Rozvod elektřiny: rozvodny, potřebné vybavení, distribuční podmínky, aplikace, účetní a kontrolní pravidla

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Jak probíhá distribuce elektřiny a její přenos od hlavního zdroje energie ke spotřebiteli? Tato problematika je poměrně komplikovaná, protože zdrojem je rozvodna, která může být umístěna ve značné vzdálenosti od města, ale energie musí být dodávána s maximální účinností. Tento problém by měl být zvážen podrobněji.

Obecný popis procesu

Jak již bylo zmíněno, původním objektem, odkud začíná distribuce elektřiny, je dnes elektrárna. V dnešní době existují tři hlavní typy stanic, které mohou zásobovat spotřebitele elektřinou. Může to být tepelná elektrárna (TPP), vodní elektrárna (HPP) a jaderná elektrárna (JE). Kromě těchto základních typů existují také solární nebo větrné stanice, ty se však používají spíše pro místní účely.

Tyto tři typy stanic jsou zdrojem i prvním místem distribuce elektřiny. ProAby bylo možné provést takový proces, jako je přenos elektrické energie, je nutné výrazně zvýšit napětí. Čím dále je spotřebič, tím vyšší by mělo být napětí. Zvýšení tedy může dosáhnout až 1150 kV. Ke snížení intenzity proudu je nutné zvýšení napětí. V tomto případě také klesá odpor ve vodičích. Tento efekt umožňuje přenášet proud s nejmenší ztrátou výkonu. Pro zvýšení napětí na požadovanou hodnotu má každá stanice zvyšovací transformátor. Po průchodu úsekem s transformátorem je elektrický proud pomocí silnoproudých vedení přenášen do centrálního distribučního centra. PIU je centrální distribuční stanice, kde je elektřina distribuována přímo.

Obecný popis aktuální cesty

Zařízení jako centrální distribuční centrum jsou již v těsné blízkosti měst, vesnic atd. Zde dochází nejen k distribuci, ale také k poklesu napětí na 220 nebo 110 kV. Poté je elektřina přenášena do rozvoden umístěných již ve městě.

Při průchodu takovými malými rozvodnami napětí opět klesne, ale na 6-10 kV. Poté je přenos a distribuce elektřiny realizována prostřednictvím transformátorových bodů umístěných v různých částech města. Zde také stojí za zmínku, že přenos energie v rámci města do trafostanice již není realizován pomocí elektrického vedení, ale pomocí položených podzemních kabelů. To je mnohem výhodnější než použití elektrického vedení. Transformátorový bod je poslední zařízení, které je zapnutove kterém probíhá distribuce a přenos elektřiny, jakož i její poslední snížení. V takových oblastech se napětí sníží na již známých 0,4 kV, tedy 380 V. Poté se přenese do soukromých, vícepodlažních budov, garážových družstev atd.

Pokud se krátce zamyslíme nad přenosovou cestou, je to přibližně takto: zdroj energie (elektrárna 10 kV) - zvyšovací transformátor do 110-1150 kV - vedení pro přenos energie - rozvodna se snižujícím transformátorem - transformátorový bod s úbytkem napětí na 10- 0,4 kV - spotřebitelé (soukromý sektor, obytné budovy atd.)

Funkce procesu

Výroba a distribuce elektřiny, stejně jako proces jejího přenosu, má důležitou vlastnost – všechny tyto procesy jsou kontinuální. Jinými slovy, výroba elektrické energie se časově shoduje s procesem její spotřeby, a proto jsou elektrárny, sítě a přijímače propojeny takovou koncepcí, jako je společný režim. Tato vlastnost vyžaduje uspořádání energetických systémů, aby byly efektivnější při výrobě a distribuci elektřiny.

Zde je velmi důležité pochopit, co takový energetický systém je. Jedná se o soubor všech stanic, elektrických vedení, rozvoden a dalších tepelných sítí, které jsou vzájemně propojeny takovou vlastností, jako je společný režim, ale i jeden proces výroby elektrické energie. Kromě toho jsou transformační a distribuční procesy v těchto oblastech prováděny v rámci genereluběží celý tento systém.

Hlavní pracovní jednotkou v takových systémech je elektrická instalace. Toto zařízení je určeno pro výrobu, přeměnu, přenos a distribuci elektrické energie. Tato energie je přijímána elektrickými přijímači. Pokud jde o samotné instalace, v závislosti na provozním napětí se dělí do dvou tříd. První kategorie pracuje s napětím do 1000 V a druhá naopak s napětím od 1000 V a výše.

Kromě toho existují také speciální zařízení pro příjem, přenos a distribuci elektřiny - rozvaděč (RU). Jedná se o elektroinstalaci, která se skládá z takových konstrukčních prvků, jako jsou prefabrikované a propojovací přípojnice, zařízení pro spínání a jištění, automatizace, telemechanika, měřicí přístroje a pomocná zařízení. Tyto jednotky jsou také rozděleny do dvou kategorií. Prvním jsou otevřená zařízení, která lze provozovat venku, a uzavřená, která se používají pouze při umístění uvnitř budovy. Pokud jde o provoz takových zařízení ve městě, ve většině případů se používá druhá možnost.

Jednou z posledních hranic systému přenosu a distribuce elektřiny je rozvodna. Jedná se o objekt, který se skládá z rozvaděče do 1000 V a od 1000 V, dále z výkonových transformátorů a dalších pomocných jednotek.

Zvažování schématu distribuce energie

Abychom se blíže podívali na proces výroby, přenosu a distribuceelektřiny, můžete si vzít jako příklad blokové schéma dodávky elektřiny do města.

V tomto případě proces začíná tím, že generátory ve státní okresní elektrárně (státní krajské elektrárně) generují napětí 6, 10 nebo 20 kV. Za přítomnosti takového napětí není ekonomické jej přenášet na vzdálenost větší než 4-6 km, protože dojde k velkým ztrátám. Aby se výrazně snížily ztráty výkonu, je v přenosovém vedení zařazen výkonový transformátor, který je určen ke zvýšení napětí na hodnoty 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. Hodnota se volí podle toho, jak daleko je spotřebitel. Následuje bod pro snížení elektrické energie, který je prezentován ve formě snižovací rozvodny umístěné ve městě. Napětí se sníží na 6-10 kV. Zde je vhodné dodat, že taková rozvodna se skládá ze dvou částí. První část otevřeného typu je navržena pro napětí 110-220 kV. Druhá část je uzavřená, obsahuje zařízení pro distribuci energie (RU), určené pro napětí 6-10 kV.

Sekce schématu dodávky elektřiny

Kromě zařízení, která byla uvedena výše, jsou součástí energetického systému i objekty jako přívodní kabelové vedení - PKL, distribuční kabelové vedení - RKL, kabelové vedení o napětí 0,4 kV - KL, typ vstupu rozváděče v obytném domě - ASU, hlavní snižovací rozvodna závodu - GPP, rozvodná skříň nebo rozvaděčovládací panel, umístěný v provozovně a určený pro 0,4 kV.

V okruhu může být také taková sekce jako centrum napájení - CPU. Zde je důležité poznamenat, že tento objekt může být reprezentován dvěma různými zařízeními. Může to být sekundární napěťový rozváděč ve snižovací rozvodně. Navíc bude obsahovat i zařízení, které bude plnit funkce regulace napětí a jeho následné dodávky spotřebitelům. Druhou verzí je transformátor pro přenos a rozvod elektřiny, případně rozvaděč napětí generátoru přímo v elektrárně.

Za zmínku stojí, že CPU je vždy připojeno k distribučnímu bodu RP. Vedení, které tyto dva objekty spojuje, nemá po celé délce rozvod elektrické energie. Takové linky se obvykle nazývají kabelové linky.

V dnešní době lze v rozvodné síti používat taková zařízení, jako je KTP - kompletní trafostanice. Skládá se z několika transformátorů, distribučního nebo vstupního zařízení, určených pro provoz s napětím 6-10 kV. Sada obsahuje také rozvaděč pro 0,4 kV. Všechna tato zařízení jsou propojena proudovými vodiči a stavebnice je dodávána hotová nebo připravená k montáži. Příjem a distribuce elektřiny může probíhat také na vysokých konstrukcích nebo na věžích pro přenos energie. Takové konstrukce se nazývají buď stožárové nebo stožárové trafostanice.(ITP).

Elektrické přijímače první kategorie

Dnes existují tři kategorie elektrických přijímačů, které se liší stupněm spolehlivosti.

Do první kategorie elektrických přijímačů patří předměty, u kterých v případě výpadku proudu dochází k poměrně vážným problémům. Mezi ty patří: ohrožení lidského života, vážné škody na národním hospodářství, poškození drahého zařízení z hlavní skupiny, hromadné závady výrobků, zničení zavedeného technologického procesu výroby a distribuce elektřiny, možné narušení při provozu důležitých prvků veřejných služeb. Mezi takové elektrické přijímače patří budovy s velkým davem lidí, např. divadlo, supermarket, obchodní dům atd. Do této skupiny patří také elektrifikovaná doprava (metro, trolejbus, tramvaj).

Pokud jde o dodávku elektřiny do těchto staveb, musí být zajištěny elektřinou ze dvou na sobě nezávislých zdrojů. Odpojení od sítě takových objektů je povoleno pouze po dobu, po kterou bude spuštěn záložní zdroj energie. Jinými slovy, systém distribuce energie musí zajistit rychlý přechod z jednoho zdroje na druhý v případě nouze. V tomto případě je nezávislý zdroj energie považován za ten, na kterém zůstane napětí, i když zmizí na jiných zdrojích, které napájejí stejný elektrický přijímač.

První kategorie zahrnuje také zařízení, která musí být napájena ze tří nezávislých zdrojů najednou. Jedná se o speciální skupinu, jejíž práce musí být zajištěna nepřetržitým způsobem. To znamená, že odpojení od napájení není povoleno ani po dobu zapnutí nouzového zdroje. Nejčastěji do této skupiny patří přijímače, jejichž porucha znamená ohrožení lidského života (výbuch, požár atd.).

Přijímače druhé a třetí kategorie

Systémy rozvodů elektřiny s připojením druhé kategorie elektrických přijímačů zahrnují taková zařízení, u kterých při vypnutí napájení dojde k masivním výpadkům pracovních mechanismů a průmyslové dopravy, nedostatečným zásobám výrobků a také výpadkům aktivit velkého počtu lidí žijících jak ve městě, tak i mimo něj. Do této skupiny elektrických přijímačů patří obytné budovy nad 4. NP, školy a nemocnice, elektrárny, jejichž výpadek proudu nepovede k výpadku drahého zařízení, jakož i další skupiny elektrospotřebičů s celkovým zatížením 400 až 10 000 kV.

Jako zdroje energie v této kategorii by měly fungovat dvě nezávislé stanice. Kromě toho je odpojení od hlavního zdroje energie těchto zařízení povoleno, dokud služba nespustí záložní zdroj nebo to neučiní tým pracovníků nejbližší napájecí stanice.

Pokud jde o třetí kategorii přijímačů, pak dovlastní všechna zbývající zařízení, která lze napájet pouze jedním napájecím zdrojem. Kromě toho je povoleno odpojení od sítě takových přijímačů po dobu opravy nebo výměny poškozeného zařízení na dobu ne delší než jeden den.

Hlavní schéma dodávky a rozvodu elektrické energie

Řízení distribuce elektřiny a jejího přenosu od zdroje k přijímači třetí kategorie ve městě se nejsnáze provádí pomocí radiálního slepého schématu. Takové schéma má však jednu významnou nevýhodu, a to, že pokud některý prvek systému selže, všechny přijímače připojené k takovému schématu zůstanou bez napájení. Toto bude pokračovat, dokud nebude poškozená část řetězu vyměněna. Kvůli tomuto nedostatku se nedoporučuje používat takové schéma přepínání.

Pokud mluvíme o připojení a distribuci energie pro přijímače druhé a třetí kategorie, pak zde můžete použít kruhové schéma zapojení. Při takovém zapojení, pokud dojde k výpadku jednoho z elektrických vedení, můžete obnovit napájení všech přijímačů připojených do takové sítě v manuálním režimu, pokud vypnete napájení z hlavního zdroje a spustíte záložní. Kruhový okruh se liší od radiálního okruhu tím, že má speciální sekce, na kterých jsou odpojovače nebo spínače ve vypnutém režimu. Pokud dojde k poškození hlavního zdroje napájení, lze je zapnout, aby se obnovila dodávka, ale ze záložní linky. Také posloužídobrá výhoda, pokud je třeba provést nějaké opravy na hlavním vedení. Přerušení napájení takového vedení je povoleno na dobu asi dvou hodin. Tato doba stačí k vypnutí poškozeného hlavního zdroje energie a připojení zálohy k síti tak, aby distribuovala elektřinu.

Existuje ještě spolehlivější způsob připojení a distribuce energie - jedná se o schéma s paralelním zapojením dvou napájecích linek nebo zavedením automatického připojení záložního zdroje. Při takovém schématu bude poškozené vedení odpojeno od obecného distribučního systému pomocí dvou spínačů umístěných na každém konci vedení. Dodávka elektřiny v tomto případě bude probíhat v nepřerušeném režimu, ale již přes druhou linku. Toto schéma je relevantní pro přijímače druhé kategorie.

Distribuční schémata pro první kategorii přijímačů

Pokud jde o rozvod energie pro napájení přijímačů první kategorie, je v tomto případě nutné připojení ze dvou nezávislých energetických center současně. Navíc taková schémata často nepoužívají jeden distribuční bod, ale dva, a vždy je k dispozici automatický záložní systém napájení.

U elektrických přijímačů, které patří do první kategorie, je na vstupních distribučních zařízeních instalováno automatické přepínání na záložní napájení. S takovým systémem připojení, distribuce elektrického prouduse provádí pomocí dvou silových vedení, z nichž každé je charakterizováno napětím do 1 kV a je také připojeno k nezávislým transformátorům.

Ostatní schémata distribuce a napájení přijímače

Pro co nejefektivnější distribuci elektřiny do přijímačů druhé kategorie můžete použít obvod s nadproudovou ochranou pro jeden nebo dva RP a také obvod s automatickým záložním napájením. Je zde však určitý požadavek. Tato schémata lze použít pouze v případě, že náklady na materiálové zdroje pro jejich uspořádání nevzrostou o více než 5% ve srovnání s uspořádáním ručního přechodu na záložní zdroj energie. Navíc je nutné takové úseky vybavit tak, aby jedna linka mohla převzít zátěž od druhé s přihlédnutím ke krátkodobému přetížení. To je nutné, protože pokud jeden z nich selže, distribuce veškerého napětí se přenese na zbývající.

Existuje poměrně běžné schéma připojení a distribuce paprsku. V tomto případě bude jedno distribuční místo napájeno dvěma různými transformátory. Ke každému z nich je připojen kabel, jehož napětí nepřesahuje 1000 V. Každý z transformátorů je dále vybaven jedním stykačem, který je určen k automatickému spínání zátěže z jedné napájecí jednotky na druhou, pokud některý z nich napětí zmizí.

Shrneme-li spolehlivost sítě, jedná se o jeden z nejdůležitějších požadavků, které musí být splněnyzajistit, aby nedocházelo k přerušení distribuce energie. Pro dosažení maximální spolehlivosti je nutné nejen používat nejvhodnější schémata dodávek pro každou kategorii. Důležitý je také výběr správných značek kabelů, jejich tloušťky a průřezu s ohledem na jejich tepelné a výkonové ztráty při toku proudu. Důležité je také dodržovat pravidla technického provozu a technologie pro provádění všech elektroinstalačních prací.

Na základě výše uvedeného můžeme usoudit, že zařízení pro příjem a distribuci elektřiny, stejně jako její dodávání od zdroje konečnému spotřebiteli či přijímači, není tak složitý proces.