Kompenzace kapacitních proudů v síti vysokého napětí

Ladění zhášecí tlumivky se provádí při sledování napětí na tlumivce. Vyladění nastává při nejvyšším napětí U0 na zhášecí tlumivce. Při tomto napětí je zbytkový proud nejmenší. Správné vyladění tlumivky je předpokladem pro identifikaci možných poruchových stavů v dané síti. Některé poruchové stavy nelze při rozladěné tlumivce vůbec identifikovat. Nedostečné vykompenzování kapacitního proudu sítě spolu s absencí vhodných indikátorů umožňujících rychle bez zbytečného prodlení vyhledat místo poruchy často vede k vážnému poškození jednotlivých prvků distribuční soustavy. Drtivá většina transformačních stanic je budovaná se polečnou uzemňovací soustavou pro vn i nn. V případě zemní poruchy na straně vn v této transformační stacici velikost poruchového proudu má přímý vliv na velikost napětí na PEN vodiči. A toto spočítat není nikterak složité, Ohmův zákon stačí. Jaké napětí vznikne na společné uzemňovací soustavě RB= 2 Ω (s připojenými PEN vodiči), protékály jí při průrazu svodiče přepětí poruchový proud IE=150 A a to díky nevyladěné kompenzační tlumivce? UTP = 2x150=300 V. A toto napětí je na PEN vodiči !!!

Možné případy provozu sítě

V následujícím jsou popsány možné varianty normálních či abnormálních poruchových stavů, které mohou nastat v síti IT s připojenou kompenzační zhášecí tlumivkou.

• Provoz sítě bez zemního spojení s malou nesymetrií
• Provoz sítě bez zemního spojení s výraznou nesymetrií
• Provoz sítě se zemním spojením způsobeném přerušení vodiče a zemní poruchou na straně zátěže (odběrů)
• Provoz sítě se zemním spojením způsobeném přerušení vodiče a zemní poruchou na straně zdroje
• Provoz sítě s přerušením vodiče bez zemní poruchy
• Provoz sítě se zemním spojením bez přerušení vodiče

Provoz sítě bez zemního spojení s malou nesymetrií

V první řadě je třeba si uvědomit, že v symetrické třífázové síti (teoretická síť) by pro neexistenci nulového proudu I₀ nebylo možné vůbec tlumivku naladit.Mírná nesymetrie je nutná pro zajištění správného vyladění tlumivky. Při správném vyladění tlumivky se mohou projevit mírné rozdíly ve velikosti modulů fázových napětí na přípojnícících. Toto je normální, přirozený a nutný stav. Bylo by chybou odladěním tlumivky z reznančnícho stavu srovnat velikosti mudulů fázových napětí. Podstatné je, aby vyladěním rezonančního stavu se dosáhlo nejvyšší hodnoty napětí U₀. Typicky se pohybuje v řádu jednotek voltů. Platí: více symetrická síť = menší napětí U₀, méně symetrická síť = větší napětí U₀.

Provoz sítě bez zemního spojení s výraznou nesymetrií

Výrazná nesymetrie může být zapříčiněna připojením čtvrtého kabelu. Co nebylo možné v minulosti, kdy se vyráběly pouze třížilové kabely vysokého napětí, je nyní umožněno. Projektant potřebuje zdražit stavbu (neboť cena projektu se odvíjí od ceny díla) a proč místo tří kabelů nepoložit ještě jeden, "do rezervy". Vždyť on to investor zaplatí. Ale pak se řeší, co s ním. Nechat ho odpojený? To by nám navlhl a až bychom ho potřebovaly uvést do provozu, už ho nezapneme. Tak si vybereme nějakou fázi a k té ho připojíme. A nesymetrie (a nikoliv malá) je na světě. Co to udělá na napájecí transformovně? Zvýší se napětí U₀ a pokud přesáhne hranici 33 V, dojde k signalizaci zemního spojení. Dispečer ale kouká, že je to nějaké "divné" zemní spojení. Napětí na přípojnici je sice "rozházené", ale co, zkusíme zaladit tlumivkou. Vypne automatickou regulaci, odladí tlumivku a hle, napětí na přípojnici se srovná. I napětí U₀ klesne. Signalizace zemního spojení ustane. Dispečer je spokojen, jak "vyřešil" další poruchu. A všichni zúčastnění (projektantem počínaje, revizním technikem a dispečerem konče) mají nakročíno k zajištění několikaletého pobytu na státní útraty.

I s tímto se lze v praxi setkat! Co s tím? V první řadě se musí najít zdroj nesymetrie a ten ODSTRANIT. Tzn. buď postupným vypínaním a vymezovaním stále menších a menších celků (třeba v kombinaci s převodem části odběru na jinou přípojnici) najít zdroj nesymetrie. Každopádně je nutné po každé manipulaci vyladit na maximální U₀. Jedině při vyladěném stavu lze interpretovat měřené hodnoty a činit závěry pro další postup!

Provoz sítě se zemním spojením způsobeném přerušení vodiče a zemní poruchou na straně zátěže (odběrů)

Toto je ten nejhorší případ, který může nastat. Při této poruše vůbec nemusí dojít k signalizaci zemního spojení, přestože živá část (vodič) leží na zemi. Vyhledávání místa takové poruchy je poměrně obtížné a časově náročné. Tato porucha se projeví mírným zvýšením napětí U₀, které může, ale nemusí přesáhnout hodnoty 33 V. Dále se projeví zvýšením modulu fázového napětí v postižené fázi a poklesem modulu fázových napětí v nepostižených fází. Na straně nízkého napětí ale dochází k poklesu napětí ve dvou fázích. Podle volání odběratelů napájených ze sítě nn o "chybějící fázi" lze určit pravděpodobné místo poruchy. V případě vyhledávání místa poruchy postupným vypínáním je nutné po provedení manipulace vždy vyčkat na vyladění tlumivky a dle velikosti napětí U₀ a fázových napětí na přípojnicích volit další postup.

Provoz sítě se zemním spojením způsobeném přerušení vodiče a zemní poruchou na straně zdroje

Na transformovně se tato porucha projeví výrazným poklesem modulu fázového napětí postižené fáze (k napětí blízkému 0) a nárůstem modulu fázových napětí zbývajících dvou fází na napětí sdružené. Současně vzroste napětí U₀ na cca 100 V. Odběratelé připojení za místem poruchy tuto zaznamenají poruchu jako "chybějící fázi". V síti nízkého napětí dochází k poklesu napětí ve dvou fázích. Současně může tento stav zapříčinita vznik ferorezonance. Velice však záleží na tom, aby před vznikem poruchy byla síť ve vyladěném stavu. Pouze tak místem poruchy protéká nejmenší možný proud. Stejně jako v případě zemního spojení bez přerušení vodiče je možný další provoz sítě vn do doby vyhledání místa poruchy. Je zde však zvýšené riziko poškození spotřebičů podpětím v síti nízkého napětí. To je však možné pouze v případě, kdy spotřebiče nejsou řádně chráněny před tímto typem poruch.

Provoz sítě s přerušením vodiče bez zemní poruchy

Text se připravuje.

Provoz sítě se zemním spojením bez přerušení vodiče

V tomto případě se jedná o poměrně častý případ zemního spojení. Jde o klasický případ zemního spojení. Dojde k němu při izolační poruše - prasklý vaz vodiče, průraz svodiče přepětí apod. Na transformovně se tato porucha projeví výrazným poklesem modulu fázového napětí postižené fáze (k napětí blízkému 0) a nárůstem modulu fázových napětí zbývajících dvou fází na napětí sdružené. Současně vzroste napětí U₀ na cca 100 V. Odběratelé tuto poruchu nezaznamenají. Velikosti sdružených napětí na vedení vn se nemění a tudíž nedochází ani ke změně napětí na straně nn transformátorů vn/nn. Velice však záleží na tom, aby před vznikem poruchy byla síť ve vyladěném stavu. Pouze tak místem poruchy protéká nejmenší možný proud. V případě ideálního vyladění je činného charakteru a jeho velikost je dána svodovým proudem izolátorů dané sítě. Takovou síť lze provozovat i po několik hodin. Jediným omezením je teplota oleje kompenzační tlumivky, která nesmí přesáhnout výrobcem danou mez. Kompenzační tlumivky jsou dimenzovány pro dvouhodinový provoz při 100 % využití jejich výkonu. Pokud je využita pouze část jejich kompenzačního výkonu či pokud je nízká teplota okolí, doba možného provozu se přiměřeně prodlouží.