Ochrana paralelních vodičů před nadproudy by měla být dostatečná pro veškeré paralelní vodiče. Pokud se týká dvou vodičů stejného průřezu, materiálu, délky a uložení tak, aby vedly v podstatě stejný proud, jsou požadavky na tuto ochranu zřejmé.
Ať již jistíme každý kabel zvlášť na poloviční přenášený výkon, nebo oba kabely společně před bodem rozdělení na celý přenášený výkon, neuděláme zásadní chybu. Pokud se však týká uspořádání více vodičů, to by se mělo podrobněji vyšetřit s ohledem na rozdělení proudů mezi vodiče i s ohledem na několik cest poruchového, a především zkratového proudu. Tato příloha poskytuje návod, jak směřovat potřebné úvahy.
Ochrana paralelních vodičů před přetížením
Jestliže se nadproud objeví v obvodu, v němž jsou paralelní vodiče vícežilových kabelů, zvyšuje se při přetížení proud v každém vodiči ve stejné míře. Pokud je proud mezi paralelní vodiče rozložen stejnoměrně, může všechny tyto vodiče chránit jeden přístroj. Dovolené proudové zatížení (Iz) všech paralelních vodičů se rovná součtu dovolených proudových zatížení jednotlivých vodičů s tím, že se počítá také s příslušným součinitelem jejich seskupení i s dalšími součiniteli, které přicházejí v úvahu.
Rozdělení proudů mezi paralelní kabely závisí na jejich impedanci. Pro silné jednožilové kabely je reaktanční složka impedance větší než rezistanční (odporová) složka a na rozložení proudů má podstatný vliv. Na reaktanční složku má vliv prostorové uspořádání každého jednotlivého kabelu. Jestliže je obvod složen tak, že například na jednu fázi připadají dva silné kabely stejné délky, konstrukce a průřezu, které jsou paralelně nepříznivě uspořádány (např. kabely jedné fáze jsou spleteny dohromady), mohou být proudy mezi vodiči rozděleny spíše v poměru 70 %/30 % než v poměru 50 %/50 %.
Pokud rozdíl mezi impedancemi paralelních vodičů způsobí nerovnoměrné rozdělení proudů, kdy nerovnoměrnost je větší např. než 10 %, mohou být požadavky na proud, na nějž je vedení navrženo, a tím i na nadproudové jištění jednotlivých vodičů, posuzovány zcela individuálně.
Proudové zatížení, na které by měl být každý vodič navržen, je možno počítat z celkového zatížení a impedance každého vodiče.
Pro celkem m paralelních vodičů, je návrhový proud IBk vodiče k dán vztahem:
Kde:
- IB je proud, na nějž je obvod navržen
- IBk je proud, na nějž je navržen vodič k
- Zk je impedance vodiče k
- Z1 popř. Zm jsou impedance vodiče 1, popř. m
Pokud se jedná o paralelní vodiče průřezů do 120 mm2 včetně, je návrhový proud IBk vodiče k roven:
kde
- Sk je průřez vodiče k;
- S1 ... Sm jsou průřezy vodičů (1 až m).
V případě jednožilových kabelů závisí impedance na vzájemné poloze kabelů a také na konstrukci kabelu. Např. na tom, zda se jedná o kabely s kovovým pláštěm nebo bez pláště. Způsoby výpočtu impedance jsou uvedeny v normě IEC 60287-1-3 (nezavedena v ČSN). Doporučuje se, aby rozdělení proudů mezi paralelními kabely bylo ověřeno měřením.
Návrhový proud IBk se uplatňuje v základní rovnici pro jištění namísto IB takto:
IBk ≤ In ≤ Izk
Hodnota použitá pro Iz je buď trvalá proudová zatížitelnost každého vodiče Izk, jestliže přístrojem pro ochranu před přetížením je opatřen každý vodič (obr. 1), takže:
IBk ≤ Ink ≤ Izk
Nebo součet dovolených proudových zatížení všech vodičů ΣIZk, jestliže je pro jištění všech paralelních vodičů použit jeden jisticí prvek (obr. 2), takže:
IB ≤ In ≤ ΣIzk
kde
- Ink je jmenovitý proud ochranného přístroje pro vodič k,
- Izk je trvalé dovolené proudové zatížení vodiče k,
- In je jmenovitý proud ochranného přístroje pro celkový proud,
- ΣIzk je součet trvalých dovolených proudových zatížení n paralelních vodičů.
Zkratová ochrana paralelních vodičů
Jestliže jsou vodiče zapojeny paralelně, měl by se v paralelní sekci účinek zkratu uvažovat podle toho, jak jsou uspořádány ochranné přístroje.
Jednotlivé vodiče paralelního uspořádání nemusí být použitím jediného ochranného přístroje pro všechny vodiče účinně chráněny, takže by se mělo uvažovat s jinými uspořádáními. Ty by mohly zahrnovat jednotlivé ochranné přístroje pro každý vodič, ochranné přístroje na straně zdroje i na straně zátěže každého paralelního vodiče a spřažené ochranné přístroje na straně zdroje. Rozhodnutí o konkrétním uspořádání ochrany bude záviset na pravděpodobnosti vzniku poruchy.
Jestliže jsou vodiče zapojeny paralelně, pak se může objevit více proudových drah a v důsledku toho může pokračovat napájení z druhé strany místa s poruchou. To by mělo vést k zajištění ochrany před zkratem na obou stranách - na straně zdroje (s - jako supply), i na straně zátěže (I - jako load) - každého paralelního vodiče. Tyto poměry jsou znázorněny na obrázcích 3 a 4.
Obrázek 3 znázorňuje, že pokud se porucha objeví na paralelním vodiči 3 v bodě x, poruchový proud poteče vodiči 1, 2 a 3. Velikost poruchového proudu a poměr poruchového proudu, který protéká ochrannými přístroji cs a cl bude záviset na místě poruchy. V tomto příkladě se předpokládalo, že největší část poruchového proudu poteče ochranným přístrojem cs. Obrázek 4 znázorňuje, že jakmile přístroj cs zapůsobil, bude proud nadále téct k poruše v místě x vodiči 1 a 2. Protože vodiče 1 a 2 jsou paralelní, nemusí být rozdělený proud protékající ochrannými přístroji as a bs dostatečný k tomu, aby zapůsobily v požadovaném čase. Pokud tomu tak bude, je třeba, aby zapůsobil ochranný přístroj cl. Je třeba si všimnout, zda proud protékající přístrojem cl bude menší než proud, který způsobí vybavení přístroje cs. Pokud by porucha byla blízko přístroje cl, potom by tento přístroj zapůsobil jako první. Stejná situace by nastala, jestliže by se porucha vyskytla ve vodičích 1 nebo 2. Proto se také požadují ochranné přístroje al a bl.
Způsob, při němž se zajišťují ochranné přístroje na obou stranách, má ve srovnání se způsobem zajišťujícím ochranné přístroje pouze na straně zdroje dvě nevýhody. Zaprvé, jestliže se porucha v místě x odpojí zapůsobením přístroje cs a cl, pak může obvod nadále zůstat funkční, protože zatížení je přenášeno vodiči 1 a 2. Od toho okamžiku porucha a následné přetížení vodičů 1 a 2 nemusí být detekovány. To záleží na poruchové impedanci. Za druhé, porucha v místě může zahřívat obvod na straně zátěže, jestliže tato strana poruchového obvodu zůstává živá a nezjištěná.
Alternativou k šesti ochranným přístrojům by bylo opatřit stranu napájení spřaženým ochranným přístrojem (přístroji), viz obr. 5. Tím by se zabránilo tomu, aby obvod zůstal funkční i za podmínek poruchy.
