Princípy prenosu a rozvodu elektrickej energie

Elektrická energia je v súčasnosti najpoužívanejšou sekundárnou energiou, a to vďaka jej čistote, univerzálnosti, možnosti prenosu na diaľku a ľahkému rozvodu. Jej podstatou je tok voľných elektrónov pri vodivom spojení miest s rozdielnym elektrickým potenciálom.

Elektrizačná sústava

Elektrizačná sústava (ES), alebo zjednodušene elektrická sieť, zahŕňa všetky zariadenia slúžiace na získanie elektrickej energie a na jej prenos a rozvod až po jednotlivé spotrebiče. ES predstavuje funkčný celok, ktorý pozostáva z elektrární, elektrických staníc, elektrických vedení, riadiacich, meracích, regulačných a ochranných systémov a pomocných zariadení, a samozrejme ľudí, ktorí ES navrhujú a prevádzkujú.

Súčasti elektrizačnej sústavy

  1. Elektrárne: Zariadenia na výrobu elektrickej energie premenou z rozličných druhov energií na energiu elektrickú. Podľa prvotného zdroja energie sa elektrárne delia na vodné, veterné, slnečné (solárne) a tepelné. Tepelné elektrárne sa ďalej členia podľa zdroja tepla na jadrové (nukleárne palivo) a tepelné elektrárne na fosílne palivá (čierne uhlie, hnedé uhlie, mazut, plyn, odpad). Podľa druhu poháňacieho stroja sa rozlišujú elektrárne s parnými turbínami, plynovými turbínami a spaľovacími motormi. Klasická elektráreň je elektráreň, v ktorej sa elektrická energia vyrába premenou z tepelnej energie získanej spaľovaním fosílnych palív.
  2. Prenosová sústava: Prenáša elektrickú energiu z elektrární do veľkých elektrických staníc alebo uzlov spravidla vyššieho napätia. Na Slovensku je prenosová sústava tvorená sieťami 400 a 220 kV.
  3. Distribučná sústava: Predstavuje vzájomne prepojené elektrické vedenia veľmi vysokého, vysokého a nízkeho napätia, ako aj elektroenergetické zariadenia potrebné na distribúciu elektriny na časti vymedzeného územia. Miestna distribučná sústava (MDS) je distribučná sústava, do ktorej je pripojených najviac 100 000 odberných miest. Je zvyčajne pripojená do nadradenej regionálnej distribučnej sústavy.

Alternátor

Alternátor je elektrický stroj, alebo inými slovami generátor, ktorý využitím točivého magnetického poľa mení mechanickú energiu na elektrickú. Alternátor je zdrojom striedavého prúdu a napätia.

Prenos elektrickej energie

Prenos elektrickej energie sa uskutočňuje medzi elektrárňami a veľkými elektrickými stanicami. Tento prenos môže byť drôtový alebo bezdrôtový, ktorý patrí medzi perspektívne metódy.

Drôtový prenos

Vzhľadom na to, že pri prenose striedavého prúdu sú straty úmerné druhej mocnine prúdu, je výhodné, aby bolo prenášané čo najvyššie napätie. Elektrické vedenia sú navzájom poprepájané a preto výpadok niektorej vetvy ešte nemusí spôsobiť výpadok elektrickej energie v niektorom regióne. Samozrejme že najväčšie elektrické výkony sa prenášajú vo vedeniach 400kV a 220kV. Menšie elektrické výkony sú prenášané vedeniami 110kV. Krátke vzdialenosti (napríklad medzi obcami) sú prenášané vedeniami 22kV. Transformátorové stanice z 22kV na 400V sú umiestnené na stĺpoch a malých tranformátorovniach.

Prečítajte si tiež: Definícia elektrickej siete

Bezdrôtový prenos energie (IPE)

Myšlienka bezdotykového prenosu energie pomocou elektrického, magnetického alebo elektromagnetického poľa sa objavila už v ranom štádiu praktického využitia elektrickej energie. Priekopníkom v tejto oblasti bol Nikola Tesla, ktorý vynašiel a demonštroval systémy na prenos energie (1888 - 1890) s využitím elektrického poľa a, čo bolo ešte dôležitejšie, rezonančnú indukčnú väzbu na krátku vzdialenosť.

Základný princíp induktívne spojeného systému na prenos energie pozostáva z vysielacej cievky L1 a prijímacej cievky L2. Obidve cievky tvoria systém magneticky viazaných induktorov. Striedavý prúd v cievke vysielača generuje magnetické pole, ktoré indukuje napätie v cievke prijímača. Účinnosť prenosu energie závisí od väzby (k) medzi induktormi a ich kvalitou (Q).

V súčasnosti sa používanie IPE systémov rozšírilo na obytné a komunikačné zariadenia, elektrické vozidlá, letecký či biomedicínsky priemysel, ako aj na aplikácie v oblasti robotiky a vysokorýchlostných technológií. Z hľadiska elektrických zákonitostí sú IPE zariadenia vo svojej podstate transformátorom, ktorý prenáša elektrickú energiu z primárneho bloku na sekundárny prostredníctvom magnetickej väzby. Používanie IPE eliminuje problémy spôsobené elektrickými kontaktmi (priestor, iskrenie, vznik elektrických oblúkov, opotrebovanie, korózia). Rozdiel medzi IPE a normálnymi transformátormi spočíva v tom, že najmenej jedna časť zariadenia sa pohybuje lineárne, rotáciou alebo iným spôsobom, a preto nie je magnetický obvod úplne uzavretý.

Technologické systémy IPE majú v porovnaní so systémami na nabíjanie malých prenosných zariadení, menej stupňov voľnosti, zvyčajne jeden alebo dva (k dispozícii je celkovo až šesť stupňov voľnosti - osi X, Y, Z a tri Eulerove uhly, pozn. Technologické aplikácie vyžadujú prenos pomerne vysokého výkonu, zo stoviek wattov na desiatky alebo dokonca stovky kilowattov. Stabilita a vysoká účinnosť sú hlavnými požiadavkami na systémy IPE používané v technologických aplikáciách, čo vyžaduje starostlivý návrh a výber komponentov a pokročilý systém riadenia.

Rozvod elektrickej energie

Rozvod elektrickej energie predstavuje distribúciu elektrickej energie od prenosovej sústavy ku koncovým odberateľom. Tento proces zahŕňa transformáciu napätia na rôzne úrovne a rozvetvenie elektrickej siete, aby sa energia dostala do domácností, podnikov a iných odberných miest.

Prečítajte si tiež: Odpočet DPH pri montáži – Podmienky

Elektrické silové rozvody v obytných budovách

Elektrické silové rozvody v obytných budovách sa skladajú z niekoľkých dôležitých častí, ktoré zabezpečujú bezpečné a spoľahlivé dodávanie elektrickej energie do všetkých častí budovy:

  1. Prípojka: Miesto, kde sa elektrická energia privádza do budovy z verejnej siete. Elektrická prípojka sa začína odbočením od zariadenia verejného rozvodu elektrickej energie smerom k odberateľovi.
  2. Hlavný istič: Zariadenie, ktoré slúži na odpojenie celej budovy od elektrickej siete v prípade poruchy alebo potreby.
  3. Elektromerová skriňa: Skriňa, v ktorej sa nachádza elektromer, ktorý meria spotrebu elektrickej energie v budove. Bod rozdelenia nesmie byť realizovaný pred meraním elektrickej energie v plombovateľnej časti elektromerového rozvádzača.
  4. Rozvádzač: Skriňa, z ktorej sa elektrická energia rozvádza do jednotlivých obvodov v budove.
  5. Elektrické obvody: Sústava vodičov, ktoré vedú elektrickú energiu k jednotlivým spotrebičom a zariadeniam v budove.
  6. Zásuvky a vypínače: Zariadenia, ktoré slúžia na pripojenie spotrebičov a zariadení k elektrickej sieti a na ovládanie osvetlenia.
  7. Ochranné zariadenia: Zariadenia, ktoré slúžia na ochranu osôb a majetku pred úrazom elektrickým prúdom alebo požiarom.

Bezpečnosť, spoľahlivosť, funkčnosť a estetika

Elektrické rozvody musia byť navrhnuté a realizované tak, aby minimalizovali riziko úrazu elektrickým prúdom alebo požiaru. Elektrické rozvody by mali zabezpečiť spoľahlivé dodávanie elektrickej energie do všetkých častí budovy. Elektrické rozvody by mali spĺňať požiadavky na funkčnosť a komfort. Elektrické rozvody by mali byť esteticky umiestnené a nemali by narúšať vzhľad interiéru.

Elektrická prípojka

Elektrická prípojka sa začína odbočením od zariadenia verejného rozvodu elektrickej energie smerom k odberateľovi. Bod rozdelenia nesmie byť realizovaný pred meraním elektrickej energie v plombovateľnej časti elektromerového rozvádzača. Za bodom rozdelenia sa vodiče PE a N nesmú spájať. V bode rozdelenia musia byť na pripojenie ochranných a neutrálnych vodičov samostatné svorky alebo prípojnice. Elektrické prípojky vyhotovené káblom musia mať prierez 4×16 mm2 Al, pri odbočení zo samostatného istiaceho prvku v rozvojovej skrini, alebo 4×25 mm2 pri odbočení T spojkou. Pri odbočení káblovej prípojky zo vzdušného vedenia, prípojková skriňa vo výške 2,5 až 3 m. Kábel musí byť do výšky minimálne 2,5 m chránený ochrannou rúrkou proti mechanickému poškodeniu. Každé odberné zariadenie sa pripája k rozvodu dodávateľa el. Pred prípojkovou skriňou musí byť min.

Inteligentné siete a systémy

V súčasnosti sú využívané pokročilé spôsoby vytvárania projektovej dokumentácie prostredníctvom BIM (Building Information Modeling). Každá časť elektrickej siete môže byť riadená sofistikovanými spôsobmi a vtedy hovoríme o inteligentných sieťach alebo inteligentných inštaláciách. Vytvorenie projektu elektroinštalácie rodinného domu, ako aj projektu časti distribučnej siete, či projektu pokročilej inštalácie s inteligentnými prvkami sú súčasťou štúdia.

Prečítajte si tiež: Prenos daňovej povinnosti a ručenie

tags: #prenos #a #rozvod #elektrickej #energie #princíp

Ďalšie články