Co je přenosové napětí při výpadku a co ho způsobuje v nízkonapěťových systémech

Přenos chybového napětí

V nízkonapěťových distribučních systémech existuje typ osobního elektrického poranění, kdy místo výskytu nehody a místo výskytu poruchy v systému nejsou stejná. Tato nehoda nastane proto, že po vzniku zemní poruchy jinde je vygenerované chybové napětí převedeno na kovové obaly jiného zařízení prostřednictvím PE nebo PEN vedení. Když je chybové napětí na kovovém obalu zařízení vyšší než bezpečné napětí pro lidské tělo, dojde k elektrickému poranění, když se lidské tělo dotkne kovového obalu zařízení. Toto chybové napětí je přeneseno z jiného místa, proto se nazývá přenos chybového napětí.

Existují především dva důvody, proč přenos chybového napětí způsobuje, že místo zemní poruchy a místo výskytu nehody nejsou stejná:

• Zemní porucha v středonapěťovém systému způsobuje přenos chybového napětí v nízkonapěťovém systému;

• Obal zařízení v TN systému selže a stane se živým, což způsobí, že obaly všech ostatních elektrospotřebičů mají přenos chybového napětí;

1. Přenos chybového napětí z nízkonapěťového systému do nízkonapěťového systému

V TN systému jsou obaly všech elektrospotřebičů spojeny dohromady. V tomto okamžiku, pokud jedno zařízení selže a jeho obal se stane živým, způsobí to, že i na ostatních zařízeních se objeví potenciální rozdíl vůči zemi, což vede k přenosu chybového napětí.

Typ nízkonapěťového zemnícího systému je TN systém. Když dojde k jednofázové zemní poruše v nízkonapěťovém jednofázovém odvodovém okruhu, zemní poruchový proud projde místem zemní poruchy, zemí a zemnícím odporem distribučního transformátoru a vrátí se zpět do transformátoru, čímž vznikne uzavřený obvod. Kvůli velkému odporu v místě zemní poruchy je poruchový proud malý a nedostačující k provedení spínače. Poruchový proud projde zemnícím odporem distribučního transformátoru a na jeho zemnícím odporu vznikne chybové napětí. To bude vedeno kovovými obaly zařízení podél PE vedení, což způsobí vznik přenosu chybového napětí a místo výskytu elektrického poranění;

2. Přenos chybového napětí ze středonapěťového systému do nízkonapěťového systému

Distribuční transformátor 10/0,4 kV by měl mít dvě nezávislá zemnící zařízení: ochranné zemnění pro transformátor a pracovní zemnění pro nízkonapěťový systém. Pro zjednodušení zemnění a snížení nákladů na stavbu však u většiny středonapěťových distribučních transformátorů sdílí ochranné zemnění jediný zemnící elektrod s pracovním zemněním nízkonapěťového systému. To znamená, že pokud dojde k poruše nádrže-stěny v středonapěťové části distribučního transformátoru, bude v nízkonapěťovém systému a dokonce i na obalech všech zařízení indukováno přenos chybového napětí.

Tato porucha vlastně vzniká z jednofázové zemní poruchy v středonapěťovém systému.

Když dojde k poruše nádrže-stěny v distribučním transformátoru, vznikne zemní poruchový proud. Pokud nízkonapěťový systém používá zemnění TN, opakované zemnění PE vedení způsobí, že poruchový proud se rozdělí. Jedna část teče zpět k zemi přes pracovní zemnící odpor nízkonapěťového systému transformátoru, zatímco druhá část teče zpět k zemi přes opakovaný zemnící odpor podél PE vedení a pak zpět ke středonapěťovému zdroji energie. Poruchový proud projde pracovním zemnícím odporem nízkonapěťového systému, což způsobí klesání napětí na tomto odporníku. To způsobí potenciální rozdíl mezi neutrálním bodem zdroje energie nízkonapěťového systému a zemí. Tento potenciální rozdíl se šíří do nízkonapěťových distribučních linek, což vede k přenosu přetlaku. V zemnění TN se tento přenos přetlaku může šířit dokonce i na obaly všech nízkonapěťových zařízení podél PE vedení.

Velikost poruchového proudu závisí především na způsobu zemnění středonapěťového systému a rozložené kapacitním proudu. Amplituda přenosu chybového napětí je úzce spojena se způsoby zemnění jak středonapěťového, tak nízkonapěťového systému, přičemž rozhodující je způsob zemnění středonapěťového systému.

Rozvržení amplitudy přenosu chybového napětí: Maloodporné zemnění > Nezemněný systém > Zemnění s ucpávací cívkou;
Středonapěťový systém s neutrálním bodem zemněným malým odporem a nízkonapěťový systém používající zemnění TN jsou více náchylné k elektrickým poraněním, což představuje významnou hrozbu pro osobní bezpečnost uživatelů.

Závěr

• Přenos chybového napětí způsobuje, že místo zemní poruchy a místo výskytu nehody nejsou stejná v hlavně dvou scénářích: 1) Zemní porucha v středonapěťovém systému indukuje přenos chybového napětí v nízkonapěťovém systému; 2) Selhání a oživení obalu zařízení v TN systému způsobí přenos chybového napětí na obaly všech ostatních elektrospotřebičů;

• Pro tyto dva typy přenosu chybového napětí místo zemní poruchy a místo elektrického poranění nesouladí. Místo zemnění je těžko detekovatelné a kořenová příčina nehody způsobené přenosem chybového napětí je obtížná k analýze. S obaly zařízení nabité přenosem chybového napětí se riziko elektrického poranění lidí zvyšuje v určité míře.