Podmínka automatického odpojení v síti TN je nastavena tak, aby nedošlo k překročení doby odpojení, po kterou ještě není napětí na neživých částech při poruše nebezpečné. Tato podmínka platí nejen za optimálního stavu vedení, to znamená, když není ohřáté a neprojevují se ani vlivy přechodových odporů různých spojů vedení, ale musí být splněna především za těch nejnepříznivějších provozních podmínek.
Porucha se totiž objeví obvykle při plném zatížení vedení, kdy je vedení ohřáto na maximální provozní teplotu. Ta je pro nejčastěji používanou izolaci PVC 70 °C, tzn. o 50 °C vyšší než při 20 °C. Jenom tímto oteplením se zvyšuje rezistance vedení o 20 %.
Vliv poruchy na oteplení vedení a zvýšení impedance smyčky
Obvykle je oteplení vedení způsobené poruchovým proudem nižší než oteplení při dlouhodobějším přetížení vedení nebo při vzdáleném zkratu, v jehož obvodu je zařazena velká impedance. V případě poruchy je třeba obdobně rozlišit různé případy obvodů a ochranných přístrojů, které zajišťují automatické odpojení.
Pro doby odpojení do 5 s jsou podmínky pro odpojení podobné případům zkratů s velkými impedancemi. Rezistivitu ochranných vodičů je možno považovat:
- v případě, kdy ochranný vodič není součástí stejného kabelu jako vodiče vedení za rovnou 1,25násobku jejich rezistivity při 20 °C;
- v případě, kdy ochranný vodič je součástí stejného kabelu jako vodiče vedení za rovnou 1,50násobku jejich rezistivity při 20 °C.
V prvém z výše uvedených případů má ochranný vodič za normálního provozu teplotu okolí a ke zvýšení jeho teploty dochází pouze v důsledku poruchového proudu. Ve druhém případě má ochranný vodič stejnou teplotu jako ostatní vodiče kabelu a jestliže je kabel zatížen na svou maximální přípustnou hodnotu, teplota těchto vodičů se rovná jejich maximální provozní teplotě.
Součinitel 1,5 (resp. jeho převrácená hodnota 2/3) odpovídá střední hodnotě rezistivity při provozní teplotě a maximálnímu oteplení při zkratu.
Pro poměrně krátké doby odpojení podle tabulky 41.1 normy ČSN 33 2000-4-41 ed. 2 se oteplení vlivem poruchového proudu neprojeví příliš výrazně. Rezistivita ochranného vodiče se v případě, kdy ochranný vodič není součástí stejného kabelu, jako vodiče vedení, může považovat za rovnou rezistivitě při teplotě okolí. Pokud ochranný vodič je součástí stejného kabelu jako vodiče vedení, může se jeho rezistivita považovat za rovnou 1,25 až 1,3násobku rezistivity při 20 °C. Pro větší průřezy je oteplení vodičů při poruše ještě nižší a může se zanedbat, takže je možno uvažovat pouze s 1,2násobkem rezistivity při 20 °C.
Jako s další okolností, s kterou se počítá zejména při projektech, je úbytek napětí při poruše v napájecích obvodech. Při poruše se uvažuje s poklesem napětí, takže do požadavku na impedanci smyčky se nedosazuje fázové napětí U0 ale 80 % tohoto napětí. Proto se při projektování doporučuje počítat impedanci smyčky ze vztahu, který bere v úvahu ty nejhorší okolnosti, což znamená, že by mělo platit 1,5 × Zs × Ia < 0,8 × U0.
Proto se u projektů považuje za vyhovující, jestliže v běžných případech část impedance smyčky připadající na koncové obvody není větší než 0,5 x U0/Ia.
Závěr pro určení impedance smyčky s uvážením oteplení
Při podrobnějším rozboru však pro většinu případů vychází jako vyhovující impedance smyčky větší než hodnoty uvedené v normě. K přesnějšímu určení této hodnoty je však třeba znát jednak maximální provozní oteplení i maximální oteplení poruchovým proudem. Samozřejmě však v žádném případě impedance smyčky nesmí být větší než podíl U0/Ia.
