VIII. PREPÄTIE A KOORDINÁCIA IZOLÁCIE

Elektrická sústava je charakterizovaná menovitým napätím (efektívnym združeným napätím). Najvyššie napätie sústavy je najvyššie efektívne združené napätie, ktoré sa môže vyskytnúť v sústave za normálnych prevádzkových podmienok v ktorejkoľvek dobe a v ktoromkoľvek mieste sústavy. Menovité a najvyššie napätia sústav vn a vvn sú uvedené v tab. 14.

Tab. 14. Normalizované menovité a najvyššie napätia sústav pre všeobecnú elektrifikáciuMenovité napätie [kV] (6) 10 22 35 110 220 400 750

Najvyššie napätie [kV] 7,2 12 25 38 123 245 420 787

Poznámka. Menovité napätie v zátvorke platí pre doterajšiu sústavu, ktorá nemá byť ďalej rozširovaná.

Prepätie je napätie akéhokoľvek druhu, ktoré je vyššie ako amplitúda najvyššieho napätia sústavy. V závislosti od miesta priloženia rozoznávame:

a) prepätie proti zemi, ktoré vzťahujeme k najvyššiemu fázovému napätiu sústavy a b) prepätie medzi fázami, ktoré vzťahujeme k najvyššiemu združenému napätiu sústavy.

V závislosti od podmienok vzniku i možného trvania rozlišujeme: 1. prepätia dočasné, 2. prepätia spínacie, 3. prepätia atmosférické.

31. DOČASNÉ PREPÄTIA

Sú to veľmi slabo tlmené prechodné alebo kvazistacionárne prepätia pomerne dlhého trvania, ktoré je možné podľa ich kmitočtu rozdeliť do troch skupín. Prvá skupina zahrnuje prepätia s prevádzkovým alebo takmer prevádzkovým kmitočtom, ak sa vyskytujú na otvorenom konci dlhých vedení, po strate zaťaženia, pri nesúmerných poruchách, pri jednopólovo otvorených vodičoch atd. Druhá skupina zahrnuje prípady s kmitočtom vyšším ako 50 Hz (ultraharmonická rezonancia, ktorá môže vzniknúť napr. pri zapnutí transformátora v bloku s nezaťaženým vedením). Tretia skupina je vyvolaná subharmonickou rezonanciou (kmitočet nižší ako 50 Hz) vo vedeniach so sériovou kompenzáciou.

Význam dočasných prepätí sa zvyšuje so stúpajúcim menovitým napätím. U zvlášť vysokých napätí sú smerodajné pre voľbu bleskoistiek.

Dosiaľ je zvykom voliť menovité napätie bleskoistiek rovnako vysoké alebo vyššie ako očakávané maximálne dočasné prepätie v sieti. Nové bleskoistky sa nemusia bezpodmienečne voliť podľa tohto kritéria, pretože môžu byť prípad od prípadu napäťovo preťažené (nie však často).

32. SPÍNACIE PREPÄTIA

Spínacie prepätia vznikajú pri náhlych zmenách parametrov sústavy, ako sú plánované, a havarijné vypínania a zapínania vedenia, transformátorov a iných elementov siete a tak isto pri zemným spojenia a skratoch. Prechodné javy pri týchto procesoch majú oscilačný charakter.

PREPÄTIA PRI ZEMNÝCH SPOJENIACH V TROJFÁZOVÝCH SÚSTAVÁCH

Podľa uzemnenia trojfázových sústav rozoznávame tieto prípady:Sústava s izolovaným nulovým bodom je sústava, ktorej nulový bod nemá žiadne úmyselné spojenie

so zemou, okrem spojenia cez návestné, meracie a ochranné prístroje s veľmi veľkou impedanciou.Sústava so zhášacou tlmivkou je sústava, ktorej nulový bod je spojený so zemou cez zhášaciu

tlmivku.Sústava s uzemneným nulovým bodom je sústava, ktorej nulový bod je spojený so zemou buď

priamo, alebo cez činný alebo indukčný odpor malej hodnoty. Sústavu označujeme ako účinne uzemnenú, keď najvyššie efektívne napätie zdravých fáz k zemi pri zemnom spojení jednej fáze

neprestúpi 80 % najvyššieho združeného napätia; v inom prípade je sústava neúčinne uzemnená.Zemné spojenie (jednopólové) sa môže vyskytnúť len v sústavách s izolovaným nulovým bodom

alebo so zhášacou tlmivkou.Pri trvalom zemnom spojení v sústavách s izolovaným nulovým bodom alebo so zhášacou tlmivkou

vznikajú dočasné prepätia kmitočtu 50Hz, ktoré môžu byť nebezpečné pre sústavy s menovitým napätím väčším ako 35kV.

Prechodné prepätia oscilačného charakteru v sústave s izolovaným nulovým bodom vznikajú:a) pri zapnutí trvalého zemného spojeniab) pri jeho vypnutí,c) pri prerušovanom zemnom spojení.

Prepätia pri zemných spojeniach sa zväčšujú rezonanciou a odrazmi. Prepätia sa dajú potlačiť zhášacou tlmivkou.

PREPÄTIA PRI VYPÍNANÍ SKRATOV

Pochody, ktoré vznikajú pri vypínaní skratových i iných prúdov vo vypínači a v obvode, sú podmienené obvodom (síťou) i vypínačom. Ako náhle vypínací mechanizmus vypínača dostane impulz, začnú sa jeho kontakty odďaľovať a vytvorí sa medzi nimi oblúk, udržovaný zdrojom prúdu až do okamihu definitívneho prerušenia prúdu. Predpokladajme, že prúd vypíname ideálnym vypínačom, ktorému určíme tieto vlastnosti: pred prerušením prúdu má vypínacia dráha nekonečne veľkú vodivosť (oblúkové napätie je nulové), po prerušení prúdu nadobudne skokom nekonečne veľký odpor a prúd sa preruší presne v nule sínusovky prúdu. Ihneď po prerušení prúdu vznikne medzi kontaktmi vypínača zotavené napätie, ktoré u ideálneho vypínača bude určené len vlastnosťami obvodu (siete).

Pre výklad procesu pri vypínaní prúdu uvažujme jednoduchý obvod podľa obr. 97. Zdroj o indukčnosti L a kapacite C je zapojený cez vypínač V do skratu. Obvodom nech prechádza ustálený skratový prúd, ktorý má vypínač prerušiť, s časovým priebehom:

ik=Um

ω. L. sinωt

(386)kde Um je amplitúda napätia zdroja u o priemyslovom kmitočte. Obraz tohto prúdu po Wagnerovej - Carsonovej transformácii je:

I k=Um

L.

pp2+ω2

(387)Podľa Theveninovej vety dostaneme zotavené napätie, ak zavedieme do obvodu zdroja prúd

opačného znamienka, ako má prúd, ktorý chceme prerušiť. Prúd, ktorý chceme prerušiť, je daný výrazom (386) a jeho obraz výrazom (387). Impedančná funkcia obvodu zdroja zo svoriek vypínača je:

Z= p .L

1+ p2 . L.C= 1

C.

p

ω02+ p2

(388)kde:

ω0=1

√LC

je dané vlastným kmitočtom obvodu:1

2.π √LCObraz zotaveného napätia je:

U zn=Z . I k=Um

LC.

pp2+ω2 .

pp2+ω0

2

(389)

Obr. 97. K pojmu zotaveného napätia

Spätnou transformáciou dostaneme originál zotaveného napätia:

uzn=Um

LC.cosωt−cosω0 t

ω02−ω2

(390)Pre prípady z praxe, kedy je 0 ω ⋙ , je možné 2 oproti 02 zanedbať, takže dostaneme:ω ω ω

uzn≅U m. (cosωt−cosω0 t ) (391) Pretože vypnutie prúdu nastáva pri jeho priechode nulou, bude v tomto okamihu napätie zdroja v maxime. Po veľmi krátku dobu po prerušení prúdu je možné zložku Um cos t považovať zaω konštantnú, takže môžeme písať Um cos t ω ≅ Um a pre zotavené napätie platí:

uzn≅U m. (1−cosω0t )Z výsledku (391) vyplýva, že po prerušení prúdu vo vypínači sa objaví na jeho kontaktoch zotavené

napätie, ktoré sa skladá zo zložky o priemyslovom kmitočte, okolo ktorej kmitá prechodová zložka s kmitočtom rovným vlastnému kmitočtu obvodu zdroja. Zložka o priemyslovom kmitočte sa nazýva podľa normy obnovené napätie. Prechodová zložka sa v skutočnosti vplyvom činného odporu, ktorý nie je v obvode na obr. 97 vyznačený, pomerne rýchlo utlmí.

Doterajší jednoduchý výklad mal objasniť princíp pochodu pri vypínaní prúdu. V skutočnosti sú pochody v sieťach zložitejšie; nebudeme je tu teoreticky sledovať.

PREPÄTIA PRI VYPÍNANÍ MALÝCH INDUKČNÝCH PRÚDOV

Vznikajú pri vypínaní transformátorov naprázdno a pri vypínaní reaktorov. Prepätie namáha vypínaciu dráhu vypínača, ktorá sa spravidla v priebehu vypínania prerazí, a tak vzniká tzv. opätovný zápal, ktorý sa opakuje, dokiaľ vzdialenosť medzi kontaktmi vypínača nie je tak veľká, aby odolala vzrastu zotaveného napätia.

Ak nemôžeme zabrániť vzniku prepätia (vhodným vypínačom, paralelnými odpormi u vypínača alebo inak), montujú sa na svorky transformátora ventilové bleskoistky.

Ďalšie prepätia vznikajú pri vypínaní motorov vn s kotvou nakrátko pri rozbehu.

PREPÄTIE PRI VYPÍNANÍ KAPACITNÝCH PRÚDOV

Pri vypínaní kondenzátorovej batérie sa prúd vo vypínači preruší pri priechode nulou, t.j. v okamžiku, kedy napätie na kapacite má maximum. Napätie na strane zdroja prebieha po tlmenom zakmitaní ďalej podľa sínusovky zdroja, zatiaľ čo napätie na kapacite podrží hodnotu, ktorú malo v okamihu vypnutia. Tým vzniká medzi kontaktmi vypínača rozdiel oboch uvedených napätí a môže dôjsť k prierazu dráhy vypínača. Pritom vzniknú oscilácie, ktoré sú zakrátko utlmené. Jav sa môže opakovať. Ochrana pred uvedenými prepätiami spočíva predovšetkým vo voľbe vhodného vypínača.

Obdobné závery platia pri vypínaní vedenia naprázdno.

PREPÄTIA PRI ZAPÍNANÍ ALEBO ZNOVU ZAPÍNANÍ NEZAŤAŽENÝCH VEDENÍ

Všetky v predošlých odsekoch uvedené spínacie úkony a ďalšie pochody (zapínanie transformátoru naprázdno, reaktorov a ďalšie) vyvolávajú prepätia, ktoré je možné pomerne dobre zvládnuť pomocou konštrukcie na vypínači alebo bleskoistkou a pri dimenzovaní izolácie sa väčšinou nerešpektujú. Pre dimenzovaní izolácie prichádzajú do úvahy prepätia pri zapínaní alebo znovu zapínaní nezaťažených vedení. Uveďme si osobitne prepätie proti zemi a prepätie medzi fázami.

Prepätie proti zemi

Zo skúseností je potrebné počítať s týmito činiteľmi prepätia:rozvetvená napájacia sieť k ≤ 3 indukčný zdroj napätia k > 3

(k= amplit ú da prepä tiamedzi f á zoua zemouamplit údanajvy šš ie ho f á zov é honapä tia )

Ak má byť k < 2, je nutné použiť zapínacie odpory u vypínača alebo iné prostriedky k obmedzeniu prepätia.

Prepätie medzi fázami

Je potrebné počítať s týmito činiteľmi prepätia medzi fázami K v závislosti od k (s pravdepodobnosťou 90%):

k = 2,5 k = 2,0 k = 1,5K ≤ 1,7.2,5 K ≤ 1,7.2,0 K ≤ 1,8 .1,5

(k= amplit ú da prepä tiamedzi f á zamiamplit údanajvy šš ie ho f á zov é honapä tia )

33. ATMOSFÉRICKÉ PREPÄTIA

Väčšina bleskov je zo záporných mrakov. Prúd blesku prebieha aperiodicky v tvare vlny. V priemere je doba čela 2 s. Početnosť výskytu blesku s amplitúdou μ prúdu >10kA bola u nás zistená v 84%, s amplitúdou prúdu >100kA v 1,8%. Pre naše kraje vyplýva zo štatistiky 29,2 úderov do 100 km vonkajších vedení ročne.

Atmosférické prepätia na vonkajších vedeniach vznikajú pri búrkach:o nepriamymi údermi (indukované prepätia),o priamymi údermi do fázových vodičov,o priamymi údermi do uzemňovacích lán v rozpätí,o priamymi údermi do stožiarov.

Indukované prepätia sa tvoria elektrostatickou a elektromagnetickou indukciou od blesku, ktorý nezasiahne priamo vedenie. Šíria sa rýchlosťou svetla ako vlny s malým útlmom. Pri vstupe do stanice môžu vyvolať nebezpečné prepätia.

Pri priamom údere blesku do fázového vodiča sa šíri po vedení od miesta úderu na obe strany prepäťová vlna, ktorá namáha izoláciu proti zemi. Amplitúda vlny dosahuje milióny voltov, t.j. viac ako je rázová pevnosť izolácie prenosu najvyšších menovitých napätí. Vlna prepätia v jednom vodiči indukuje napätia v susedných vodičoch.

Priamy úder do uzemňovacieho lana v rozpätí spôsobuje na lane vlny napätia postupujúce na obe strany od miesta úderu, ktoré elektromagnetickou väzbou indukujú napätie vo vodičoch. Napätie zaťažujúce izoláciu je dané rozdielom napätí na lane a na vodičoch. Ak je toto napätie vyššie ako preskokové napätie, dôjde medzi uzemňovacím lanom a jedným, popr. i niekoľkými vodičmi k spätnému preskoku.

Priamy úder do stožiaru spôsobuje na vrchole stožiara prepätie, ktorého veľkosť závisí od vlnovej impedancie uzemňovacích lán, vodičov, od dĺžky rozpätia, od odporu uzemnenia stožiarov, od indukčnosti a vlnovej impedancie stožiaru a od strmosti prúdu blesku. Opäť môže dôjsť k spätnému preskoku.

Atmosférické prepätia sú smerodajné pre koordináciu izolácie až do najvyššieho napätia 245kV, ale tak isto vedenia vyšších napätí je nutné opatriť náležitou ochranou proti prepätiu.

Ochranu vedení pred priamymi údermi blesku tvorí uzemňovacie lano. Vedenie môže mať jedno alebo niekoľko uzemňovacích lán. Spojujú sa so zemou spravidla na každom alebo nanajvýš každom druhom stožiari. Uzemňovacie laná nielen tienia fázové vodiče pred priamymi údermi blesku, ale znižujú aj elektrostaticky indukované prepätie, lebo zväčšujú kapacitu vodičov proti zemi. Odpor uzemnenia stožiaru bez pripojeného uzemňovacieho lana nemá prestúpiť v trasa vedenia 15 a naΩ prechodoch a v blízkosti staníc 10 (merané striedavým prúdom 50Hz). Tieniaci účinokΩ uzemňovacieho lana, vyjadrený pomerom počtu úderov do fázových vodičov k celkovému počtu úderov do vedenia (do uzemňovacieho lana, do fázových vodičov a do stožiaru) závisí na veľkosti ochranného uhla, t.j. uhla medzi spojnicou uzemňovacieho lana a vodiča a medzi zvislicou. Ochranné uhly pre naše vedenia vn a vvn sú v norme. U vedení na 35kV sa používajú uzemňovacie laná do vzdialenosti 600 až 1000m od rozvodní (výbehové laná).

Odolnosť vedenia proti atmosférickým prepätiam zväčšujú nevodivé konzoly (drevené, lepené alebo lisované z drevitých hmôt); zväčšujú rázové preskokové napätie vedenia a zmenšujú počet porúch tým, že drevo má značnú schopnosť potlačiť a uhasiť následný oblúk po prípadnom preskoku.

Vonkajšie vedenia bez uzemňovacích lán chránime Torokovými trubicami (vyfukovacími bleskoistkami). Používajú sa u nás do menovitého napätia siete 22 kV.

Prepätia, ktoré vedú k preskokom po izolátoroch, nespôsobujú v mnohých prípadoch škody, ak nevznikne oblúk, alebo ak uhasne v dostatočne krátkej dobe. Toho je možné dosiahnuť u jednopólových preskokov zhášacími transformátormi alebo tlmivkami, pre preskoky všeobecne krátkym vypnutím vedenia a opätovným zapínaním (OZ).

Elektrické vlastnosti rôznych článkov prenosovej sústavy pri rázovom namáhaní vlnami rovnakého tvaru premenlivej amplitúdy udáva rázová charakteristika (kapitola III). Má typický priebeh pre každý článok prenosovej sústavy (izolátory, priechodky, vinutia transformátoru, tyčové iskrište, bleskoistky).

OCHRANA STANÍC PRED ATMOSFÉRICKÝM PREPÄTÍM

Pred priamym úderom blesku sa chránia budovy krytých rozvodní pomocou bleskozvodov. Vonkajšie rozvodne vn a vvn sa chránia zachytávačmi, montovanými na konštrukciu rozvodne.

Hlavnú ochranu zariadení staníc pred vlnami postupujúcimi z vedenia tvoria zvodiče prepätia, a to ventilové bleskoistky. Majú obmedziť prepätie na veľkosť, ktorá neohrozuje izoláciu zariadenia. Zvodič chráni len do určitej vzdialenosti, tzv. ochrannej vzdialenosti.

Ventilové bleskoistky montujeme čo najbližšie k svorkám transformátora, ktorý je najdrahšou časťou stanice; majú plochú rázovú charakteristiku, ktorá je veľmi vhodná pre ochranu transformátorovej izolácie. Nelineárny sériový odpor bleskoistky je schopný prepúšťať veľké rázové prúdy, pričom vďaka nelineárnej charakteristike odporu napätie na bleskoistke rastie nepatrne s rastúcim rázovým prúdom. Keď rázové napätie klesá, odpor sa okamžite zväčšuje, takže následný prúd zo siete je obmedzený na malú hodnotu, ktorú iskrište bleskoistky preruší.

Zvyškové napätie bleskoistky je napätie medzi sieťovou a uzemňovacou svorkou bleskoistky pri priechode výbojového prúdu, t.j. rázového prúdu prechádzajúceho bleskoistkou po zapálení.

Menovité zvyškové napätie bleskoistky je vrcholová hodnota zvyškového napätia pri priechode menovitého výbojového prúdu.

Menovitý výbojový prúd (menovitá priepustnosť) je výbojový prúd (charakterizovaný vrcholovou hodnotou a tvarom vlny), ktorý sa používa pre klasifikáciu bleskoistky s prihliadnutím k trvanlivosti a istiacim charakteristikám.

Zvyškové napätie sa zisťuje normovanou rázovou vlnou prúdu 8/20. (Čelo vlny sa určuje z 10% a 90% vrcholovej hodnoty prúdu.) Menovité výbojové prúdy (vrcholová hodnota vlny) sú 10kA pre menovité napätie bleskoistky 3,6 až 336kV, 5kA pre 3,6 až 123kV, 2,5kA pre 3,6 až 37kV a 1,5kA pre 0,5 až 0,85kV.

Ochranná hladina bleskoistky je určená buď menovitým zvyškovým napätím, alebo rázovým zapaľovacím napätím s vlnou 1,2/50, alebo rázovým zapaľovacím napätím s vlnou, ktorej čelo stúpa rovnomerne do okamihu zapálenia s predpísanou strmosťou podľa normy, deleným 1,15. Berie sa najväčšia z týchto hodnôt.

Menovité napätie bleskoistky je efektívna hodnota najvyššieho prípustného napätia priemyslového kmitočtu medzi sieťovou a uzemňovacou svorkou bleskoistky. Pri ňom bleskoistka ešte zhasí následný prúd z pripojenej siete, prechádzajúci bleskoistkou pri priechode výbojového prúdu. Pri zapojení bleskoistky medzi fázou a zemou je treba menovité napätie voliť podľa uzemnení sústavy. U sústavy s neúčinne uzemneným nulovým bodom a s izolovaným nulovým bodom má byť menovité napätie rovné alebo vyššie ako najvyššie efektívne združené napätie sústavy. U sústavy účinne uzemnenej má byť menovité napätie bleskoistky rovné aspoň 80 % najvyššieho združeného napätia sústavy.

Vyfukovacie bleskoistky (Torokovy trubice) vytvoria po zapálení kusú vlnu, ktorej prudký pokles napätia môže ohroziť medzizávitovú izoláciu vinutia transformátorov. Preto sa neodporúča montovať ich priamo na svorky veľkých transformátorov. Používajú sa pre vonkajšie vedenia, aby sa zabránilo preskokom na izolácii vedenia, pretože ich rázová charakteristika je k tomu vhodná.

34. KOORDINÁCIA IZOLÁCIE

ZÁKLADNÉ PRINCÍPY KOORDINÁCIE IZOLÁCIE

Koordinácia izolácie spočíva vo voľbe elektrickej pevnosti zariadenia s ohľadom na napätia, ktoré sa môžu vyskytnúť v sústave, pre ktorú je zariadenie určené. Pritom sa prihliada k charakteristikám zvodičov prepätia tak, aby pravdepodobnosť poruchy bola redukovaná na ekonomicky a prevádzkovo prípustnú hladinu.

NAPÄŤOVÉ NAMÁHANIE IZOLÁCIE

Izoláciu je treba dimenzovať a jej odolnosť overiť vhodnými skúškami pre tieto elektrické namáhania:

a) napätí v normálnej prevádzke,b) dočasné prepätia,c) spínacie prepätia,d) atmosférické prepätia.

Odolnosť izolácie pri namáhaní podľa a) a b) sa preveruje dielektrickými skúškami pri priemyslovom kmitočte; pri namáhaní podľa c) spínacou vlnou pre zariadenie s menovitým napätím 300kV a vyššie, minútovou skúškou pri prevádzkovom kmitočte u zariadení pod 300kV; konečne pri namáhaní podľa d) rázovou vlnou.

KOORDINÁCIA IZOLÁCIE PRE NAPÄTIE ZA NORMÁLNYCH PREVÁDZKOVÝCH PODMIENOK A PRE DOČASNÉ PREPÄTIA

Izolácia zariadenia musí trvale vydržať prevádzku pri najvyššom napätí (efektívne hodnoty Um). Dlhodobé prevádzkové prepätia medzi fázou a zemou neprestupujú podľa skrúšeností obvykle hodnotu 1,5. Um/√3 po dobu jednej sekundy. Odolnosť znečistenej izolácie je treba preverovať pri napätí fáze proti zemi aspoň Um/√3 za predpísaných podmienok znečistenia. Odolnosť proti čiastkovým výbojom a tepelnej nestabilite má byť overená pri napätí proti zemi vyššom ako Um/√3.

KOORDINÁCIA IZOLÁCIE PRE SPÍNACIE A ATMOSFÉRICKÉ PREPÄTIA

Pre koordináciu je treba predvídať veľkosť spínacích a atmosférických prepätí a obmedzujúci účinok zvodičov prepätia (bleskoistky alebo ochranné iskrišťa). U bleskoistiek je pritom treba uvážiť, že nemajú pôsobiť pri dočasných prepätiach. Koordinácia môže byť realizovaná buď štatistickou, alebo konvenčnou (neštatistickou) metódou.

Tab. 15. Doporučené izolačné hladiny pre Um 300 kV (podľa IEC)

Najvyššie napätie

zariadenia, efektívna hodnota

Základ pre pomerné hodnoty

Menovité výdržné spínacie napätie, vrcholová hodnota

(v zátvorke je pomerná hodnota)

Menovité výdržné rázové napätie, vrcholová

hodnota

Pomer medzi výdržným rázovým a spínacím napätím

Um [kV]Um

√2√3

[kV ][kV] [kV]

300

362

420

525

765

2 4 5

2 9 6

343

4 2 9

625

750

(3,06) 850-950 1,13-1,27

850 (3,47)

(2,87)

950-1050 1,12-1,24

950 (3,20)

(2,77)

1050-1175 1,12-1,24

1050 (3,06)

(2,45)

1175-1300-1425 1,12-1,24-1,36

1175 (2,74) 1300-1425-1550 1,11-1,21-1,32

1300

1425

1550

(2,08)

(2,28)

(2,48)

1425-1550-1800

1550-1800-2100

1800-1950-2400

1,10-1,19-1,38

1,09-1,26-1,47

1,16-1,26-1,55

ŠTATISTICKÁ METÓDA

Pre presný postup je treba poznať rozloženie početnosti spínacích a atmosférických prepätí a rozloženie elektrickej pevnosti izolácie pre tieto prepätia. Praktická aplikácia spočíva v tom, že zvolíme na oboch rozloženiach dva reprezentujúce body, a to na rozložení elektrickej pevnosti bod, ktorý sa označuje ako štatistické výdržné napätie a na rozložení prepätia bod, ktorý sa označuje ako štatistické

prepätie. Štatistické výdržné napätie sa volí nad štatistickým prepätím s určitou bezpečnosťou, vyjadrenou štatistickým bezpečnostným činiteľom. Tomuto činiteľovi v konkrétnom prípade zodpovedá určitá pravdepodobnosť poruchy (ako vychádza z podrobnejších výpočtov). Pravdepodobnosť poruchy musí byť prijateľná z hľadiska spoľahlivosti a ceny zariadenia.

Štatistické výdržné napätie (spínacie alebo rázové) sa získa zo štatistického spracovania výsledkov skúšok. Je to ono napätie, ktoré izolácia vydrží s dohodnutou pravdepodobnosťou (90 %). Štatistické výdržné napätie sa rovná alebo je vyššie ako menovité výdržné napätie, ktoré určuje izolačnú hladinu zariadenia. Menovité výdržné napätie sa preveruje skúškou. Rázová skúška sa realizuje známym rázom napätia 1,2/50. Pri skúške spínacím rázom sa použije normovaná spínacia vlna 250/2500.

Štatistické prepätie (spínacie alebo rázové) je amplitúda prepätia vyvolaného určitou udalosťou (zapnutím vedenia, úderom blesku atd.), ktorá bude prekročená s dohodnutou pravdepodobnosťou.

Tabuľka 16. Príklady výpočtu koordinácie izolácie konvenčnou metódou

1. Základné údaje Príklad 1 Príklad 2najvyššie napätie zariadenia, efektívna hodnota Um [kV] 420 765

zodpovedajúce napätie fáze k zemi Um

√3 [kV] 243 442

dočasné prepätie stanovené zo štúdií sústavy (v zátvorke je pomerná

hodnota vztiahnutá na Um

√3 [kV] 320 (1,32) 605 (1,37)

minimálny bezpečnostný činiteľ (zvolený)

pre spínacie prepätie 1,15 1,15pre atmosférické prepätie 1,25 1,25

2. Charakterist ick é hodnoty bleskoistky

menovité napätie, efektívna hodnota (volí sa tesne nad dočasným prepätím) [kV] 324 612

maximálne zapaľovacie napätie pre spínacie prepätie*) [kV] 765 1230

a) maximálne zapaľovacie napätie pre atmosférické prepätie*) [kV] 805 1400

b) maximálne zapaľovacie napätie v čele vlny*)[kV] 1010 1660c) maximálne zvyškové napätie pri menovitom výbojovom prúde*)

[kV] 735 1400

3. Ochranná hladina

pre spínacie prepätia - rovná sa max. zapaľovaciemu napätiu pre spínacie prepätie(v zátvorke je pomerná hodnota vztiahnutá na

Um√2/√3 [kV] 765 (2,23) 1230 (1,97)pre atmosférické prepätia — rovná sa najväčšej hodnote z troch údajov pod 2a), 2b), 2c), pričom hodnota podľa 2b), sa vopred delí činiteľom 1,15 (v zátvorke je pomerná hodnota) [kV]

10101,15

=878(2,56) 16601,15

=1440(2,30)

4. Izolačná hladina

Spínacie prepätia

minimum pre voľbu výdržného spínacieho napätia (v zátvorke je pomerná hodnota) [kV]

765 x 1,15 = 880 (2,23 x 1,15 = 2,57)

1230x1,15 = 1415 (1,97x1,15 = 2,26)

menovité výdržné spínacie napätie — zvolené najbližšia vyššia hodnota podľa tab. 15, (v zátvorke je pomerná hodnota) [kV] 950 (2,77) 1425 (2,28)pomer menovitého výdržného spínacieho napätia k ochrannej hladine pre spínacie prepätie 1,24 1,16Atmosférické prepätia

minimum pre voľbu výdržného rázového napätia (v zátvorke je pomerná hodnota) [kV]

878x1,25 = 1100 (2,56 x 1,25 = 3,20)

1440x1,25 = 1800 (2,30 x 1,25 = 2,88)

menovité výdržné rázové napätie — zvolená najbližšia vyššia hodnota podľa tab. 15 (v zátvorke je pomerná hodnota) [kV] 1175(3.42) 1800 (2,88)pomer menovitého výdržného rázového napätia k ochrannej hladine pre rázové napätie 1,33 1,25

*) okamžité hodnoty

KONVENČNÁ METÓDA (NEŠTATISTICKÁ)

Pre niektoré zariadenia, ktorých izolácia zostáva po prieraze trvale poškodená (transformátory, reaktory atd.), nie je vhodné aplikovať štatistickú metódu a je potrebné uväzovať konvenčnú výdržnú pevnosť, ktorá sa overí aplikáciou malého počtu impulzov (napr. tri pre každé skúšobné podmienky) o veľkosti menovitého výdržného napätia (spínacieho alebo rázového). Konvenčná výdržná pevnosť musí byť o bezpečnú hodnotu vyššia ako konvenčné maximálne prepätie (spínacie alebo rázové), vyhodnotené na základe skúseností. Miera tejto bezpečnosti opäť vyplýva zo skúseností a neopiera sa o štatistické výpočty.

Pre zariadenia chránené bleskoistkou sú v tab. 15 uvedené doporučené hodnoty menovitého spínacieho výdržného napätia (izolačné hladiny) a menovitého rázového výdržného napätia pre uvedené najvyššie napätie.

PRÍKLADY VÝPOČTU KOORDINÁCIE IZOLÁCIE KONVENČNOU METÓDOU

V tab. 16 sú príklady pre transformátory chránené proti spínacím a atmosférickým prepätiam bleskoistkou montovanou na ich svorkách.