Distribuční sítě vysokého napětí 01: Úvod

4.3.0

Distribuční sítě vysokého napětí 01: Úvod

Doc. Ing. Petr Toman, Ph.D. a kolektiv autorů

Vysokonapěťové soustavy v ČR je možné s ohledem na charakter provozu rozdělit na soustavy distribuční s napěťovými hladinami 10, 22 a 35 kV a dále na soustavy elektrárenských, průmyslových a důlních provozů s napěťovou hladinou převážně 6 a 10 kV. Základní parametry a možnosti provozu distribučních soustav vn jsou určeny zejména systémem uzemnění transformátoru vvn/vn, tedy způsobem spojení nulového bodu vn vinutí napájecího transformátoru se zemnící soustavou. Volba systému uzemnění nám definuje možnosti provozu soustavy z hlediska bezpečnosti, chránění, dimenzování či nepřetržitosti dodávky elektrické energie. V případě bezporuchového stavu symetrické sítě se způsob uzemnění nijak prakticky neprojeví na jejím provozu. Zásadní rozdíl je v případě poruchy, kdy dojde k vodivému spojení jedné fáze se zemí. Pokud tato porucha vznikne uvnitř sítě účinně uzemněné či uzemněné přes uzlový odporník, mluvíme o jednofázovém zkratu a poruchový proud dosahuje úrovní, které vylučují další provoz postižené soustavy. V tomto případě musí dojít v co nejkratším čase k odpojení postiženého vedení a tedy i k přerušení dodávky elektrické energie. U sítí neúčinně uzemněných či izolovaných se jedná o zemní spojení, jehož poruchový proud nedosahuje tak vysoké úrovně a není tedy bezpodmínečně nutné okamžité vypnutí postiženého vývodu. Právě úroveň poruchového proudu je značně ovlivněna použitým systémem uzemnění a je tedy směrodatná pro určení rizika úrazu elektrickým proudem, dimenzování či pro zhodnocení mechanických následků způsobených poruchou. Díky velké rozloze a členitosti jsou distribuční soustavy vn, které hustě protínají převážnou část našeho území, vystaveny mnoha nepříznivým vlivům. Tyto vlivy, jako jsou například atmosférické podmínky, způsobují v případě venkovního vedení velké množství přechodných zemních spojení, která sama v krátkém čase odezní bez potřeby přerušení dodávky elektrické energie. Z tohoto důvodu jsou přednostně naše distribuční soustavy vysokého napětí provozovány jako neúčinně uzemněné. V současné době jsou výše zmíněné vysokonapěťové soustavy provozovány s ohledem na způsob uzemnění jako soustavy:

• izolované (Obr. 3.1a),

• nepřímo uzemněné přes uzlový odporník (Obr. 3.1c) a

• nepřímo uzemněné přes zhášecí tlumivku (kompenzované soustavy) (Obr. 3.1b).

Přičemž pro poslední zmíněný typ soustavy se v ČR využívá několika modifikací, a to:

• klasická laděná zhášecí tlumivka s případným připínáním pomocného odporníku pro navýšení činné složky poruchového proudu na sekundární straně, příležitostně na straně primární – "maďarský" odporník (Obr. 3.1d),

• zhášecí tlumivka vybavená automatikou pro přizemnění postižené fáze v napájecí rozvodně,

• systém Swedish Neutral,

a také

• 3-fázovou kompenzaci zemních proudů.

Obr. 3.1: Příklad systémů uzemnění používaných v distribučních soustavách vn

Každá varianta uzemnění uzlu transformátoru má svá specifika a je vhodná pro určitý provoz DS či LDS (lokálních distribučních soustav) jako je elektrárenský, popř. průmyslový provoz. Převážná část distribučních soustav je v rámci ČR provozována jako kompenzovaná s nejčastější variantou připínání odporníku na sekundární straně zhášecí tlumivky. U elektrárenských a průmyslových provozů je možno nalézt různé varianty způsobu uzemnění, tak například blokové vlastní spotřeby jsou provozovány jako izolované, společné vlastní spotřeby jsou zpravidla nepřímo uzemněné přes indukčnost a v rozvodnách odsíření elektrárenských provozů je pak běžný způsob uzemnění soustavy přes odporník. Důlní sítě jsou vesměs provozovány jako izolované, přičemž s ohledem na novou legislativu a podmínky provozu se postupně u důlních sítí přechází na soustavy kompenzované.

Rozhodnutí o vhodnosti použití způsobu uzemnění soustavy pro daný vysokonapěťový provoz, je možno provést na základě zohlednění důležitých kritérií (faktorů).

Mezi nejdůležitější kritéria patří:

• celkový kapacitní proud soustavy,

• úroveň poruchového proudu (kapacitní proud zemního spojení či zbytkový proud),

• ustálená poruchová napětí (stacionární rezonanční přepětí),

• přepětí při vzniku jednopólové poruchy,

• přepětí při přerušení 1pólové poruchy (vliv elektrického oblouku, rychlost zotavení vn systému),

• ferorezonanční přepětí, přenesená napětí,

• způsob likvidace poruchy,

• možnost dosažení maximální citlivosti ochran,

• ovlivnění pomocných obvodů,

• porovnávací investiční…