ELEKTRIZA╚N═ SOUSTAVY

V prvnφch letech naÜeho stoletφ nebyla rozvodnß sφ¥ zdaleka tak hustß, jako je nynφ. Prvnφ elektrßrny spolu s n∞kolika mßlo kilometry rozvod∙ tvo°ily spφÜ jen nevelkΘ ostr∙vky elektrizace. Postupn∞ se ale stav∞ly stßle v²konn∞jÜφ elektrßrny, kterΘ se zaΦaly propojovat elektrick²mi vedenφmi do spolupracujφcφch soustav. S tφm, jak rostla v²roba elektrickΘ energie a postupovala elektrifikace, zaΦaly se po druhΘ sv∞tovΘ vßlce vzßjemn∞ propojovat i sφt∞ jednotliv²ch stßt∙.

D∞lo se tak po celΘm sv∞t∞, na vÜech kontinentech. V Evrop∞ naneÜt∞stφ dφky "₧eleznΘ opon∞" vznikly soustavy dv∞. ZßpadoevropskΘ zem∞ spolu se Skandinßviφ m∞ly svou soustavu, zem∞ tzv. "socialistickΘho bloku" druhou. NaÜe uhelnΘ velkoelektrßrny pod KruÜn²mi horami byly propojeny s rozvodnami b²valΘ NDR a dodßvaly tak energii do mamutφch tovßren u Karl-MarxStadtu, dneÜnφho Chemnitz. VelkΘ uhelnΘ elektrßrny u polsk²ch hranic zase zßsobovaly energiφ pohraniΦnφ oblasti Polska a Polßci nßm vraceli elekt°inu z elektrßren v oblasti Katovic pro Ostravu a zßpadnφ Slovensko. Tento systΘm umo₧nil zkrßtit p°enosy elektrickΘ energie a tφm v²razn∞ snφ₧it ztrßty ve vedenφ. Soustava byla zalo₧ena v roce 1963 a dostala nßzev MIR. Pozd∞ji se tato soustava °φzenß z pra₧skΘho dispeΦinku napojila v MukaΦevu jeÜt∞ na ukrajinskou elektroenergetickou sφ¥ Sov∞tskΘho svazu a na Ma∩arsko, kterΘ bylo jeÜt∞ p°ipojeno na Rumunsko a dßle Bulharsko.

P°enosovß sφ¥ 400 a 220 kV ╚eskΘ republiky (k 1.1. 1995).

Propojenφ soustav

Zßpadoevropskß sφ¥ Svazu pro koordinaci v²roby a rozvodu elektrickΘ energie UCPTE propojuje nejr∙zn∞jÜφ velkΘ elektrßrny nejen na kontinentu, ale podmo°sk²mi v²konov²mi kabely po dnu kanßlu La Manche je spojena i s Velkou Britßnii. Samoz°ejm∞, ₧e by bylo ideßlnφ spojit ob∞ soustavy a tak vyu₧φvat levnΘho noΦnφho proudu na ·zemφch, kde prßv∞ zaΦφnß rannφ nebo veΦernφ ÜpiΦka. ProblΘm je v tom, ₧e se ob∞ soustavy liÜφ rozdφln²mi metodikami a technick²mi prost°edky regulace kmitoΦtu, a tudφ₧ ka₧dß pulzuje jin²m tepem. Od konce padesßt²ch let se v malΘm zaΦalo s v²m∞nou energie s Rakouskem tzv. vyd∞len²m provozem.

Transformßtory.

Rakousko nßm dodßvalo p°ebyteΦnou energii z vodnφch elektrßren v letnφch m∞sφcφch, kdy tajφ ledovce v Alpßch, my ji zase vraceli z uheln²ch elektrßren v Opatovicφch, D∞tmarovicφch Φi Hodonφn∞. Pozd∞ji byly ob∞ soustavy propojeny p°es tzv. stejnosm∞rnou spojku. V Rakousku se st°φdav² proud s naÜφm kmitoΦtem usm∞r≥uje pomocφ polovodiΦ∙, po n∞kolika metrech se op∞t pomocφ polovodiΦ∙ m∞nφ na st°φdav², ale ji₧ o rakouskΘm pilotnφm kmitoΦtu. Ob∞ soustavy tak mohou p∙sobit nezßvisle na sob∞. Porucha jednΘ neohro₧uje druhou a p°evßd∞n² v²kon lze okam₧it∞ libovoln∞ m∞nit. Po sjednocenφ N∞mecka a pßdu komunismu se urychlily prßce na vybudovßnφ dalÜφho propojenφ naÜφ soustavy se soustavou UCPTE. Byla postavena novß m∞nφrna v bavorskΘm Etzenrichtu a vedenφ o nap∞tφ 400 kV (400 tisφc volt∙) propojujφcφ ob∞ soustavy mezi bavorsk²m Weidenem a naÜφm Rozvadovem. D°φve jsme se mohli k zßpadoevropskΘmu systΘmu rozvodu elektrickΘ energie p°ipojit pouze p°es stejnosm∞rnΘ spojky. K p°φmΘmu propojenφ doÜlo dne 18. 10. 1995 po spln∞nφ mnoha technick²ch podmφnek provozu elektrizaΦnφ soustavy a zm∞ny principu regulace turbφn v elektrßrnßch.
ZajφmavΘ je, ₧e principu propojenφ dvou elektrizaΦnφch soustav p°es stejnosm∞rnou spojku vyu₧il i jeden stßt. V Japonsku pracuje toti₧ v²chodnφ Φßst s frekvencφ 50 Hz, zb²vajφcφ Φßst s frekvencφ 60 Hz. I zde se oba systΘmy propojily ve stanici, v nφ₧ se proud usm∞rnφ a ve st°φdaΦi op∞t p°evede na st°φdav² proud po₧adovanΘ frekvence, tak₧e ob∞ soustavy jsou vlastn∞ propojeny stejnosm∞rn²m vedenφm "nulovΘ dΘlky".

Elektrickß vedenφ

Sφ¥ elektrickΘho vedenφ mß u nßs dvojφ ·kol. Za prvΘ je to propojenφ vÜech velk²ch vodnφch, tepeln²ch a jadern²ch elektrßren a p°eprava velk²ch energetick²ch v²kon∙ p°enosovou soustavou o nap∞tφ 400 kV a 220 kV do napßjecφch uzl∙, a za druhΘ p°eprava elektrickΘ energie po ztransformovßnφ na ni₧Üφ nap∞tφ 110 kV nebo 22 kV distribuΦnφ soustavou k odb∞ratel∙m, tedy do tovßren a m∞st. Tam pak distribuΦnφ transformaΦnφ stanice snφ₧φ nap∞tφ na 3 x 380/220 V - to je ji₧ nap∞tφ, kterΘ b∞₧n∞ pou₧φvßme.
NaÜe republika je doslova seÜn∞rovßna sφtφ elektrickΘho vedenφ, v₧dy¥ dΘlka linky o nap∞tφ 400 kV dosahuje p°es 3 000 kilometr∙ a sφ¥ vedenφ 220 kV m∞°φ kolem 2 000 kilometr∙. Zmφnili jsme se ji₧, ₧e pod lamanÜsk²m pr∙livem je energie vedena podmo°sk²m kabelem. Ka₧d² z vßs se jist∞ u₧ takΘ setkal s vedenφm elektrickΘ energie pomocφ vodiΦ∙ umφst∞n²ch na vysok²ch sto₧ßrech. Pov∞zme si tedy o elektrickΘm vedenφ n∞co bli₧Üφho.
Elektrickß vedenφ mohou b²t konstruovßna v r∙znΘm provedenφ. Tato vedenφ se liÜφ p°edevÜφm zp∙sobem izolace: venkovnφ vedenφ, kabelovΘ, zapouzd°enΘ s plynovou izolacφ Φi kryogennφ, vyu₧φvajφcφ supravodivosti n∞kter²ch lßtek. Tak lze transportovat elektrickou energii s nap∞tφm i p°es 1000 kV. Volbu sprßvnΘho typu vedenφ ovliv≥uje °ada faktor∙. Jsou to jednak elektrickΘ veliΦiny, jako je velikost nap∞tφ, p°enßÜen² proud (v²kon), ·bytek nap∞tφ (v²konu), zkratovΘ proudy apod. Dßle se musφ p°ihlΘdnout k otßzkßm konstrukΦnφm a v neposlednφ °ad∞ k ekonomick²m a ekologick²m podmφnkßm. ╚asto musφ ustoupit ekonomie po₧adavk∙m urbanist∙, tedy odbornφk∙ zab²vajφcφch se architekturou m∞st, a mφsto lacin∞jÜφch venkovnφch vedenφ projektovat podstatn∞ dra₧Üφ zp∙soby p°enosu, nap°φklad kabelovΘ.

Venkovnφ vedenφ

Venkovnφ vedenφ musφ Φelit nep°φzni poΦasφ - v∞tru, nßmrazßm Φi bou°kßm. Jako vodiΦe se proto u₧φvajφ jednoduchΘ kulatΘ bronzovΘ vodiΦe do pr∙°ezu 25 mm² nebo lana. Soust°ednß lana majφ v ose duÜi, drßt a urΦit² poΦet drßt∙ stejnΘho pr∙°ezu, kterΘ duÜi obklopujφ. Kombinovanß lana se sklßdajφ z r∙zn²ch drßt∙. B∞₧nß jsou ocelohlinφkovß lana Al-Fe. Za vlhka se na povrchu lan, kterß majφ relativn∞ mal² pr∙m∞r k provozovanΘmu nap∞tφ, objevuje tzv. korona. Projevuje se srÜφcφmi drobn²mi v²boji, kterΘ ruÜφ p°φjem rozhlasu a televize a zvyÜujφ ztrßty ve vedenφ. Proto se pro vedenφ o nap∞tφ 4000 kV a vyÜÜφm pou₧φvajφ tzv. svazkovΘ vodiΦe. Pro ka₧dou fßzi se vedou dv∞, t°i nebo Φty°i lana, jejich₧ soub∞₧nost zajiÜ¥ujφ pevnΘ rozp∞rky. SvazkovΘ vodiΦe mohou b²t pou₧ity i pro zv∞tÜenφ p°enßÜenΘho proudu. Pr∙hyby lan a tahy na sto₧ßry se dajφ p°esn∞ vypoΦφtat. K°ivka, kterou vytvß°φ vodiΦ napnut² mezi dva zßv∞snΘ body, se naz²vß °et∞zovka. Z jejφho matematickΘho modelu se vychßzφ p°i projektovßnφ vzdßlenosti sto₧ßr∙.

Izolßtory

VodiΦe jsou na sto₧ßrech upevn∞ny pomocφ izolßtor∙. Ty mohou b²t jednak podp∞rnΘ, jednak zßv∞snΘ, tvo°enΘ bu∩ °et∞zci Φapkov²ch (talφ°ov²ch) izolßtor∙, nebo d°φkov²mi tyΦov²mi izolßtory. Konce izolßtor∙ jsou vybaveny specißlnφmi svorkami vytvo°en²mi tak, aby se vodiΦe ani izolßtory p°i poryvech v∞tru nepoÜkodily. Izolßtory musφ odolßvat rovn∞₧ velkΘmu mechanickΘmu zatφ₧enφ, zp∙sobenΘmu t∞₧k²mi svazky a v zim∞ nßmrazou, ale takΘ p°ep∞tφm ve vedenφ, kterΘ nastßvß p°i jeho spφnßnφ Φi rozpojovßnφ nebo p°i ·deru blesku. Jako materißl se pou₧φvß porcelßn, v poslednφ dob∞ Φasto i sklo. P°i volb∞ izolßtor∙ se musφ brßt v ·vahu mφsto a vlastnosti okolφ a podle pot°eby zv∞tÜit izolaΦnφ schopnosti zv²Üen²m poΦtem talφ°∙ nebo d°φk∙, v obzvlßÜt∞ exponovan²ch mφstech i zajistit jejich Φist∞nφ.

Delta izolßtory a °et∞zec izolßtor∙

Sto₧ßry

V krajin∞ nejviditeln∞jÜφm za°φzenφm rozvodnΘ sφt∞ jsou vysokΘ sto₧ßry. Jejich v²voj stßle pokraΦuje. StarÜφ typy jsou jednoduÜÜφ - naz²vajφ se podle toho, co p°ipomφnajφ: Jedle, Soudek, Portßl (tomu se vyΦφtß, ₧e zabφrß p°φliÜ mnoho mφsta). Nov∞jÜφ typy jsou slo₧it∞jÜφ: Delta, KoΦka, Donau.

VrÜek sto₧ßr∙ nese slabÜφ zemnφcφ vodiΦe, p°edstavujφcφ velmi ·Φinnou ochranu proti blesk∙m, kterΘ svedou do zem∞. Uspo°ßdßnφ sto₧ßr∙ a jejich konstrukce zaruΦujφ, ₧e se ani p°i nejsiln∞jÜφ vich°ici nep°iblφ₧φ svazky k sob∞, k zemi Φi ke sto₧ßru. ╚φm jsou sto₧ßry vyÜÜφ, tφm mohou b²t od sebe vφce vzdßleny. Rozestup sto₧ßr∙ typu Donau m∙₧e b²t p°i vhodnΘm terΘnu a₧ p∙l kilometru. Vedle nosn²ch sto₧ßr∙ tvo°φ sφ¥ i sto₧ßry v²ztu₧nΘ, kterΘ se nesmφ zhroutit, ani kdyby se lana na jednΘ stran∞ p°etrhla a na jejich ramena p∙sobila obrovskß sφla prov∞ÜenΘho vedenφ z druhΘ strany. Sto₧ßry jsou vyrßb∞ny z oceli Corten nebo Atmofix, na jejφm₧ povrchu se p∙sobenφm atmosfΘrickΘ vlhkosti vytvo°φ tenkß vrstviΦka koroze, kterß pak chrßnφ materißl sto₧ßru lΘpe ne₧ n∞jak² nßt∞r.

Transformßtory m∞nφ st°φdav² proud o urΦitΘm nap∞tφ na st°φdav² proud o jinΘm nap∞tφ. Mohou jej zvyÜovat, stejn∞ tak i sni₧ovat.

Transformßtory

Z velmi vysokΘho nap∞tφ je t°eba elektrickou energii transformovat na nap∞tφ ni₧Üφ. Tento proces se odehrßvß v transformaΦnφch stanicφch, kterΘ tvo°φ spojovacφ Φlßnek mezi p°enosovou a distribuΦnφ soustavou. Hlavnφ distribuΦnφ sφt∞ majφ p°evß₧n∞ nap∞tφ 110 kV, dalÜφ ·rove≥ tvo°φ sφt∞ 22 kV. V n∞kter²ch lokalitßch do₧φvajφ sφt∞ 35 kV a 10 kV. Krom∞ elektrickΘ energie p°enßÜφ venkovnφ vedenφ a ve m∞stech i kabely souΦasn∞ signßly hromadnΘho dßlkovΘho ovlßdßnφ. Dφky polovodiΦ∙m lze vysφlat do distribuΦnφ sφt∞ k≤dovanΘ impulzovΘ signßly, kter²mi je mo₧no ovlßdat zapφnßnφ a vypφnßnφ nejr∙zn∞jÜφch spot°ebiΦ∙, nap°φklad akumulaΦnφch kamen Φi bojler∙.

Kabely

Kabelovß vedenφ se pou₧φvajφ v obytn²ch aglomeracφch, v areßlech pr∙myslov²ch zßvod∙ a v budovßch. Podle poΦtu ₧il jsou kabely jedno₧ilovΘ, troj₧ilovΘ, Φty°₧ilovΘ a vφce₧ilovΘ. Jedno₧ilovΘ se pou₧φvajφ zejmΘna v silov²ch obvodech vysokΘho a velmi vysokΘho nap∞tφ, kde lze ze t°φ kabel∙ vytvo°it trojfßzovou skupinu s odd∞len²mi fßzemi. Troj₧ilovΘ kabely se pou₧φvajφ p°evß₧n∞ u vysokΘho nap∞tφ, podobn∞ jako Φty°₧ilovΘ, u nich₧ je navφc vyveden nulov² vodiΦ. Podle materißl∙, ze kter²ch jsou vyrobeny, se kabely d∞lφ na m∞d∞nΘ, pou₧φvanΘ pro °φdφcφ obvody nφzkΘho nap∞tφ a u silov²ch kabel∙ velmi vysokΘho nap∞tφ, a kabely hlinφkovΘ, pou₧φvanΘ v silov²ch obvodech vysokΘho a nφzkΘho nap∞tφ.

Stanice

Elektrick² rozvod tvo°φ elektrickΘ sφt∞ r∙znΘho nap∞tφ, jejich₧ souΦßstφ jsou vedle vedenφ, tedy vodiΦ∙ a sto₧ßr∙, i stanice. Ty se d∞lφ na transformovny, ve kter²ch se nap∞tφ m∞nφ na jinΘ a rozvßdφ se elektrickß energie p°i r∙znΘm nap∞tφ, dßle na spφnacφ stanice, z nich₧ se rozvßdφ elektrickß energie p°i tomtΘ₧ nap∞tφ, a koneΦn∞ m∞nφrny pro usm∞r≥ovßnφ st°φdavΘho proudu na stejnosm∞rn², nejΦast∞ji pro pot°eby napßjenφ stejnosm∞rn²ch trakΦnφch vozidel, tedy lokomotiv a tramvajφ. Podle velikosti a zp∙sobu provozu mohou b²t stanice velkΘ, st°ednφ a malΘ, s obsluhou nebo bezobslu₧nΘ. Podstatnou Φßstφ velk²ch transformaΦnφch, spφnacφch a usm∞r≥ovacφch stanic jsou rozvodny, u menÜφch stanic jsou to rozvßd∞Φe, zatφmco malΘ rozvodnice jsou pro rozvod elektrickΘho proudu obvykle u odb∞ratel∙.

Zapouzd°enß rozvodna - Chodov.

Rozvodny jsou, jak nßzev napovφdß, rozvodnß za°φzenφ pro p°ivßd∞nφ a odvßd∞nφ elektrickΘ energie tΘho₧ nap∞tφ a jsou technick²mi celky se samostatnou budovou nebo prostorem. Jejich elektrickou Φßst tvo°φ hlavn∞ vodiΦe, izolßtory, p°φstroje spφnacφ, ochrannΘ, °φdicφ a nßv∞Ütnφ. KrytΘ rozvodny v budovßch se pou₧φvajφ zpravidla pro nap∞tφ do 35 kV venkovnφ jsou obvyklΘ pro velmi vysokΘ nap∞tφ.
Velikost rozvodn²ch stanic je urΦena p°edevÜφm nap∞tφm rozvodn²ch za°φzenφ, poΦtem odboΦek v rozvodn²ch za°φzenφch, rozvßd∞n²m v²konem, poΦtem a v²konem transformßtor∙ apod. Transformovny pro velkΘ zßvody i ty, kterΘ slou₧φ ve°ejnΘmu rozvodu elektrickΘ energie, se od sebe p°φliÜ neliÜφ. Jejich souΦßstφ je ale v₧dy za°φzenφ pro m∞°enφ odebranΘ energie, ve velk²ch transformovnßch na stran∞ vysokΘho nap∞tφ, v mal²ch a st°ednφch transformovnßch z vysokΘho na nφzkΘ nap∞tφ do 1000 kVA se m∙₧e odebranß energie m∞°it na stran∞ nφzkΘho nap∞tφ.

Ochrana sφtφ

VÜechny uvedenΘ Φßsti elektrizaΦnφ soustavy jsou silov²mi Φlßnky, kterΘ vyrßb∞jφ, p°em∞≥ujφ a rozd∞lujφ po₧adovanou elektrickou energii. Tato soustava vÜak musφ obsahovat i Φlßnky °φdicφ, kterΘ ji regulujφ. VÜechny Φlßnky jsou vzßjemn∞ svßzßny jak v ustßlenΘm chodu (mno₧stvφ a parametry vyrobenΘ a rozvßd∞nΘ elektrickΘ energie musφ odpovφdat jejφ okam₧itΘ spot°eb∞), tak i p°i vznikajφcφch p°echodov²ch jevech. Vedle normßlnφho bezporuchovΘho chodu se m∙₧e vyskytnout i havarijnφ provoz, kter² vznikne nßhl²m odepnutφm jednoho nebo vφce Φlßnk∙ soustavy, p°iΦem₧ soustava m∙₧e dßle pracovat s n∞kter²mi technick²mi a ekonomick²mi omezenφmi. P°echodnΘ jevy jsou pak ty, p°i nich₧ soustava p°echßzφ z jednoho ustßlenΘho stavu do druhΘho ustßlenΘho stavu. Normßlnφ p°echodovΘ jevy vznikajφ p°i obvyklΘm provozu jako nßsledek b∞₧n²ch zm∞n p°i vypnutφ nebo zapnutφ transformßtor∙, manipulace p°i vypφnßnφ a zapφnßnφ vedenφ, alternßtor∙ a zm∞nßch zatφ₧enφ ze strany spot°eby.

P°echodovΘ jevy mohou vzniknout i p°i ·derech blesku s nßsledn²m vypnutφm Φßsti soustavy, nebo p°i poruÜe izolace vodiΦ∙, kdy vznikajφ nejΦast∞jÜφ poruchy - zkraty.
Samoz°ejm∞, ₧e za°φzenφ musφ dokßzat odolat vÜem druh∙m zkrat∙ a poruch. Bezporuchov² chod celΘ soustavy majφ na starosti velice nßkladnΘ a slo₧itΘ ochrannΘ systΘmy. JednotlivΘ Φßsti t∞chto systΘm∙ jsou u starÜφch za°φzenφ slo₧eny z elektromechanick²ch relΘ, u nov²ch se ji₧ pln∞ uplat≥ujφ polovodiΦe a poΦφtaΦe. Jejich ·kolem je omezit (nap°. p°i zkratech) nßsledky vznikl²ch poruch, nebo jim p°edchßzet (nap°. p°i p°etφ₧enφ).
Ochrana musφ provΘst vypnutφ posti₧enΘho ·seku a souΦasn∞ poruchu signalizovat obsluze.