale z aktického hlediska musíme na minimální zkat hledět tak, že

10 7 Chánění kabelových vedení zaínáme soustavu od naětí, jediný zkatový řísěvek soustavy je z nadřazené soustavy, a to taktéž jako minimální zkatový řísěvek. Z této hodnoty "k musíme vycházet v dalším výočtu. Potože ne všechny zkaty jsou 3ólové, musíme zkat řeočítat na dvouólový, kteý je menší. 3 k min = k min 3 0, 86 k min 3 (A) (7.13) Potom výsledný výočet bude: = k min k min zkaty (A) (7.14) kc 1,5 kde nastavení na ochaně k c koeicient citlivosti - o zkaty volíme 1,5- P řevod měřících tansomátoů oudu " kmin minimální dvouázový zkatový oud Při výočtu musíme dát ozo, aby latil vztah: k b Z zkaty (A) (7.15) k kde nastavení na ochaně k řídžný omě k b koeicient bezečnosti P řevod měřících tansomátoů oudu nastavení nadoudové ochany na řetížení z U dlouhých vedení může dojít k tomu, že dvouázový minimální zkatový oud se může blížit nastavení nadoudové ochany, kteá esektuje zatížení na konci vedení. Jedná se o to, aby běžné ovozní řetížení nezasahovalo do nastavení zkatové ochany. Duhý ředoklad, kteý musí nastavení zkatové ochany slnit, je zkatové nastavení ochany vyšší než je ozběhový oud motoů. k b S zkaty (A) (7.16) k kde nastavení na ochaně k řídžný omě

11 7 Chánění kabelových vedení k b s koeicient bezečnosti řevod měřících tansomátoů oudu ozběhový oud motoů Pokud nelze tuto odmínku slnit, je ji možné vyřešit oužitím směové oudové ochany. Časové nastavení těchto zkatových ochan musí esektovat selektivní časové nastavení jednotlivých ochan. Při oužití digitálních ochan je dnes snaha časovou selektivitu mezi ochanami snížit na co nejnižší mez - cca až na 50 ms. Je třeba uvážit, že i digitální ochany mají svůj odad. Poto je třeba velmi zvážit, jaké nejnižší časové nastavení oužijeme a jakou oužijeme nejnižší časovou selektivitu. Není vhodné nastavovat katší časy zkatů než 100 ms, a to jak u motoů, tak u tansomátoů. Katší nastavené časy nic nevyřeší, naoak můžou ouze řinést oblémy. Na časovou selektivitu má vliv kvalita vyínače (jeho ychlost vyínání), ale i u nejmodenějších vyínačů se snažíme dodžet selektivitu 100 ms. Já se snažím dodžet 00 ms, je-li to je možné. Příklad výočtu: kmin =6108,1A, řevod 400/1 6108,1 = 1,5 400 k min = kc 10,18 (A) ( n ochany ) kde k C koeicient citlivosti (1,5) řevod měřícího tansomátoů oudu kmin minimální zkatový oud 7.6 Teoetický ozbo výočtů oudů ři zemních ouchách Síť s izolovaným uzlem (sítě T): Po oud ocházející místem ouchy, v tomto říadě současně kaacitní oud sítě latí: c = j3 C U = ω (A) (7.17) Po tzv. součtový oud, vyhodnocovaný zemní ochanou latí u ostiženého vedení: ( C C1 ) U = C C1 = j3ω (A) (7.18) 1 a u zdavého vedení:

12 7 Chánění kabelových vedení = j3 C U = C ω (A) (7.19) Potože se oudy 1 a 1 liší ředevším svým směem, užívají se o zjišťování zemních ouch v sítích s izolovaným uzlem zemní jalové elé. Síť s neřímo uzemněným uzlem omocí zhášecí tlumivky (sítě T(): Poud ocházející místem ouchy, označovaný obvykle jako zbytkový, je dán ozdílem kaacitního oudu sítě a oudu zhášecí tlumivky, kteá jej komenzuje. U těchto sítí je třeba uvažovat i svodové odoy síťových kaacit oti zemi a činný odo zhášecí tlumivky. Po stav řed ouchou latí, že zbytkový oud: zb 3 1 = + R R L + 1 j 3ω C U ωl (A) (7.0) Po oud vyhodnocovaný zemní ochanou latí: = R R1 1 + R L + 1 j 3ω C 3ωC 1 U (A) (7.1) ωl a u zdavého vedení: 3 = j3 + R ω C U (A) (7.) Zemní wattová elé využívají o svou činnost ozdílů ve směu činné složky ostiženého a zdavého vedení. Tzv. zvyšování činné složky oudu zemního sojení zatěžováním omocného vinutí zhášecí tlumivky řiojením odoníku, se ojeví jak ve zvýšení zbytkového oudu, tak i jeho činné složky, ouze u vedení s ouchou. U dobře vykomenzovaných sítí je zbytkový oud 5 % (noma říká do 10% c 1.hamonické u automaticky laděných sítí) z kaacitního oudu sítě. Přídavné zvyšování činné složky má za následek kátkodobé (do 1 s) zvýšení činné složky oudu závisí na oužitém odou.

13 7 Chánění kabelových vedení (kv) (A) ,18 0,19 0,0 0,1 0, 0,3 (s) 0,4 ( ile EDE_004.ad ; x-v a t) U1 U U3 k'' 7. Půběh naětí a oudu ři zemním sojení v komenzované síti. Síť s neřímo uzemněným uzlem omoci ezistou (sítě T()): Poud ocházející místem ouchy lze sát jako 1 = + ω C U R (A) (7.3) N j3 Poud zemní ochanou ostiženého vývodu = j3 RN ω ( C C1 ) U (A) (7.4) Po ozlišení mezi zdavým a ostiženým vedením u těchto síti obvykle ostačuje ozdíl ve velikosti oudů (okud oud ocházející uzlovým odoem dostatečně řevyšuje vlastní kaacitní oudy jednotlivých vývodů), tj. oužít nadoudové elé. 7.7 Chánění oti zkatovým oudům ři zemních zkatech (Soustava neřímo uzemněná omocí ezistou) Soustava neřímo uzemněná omocí odoníku se oužívá ředevším u kabelových sítí Velikosti této sítě odovídá zvolena velikost odoníku Většina sítí vn (hlavně se jedná o sítě 6 kv) je zaojena do tojúhelníka, v tomto říadě je nutno oužít omocnou nulovou

14 7 Chánění kabelových vedení tlumivku, na kteou se řiojí odoník V říadě vyvedené nuly u stany vn se řiojí odoník římo na nulu tansomátou Tento zůsob ovozování sítě je velmi vhodný o ůmyslové sítě, ale jsou takto řiojeny i někteé elektány Zemní zkaty jsou odojovány ychle a bezečně Zůsob řiojení odoníku na síť (římo na nulu tansomátou nebo řes omocný tansomáto) nemá vliv na zůsob ovozování a nastavení ochan Pouchový oud můžeme osat takto = ( R 3 ω C ) ( R + R ) + ( R R 3 ω C ) U 1+ N N N 0 0 (A) (7.5) kde ouchový oud U ázové naětí C o celková kaacita kabelů R n odo odoníku odo ouchy R o zjednodušení je možno nasat: U R + R = (A) (7.6) N 7.8 Chánění oti oudům ři zemním sojení (izolovaná soustava) Soustavy vn ovozované jako izolovaná soustava jsou omezeny odmínkou celkového kaacitního oudu c, kteý nesmí řesáhnout 0 A (ČSN z oku 1981, Komenzace kaacitních zemních oudů v sítích vysokého naětí.). Přesto se často setkáváme z izolovanou sítí o celkovém kaacitním oudu 60 A i více. U těchto soustav se většinou zemní sojení en signalizuje na říojnici, otože anuje obecné ovědomí, že tyto ouchové oudy jsou malé a často samy zhasínají ři ůchodu nulou. Mnoho lidí si také myslí, že daleko větším nebezečím jsou řeětí, kteá nejsou ničím tlumená a oto jsou velká. Místem ouchy však teče celkový kaacitní oud soustavy. Pokud si vyočteme, jak velký teelný výkon nám ochází místem zemního sojení, zjistíme, že tento ouchový stav nesmíme zanedbávat. Toto zemní sojení ohřívá okolní izolaci tak dlouho, až dojde k dvouázovému zkatu a vedení je odenuto zkatovou ochanou. Poto je vhodné tato zemní sojení co nejdříve lokalizovat a ouchové místo odenout. Po signalizaci nebo vyínání zemních sojení oužíváme většinou zemní" oudové ochany s nezávislou chaakteistikou, i když oužití závislých chaakteistik u,,zemních" oudových ochan je v jiných zemích běžné. V říadě zemního sojení v izolované soustavě teče místem zemního sojení tento ouchový oud:

15 7 Chánění kabelových vedení C = (A) (7.7) C 1+ R U kde ouchový oud c celkový kaacitní oud U ázové naětí odo ouchy R V neuzemněných soustavách velikost ouchového oudu nezávisí na místě ouchy. Nulová složka oudu vývodu s ouchou, měřená ochanou, zahnuje ouze tu část oudu, kteá se uzavíá řes kaacity zdavých ází. Velikost kaacitního oudu je dána tyem kabelů, jejich ůřezem, uložením, délkou a naětím soustavy, na kteé jsou ovozovány. C 3 C0 U = ω (A) (7.8) kde c celkový kaacitní oud U ázové naětí celková kaacita kabelů C 0 Kaacitní oudy jednotlivých kabelů je možné zjistit z katalogů jednotlivých výobců nebo řibližně odvodit z říloh NN ČSN (1996), ČSN (1981) nebo ze staších noem ČSN aod., neboť velikosti kaacitních oudů se hamonizace noem netýká, kaacitní oudy jednotlivých tyů kabelů se vždy měřily. 7.9 Chánění oti oudům ři zemním sojení (soustava neřímo uzemněná omocí zhášecí tlumivky) Soustava vn ovozovaná jako neřímo uzemněná omocí zhášecí tlumivky se oužívá ředevším u smíšených sítí, ale tento zůsob ovozu je možný i u sítě čistě kabelové. Používá se hlavně u sítí s vyvedenou nulou naájecího tansomátou, kde se zhášecí tlumivka řiojí na nulu tansomátou. Pokud je síť bez vyvedené nuly u naájejícího tansomátou, můžeme zhášecí tlumivku řiojit na někteou vyvedenou nulu tansomátou vn/nn na imání staně tansomátou, okud se v síti takový tansomáto nachází. Pokud je sekundání stana naájecího tansomátou zaojena do tojúhelníka, řiojí se zhášecí tlumivka na uzel uměle vytvořený toj ázovou nulovou tlumivkou. Vinutí nulové

16 7 Chánění kabelových vedení tlumivky je zaojeno do lomené hvězdy. jmenovité naětí nulové tlumivky musí odovídat jmenovitému naětí sítě. Jako náhadní řešení lze oužít řiojení zhášecí tlumivky k uzlu nezatíženého omocného tansomátou v zaojení YN/dl. Velikost zhášecí tlumivky je dána velikostí kaacitního oudu sítě c, to znamená ozlehlostí sítě. Obvod je aalelním ezonančním obvodem a okud je zhášecí tlumivka naladěna na kaacitu systému, má ouchový oud ouze odoovou složku. Velikost ouchového oudu je odmíněna ohmickým odoem zhášecí tlumivky a vedení vn solu se svodovými odoy R 0. Výhodou tohoto zůsobu ovozu je, že většina oblouků (zemních sojení) se samovolně uhasí (latí jen o volná vedení, kde řevážnou část zemních sojení tvoří doůstající stomy). Navíc je zde možnost ovozování soustavy se zemním sojením o dobu, kteá je omezená ouze dobou otelení zhášecí tlumivky. Zhášecí tlumivka bývá dolněna aalelně řiínaným odoem, kteý se řiíná v době zemního sojení na dobu cca 1 sec za účelem zvětšení činného oudu, a tím lešího ůsobení ochan. Pouchový oud můžeme osat takto: = ( R + R ) U 1+ R R 3ωC 0 1 ωl R0 3ωC 0 1 ωl (A) (7.9) Komenzaci kaacitních zemních oudů v sítích vysokého naětí se věnuje ČSN (1981) Výočet nastavení ochan o zemní ouchy Poblém nastaveni ochan o signalizaci nebo vyínání zemních ouch můžeme ozdělit do tří skuin, a to odle ovozovaných systémů. a) soustava neřímo uzemněná omocí ezistou b) soustava izolovaná c) soustava neřímo uzemněná omocí zhášecí tlumivky U každé s těchto soustav je zcela odlišný zůsob měření zemní ouchy, navíc je velmi odstatné, zda budeme otřebovat měření nesměové nebo směové. V říadě nesměového měření můžeme oužít nadoudové elé. Jiná situace je okud otřebujeme zemní směovou ochanu. Potom musíme využívat měřící články, kteé měří činnou nebo jalovou složku oudu. Uvedené výočty neesektují odo ouchy, kteý se říad od říadu velmi liší.

17 7 Chánění kabelových vedení Zůsob měření zemních ouch omocí měřících tansomátoů oudu je možné ozdělit do tří skuin. Pvní zůsob měření 0 je možný omocí tzv. Holmgénova zaojení měřících tansomátoů oudu, duhý omocí ůvlekového měřícího tansomátou a třetí zůsob je v zaojení měřícího článku zemní ochany mezi výstu z jednotlivých oudových obvodů ochany a zem. Zatím co vní dva zůsoby lze dooučit, třetí zůsob je nejméně řesný. Předtím než ovedeme ozhodnutí, že budeme měřit 0 musíme ovést ozvahu, zda bude toto měření vůbec možné z ohledu řevodu měřících tansomátoů a z ohledu citlivosti jednotlivých tyů ochan. ad a) soustava neřímo uzemněná omocí ezistou se oužívá v ůmyslových ozvodech i městských sítích. Po sítě vn v byly řijaty následující odmínky volby velikosti uzlových odoů: R 1 U N 3 jωc = C (Ω) (7.30) kde R n je odo odoníku c kaacitní oud soustavy R0 X 0 (Ω) (7.31) Pvní odmínka vyjadřuje ožadavek, aby jmenovitý oud uzlového odou byl větší, než je kaacitní oud sítě. Duhá odmínka vyžaduje, aby nulový složkový odo včetně uzlu byl alesoň dvojnásobek nulové složky eaktance (včetně eaktance uzlu sítě). Obě tyto odmínky zajišťují tlumení řeětí ři zemních ouchách. Nastavení ochany musí slňovat tyto odmínky. min (A) (7.3) k C kde minimální ouchový oud k c koeicient citlivosti = 1,5 P řevod měřících tansomátoů oudu Při zanedbání odou ouchy R můžeme nasat: min 0,7 U = (A) (7.33) R1ved + R0ved RN + 3 kde R 1ved R 1 nejdelšího řiojeného vedení na odoník R oved R o nejdelšího řiojeného vedení na odoník je odo odoníku R n

18 7 Chánění kabelových vedení Aby ochana neůsobila ři zkatu mimo vlastní vedení, je zaotřebí slnit odmínku, aby nastavení na ochaně bylo větší než kaacitní oud vlastního vedení (aby nedocházelo k alešnému ůsobení ři ouše na jiném vedení). k b Cvlastni (A) (7.33) kde c vlastní kaacitní oud vlastního vedení k b koeicient bezečnosti =1,3 řevod měřících tansomátoů oudu K oudové a časové selektivitě ochan řistuujeme stejně jako k nastavení zkatových ochan Po ůmyslové ozvody s točivými stoji vn se dooučuje, aby jmenovitý oud uzlového odou byl alesoň desetinásobek ozběhové imání citlivosti ochan, což akticky odovídá ožadavku chánit 90 % vinutí stojů sojených do hvězdy Pimání nastaveni o motoy musí odovídat odmínce 10 RNjm k C (A) (7.34) kde RNjm jmenovitý oud odoníku k c koeicient citlivosti = 1,5 P řevod měřících tansomátoů oudu = + (A) (7.35) P-MAX RNjm V-celkem kde Pmax ouchový oud c celkem celkový kaacitní oud 7.3 Příustné tváni oudů zemních ouch v sítích s řiojenými motoy. Z gau vylývá, že ři max 100 A nesmí doba odenutí zemni ouchy delší než 1 sec, jinak může dojít k neoavitelné ouše (vyálena día ve statou).

19 7 Chánění kabelových vedení Příklad výočtu: celkový kaacitní oud sítě Ccelk = 00A oužity odoník ty RN = 00A R N = 0Ω. C VN001 C kabelu lkabelu = 3,19,5 = = 7,97( A) 0,7 U 0, min = = = 198,6 (A) R + R 0 + 0,37 N C VN001 R VN001 = l = 0,149,5 = 0, 37 ( Ω) Po nastavení ochany musí latit tyto dvě odmínky: min 198,6 = = 1,65 (A) k 100 1, C kb C vlastni 1,3 7,97 = = 0,1 (A) 100 1,65 > > 0,1 (A) n ochany =1A Nastavení ochany: = 1, N ochany = 1, A, t = 0,s ad b) soustava izolovaná se oužívá ředevším v ůmyslových ozvodech, ale jedná se i o říady, kdy jsou venkovní nebo smíšené sítě ovozovány bez zhášecí tlumivky (nebo je z nějakého důvodu zhášecí tlumivka vynuta). Podle ČSN je nutné oužít komenzaci ři oudech nad 0 A. Velikost kaacitních oudů je dána délkou a tyem kabelů (kaacitní oudy byly v minulosti udávány výobci kabelů a nomami ČSN udávány v A/km, dnes je kaacita kabelů udávána v µf/km). U 1žílových kabelů záleží na jejich uložení (vedle sebe, nebo do tojúhelníka). Při zemním sojení nezáleží na místě ouchy. Naříklad do místa ouchy ve ázi R tečou kaacitní oudy zdavých ází. Z tohoto ředokladu je nutné vycházet ři výočtu nastavení ochan. Je třeba vyočítat jaký 0 můžeme ředokládat v místě ouchy a odle toho zvolit zůsob měření. Pokud bychom chtěli zvolit směové měření musíme oužít někteou metodu s využitím měření sinϕ a ozhodli se o nesměové měření - můžeme oužít nadoudový článek. U izolované sítě je ředoklad, že kaacitní oudy budou malé, oto oužití směového měření může být neřesné. V těchto říadech oužijeme oudového kitéia. Základem celého nastavení je výočet toků kaacitních oudů v jednotlivých vedeních ři všech ouchových stavech a učení logiky ůsobení. U izolovaných sítí zemní sojení většinou

20 7 Chánění kabelových vedení nevyínáme. jen signalizujeme. Návh signalizace zemního sojení je nutné ovést tak. aby bylo jasné na kteém vývodu je zemní sojení. Velmi důležité je, jaké měřící tansomátoy oužijeme. Čím bude kvalitnější měření, tím bude leší výsledek. V těchto říadech je vhodné oužít menší měřící řevody PTP (menší než 100/1). Po vlastní nastavení ochany otom latí stejný vzoec jako o sítě neřímo uzemněné ezistoem: k b C vlastni (A) min (A) k C kde c vlastní kaacitní oud vlastního vedení k b koeicient bezečnosti = 1,3 P řevod měřících tansomátoů oudu k c koeicient citlivosti = 1,5 Směové nastavení ochan řináší ještě jeden oblém. Směovost se dá okázat jen umělým zemním sojením v soustavě, což u staších kabelů s aíovou izolací není zovna to nejleší řešení. Duhá možnost je očkat do vní ouchy a otom vyhodnotit ůsobení všech směových zemních ochan. Ty, kteé eagovaly oačně, je třeba řesměovat. Další možný zůsob směování zemních ochan je omocí vnuceného kaacitního oudu omocí kaacity, kteá se jednou řiojí řed ůvlekový tansomáto, oduhé za ůvlekový tansomáto. Zůsob zkoušky zemních ochan závisí na ozhodnutí ovozovatele a je ho nutné konzultovat už ři návhu ochan. a) ázový úhel měření, b) měření sinϕ 7.4 Chaakteistika ochany o směovou ochanu o zemní ouchy v systémech s izolovaným uzlem.

21 7 Chánění kabelových vedení Příklad výočtu: Celkový kaacitní oud sítě: KAPcelk = 60A Převod oužitého PTP: 100/1 Nastavení: 0 sinϕ (izolovaná soustava) Kaacitní oud vedení VN 003: C-vnoo3 = c kabelu.l =,56.1 = 1,56 [A] N ochany = 1A = 003 = 60 1,56 = 58,46 1 KAPcelkové KAP VN (A) Na ochaně nastavíme: 1 58,46 = = 0,47 (A) k 1, 100 C kb KAP-VN003 1,3,56 = = 0,033 (A) 100 nastavíme = 0,36 N Ochany = 0,36 A t = 0,5s ad c) soustava neřímo uzemněná omocí zhášecí tlumivky je nejvíce oužívaný systém v enegetice, ale v ůmyslových ozvodech. Výočet nastavení ochany není uveden v žádné liteatuře, neexistuje tzv. zaučený zůsob výočtu". Závisí na zkušenosti výočtáře. Poud vyočítáme nebo o hubý odhad odečteme z naladění zhášecí tlumivky. Je tady oět oblém minimálního kaacitního oudu, kteý učíme ze zaojení soustavy. Musíme očítat s tím, že wattová složka kaacitního oudu je cca 5 % celkového oudu, kteý teče zhášecí tlumivkou. Tento oud se zvyšuje omocí odou řiínanému k sekundánímu vinutí zhášecí tlumivky. Tento odo nám sice odstatně zvýší wattovou složku ouchového oudu, ale naoak nám klesne naětí U 0. Poblém je, že směové zemní ochany se směují omocí naětí U 0. a) měření ázového úhlu, b) měření cosϕ 7.5 Chaakteistika ochany o směové chánění o zemní ouchy v systémech komenzovaným uzlem.

22 7 Chánění kabelových vedení - - Příklad výočtu: Celkový kaacitní oud sítě: KAPcelk = 90A Je oužita zhášecí tlumivka ty ZTC 150, kteá je laditelná od 9A do 94A. Převod oužitého PTP: 100/1 Nastavení 0 cosϕ (soustava neřímo uzemněná řes tlumivku) o cosϕ = 5% z KAPcelk tj 5% z 90A = 4,5 A n ochany = 0,A Na ochaně nastavíme cosϕ k C 4, , ( A) 18 n ochany 0 = = 0,037 % 0,18 n ochany = t = 0, 5() s Liteatua (1) Gym, R., Hochman, P., Machon, J. Bemann, J., Dohoň, B.: Chánění, RS 004