Energetická soustava je soubor výroben energie (elektrické, tepelné) se zařízením pro rozvod a spotřebu.
(ES) je soubor zařízení pro výrobu, přenos, transformaci a distribuci elektrické energie včetně elektrických přípojek a přímých vedení a systémů měřicí, ochranné, řídicí, zabezpečovací, informační a telekomunikační techniky.
Přehledové schéma elektrizační soustavy je na obr. (PS) je část elektrizační soustavy, která tvoří přenosovou cestu pro napájení velkých stanic nebo uzlů, zpravidla vyššího napětí (zvn, vvn - 400, 220, část 110 kV).
Představuje páteřní rozvedení výkonu z velkých elektráren po celém území ČR.
Schéma přenosové soustavy zobrazuje obr.
soustava (DS) je část elektrizační soustavy, která slouží pro dodávku elektrické energie odběratelům.
je soustava, která vznikla propojením elektrizačních soustav několika zemí se společným operativním řízením.
V současné době funguje v Evropě systém UCTE (Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity), který představuje sdružení provozovatelů přenosových soustav v kontinentální Evropě.
Na obr. Obr. Obr. Obr.
V jiných zemích se pak používají i vyšší hodnoty např.
Jednotlivé spotřebiče, nebo části sítě jsou napájeny zvlášť vlastním vedením.
Tato síť je nejjednodušší, ale také nejméně spolehlivá, protože při poruše vedení je přerušeno napájení příslušné větve.
Proto se zřizují tam, kde nejsou zvýšené nároky na spolehlivost dodávky elektrické energie.
Paprskovou sít znázorňuje obr.
Okružní síť je již spolehlivější, protože do každého odběrného místa je možné se dostat ze dvou stran.
Schéma okružní sítě je na obr.
Mřížová síť (viz obr. 1.6) představuje maximální jistotu napájení jednotlivých odběrných bodů.
Obr. - jako vodiče jsou použita lana AlFe (podrobněji v kapitole 1.6.6), která jsou připevněna přes izolátory na stožárech venkovního vedení.
Jako izolace zde slouží pouze vzduch, proto musí být dodrženy předepsané vzdálenosti jak jednotlivých vodičů mezi sebou, tak vedení nad povrchem.
Proto je také možné je zřizovat spíše mimo obce.
Provádí se takto nejčastěji vedení vysokého, velmi vysokého a zvláště vysokého napětí.
V některých menších obcích se ještě setkáme s venkovním vedením i pro nízké napětí.
Venkovní sítě jsou levnější než sítě kabelové, ale jsou značně namáhané mechanicky i vlivem okolního prostředí (prach, námraza, vlhkost, povětrnostní podmínky, vysoká teplota apod.).
Příklad venkovního vedení je na obr. Obr. - vodiče jsou izolované pevnou izolací, která se liší dle toho, jaké napětí síť využívá.
Zřizují se obvykle v obcích, jako sítě nízkého, vysokého, případně velmi vysokého napětí.
- v dnešní době nejvíce používané pro všechny druhy napětí, protože střídavé napětí lze díky transformaci přenášet na značně dlouhé vzdálenosti.
Střídavá síť může být jednofázová, nebo třífázová.
Historicky nejstarší sítě využívaly stejnosměrného napětí, které vyráběly první elektrárny (např. první elektrárna na Žižkově, kterou postavil František Křižík).
Dnes se stejnosměrné sítě příliš neprovozují, protože vyrobené stejnosměrné napětí nelze zvýšit, nebo snížit pro přenos na dlouhou vzdálenost.
První písmeno vyjadřuje, jak je zapojen uzel soustavy.
Druhé písmeno říká, jakým způsobem je v soustavě provedena ochrana neživých částí.
1. 2. 3. Jedná se o třífázovou střídavou síť NN, tři fáze a vodič PEN, 50 Hz, 230/400V.
Uzel sítě je přímo uzemněný (T), neživé části spotřebičů jsou spojené s ochranným vodičem (N).
Ochranný vodič je oddělený od vodiče středního (S).
Ochranný vodič se uzemňuje na řadě míst, viz kapitola 7 (Ochrany před nebezpečným dotykem).
Tato soustava se dnes používá nejčastěji pro domovní i průmyslové instalace nízkého napětí.
Oproti dříve používané soustavě TN-C je bezpečnější právě z důvodu oddělení ochranného vodiče od vodiče středního.
Obr. Uzel sítě je opět přímo uzemněný (T), neživé části spotřebičů jsou spojeny s ochranným vodičem (N), ale ochranný vodič je zde spojený se středním vodičem (C).
Toto zapojení se používalo dříve, dnes jsou v soustavě TN-C prováděny např. domovní přípojky a hlavní domovní vedení.
Schéma sítě TN-C s připojením třífázového a jednofázového spotřebiče je na obr.
Uzel sítě je přímo uzemněný (T), neživé části spojené s ochranným vodičem (N), pak následuje část sítě provedená jako TN-C (kombinovaný ochranný vodič se středním) a v určitém místě se provede rozdělení ochranného a středního vodiče, takže dále pokračuje síť TN-S.
Oba vodiče se pak již nikdy nesmí spojit!
Příkladem je domovní instalace, kdy až do bytové rozvodnice je rozvod proveden v síti TN-C, v bytové rozvodnici se rozdělí vodič PEN na PE a N a dále pokračuje již síť TN-S (viz. obr.
Uzel sítě je přímo uzemněný (T), neživé části jsou též přímo uzemněné samostatným uzemněním nezávislým na uzemněném bodu sítě.
Tato síť se používá např. na staveništích.
Obr. Uzel sítě je izolován, nebo spojen se zemí přes velkou impedanci (I), neživé části jsou přímo uzemněné (T).
Neživé části mohou být spojeny se zemí jednotlivě, po skupinách, nebo jsou navzájem spojeny jedním uzemněným vodičem.
Sítě IT se mohou provozovat se středním vodičem, ale většinou se provozují bez něho.
Jako sítě s izolovaným uzlem se provozují např. venkovní sítě vn, vvn.
Zapojení soustavy IT ukazuje obr. 1.12.
Třífázovou soustavu lze zapojit dvěma různými způsoby - do hvězdy a do trojúhelníka.
Tato zapojení se podrobně probírala v předmětu základy elektrotechniky ve 2.
V tomto zapojení jsou konce všech tří vinutí spojeny do jednoho uzlu.
Potom vzniká možnost vyvést v této soustavě z uzlu čtvrtý (střední) vodič.
Ve fázorovém diagramu jsou fázová napětí vzájemně posunutá o 120º.
Sdružená napětí bychom dostali jako rozdíly napětí fázových, např. UAB = UA - UB atd.
Vektorový součet všech tří fázových napětí musí dát nulu, podobně jako součet všech tří okamžitých hodnot fázových napětí.
Schéma zapojení třífázové soustavy do hvězdy a odpovídající fázorový diagram je na obr.
Konec vinutí jedné fáze je připojen vždy na začátek následující fáze (viz obr. 1.14).
Nevzniká zde tedy žádný uzel a napětí je pouze jednoho druhu.
Proudy jsou ale jednak fázové, jednak síťové.
Obr. Vodiče pro silnoproudý rozvod jsou důležitou součástí elektroenergetické soustavy.
je elektrický materiál určený k vedení proudu.
Představuje širší pojem než kabel.
Každý vodič má jádro a izolaci, které dohromady tvoří tzv. žílu.
Podle toho, zda je izolace pevná, či ji tvoří pouze vzduch, můžeme vodiče dělit na izolované a holé.
se skládá z více žil, které mají ještě další společnou izolační vrstvu.
- vodič má charakteristický tvar, na bocích má drážky, které slouží k upevnění úchytů tak, aby držely drát dostatečně pevně a spolehlivě a přitom nezasahovaly do dráhy sběrače.
Obr. 1.6.3 Provedení jádra (viz obr. - průchodem střídavého proudu vodičem se vytvoří ve vodiči střídavé magnetické pole, které indukuje ve vodiči vířivé proudy.
Skinefekt zvyšuje odpor vodiče a v jeho důsledku dochází k nadměrnému zahřívání izolace, což by mohlo vést k průrazu.
Obr. - Cu - ρ = 0,017 8 Ω . mm2 . - Al - ρ = 0,028 5 Ω . mm2 . - Fe - ρ ≅ 0,15 Ω . mm2 .
nejčastěji používaný materiál pro kabely NN.
Příklady různých vodičů jsou na obr. Obr. Obr. Obr.
Lano je složeno z ocelového nosného drátu uprostřed a z hliníkových drátů slaněných okolo.
Ocelová duše mívá následující počet drátů: 1, 1+6, 3+9.
Počet hliníkových drátů pak může být: 6, 11+17, 10+16, 12+18.
Nejčastěji používaná jsou lana AlFe6, kde je poměr materiálu hliník ku železu = 6:1.
Lana AlFe 3 se používají v oblastech s velkou námrazou.
Lana AlFe přenášejí všechny druhy napětí.
Pro napěťovou hladinu 400 kV (ZVN) se používají tzv. svazkové vodiče, které jsou tvořeny několika spojenými lany AlFe (jako by měl vodič větší průřez).
Toto provedení slouží k omezení skinefektu a snížení ztrát koronou.
Při výpočtech takového vedení se uvažuje tzv. ekvivalentní průměr lana (viz kapitola o venkovním vedení).
V ČR se používají svazky se třemi lany AlFe pro jednu fázi (viz obr. 1.21), uspořádání se čtyřmi lany se používá např. v SRN, Španělsku (viz obr. 1.20), se dvěma lany je k vidění např.
Ochranné a podrobné detaily soustav.
- slouží k přivedení výkonu v rozvodně, nebo rozvaděči.
Nejčastěji se provádějí z mědi nebo hliníku jako pásové vodiče.
Na obr. - jako materiál k výrobě trolejového drátu se obvykle používá vysokopevnostní měď nebo tzv. trolejový bronz, což jsou slitiny mědi se stříbrem, kadmiem, hořčíkem či cínem ke zvýšení pevnosti.
Tvar vodiče viz kapitola 1.6.1.
Příklad trolejového vedení je na obr.
na prvním místě se udává napěťová hladiny v kilovoltech (např. 1. 2. 3. 4. písmeno - společná izolace - stejné značení jako u 2.
Označení dle tohoto systému má devět pozic, přičemž mezi V. a VI.
Pro barevné značení vodičů platí norma ČSN 33 0166, ed. 2: 2002, výběr z této normy viz. tab.
Tab. Vodiče je možné ukládat různými způsoby, např. v zemi, ve zdi, v trubkách, na lávkách atd.
Norma ČSN 33 2000 předepisuje tzv. referenční způsoby uložení vodičů, které se pak označují písmeny, viz tab.
Elektronická učebnice - olomoucký kraj - Elektrotechnika.
KULHÁNEK Eduard: EN3, interní materiál VOŠ a SPŠE F.
BEŠTA M: Značení kabelů a vodičů.
Obr. 1.1 Přehledové schéma elektrizační soustavy: Kulhánek Eduard. EN3. Kapitola 1. Interní materiál VOŠ a SPŠE F.
Obr. 1.2 Schéma rozvodné sítě v ČR: Údaje o PS. In: ČEPS, a.s. Technická infrastruktura. [online]. 2016. [vid. 14. 2. 2016].
Obr. 1.3 Propojené energetické soustavy v Evropě: Synchronní propojené oblasti v Evropě [obrázek]. In: Přenosová soustava elektrické energie [online]. Ing. Martin Galetka, Ph.D, 11.1.2016. [vid. 6. 3. 2016].
Energetika.tzb-info. Obr.
Obr. 1.8 Zapojení soustavy TN-S: Síť TNS. [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - sítě TN. Síť TN-S. [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016].
Původní zdroj: KALÁB Pavel, STEINBAUER Miroslav. Bezpečnost v elektrotechnice.
Obr. 1.9 Zapojení soustavy TN-C: Síť TNS. [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - sítě TN. Síť TN-S. [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016].
Obr. 1.10 Zapojení soustavy TN-C-S: Síť TN-C-S. [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - sítě TN. Síť TN-C-S. [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016].
Obr. 1.11 Zapojení soustavy TT: Síť TT. [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - sítě TT. [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016].
Obr. 1.12 Zapojení soustavy IT: Síť IT. [obrázek]. In: Elektronická učebnice - kraj olomoucký - Elektrotechnika - sítě IT. [online]. ELUC kraj olomoucký. [vid. 14. 2. 2016].
Obr. 1.13 Zapojení třífázové soustavy do hvězdy a odpovídající fázorový diagram: Kulhánek Eduard. EN3. Kapitola 1. Interní materiál VOŠ a SPŠE F.
Obr. 1.14 Zapojení třífázové soustavy do trojúhelníka a odpovídající fázorový diagram: Kulhánek Eduard. EN3. Kapitola 1. Interní materiál VOŠ a SPŠE F.
Obr. 1.15 Tvary jader vodičů: Kulhánek Eduard. EN3. Kapitola 2. Interní materiál VOŠ a SPŠE F.
Obr. 1.16 Provedení jader vodičů: Kulhánek Eduard. EN3. Kapitola 2. Interní materiál VOŠ a SPŠE F.
Obr. - svazkové vodiče AlFe - 4 lana pro 1 fázi: QUINGDAO DINGXING. 400KV transmission line high voltage angle steel tower. [fotografie]. Electric Transmission Line Steel Tower. [online].
Obr. - slouží k přivedení výkonu v rozvodně, nebo rozvaděči.
Nejčastěji se provádějí z mědi nebo hliníku jako pásové vodiče.
Na obr. - jako materiál k výrobě trolejového drátu se obvykle používá vysokopevnostní měď nebo tzv. trolejový bronz, což jsou slitiny mědi se stříbrem, kadmiem, hořčíkem či cínem ke zvýšení pevnosti.
Tvar vodiče viz kapitola 1.6.1.
Příklad trolejového vedení je na obr.
na prvním místě se udává napěťová hladiny v kilovoltech (např. 1. 2. 3. 4. písmeno - společná izolace - stejné značení jako u 2.
Označení dle tohoto systému má devět pozic, přičemž mezi V. a VI.
Pro barevné značení vodičů platí norma ČSN 33 0166, ed. 2: 2002, výběr z této normy viz. tab.
Tab. Vodiče je možné ukládat různými způsoby, např. v zemi, ve zdi, v trubkách, na lávkách atd.
Norma ČSN 33 2000 předepisuje tzv. referenční způsoby uložení vodičů, které se pak označují písmeny, viz tab.
Elektronická učebnice - olomoucký kraj - Elektrotechnika.
KULHÁNEK Eduard: EN3, interní materiál VOŠ a SPŠE F.
Po mnoho let byly dvě kategorie izolačních hladin (1 a 2), které byly uzpůsobené pro různé napěťové soustavy používané po celém světě.
Um - maximální efektivní napětí síťového kmitočtu mezi jakýmikoli dvěma vodiči, pro které jsou kabely a příslušenství navrženy.
Je to nejvyšší napětí, které vydrží za běžných provozních podmínek v jakémkoli čase a v jakémkoli bodě soustavy.
Kabely se budou nyní označovat U0/U (Um) pro poskytnutí návodu ohledně kompatibility vypínačů a transformátorů.
nejvyšší napětí trojfázové soustavy (highest voltage of three-phase system): nejvyšší efektivní sdružené napětí, které se vyskytuje při běžných provozních podmínkách v jakémkoliv čase a v jakémkoliv místě soustavy.
atmosférické přepětí (lightning overvoltage): fázové nebo sdružené přepětí v daném místě soustavy způsobené atmosférickým přepětím nebo jinou příčinou, tvar vlny se musí uvažovat, pro účely koordinace izolace, tak jako normalizované impulzy (viz ČSN EN 60071-1 ed. 2) používané pro zkoušky výdržným atmosférickým impulsem.
Kategorie B:Tato kategorie zahrnuje takové soustavy, které, při podmínkách poruchy, jsou provozovány po krátkou dobu pouze s jednou uzemněnou fází.
Mělo by být bráno v úvahu, že v soustavách, kde zemní porucha není automaticky a okamžitě vypnuta, namáhání izolace kabelů během zemní poruchy omezuje životnost kabelu obvyklým způsobem.