Soubor elektráren, elektrických vedení, rozvoden a teplárenských sítí spojených v jedno shodností režimu a návazností procesu výroby a rozvodu elektrické a tepelné energie je tzv. energetický systém(energetický systém).
Část energetického systému skládající se z generátorů, rozvaděčů, zaváděcích a snižovacích rozvoden, vedení elektrické sítě a energetických přijímačů je tzv. systém elektrické energie (EES).
Systém elektrické energie
Elektrické sítě jsou části elektrizační soustavy sestávající z rozvoden a DC a AC napájecí vedení různá napětí. Elektrická síť slouží k přenosu a distribuci elektrické energie z místa její výroby do míst spotřeby.
Důležité charakteristické vlastnosti EPS jsou:simultánnost procesů výroby, distribuce a spotřeby elektrické energie (výroba elektrické energie je striktně dána její spotřebou a naopak).
K přeměně a přenosu energie dochází s energetické ztráty ve všech prvcích EPS.
EPS je nutné rozvíjet včas, jeho růst by měl předstihnout růst spotřeby energie.
2. Klasifikace elektrických sítí.
Klasifikace elektrických sítí může být provedena:
Konfigurace síťového diagramu
Podle vykonávaných funkcí
Podle povahy spotřebitele
Podle typu proudu se rozlišují sítě střídavého a stejnosměrného proudu:
Stejnosměrná silová vedení slouží k dálkovému transportu elektrické energie a připojení elektrických sítí s různými jmenovitými frekvencemi nebo s různými přístupy k regulaci na stejné jmenovité frekvenci (vložení stejnosměrného nebo nulového vedení). V Rusku se stejnosměrné elektrické vedení téměř nepoužívá (Volgograd-Donbass na 800 kV, 376 km).
Pro komunikaci s ostatními zeměmi se používají vložky DC line. V zahraničí existuje několik desítek stejnosměrných elektrických vedení v různých zemích, z nichž nejvýkonnější je Itaipu-Sao Paulo (Brazílie) se jmenovitým napětím 1200 kV, délkou 783 km a výkonem 6,3 milionu kW.
Všude se používají třífázové střídavé elektrické vedení. V Rusku bylo takové vedení poprvé postaveno v roce 1922 (110 kV). Ke zvýšení jmenovitého napětí střídavého elektrického vedení docházelo přibližně v intervalu 15 let. První experimentální úseky vedení 1150 kV byly postaveny v roce 1985.
Každá síť je charakterizována jmenovitým napětím. Existují jmenovitá napětí elektrických vedení, generátorů, transformátorů a výkonových přijímačů.
Jmenovité napětí generátorů se podle podmínky kompenzace ztrát napětí v síti bere o 5 % vyšší než jmenovité napětí sítě. Jmenovitá napětí vinutí transformátoru se berou jako rovna jmenovitému napětí sítě nebo o 5 % vyšší, v závislosti na typu transformátoru a napětí sítě.
Podle jmenovitého napětí se sítě dělí na:
na sítích nízkého napětí (NN) – do 1000 kV;
střední napětí (MV) – 3…35 kV;
vysoké napětí (VN) – 110…220 kV;
ultravysoké napětí (UHV) – 330-750 kV;
ultravysoké napětí (UHV) – nad 1000 kV.
Podle konfigurace se elektrické sítě rozlišují:
2. Otevřený, vyhrazený;
Otevřené sítě jsou takové, které jsou napájeny z jednoho bodu a přenášejí elektrickou energii ke spotřebiteli pouze jedním směrem. Sítě s otevřenou smyčkou jsou hlavní, radiální a radiální páteřní (rozvětvené). V otevřených redundantních sítích, dojde-li k výpadku proudu podél některého z elektrických vedení, je ručně nebo automaticky sepnut záložní jumper, přes který se obnoví napájení odpojených spotřebičů. Uzavřené sítě jsou takové, které zásobují spotřebitele alespoň ze dvou stran.
Typy schémat: a- dálnice; b- vedení s rovnoměrně rozloženou zátěží; c – radiální schéma; d – radiálně-hlavní obvod.
Hlavní vedení je vedení s mezilehlými pomocnými náhony podél vedení. V omezujícím případě se s rostoucím počtem zatížení získá čára s rovnoměrně rozloženým zatížením, tzn. hustota zatížení na jednotku délky je stejná pro jakýkoli úsek. Radiální čáry vycházejí z jednoho bodu v síti.
Sítě s uzavřenou smyčkou jsou sítě, které mají obvody (cykly) tvořené elektrickým vedením a transformátory.
Distribuční zařízení (RU) slouží k příjmu elektrické energie z generátorů a její distribuci přes napáječe pro přenos ke spotřebitelům.
Třífázové přípojnice jsou lakovány podle mezinárodního standardu: fáze А – Červené; В – ve žluté barvě; С – v modré.
Distribuční zařízení, která přijímají energii přímo z jejích zdrojů, se nazývají centrální (CIA).
Elektrická síť sestává z vodičů spojujících jednotky napájecích systémů; síťová zařízení, zařízení na ochranu vodičů a svazků; metalizace
Síť, jejímž prostřednictvím je energie dodávána z rozváděče přímo spotřebitelům, se nazývá napájecí síť.
Jednodrátové sítě umožňují snížit hmotnost drátů. Kovové pouzdro použité jako druhý drát.
Třívodičový systém při zapojení generátorů do hvězdy umožňuje použití obou možných napětí: lineárního (208V) i fázového (120V),
proto se v sítích třífázových proudů letadel používá pouze takový systém.
Síť musí zajistit maximální spolehlivost a životnost napájecího zdroje. Toho je dosaženo pomocí následujících opatření:
a) zapojením napájení do CIA, nejkritičtějších rozváděčů a spotřebitelů, tj. jejich zásobováním elektřinou ze dvou zdrojů (generátorů nebo rozváděčů) nebo ze dvou samostatných linek;
b) vícekanálový přenos elektřiny, tedy takový, ve kterém se v nejdůležitějších oblastech přenos neprovádí jedním vodičem, ale dvěma nebo více paralelními vodiči (kanály). c) selektivní ochrana, která automaticky vypne pouze poškozenou oblast;
d) automatické přepínání kritických spotřebitelů z vadné pneumatiky na normálně fungující nebo nouzovou pneumatiku.
Ochranné zařízení.
Systém ochrany elektrické sítě by měl automaticky vypínat pouze ty úseky, kde proud vzrostl nad přípustnou hodnotu. K tomu musí mít ochrana:
selektivita (selektivita), tj. schopnost vypnout pouze poškozenou oblast, aby zbytek fungoval normálně;
rychlost odezvy – minimální doba mezi vznikem nouzového režimu a aktivací ochrany. Čím kratší doba, tím menší dopad nepřijatelných proudů a tím méně destruktivní jejich účinek. Ochrana musí reagovat okamžitě na zkrat, na přetížení s určitým časovým zpožděním;
setrvačnost, což znamená jeho vlastnost nereagovat na krátkodobá přípustná přetížení (například při spouštění elektromotorů);
vysoká citlivost – schopnost reagovat na havarijní stavy na počátku jejich vzniku a zároveň nereagovat na náhodné odchylky parametrů sítě;
spolehlivost, která je určena spolehlivostí samotného zařízení a sítě.
Proudová ochrana. Existují dva typy proudové ochrany sítě: maximální proud a rozdílový proud.
Nadproudová ochrana odpovídá absolutní hodnotě proudu. Vypne obvod, když jím procházející proud překročí maximální přípustnou hodnotu. Takovou ochranu provádějí tepelná zařízení: pojistky – skleněná pojistka (SP), žáruvzdorná pojistka (TP), setrvačná pojistka (IP) a bimetalové jističe (AZR, AZS a AZF). Jejich vlastnosti se promítají do ampérsekundové charakteristiky zařízení – závislost doby odezvy ochranného zařízení na hodnotě přetěžovacího proudu.
Bimetalové jističe (AZR, AZS a AZF) spojují v jednom provedení vypínač a ochranné zařízení, které nahrazuje pojistku. Mají dobrou citlivost a jsou rychlé při vypínání zkratových proudů. Citlivým prvkem jističů je bimetalová deska, kterou prochází proud chráněného obvodu.
Automaty AZR mají speciální uvolňovací mechanismus ovládání kontaktu.
Automat AZR, stejně jako čerpací stanice, plní současně funkce běžného spínače, AZR neumožňuje nucené spínání obvodu v případě nouze, což umožňuje jeho použití v požárně nebezpečných obvodech (např. obvod pomocného elektrického čerpadla umístěného v palivové nádrži).
Diferenční proudová ochrana je založen na principu porovnávání dvou proudů. Pokud se porovnávají proudy na začátku a na konci jednoho vedení, pak se ochrana nazývá podélná, pokud ve dvou rovnoběžných vedeních je příčná.
