Oteplení vodičů způsobené zkratovými proudy zahrnuje několik jevů nelineárního charakteru a dalších faktorů činitele, které je nutno buď zanedbat nebo přibližně určit tak, aby byl možný matematický přístup.
Pro účely této kapitoly byly přijaty následující předpoklady:
- neuvažuje se skinefekt (vliv magnetického pole vlastního vodiče) ani proximityefekt (vliv magnetického pole blízkých rovnoběžných vodičů);
- závislost odporu na teplotě je lineární;
- měrné teplo vodiče je konstantní;
- ohřev je adiabatický.
Jestliže dochází k opakovaným zkratům v krátkém časovém intervalu po sobě (např. rychlé opětné zapínání), má ochlazování v bezproudové době poměrně malý význam a ohřev lze stále považovat za adiabatický. V případech, kdy je bezproudová pauza delší (např. pomalé opětné zapínání), lze s ochlazením počítat.
Výpočet nebere v úvahu skinefekt ani proximityefekt, tj. vychází z rovnoměrného rozložení proudu v celém průřezu vodiče. Pro velké průřezy nad 600 mm2 se však s vlivem skinefektu musí počítat. Pro provedení takových výpočtů je třeba odkázat na literaturu.
Výpočet ekvivalentního oteplovacího zkratového proudu
Ekvivalentní oteplovací zkratový proud se počítá podle ČSN EN 60909-0 ed. 2 s použitím efektivní hodnoty zkratového proudu a součinitelů pro časově závislé tepelné účinky stejnosměrné a střídavých složek zkratového proudu. Jestliže se vyskytne více zkratů působením automatického opětného zapnutí, vypočítá se výsledný ekvivalentní oteplovací zkratový proud.
Pro výpočet ekvivalentního oteplovacího zkratového proudu Ith v trojfázové soustavě je obvykle rozhodující trojfázový souměrný zkrat. Pro jednofázové soustavy by měl být ekvivalentní oteplovací zkratový proud stanoven podle ČSN EN 60909-0 ed. 2 stejným způsobem.
Pro zařízení omezující zkratový proud udává ekvivalentní oteplovací zkratový proud Ith a jemu odpovídající dobu trvání zkratového proudu Tk výrobce.
Výpočet oteplení a jmenovité hustoty krátkodobého výdržného proudu vodičů
Oteplení vodiče způsobené zkratem závisí na době trvání zkratového proudu, ekvivalentním oteplovacím zkratovém proudu a materiálu vodiče.
Použitím grafu na obrázku 2 můžeme ze známé hustoty jmenovitého krátkodobého výdržného proudu vypočítat oteplení vodiče, a naopak.
Doporučené nejvyšší teploty během zkratu pro různé vodiče jsou uvedeny v tabulce 1. Při dosažení těchto teplot může dojít k zanedbatelnému snížení pevnosti materiálu, které však podle zkušenosti nesnižuje bezpečnost provozu. Je třeba vzít v úvahu maximální dovolenou teplotu podpěry.
Výpočet krátkodobé tepelné odolnosti pro různé doby trvání zkratu
Holé vodiče mají náležitou krátkodobou tepelnou odolnost, jestliže hustota ekvivalentního oteplovacího zkratového proudu Sth, splňuje pro všechny hodnoty Tk podmínku:
Jmenovitá hustota krátkodobého výdržného proudu Sthr je uvedena na obrázku 2 pro Tkr = 1 s.
Při stanovení plochy průřezu ocelohliníkových lan (AlFe) se při výpočtu proudové hustoty nepočítá s plochou průřezu ocelové duše.
Pokud nastane několik zkratů s krátkým časovým odstupem, výsledná doba trvání zkratu je
