PODNIKOVÁ NORMA ENERGETIKY

ČEZ distribuce, E.ON CZ, E.ON distribuce, PRE distribuce, ČEPS PODNIKOVÁ NORMA ENERGETIKY Vysokonapěťová spínací a řídicí zařízení Aplikační příručka pro používání normy IEC 62271-100, normy IEC 62271-1 a dalších norem IEC souvisejících s vypínači střídavého proudu PNE 35 4220 Odsouhlasení normy Konečný návrh podnikové normy energetiky pro rozvod elektrické energie odsouhlasily tyto organizace: ČEPS, a.s., ČEZDistribuce, a.s., E.ON Česká republika, s.r.o., E.ON Distribuce, a.s. a PREdistribuce, a.s. Tato norma vychází z technické zprávy IEC/TR 62271-306 a platí pro vypínače střídavého proudu vnitřního a venkovního provedení pro použití v sítích s kmitočtem 50 Hz a 60 Hz o napětích nad 1 000 V. I když je norma IEC/TR 62271-306 určena pro vypínače, některé kapitoly (např. kapitola 5) platí obecně pro spínací a řídicí zařízení. Předmluva Citované normy ČSN EN 62271-1 (35 4220) Vysokonapěťová spínací a řídicí zařízení - Část 1: Společná ustanovení ČSN EN 62271-101(35 4220) Vysokonapěťová spínací a řídicí zařízení - Část 101: Syntetické zkoušky ČSN EN 62271-104 (35 4220) Vysokonapěťová spínací a řídicí zařízení - Část 104: Spínače střídavého proudu pro jmenovitá napětí 52 kv a vyšší Vypracování normy Zpracovatel: Ing. Ivan Hála, IČ 60494182 Pracovníci Komise pro technickou normalizaci při ČSRES: Ing. Pavel Kraják a Ing. Jaroslav Bárta Návaznost: IEC/TR 62271-306 z roku 2012 Účinnost od: 2014-07-01 1

Obsah Oddíl A - Obecná část... 10 A.1Obecně... 10 A.1.1Rozsah platnosti... 10 A.1.2Seznam zkratek... 10 A.2Vývoj norem IEC pro vysokonapěťové vypínače... 10 A.3Klasifikace vypínačů... 13 A.3.1Obecně... 13 A.3.2Třídy E1 a E2 elektrické trvanlivosti... 13 A.3.3Třídy C1 a C2 pro spínání kapacitního proudu... 14 A.3.4Třídy M1 a M2 mechanické trvanlivosti... 14 A.3.5Třídy S1 a S2... 14 A.3.5.1Obecně... 14 A.3.5.2Kabelová síť... 15 A.3.5.3Síť venkovního vedení... 15 A.3.6Závěr... 15 Oddíl B - Volba vypínačů pro provoz (praktická část)... 16 B.1Všeobecně... 16 B.2Volba jmenovitých hodnot pro provozní podmínky... 16 B.2.1Místní atmosférické a klimatické podmínky... 16 B.2.2Volba jmenovitého napětí... 16 B.2.3Jmenovitá izolační hladina (viz též kapitola C.2)... 17 B.2.4Korekční činitel pro nadmořskou výšku (viz též kapitola C.3)... 20 B.2.4.1Příklady použití korekčního činitele na nadmořskou výšku... 20 B.2.5Jmenovitý kmitočet... 21 B.2.5.1Obecně... 21 B.2.5.2Použitelnost typových zkoušek při různých kmitočtech... 21 B.2.5.2.1Zkoušky oteplení... 21 B.2.5.2.2Zkoušky krátkodobým a dynamickým výdržným proudem... 22 B.2.5.2.3Zkratové zapínací zkoušky... 22 B.2.5.2.4Svorkové zkraty (přímé a syntetické zkoušky)... 22 B.2.5.2.5Blízké zkraty (přímé a syntetické zkoušky)... 23 B.2.5.2.6Spínání kapacitního proudu... 23 B.2.6Jmenovitý proud (viz též kapitola C.4)... 23 B.2.6.1Obecně... 23 B.2.6.2Proudovodná schopnost za různých podmínek okolní teploty a zatížení... 24 B.2.6.2.1Obecně... 24 B.2.2.6.2Schopnost přenášení nepřetržitého zatěžovacího proudu založená na skutečné okolní teplotě... 24 B.2.6.2.3 Schopnost přenášení krátkodobého zatěžovacího proudu... 25 B.2.7 Volba přechodného zotaveného napětí (TRV)... 26 B.2.8Volba jmenovitých hodnot pro poruchové podmínky - Volba jmenovité zkratové vypínací schopnosti (viz též kapitola C.7)... 27 Strana 2

B.2.9Spínání v nesynchronním stavu (viz též kapitola C.8)... 28 B.2.10Spínání kapacitních proudů (viz též kapitola C.9)... 28 B.2.10.1Obecně... 28 B.2.10.2Všeobecné úvahy týkající se aplikace... 29 B.2.10.2.1Obecně... 29 B.2.10.2.2Maximální napětí pro aplikace... 29 B.2.10.2.3Jmenovitý kmitočet... 29 B.2.10.2.4Jmenovitý kapacitní proud... 29 B.2.10.2.4.1Obecně... 29 B.2.10.2.4.2Venkovní vedení a kabely... 29 B.2.10.2.4.3Kondenzátorové a filtrační baterie... 29 B.2.10.2.5Napětí a podmínky uzemnění sítě... 29 B.2.10.2.6Chování vypínače při průrazech... 29 B.2.10.2.7Třída vypínače... 30 B.2.10.2.8Přechodná přepětí a omezení přepětí... 30 B.2.10.2.8.1Obecně... 30 B.2.10.2.8.2Přepětí... 30 B.2.10.2.8.2.1Obecně... 30 B.2.10.2.8.2.2Spínání kondenzátorových baterií... 30 B.2.10.2.8.2.2.1Obecně... 30 B.2.10.2.8.2.2.2Místní účinky... 30 B.2.10.2.8.2.2.3Vzdálené účinky... 30 B.2.10.2.8.2.3Spínání vedení a kabelů... 31 B.2.10.2.8.2.3Omezení přepětí... 31 B.2.10.2.9Nezatížená venkovní vedení... 31 B.2.10.2.9.1Obecně... 31 B.2.10.2.9.2Nabíjecí proud vedení... 31 B.2.10.2.9.3Kompenzovaná venkovní vedení... 31 B.2.10.2.9.4Zotavené napětí nezatíženého vedení... 31 B.2.10.2.10Kondenzátorové baterie... 31 B.2.10.2.10.1Obecně... 31 B.2.10.2.10.2Proud kondenzátorové baterie... 32 B.2.10.2.11Spínání s vloženým transformátorem... 32 B.2.10.2.12Účinky přechodových proudů... 32 B.2.10.2.12.1Obecně... 32 B.2.10.2.12.2Působení celkového vybíjecího proudu kondenzátorové baterie... 33 B.2.10.2.13Působení při spínání kapacitního proudu při zkratu... 34 B.2.10.2.14Účinek zátěže... 34 B.2.10.2.15Účinek opětného zapínání... 34 B.2.10.2.16Tepelné omezení rezistoru... 34 B.2.10.2.17Volba použití různých druhů vypínačů... 34 B.2.10.2.17.1Obecně... 34 B.2.10.2.17.2Olejové vypínače... 35 B.2.10.2.17.2.1Průrazy... 35 3

B.2.10.2.17.2.2Předzápaly... 35 B.2.10.2.17.3Vakuové vypínače... 35 B.2.10.2.17.3.1Průrazy... 35 B.2.10.2.17.3.2 Neúplné průrazné výboje (NSDD)... 35 B.2.10.2.17.3.3Předzápaly... 35 B.2.10.2.17.4Vypínače SF6... 35 B.2.10.2.17.4.1Průrazy... 35 B.2.10.2.17.4.2Předzápaly... 36 B.2.10.2.17.5Tlakovzdušné vypínače... 36 B.2.10.2.17.5.1Průrazy... 36 B.2.10.2.17.5.2Předzápaly... 36 B.2.11Spínání induktivního proudu (viz též kapitola C.10)... 36 B.2.11.1Obecně... 36 B.2.11.2Spínání kompenzační tlumivky... 36 B.2.11.2.1Obecně... 36 B.2.11.2.2Specifikace a volba vypínače... 36 B.2.11.3Spínání motorů... 37 B.2.11.3.1Obecně... 37 B.2.11.3.2Specifikace vypínače... 37 B.2.11.3.3Volba vypínače... 37 B.2.11.4Spínání nezatíženého transformátoru... 37 B.2.11.4.1Specifikace a volba vypínače... 37 B.3Přeprava, skladování, montáž, provoz a údržba... 37 B.3.1Obecně... 37 B.3.2Přeprava a skladování... 37 B.3.3Montáž... 38 B.3.4Přejímky... 38 B.3.5Provoz... 39 B.3.6Údržba... 40 B.4Plynotěsnost (viz též kapitola C.12)... 40 B.4.1Specifikace... 40 Oddíl C - Volba vypínačů pro provoz (teoretická část)... 41 C.1Obecně... 41 C.2Jmenovitá izolační hladina (viz též článek B.2.3)... 41 C.2.1Obecně... 41 C.2.2Namáhání podélným napětím... 43 C.2.3Postupy zkoušky výdržným impulsním napětím... 43 C.2.3.1Obecně... 43 C.2.3.2Postup pro vysokonapěťové spínací přístroje... 43 C.2.4Dodatečná kritéria pro vyhodnocení zkoušky... 43 C.2.4.1Postup B... 43 C.2.4.2Postup C... 44 C.2.5Základní informace týkající se izolačních hladin a zkoušek... 44 C.2.5.1Obecně... 44 4

C.2.5.2Izolace fáze-zem... 44 C.2.5.3Izolace fáze-fáze... 44 C.2.5.4Podélná izolace... 44 C.2.5.5Odpojovací dráha... 44 C.2.5.6Kombinované napěťové zkoušky... 44 C.2.6Úvahy týkající se výdržného napětí při atmosférickém impulsu pro vakuová zhášedla... 45 C.2.6.1Obecně... 45 C.2.6.2Zhoršení stavu v provozu... 45 C.2.6.3Zlepšení stavu v provozu... 46 C.3Korekční činitelé (viz též článek B.2.4)... 46 C.3.1Korekční činitel na nadmořskou výšku... 46 C.3.1.1Obecně... 46 C.3.2Korekční činitel vlhkosti... 47 C.4Jmenovitý proud (viz též článek B.2.6)... 48 C.4.1Obecně... 48 C.4.2Jmenovitý proud... 48 C.4.3Proudovodná schopnost za různých podmínek okolní teploty a zatížení... 49 C.4.4Obecně... 49 C.4.5Schopnost přenášení nepřetržitého zatěžovacího proudu založená na skutečné okolní teplotě... 49 C.4.6 Schopnost přenášení krátkodobého zatěžovacího proudu... 50 C.4.7Vliv nadmořské výšky místa montáže spínacího a řídicího zařízení... 50 C.5Zkoušky oteplení... 51 C.5.1Vliv kmitočtu sítě na oteplení a zkoušky oteplení... 51 C.5.2Zkouška oteplení u vakuových vypínačů... 51 C.5.3Měření rezistance... 51 C.6Přechodné zotavené napětí (TRV) (viz též článek B.2.7)... 51 C.6.1Harmonizace zotavených napětí mezi IEC a IEEE... 51 C.6.1.1Obecně... 51 C.6.1.2Podobnosti mezi normami... 52 C.6.1.3Rozdíly mezi normami... 52 C.6.1.4Důležitost harmonizace TRV... 53 C.6.2Počáteční přechodné zotavené napětí (ITRV)... 53 C.6.2.1Základy pro specifikaci... 53 C.6.2.2Tvary ITRV... 53 C.7Volba jmenovitých hodnot pro poruchové podmínky (viz též článek B.2.8)... 55 C.7.1Svorkové zkraty... 55 C.7.1.1Obecně... 55 C.7.1.2Prokázání doby hoření oblouku... 56 C.7.1.3Charakteristiky zotaveného napětí... 56 C.7.1.3.1Hodnoty strmosti nárůstu zotaveného napětí a časová zpoždění... 56 C.7.1.3.2Činitelé amplitudy... 56 C.7.1.3.3Vhodnost použití vypínače o určitém jmenovitém zkratovém proudu pro použití pro nižší zkratové požadavky... 56 C.7.2Blízké zkraty... 57 C.7.2.1Požadavky na blízké zkraty... 57 5

C.7.2.2Základní údaje pro specifikaci... 57 C.7.3Dvojité zemní spojení... 58 C.7.3.1Základy pro specifikaci... 58 C.8Spínání v nesynchronním stavu (viz též článek B.2.9)... 58 C.8.1Referenční podmínky sítě... 58 C.8.1.1Obecně... 58 C.8.1.2Případ A... 59 C.8.1.3Případ B... 59 C.9Spínání kapacitních proudů (viz též článek B.2.10)... 60 C.9.1Obecná teorie spínání kapacitního proudu... 60 C.9.1.1Vypínání kapacitní zátěže... 60 C.9.1.1.1Kondenzátorové baterie... 60 C.9.1.1.1.1Obecně... 60 C.9.1.1.1.2Kapacitní proud... 60 C.9.1.1.1.3Zotavené napětí... 61 C.9.1.1.2Nezatížené kabely... 64 C.9.1.1.2.1Nabíjecí proud kabelu... 64 C.9.1.1.3Nezatížená venkovní vedení... 64 C.9.1.1.3.1Nekompenzovaná venkovní vedení... 64 C.9.1.1.3.1.1Nabíjecí proud vedení... 64 C.9.1.1.3.2Kompenzovaná venkovní vedení... 64 C.9.1.1.3.2.1Obecně... 64 C.9.1.1.3.3Spínání proudů nezatížených dlouhých vedení... 65 C.9.1.1.4Činitelé napětí pro zkoušky spínání kapacitního proudu... 65 C.9.1.2Zapínání kapacitní zátěže... 66 C.9.1.2.1Obecně... 66 C.9.1.2.2Kondenzátorové baterie... 66 C.9.1.2.2.1Obecně... 66 C.9.1.2.2.2Jednotková kondenzátorová baterie... 67 C.9.1.2.2.3Skupinová kondenzátorová baterie... 67 C.9.1.2.3Kabely... 67 C.9.1.2.3.1Obecně... 67 C.9.1.2.3.2Plně kompenzovaný kabel... 67 C.9.1.2.3.3Částečně kompenzovaný kabel... 67 C.9.1.2.3.4Shrnutí... 67 C.9.1.2.4Nárazový proud kabelu... 68 C.9.1.2.4.1Obecně... 68 C.9.1.2.5Připojování a odpojování venkovních vedení... 69 C.9.2Neúplné průrazné výboje (NSDD)... 69 C.9.3Úvahy týkající se kapacitních proudů a zotavených napětí při zkratu... 69 C.9.3.1Činitelé napětí a proudu... 69 C.9.3.2Důvody, proč nejsou tyto konkrétní zkoušky povinně zavedeny v normě... 69 C.9.3.3Příspěvek kondenzátorové baterie do zkratu... 70 C.9.3.4Spínání venkovních vedení v přítomnosti zkratu... 70 6

7 PNE 35 4220 C.9.3.5 Spínání kondenzátorových baterií v přítomnosti zkratu... 70 C.9.3.5.1Obecně... 70 C.9.3.6 Spínání kabelů v přítomnosti zkratu... 70 C.9.3.7Příklady možných použití... 70 C.9.4Vysvětlující poznámky týkající se zkoušek spínání kapacitního proudu... 71 C.9.4.1Obecně... 71 C.9.4.2 Chování vypínače při průrazech... 71 C.9.4.3Postup zkoušky... 71 C.10Spínání induktivního proudu (viz též článek B.2.11)... 71 C.10.1Obecně... 71 C.10.2Spínání kompenzační tlumivky... 71 C.10.2.1Obecně... 71 C.10.2.2Přepětí způsobené utržením proudu... 72 C.10.2.3Omezení přepětí... 73 C.10.3Spínání motorů... 74 C.10.3.1Obecně... 74 C.10.3.2Přepětí způsobená utržením proudu a znovuzápaly... 76 C.10.3.3Eskalace napětí... 76 C.10.3.4Virtuální utržení proudu... 76 C.10.3.5Omezení přepětí... 76 C.10.4Spínání nezatíženého transformátoru... 77 C.10.4.1Obecně... 77 C.10.4.2Přepětí... 78 C.10.4.3Omezování přepětí... 78 C.10.5Charakteristiky kompenzační tlumivky... 78 C.10.5.1Obecně... 78 C.10.5.2Tlumivky o napětích 72,5 kv a vyšších... 78 C.10.5.3Kompenzační tlumivky o jmenovitých napětích nižších než 72,5 kv... 79 C.10.6Charakteristiky sítě a elektrické stanice... 80 C.10.6.1Obecně... 80 C.10.6.2Charakteristiky sítě... 80 C.10.6.3Charakteristiky elektrické stanice... 80 C.11Různá opatření pro vypínací zkoušky... 81 C.11.1Energie potřebná pro ovládání pro jmenovitý sled spínání při zkratových zapínacích a vypínacích zkouškách... 81 C.11.2Alternativní pohony... 81 C.11.2.1Obecně... 81 C.11.2.2Závěry... 82 C.12Plynotěsnost (viz též kapitola B.4)... 82 C.12.1Zkoušení... 82 Oddíl D - Vysvětlující poznámky týkající se stejnosměrné časové konstanty jmenovitého zkratového vypínacího proudu u vysokonapěťových vypínačů... 83 D.1Obecně... 83 D.2Zvláštní časové konstanty... 83 Oddíl E - Vysvětlující poznámky týkající se změn TRV pro vypínače o jmenovitém napětí nad 1 kv do 100 kv... 85 E.1Všeobecně... 85

E.2Svorkový zkrat... 85 E.2.1TRV pro vypínače v sítích venkovního vedení... 85 E.2.2Doba zpoždění... 85 E.2.3Činitel amplitudy pro T100s a T100a... 86 E.2.4Činitel amplitudy pro T60, T30 a T10... 86 E.3Blízké zkraty... 86 E.4Nesynchronní stav... 87 E.5Zkraty omezené sériovými reaktory... 87 E.6TRV pro poslední vypínající pól / Uspořádání zkušebního obvodu... 87 Oddíl F - Historie vývoje vypínačů... 88 Oddíl G - Bibliografie... 89 Tabulka B.1 - Jmenovité izolační hladiny pro jmenovitá napětí řady I, rozsahu I... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.2 - Jmenovité izolační hladiny pro jmenovitá napětí rozsahu II... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.3 Zkoušky oteplení... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.4 Zkoušky krátkodobým výdržným proudem... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.5 Zkoušky dynamickým výdržným proudem... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.6 Zkoušky krátkodobým výdržným proudem... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.7 Svorkové zkraty: Souměrný zkušební sled... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.8 - Svorkové zkraty: Nesouměrný zkušební sled... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.9 Blízké zkraty... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.10 Spínání kapacitního proudu... Chyba! Záložka není definována. Tabulka B.11 Vztah mezi účiníkem nakrátko, časovou konstantou a průmyslovým kmitočtem... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.1 Třídy a tvary přepětí... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.2 Hodnoty pro m pro různé tvary napětí... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.3 Maximální okolní teplota v závislosti na nadmořské výšce (IEC 60943)... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.4 - Normalizované hodnoty počátečního přechodného zotaveného napětí Jmenovitá napětí 100 kv a vyšší... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.5 Příklad porovnání jmenovitých hodnot s aplikačními hodnotami (Ur = 420 kv)... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.6 Činitelé napětí pro jednofázové zkoušky spínání kapacitního proudu... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.7 Omezení přepětí způsobených utřením proudu a znovuzápaly u kompenzačních tlumivek.. Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.8 Hodnocení metod omezení přepětí způsobených znovuzápaly u spínání motorů... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.9 - Typické charakteristiky kompenzační tlumivky... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.10 Charakteristiky připojení pro instalace kompenzační tlumivky... Chyba! Záložka není definována. Tabulka C.11 Hodnoty kapacit různých zařízení elektrické stanice... Chyba! Záložka není definována. Obrázek B.1 Elektrická stanice, ve které dojde k velkým přechodným nárazovým proudům přes vypínače způsobeným paralelními kondenzátorovými bateriemi... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.1 Model průrazného výboje na vnější izolaci spínacího a řídicího zařízení o jmenovitých napětích nad 1 kv do 52 kv včetně... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.2 Porovnání norem IEEE, IEC a harmonizovaných TRV, příklad pro 145 kv při 100 % Isc s kpp = 1,3. Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.3 Znázornění ITRV a TRV svorkového zkratu... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.4 Znázornění sítě s dvoufázovým zemním spojením... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.5 Typické uspořádání sítě pro vypínání v nesynchronním stavu pro případ AChyba! Záložka není definována. 8

Obrázek C.6 Typické uspořádání sítě pro vypínání v nesynchronním stavu pro případ BChyba! Záložka není definována. Obrázek C.7 Jednofázový ekvivalentní obvod pro vypínání kapacitního proudu... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.8 Průběhy napětí a proudu při vypínání kapacitního proudu... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.9 - Průběhy napětí a proudu v případě průrazu... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.10 Nárůst napětí následnými průrazy... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.11 Zotavené napětí prvního vypínajícího pólu při vypnutí třífázové neúčinně uzemněné kapacitní zátěžechyba! Záložka není definována. Obrázek C.12 Zkrat v blízkosti kondenzátorové baterie... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.13 Obecný případ spínání kompenzační tlumivky... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.14 Jev utržení proudu... Chyba! Záložka není definována. Obrázek C.15 Ekvivalentní obvod motoru... Chyba! Záložka není definována. Obrázek F.1 Roky uvádění do provozu různých druhů vypínačů... Chyba! Záložka není definována. 9

Oddíl A - Obecná část A.1 Obecně A.1.1 Rozsah platnosti Tato norma PNE, která vychází z IEC/TR 62271-306 platí pro vypínače střídavého proudu vnitřního a venkovního provedení pro použití v sítích s kmitočtem 50 Hz a 60 Hz o napětích nad 1 000 V. POZNÁMKA I když je tato norma určena pro vypínače, některé kapitoly (např. kapitola 5) platí obecně pro spínací a řídicí zařízení. Tato norma je určena rozvodným podnikům, průmyslovým technikům, kteří specifikují a používají vysokonapěťové vypínače, vývojovým inženýrům, zkušebním technikům a technikům pracujícím v oblasti normalizace a poskytuje základní informace týkající se předpisů a hodnot uvedených v normě a obsahuje tak vysvětlení pro aplikaci norem IEC 62271-100 a IEC 62271-1, souvisejících norem a technických zpráv z oblasti vysokonapěťových vypínačů. Předpisy pro vypínače s úmyslnou nesoučasností mezi póly jsou uvedeny v IEC 62271-302. Tato norma neplatí pro vypínače určené pro elektrickou trakci, pro které platí IEC 60077. Tato norma neplatí pro generátorové vypínače instalované mezi generátorem a zvyšovacím transformátorem. Pro vypínače s odpojovací funkcí platí IEC 62271-108. Pro paralelní spínače střídavého proudu sériových kondenzátorů a jejich ochranná zařízení tato norma neplatí. Pro tyto spínače platí IEC 62271-109 a IEC 60143-2. A.1.2 Seznam zkratek TRV (transient recovery voltage) přechodné zotavené napětí ITRV (initial transient recovery voltage) počáteční přechodné zotavené napětí SLF (short-line fault) blízký zkrat NSDD (non-sustained disruptive discharge) neúplý průrazný výboj EMC (electromagnetical compatibility) elektromagnetivká kompatibilita A.2 Vývoj norem IEC pro vysokonapěťové vypínače Často se opakují dotazy týkající se interpretace norem IEC 62271-100 a IEC 62271-1. Ve většině případů tyto dotazy vznikají z neznalosti původu hodnot a požadavků uvedených v těchto normách. V Bibliografii je uveden vybraný počet vhodných publikací. Je však třeba si uvědomit, že technika vysokonapěťových vypínačů se soustavně zlepšuje a bude tomu tak i v budoucnu. Proto je jako zdroj informací vhodné přednostně používat publikace obsahující informace o chování sítě, jako jsou podmínky spínání, přechodných jevů atd. a ne informace o konstrukci spínacího zařízení. Vzhledem k tomu, že použití normalizovaného zařízení je všeobecně hospodárnější než použití speciální konstrukce, bude tato aplikační příručka sloužit technikům rozvodných a průmyslových podniků při volbě vhodných jmenovitých hodnot tak, aby odpovídaly jejich potřebám a požadavkům. Pomůže jim při specifikaci jejich vypínačů zvolit správné jmenovité hodnoty. Bude přitom respektován budoucí vývoj sítí a skutečnost, že současné vysokonapěťové vypínače jsou konstruovány a dodávány se životností několika desetiletí. Je třeba konstatovat, že některé podmínky mohou vyvolat požadavky, které neodpovídají normám pro vypínače. V těchto případech tato norma napomůže specifikovat různé jmenovité hodnoty nebo možné dodatečné zkoušky pro ověření vhodnosti vypínače pro konkrétní aplikace nebo podmínky. Normy mají odpovídat danému účelu, tzn., že by měly vyhovovat všeobecným požadavkům sítě tak, aby bylo zajištěno, že instalované zařízení pracuje správně. I když je nutné konstatovat, že 100 % požadavků provozních podmínek nemůže být pokryto, dlouhodobé zkušenosti s normami pro vysokonapěťová spínací zařízení ukazují, že podmínky sítě jsou všeobecně odpovídajícím způsobem pokryty. Při jejich revizi však musí být respektována zpětná vazba z provozu a nové směry vývoje zařízení a rozvoje sítě, což pro normalizaci znamená neustálý proces. Tato norma bude základem pro poskytnutí potřebných informací týkajících se pozadí změn v normách. 10

Spolu s rozvojem přenosových a distribučních sítí a s vývojem vysokonapěťových vypínačů bylo nutné vypracovat normy pro vypínače, nejprve na národní úrovni. Např. již v roce 1923 vzniklo první vydání britské normy B.S.S. č. 116 pro vypínače. Na konci dvacátých let dvacátého století byla zjištěna potřeba mezinárodní dohody pro specifikaci vysokonapěťových vypínačů, zvláště s ohledem na jejich chování při zkratu. To vedlo k ustanovení IEC Advisory Committee č. 17, která se poprvé sešla ve Stockholmu v roce 1930 a navrhla některá předběžná doporučení pro mezinárodní normalizaci vypínačů. Po řadě svolaných jednání byla v létě 1937 vydána první mezinárodně schválená norma IEC č.56 Vypínače střídavého proudu, kapitola I, Pravidla pro podmínky při zkratech, která se stal základem pro národní normy. První vydání IEC 56 bylo dvojjazyčné a mělo 55 stran. Již ve stejné době vznikla potřeba mít k dispozici osvědčení o zkouškách vydaných zkušebnami potvrzující shodu se specifikací normy. Druhá světová válka přerušila další práce na normách IEC pro vypínače. V roce 1954 vzniklo druhé vydání, které vycházelo z prvního vydání. Bylo doporučeno, aby IEC 56 měla pět kapitol v následujícím pořadí: Kapitola I Kapitola II Kapitola III Kapitola IV Kapitola V Zkratové podmínky. První vydání IEC 56 má být revidováno a rozšířeno do druhého vydání. Normální zatěžovací podmínky. Část 1 Oteplení Část II Pracovní podmínky Pevnost izolace Volba vypínačů pro provoz Údržba vypínače v provozu Ve skutečnosti se druhé vydání, stejně jako první vydání, nedostalo za kapitolu I. Bylo dvojjazyčné a celkově mělo 77 stran. Podle svého rozsahu platnosti pokrývalo vypínače střídavého proudu o napětí 1 000 V a vyšším. Mezi hlavní charakteristiky patřilo: vypínací schopnost byla vyjádřena v MVA dvěma hodnotami, jednou pro souměrný a druhou pro nesouměrný vypínací proud; TRV bylo jednofrekvenční. Překmit nebo vrcholová hodnota a kmitočet TRV nebo strmost nárůstu nebyly předepsány, ale měly být vyhodnoceny při zkouškách; činitel prvního vypínajícího pólu byl všeobecně 1,5. V poznámce však byla pro vypínače v uzemněných sítích dovolena hodnota 1,3; rozdíl mezi 50 Hz a 60 Hz nečinil problém, protože pro zapínací a vypínací zkoušky byla tolerance kmitočtu 25 %; zkratové vypínací zkoušky sestávaly ze zkušebních sledů 1 až 5 s 10 %, 30 %, 60 a 100 % jmenovitého souměrného a jmenovitého nesouměrného vypínacího proudu. Třetí vydání vzniklo v roce 1971 s novým uspořádáním. Platilo pro vysokonapěťové vypínače střídavého proudu o jmenovitém napětí nad 1 000 V a mělo šest částí vydaných jako samostatné publikace: Publikace 56-1: Publikace 56-2: Publikace 56-3: Publikace 56-4: Publikace 56-5: Publikace 56-6: Část 1: Všeobecně a definice Část 2: Jmenovité hodnoty Část 3: Provedení a konstrukce Část 4: Typové zkoušky a kusové zkoušky Část 5: Pravidla pro volbu vypínače pro provoz Část 6: Informace v poptávkách, nabídkách a objednávkách a pravidla pro přepravu, montáž a údržbu 11

IEC 56 měla v době vydání 294 stran, ale během následujících let bylo přidáno velké množství příloh. Nesynchronní stav byl zaveden v samostatné publikaci IEC 267. Třetí vydání představovalo první úplnou normu IEC pro vysokonapěťové vypínače obsahující původně zamýšlené cíle. Obsahovala také všeobecné požadavky, které jsou nyní zahrnuty v IEC 62271-1. V porovnání s druhým vydáním bylo zavedeno velké množství změn: poprvé byly specifikovány mechanické zkoušky, zkoušky izolačních vlastností, zkoušky pomocných a řídicích obvodů, zkoušky oteplení atd.; pro jmenovitý a vypínací proud byla použita řada R10; bylo použito dvouprametrové znázornění TRV (poprvé byl zde tento termín použit) a byly zavedeny definice, které se používají dosud; pro jmenovitá napětí do 100 kv platí činitel prvního vypínajícího pólu 1,5 a pro napětí 123 kv a vyšší platí alternativně 1,3 nebo 1,5; strmost nárůstu TRV napájecí strany pro napětí 123 kv a vyšší pro svorkový zkrat pro TD 4 je 1,0 kv/ s, pro TD 3 je 2,0 kv/ s, pro TD 2 je 5,0 kv/ s; byly zavedeny blízké zkraty. Předepsaná vlnová impedance je 480 pro 1 vodič/fázi (52-245 kv < 40 ka), 375 pro 2 vodiče/fázi a 330 pro 3 a 4 vodiče na fázi. Překmit pro stranu vedení je 1,7; 1,6 nebo 1,5. Strmost nárůstu strany zdroje je 0,67 kv/ s; byly předepsány zkoušky spínání kapacitního proudu (nezatížená vedení a kabely, jednotkové kondenzátorové baterie); byly definovány nejen postupy typových zkoušek, ale také postupy kusových zkoušek. Čtvrté vydání IEC 56 z roku 1987 odpovídalo uspořádání třetího vydání. Pro zabrání duplicit požadavků v různých normách pro vysokonapěťové spínací přístroje byla však IEC 56 redukována na ty požadavky, které platí konkrétně pro vypínače střídavého proudu. Společná ustanovení pro spínací a řídicí zařízení byla v roce 1980 vydána samostatná norma s označením IEC 694. Čtvrté vydání IEC 60056 bylo obsaženo v jedné publikaci o 329 stranách. Z hlediska uvedení do souladu se skutečnými provozními podmínkami byly zavedeny některé významné změny: vzhledem k tomu, že všechny sítě o jmenovitém napětí 245 kv a vyšším jsou účinně uzemněny, byl pro tuto napěťovou hladinu předepsán činitel prvního vypínajícího pólu 1,3. Pro 100 kv až 170 kv byly předepsány alternativní hodnoty 1,3 a 1,5; na základě výzkumů velkého počtu sítí byla zvýšena strmost nárůstu TRV na 2,0 kv/ s pro 100 %, 3,0 kv/ s pro 60 % a 5,0 kv/ s pro 30 % jmenovitého vypínacího proudu; z hlediska respektování vzájemného působení vodičů fáze vedení vlivem sil zkratového proudu, které způsobují, že nastane situace podobná jako pro jeden vodič, byla pro všechny zkoušky blízkého zkratu předepsána jednotná vlnová impedance 450. Překmit pro stranu vedení je 1,6; strmost nárůstu na straně zdroje je 2,0 kv/ s; pro jmenovitá napětí 100 kv a vyšší bylo zavedeno počáteční přechodné zotavené napětí (ITRV); byly zavedeny požadavky na nesynchronní stav; pro ověření bezprůrazového chování při vypínání kapacitního proudu byl zvýšen počet zkoušek na zkušební sled; také byl zvýšen počet funkcí při mechanických typových zkouškách z 1 000 na 2 000. A IEC 60056 se dále rozrůstala. Čtvrté vydání bylo revidováno a výsledkem bylo první vydání IEC 62271-100 z roku 2001. První vydání IEC 62271-100 mělo 575 stran. Uspořádání dokumentu bylo zachováno, ale jeho obsah byl revidován tak, aby respektoval zkušenosti z provozu a požadavky rozvodných podniků: s ohledem na mechanickou a elektrickou (pro vysoké napětí) trvanlivost a charakteristiky z hlediska průrazů při spínání kapacitní zátěže byla zavedena klasifikace vypínačů; pro velmi malou pravděpodobnost průrazů při spínání kapacitního proudu byly předepsány mnohem přísnější podmínky; byl omezen počet zkušebních vzorků pro typové zkoušky; některé zkušební postupy byly předepsány podrobněji; 12

zvláště byly zavedeny zkoušky kritických proudů a zkoušky jednofázového a dvoufázového zemního spojení; prakticky pro všechny hodnoty při typových zkouškách byly zavedeny tolerance; pro různé hladiny jmenovitého napětí byly zavedeny zvláštní časové konstanty delší než 45 ms. První vydání IEC 62271-100 bylo revidováno a druhé vydání vzniklo v roce 2008. Byly zavedeny následující hlavní změny: zavedení harmonizovaného (IEC a IEEE) tvaru TRV pro jmenovitá napětí 100 kv a vyšší (změna 1 k prvnímu vydání); zavedení příslušných TRV pro jmenovitá napětí nižší než 100 kv u kabelových sítí a venkovního vedení (změna 2 k prvnímu vydání); připojení IEC 61633 (Návod pro provádění zkratových a spínacích zkoušek kovově krytých vypínačů a vypínačů s uzemněnou nádobou) a IEC 62271-308 (Návod pro provádění nesymetrického zkratového vypínacího zkušebního sledu T100a). IEC 694 zahrnovala společná ustanovení pro zařízení spadající do činnosti subkomisí IEC SC 17A a SC 17C, jako jsou vypínače, odpojovače a uzemňovače, spínače a jejich kombinace s ostatními zařízeními, plynem izolované rozváděče atd. Tyto specifikace se týkaly hlavně normálních a zvláštních pracovních podmínek, jmenovitých hodnot a zkoušek elektrické pevnosti, jmenovitého a zkratového proudu pomocných a řídicích obvodů a společných ustanovení pro provedení a konstrukci. První vydání mělo 78 stran. Zkušenost s touto normou předepisující společná ustanovení byly velmi pozitivní. Při rozhodnutí o revizi IEC 694 byl respektován požadavek na zahrnutí položek, které doposud nebyly v normách zahrnuty. Velmi málo změn nebo úprav doznaly stávající kapitoly z prvního vydání. Druhé vydání s názvem Společná ustanovení pro vysokonapěťová spínací a řídicí zařízení vydané v roce 1996 s označením IEC 60694 obsahovalo, mimo jiné, nové kapitoly, které pojednávaly o bezpečnostních hlediscích elektrické, mechanické tepelné a provozní povahy. Ty měly hlavně dopad na pravidla pro návrh a konstrukci, stejně jako na zkoušky, které nyní také zahrnovaly body, jako je blokování, indikace polohy, stupeň ochrany krytem a těsnost. Novou a důležitou položkou, která byla zavedena byla elektromagnetická kompatibilita (EMC). Tato revize samozřejmě přihlížela k provozním a zkušebním zkušenostem, které byly shromážděny na základě prvního vydání. Např. byl omezen počet zkušebních vzorků, byly upřesněny podmínky pro identifikaci zkušebního předmětu a byla upřesněna kritéria pro posouzení zkoušky. Druhé vydání IEC 60694 bylo revidováno a vydáno v roce 2007 jakožto první vydání IEC 62271-1. Výrobci, uživatelé a zkušební laboratoře uznali, že spolehlivost vysokonapěťových spínacích zařízení má zásadní význam pro bezpečnost a pohotovost dodávky elektrické energie. Celková vysoká hladina spolehlivosti a výkonnosti, která je dnes běžná, má kořeny ve velmi dobré kvalitě norem pro vysokonapěťová spínací a řídicí zařízení. Tyto normy jsou průběžně modernizovány tak, aby odrážely skutečný stav daných technologií. A.3 Klasifikace vypínačů A.3.1 Obecně IEC 62271-100 definuje následující třídy vypínačů: Třída E1 a E2 elektrické trvanlivosti je definována v 3.4.112 a 3.4.112 z IEC 62271-100:2008; Třída C1 a C2 pro spínání kapacitního proudu je definována v 3.4.114 a 3.4.115 z IEC 62271-100:2008; Třída M1 a M2 mechanické trvanlivosti je definována v 3.4.116 a 3.4.117 z IEC 62271-100:2008; Třída S1 a S2 pro konkrétní aplikace sítě je definována v 3.4.119 a 3.4.120 z IEC 62271-100:2008. V této kapitole je podrobně pojednáno o různých třídách a jejich konkrétní aplikaci. A.3.2 Třídy E1 a E2 elektrické trvanlivosti Pro vypínače o jmenovitých napětích 52 kv jsou definovány dvě třídy: Třída E1: základní elektrická trvanlivost; Třída E2: elektrická trvanlivost zahrnující předpokládanou životnost vypínače. Vypínač třídy E1 má základní elektrickou trvanlivost, zatímco vypínač třídy E2 je konstruován tak, že po dobu jeho očekávané životnosti nevyžaduje údržbu částí hlavního obvodu sloužících k přerušení obvodu. 13

V IEC 62271-100 nejsou pro vypínač o jmenovitých napětích > 52 kv stanoveny žádné povinné požadavky na elektrickou trvanlivost. V IEC 62271-310 je třída E2 definována pro vypínače > 52 kv stejně jako pro vypínače 52 kv. To platí pro vypínače použité ve venkovních vedeních. IEC 62271-310 zamýšlí jednotný zkušební postup pro tuto třídu E2. Třída E2 je určena pro vypínače s minimální údržbou vypínače použitého v aplikacích s častým spínáním zkratového proudu. A.3.3 Třídy C1 a C2 pro spínání kapacitního proudu Jsou definovány dvě třídy: Třída C1: malá pravděpodobnost průrazů; Třída C2: velmi malá pravděpodobnost průrazů. Termín bezprůrazový byl z normy vypuštěn, protože neodpovídá fyzikální realitě. Norma zavádí termín pravděpodobnost průrazů při typových zkouškách odpovídající jisté pravděpodobnosti průrazů v provozu, která, jak je vysvětleno v příloze K z IEC 62271-100:2008, závisí na mnoha parametrech. Proto tento termín nemůže být v provozu kvantifikován. Hlavním rozdílem v průrazovém chování mezi třídami C1 a C2 při typových zkouškách je počet zkušebních funkcí a dovolený počet průrazů. U třídy C1 je dovolen jeden průraz při celkovém počtu 48 provedených zkušebních funkcí. Pokud se objeví dva průrazy, musí být zkušební série opakována s tím, že je dovolen pouze jeden dodatečný průraz. U třídy C1 se zkoušky provádějí po přípravné zkoušce sestávající ze tří vypnutí při 60 % jmenovitého zkratového proudu. Při celkovém počtu požadovaných zkušebních funkcí nesmí dojít k žádnému průrazu. Pokud se objeví jeden průraz, musí být zkušební série opakována s tím, že se nesmí objevit žádný průraz. Volba uživatele mezi třídou C1 a C2 závisí na: provozních podmínkách; četnosti spínání; důsledcích průrazu na vypínač nebo síť. Třída C1 je vhodná pro vypínače vysokého napětí a vypínače použité při málo častém spínání přenosových vedení nebo kabelů. Třída C2 se doporučuje pro vypínače kondenzátorových baterií a vypínače použité pro časté spínání přenosových vedení a kabelů. A.3.4 Třídy M1 a M2 mechanické trvanlivosti Jsou definovány dvě třídy: Třída M1, normální mechanická trvanlivost, vypínače mechanicky typově zkoušeny pro 2 000 funkcí; Třída M2, rozšířená mechanická trvanlivost, vypínače mechanicky typově zkoušeny pro 10 000 funkcí. Všeobecným pravidlem je, že počet funkcí vysokonapěťových vypínačů spínajících přenosová vedení je poměrně malý a třída M1 je postačující. Pro určité aplikace, jako je spínání tlumivek, kondenzátorových baterií, průmyslové aplikace se doporučuje třída M2. Je třeba poznamenat, že je v případě velmi zvláštního použití (čerpací stanice atd.) vždy možné požadovat větší počet funkcí než je doporučeno pro třídu M2. A.3.5 Třídy S1 a S2 A.3.5.1 Obecně Jsou definovány dvě třídy: Třída S1, vypínače určené pro použití v kabelových sítích; Třída S2, vypínače určené pro použití v sítích venkovního vedení nebo v kabelových sítích s přímým připojením (bez kabelu) na venkovní vedení. 14

A.3.5.2 Kabelová síť PNE 35 4220 Kabelová síť je síť, ve které TRV při vypínání svorkového zkratu při 100 % zkratového vypínacího proudu nepřekročí dvouparametrovou obálku odvozenou z tabulky 1 z IEC 62271-100:2008. POZNÁMKA Tato definice je omezena na sítě o jmenovitém napětí vyšším než 1 kv a nižším než 100 kv. POZNÁMKA Vypínače v elektrických stanicích vnitřního provedení s kabelovým připojením patří všeobecně do kabelových sítí. POZNÁMKA Vypínače v elektrických stanicích venkovního provedení patří do kabelových sítí, pokud celková délka kabelu (nebo ekvivalentní délka, pokud jsou přítomny kondenzátory) připojeného na straně zdroje vypínače je alespoň 100 m. Pokud je však ve skutečném případu s ekvivalentní délkou kabelu kratší než 100 m výpočtem prokázáno, že je skutečné TRV pokryto obálkou definovanou v tabulce 1 z IEC 62271-100:2008, pak je síť považována za kabelovou. POZNÁMKA Kapacitu kabelových sítí na straně zdroje vypínačů poskytují kabely a/nebo kondenzátory a/nebo izolované přípojnice. A.3.5.3 Síť venkovního vedení Síť venkovního vedení je síť, ve které TRV při vypínání svorkového zkratu při 100 % zkratového vypínacího proudu nepřekročí dvouparametrovou obálku odvozenou z tabulky 2 z IEC 62271-100:2008 a překračuje dvouparametrovou obálku odvozenou z tabulky 1 z IEC 62271-100:2008. POZNÁMKA Tato definice je omezena na sítě o jmenovitém napětí vyšším než 15 kv a nižším než 100 kv. POZNÁMKA V sítích venkovního vedení není na stranu zdroje vypínače připojen žádný kabel, s možnou výjimkou celkové délky kabelu kratšího než 100 m mezi vypínačem a napájecím(i) transformátorem(y). POZNÁMKA Systémy nadzemního venkovního vedení přímo připojené k přípojnicím (bez zasahujícího kabelového připojení) jsou typickým příkladem sítě venkovního vedení. A.3.6 Závěr Vypínač je definován svými úplnými jmenovitými hodnotami, tj. základními zkratovými jmenovitými hodnotami a např. s nebo bez spínání v nesynchronním stavu, s nebo bez spínání nezatíženého venkovního vedení a klasifikací trvanlivosti, jako je E1, M2 atd. Na uživateli leží odpovědnost za technickou a ekonomickou volbu druhu vypínače a jeho třídu trvanlivosti podle: technických potřeb odvozených od místa aplikace a předpokládaného použití v síti uživatele; ekonomického přístupu k souboru vypínačů uživatele; politiky údržby uživatele, která úzce souvisí s pohotovostí sítě a náklady v průběhu životnosti zařízení; ceny vypínačů s přednostním pořízením normalizovaných vypínačů. 15

B.1 Všeobecně Oddíl B - Volba vypínačů pro provoz (praktická část) Vhodný vypínač pro dané pracovní zatížení v provozu se nejlépe vybere při respektování jednotlivých jmenovitých hodnot vyžadovaných podmínkami zátěže a podmínkami zkratů. Kompletní seznam jmenovitých charakteristických hodnot je uveden v IEC 62271-100. Zatížení vznikající při zkratech, kterým je vypínač vystaven, se má stanovit výpočtem zkratových proudů sítě v místě instalace vypínače, provedeným podle uznávaných výpočtových metod. Při volbě vypínače se doporučuje uvažovat pravděpodobné rozšíření systému jako celku, aby vypínač nebyl vhodný pouze pro okamžité použití, ale vyhovoval i budoucím požadavkům. Vypínače, které splnily typové zkoušky při kombinaci jmenovitých hodnot (tzn. napětí, jmenovitý proud, zapínací a/nebo vypínací proud), jsou vhodné pro všechna nižší zatížení (kromě jmenovitého kmitočtu) bez dalšího zkoušení. B.2 Volba jmenovitých hodnot pro provozní podmínky B.2.1 Místní atmosférické a klimatické podmínky Normální atmosférické a klimatické podmínky pro spínače jsou uvedeny v kapitole 2 z IEC62271-1. Podle teploty okolního vzduchu se rozlišuje mezi třídami vypínačů pro "mínus 5 vnitřní", "mínus 15 vnitřní", "mínus 25 vnitřní", "mínus 10 vnější", "mínus 25 vnější" a "mínus 40 vnější", které jsou vhodné pro různé minimální teploty okolního vzduchu. Má-li být vypínač umístěn při okolních teplotách, které mohou být nižší než -25 o C pro vnitřní vypínač a pod -40 o C pro venkovní vypínač, nebo tam, kde teplota může být vyšší než 40 o C (případně když její průměrná hodnota během 24 h převyšuje 35 o C), doporučuje se dohoda s výrobcem. Pro vypínače venkovního provedení jsou atmosférické podmínky v určitých oblastech nepříznivé vlivem kouře, chemických výparů, solné mlhy apod. Je-li známo, že takové nepříznivé podmínky existují, má se věnovat zvláštní pozornost konstrukci příslušných částí vypínače, zejména izolátorů, které budou vystaveny okolním atmosférickým podmínkám. Provozní chování izolátorů v takových podmínkách závisí na četnosti omývání nebo čištění a na četnosti přirozeného omývání deštěm. Vzhledem k tomu, že provozní chování izolátorů za těchto podmínek je závislé na mnoha činitelích, není možné udat přesné definice normální a velmi znečištěné atmosféry. Nejlepším návodem na opatření jsou zkušenosti z oblastí, kde má být izolátor použit. Má-li být vypínač umístěn tam, kde tlak větru převýší 700 Pa, doporučuje se dohoda s výrobcem. Podle tloušťky ledu nebo námrazy jsou stanoveny tři různé třídy vypínačů. Tyto třídy odpovídají tloušťce ledu nebo námrazy nepřesahující 1 mm, 10 mm a 20 mm. Má-li být vypínač umístěn na místech, kde je očekávána tloušťka ledu nebo námrazy větší než 20 mm, doporučuje se dohoda mezi výrobcem a uživatelem, zda je vypínač schopen spolehlivě pracovat při těchto podmínkách. Tam, kde to přichází v úvahu mají se respektovat hladiny seismické odolnosti podle 2.2.4 z IEC 62271-1. Pro vnitřní zařízení jsou podmínky vlhkosti stanoveny v bodu e) článku 2.1.1 z IEC 62271-1. Při volbě vypínače pro provoz se doporučuje označit případy, kdy se očekává velká hodnota vlhkosti a kde se může objevit kondenzace. Odpovědnost a potřebná opatření proti vzniku kondenzace uvedená v poznámce 3 bodu e) článku 2.1.1 z IEC 62271-1 se mají dohodnout mezi výrobcem a uživatelem. Pro vypínače vnitřního provedení mají být s výrobcem dohodnuty případné zvláštní pracovní podmínky, např. vyskytují-li se chemické výpary, agresivní atmosféra, slaná vodní tříšť atd. B.2.2 Volba jmenovitého napětí Jmenovité napětí vypínače se má určit tak, aby bylo alespoň rovné nejvyššímu napětí sítě v místě, kde má být vypínač instalován. Jmenovité napětí se má volit z normalizovaných hodnot. Dále jsou uvedeny normalizované hodnoty jmenovitých napětí. 16

Rozsah I - jmenovitá napětí do 245 kv včetně Řada I: PNE 35 4220 3,6 kv - 7,2 kv - 12 kv - 17,5 kv - 24 kv - 36 kv - 52 kv - 72,5 kv - 100 kv - 123 kv - 145 kv - 170 kv - 245 kv. Rozsah II - jmenovitá napětí nad 245 kv 300 kv - 362 kv - 420 kv - 550 kv - 800 kv. Při volbě jmenovitých napětí se má přihlížet též k odpovídajícím izolačním hladinám předepsaným v 4.2 z IEC 62271-100. B.2.3 Jmenovitá izolační hladina (viz též kapitola C.2) Jmenovitá izolační hladina vypínače se má volit z hodnot uvedených v tabulkách 1 a 2. Hodnoty v tabulkách platí pro vypínače vnitřního i venkovního provedení. V poptávce se má uvést, zda vypínač má být vnitřního nebo venkovního provedení. Hodnoty výdržných napětí uvedené v těchto tabulkách platí při normálních klimatických podmínkách (teplota (20 o C), tlak (101,3 kpa) a vlhkost (11g/m 3 ) podle IEC 60071-1. Tato výdržná napětí zahrnují korekci na maximální nadmořskou výšku 1 000 m předepsanou pro normální pracovní podmínky. 17

Jmenovité napětí Ur kv (efektivní hodnota) Tabulka B.1 - Jmenovité izolační hladiny pro jmenovitá napětí řady I, rozsahu I Jmenovité krátkodobé střídavé výdržné napětí Ud kv (efektivní hodnota) Jmenovité výdržné napětí při atmosférickém impulsu Up kv (vrcholová hodnota) Společná hodnota V odpojovací dráze Společná hodnota V odpojovací dráze (1) (2) (3) (4) (5) 3,6 10 12 7,2 20 23 12 28 32 17,5 38 45 24 50 60 36 70 80 20 23 40 46 40 46 60 70 60 70 75 85 75 85 95 110 95 110 125 145 145 165 170 195 52 95 110 250 290 72,5 140 160 325 375 100 123 145 170 245 150 175 380 440 185 210 450 520 185 210 450 520 230 265 550 630 230 265 550 630 275 315 650 750 275 315 650 750 325 375 750 860 360 415 850 950 395 460 950 1 050 460 530 1 050 1 200 18

Tabulka B.2 - Jmenovité izolační hladiny pro jmenovitá napětí rozsahu II Jmenovité napětí Ur kv (efektivní hodnota) Jmenovité krátkodobé střídavé výdržné napětí Ud kv (efektivní hodnota) Proti zemi a mezi póly (Poznámka 2) Ve vypínací a/nebo v odpojovací dráze (Poznámka 2) Jmenovité výdržné napětí při spínacím impulsu Proti zemi a ve vypínací dráze Us kv (vrcholová hodnota) Mezi póly (Poznámky 2 a 3) V odpojovací dráze (Poznámky 1 a 2) Jmenovité výdržné napětí při atmosférickém impulsu Up kv (vrcholová hodnota) Proti zemi a mezi póly Ve vypínací a/nebo v odpojovací dráze (Poznámky 1 a 2) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 300 395 435 362 450 520 420 520 610 550 620 800 800 830 1 150 750 1 125 950 950(+170) 850 1 275 700(+245) 1 050 1 050(+170) 850 1 275 1050 1 050(+205) 950 1 425 800(+295) 1 175 1 175(+205) 950 1 425 1 300 1 300(+240) 1 050 1575 900(+345) 1 425 1 125(+240) 1 050 1 680 1 425 1 425(+315) 1175 1760 900(+450) 1 550 1 550(+315) 1 425 2 420 1 550 2 480 1175(+650) 2 100 2100(+455) POZNÁMKA 1 Hodnoty v závorkách ve sloupci (6) jsou vrcholovými hodnotami napětí průmyslového kmitočtu Ur x 2 / 3 přiloženými na opačnou svorku (kombinované napětí). Hodnoty v závorkách ve sloupci (8) jsou vrcholovými hodnotami napětí průmyslového kmitočtu 0,7 Ur x na opačnou svorku (kombinované napětí). POZNÁMKA 2 Hodnoty ve sloupci (2) platí: a) pro typové zkoušky proti zemi; b) pro kusové zkoušky proti zemi, mezi póly a ve vypínací dráze. Hodnoty ve sloupcích (3), (5), (6) a (8) platí pouze pro typové zkoušky. POZNÁMKA 3 Tyto hodnoty jsou odvozeny při použití násobitelů stanovených v tabulce 3 z IEC 60071-1. 2 / 3 přiloženými Koordinace izolace v elektrické síti slouží k minimalizaci škod na elektrickém zařízení způsobených přepětím a směřuje k přenesení přeskoků (nelze-li jim ekonomicky zabránit) na místa, kde nezpůsobí poškození. Je-li požadován vypínač na místo vyžadující vyšší izolační hladinu, má se tato skutečnost uvést v poptávce. Při volbě vypínačů pro provoz je také nutné vzít v úvahu jejich charakteristiky týkající se přechodných jevů a přepětí. Zkušenosti ukazují, že nepříznivé účinky přechodových jevů a nebezpečí přepětí pro určité kritické případy použití mohou být zmenšeny: vhodnou volbou typu vypínače; změnami v síti nebo použitím dalšího zařízení pro utlumení nebo omezení přechodného jevu (RC obvody, svodiče přepětí, nelineární odpory atd.) Tato opatření je nutno pro jednotlivé případy dohodnout s výrobcem. Mohou být dohodnuty zvláštní zkoušky pro vyhodnocení zvoleného řešení. 19

B.2.4 Korekční činitel pro nadmořskou výšku (viz též kapitola C.3) Normální pracovní podmínky podle kapitoly 2 z IEC 62271-1 stanoví, že vypínače se používají v nadmořských výškách do 1 000 m. Pro umístění ve výškách nad 1 000 m platí 2.2.1 z IEC 62271-1. V článku 2.2.1 z IEC 62271-1:2007 je předepsán následující korekční činitel na nadmořskou výšku: a) nadmořské výšky do 1 000 m včetně: kalt = 1 b) nadmořské výšky nad 1 000 m: k alt e H 1000 m 8150 kde kalt je korekční činitel na nadmořskou výšku; H nadmořská výška v m; m exponent. B.2.4.1 Příklady použití korekčního činitele na nadmořskou výšku Příklad 1: Vypínač 245 kv má být instalován v elektrické stanici v nadmořské výšce 1 800 m. Uživatel předepisuje izolační hladinu na místě montáže 1 050 kv. Jaký vypínač bude splňovat tyto požadavky? Požadovaná izolační hladina při standardních atmosférických podmínkách (na hladině moře) se získá uplatněním korekčního činitele na nadmořskou výšku a na základě následujících úvah: Pro atmosférický impuls a krátkodobé střídavé napětí m = 1, tedy kalt = 1,103. To znamená, že vypínač je třeba zkoušet na hladině moře s napětím 1 050 x kalt = 1 150 kv. Nejbližší normalizované impulsní napětí je 1 175 kv, které odpovídá napětí sítě 362 kv. Požadované krátkodobé střídavé napětí na hladině moře je 507 kv (za sucha i za deště). S ohledem na zkoušku proti zemi to není plně pokryto požadavky pro vypínač 362 kv. Vypínač 362 kv však byl zkoušen spínacím impulsem (za sucha i za deště), což více namáhá vnější izolaci v porovnání se zkouškou krátkodobým střídavým napětím, tak lze předpokládat, že vypínač 362 kv splňuje požadavky vypínače 245 kv použitého v nadmořské výšce 1 800 m. Závěr: Vypínač 245 kv splňující požadavky pro nadmořskou výšku 1 800 m bude vypínačem s izolační hladinou odpovídající napětí sítě 362 kv. Aplikace svodičů přepětí se záměrem snížení izolační hladiny elektrické stanice může vést k výhodnější volbě zařízení. Příklad 2: Vypínač 245 kv je zkoušen ve zkušebně umístěné v nadmořské výšce 800 m. Jaké jsou správné zkušební hodnoty? Zkušební hodnoty a podmínky zkoušky spínacího a řídicího zařízení odkazují na standardní atmosférické podmínky. Vzhledem k tomu, že zkušebna je umístěna v nadmořské výšce 800 m, je třeba zkušební podmínky pro vnější izolaci korigovat na standardní atmosférické podmínky. Pomocí výše uvedené rovnice pro H = 800 m a m = 1 dostáváme kalt = 1,103. Zkušební podmínky pro vnější izolaci ve zkušebně mohou být sníženy na 1 050 / kalt = 952 kv pro výdržné napětí při atmosférickém impulsu a na efektivní hodnotu 417 kv pro zkoušku výdržným krátkodobým napětím, a to za předpokladu, že vypínač má pouze vnější izolaci. Pokud má vypínač jak vnitřní, tak vnější izolaci, kalt = 1. Příklad 3: Vypínač z příkladu 2 je zkoušen ve stejné zkušebně v nadmořské výšce 800 m pro použití v nadmořské výšce 1 080 m. Jaké je správné zkušební napětí? Zkušební hodnoty na hladině moře byly odvozeny v příkladu 1 a jsou 1 158 kv pro zkoušku výdržným napětím při atmosférickém impulsu a 507 kv (efektivní hodnota) pro zkoušku výdržným krátkodobým střídavým napětím. Použití výše uvedené rovnice (vypočtené v příkladu 2) na tyto hodnoty dává následující výsledek. zkouška výdržným napětím při atmosférickém impulsu: 1 050 kv (vrcholová hodnota); zkouška výdržným krátkodobým střídavým napětím: 460 kv. Znovu zde platí, že tyto úvahy platí pouze pro vnější izolaci vypínače. 20

B.2.5 Jmenovitý kmitočet B.2.5.1 Obecně Má-li být vypínač použit pro jiný než jmenovitý kmitočet, má být učiněna dohoda s výrobcem. Pokud je vypínač dimenzovaný na 50 Hz zkoušen při 60 Hz a naopak, má se věnovat pozornost vyhodnocení výsledků, přičemž je třeba vzít v úvahu všechny významné skutečnosti, jako je typ vypínače a druh prováděné zkoušky. V elektrických sítích se používají dva kmitočty. Tyto kmitočty jsou 50 Hz a 60 Hz. Všechny vypínače musí správně pracovat pro každý zkušební sled a při jejich jmenovitém kmitočtu. Jmenovitý kmitočet má vliv na následující zkoušky: zkoušku oteplení; zkoušku krátkodobým výdržným proudem; zkoušky svorkového zkratu; zkoušky blízkého zkratu; zkoušky spínání kapacitního proudu. B.2.5.2 Použitelnost typových zkoušek při různých kmitočtech B.2.5.2.1 Zkoušky oteplení Použitelnost zkoušek pro různé kmitočty je uvedena v tabulce B.3. Zkušební kmitočet (Hz) Tabulka B.3 Zkoušky oteplení Jsou výsledky zkoušky akceptovatelné při jiném kmitočtu? 50 Ano, viz poznámka 60 Ano POZNÁMKA Zkoušky provedené při 50 Hz na vypínači bez železných součástí v blízkosti proudovodné dráhy pokrývají provoz při 60 Hz, a to za předpokladu, že hodnoty oteplení zaznamenané při zkouškách při 50 Hz nepřekročí 95 % maximálních dovolených hodnot. 21

B.2.5.2.2 Zkoušky krátkodobým a dynamickým výdržným proudem Použitelnost zkoušek pro různé kmitočty je uvedena v tabulce B.4 a v tabulce B.5. Tabulka B.4 Zkoušky krátkodobým výdržným proudem Zkušební kmitočet (Hz) Jsou výsledky zkoušky akceptovatelné při jiném kmitočtu? 50 Ano 60 Ano Tabulka B.5 Zkoušky dynamickým výdržným proudem Zkušební kmitočet (Hz) Jsou výsledky zkoušky akceptovatelné při jiném kmitočtu? 50 Ano, pokud je použit překmit pro 60 Hz 60 Ano B.2.5.2.3 Zkratové zapínací zkoušky Použitelnost zkoušek pro různé kmitočty je uvedena v tabulce B.6. Tabulka B.6 Zkoušky krátkodobým výdržným proudem Zkušební kmitočet (Hz) Jsou výsledky zkoušky akceptovatelné při jiném kmitočtu? 50 Ano, pokud je použit překmit pro 60 Hz 60 Ano B.2.5.2.4 Svorkové zkraty (přímé a syntetické zkoušky) Pro moderní technologie platí obecně přijímaný názor, že pro použitelnost zkoušek při různých kmitočtech platí tabulky B.7 a B.8. Pro zajištění jednoznačnosti a přesnosti pro (typové) zkoušky a pro zabránění pochybností a použitelnosti výsledků však IEC 62271-100 vyžaduje, aby zkoušky byly prováděny při jmenovitém kmitočtu. Tabulka B.7 Svorkové zkraty: Souměrný zkušební sled Zkušební kmitočet Zkušební metoda Jsou výsledky zkoušky akceptovatelné při jiném kmitočtu? 50 Hz 60 Hz Přímá Syntetická X X Ne, di/dt není pro 60 Hz pokryto, viz poznámka X X Ano, za předpokladu pokrytí di/dt pro 60 Hz X X Ano, za předpokladu pokrytí okna hoření oblouku pro 50 Hz X X Ano, za předpokladu pokrytí okna hoření oblouku pro 50 Hz POZNÁMKA Platí, že pro vakuové vypínače není di/dt relevantním kritériem pro porovnání a zkoušky při 50 Hz platí pro 60 Hz, nikoliv však naopak. 22