Poruchy v distribuční soustavě jsou hlavní příčinou krátkých přerušení napětí a tím i dodávky energie. Ve velké většině případů poruchy mají za následek průtok zkratového proudu, který musí být eliminován vypnutím části distribuční soustavy ohrožené poruchou.
Pro rychlé obnovení dodávky energie jsou někdy (dle uspořádání distribuční soustavy) používány ochrany s opětovným zapínáním.
Poruchy v distribuční soustavě jsou hlavní příčinou krátkých přerušení napětí a tím i dodávky energie. Ve velké většině případů poruchy mají za následek průtok zkratového proudu, který musí být eliminován vypnutím části distribuční soustavy ohrožené poruchou. Pro rychlé obnovení dodávky energie jsou někdy (dle uspořádání distribuční soustavy) používány ochrany s opětovným zapínáním.
Příčiny poruch
Příčiny poruch jsou obvykle rozlišovány na externí a interní. V prvém případě se jedná o atmosférické a náhodné příčiny nezávislé na stavu distribuční soustavy. V druhém případě se jedná například o poruchy souvisící s ukončením životnosti některého zařízení.
Externí příčiny jsou následující:
- podmínky počasí (bouřka, blesk, mlha, sníh, mráz atd.), které ovlivňují zejména venkovní vedení;
- náhodné příčiny: dotyk s cizími částmi (větve stromů, ptáci atd.), kolize vozidel se sloupy vedení, narušení kabelů při výkopech atd.;
- přenos poruchy ze síťového systému nadřazeného nebo podřazeného předmětné distribuční soustavě (např. distribuční soustava vn může být ovlivněna poruchou vzniklou v distribuční soustavě nn, ale platí to i naopak).
Interní příčiny jsou následující:
- průraz izolace zařízení (izolátory vedení, kabely, transformátory, vypínače atd.), přičemž napěťové namáhání způsobující poruchu bylo v rozsahu projektované izolační pevnosti zařízení;
- chybná funkce ochran;
- chybná manipulace obsluhy distribuční soustavy.
Charakter poruch
Charakter poruch je důležitý pro zajišťování provozu distribuční soustavy. Porucha může být přechodná, která je buď samozhášecí, nebo nezpůsobující poškození zařízení (přeskok podél řetězce izolátorů při atmosférickém přepětí). Při takovéto poruše zařízení může být po krátké době uvedeno znovu do provozu. Naproti tomu při trvalé poruše musí být porušené zařízení buď opraveno, nebo nahrazeno.
Podle způsobu průtoku poruchového proudu se rozlišuje: zemní spojení, dvoufázový zkrat a třífázový zkrat.
Opětovné zapínání (OZ)
Nejčastější příčinou poklesů a krátkých přerušení napětí je porucha a následná funkce systému opětovného zapínání, který chrání venkovní vedení proti škodám vznikajících přeskoky na izolátorech.
Při poruše na napájecím vedení číslo 1 u zákazníka připojeného na toto vedení dojde ke krátkodobému přerušení napětí (doba trvání řádově desetiny sekundy). U zákazníka, který je připojen na jiné vedení (např. vedení číslo 2) dojde k poklesu napětí. Stejně poklesne napětí na vysokonapěťových sběrnicích v rozvodně, viz ČSN 33 3431-2-8.
Příklad poruchy v distribuční soustavě vysokého napětí
Obrázek 1 znázorňuje krátkodobé poklesy a krátkodobá přerušení napětí způsobená poruchou na vn napáječi. Jsou znázorněny tři případy:
- přechodná porucha, u které dojde k jejímu pominutí během první funkce OZ
- delší porucha, která během první funkce OZ přetrvá, avšak dojde k jejímu pominutí během druhé (prodloužené) funkce OZ
- trvalá porucha, která přetrvá po dokončení úplného sledu funkcí OZ
V každém případě krátkodobé poklesy a krátkodobá přerušení napětí jsou znázorněny tak, jak se jeví dvěma zákazníkům. Jednomu na stejném napáječi jako porucha, avšak od ní směrem k napájení a druhému zákazníkovi na jiném napáječi ze stejné sběrnice. (Znázorněné doby jsou jen pro informaci. Skutečné doby závisí na nastaveních u konkrétní sítě.)
Šíření poklesů napětí
Poklesy napětí způsobené poruchou se přenášejí do ostatní distribuční soustavy jako redukované poklesy napětí. Krátká přerušení napětí napáječe s poruchou se přenášejí jen do distribuční soustavy tohoto napáječe. S ohledem na odlišný charakter útlumu poklesů napětí rozlišuje se jejich přenos přes transformátory a jejich šíření v jednotlivých napěťových úrovních.
Transformátor vn/nn, porucha na nn straně
Poruchy v distribuční soustavě nn mají jen malý vliv na poklesy napětí na vn straně. Je-li např. Sk zkratový výkon a Xk odpovídající reaktance vn distribuční soustavy, potom pokles napětí na vn straně bude:
kde
- ST je výkon transformátoru
- XT reaktance transformátoru
- uk napětí nakrátko transformátoru.
Například zkrat v nn distribuční soustavě se transformátorem 22/0,4 kV, 1000 kVA přenáší do vn o zkratovém výkonu 200 MVA jako pokles napětí řádově 10 %. Proto se většinou přenos poklesů napětí transformátorem do vn může zanedbat.
Transformátor vvn/vn, porucha na vn straně
Výpočet poklesů napětí se může provést opět z výše uvedené rovnice. Orientační hodnoty jsou uvedeny v tabulce 1.
Tato tabulka ukazuje, že poklesy napětí se transformátory vvn/vn přenášejí ve větší míře než u transformátorů vn/nn. Stávají se případy, kdy je narušena funkce zařízení připojeného do vn distribuční soustavy při poruše, která byla v jiné distribuční soustavě vn.
Přenos poklesů z primáru do sekundáru transformátorů
Krátké přerušení napětí na primáru má za následek krátké přerušení napětí na sekundáru. Přenos tvaru a rozložení poklesů napětí závisí na zapojení transformátoru a na charakteru poruchy.
Šíření poklesů napětí v distribuční soustavě vn
Způsob šíření poklesů napětí v síti vn vyplývá z obrázku 1. Krátká přerušení napětí napáječe s poruchou se přenášejí do ostatní sítě jako poklesy napětí.
Šíření poklesů napětí v distribuční soustavě vvn
Je-li rozvodna vvn napájena dvěma nebo více vedeními, jsou přerušení napětí na jejích sběrnicích vzácná. Je-li napájena jedním vedením, pak každá porucha na tomto vedení má za následek přerušení napětí. Poklesy napětí v distribučních soustavách vvn a zvn se šíří do vzdáleností stovek kilometrů.
Směrné hodnoty podle ČSN EN 50160 ed. 3
Podle této normy krátkodobý pokles napětí je pokles napájecího napětí pod prahovou hodnotu mezi 90 % a 5 % dohodnutého napětí, po kterém následuje obnovení napětí během krátkého časového intervalu. Za normálních provozních podmínek může být očekávaný počet krátkodobých poklesů napětí během roku od několika desítek až do jednoho tisíce. Většina krátkodobých poklesů napětí má dobu trvání menší než 1 sekundu a zbytkové napětí větší než 40 %. Občas se však mohou vyskytnout krátkodobé poklesy napětí s větší hloubkou a dobou trvání. V některých oblastech se podle ČSN EN 50160 ed. 3 mohou velmi často vyskytovat krátkodobé poklesy napětí se zbytkovým napětím mezi 85 % až 90 % Un jako následek spínání zatížení u uživatelů.
Za normálních provozních podmínek je roční výskyt krátkodobých přerušení napájecího napětí v rozsahu od několika desítek až do několika stovek. Přibližně 70 % krátkodobých přerušení může mít dobu trvání do 1 sekundy.
