Jít na vyhledávání

Topologie distribučních sítí

Výklad

Základem každé distribuční soustavy jsou linky velmi vysokého napětí rozbíhající se z elektrických stanic přenosové soustavy (Zdroj: © jetcityimage / stock.adobe.com)

Základem každé distribuční soustavy jsou linky velmi vysokého napětí rozbíhající se z elektrických stanic přenosové soustavy

Distribuční sítě plynule navazují na sítě nadřazené přenosové soustavy a jejich primární funkcí je zásobování koncových odběratelů elektrickou energií. Odběratelů je samozřejmě mnoho a mají různé nároky na množství i kvalitu dodávané energie.

Páteřními linkami přenosové soustavy protékají výkony velkých systémových elektráren a z důvodu snížení ztrát jsou provozovány na napěťových úrovních 400 kV a 220 kV. Takové napětí je pro distribuci zcela nevhodné, a proto jsou distribuční sítě tvořeny několika nižšími napěťovými úrovněmi. Z transformačních uzlů, tvořících hranici mezi přenosem a distribucí, vychází základní distribuční sítě (linky velmi vysokého napětí 110 kV), které se dále transformují na sítě vysokého napětí (6 až 35 kV) a v blízkosti odběrných bodů dochází k další transformaci na úroveň nízkého napětí 400/230 V.

Jednotlivé sítě distribuční soustavy mají svá specifika i převládající způsoby zapojení – topologii. Mezi hlavní faktory ovlivňující topologii sítě patří rozmístění a velikost zdrojů a spotřebičů, vzdálenosti mezi jednotlivými objekty a v neposlední řadě také důležitost spolehlivého a kontinuálního napájení spotřebičů v síti.

Nejpoužívanější typy a topologie elektrických sítí jsou:

Radiální paprsková síť

Fragment paprskové sítě

Fragment paprskové sítě

Jak již název napovídá, u paprskové sítě se od jednoho zdroje radiálně rozbíhají vedení, napájející zapojené spotřebiče. Je to nejjednodušší typ sítě, který se dá realizovat s minimálními prostředky. Na druhou stranu má paprsková síť nejnižší míru provozní spolehlivosti. Každá porucha na určitém paprsku znamená ztrátu napájení všech jeho spotřebičů.

Pokud je napájecí paprsek delší a spotřebiče nebo rozvodnice jsou k němu připojovány průběžně pomocí odboček, jde o radiální síť s průběžným rozvodem. V sítích nízkého napětí se často používá k napájení maloodběratelů nebo pouličních lamp. Jednostranné napájení dlouhého paprsku však může zapříčinit kolísání napětí na jeho druhém konci.

Radiální síť s průběžným rozvodem

Radiální síť s průběžným rozvodem

Paprskovitou topologii mají i nadřazené sítě vysokého napětí. Celá větev je napájena z jednoho místa a při poruše na této větvi je bez elektřiny poměrně velký počet odběratelů, protože neexistuje alternativní možnost napájení. Lokalizace poruchy v síti vysokého napětí se provádí postupným vymezováním – odpínáním jednotlivých úseků nebo odboček postiženého vedení do nalezení oblasti s poruchou, která zůstane odpojena až do odstranění poruchy.

Nejpraktičtějším příkladem paprskové topologie je rozvod nízkého napětí 110 V v Severní Americe. Vzhledem k omezené délce přípojného vedení (kolem 80 m) z důvodu povolené tolerance napětí v odběrném místě je každý odběratel napájen samostatným vedením v paprskové (hvězdicové) topologii.

Okružní síť

Okružní síť se zasmyčkováním paprsků

Okružní síť se zasmyčkováním paprsků

Řešením problému dlouhých paprsků je jejich zasmyčkování. Tím se rozumí připojení volného konce paprsku na tu samou přípojnici, z které je paprsek napájen. Zasmyčkováním vedení vzniká okružní síť s menším kolísáním napětí. Velkou výhodou odběrných míst nebo rozvaděčů v uzavřeném okruhu je možnost jejich napájení ze dvou stran. Důležité spotřebiče tak mají vyšší spolehlivost dodávek elektrické energie. I když vznikne v některém místě okruhu poruchový stav, tato část se izoluje (odpojí) a rozpojený okruh se dočasně provozuje ve formě dvou samostatných paprsků.

V distribuční síti pracují ve zdvojeném zakruhovaném zapojení také sítě velmi vysokého napětí 110 kV. Porucha na libovolné části vedení, při tomto zapojení, zpravidla nemá vliv na spolehlivost dodávky elektřiny. Vyčleněním poruchového úseku vedení a okamžitou automatickou rekonfigurací sítě většinou nedochází k omezení dodávky zákazníkům. V sítích nízkého napětí se okružní sítě používají u kabelových rozvodů.

Uzlová síť

Ještě bezpečnější, z pohledu dodávky elektrické energie, je uzlová síť. Vzniká vzájemným propojením většího množství podružných rozvaděčů, připojených prostřednictvím distribučních transformátorů na minimálně dva primární napájecí zdroje. Charakteristikou uzlové sítě je skutečnost, že každé odběrné místo může být napájeno z několika (minimálně ze dvou) stran. Uzlová síť často pokrývá velká území s četnými odběry, ale navzdory tomu má ze všech topologických zapojení nejmenší kolísání napětí a nejvyšší provozní spolehlivost. Určitou nevýhodou těchto sítí je větší finanční náročnost a v důsledku propojitelnosti i větší zkratové poměry. Pokud je distribuční síť nízkého napětí uzlová, je obyčejně nadřazená místní síť vysokonapěťových napájecích vedení, čistě radiální.

Uzlová síť v městské aglomeraci

Uzlová síť v městské aglomeraci

Nejčastěji se uzlové sítě kabely propojených rozvaděčů využívají v husté městské zástavbě a k napájení větších průmyslových podniků. Velká variabilita napájecích cest zvyšuje množství alternativ provozu sítě, i když v určitých variantách nemusí být maximální propustnost kabelů optimálně využita.

Distribuční sítě, skládající se ze tří napěťových úrovní, bývají většinou koncipovány jako okružní na úrovni velmi vysokého napětí a převážně jako radiální na úrovni vysokého napětí. Na úrovni nízkého napětí jsou sítě provozovány jako paprskové nebo uzlové, ve výjimečných případech i jako okružní. Konkrétní zapojení závisí na mnoha faktorech a většinou reflektuje technické a finanční možnosti i historické souvislosti. Specifické uzlové sítě se nejčastěji využívají ve městech.

Vrátit se nahoru
detail