Cesty elektrické energie 2,5 - dálkové rozvody a jištění vysokého napětí

Dálkové rozvody vysokého a velmi vysokého napětí - jejich spínání a jištění - zejména proti přepjetí a nadproudům - a také atmosférickým bleskům.... 

OBSAH

část 1
Dálkové vedení VN, VVN a ZVN

Rozcestník na téma spínače, jištění a pojistky + rozvody a rozvodny vysokého napětí

část 2
jištění vedení vysokého napětí  proti přepjetí a proti nadproudům

část 3
jištění vedení vysokého napětí proti přepjetí a nadproudům

část 1
Dálkové vedení VN, VVN a ZVN

Přenosovou soustavu elektrické energie zpravidla zajišťují dálkové rozvody pro velmi vysoké napětí 380 000 až 400 000 voltů (380 / 400 kV) nebo 220 000 voltů (220 kV).

Distribuční soustavu - vedení velmi vysokého napětí (VVN) v České republice tvoří nadzemní vedení provozované s napětím 110 kV, jakožto základní pilíř distribuční soustavy. Zajišťují tranzit elektřiny z transformoven 400/110 kV a 220/110 kV do transformoven 110/22 kV a 110/35 kV. Do této sítě je vyveden výkon řady elektráren.

V nadzemních vedeních všech napěťových úrovní se používají slaněné neizolované vodiče. Trendem posledních let je především pro napětí 110 kV a 35 kV využití izolovaných vodičů, které lépe odolávají povětrnostním vlivům a jsou méně náchylné na zkraty. Nejenže se to projevuje delší životností vedení, ale polyetylénová izolace vodičů umožňuje budovat menší a nižší stožáry s kompaktnějším uspořádáním fázových vodičů. Výsledkem je téměř bezporuchové vedení bez výrazných rušivých prvků v krajině.

Jiným prvkem modernizace nadzemních vedení je použití speciálního kompozitního jádra z jednoho drátu. Materiálem jádra jsou moderní karbonová vlákna s vrstvou skelných vláken. Jádro má o mnohem menší teplotní roztažnost i váhu a je přibližně o čtvrtinu pevnější než ocel.

U rozvodů vysokého napětí je spínačů podstatně více druhů než u běžného proudu v domácnosti, kde je jenom jeden - ale na úplně docela... Třeba vytažení přívodu elektřiny ze zásuvky trochu připomíná zařízení s názvem "napěťový odpojovač", které se používá u rozvodů vysokého napětí...

Rozcestník na téma spínače, jištění a pojistky + rozvody a rozvodny vysokého napětí

rozvody VN obecně + spínání a jištění

přenosová i distribuční rozvodna + spínání a jištění  + revize rozvodny vysokého napětí Cesty elektrické energie 3 (spínače VN) - rozvodna Sokolnice a transformační stanice Lesná - Blog iDNES.cz

distribuční rozvodna + rozvodna při uranových dolech Cesty elektrické energie 3,4 "spínání transformační stanice" - Uranové doly D. Rožínka - Blog iDNES.cz

historická elektrárna a historická rozvodna Cesty elektrické energie 23h - Městská elektrárna v Brně, transformovna Černovice - Blog iDNES.cz

Cesty elektrické energie 2,5  jištění rozvodů vysokého napětí (rozcestník , tento příspěvek)

Elektřina na železnici 2 - stanice na neelektrifikované trati + spínače VN - Blog iDNES.cz

Cesty elektrické energie 2" spínání transformační stanice" a 3 "transformační stanice" - Blog iDNES.cz

Cesty elektrické energie 5 (spínače VN) - Blog iDNES.cz

Cesty elektrické energie 6 (pojistky a přepínače) - Blog iDNES.cz

Cesty elektrické energie 4 - rozvody a jištění v průmyslu (Zetor a Zbrojovka Brno) - Blog iDNES.cz 

Mechanika JB2 - Cesty elektrické energie 8 (pojistky 3 + mostové jeřáby) - Blog iDNES.cz

Cesty elektrické energie 5 - místní a domovní rozvody elektrické energie - Blog iDNES.cz (dimenzování a jištění rozvodů) 

Cesty elektrické energie 6 (pojistky) - Blog iDNES.cz

Mechanika JB2 - Cesty elektrické energie 8 (pojistky 3 + mostové jeřáby) - Blog iDNES.cz

jak vypočítat velikost pojistky podle napětí zdroje a výkonu spotřebiče - o čemž by měl pojednávat

následující příspěvek Co se děje kolem elektřiny 12 - Ohmův zákon pro zvídavé 5 - jak napětí a výkon k baterce - Blog iDNES.cz

část 2
jištění vedení vysokého napětí  proti přepjetí a proti nadproudům

Takovým typickým spínačem vlastního vedení vysokého napětí je úsečník - používají se i jiné názvy jako je úsekový odpojovač, sekční odpojovač či sekčák - zpravidla jde o tentýž spínač jak u vedení vysokého napětí tak u rozvoden, transformoven nebo spínacích stanic - jenom se může, ale nemusí lišit názvosloví...

A pak jsou zde uzly vysokého napětí při rozvodech vysokého napětí.

Na rozvodnici rozvaděče ovšem nejprve navazuje systém spínačů (což je několik spínačů s odlišným názvem a odlišnou funkcí - až čtyři za sebou) a teprv pak následuje vlastní plně zatížená přípojnice - tedy vlastně už vedení vysokého napětí.

Všechny zainteresované veličiny - tedy zejména napětí U  jako základní veličina elektrických obvodů (v menší míře pak odpor R, který je spíš pasivní položkou) - a další výkonné veličiny tedy proud I, a výkon P - kromě toho, že jsou elektrotechnické veličiny - jsou také  matematické funkce - a pokud by proud a výkon pojímaly jako matematické funkce - tak proud Ivypíná pouze malé - ampérové pojistky, a teoreticky vyhazovaní hlavního jističe u hodin by spíš - z matematického hlediska - být záležitost veličiny výkon P. 

 

část 3
jištění vedení vysokého napětí proti nadměrnému odběru z elektrárny, proti přepjetí a nadproudům

o jištění obecně

Nejprve malé opakování - elektrické vodiče, případně přímo spotřebiče se jistí jednak kvůli předpětí - tedy náhlému zvýšení napětí, a pak kvůli nadproudům - tedy  zvýšení proudu...

"Něčím" jako jištění by bylo ovšem možno nazvat celý princip rozvodu - kdy pro případ nadměrného odběru - kdy by byla tendence navýšit napětí - se vrací část energie zpět do elektrárny - ve výše uvedeném případě jde ovšem o model se Zenerovou diodou která se uplatňuje při jištění zdrojů elektřiny pro slaboproud - tedy nízké napětí - a v zásadě na podobném principu fungují i velké elektrárny.

3"U" předpětí - jištění proti nadměrnému napětí

Spíš než o jištění vlastních rozvodů vysokého napětí by zde mělo jít o jištění proti přepětí, či nadměrnému napětí hned za elektrárnou (přesněji v první navyšující přenosové rozvodně hned za elektrárnou - a v druhém případě - jištění proti nadproudům zase zejména již v blízkosti cíle rozvodu - tedy zejména 

Nejprve malé opakování - elektrické vodiče, případně přímo spotřebiče se jistí jednak kvůli předpětí - tedy náhlému zvýšení napětí, a pak kvůli nadproudům - tedy  zvýšení proudu...

Předpětí vzniká zcela neočekávaně - jako porucha a takřka výhradně jde o úder blesku - a pojistky proti předpětí se nazývají bleskojistky.

bleskojistky u přenosové navyšující rozvodny za elektrárnou

3"I" proudové jištění, jištění proti nadproudům

Asi nejznámější element na jištění je tavná pojistka - která je definována jako  elektrický přístroj, který chrání elektrická vedení, elektrická zařízení, elektronické součástky či obvod před poškozením nadměrným elektrickým proudem. Jenže příčin vzniku nadměrného proudu je více - tedy minimálně dvě - tedy zkrat (při kterém se vytvoří krátkodobý a intetenzivní nadproud) a druhou příčinou je přetížení - kde se vytváří nadproud už ne tolik intenzivní.
Prvotním úkolem pojistek (či jističů) je tedy eleminovat zkrat - či zkratový nadproud. Jenže i systém jištění například v domácnostech zpravidla vypne i při přetížení - neboli nadměrné spotřebě. 

I.S/ malé nadproudy !BĚŽNÁ SPOTŘEBA!

Malé proudové přetížení vzniká ve správně zapojených obvodech při připojení příliš velkého počtu spotřebičů nebo při zapojení spotřebičů s příliš velkým odběrem proudu, a to zejména v odběrových špičkách. Malé nadproudy dosahují nejvýše 3násobek dovoleného proudového zatížení a trvají řádově minuty.
Jištění proti malým nadproudům je komplikovanější a jističe proti malým nadproudům, jistí současně i proti velkým - tedy zkratovým nadproudům. 

Jištění proti přetížení (a současně i zkratu) 

Jističe pro toto jištění, a podobně i pojistky jsou vybaveny zpožděnou tepelnou spouští (proti přetížení) a současně také zkratovou spouští (například elektromagnetem) - tedy se jedná vlastně o dvojitý jistič (základní jistič proti zkratu + jako doplněk jistič proti přetížení). Proto se tento (dvojitý) způsob jištění zpravidla uplatňuje jen v průmyslových obvodech - kde se přetížení předpokládá. Jinak: běžné jištění prvotně proti zkratu často eliminuje i přetížení - ale tímto (dvojitým) způsobem jištění pravděpodobnost zachycení přetížení jenom vzroste.

Zkratový proud představuje asi desetinásobek jmenovitého proudu pojistky , který by prošel vedením, které tato pojistka jistí. Tento 10ti násobný proud by se naměřil mezi fází a středním vodičem u čtyřvodičového vedení třífázového proudu - tedy 3x222/380V nebo mezi dvěma fázemi u třívodičového vedení 3x380V.

I.L/  velké nadproudy !PORUCHA!

Podstatně větší proudové přetížení vzniká při zkratu a trvá jen zlomky vteřin. Jištění proti zkratu je vlastně základní - nejběžnější způsob jištění. A na začátku cesty byla nejprve běžná tepelná pojistka...

Jištění (jen) proti zkratu 

Tyto jističe jsou vybaveny pouze základní zkratovou spouští - která vypíná mžikově.

A... něco navíc

Vytvoření nadproudu v systému v každém případě nemusí znamenat nezbytné vypnutí spotřebiče či obvodu - ale s využitím signalizačních relé se dají například jenom omezit - a to zařízeními jako regulátory nebo reaktance. Pokud je nutno obvod přímo odpojit - pak tedy pojistkou, jističem, samočinným vypínačem nebo stykačem s nadproudovým relé.
Vyrábějí se ovšem i různé speciální přístroje pro jištění - jako jistící transformátory - nebo jističe pro vysoké napětí s poháněné elektromotorem a tak dále...

navazující příspěvky na téma

spínače vysokého napětí