Přechodná přepětí mezi živými vodiči a zemí

Energetický obsah přechodného přepětí se značně mění v závislosti na jejich původu. Indukovaná přepětí způsobená úderem blesku mají obvykle větší amplitudu, ale nižší energetický obsah než přepětí způsobená spínáním, protože trvají obecně déle než atmosférická přepětí.
Odlišně od jiných jevů, jsou přechodná přepětí obvykle nižší v zásuvkách instalací, než ve veřejné distribuční síti.
To vysvětluje, proč v požadavcích na instalace nn, např. v IEC 60364-4-44 (HD 384-4-443) a v základních bezpečnostních požadavcích, zejména řady IEC 60364 jsou kategorie, použitelné pro zařízení v instalacích založeny na nižších hodnotách. U zařízení na vstupu do instalace se používají stejné hodnoty, jako uvádí norma EN 50160.

Distribuční síť nn

Vrcholová hodnota přechodných přepětí ve veřejných sítích obvykle nepřekračuje 6 kV, ale mohou se vyskytnout i hodnoty vyšší. Obecně se zařízení ve veřejných sítích specifikuje a volí na tomto základě.
Nicméně je třeba poznamenat, že zařízení pro použití v pevných instalacích odběratelů a spotřebiče mají nižší požadavky na odolnost podle HD 384-4-443, vycházející z příslušné kategorie přepětí podle jejich zamýšleného použití.
Doba náběhu impulsu je v širokém rozsahu od milisekund do mnohem méně než mikrosekunda. Jsou- li instalovány ochrany před přepětím, pak mají být zvoleny s uvážením vyššího energetického obsahu, spojeného se spínacími přepětími.

Dlouho trvající přepětí ( > 100 ns)
Příčinou přepětí je hlavně:

• působení omezujících pojistek (všeobecně: amplituda do 1 - 2 kV, tvar vlny unipolární, vysoký obsah energie);
• spínání kondenzátorů pro kompenzaci účiníku (všeobecně: amplituda do 2 až 3násobku vrcholové hodnoty jmenovitého napětí, tvar vlny: oscilační s kmitočtem v rozsahu od zlomku Hz po několik kHz, vysoký obsah energie);
• přenos přechodných přepětí ze strany vn na nn transformátorů elektromagnetickou vazbou (všeobecně: amplituda do 1 kV, tvar vlny: oscilační s kmitočtem v rozsahu od zlomku Hz po několik desítek kHz).

Středně dlouho trvající přepětí (od 1 µs do 100 µs)
Příčina těchto přepětí souvisí hlavně s bleskovou činností, typické příklady jsou uvedeny níže:

• Přímé údery blesku do vodičů vedení nn (neočekávané impulsy: amplituda: do 20 kV, tvar vlny: unipolární, vysoká hladina energie)
• Indukce od úderů blesku do vodičů blízkých vedení nn. Obecně amplituda nepřekročí 6 kV, ale může být až do 20 kV, tvar vlny je typicky unipolární a někdy unipolární oscilační.
• Odporová vazba; spojená s bleskovými proudy do země, protékajícími společným uzemněním sítě. Obecně amplituda nepřekračuje 10 kV, tvar vlny má vysoký obsah energie, tvar vlny je typicky unipolární nebo někdy unipolární oscilační.
• Přenos rázů způsobených přímými údery blesku z vn na nn kapacitní vazbou. Jestliže je ráz vyvolán přímým úderem blesku do vedení vn, může to naopak vést k rychlému poklesu napětí, způsobeného působením bleskojistky s jiskřištěm při likvidaci poruchy. Amplituda přepětí v síti nn obecně nepřesáhne 6 kV, typicky má unipolární nebo někdy oscilační tvar vlny)
• Opětné zápaly, spojené se spínáním v síti nn mohou rezonovat s přirozenou frekvencí místní sítě. Amplituda přepětí může být do několikanásobku jmenovitého napětí. Tvar vlny je typicky oscilační a složitý s kmitočtem v rozsahu od desítek kHz do 1 MHz.
• Činnost vypínačů s velmi krátkou dobou hoření oblouku < 2 µs. Amplituda je typicky do několikanásobku jmenovitého napětí. Tvar vlny je oscilační s kmitočtem v rozsahu od několika desítek kHz do 1 MHz.
• Činnost spínacích zařízení v instalaci odběratele. Tato přepětí mají obecně nízký obsah energie a rychle se se vzdáleností tlumí. Typicky nepřesáhnou 2,5 kV.

Krátce trvající přepětí (< 1 µs)
Jejich příčinou je hlavně:

• Místní spínání malých indukčních proudů a malých indukčností (amplituda obecně do 1 - 2 kV, oscilační tvar vlny s kmitočtem od několika MHz do několika desítek MHz).
• Rychlé přechodné jevy způsobené spínáním v síti nn spínači se vzduchovou dráhou (relé a stykače), vyvolávajícím postupné přerušování a opětné zápaly (skupiny impulsů, jeden impuls - čelo asi 5 ns, trvání asi 50 ns).

Distribuční síť vn

Dlouho trvající přepětí ( > 100 µs)
Tato přepětí jsou způsobena hlavně spínáním (vypínáním indukčních zatížení s nebo bez vnucené nuly proudu, vypínáním nebo zapínáním kompenzačních kondenzátorů s nebo bez opětných zápalů na vedeních vn, atd.), zkraty, obloukovými zemními zkraty, přechodnými přepětími, přenesenými elektromagnetickou vazbou ze strany wn na vn transformátoru.
V některých bodech sítě se amplituda těchto přepětí omezuje ochrannou hladinou jiskřišť nebo svodičů přepětí, požadovaných pro koordinaci izolace (amplituda obecně do 3 - 5násobku vrcholové hodnoty napětí mezi fází a zemí, tvar vlny oscilační s kmitočtem od několika stovek Hz do několika stovek kHz).

Středně dlouho trvající přepětí (od 1 µs do 100 µs)
Příčinou je hlavně:

• Indukce do vodičů vedení vn od blízkých úderů blesku a poměrně vzácně od přímých úderů blesku do vodičů vedení vn. Podél vedení je maximální amplituda přepětí omezena přeskoky na vzdušných vzdálenostech vedení; ve stanicích wn/vn a dále na transformátorech vn/nn je omezena ochrannými opatřeními, například ochrannými jiskřišti a/nebo svodiči.
• Spínací manipulace se sklonem k opětným zápalům, například vakuovými vypínači (amplituda závislá na ochranných hladinách zajišťovaných koordinací izolace: obecně do 8 - 10násobku vrcholové hodnoty jmenovitého napětí, oscilační tvar vlny s kmitočtem několika MHz).

Většina přepětí jsou přepětí typu indukovaných přepětí, amplituda závisí na přeskokovém napětí a ochranné hladině, kterou zajišťuje koordinace izolace, tvar vlny unipolární, někdy oscilační, strmost v rozsahu 1 - 50 µs, doba týlu asi 100 µs, vysoký obsah energie.

Krátce trvající přepětí (< 1 µs)
Příčina většinou souvisí se spínáním zapouzdřených zařízení, izolovaných plynem (GIS), které používají například SF6. Amplituda přepětí je obecně až do několikanásobku vrcholové hodnoty jmenovitého napětí. Tvar vlny je oscilační s kmitočtem nad 1 MHz.