Diskuse Elektrika.cz

Můžete mi prosím někdo vysvětlit důvody, proč se soustavy 110 kV, 220 kV a 440 kV provozují s přímo uzemněným uzlem?

A proč soustavy nižšího napětí, tj. 35 kV, 22 kV, 10 kV a 6 kV, se naopak provozují izolované resp. s nepřímo uzemněným uzlem přes tlumivku či odpor?

Řekla bych, že ekonomické hledisko to asi nebude, neboť oba tyto typy soustav jsou třívodičové (tři fáze).

Osobně se domnívám, zda v tom nehrají roli nároky na izolaci v případě jednopólového zemního spojení (rozdíl skoro dvojnásobku jmenovitého). U těch nižších hladin se dá ještě nárůst napětí na nepostižených fázích proti postižené fázi udržet vyšším provedením izolace, u takové "čtyřstovky" by to asi bylo kritické. Ale jen můj názor.

U malých sítí do 22kV (35kV) lze provozovat síť jako čistě izolovanou. Nevýhodou je přepětí při zemním spojení (už to pár motorů na 6kV odskákalo),  výhodou je nenáročnost provozu.

U rozsáhlejších sítí vn je nutné použít uzemnění přes petersonovu cívku (tlumivku),  která kompenzuje zemní proudy. Ty mohou vzhledem ke kapacitě vedení proti zemi způsobit vysoké krokové napětí, proto se musí kompenzovat (postavíme indukci proti kapacitě). Výhodou je, že se tato síť dá provozovat i při ZS poměrně dlouho.

Někdy je použit neúčinně uzemněný uzel, tedy uzemnění přes odpor. Ten sice také omezí zemní proud, ale slouží pouze k detekci zemního spojení a je nutné rychlé vypnutí postiženého vývodu.

U sítí vvn by se vzhledem ke značné délce vedení (a tudíž značné kapacitě proti zemi) těžko tento zemní proud kompenzoval, zemní proudy by ohrožovaly značné okolí a i vodič o napětí 230 kV proti zemi co se válí někde na poli není to pravé ořechové. Proto se používá síť TT s rychlým vypnutím.

Podľa môjho názoru je rozdielne prevádzkovanie sieti vn a VVN dané najmä tým:

• vn siete sú takmer vždy, ak nie vždy prevádzkované ako lúčové siete, sú pomerne rozsiahle a predpokladá sa tam vysoký výskyt zemných porúch. Ak by sa prevádzkovali s účinne uzemneným uzlom transformátora, boli by veľmi často vypínané pri častých zemných poruchách. Pri tejto prevádzky sa znižujú aj náklady na uzemnenia.
• VVN siete sú väčšinou prevádzkované ako kruhované, teda pri poruche ochrany vypnú vždy iba vymedzený úsek vedenia, ktorý ostane v poruche. Dosť často sa jedná iba o prechodné poruchy, ktoré sú zlikvidované automatikami opätovného zapínania. Početnosť porúch vo VVN sústave je podstatne nižšia ako vo vn sústave. Je tu preto výhodnejšie prevádzkovať sieť s účinne uzemneným uzlom. Poruchy musia byť však vypínané v krátkom čase.
• Pri VVN sieťach by pri neúčinnom uzemnení samozrejme vznikli väčšie náklady na izoláciu, ako tu už bolo uvedené.

Dovolím si s vami nesúhlasiť. Odporník v uzle trafa neslúži iba k detekcii zemného spojenia. Možno si to pletiete s odporníkom, ktorý sa krátkodobo pripája pri sieťach kompenzovaných tlmivkov. Odporník v uzle trafa pri káblových sieťach jednak obmedzí poruchový prúd a najdôležitejši e je to, že fázovo posunie poruchový prúd natoľko, že môže dôjsť k uhaseniu oblúka v mieste poruchy. Ak by bola hodnota odporu odporníka vysoká, poruchový prúd by sa síce obmedzil na nižšiu hodnotu, no v mieste skratu by mohlo dochádzať k opakovanému zapáleniu oblúka a teda k jeho veľmi problematickém u zhasínaniu. Hodnota odporu preto musí zodpovedať celkovej kapacite káblovej siete.           

Nemá toto na starosti právě ta petersenka? Nějak si neumím představit, že by odporník cokoliv kamkoliv posouval.

Petersonka s tým nemá nič spoločné, hovorím o sieti s odporníkom v uzle. Akiste viete že poruchový prúd pri ZS predstavuje vlastne kapacitný prúd dvoch nepostihnutých fáz. Tretia je samozrejme na zemi. Odporník je pri ZS prakticky zapojený v sérii s kapacitou dvoch fáz a pripojené je to celé na združené napätie. Fázový vzťah napätia a prúdu v takomto obvode je daný pomerom odporu a kapacity. Čím vyššia kapacita (menšia reaktancia Xc) a väčší odpor tým väčší fázový posun medzi napätím a prúdom. V externom prípade sa môže blížiť k 90 stupňom. V takom to prípade sa však oblúk hasí iba veľmi ťažko. Oblúk totiž môže zaniknúť iba ak prúd prechádza nulou. Ak je však vtedy napätie maximálne, dôjde k opätovnému zapáleniu oblúka a to je celý problém. Ideálne je ak fázový posun napätia a prúdu je maximálne 45 stupňov.  Pre rozsiahlejšie siete (veľká kapacita) musí byť preto hodnota odporu menšia a tým rastie prúd odporníkom a teda aj miestom poruchy, čo má tiež svoje limity.

Čo sa týka kompenzovaných sietí s tlmivkou, tam je z dôvodu nízkeho poruchového prúdu problém zistiť na ktorom vývode je zemné spojenie. Preto sa pri ZS na krátky čas zapojí odporník ,  ktorý je na studenom konci v sérii s tlmivkov. Tým dôjde nakrátko akoby k rozladeniu obvodu a určeniu ZS. Asi tento odporník ste mal na mysli vo vašom príspevku. Toto sú však dve veci, ktoré nemajú spolu nič spoločné. Pri sieťach s odporníkom v uzle nie je problém zistiť ZS, pretože je tam veľký poruchový prúd a ochrana vždy vypína. Tam sa neprevádzkuje sieť so ZS tak ako to je bežné pri kompenzovaných sieťach.