Výpočty zkratů v technické praxi

Transkript

1 Výpočty zratů v techicé praxi g. Josef Voál, otat: voalp@ .cz 1 rat, zratový prou, staoveí poměrů při zratu Výpočty zratových prouů 3 Něco z historie orem pro výpočty zratů 4 Obrázy a teoreticé zálay výpočtům zratů 5 Výpočet zratových prouů pole platých orem 6 Literatura 1 rat, zratový prou, staoveí poměrů při zratu Platá orma [] efiuje zrat jao áhoé ebo úmyslé voivé spojeí mezi věma ebo více voivými částmi, veoucí tomu, že rozíl eletricých poteciálů mezi těmito voivými částmi je rove ule ebo má hootu blízou ule. (Můžeme se ovšem setat i s jia formulovaými efiicemi ebo popisy tohoto jevu.) Při zratu protéají obvoem zratové prouy, v blízosti místa zratu obvyle ěoliaásobě převyšující běžé provozí prouy, v síti ochází polesu apětí. V místě zratu se často vyvie eletricý oblou a zrat se projevuje i alšími efety. Hovoříme-li o zratových prouech, pa musíme olišit celový zratový prou teoucí místem poruchy zratové příspěvy přitéající o zratu po větvích připojeých o místa zratu ílčí zratové prouy protéající jeotlivými větvemi schématu příspěvy jeotlivých zrojů poílejících se a apájeí zratu zratové prouy protéající zemí a s í spojeými voivými prvy e zálaích typů zratů v trojfázových soustavách, (trojfázový, jeofázový, voufázový a voufázový zemí) lze ovoit, přípaě im připojit, celou řau alších, složitějších poruch, teré mají charater zratu. Vesměs se jeá o změu typu poruchy ebo jejího apájeí během trváí poruchy, tey o časový průběh poruchy. Napříla jeouchá porucha, terá eí včas elimiováa, se změí a poruchu postihující více fází: jeofázový ebo voufázový zrat přeje a voufázový zemí, voufázový ebo voufázový zemí zrat může přejít a trojfázový zrat. rat vzilý otyem voičů může přejít ve zrat oblouový. Působeím eletricých ochra oje během zratu přerušeí apájecích cest a opojeí zrojů zratového prouu, e terému emusí ojít ve stejém oamžiu - měí se tey ofigurace sítě během trváí zratu. Při eúspěšém působeí automatiy opětého zapíáí (O) se úmyslě rátoobě přeruší apájeí zratu, efiitivímu vyputí apájecí cesty pa ochází až ásleě. Jao specificý přípa jeofázového zratu v trojfázovém rozvou můžeme brát též zrat a jeofázovém vývou. V soustavách s eúčiě uzeměým uzlem, tey v soustavách s uzlem izolovaým, uzeměým přes resoačí tlumivu ebo obecě přes velou impeaci, eochází pří spojeí jeé fáze a zem e zratu, ale zemímu spojeí. K jeofázovému zratu ebo vojfázovému zemímu zratu tey může ojít pouze v sítích pracujících s uzlem přímo uzeměým, ebo uzeměým přes malou impeaci, přesěji v sítích, e čiitel zemího spojeí (earth fault factor) je meší ež 1,4. (Čiitel zemího spojeí je pro aé místo a ofiguraci trojfázové soustavy á poměrem ejvětší efetiví hooty apětí zravé fáze proti zemi při spojeí jeé ebo více fází a zem v libovolém místě soustavy efetivímu apětí této fáze proti zemi v aém místě v soustavě bez spojeí a zem, tey pře poruchou.) Pou oje při provozu sítě se zemím spojeím e spojeí alší fáze se zemí, hovoříme o vojitém zemím spojeí, teré se svým charaterem blíží vojfázovému zratu. (Výpočtem zratových Vo_ zraty_ preasa_textfel

2 prouů při taovéto poruše vyvolaé současým zemím spojeím vou fází v růzých místech sítě a výpočtem zratových prouů teoucích zemí při jeofázovém zratu se zabývá orma [6].) V souvislosti s lasifiací poruch ve stříavých eletricých soustavách je sa vhoé upozorit a ebezpečí, teré je sryto v olišostech aglicé a česé termiologie. Aglicé lie-to-lie short circuit může ozačovat voufázový zrat, ale taé zrat mezi věma voiči jeofázového vývou ebo jeofázové soustavy. Porucha lie-to-earth pa může být jeofázový zrat, ebo jeofázové zemí spojeí. Lie-to-earth protectio eí zemí ochraa, ale ochraa působící při jeofázovém zratu. V stříavých soustavách průmyslového mitočtu se za zroje zratových prouů považují sychroí stroje (stříavé geerátory, tj. turboalterátory a hyroalterátory, sychroí motory a sychroí ompezátory) asychroí (iučí) stroje síťové apáječe, zahrující sychroí stroje eletricy vzáleé o místa zratu polovoičové systémy, pou mohou při zratu oávat zratový prou Ja je zámo z teorie eletricých obvoů [1], oje-li ve stříavém trojfázovém eletricém obvou e zratu, vyvie se obvyle zratový prou se stejosměrou složou zratového prouu. Veliost této aperioicé složy závisí a počátečí veliosti stříavého zratového prouu, a prouu procházejícím obvoem pře zratem a přeevším a oamžiu vziu zratu vzhleem e stříavému průběhu apětí v místě zratu. V jeouchém obvou stejosměrá složa zaiá s časovou ostatou T a, veliost této časové ostaty a tey i rychlost záiu je áa poměrem R/X zratového obvou. Pou je místo zratu ostatečě eletricy vzáleo o zrojů zratového prouu jaými jsou sychroí stroje, ebo pou je poíl asychroích motorů a počátečím zratovém prouu zaebatelý (o 5 %), potom veliost souměré stříavé složy zratového prouu (jeho efetiví hoota) se s časem praticy eměí, časový průběh se blíží průběhu zratu s ieálím apěťovým zrojem a hovoříme o zratu eletricy vzáleém. Jestliže vša příspěve alespoň jeoho sychroího stroje přepoláaému počátečímu souměrému rázovému zratovému prouu přeračuje vojásobe jmeovitého prouu stroje, ebo eí-li příspěve asychroích motorů zaebatelý, hovoříme o eletricy blízém zratu. (Schématicé přílay časového průběhu zratových prouů s maximálím výsytem stejosměré složy jsou a obrázcích Obr.1, Obr. a Obr.3.) Výpočty zratů ve stejosměrých obvoech vyžaují olišý přístup ež zraty v obvoech stříavých. Staary [9], [10] a [11] se zabývají zraty ve stejosměrých istalacích vlastí spotřeby eletráre a stejosměrých obvoech eletráre a rozvoých staic. Přestože tyto istalace jsou ůležitou součástí eletráre a staic přeosové soustavy i istribučích soustav a spoluvytváří proto eletrizačí soustavu (ES), je výpočet zratových prouů ve stejosměrých rozvoech atoli specificý, že pouze oazujeme a uveeé ormy. cela mimo oblast ES by byly výpočty zratových prouů v opravích prostřecích (automobily, vlay, loě, letala). Norma [] rověž eplatí pro zušebí zařízeí, ve terých jsou zraty úmyslě vytvářey a řízey (zratovy). Průběhy zratových prouů v závislosti a čase (ebo jejich charateristicé hooty parametry), jejich rozložeí v soustavě a průběhy (ebo hooty) apětí ve vybraých boech soustavy se souhrě ozačují jao poměry při zratu. (Pojem poměry při zratu esmí být zaměňová s termíem zratový poměr, terý je jeím ze zálaích ostručích parametrů sychroích strojů a s výpočty zratů přímo esouvisí.) Poměry při zratu lze zjišťovat měřeím a sutečém zařízeí ebo a moelu, zoušami ebo výpočtem. álaím prostřeem pro určováí poměrů při zratu pro existující i projetovaá zařízeí jsou výpočty, jejichž výsley preiují, více či méě ooale, chováí sutečého zařízeí a zálaě jeho matematicého moelu. V současé obě platé ormy jsou převážě zaměřey pouze a výpočet zratových prouů. Vo_ zraty_ preasa_textfel

3 Výpočty zratových prouů Matematicý popis ějů, probíhajících v eletricých soustavách, může být více či méě složitý. e všeobecého matematicého popisu fyziálích ějů se pro praticé řešeí úlohy vybírají ty procesy, teré umožňují ižeýrsé řešeí problému. Aalýza poměrů při zratu se prováí s růzými zjeoušeími, teré by měly být v soulau s přesostí vstupích úajů, použitými výpočetími prostřey a přeevším v soulau s účelem výpočtu, tey s tím, čemu buou výsley výpočtu sloužit. Norma [] staovuje zálaí postup veoucí výsleům s přijatelou přesostí, ale připouští i použití jiých meto (apříla metou superpozice), pou tyto metoy zajišťují stejou ebo vyšší přesost výsleů. Pro ěteré přípay výpočtu zratových prouů orma obsahuje alterativí postupy (pro výpočet árazového prouu i p ) ebo upozorěí a omezeou použitelost ormy (pro zratový prou se zpožěým průchoem ulou). Výpočty zratů se obvyle prováějí v souvislosti s ásleujícími čiostmi: imezováí eletricého zařízeí s ohleem a tepelé a silové (yamicé) účiy zratového prouu otrola vypíačů s ohleem a průběh zratového prouu a parametry zotaveého apětí v místě istalace ávrh uzemňovacích soustav, staoveí otyových apětí (včetě roových apětí) a zavlečeých apětí ávrh a otrola čiosti eletricých ochra a jistících prvů otrola stability paralelě pracujících sychroích strojů otrola apěťových poměrů při zratu a při rozběhu pohoů s asychroími motory staoveí apětí iuovaých soustavami vv ebo zv ve sělovacích veeích, v pláštích abelů a v ovových potrubích uložeých v zemi ebo a povrchu země otrola šířeí a vlivu vyšších harmoicých v eletrizačí soustavě posouzeí výsytu přepětí při zemích zratech a zemích spojeích otrola vhoosti provozího zapojeí ílčích částí eletrizačí soustavy Porobý a co ejpřesější výpočet časového průběhu složitého přechoého ěje, terým zrat v eletricé soustavě tvořeé zroji, přeosovými cestami a spotřebiči zcela jistě je, vee a řešeí soustavy ifereciálích rovic, teré popisují chováí jeotlivých prvů soustavy. při využití výpočetí techiy je teto postup pro zrat v soustavě sestávající z esíte a stove zrojů, spotřebičů růzých ruhů, veeí, trasformátorů a alších prvů eschůý. Praticy se uplatňuje, s řaou přijatých zjeoušeí, pouze při řešeí vybraé části soustavy, apříla při aalýze chováí jeoho ebo ěolia málo sychroích strojů, při výpočtu zratů ve vývou geerátoru ebo při aalýze provozích přepětí. Pro výpočet průběhu zratového prouu ve vývou geerátoru lze alézt zjeoušeé aalyticé výrazy apř. v [1], [3], [13] ebo [14]. Pro většiu apliací zratových výpočtů vša, aštěstí, eí uté zát přesé průběhy zratových prouů ve všech přípaech, teré se mohou v provozu vysytout. Projetat či provozovatel potřebuje, aby avržeé zařízeí plilo požaovaé fuce s ostatečou spolehlivostí a bezpečostí. Spoojí se proto s výpočtem jeoušším, jehož výsleem jsou charateristicé hooty opovíající mezím hootám možých průběhů zratových prouů, tzv. parametry zratového prouu. Parametry, terými může být charaterizová průběh zratového prouu, jsou: Vo_ zraty_ preasa_textfel

4 počátečí souměrý rázový zratový prou ( iitial symmetrical short-circuit curret ) ysi bylo používáo i ozačeí s árazový zratový prou ( pea short-circuit curret ) i p - v ávé miulosti ěy též ozačová jao yamicý zratový prou ( maig curret ), řívější a ěy ještě přežívající ozačeí m evivaletí oteplovací prou ( thermal equivalet short-circuit curret ) th, pro obu trváí zratu T K - řívější a ěy ještě přežívající ozačeí e pro obu t souměrý zratový vypíací (říve a zřejmě i správěji vypíaý ) prou ( symmetrical shortcircuit breaig curret ) b, určovaý obvyle pro miimálí (ejratší) obu vyputí t mi - řívější ozačeí vyp pro obu t vyp stejosměrá (aperioicá) složa zratového prouu ( ecayig (aperioic) compoet of shortcircuit curret ) i.c. obvyle se určuje její maximálí možá hoota pro miimálí obu vyputí t mi, říve ozačovaá jao a vyp ustáleý zratový prou ( steay-state short-circuit curret ) může být ovlivě buzeím geerátorů účií zratového prouu je vyžaová v ěterých apliacích pro zařízeí, stejě jao poměr R/X ebo časová ostata T a charaterizuje tlumeí stejosměré složy zratového prouu Při určováí parametrů zratového prouu se zraty počítají pro ejméě přízivý přípa, avša s provozě přípustým zapojeím. Pro imezováí zařízeí to jsou obvyle hooty opovíající maximálímu zratovému prouu, pro ávrh a otrolu čiosti eletricých ochra a jistících prvů a ověřováí rozběhu asychroích motorů to mohou být hooty opovíající miimálímu zratovému prouu. Při ažém výpočtu zratů pro imezováí eletricého zařízeí by měl být určová, mimo počátečí rázový zratový prou, též alespoň árazový zratový prou i p. Pou jsou ochraě rozvoého zařízeí použity pojisty ebo jističe omezující zratový prou, spočítá se ejříve přepoláaý počátečí souměrý rázový zratový prou bez těchto přístrojů. tohoto zratového prouu a omezovacích charateristi pojiste ebo jističů se staoví parametry omezeého zratového prouu, terým je amáháo zařízeí za jistícím přístrojem. Výpočty zratových prouů jsou prováěy vžy s řaou zjeoušeí a jejich výsley jsou ve srováí s fyziálí realitou, více či méě přibližé. ejčastějších zjeoušeí můžeme uvést apříla to, že při výpočtu přepoláaého zratového prouu se přepoláá ovový zrat, euvažuje se vliv eletricého oblouu v místě zratu ebo přechoových oporů po obu trváí zratu se eměí typ zratu po obu zratu eochází žáé změě v síti uvažují se jmeovité impeace strojů a jmeovité převoy trasformátorů zaebávají se ěteré prvy příčých amitací veeí a strojů sychroí stroje s vyilými póly se moelují jao stroje s válcovým rotorem euvažuje se, ebo se uvažuje zjeoušeě, vliv změ v buícím obvou stroje během zratu říve též: výpočet se prováí pouze s rezistacemi (sítě ) ebo pouze s reatacemi (sítě vv) veeí Přijatá zjeoušeí bývají volea obvyle ta, aby zásaě výpočet eovlivila, ebo aby výsley výpočtu byla ozervativí, tey a straě bezpečosti. Prováěí přibližého výpočtu hoot zratového prouu je oprávěo tím, že již samotá používaá vstupí ata ejsou a emohou být zcela přesá. Výpočet se prováí v pomíách ejistoty či eurčitosti iformací o louhoobém vývoji soustavy, zařízeí přitom musí obvyle vyhovět po celou obu své životosti, tey i v obobí, pro teré můžeme je stěží převíat vstupí úaje potřebé pro výpočet. Přitom rozvoá zařízeí a eletricé přístroje se vyrábějí pro ostupňovaé hooty zratových oolostí. Vo_ zraty_ preasa_textfel

5 Při otrole existujícího zařízeí, teré již je v provozu elší obu a je provozováo za oolostí lišících se o přepolaů přijatých při jeho ávrhu, se ovšem mohou uplatit porobější, upřesňující výpočty. přesňující výpočet může oálit požaave reostruce zařízeí s ohleem a vzrůst zratových prouů. Des již historicý, ale stále platý, staar ČSN ásay imezováí pole eletroyamicé a tepelé oolosti při zratech z rou 1983 (orma RVHP - ST SEV 76-80) v ěterých přípaech ooce připouští, aby zratová oolost zařízeí byla meší ež očeávaé hooty zratových prouů. Teto přístup vychází ze srováí pravěpoobostího rozložeí osahovaých zratových prouů s maximálími hootami zratů určeými výpočtem pro mezí, ejméě přízivé stavy, vysytující se s malou četostí. Pro určeí parametrů zratových prouů byla v průběhu oby vypracováa řaa více či méě zjeoušeých postupů, jejich ěteré charateristiy jsou zmíěy v této a ásleující apitole. Pro výpočet esouměrých zratů je používáa metoa rozlau o souměrých složových soustav: sousleé, zpěté a etočivé. Rozmaité postupy jsou apliováy při výpočtu zratu eletricy blízého, y je používáo zratových řive, tabule ebo iagramů sestaveých pro typové stroje, ebo je prováě aalyticý výpočet s použitím vzorců, s respetováím růzosti eletricých parametrů v poélé a příčé ose stroje. Při eletricy blízém zratu se může uplatit vliv apěťové regulace sychroích geerátorů, vysoý poíl stejosměré složy zratového prouu v oamžiu jeho vypíáí a provoz stroje pře zratem ěteré postupy vša tyto vlivy euvažují. Rozílý může být taé přístup problematice společé cesty zratových příspěvů z růzých zrojů zratových prouů, terý je třeba uplatit při řešeí zratů v zauzleých, tzv. mřížových sítích. V ejjeoušším přípaě si teto problém můžeme emostrovat a zapojeí sítě o trojcípé hvězy, y zrat a oci jeoho ramee je apáje ze vou zrojů s olišými parametry, tey s růzým časovým průběhem prouu při zratu a svorách stroje (Obr.4). Jeouchými postupy, bez iteračích výpočtů, můžeme aalyticy určit pouze počátečí souměrý rázový zratový prou, ioliv vša alší parametry zratového prouu, závislé a rychlosti záiu stříavých a stejosměrých slože z obou zrojů. Po proveeí trasfigurace schématu z hvězy a trojúhelí sice společou cestu zratových příspěvů o místa zratu ostraíme, ale oba zroje zratového prouu jsou vzájemě propojey třetí straou trojúhelíové sítě. Časový průběh zratových příspěvů o místa zratu je ovlivě vyrovávacími prouy protéajícími touto větví a časové ostaty záiu jeotlivých slože zratových prouů elze proto z parametrů obvou a počátu zratu jeouše staovit. Fyziálě oůvoěý a relativě přesý výpočet rozložeí symetricých zratových prouů v oamžiu vziu zratu, tey určeí hoot v místě zratu i v jeotlivých větvích schématu, vychází z metoy superpozice, ja je prezetováa apř. v [3]. Výpočet zratů přitom avazuje a výpočet rozložeí prouů a apětí v soustavě pře zratem ( loa-flow aalysis ). Je tey třeba vycházet ze zalosti oběrů a zatížeí zrojů v ustáleém chou soustavy. e zámých hoot vetorů apětí a svorách geerátorů, jejich prouového zatížeí a vitřích impeací se pa staoví vitří apětí geerátorů a rozložeí apětí a prouů v soustavě při zratu. Výpočtem, obvyle prováěým výpočetím programem s využitím počítače, se ovšem eurčuje časový průběh zratových prouů (jejich stříavých a stejosměrých slože). Při moelováí sychroích geerátorů jejich vitří rázovou reatací X je výsleem výpočtu rozložeí počátečích rázových zratových prouů, ze terých se ovozuje árazový zratový prou i p. Pro růzé rozěleí zátěže a jeotlivé geerátory se ovšem ostávají též růzá vitří apětí geerátorů a tey taé růzé hooty zratového prouu pro jeo a totéž místo zratu. Vypočteá hoota proto emusí být pro aé místo zratu ta ejméě přízivá. Pro zísáí, pou možo, ejméě přízivých hoot je třeba zaat vhoé rozložeí a zatížeí zrojů i oběrů, což je úloha řešeá převážě empiricy. ávislost výpočtu zratů a přechozím výpočtu chou sítě v ustáleém stavu ostraňují ěteré výpočetí postupy tím, že u všech moelovaých geerátorů přepoláají jejich zatížeí jmeovitým výoem, vliv oběrů a rozložeí zratových prouů je zaebá. Dalšího zjeoušeí může být osažeo tím, že se u všech geerátorů efiuje stejé poměré vitří apětí za rázovou reatací E zaveeím součiitele respetováí vlivu přechozího zatížeí (apř. pro zrat v soustavě =1,1 pro Vo_ zraty_ preasa_textfel

6 stroj zatížeý, =1,0 pro stroj ezatížeý). Při těchto zjeoušeích se výpočet metoou superpozice silě přibližuje výpočtu metoou evivaletího apěťového zroje v místě zratu. Staarí postup výpočtu zratů pole platých orem a techicých zpráv [], [3], [5], [6] a [7] je založe a metoě evivaletího apěťového zroje situovaého v místě zratu, terý je jeiým zrojem apětí v soustavě. Všechy ostatí prvy jsou ahrazey svými zratovými impeacemi a místo vitřích apětí zrojů zratového prouu jsou uvažováy zratující spoje. Napětí evivaletího apěťového zroje je ovozeo ze jmeovitého (fázového) apětí sítě v místě zratu vyásobeím apěťovým součiitelem c. aveeí tohoto součiitele je v ormě [] zůvoňováo olísáím apětí v závislosti a čase a místě, přepíáím oboče trasformátoru, zaebáím zátěže a apacitích reatací a chováím geerátorů a motorů při přechoém ěji. Při výpočtu maximálích zratů se používá apěťový součiitel c max, terý v postatě opovíá ovoleému ejvyššímu apětí pro zařízeí a aé apěťové hlaiě a v ormě oporučeé hooty jsou 1,05 a 1,10. Pro výpočet miimálích zratových prouů orma uváí pro součiitel c mi hootu 0,95 pro zrat v síti a 1,00 pro zrat v sítích vyšších apětí. Při použití metoy evivaletího apěťového zroje v místě zratu opaá utost prováět výpočty toů výoů v růzých stavech pře zratem. Postraatelé jsou úaje o oběrech, poloze přepíače oboče trasformátorů, buzeí geerátorů apo. Vzhleem tomu, že vitří apětí zrojů mohou být olišá o apětí evivaletího zroje v místě zratu a trasformátory bývají vybavey přepíatelými obočami, musí se impeace geerátorů, síťových trasformátorů a eletráresých bloů při výpočtu zratových prouů origovat příslušými orečími součiiteli. K charaterizováí obou postupů sloužících e staoveí hoot počátečího rázového souměrého zratového prouu lze uvést: V miulosti byla metoa superpozice přeostě používáa pří výpočtech rozsáhlých přeosových a istribučích sítí, ve terých se euplatňuje eletricá blízost sychroích strojů a vliv asychroích motorů a teré mohly být, i při ěterých alších zjeoušeích (v sítích vv a zv byly uvažováy pouze poélé reatace prvů) prováěy pouze s asazeím výpočetí techiy. Metoa evivaletího apěťového zroje v místě zratu se zase blíží postupům, teré byly používáy pro výpočet zratů v průmyslových rozvoech, vlastí spotřebě eletráre a eletricých staic, často pouze s ejjeouššími výpočetími prostřey. Její apliace pole platé ormy bez využití výpočetího programu je sice možá, ale v eší obě již těžo přestavitelá. Hlaví přeostí této metoy je to, že evyžauje přechozí výpočet prouů a apětí v ustáleém stavu pře vziem zratu. K alším výhoám patří relativí jeouchost a staarizace, terá ujeocuje i alší proceury pro určeí všech požaovaých parametrů zratového prouu. Neje metoa výpočtu, ale i jeho rozsah a způsob zpracováí, volba míst zratu, typu zratu a požaavy a zjištěí těch či oěch parametrů zratového prouu závisí přeevším a účelu, e terému mají být výsley výpočtu zratových prouů využity. Napříla výpočet maximálích zratových prouů sám o sobě je pouhým uměím pro uměí a emá žáou vypovíací schopost, eí-li proveeo avazující srováí zísaých výsleů se zratovou oolostí zařízeí, ebo porováí s výsley výpočtu pro alterativí zapojeí, ebo ejsou-li výsley jia využity, apříla pro ávrh ebo otrolu imezováí či otrolu čiosti ěterých prvů. Žáý staar ovšem rozsah výpočtu, jeho způsob zpracováí, oložeí použitých vstupích hoot a výsleů výpočtu, přípaě jejich apliaci pro orétí eletricé zařízeí, epřeepisuje. Defiováí těchto požaavů je tey přemětem ohoy mezi objeatelem a zpracovatelem výpočtu. 3 Něco z historie orem pro výpočty zratů Problematia zratů se vyořila již s počátem eletrizace, přeevším v souvislosti s ávrhem hlavích parametrů eletricého zařízeí, s jeho imezováím. Výpočet počátečího rázového souměrého zratového prouu v jeouchém obvou v postatě spočívá v apliaci Ohmova záoa a výpočtovou impeaci, při zalosti vitřího apětí a vitří impeace zroje. Pro techicou potřebu byla v průběhu oby vypracováa celá řaa praticých postupů, lišících se eje mírou zjeoušeí. Výpočet byl často prováě s využitím procetích ebo poměrých hoot impeací při zvoleém vztažém výou, jeho výstupem pa byly zratové prouy ebo zratové výoy. Saha sjeotit rozílé přístupy používaé jeotlivými subjety v růzých oblastech hospoářství se promítla o postupé staarizace výpočtu zratů (ČSN 305 z úora 195, ČSN Stavba Vo_ zraty_ preasa_textfel

7 trasformove a rozvoe v z rou 1957). V roce 1960 byla vyáa ČSN Výpočet poměrů při zratech v trojfázové eletrizačí soustavě, jao oporučeá orma, upraveá a oplěá změou v roce Pole této ormy byla avržea celá řaa osu provozovaých zařízeí a orma byla v techicé praxi využíváa i po jejím zrušeí až o 90. let miulého století. Výpočet bylo možé prováět s poměrými ebo procetími impeacemi, ebo se sutečými hootami impeací. Pro tehejší jmeovitá apětí sítí a přístrojů (0,0-0,380 0, a pozěji 400 V) orma efiovala řau výpočtových apětí (0,3 0,400 0,55 3,15 6,3 10,5 15,75 3,00 36, V). Fitiví převoy trasformátorů opovíaly výpočtovým apětím, taže se zjeoušil přepočet impeací z jeé apěťové hlaiy a ruhou. Při zběžém výpočtu bylo možé provést výpočet pouze s reatacemi ebo je s čiými opory. Nárazový zratový prou m se ovozoval z počátečího souměrého rázového zratového prouu pole poměru R/X zratového obvou, ebo pomocí součiitele K uaého v tabulce pro růzá místa zratu. Obobým postupem se určoval i evivaletí oteplovací prou tabulovým součiitelem, jehož hoota závisela a místě a élce trváí zratu. Příspěve o asychroích motorů se uvažoval pouze při výpočtu árazového (yamicého) zratového prouu. V soustavách se vypočteé hooty zratových prouů reuovaly o 15 až 5 % s ohleem a vitří impeaci přístrojů a spojů. Pro upřesňující výpočty a staoveí průběhu zratových prouů orma obsahovala tabuly a řivy poměrých hoot ovozeých pro typový turboalterátor a typový hyroalterátor. V ormě byly též vztahy pro zjeoušováí áhraího schématu a řaa řešeých přílaů. V roce 1981 byl zveřejě ávrh ormy ověřeí (s morým pruhem) ČSN Výpočet poměrů při zratech v trojfázové eletrizačí soustavě. pracovatelem ávrhu byl Doc. g. Fratiše Němeče, CSc., z Eletrotechicé faulty ČVT. Návrh přepracoval velice ůsleě a omplexě starou ČSN Byl založe a metoě součiitelů (pro eletricy vzáleé zraty), pro zraty eletricy blízé sychroímu stroji byly v ormě tabuly vypočteé pro typový geerátor. Poechával výpočtová apětí a fitiví převoy trasformátorů, požaoval porobější zahrutí vlivu asychroích motorů. Vypočet pole této ormy měl sloužit rychlému zjištěí zratových poměrů. Pou by výsley ebylo možo považovat za ostačující, měl by se provést výpočet ěterou z přesějších meto (výpočet pomocí matematicého moelu respetujícího zatížeí v soustavě pře poruchou, výpočet vycházející z řešeí soustavy ifereciálích rovic.) V praxi se ávrh evžil, pro většiu techiů byl asi, ve srováí s platou ČSN , málo praticý a eotažeý. ČSN Výpočet poměrů při zratech v trojfázové eletrizačí soustavě z rou Normu zpracoval ig. Vlaislav Reimar (Eergoprojet Praha). Pole tehy platého systému ČSN byla ormou závazou. Oproti přechozímu ávrhu ormy ověřeí ošlo postatým úpravám, zahruty byly již ěteré postupy pole ávrhu meziároí ormy EC 909. Pro řešeí zratu eletricy blízého alterátoru byly v ormě aalyticé vzorce pro výpočet zratových ásobitelů. Při praticém používáí této ormy byla zjištěa řaa tisových chyb a ěteré eostaty metoicé. Ve ruhém vyáí ormy byla převážá část tisových chyb ostraěa, metoicé eostaty vša zůstaly. (Jealo se apř. o způsob respetováí asychroích motorů jeím evivaletím motorem, jehož zratový příspěve se uplatňuje společě s příspěvem z ařazeé sítě, vliv společé cesty zratových příspěvů růzého charateru, použití fitivích převoů trasformátorů opovíajících jmeovitým apětím sítí, výpočet zjeoušeými vzorci při staovováí hooty Jouleova itegrálu a chyby ve vztazích pro výpočet parametrů eletricy blízého zratu.) ČSN Výpočet poměrů při zratech v trojfázové eletrizačí soustavě z rou 199. V roce 1989 zpracoval ig. Josef Voál (Eergoprojet Praha) ávrh změy ČSN z rou 1988, terý sleoval tyto cíle: - ostrait tisové chyby - provést metoicé úpravy s ohleem a praticé zušeosti při prováěí výpočtů - upravit způsob respetováí asychroích motorů - zůrazit v textu ormy místa, e výpočet může být prováě, v soulau s jeho účelem a použitými výpočetími prostřey, růzým způsobem - pole možosti ověřit ěteré vztahy a upřesit a oplit orietačí hooty parametrů a oeficietů Vo_ zraty_ preasa_textfel

8 - uvést výpočet o vztahu s postupem pole EC 909, umožit prováěí výpočtu pole zása EC 909 a EC 865 Návrh změ přitom musel respetovat uspořááí a čleěí ČSN z rou Po připomíovém řízeí byl zpracová oečý ávrh ormy se zapracovaými změami, v září 1990 byl přeá Úřau pro ormalizaci a měřeí, terý jej vyal v září 199 jao reviovaou ormu. Tato orma platila o , jejím zrušeím se plě v této oblasti přešlo a ormy EC a E, zaváěé o soustavy ČSN přelaem. Počíaje roem 1988 vyalo EC řau publiací (orem a techicých iformací ebo zpráv), vypracovaých Techicou omisí 73 této orgaizace, teré se zabývají výpočty zratových prouů a jejich účiů: - EC 909:1988 Short-circuit curret calculatio i three-phase a.c. systems. álaí orma pro výpočet zratových prouů. Nahrazea reviovaou ormou EC :001 - EC 781:1989 Applicatio guie for calculatio of short-circuit currets i low-voltage raial systems. Již říve připravovaá publiace EC, es praticy bez výzamu. - EC 909-1:1991 Factors for the calculatio of short-circuit currets i three-phase a.c. systems accorig to EC 909. Důležitá techicá iformace, vysvětlující a oplňující ěteré postupy v EC 909. Nahrazea reviovaým vyáím techicé zprávy EC TR :00. - EC 909-:199 Electrical equipomet. Data for short-circuit calculatios i accorace with EC 909. Techicá iformace obsahující soubory výchozích úajů pro výpočty a typicé parametry ěterých zařízeí. Nahrazea reviovaou ormou. - EC 865-1:1993 Short-circuit currets. Calculatio of effects. Part 1: Defiitios a calculatio methos. Druhé vyáí, teré ruší a ahrazuje prví vyáí z rou Norma se zabývá výpočtem silových účiů a tuhé voiče i laové voiče a tepelých účiů a holé voiče a eletricé přístroje. V roce 010 byl přelože e schváleí ávrh třetího reviovaého vyáí, jao orma EC EC 865-:1994 Short-circuit currets. Calculatio of effects. Part : Defiitios a calculatio methos. Přílay výpočtu silových a tepelých účiů zratových prouů. - EC :1995 Short-circuit currets i three-phase AC systems Part 3: Currets urig two separate simultaeous lie-to-earth short circuits a partial currets flowig through earth. Norma ahrazea ruhým vyáím EC :003 a poté třetím vyáím EC : EC :1997 Short-circuit currets i.c. auxiliary istallatios i power plats a substatios Part 1: Calculatio of short-circuit currets. - EC :1997 Short-circuit currets i.c. auxiliary istallatios i power plats a substatios Part : Calculatio of effects. - EC :000 Short-circuit currets i.c. auxiliary istallatios i power plats a substatios Part 3: Examples of calculatios. - EC TR :000 Short-circuit currets i three-phase a.c. systems Part 4: Examples for the calculatio of short-circuit currets. Prví vyáí louho čeávaých přílaů výpočtů pole EC 909. Tato techicá zpráva byla vyáa říve ež ruhé, reviovaé vyáí zálaí ormy EC :001, přílay vša jsou zřejmě již upravey pole reviovaé ormy. - EC :001 Short-circuit currets i three-phase a.c. systems Part 0: Calculatio of currets. Norma ahrazuje prví vyáí EC 909-0: EC TR :00 Short-circuit currets i three-phase a.c. systems Part 1: Factors for the calculatio of short-circuit currets i three-phase a.c. systems accorig to EC Norma ahrazuje prví vyáí EC 909-1:1991. Vo_ zraty_ preasa_textfel

9 - EC :003 Short-circuit currets i three-phase a.c. systems Part 3: Currets urig two separate simultaeous lie-to-earth short circuits a partial currets flowig through earth. Norma ahrazuje prví vyáí EC :1995, byla vša již ahrazea třetím vyáím EC : EC TR :008 Short-circuit currets i three-phase a.c. systems Part : Data of electrical equipmet for short-circuit curret calculatios. Tato techicá zpráva ahrazuje EC 909-: EC :009 Short-circuit currets i three-phase a.c. systems Part 3: Currets urig two separate simultaeous lie-to-earth short circuits a partial currets flowig through earth. Norma ahrazuje ruhé vyáí EC : EC :011 Short-circuit currets. Calculatio of effects. Part 1: Defiitios a calculatio methos. Třetí vyáí, teré ruší a ahrazuje ruhé vyáí z rou Norma se zabývá výpočtem silových účiů a tuhé voiče i laové voiče a tepelých účiů a holé voiče, část zabývající se tepelými účiy a eletricé přístroje je vypuštěa. V současosti se připravuje vyáí česého přelau jao ČSN EN Obrázy a teoreticé zálay výpočtům zratů V této apitole je upřeostěo traičí česé ozačováí fyziálích veliči a parametrů zratového prouu, ta, ja bylo použito v ormě ČSN z rou 199 a ja je osu často používáo v aší oboré literatuře. Současě je vša upozorěo a olišosti symboliy pole orem EC, ja je prezetováa v apitole 5 Výpočet zratových prouů pole platých orem. Porováí obou symboli pro výrazy použité v této apitole je v ásleující tabulce. Pro ozačeí omplexích veliči je v obou přípaech použito potržeí řívější symbolia upřeostňovala stříšu. V textu zařazeé přílay jeouchých eletricých obvoů mají osvětlit postupy praticého výpočtu zaotveého v ormách a ezahrují problematiu esouměrých zratů. traičí Symbol pole EC Výzam symbolu i (t) epoužívá se Průběh zratového prouu v závislosti a čase Počátečí souměrý rázový zratový prou (efetiví hoota) stáleý zratový prou m i p Nárazový zratový prou e th Evivaletí oteplovací prou vyp b Vypíací zratový prou (symetricý, stříavá složa) a vyp epoužívá se Stejosměrá (aperioicá) složa vypíacího zratového prouu i a i.c. Stejosměrá (aperioicá) složa zratového prouu i st i a.c. Stříavá (symetricá) složa zratového prouu t T Doba trváí zratu t mi t mi Nejratší oba vyputí E / 3 E Rázové (subtrazití) apětí sychroího stroje, fázové c /3 c /3 Napětí evivaletího zroje (efetiví hoota) Jmeovité apětí soustavy, sružeé (efetiví hoota) Jmeovité apětí sychroího stroje, sružeé (efetiví hoota) Vo_ zraty_ preasa_textfel

10 traičí Symbol pole EC Výzam symbolu M rm Jmeovité apětí asychroího motoru Jmeovitý prou sychroího stroje c c Napěťový součiitel K Součiitel árazového zratového prouu Součiitel pro výpočet souměrého zratového vypíacího prouu c /3 c /3 Napětí evivaletího zroje (efetiví hoota) mpeace V epoužívá se Vější impeace mpeace sychroího stroje M M mpeace asychroího motoru R st R Stříavá rezistace sychroího stroje R M R M Rezistace asychroího motoru R 1 R Rezistace a jeotu ély veeí X X X Rázová (subtrazití) reatace sychroího stroje (asyc. hoota), poélá epoužívá se Přechoá (trazití) reatace sychroího stroje, poélá X X Sychroí reatace (easyceá hoota), poélá X M X M Reatace asychroího motoru X 1 X Reatace a jeotu ély veeí epoužívá se Počátečí hoota přechoého zratového prouu (efetiví hoota) f f Frevece (Norma EC platí pro 50 i 60 Hz) T a epoužívá se Časová ostata záiu stejosměré složy zratového prouu T epoužívá se Časová ostata záiu přechoé (trazití) složy zratového prouu T epoužívá se Časová ostata záiu rázové (subtrazití) složy zratového prouu T epoužívá se Přechoá časová ostata asychroího motoru M LR Souměrý záběrový prou asychroího motoru Vo_ zraty_ preasa_textfel

11 Při eletricy vzáleém zratu pole Obr.1 má souměrá (stříavá) složa zratového prouu v postatě stálou veliost, s časem se ezmešuje. Obr.1 Průběh zratového prouu při zratu eletricy vzáleém Při zratu eletricy blízém, zázorěém a Obr., se veliost souměré (stříavé) složy zratového prouu měí. Pole ormy [] se za zrat eletricy blízý považuje zrat, při terém příspěve alespoň jeoho sychroího stroje přepoláaému počátečímu souměrému rázovému zratovému prouu přeračuje vojásobe jmeovitého prouu stroje, ebo zrat, při terém příspěve asychroích motorů elze zaebat, protože přeračuje 5 % počátečího souměrého zratového prouu bez motorů. Obr. Průběh zratového prouu při zratu eletricy blízém. Na Obr.3 je výslee výpočtu průběhu zratového prouu při eletricy blízém trojfázovém zratu. Výpočet provela firma ABB pro vypíač ve vývou geerátoru, s respetováím vlivu oblouu ve vypíači. Vlivem oporu oblouu ochází rychlejšímu záiu stejosměré složy zratového prouu pou by ebyl opor oblouu o výpočtu zahrut, zratový prou by procházel přirozeou ulou pozěji. Vo_ zraty_ preasa_textfel

12 Obr.3 Příla výsleu výpočtu průběhu zratového prouu ve vývou geerátoru Chováí sychroího stroje obecě popisuje soustava rovic (Parovy rovice), ze terých lze ovoit i vzorečy pro výpočet průběhu zratového prouu při zratu ve vývou geerátoru pro růzé parametry ustáleého chou pře zratem. Pro složitější zapojeí s více zroji zratového prouu je vša již uté použít výpočetí program. Na Obr.4 je příla zapojeí, pro terá lze určit průběh zratového prouu jeouchými výpočetími prostřey pouze tehy, jestliže oba zroje zratového prouu jsou eletricy shoé. Pou tomu ta eí, protéá v zapojeí A spojovacím veeím mezi oběma zroji vyrovávací prou a výsleý zratový prou eí á prostým součtem prouů těchto zrojů. apojeí A lze trasfigurovat a zapojeí B, ve terém přitéá o zratu prou o růzých zrojů společou cestou. Pro přípay mřížových sítí a sítí se společou cestou zratových příspěvů jsou proto v ormách pro praticé výpočty zratů efiováy zjeoušeé postupy, umožňující staoveí požaovaých parametrů zratového prouu, obvyle a straě bezpečosti. Obr.4 K otázce staoveí průběhu zratového prouu jeouchými prostřey Vo_ zraty_ preasa_textfel

13 Průběhy zratového prouu a jeho slože v jeouchém zratovém obvou při eletricy vzáleém zratu jsou a Obr.5 a Obr.6. Průběh zratového prouu v uvažovaém obvou vyplývá z řešeí ifereciálí obvoové rovice s příslušými orajovými (počátečími) pomíami. Obr.5 Eletricy vzáleý zrat bez vziu stejosměré složy Přepola ávazosti průběhu stříavé složy zratového prouu a počátu zratu a přechozí hootu prouu ovšem ebývá obecě splě. V taovém přípaě se vyvie časem zaiající stejosměrá složa zratového prouu o taové počátečí veliosti, terá zabezpečí ávazost výsleého průběhu zratového prouu a prou procházející obvoem pře zratem, ja je azačeo a Obr.6. Průběh slože zratového prouu a jeho charateristicé hooty pole Obr.6 pro shoý eletricý obvo jao je a Obr.5 popisují vztahy (4.). stříavá složa (perioicá, souměrý zratový prou): stejosměrá složa (aperioicá): výsleý průběh s ejvětší možou stejosměrou složou: Obr.6 Eletricy vzáleý zrat s ejvětším výsytem stejosměré složy Vo_ zraty_ preasa_textfel

14 Průběhy pole Obr.6: i st(t) i (t) i..cos t st (t) i (t) a c 3 t...f T i a(t) t / T..e a T a X.R Ta Ta..cos t..e..( cos t e ) K. i (t 0,01) a 1 0,01/T t K e vyp mi/t a a vyp..e Pozáma: veeé výrazy pro m a součiitel árazového zratového prouu K platí při f=50 Hz. V ormě [] a alších materiálech pole EC se pro součiitel árazového zratového prouu uváí, jao ostatečě přesý pro 50 i 60 Hz, vzorec (4.3). t m (4.) 3..R / X 10, 0, 98.e (4.3) V přípaě, že zrat je v eletricé blízosti sychroího stroje, je průběh zratového prouu složitější, protože se projeví změa eletricých parametrů stroje během zratu, ja je azačeo a Obr.7. Reatace stroje se postupě měí z hooty rázové a přechoou a sychroí, vztah popisující průběh zratového prouu proto obsahuje tomu opovíající čley a časové ostaty. stříavá složa (perioicá, souměrý zratový prou) stejosměrá složa (aperioicá) výsleý průběh s ejvětší možou stejosměrou složou Obr.7 rat eletricy blízý sychroímu stroji Vo_ zraty_ preasa_textfel

15 Průběhy pole Obr.7: i i (t)..e t / T.cos t.e.cos t.cos t t / T st c ; V Rst jx RV jx V 3 c ; i a(t) t / T..e a 3Rst jx V a(t) t / T t / T i..e.cos t.e (t 0,01). ; f / ; t (t) ist(t) T...f T c R jx 3 a st st X X V. R R.cos t.cos t. e t m mi/t K. i vyp mi a a vyp..e Pozáma: Při výpočtu pole EC se vzorec(4.3) používá pro výpočet součiitele árazového zratového prouu i při eletricy blízém zratu s tím, že se místo sutečých stříavých rezistací strojů R st použijí postatě větší fitiví rezistace R f, terými se respetuje též zaiáí stříavé složy v průběhu prví půlperioy zratového prouu. Norma [] uává staarí poměry R V V t / T a (4.4) f / X pro 3 ategorie geerátorů. Průběh stříavé složy zratového prouu při elším trváí zratu může též být ovlivě vzrůstem buícího prouu. Teto jev, stejě jao olišý průběh zratového prouu při zratu v blízosti sychroího stroje s vyilými póly, výrazy (4.4) ezachycují. stříavá složa (perioicá, souměrý zratový prou) stejosměrá složa (aperioicá) výsleý průběh s ejvětší možou stejosměrou složou Obr.8 rat a svorách asychroího motoru Vo_ zraty_ preasa_textfel

16 Průběhy pole Obr.8: c 1 3 M i (t)..e t / T M c M R M jx M.cos t M st. i (t) i st (t) i (t) K. i (t 0,01) m a.. i 3. a(t) t / T..e a...f T X M T M Ta. R t / TM t / Ta t / Ta e.cos t e..e. cos t 1 tmi / T.e M tmi /Ta vyp a vyp..e. vyp M 0 Pozáma: Pole EC se bere součiitel c jeotý, impeace motoru se eoriguje. Norma [] uává staarí poměry R M /X M pro 3 ategorie asychroích motorů. Souměrý vypíací prou se určuje obobě jao v přípaě sychroího stroje pomocí součiitele, s oatečou orecí součiitelem q: b3m.q., přičemž f M / M; tmi a q f PrM / p; t mi, q1, e p je počet pólových vojic asychroího motoru. V přípaě zratového příspěvu asychroího motoru při zratu za vějším impeací V pole Obr.9 se přepoláá, že impeace vložeá mezi motor a místo zratu ovliví časovou ostatu stejosměré složy, ale ioliv veliost časové ostaty záiu stříavé složy zratového prouu. (4.5) stříavá složa (perioicá, souměrý zratový prou) stejosměrá složa (aperioicá) výsleý průběh s ejvětší možou stejosměrou složou Obr.9 ratový příspěve asychroího motoru při zratu za vější impeací V Vo_ zraty_ preasa_textfel

17 Průběhy pole Obr.9: c 1 3 M i (t)..e t / T V.cos t M st. M c M R M jx M T K. i (t 0,01) m X M M. RM i 3. a(t) t / T..e a t / T i (t) ist(t) ia (t).. e.cos t.e t mi T M vyp / e t / M T a T a...f T X M X V. R R tmi/t..e a 0 a vyp Pozáma: Pro olišý postup pole EC platí pozáma za výrazy (4.5). M V (4.6) Na Obr. 10 je a přílau vou geerátorů připojeých raiálě o místa zratu vyzačeo slučováí jejich zratových příspěvů. Pro stejé zapojeí je pa a Obr.11 ve zjeoušeé formě azače pricip metoy jeiého zroje apětí v místě zratu, a teré je založe výpočet zratů pole orem u ás v současosti platých. Obr.10 Slučováí ílčích zratových příspěvů zrojů připojeých raiálě o místa zratu Pro ažý ze zrojů lze určit jeho zratový příspěve samostatě. Ochyla vitřího apětí zrojů o jmeovitého apětí je respetováa apěťovými součiiteli c 1 a c. Výrazy Obr.10: 1 c1 1 3R jx c (4.7) 3R jx Obr.11 Pricip metoy evivaletího zroje v místě zratu pro schéma jao a Obr.10 Jeiým zrojem apětí je evivaletí zroj, umístěý v místě zratu. Vitří apětí zrojů zratového prouu jsou ahrazea zraty. Vitří impeace geerátorů jsou origováy orečími součiiteli K 1 a K. Vo_ zraty_ preasa_textfel

18 Výrazy Obr.11: 1 c 1 3.K 1R1 jk 1X K R jk X výp c 3 výp c 3.K R jk X K R jk X (4.8) Vztahy pro staoveí orečích součiitelů pro výpočet zratových prouů pole metoiy EC jsou ovozey v materiálu [3]. Přílaem použití metoy superpozice může být staoveí orečího součiitele K postupem pole Obr.1. a) b) c) a) stav pře zratem, a svorách geerátoru je regulovaé apětí = b) zaveeo apětí jao pře zratem, v opačém smyslu c) superpozice obvoů a) a b) pro určeí zratového příspěvu (S) Obr.1 Korečí součiitel K a superpozice prouů pole EC Pro prou pře zratem, prou po zaveeí opačého apětí v místě zratu superpozicí staoveý, zratový prou a vitří apětí geerátoru E platí (4.9): E / S R jx S E 3 b E /. 3 / 3 / b R / 3 jx R jx R jx R jx /. cos j si. R j 3 E 3 X b, výsleý, (4.9) Použijeme-li pro výpočet výsleého zratového prouu evivaletí zroj apětí v místě zratu c 3, ostaeme vztah (4.10): / c / 3 E S (4.10) R jx K R jx e vztahu (4.10) a výrazu pro E ve (4.9) lze staovit vzorce pro orečí součiitel impeace geerátoru K, ja jsou uveey ve (4.11): Vo_ zraty_ preasa_textfel

19 K 3 R.cos X.si j X.cos R. si 1 Pro (R X ) platí přiblížeí: (Je zaveea poměrá hoota rázové reatace geerátoru K c Pro zrat a geerátoru jmeovitě zatížeém ostáváme: x 3 c 1 / x si X /, e / S K.) c 1 x si (4.11) álaí ruhy zratů jsou a Obr. 13. Pro tyto ruhy zratů je v ormě [] zařaze přibližý iagram (půvoě prezetovaý pouze pro poměry X /X 1 a X /X 0 ), schématicy azačeý a Obr.14, pole terého lze ohaout, při jaém ruhu zratu můžeme očeávat ejvětší zratový prou. V oblasti ozačeé EE, ve teré je ejvětším zratovým prouem prou teoucí o země při vojitém zemím zratu, je též zratový prou při jeofázovém zratu větší ež při zratu trojfázovém. TROJFÁOVÝ DVOFÁOVÝ DVOFÁOVÝ EMNÍ JEDNOFÁOVÝ Obr.13 álaí ruhy zratů Vo_ zraty_ preasa_textfel

20 Obr.14 rat ávající ejvětší zratový prou Evivaletí oteplovací prou e pro obu trváí zratu t lze určit z průběhu zratového prouu a zálaě jeho efiice (4.1), výpočtem Jouleova itegrálu: e.t t i 0 t t (4.1) V praticých apliacích se počítá pro maximálí zratový prou s ejvětším možým výviem stejosměré složy pole vztahů (4.13). e. e t i 0 t t t. m (4.13) Dřívější ormy uávaly pro růzá místa a oby trváí zratu součiitele e. Norma [] převzala postup z řívější ormy EC 865, vycházející z metoy, terou zveřejil v roce 1949 R. Roeper. Ve výpočtu Vo_ zraty_ preasa_textfel

21 Jouleova itegrálu se zaebávají perioicé složy s frevecí f=50 a 100 Hz (f=60 a 10 Hz), teré mají a výslee pro reálé oby trváí zratu t malý vliv. Evivaletí oteplovací prou e se pa určuje pro aou obu trváí zratu pomocí součiitelů m a oečteých z grafů ebo spočítaých pole v ormě uveeých výrazů, ovozeých pro typový geerátor s parametry uveeými v [3]. Součiitel m terý charaterizuje účiy stejosměré složy zratového prouu, je uá v závislosti a obě t a součiiteli árazového zratového prouu K, součiitel charaterizující účiy stříavé složy zratového prouu je uá v závislosti a obě t a poměru počátečího rázového a ustáleého zratového prouu /. Pro ilustraci jsou azačey půvoí iagramy pole EC 865 a Obr. 15. V ormě [] jsou iagramy a vzorce atualizovaé, součiitel m je vyjáře v závislosti a součiu f.t a součiiteli árazového zratového prouu (orma platí pro freveci 50 i 60 Hz). Obr.15 rčováí hoot m a pro staoveí e z iagramů pro typový geerátor 5 Výpočet zratových prouů pole platých orem V současosti platé česé ormy pro výpočet zratových prouů jsou založey a materiálech EC, teré jsou, z velé části, po schváleí Evropsým výborem pro ormalizaci v eletrotechice (CENELEC) přebíráy o soustavy evropsých orem a po přeložeí jsou vyáváy s větším či meším časovým ostupem jao staar ČSN ebo poiová orma eergetiy (PNE). Soubor platých orem je začě rozsáhlý, staary a techicé zprávy jsou těsě provázáy, obsahují velé možství efiic, vzorců a iagramů, praviel, možých ochyle, jeouchých i složitějších přílaů a ovoláí a související materiály. Obtížě řešitelé situace astávají v oamžiu, y eletricé zařízeí vybuovaé v miulosti, avržeé pole tehy platých orem a oposu úspěšě provozovaé, se uáže, po proveeí otrolího výpočtu pole es platé ormy, jao evyhovující. 5.1 Charateristiy platých orem pro výpočet zratových prouů ČSN EN :00 (33 30) ratové prouy v trojfázových stříavých soustavách - Část 0: Výpočet prouů. Vo_ zraty_ preasa_textfel

22 Norma [] je ieticá s EC :001. V česém vyáí ormy jsou formou pozáme zahruty opravy EC :001/Cor.1:00-0. Jeá se o zálaí ormu pro výpočet zratových prouů, alší platé staary a techicé zprávy tuto ormu oplňují, rozšiřují a oůvoňují. Oproti řívějším staarům, teré měly zála v EC 909 z rou 1988, je orma olišě uspořááa, výpočet eletricy blízých a eletricy vzáleých zratů eí rozěle o samostatých oílů. Byly změěy oporučovaé hooty apěťových součiitelů a upravey ěteré zálaí efiice. Výpočet zratů v blízosti geerátorů s bloovými trasformátory byl upřesě, oplěy byly výrazy pro eletráresý blo s trasformátorem bez regulace po zatížeím. Je požaováo použití origovaé impeace i pro síťové trasformátory. Byl oplě postup výpočtu zratových prouů při zratu a straě síťového trasformátoru v zapojeí Dy při přerušeí jeoho apájecího voiče a straě v a z orem zabývajících se imezováím s ohleem a účiy zratových prouů byl o ormy [] včleě postup pro výpočet Jouleova itegrálu a evivaletího oteplovacího prouu. Touto ormou byly zrušey ČSN ze září 199 a ČSN z listopau ČSN :004 ratové prouy v trojfázových stříavých soustavách - Část 1: Součiitele pro výpočet zratových prouů pole EC Norma [3] je ieticá s techicou zprávou EC TR :00 a ahraila ČSN EC (33 303) z věta 1997, terá byla přelaem EC 909-1:1991. V této techicé zprávě je oůvoěo použití metoy evivaletího apěťového zroje v místě zratu a vysvětle výzam apěťového součiitele c. ůvoěo je použití orečích součiitelů eje pro zratové impeace geerátorů, bloových trasformátorů a eletráresých bloů, ale ově i pro impeace síťových trasformátorů (součiitele K, K S, K SO, K, S, K T, S, K, SO, K T, SO, K T ). Mimo tyto orečí součiitele jsou v této publiaci zůvoěy a ovozey výrazy pro alší součiitele sloužící v ormě [] určeí parametrů zratového prouu (součiitele,,, q, m, ). V závěru techicé zprávy jsou ovozey pomocé výrazy použitelé pro posouzeí možosti zaebat příspěve asychroích motorů. ČSN :004 ratové prouy v trojfázových stříavých soustavách - Část : Data pro výpočty zratových prouů v soulau s EC Norma [4] byla zpracováa pole techicé zprávy EC TR z rou 199. Tato techicá zpráva EC vša byla v roce 008 ahrazea oplěým a upřesěým ruhým vyáím [5]. Druhé vyáí techicé zprávy EC ebylo zatím zařazeo o soustavy evropsých orem a úajě se zatím epřipravuje ai jeho vyáí v česé verzi. Je vša zřejmě pouze otázou času, y orma ČSN [4], již přeoaá publiací [5], přestae platit. EC/TR , Eitio.0, Short-circuit currets i three-phase a.c. systems Part : Data of electrical equipmet for short-circuit curret calculatios V techicé zprávě [5] jsou zpracováy a vyhoocey parametry eletricého zařízeí pro freveci 50 i 60 Hz, a zálaě úajů, posytutých ároími výbory člesých zemí EC. práva je určea jao pomůca pro výpočty zratových prouů pole orem [] a [6]. Výpočty zratů by měly být přeostě založey a úajích posytutých výrobcem zařízeí. Typicá ata eletricého zařízeí zpracovaá EC lze použít pro porováí ebo pro oha v přípaě, že přesější úaje ejsou ostupé. V techicé zprávě jsou soustřeěa ata sychroích strojů (geerátorů, motorů a ompesátorů), trasformátorů (vouviuťových, trojviuťových, bloových, síťových i autotrasformátorů), vrchích veeí (jeouchých a se věma potahy), abelů růzých typů a uspořááí a tuhých přípojicových veeí. Techicá zpráva EC [5] ebyla zatím zařazea o soustavy evropsých orem a emá česý evivalet. ČSN EN (33 30):010: e., ratové prouy v trojfázových stříavých soustavách Část 3: Prouy během vou esoumístých současých jeofázových zratů a příspěvy zratových prouů teoucích zemí Norma [6] je ieticá s ormou EC :009 a ahrazuje prví vyáí ČSN EN z rou 004, teré vša o 1. březa 013 platí souběžě s vyáím ruhým. Tato orma, s poěu Vo_ zraty_ preasa_textfel

23 rolomým a epříliš přesým ázvem, se porobě (včetě řešeých přílaů) zabývá věma specificými přípay, teré ostatečě eporývá zálaí orma [] : a) prouy při vou současých (simultáích) zemích spojeích v růzých místech a v růzých fázích soustavy s eúčiě uzeměým uzlem (střeí uzly zrojů jsou izolováy ebo uzeměy přes rezoačí tlumivu soustavy T) b) ílčími zratovými prouy teoucími zemí (včetě jejich rozložeí) při jeofázovém zratu v soustavě s účiě uzeměým uzlem (střeí uzly zrojů jsou uzeměy přímo ebo přes malou impeaci) Staoveí těchto poruchových prouů je ůležité pro určeí iuovaých apětí ebo otyových a roových apětí a zvýšeého poteciálu země v eletrárách a eletricých staicích a u stožárů veovích veeí. Norma se taé zabývá výpočtem reučích fatorů veovích veeí a abelů. EC/TR : First eitio: , Techical report. Short-circuit currets i three-phase a.c. systems Part 4: Examples for the calculatio of short-circuit currets Techicá zpráva EC [7] byla začleěa o soustavy ašich orem jao PNE :001 Přílay výpočtu zratových prouů ve stříavých sítích. Obsahuje, mimo přílay výpočtů, též ěteré oplňující iformace zálaí ormě []. V apitole jsou apříla vztahy související s iterpretací a měřeím sousleých, zpětých a etočivých impeací veovích veeí, trasformátorů, geerátorů a eletráresých bloů. Taé je v í poměrě obsáhlý přehle áhraích schémat trasformátorů v sousleé a etočivé složové soustavě a směré hooty pro určeí etočivé reatace trasformátorů pole jejich ostruce a zapojeí. Pro jeouchý přípa zratu a vývou 400 V apájeém ze vou paralelích trasformátorů jsou z techicých parametrů zařízeí staovey sousleé a zpěté impeace síťového apáječe v, síťových trasformátorů a abelových i veovího veeí, sestavea áhraí schémata složových soustav. Pro růzá místa zratu jsou počítáy a isutováy hooty počátečího rázového zratového prouu a árazového zratového prouu te je urče třemi možými postupy pole ormy []. Taé je urče Jouleův itegrál při vypíáí jeotlivých zratů jističem ebo pojistou. Příla v apitole 4 se zabývá jeouchou soustavou s trasformací 33/6 V, zahrující i asychroí motory 6 V. Výpočet trojfázového zratu je provee růzými způsoby, s omplexími hootami impeací, ebo s reatacemi (metoou evivaletího zroje), s absolutími hootami i s hootami procetími a taé je olože, pro porováí, výpočet metoou superpozice. Další příla v apitole 5 oumetuje výpočet trojfázových zratových prouů ve vývou eletráresého blou a v rozvou vlastí spotřeby eletráry s motory v a supiami motorů. V apitole 6 je zaái zušebího přílau pro výpočet zratů výpočetími programy. V tabulce 1 a 13 jsou výsley výpočtu pro maximálí trojfázový a jeofázový zrat v efiovaých místech zratu. Výsley výpočtu proveeé zoušeým programem by se eměly o uveeých výsleů lišit o více ež ±0,0 %. Je to pomía utá, ioliv vša postačující, proázáí, že výpočetí program splňuje požaavy staaru[]. ČSN EN ( ):1997, ratové prouy Výpočet účiů Část1: Defiice a výpočetí metoy Norma [8] [6] je ieticá s ormou EC 865-1:1993. V roce 007 byla této ČSN vyáa ČSN EN , OPRAVA 1, ieticá s opravou EC 865-1:1993/Cor.: Techicá supia EC TC 73 vša v úoru 010 zveřejila oečý ávrh pro hlasováí ormy EC , E.3.0, terý byl v roce 011 schvále. V současé obě se připravuje tisu přela, jao ČSN EN , ruhé vyáí. Normu je možé použít e staoveí silových a tepelých účiů stříavých zratových prouů, staoveých pole EC Obsahuje postupy pro výpočet eletromageticého účiu a tuhé a ohebé voiče a tepelého účiu a holé voiče. EC/TR : , Techical report. Short-circuit currets Calculatio of effects, Part : Examples of calculatios Vo_ zraty_ preasa_textfel