Velmi vysoké napětí
Velmi vysoké napětí (VVN) je označení pro elektrické napětí mezi vodičem a zemí v mezích od 30 kV do 171 kV, resp. od 52 kV do 300 kV mezi vodiči.
Základním důvodem pro použití VVN je požadavek na co nejvyšší účinnost přenosu velkého množství elektrické energie na velké vzdálenosti z míst její výroby do míst její spotřeby. Zjednodušeně řečeno: přenesený výkon je roven součinu elektrického napětí a proudu, ale přenosové ztráty jsou především ztrátami tepelnými, jejichž velikost je závislá na odporu vedení a druhé mocnině hodnoty proudu. Zvýšením napětí v přenosové soustavě na dvojnásobek (snížením proudu na polovinu) tak klesnou ztráty přibližně na jednu čtvrtinu.
Obvykle jsou přenosové soustavy střídavé, ale v některých dálkových vedení se používá i stejnosměrné napětí.
Pro změnu napětí se ve střídavých přenosových soustavách používají transformátory.
Pro změnu napětí ve stejnosměrných soustavách jsou použity měniče.
Do dálkového střídavého 3f vedení může být vložen stejnosměrný úsek. Potom ve směru dodávky výkonu může být před usměrňovačem a za střídačem 3f transformátor.
V Česku
V Česku se nachází třicet transformačních stanic VVN, určených pro převod napětí mezi různými napětími VVN a VN a pro přenos energie do rozvodu nižšího řádu. Pro rozvod druhé úrovně je v České republice používána hustá síť vedení („distribuční rozvodná síť“) o napětí 22 kilovoltů. Ve Východních a Severních Čechách se využívá i napěťová hladina 35 kV. V městských sítích a některých velkých průmyslových závodech a elektrárnách se můžeme setkat s napěťovou hladinou 15 kV 10 kV a 6 kV.
V České republice se používají vedení VVN o napětí 220 kV a 110 kV. Některá vedení 110 kV jsou součástí distribuční soustavy, kterou vlastní a spravují jednotliví distributoři (dříve známé jako „rozvodné závody“ nebo „krajské energetiky“, dnes jsou začleněné pod ČEZ Distribuce, E.ON Distribuce nebo PREdistribuce). Vedení 220 kV spolu s vedeními zvn (zvláště vysoké napětí) 400 kV jsou součástí přenosové soustavy, kterou vlastní stát a spravuje státní akciová společnost ČEPS.
Ve světě
Ve světě se zejména pro přenos na velmi vysoké vzdálenosti řádově tisíců kilometrů používají i rozvody ZVN o napětí 750 kV - např. v Kanadě tento hlavní rozvod propojuje západní části země s východním pobřežím. Ve státech bývalého RVHP je provozována přenosová soustava MIR - soustava 750 kV. Propojuje Maďarsko a Rusko. Byly prováděny pokusy i s vedeními o napětí 1,15 milionu voltů pro přenos energie ze Sibiře do evropské části Ruska.
Problémy VVN
- Nevýhodou VVN jsou ztráty korónovým výbojem, které s napětím narůstají. Vedení VVN je proto nutné velmi pečlivě navrhovat, aby se tyto ztráty co nejvíce omezily - například jednotlivé vodiče jsou složeny ze tří propojených vodičů, které zvětšují zdánlivý průměr přenosového vodiče, snižují intenzitu elektrického pole na vodičích a tím snižují ztráty korónou. Ze stejného důvodu nesmí mít vodivé části, vodivě spojené s vodičem, hroty.
- U velmi vysokých napětí okolo 0,7 až 1 megavoltu vznikají i další problémy s elektromagnetickým rušením sdělovacích vedení a dopravních systémů. Z těchto důvodů musí být vedení s extrémně vysokými napětími vedeno oblastmi s velmi nízkou hustotou osídlení a nízkou infrastrukturní vybavenosti. Křížení takového vedení se silnicí, železniční tratí či s vodními toky vyžaduje dodatečnou výstavbu rozměrných Faradayových klecí, které zajišťují elektromagnetické odstínění dané komunikace.
- Vedení VVN bývají velmi dlouhá, bývají postižena geomagnetickými bouřemi, kdy se na dlouhém vedení může naindukovat velmi vysoké napětí, které linku přetíží a vyřadí ji z provozu.
- Přenosová vedení a distribuční vedení VN jsou velmi často zasažena elektrickými atmosférickými výboji - blesky, které způsobují přepětí a zkraty. Vedení, rozvodny a připojená zařízení musí být chráněny přepěťovými ochranami.
- Na dálkových vedeních, vlivem konečné rychlosti toku elektrického proudu, vzniká fázový posun mezi vzdálenými zdroji. V jeden okamžik může být napětí fáze zdroje například v kladném maximu a současně může mít téže fáze vzdáleného zdroje jinou hodnotu, například 0 nebo v záporném maximu.
Literatura
- Lysenko Vladimír: VN zdroje - zdroje vysokého napětí - pokusy a experimenty, měření a měřicí přístroje, ochranné pomůcky, BEN - technická literatura, 2008, ISBN 978-80-7300-235-0