4.3.2.8
Distribuční sítě vysokého napětí 12: Sítě uzemněné přes odporník
Doc. Ing. Petr Toman, Ph.D. a kolektiv autorů
Z hlediska analýzy ustáleného stavu soustavy nepřímo uzemněné přes indukčnost je možné zopakovat její výhodu v provozu s trvalým zemním spojením na omezenou dobu, která je dána oteplením zhášecí tlumivky a získat tak čas potřebný k vyhledání místa poruchy. Provoz s poruchou však není možný v provozech se zvýšeným nárokem na bezpečnost – vlastní spotřeby jaderných elektráren, doly atd.
U kabelových sítí vn se výhody kompenzace zemních kapacitních proudů neprojevují tak jednoznačně jako u sítí venkovních. Většina poruch je trvalá a zmenšení poruchového proudu se projeví ve "samozhášení" jako při obloukových poruchách u venkovního vedení. Zhášecí tlumivka sice omezuje přepětí při vzniku zemního spojení, ale provoz sítě při zemním spojení namáhá izolaci zdravých fází sdruženým napětím a přináší riziko vzniku vícenásobných poruch. Zařazení činného odporu do uzlu způsobí omezení proudu zemních spojení s ohledem na dimenzování uzemnění, zajistí dostatečné tlumení přepětí při vzniku zemního spojení a umožní použití jednoduchých číslicových ochran vyhodnocujících zemní poruchy. Spolu s rychlým vypínáním všech zemních poruch se toto projevuje tak příznivým ovlivněním vlastností, že se u tohoto typu sítí téměř nevyskytují vícenásobné poruchy.
Vliv uzemnění uzlu přes činný odpor se nejvíce projeví při jednopólových poruchách. U ostatních druhů poruch jsou poměry v podstatě shodné se soustavami nepřímo uzemněnými přes indukčnost, či soustavami s izolovaným uzlem.
Pro dodržení návaznosti na analýzu ustálených stavů v soustavách izolovaných a soustavách nepřímo uzemněných přes indukčnost budou napěťové a proudové poměry v této síti popsány podobně -schématem na Obr. 3.52. Indexové značení jednotlivých veličin ve schématu značí příslušnost k danému vývodovému poli I resp. II. Analýza je rozšířena také o vliv zátěže. Určení proudů a napětí jednotlivých složkových soustav je možné s využitím obecného schématu na Obr. 3.4, podrobné znázornění impedance netočivé složky na Obr. 3.5 bude aktualizováno o trojnásobek rezistance uzlového odporníku v nulovém bodě (uzlu) systému (obecná impedance ZN se nahradí odporem uzlového odporníku RN).
Obr. 3.52: Schematické znázornění vn soustavy nepřímo uzemněné přes rezistor v okamžiku vzniku 1pólové poruchy (zkratu)
U sítí s odporovým uzemněním uzlu není možné zanedbávat odpory obloukových poruch, kapacity vedení, ale mnohdy je možné zanedbávat reaktance některých částí, popř. je možné zanedbávat i jejich sousledné impedance. Pro proud poruchy při dosazení za netočivou složku impedance platí (3.61):
Ve většině případů není zapotřebí určovat proud poruchy takto složitě, postačí vycházet ze zjednodušených náhradních schémat a vztahů.
Proud postiženou fází příslušného vývodového pole s poruchou ĪA I je dán vektorovým součtem poruchového proudu ĪP a proudu zátěže Īzatez. Poruchový proud je pak vektorovým součtem vlastního kapacitního proudu ĪCI a proudu procházejícího uzlovým odporníkem ĪRN. U proudu zátěže lze u odporově uzemněných sítí vn předpokládat, že se při jednopólovém zkratu v podstatě nemění, jelikož se prakticky nemění sdružená napětí sítě. Fázorové znázornění napětí a proudů v okamžiku vzniku jednopólového zkratu v odporově uzemněné síti uvádí Obr. 3.53 a na Obr. 3.54 jsou průběhy napětí a poruchového proudu během této poruchy (3.62):
Obr. 3.53: Fázorové znázornění napětí a proudů při 1pólovém zemním zkratu, odpor poruchy RP=0
Vlastní kapacitní proud je dán jeho souslednou a netočivou složkou (3.63):
(3.64):
kde Ū0 je napětí v nulovém bodě systému a Ū je fázové napětí elektromotorického zdroje.
Obr. 3.54: Okamžitý průběh napětí U1, U2, U3 (V) a poruchového proudu Ik (A) v okamžiku vzniku 1pólového zkratu
Pro fázi 1 vývodu I pak pro vlastní kapacitní proud platí (3.65):
Proudy ostatních fází jsou dány součtem…
