Elektrická síť

Elektrická síť je soubor jednotlivých vzájemně propojených elektrických stanic, venkovních a kabelových vedení pro přenos a rozvod elektrické energie.[1] Hranice částí elektrické sítě jsou určeny na základě vhodných kritérií, jako zeměpisná poloha, majetková příslušnost apod. První sítě byly konstruovány pro přenos stejnosměrného napětí. Tyto sítě se ukázaly jako nevhodné pro přenos energie na větší vzdálenost s ohledem na velké ztráty. Proto se jako nejvhodnější z hlediska přenosu energie pro běžný provoz celosvětově prosadily sítě střídavé, až na malé výjimky, například experimentální přenosy extrémně vysokých napětí a menší lokální sítě.[2]

Schématické znázornění distribuční energetické sítě

Názvosloví sítí

Označení vodičů v síti:[3]

  • pracovní vodič - vodič proudové soustavy, který slouží k vedení proudu při provozu zařízení
    • Pracovní vodiče jsou: fázové a nulové (AC síť), krajní a střední (DC síť)
  • střední vodič - vodič připojený na střed (uzel) zdroje, bez ohledu, zda je spojen se zemí či nikoliv (DC síť)
  • nulový vodič – vodič připojen na nulový bod zdroje, bez ohledu, zda je spojen se zemí či nikoliv (AC síť)
  • ochranný vodič - úmyslně vedený vodič pro spojení částí neživých za účelem ochrany před nebezpečným dotykovým napětím bez ohledu na to, zda je současně vodičem pracovním či nikoliv
  • PEN vodič – spojující funkci nulového a ochranného vodiče
  • náhodný ochranný vodič - vodič vytvořený souvislými částmi splňujícími podmínky ochranného vodiče a použitý pro ochranu před nebezpečným dotykem

Označení uzemnění:[3]

  • země - v tomto smyslu jde to část zemského tělesa, která je využita pro uzemňování. Je to označení jak pro místo, tak pro látku, která zemi tvoří
  • uzemnění - vodivé spojení živých nebo neživých částí se zemí
  • ochranné uzemnění - přímé spojení vodivých částí elektrického zařízení, se zemí, za účelem ochrany před nebezpečným dotykem
  • pracovní uzemnění - přímé uzemnění některé části proudového obvodu (např. uzlu zdroje, středního vodiče v síti ) nebo nepřímé uzemnění přes svodiče přepětí v libovolném místě sítě, které se zřizuje z důvodů bezpečnosti provozu rozvodné soustavy
  • zemnič - vodivé těleso ( jednoduché nebo složené z několika vzájemně spojených elektrod), uložené do země tak, aby vytvořilo vodivé spojení se zemí
  • zemnič strojený - záměrně zřízený zemnič • zemnič náhodný - vodivé předměty, vybudované sice k jinému účelu, avšak v zemi trvale uložené a mající dobré spojení se zemí

Typy sítí

Rozvodné sítě se značí dvěma písmeny, u nejrozšířenější sítě TN se používají ještě dvě doplňková písmena, která dále specifikují provedení této sítě.[4][5]

První písmeno značí vztah mezi vodiči:

  • T (z francouzského terré – uzemněný) – jeden bod sítě je spojen se zemí
  • I (z francouzského isolé – izolovaný) – síť je izolovaná od země, případně je jeden bod sítě spojen se zemí přes velkou impedanci

Druhé písmeno značí vztah mezi neživou částí a zemí:

  • T (z francouzského terré – uzemněný) – přímé spojení neživé části se zemí
  • N (z francouzského neutré – neutrální, nulový) – přímé spojení neživé části s uzemněným bodem sítě

Další písmeno/písmena značí uspořádání nulových a ochranných vodičů:

  • C (z francouzského combiné – kombinovaný) – sloučení ochranného a nulového vodiče v jeden (PEN)
  • S (z francouzského separé – oddělený) – ochranný vodič (PE) je veden odděleně od pracovních vodičů
TT: oddělený nulový pracovní vodič (N) z transformátoru až ke spotřebiči. TN-C: kombinovaný vodič PE a N z transformátoru až ke spotřebiči. TN-S: oddělený ochranný vodič (PE) a nulový pracovní vodič (N) od transformátoru až ke spotřebiči, které nejsou vzájemně propojeny v žádném bodě za distribučním bodem budovy. TN-C-S: kombinovaný vodič PEN z transformátoru do distribučního bodu budovy, ale oddělené vodiče PE a N v pevných vnitřních kabelech a flexibilních napájecích kabelech. IT: uzemňovací soustava nemá žádné uzemnění nebo má jen spojení s vysokou impedancí.

Střídavá rozvodná síť
Efektivní fázové a sdružené napětí v třífázové soustavě.

V české elektrické síti nízkého napětí nalezneme střídavé napětí o frekvenci 50 Hz a efektivním napětím 230 V. Maximální napětí (amplituda) během periody trvající 0,02 s je asi 325 V. Tato napětí jsou vztažena vůči zemi (pracovnímu vodiči). Udávané napětí třífázové soustavy je efektivní napětí mezi jejími každými dvěma fázemi, tzv. sdružené napětí. V evropské soustavě nn je sdružené napětí definováno na 400 V. Každá fáze přitom má efektivní napětí vůči střednímu vodiči (tzv. fázové napětí) symetricky zhruba 231 V (přes 1,77, druhou odmocninu ze 3, podle úhlů v rovnostranném trojúhelníku).

Standardní hodnoty sítě

V Evropě je normalizován kmitočet 50 Hz a 3x 400 V (dříve byla definice založena na jednofázovém napětí 220 V; i tak historicky existují výjimky, například některé domy ve Starém Městě v Praze mají ještě historické rozvody 120 V).[6] Ve Spojených státech, Kanadě, Mexiku, Brazílii a v několika dalších zemích se používá v rozvodné soustavě kmitočet 60 Hz, ve Spojených státech napětí (120 V).

Historie hodnot sítí

Historicky se v kontinentální části Evropy používalo střídavé napětí o frekvenci 50 Hz a napětí 220 V, zatímco ve Spojeném království se používala frekvence 50 Hz a napětí 240 V. Z technických i politických důvodů nebylo možné, aby se napětí v síti UK snížilo a na kontinentě zvýšilo. Při takzvané harmonizaci byla proto redefinována tolerance napětí v síti tak, že jmenovité napětí je nyní jednotně 230 V, aniž by došlo k jakékoliv faktické změně v rozvodných soustavách. Nové výrobky mají normované napájení 230 V a jsou schopny v rámci své povinné tolerance k provozu v obou soustavách. Používání starších výrobků pro soustavu 220 nebo 240 V může způsobit při převozu do druhé oblasti problémy (napájení bude nižší nebo vyšší, než na jaké byl spotřebič navržen/schválen).[7]

Napěťové stupně

Elektrotechnické normy a předpisy dělí elektrické napětí podle velikosti do následujících napěťových stupňů:[8]

Stupeň Značka Interval napětí
Malé napětí MN < 50 V
Nízké napětí NN 50 V - 1 kV
Vysoké napětí VN 1 - 52 kV
Velmi vysoké napětí VVN 52 - 300 kV
Zvláště vysoké napětí ZVN 300 - 800 kV
Ultra vysoké napětí UVN > 800 kV

Z uvedených rozsahů se v ČR používají napětí v rozvodných soustavách:[9]

  • 0,4 kV – distribuční soustava (odpovídá 400 V sdruženému, což je 230 V fázově)
  • 6, 10, 22, 35 kV – distribuční soustava
  • 110 kV – distribuční soustava, přenosová soustava
  • 220 kV – přenosová soustava
  • 400 kV – přenosová soustava

Historicky existují na části našeho území i jiné soustavy:

  • vysokého napětí – 3 kV, 6 kV, 10 kV
    • v průmyslu se používají i různá jiná napětí: 5,25 kV (Králodvorské železárny), 5,5 kV (Poldi Kladno), 6 kV, 6,3 kV
  • nízkého napětí: 950 V, 690 V, 500 V

Změna elektrického napětí

Střídavé napětí principiálně umožňuje relativně snadné (v porovnání se ss. napětím) přechody mezi jednotlivými napěťovými hladinami, a to pomocí transformátorů v transformovnách a trafostanicích.

Přetížení sítě a stabilita

U citlivějších spotřebičů (např. praček a sušiček), které jsou citlivé na přesnost sítě a hlídají si kvalitu napájení, úroveň napětí a jeho kmitočet, může být nutno použít ve slabých koncových sítích frekvenční měnič, protože transformátory převádí pouze napětí, nikoli kmitočet.[10]

Nicméně česká síť je plně propojena do evropské, parametry se dnes již přísně dodržují (zejména kmitočet) a to i z důvodu vzájemné svázanosti (přifázovanosti) všech elektráren a jejich generátorů. Pokud by některý měl běžet pomaleji, projevilo by se to na velkých vyrovnávacích proudech, kdy by se pro ostatní generátory v síti jevil jako zátěž, celou sítí by tento přetížený stroj byl roztáčen, běžel by jako motor: Motorická zátěž obecně má za účinek snižování napětí v přetížené síti a zpomalování kmitočtu. Energetici mají za úkol toto regulovat na stabilní hodnoty, a to jak přepínáním odboček transformátorů, tak i přes přitápění v kotlích elektráren, až po odpojováním zbytných zátěží.

Odkazy

Reference
  1. 33 0050-601. Mezinárodní elektrotechnický slovník. Kapitola 601: Výroba, přenos a rozvod elektrické energie. Všeobecně. ÚNMZ, 1994-10-01. detail.
  2. Elektrické sítě pro přenos energie. energetika.tzb-info.cz [online]. 2010-07-18 [cit. 2022-05-09]. Dostupné online.
  3. MEDUNA, Vladimír; KOUDELKA, Ctirad. Druhy rozvodných sítí [online]. Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava [cit. 2022-05-09]. Dostupné online.
  4. MORAVEC, Jan. Rozvodné sítě TN, IT a TT - popis, výhody a nevýhody [online]. 2015-03-09 [cit. 2021-05-12]. Dostupné online.
  5. Elektrické sítě z hlediska ochrany před úrazem elektrickým proudem. ELUC - elektronická učebnice [online]. Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR [cit. 2022-04-30]. Dostupné online.
  6. EXNER, Oskar. Zastaralá energetická síť končí. Praha.eu [online]. 2009-10-20 [cit. 2019-09-25]. Dostupné online.
  7. What are the differences between 220VAC, 230VAC and 240VAC Mains Supplies and what voltage equipment should I use?. Schneider Electric [online]. 2018-05-04 [cit. 2019-09-25]. Dostupné online.
  8. VÁLEK, Dalibor; ŠČUREK, Radomír. OHROŽENÍ PŘENOSOVÝCH SOUSTAV PŘÍRODNÍMI VLIVY [online]. Žilinská univerzita v Žilině [cit. 2022-05-09]. Dostupné online.
  9. MUDRUŇKOVÁ, Anna. Elektroenergetika I. Praha: VOŠ a SPŠ elektrotechnická Františka Křižíka, 2016. ISBN 978-80-88058-81-6.
  10. BŘEZINOVÁ, Jana. Napětí v zásuvce u nás a ve světě: Proč Česko přešlo na 230 V? [online]. [cit. 2019-10-09]. Dostupné online.

Související články
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.