Úvod
Všichni známe a alespoň jednou jsme se setkali s jevem výskytu poruchy v elektrickém systému. Výpadek elektrické soustavy v celém městě, ke kterému došlo v důsledku průtrží mračen, nebo porucha vnitřního zařízení, která přerušila místní dodávku elektrické energie – to všechno jsou v podstatě případy poruch v elektrických systémech.
Prostřednictvím tohoto článku se pokusíme tento jev prozkoumat trochu podrobněji.
Co je to porucha v elektrickém systému?
Poruchu v elektrickém systému lze definovat jako stav v elektrickém systému, který způsobí poruchu elektrického zařízení v obvodu, např: Generátory, transformátory, přípojnice, kabely a všechna ostatní zařízení v systému, která pracují na dané úrovni napětí.
Základní typy poruch
Podle povahy elektrických systémů lze na základní úrovni elektrické poruchy rozdělit na:
- Poruchy krátkého obvodu: Tyto poruchy vznikají v případě, že dojde k poruše izolace, která způsobí zkratový stav. Jedná se o zdaleka nejčastější příčinu poruchy.
- Poruchy otevřeného obvodu: K této poruše dochází, když dojde k poruše na vodivé cestě elektřiny
Kromě toho mohou nastat i kombinované (souběžné) poruchové situace a poruchy vinutí na úrovni zařízení. Těmi se zde nebudeme podrobně zabývat.
Protože zkratové poruchy jsou nejčastějšími příčinami poruch v elektrických rozvodných systémech, prostudujme si je podrobněji:
Zkratové poruchy
Zkratová porucha vzniká, když dojde k poruše izolace mezi fázovými vodiči nebo mezi fázovým vodičem (fázovými vodiči) a zemí nebo mezi oběma. Porucha izolace vede k vytvoření zkratové cesty, která vyvolá zkratové stavy v obvodu (tj. abnormálně vysoké proudové situace s následnými viditelnými účinky, jako je oblouk, blikání).
Níže uvedený obrázek 1.0 znázorňuje vyvážený poruchový stav mezi třemi fázemi a zemí:
Obrázek 1.0: Další dva nejčastější nevyvážené poruchové stavy, které se vyskytují ve vyvážené třífázové elektrické soustavě, jsou:
- Porucha mezi fázemi: V tomto případě dojde ke zkratu pouze dvou ze tří fází, což způsobí nevyvážený poruchový stav v soustavě. Tento poruchový stav je znázorněn na obrázku 2.0 níže.
Obrázek 2.0: Nesymetrický poruchový stav mezi fázemi
- Porucha mezi jednou fází a zemí: V tomto případě dojde ke zkratu jedné ze tří fází se zemí, což způsobí nesymetrický poruchový stav v systému. Tento poruchový stav je znázorněn na obrázku 3.0 níže.
Obrázek 3.0: Nesymetrický stav poruchy mezi jednou fází a zemí
Během provozu mohou být poruchové situace dynamické a rychle měnit typy poruch na základě místních podmínek. (např. porucha typu jedna fáze-zem se může následně změnit na poruchu typu dvě fáze-zem)
Závěr
Závažnost a velikost poruchy závisí na řadě faktorů, jako je umístění poruchy v elektrické soustavě, škody způsobené poruchou. Při analýze závažnosti dané poruchy se obvykle vychází ze standardního poruchového stavu (třífázová porucha) pro danou napěťovou hladinu.
Třífázová porucha se považuje za nejzávažnější poruchu, která se může v soustavě vyskytnout, a proto se při určování potřebného rozvodného systému používají její zkratové charakteristiky. Kromě toho se při zkratových výpočtech uvažují také jmenovité proudy při poruše jedné fáze se zemí.