5.2 ELEKTRICKÉ VEDENIA

 

V tejto časti sú vymenované základné elektrické parametre vedení používané pre distribúciu a prenos elektrickej energie Ukázané sú možnosti výpočtu elektrických vedení s rovnomerne rozloženými parametrami a pomocou náhradných článkov. Sú tu tiež uvedené zvláštne prípady prenosov výkonu cez elektrické vedenia na základe charakteru zakončenia vedenia.

Na záver je vysvetlený jednosmerný prenos elektrickej energie, jeho použitie a charakteristické hodnoty.

 

 

 

Obsah kapitoly 5.2

5.2.1 Základné elektrické parametre vedení
5.2.1.1 Odpor – Rezistancia
5.2.1.2 Zvod
5.2.1.3 Indukčnosť
5.2.1.4 Kapacita
5.2.2 Striedavé vedenia a siete
5.2.2.1 Výpočet vedenia s rovnomerne rozloženými parametrami
5.2.2.2 Výpočet vedenia s náhradnými článkami
5.2.2.3 Výkony v trojfázových sústavách
5.2.2.4 Zvláštne prípady prenosov
5.2.3 Jednosmerné vedenia a siete
5.2.4 Otázky ku kapitole 5.2
     

 

 

 

5.2.1  ZÁKLADNÉ ELEKTRICKÉ PARAMETRE VEDENÍ

 

K základným parametrom elektrických vedení patria:

R – jednosmerný odpor,

R – činný odpor (rezistancia),

G – zvod,

G – činná vodivosť (konduktancia),

L – indukčnosť,

X – jalový odpor (induktancia),

C – kapacita,

B – jalová vodivosť (susceptancia).

 

Pri výpočtoch jednosmerných a striedavých elektrických vedení nízkeho napätia (nn) uvažujeme obvykle len odpor resp. rezistanciu. Pri vedeniach vysokého napätia (vn) počítame okrem rezistancie aj s indukčnosťou, počítame s pozdĺžnymi parametrami R, L, ktoré sú príčinou úbytku napätia. Pri vedeniach veľmi vysokého napätia (vvn) a zvlášť vysokého napätia (zvn) a káblových vedeniach všetkých napätí počítame aj s kapacitou. Pri vedeniach nad 60 kV uvažujeme s priečnymi parametrami G, C, ktoré sú príčinou úbytku prúdu [101].

 

 

5.2.1.1 ODPOR – REZISTANCIA

 

1.  JEDNOSMERNÝ ODPOR

   Pre jednosmerné vedenie je odpor ako základný elektrický  parameter na km dĺžky daný vzťahom:

  kde je Rk odpor vodiča dĺžky ℓ = 1 km,
    ρ merný odpor,
    S prierez vodiča.

 

   Okrem merného odporu sa často používa jeho prevrátená hodnota merná vodivosť – konduktivita

   Pre elektrické vedenia je zvykom udávať ich dĺžku v km a prierez vodiča v mm2. Odpor určitej dĺžky vedenia ℓ je potom

   Teplotná závislosť odporu do 100 °C je daná vzťahom

  kde je R20 odpor pri teplote 20 °C,
    a teplotný súčiniteľ odporu,
    u teplota,
    Du oteplenie.

 

   Izolanty majú mimoriadne vysoký merný odpor, dosť závislý na  teplote. Napr. pre porcelán je to pri 20 °C – 105 Ω·cm a pri 300 °C – 107 Ω·cm.

 

2. ČINNÝ ODPOR

   Odpor vedenia pre striedavý prúd nazývame rezistancia a tá je väčšia ako u vedenia pre  jednosmerný prúd, pretože sa uplatňuje skinefekt. Ten spôsobuje vytláčanie prúdu smerom k povrchu vodiča, čím sa zmenšuje využiteľný prierez. Činný odpor je daný vzťahom

kde k je súčiniteľ rešpektujúci vplyv skinefektu závisiaci od frekvencie f a priemeru vodiča d. Pre nemagnetický materiál je

   Skinefekt môžme tiež posúdiť tak, že určíme hrúbku povrchovej vrstvy vodiča, ktorá sa zúčastňuje na vedení striedavého prúdu  tzv. hĺbka vniku

  kde je g merná vodivosť materiálu (S·mm-2·km,)
    f frekvencia (Hz),
    m0 permeabilita vákua (H·m-1),
    mr relatívna permeabilita.

 

   Pri 50 Hz je hĺbka vniku pre meď 9,5 mm a hliník 12,2 mm. Zvýšenie odporu vplyvom skinefektu je pri frekvencii 50 Hz malé. Pre vodiče s prierezom menším ako 150 mm2 je striedavý odpor vodičov oproti jednosmernému väčší o cca 1 %. Pri hliníkových a oceľohliníkových lanách dochádza k zväčšeniu striedavého odporu aj tým, že prúd prekonáva väčšiu vzdialenosť ako je dĺžka lana. Jednotlivé pramene sú stočené do skrutkovice,  pričom ich povrch je pokrytý nevodivým oxidom. Prúd  neprechádza z jedného prameňa do druhého, ale sleduje dráhu  skrutkovice, čím sa odpor zväčší o cca 1 – 2 % .

 

3. REZISTANCIA ZEME

   Zem ako vodič sa uplatňuje len pri poruchách. Jej rezistanciu ovplyvňuje len frekvencia. Rezistancia je daná vzťahom

   Pre jednosmerný prúd je rezistancia nulová a uplatňuje sa len odpor  uzemňovacích elektród. Pri 50 Hz je cca 0,05 W·km-1, čo  je oproti prechodovej rezistancii uzemnenia tiež zanedbateľné.

 

 

5.2.1.2 ZVOD

Zvod (G) ako základný elektrický parameter spôsobuje na vedení činné straty, ktoré závisia na napätí a klimatických podmienkach. Časť z nich vzniká nedokonalou izoláciou – prechodom zvodového prúdu po povrchu a vnútrajškom izolátora (vlhko a znečistenie izolátora), časť vyžiarením do okolia vodiča korónou. Pri káblových vedeniach je to nedokonalosťou dielektrika (teplota, navlhavosť, vek kábla).

 

1. ZVODOVÝ PRÚD

Zvodový prúd, ktorý tečie jednou fázou je

potom straty v jednej fáze sú

Pri trojfázovom vedení sú straty zvodom

 

2. KORÓNA

   Koróna je výboj sústredený okolo vodiča a vzniká vtedy, keď intenzita poľa na povrchu vodiča prekročí hodnotu, pri ktorej začína ionizácia vzduchu v jeho okolí. Počiatočná hodnota fázového napätia, pri ktorom vzniká výboj, je kritické napätie koróny

  kde je m1 súčiniteľ drsnosti vodiča (lano 0,85),
    m2 súčiniteľ počasia (pekne = 1, hmla = 0,8),
    d relatívna hustota vzduchu,
    r polomer vodiča (mm),
    d vzdialenosť fázových vodičov (mm).

 

   Z uvedeného vyplýva, že vznik koróny sa dá ovplyvniť voľbou " d " a " r " . Vhodné vzdialenosti a priemery vodičov, pri ktorých nemá dôjsť ku koróne, sú v tab. 5.1.

 

Tab. 5.1. Vzdialenosti a priemery vodičov, pri ktorých nedochádza ku koróne

Napätie (kV)

110

220

400

Vzdialenosť vodičov (m) ≥ ako

3

5

6

Priemer vodičov (mm) ≥ ako

12,5

26,5

50

 

Vývoj koróny je sprevádzaný svetelnými a zvukovými efektmi v  3 etapách:

  • nepravidelné sršanie a praskanie, vznikajú svetielkujúce škvrny,

  • zhustenie a zosilnenie praskania, svetielkujúce trsy, kríčky,

  • brum a temno modrý svetielkujúci závoj s ionizovaným vzduchom a ultrafialovým žiarením.

Zvod obyčajne pri bežných výpočtoch neuvažujeme (počítame s  ním od napätia 220 kV a vyššie).

 

 

5.2.1.3 INDUKČNOSŤ

 

Pri odvodení vzťahov pre indukčnosť vedenia vychádzame zo statickej definície indukčnosti

a zo zákona celkového prúdu

  kde je F magnetický tok (Wb),
    I prúd (A),
    H intenzita magnetického poľa  (A·m-1),
    dĺžka vedenia (m).

 

1. Vlastná indukčnosť vodiča dĺžky 1 km je potom daná vzťahom

  kde je r polomer vodiča,
    k súčiniteľ pre výpočet efektívneho polomeru vodiča pre rôzny materiál (0,779 pre plný nemagnetický vodič),
    re efektívny polomer, ktorý súvisí s konštrukciou vodiča a jeho magnetickými vlastnosťami (0,8 pre AlFe lano).

Indukčnosť 1 vodiča dvojvodičového vedenia dĺžky 1 km je

kde a je vzdialenosť vodičov. V literatúre sa často používa vzťah

Uvedené vzťahy platia pre indukčnosť jednofázového vedenia, ale aj pre trojfázové vedenie s vodičmi umiestnenými vo vrcholoch rovnostranného trojuholníka, kde sa za a dosadí stredná vzdialenosť vodičov as.

a)

b)

c)

Obr. 5.4. Usporiadanie vodičov dvojitého vedenia (a), trojitého s vodičmi vo vrcholoch rovnostranného trojuholníka (b) a trojitého s vodičmi vo vrcholoch všeobecného trojuholníka (c)

 

2. Indukčnosť trojfázového vedenia

   Trojfázové vedenie s vodičmi usporiadanými do všeobecného trojuholníka (obr. 5.4b) bude mať vzhľadom k rôznym vzdialenostiam vodičov indukčnosť každého vodiča inú, čo má za následok vznik napäťovej nesymetrie na vedení napriek súmernosti zdroja a  záťaže.

   Ak chceme vzniku takejto nesymetrie zabrániť, musíme polohu vodiča po určitých úsekoch navzájom vystriedať – transponovať. Možné spôsoby vystriedania vodičov sú uvedené na obr. 5.5 a 5.6. Ak každý vodič zaujme na rovnakých úsekoch všetky tri polohy, potom bude indukčnosť každého vodiča rovná strednej hodnote indukčnosti všetkých vodičov.

   Pretože L11=L22=L33, môžeme vlastnú indukčnosť označiť L a vzťah pre indukčnosť   jednotlivých vodičov bude

   Miesto výmeny polohy vodičov na vedení sa nazýva zákrut. Zákruty môžu byť úplné (všetky vodiče zmenia svoju polohu), alebo čiastočné (len dva vodiče zmenia svoju polohu). Vedenia môžu mať v praxi rôzny počet zákrutov. Nevýhodou pri striedaní fáz je, že na konci vedenia nie sú fázy v rovnakom poradí ako na začiatku (obr. 5.5). Dá sa to odstrániť pridaním jedného zákrutu navyše (obr. 5.6).

 

Obr. 5.5. Transpozícia vedenia – sled fáz na začiatku a na konci je iný

 

 

Obr. 5.6. Transpozícia vedenia – sled fáz na začiatku a na konci je rovnaký

 

   V sieťach vn sa z ekonomických dôvodov transpozícia nerobí (drahý zákrutový stožiar). Vo vvn sieťach sa v minulosti robil zákrut na každých 30 km. V súčasnosti je napr. na Slovensku 14 transponovaných vedení vvn a zvn so zákrutmi na každých 40 až 80 km dĺžky.

 

Obr. 5.7. Transpozičný stožiar [149]

 

3.  Indukčnosť vedenia so zväzkovými vodičmi

   Pre zmenšenie indukčnosti vedenia, ale hlavne kvôli obmedzeniu strát korónou, sa pre vedenia vvn a zvn používajú zväzkové vodiče. Je to systém lán elektricky a mechanicky spojených  rozperkami, ktoré udržujú vodiče mechanicky od seba a správajú sa  tak, ako keby  išlo o vodič s polomerom

  kde je r polomer jednotlivého vodiča,
    a1n vzdialenosti vodiča 1 od vodiča n vo zväzku,
    n počet vodičov vo zväzku.

   Indukčnosť vedenia so zväzkovými vodičmi je daná vzťahom

   Vzdialenosť vodičov vo zväzku sa pohybuje medzi 50 – 60 cm. Počet vodičov vo zväzku závisí na napäťovej hladine, pre 220 kV sa používa dvojzväzok, pre 400 kV trojzväzok.

   Napr. pre 220 kV je dvojzväzok drahší asi o 21 %, reaktancia vedenia je však menšia o 25 % a prenosová schopnosť sa zvýši o 30 %. Reaktancia vzdušného vedenia jedného vodiča je 0,4 Ω·km-1, dvojzväzku 0,3 Ω·km-1 a trojzväzku 0,25 Ω·km-1.

 

4. Indukčnosť káblových vedení

   Pri káblových vedeniach závisí vzťah pre výpočet na type kábla. Pre trojžilový kábel s vodičmi kruhového prierezu bez kovového obalu je vzorec rovnaký ako pre vonkajšie vedenie.

  kde je a vzdialenosť osí vodičov,
    re ekvivalentný polomer žily.

 

   Pretože a je malé, je indukčnosť kábla s kruhovými vodičmi podstatne menšia ako vonkajšieho vedenia (u kábla so sektorovými žilami je ešte o 5 až 10 % menšia).

 

   Jednožilový kábel s kovovým obalom alebo trojplášťový kábel má indukčnosť

 kde rp je vnútorný polomer plášťa.

 

 

5.2.1.4 KAPACITA

 

Vzťah medzi nábojom Q, kapacitou C a potenciálom V opisuje  rovnica

Potenciál je

   Ak uvažujeme 2 body v elektrickom poli vodiča, v kolmých  vzdialenostiach x1 a x2 od osi vodiča, je medzi nimi potenciálový rozdiel

   Výsledné potenciály vodičov v elektrickom poli sa skladajú z vlastného a vzájomného potenciálu, ktoré závisia len na polomere a geometrickom usporiadaní vodičov.

 

1. Kapacita trojfázového vedenia

   Jednotlivé vodiče viacvodičového vedenia majú kapacitu voči zemi, ktorú podľa obr. 5.9 označujeme „k“ a kapacity voči ostatným vodičom, ktoré označujeme „k´“ a nazývajú sa čiastkové kapacity. Kapacity voči zemi a medzi vodičmi tvoria celkovú alebo prevádzkovú kapacitu vodiča.

 

Obr. 5.9. Kapacity trojfázového vedenia

 

Celková prevádzková kapacita jedného vodiča trojfázového vedenia za predpokladu, že k1 = k2 = k3 = k,  k'12 = k'23 = k'13 = k' bude

Cp = k + 3 k´ .

 

2. Kapacita dvojvodičového vedenia

 

Obr. 5.10. Čiastkové kapacity dvojvodičového vedenia

 

  Pre dvojvodičové vedenie platí podľa obr. 5.10 pre prevádzkovú kapacitu vodiča

a pre transponované vodiče

   Uvedené vzťahy platia aj pre kapacity vedení so zväzkovými vodičmi, len za polomer musíme dosadiť náhradný polomer zväzku rzv. U vedení so zemnými lanami ovplyvňuje zemné lano kapacity medzi vodičmi, ale výslednú kapacitu neovplyvňuje (má nulový potenciál a čiastkovú kapacitu proti zemi).

 

3. Kapacita káblového vedenia

   Kapacita káblových vedení závisí na ich konštrukčnom usporiadaní a na permitivite použitého izolačného materiálu. Káble jednožilové a viacžilové s kovovým plášťom pre každú žilu majú len kapacitu proti tomuto plášťu a táto kapacita je zároveň prevádzkovou kapacitou. Je daná vzťahom

  kde je r1 polomer žily,
    r2 polomer vnútornej plochy kovového plášťa.

 

  Po dosadení za ε0 = 8,8541 nF·km-1 a úprave dostaneme

   Trojžilové káble so spoločným kovovým plášťom sa z hľadiska kapacity správajú ako symetrizované trojfázové vzdušné vedenie, pri celoplástových kábloch závisí kapacita aj na spôsobe  uloženia. Vo všeobecnosti je kapacita káblov oveľa vyššia ako kapacita vonkajších vedení (cca 10 krát).

 

 

5.2.2 STRIEDAVÉ VEDENIA A SIETE

 

Trojfázové vedenia a siete nn a vn

Tieto vedenia sa používajú pre zásobovanie priemyslu, poľnohospodárstva, elektrickej vozby mestskej a železničnej, menších miest a dedín. Pri výpočtoch sa vychádza z predpokladu, že sústava je súmerná a všetky napätia a prúdy majú harmonický priebeh. Pozdĺžna impedancia je konštantná po celej dĺžke vedenia a priečna admitancia sa zanedbáva. Pri sieťach nn sa môže tiež  zanedbať reaktancia.

Pri výpočtoch uzlových sietí vn sa zisťujú predovšetkým prúdové a napäťové pomery v jednotlivých vedeniach a uzloch pri normálnych podmienkach a pri typických poruchách siete. Najvhodnejšia metóda pre výpočty je metóda uzlových napätí. Vzhľadom na predpoklad symetrie sústavy stačí vypočítať prúdy a napätia pre jednu fázu s tým, že výsledky v ostatných fázach sú rovnaké, ale len pootočené o 120 resp. 240 stupňov.

 

Trojfázové vedenia a siete vvn a zvn

Vedenia vvn sa používajú pre zásobovanie veľkých spotrebiteľov, striedavej elektrickej vozby, veľkých miest a sú aj súčasťou distribučnej a prenosovej sústavy. Slúžia tiež na prepojenie so zahraničím.

Pri výpočtoch sa vychádza z predpokladu, že vedenia sú súmerné a všetky napätia a prúdy majú harmonický priebeh. Pozdĺžna impedancia a priečna admitancia sú konštantné po celej dĺžke vedenia. Vzhľadom na predpoklad symetrie sústavy stačí vypočítať prúdy a napätia pre jednu fázu s tým, že výsledky v ostatných fázach sú rovnaké, ale len pootočené o 120 resp. 240 stupňov. Výpočty môžu byť vykonané dvoma metódami: 

  • metódou rešpektujúcou homogenné vedenie s rozloženými parametrami,

  • metódou náhradných článkov.

5.2.2.1 Výpočet vedenia s rovnomerne rozloženými parametrami

Pri tomto type výpočtov predpokladáme líniové vedenie a parametre R, L, C, G rovnomerne rozložené po jeho celej dĺžke pričom sa  nemenia (homogenné vedenie). Napätie a prúd sú funkciou miesta a času. Pri známych hodnotách fázového napätia a prúdu na začiatku vedenia sa hodnoty na konci vypočítajú podľa vzťahov

kde

Blondelove konštanty dlhého vedenia a platí pre ne vzťah

˙

 

Merná komplexná miera prenosu a vlnová impedancia sú dané vzťahom

  kde je – merná komplexná miera prenosu  (km-1),
    – vlnová impedancia (W·km-1),
    – pozdĺžna impedancia nakrátko (W·km-1),
    – priečna impedancia nakrátko (S·km-1),
    α – merná miera tlmenia (dB·km-1),
    β – merná miera fázového posunu (rad·km-1),

 

 

5.2.2.2 Výpočet vedenia s náhradnými článkami

Parametre vedenia sú u tejto metódy sústredené do jedného miesta. Náhradný článok predstavuje dvojbran v tvare π - článku (obr. 5.11), T - článku (obr. 5.12) alebo Γ - článku (obr. 5.13).  V článkoch je pozdĺžna impedancia Ż = R + jωLpriečna admitancia Ÿ = G + jωC.

 

Obr. 5.11. Náhradný π - článok dlhého vedenia

 

 

Obr. 5.12. Náhradný T - článok dlhého vedenia

 

 

Obr. 5.13. Náhradný Γ - článok dlhého vedenia

 

V tab. 5.2 sú uvedené Blondelove konštanty dlhého vedenia pre jednotlivé spôsoby výpočtu fázového napätia a prúdu na začiatku vedenia, ak poznáme hodnoty na jeho konci. Náhradný π-článok a T-článok sa používa pre výpočty vonkajšieho vedenia dĺžky do 300 km a káblového do 100 km. Náhradný Γ-článok sa používa pre výpočty vonkajšieho vedenia do dĺžky 100 km a káblového do 25 km.

 

Tab. 5.2. Blondelove konštanty

Spôsob riešenia

homogenné vedenie

π - článok

T - článok

Γ - článok

1

 

 

5.2.2.3 Výkony v trojfázových sústavách

 

V striedavých sústavách dochádza vplyvom záťaže k fázovému posunu medzi časovými priebehmi prúdu a napätia o uhol φ, obr. 5.14.

 

Obr. 5.14. Fázorový diagram prúdu a napätia pri záťaži induktívneho charakteru

 

V trojfázových striedavých sústavách sú definované nasledujúce výkony:

 
  zdanlivý výkon jednofázový
  zdanlivý výkon trojfázový
  činný výkon jednofázový
  činný výkon trojfázový
  jalový výkon jednofázový
  jalový výkon trojfázový

 

Vo vzťahoch sú Uf a I fázové hodnoty napätia a prúdu, U je združené napätie a φ je fázový posun medzi napätím a prúdom.

 

 

5.2.2.4 Zvláštne prípady prenosov

 

Vedenie zakončené vlnovou impedanciou

Na vedení zakončenom impedanciou Ż2 = ŻV neexistujú odrazy a platí

˙

Prúd a napätie majú len postupnú vlnu a ich pomer je v každom mieste rovný veľkosti vlnovej impedancie. Z hľadiska prenosu energie tento stav je optimálny a preto sa v prevádzke vždy snažíme čo najviac sa k nemu priblížiť, predovšetkým pri prenosoch na veľké vzdialenosti. Prúd, ktorý preteká vedením zakončeným vlnovou impedanciou, sa nazýva prirodzený prúd a prenášaný výkon sa nazýva prirodzený výkon.

 

Vedenie naprázdno

Z vedenia pracujúceho naprázdno nie je odoberaný žiadny výkon a platí

Vstupná impedancia vedenia potom bude

Pri stave naprázdno prechádza vedením nabíjací prúd, ktorý  uzaviera kapacitu vedenia Cpk. Na začiatku vedenia je nabíjací prúd maximálny, lineárne klesá a na konci vedenia je nulový.

Nabíjaciemu prúdu zodpovedá nabíjací výkon, ktorý odoberá vedenie zo sústavy.

Kapacitný nabíjací prúd spôsobuje zmenu napäťových pomerov vo vedení naprázdno. Prejaví sa to zvýšením napätia na konci vedenia oproti začiatku. Táto skutočnosť sa nazýva Ferrantiho jav a ten je z prevádzkového hľadiska veľmi nepriaznivý. Napríklad pri poruche a náhlom odpojení záťaže na dlhom vedení môže dôjsť k prierazu izolácie.

 

Vedenie nakrátko

Pri tomto stave je vedenie na konci skratované a platí:

Vstupná impedancia vedenia potom bude

Zo vstupných impedancií vedenia pri stave naprázdno a nakrátko sa tiež vypočíta vlnová impedancia

 

Tab. 5.3. Informatívne hodnoty vlnovej impedancie a prirodzeného výkonu

Vedenie

Počet vodičov na fázu

    6 kV káblové

1

20 – 50

0,7 – 1,8

  22 kV káblové

1

40 – 80

6 – 12

  22 kV vonkajšie

1

420 – 540

0,9 – 1,2

110 kV vonkajšie

1

370 – 400

30 – 33

220 kV vonkajšie

1

390

120

400 kV vonkajšie

3

280

580

 

 

 

5.2.3 JEDNOSMERNÉ VEDENIA A SIETE

V súčasnosti majú jednoduché jednosmerné vedenia len obmedzené použitie pre rozvody elektrickej energie. Používajú sa napríklad pre napájanie núdzového osvetlenia a náhradných zdrojov. Rozvod býva dvojvodičový, alebo jeden pól môže byť uzemnený. Výrazné použitie majú jednosmerné siete v elektrickej vozbe a technologických procesoch, v priemyselných pohonoch, v metalurgickom a chemickom priemysle.

Obnovenie používania jednosmerných prenosov v elektrizačných sústavách v poslednej dobe našlo uplatnenie najmä pre:

  • prepojenie dvoch sústav s rôznymi frekvenciami ako jednosmerné spojky,

  • reguláciu prenášaného výkonu medzi sústavami,

  • prenos veľkých výkonov na veľké vzdialenosti,

  • dlhé podmorské káblové vedenia,

  • zvýšenie prenosovej schopnosti sústavy, ktorej prenosová schopnosť je obmedzená stabilitou paralelného chodu generátorov.

 

Jednosmerné prenosy prinášajú tieto výhody:

  • náklady na výstavbu stožiarov a vodičov sú menšie (nižšie stožiare, len dva vodiče),

  • ako spätný vodič sa môže použiť zem,

  • nie je skinefekt,

  • nie sú dielektrické a hysterézne straty a straty vírivými prúdmi,

  • existuje jednoduchá regulácia veľkosti a smeru toku výkonu,

  • používajú jednoduchšiu izoláciu a tým majú možnosť použitia vyššieho napätia,

  • úbytok napätia je menší než pri striedavom prenose,

  • prenosová  schopnosť je väčšia ako pri striedavom prenose,

  • menšie straty oproti stratám v striedavých sieťach,

  • koróna vzniká až pri vyššom napätí.

 

Nevýhody jednosmerných prenosov sú:

  • nákladné usmerňovače a striedače,

  • pri použití zeme ako vodiča vznikajú bludné prúdy a elektrochemická korózia.

Po všetkých technických stránkach je jednosmerný prenos výhodnejší než striedavý, ale má väčšie investičné náklady.

a) Vedenie napájané z jednej strany

 

Obr. 5.15. Jednosmerné vedenie napájané z jednej strany

 

Predpokladáme, že vedenie je dvojvodičové, obidva vodiče sú z rovnakého materiálu, s identickým merným odporom r a prierezom S. Úbytok napätia na konci vedenia sa môže počítať dvoma spôsobmi:

  • Metódou superpozície, keď sa spočítajú úbytky napätia vyvolané jednotlivými odbermi v úseku od napájania k miestu odberu.

  • Metódou adičnou, keď sa spočítajú úbytky v úsekoch medzi jednotlivými odbermi, spôsobené celkovými prúdmi tečúcimi v týchto úsekoch

Straty na jednosmernom vedení sú dané súčtom strát v jednotlivých úsekoch

b) Vedenie napájané z dvoch strán rovnakým napätím

 

Obr. 5.16. Jednosmerné vedenie napájané z dvoch strán

 

Pri riešení postupujeme tak, že prúd dodávaný z napájača B uvažujeme ako záporný odber  - IB a problém prevedieme na jednostranne napájané vedenie. Úbytok napätia medzi napájačmi A a B považujeme za nulový (UA = UB). Potom môžme vypočítať úbytok na vedení

Prúd dodávaný z napájača B potom bude

V prípade, že vedenie je napájané z dvoch strán rôznym napätím, riešime jeho napájanie metódou superpozície a uvažujeme s vyrovnávacím prúdom   

 

 

 

 

5.2.4 Otázky ku kapitole 5.2

 

  1.    Aké sú základné parametre elektrických vedení?

  2.    Aký je rozdiel medzi jednosmerným a striedavým odporom?

  3.    Čo spôsobuje zvod na vedení?

  4.    Ako vzniká na vedení koróna?

  5.    Ako sa zabráni nesymetrickej indukčnosti vedenia?

  6.    Aké sú kapacity trojfázového vedenia?

  7.    Pri akých výpočtoch sa používajú Blondelove konštanty?

  8.    Vysvetlite použitie náhradných článkov pri výpočte vedení!

  9.    Aké sú zvláštne prípady prenosu na vedeniach?

  10.    Aké sú výhody a nevýhody jednosmerných prenosov elektrickej energie?