Padlý strom, dotyk větve a další podobné situace, k nimž často dochází v distribuční síti vysokého napětí, vedou k nebezpečným jevům, jako je přepětí nebo krokové napětí, které ohrožuje lidi i hospodářská zvířata v blízkosti stožárů elektrického vedení. Tým vědců z výzkumného centra RICE Fakulty elektrotechnické (FEL) Západočeské univerzity v Plzni (ZČU) vyvinul zcela nový systém, který na rozdíl od dosud používaných prostředků dokáže nebezpečné jevy úplně eliminovat a řeší i další problémy. Prototyp zařízení, které může výrazně zvýšit bezpečnost a spolehlivost dodávky elektrické energie, odborníci v současné době testují v podmínkách reálné distribuční sítě.
„Kompenzace zemních poruch je klíčová součást chránění distribučních sítí vysokého napětí a její rozvoj vyžaduje nasazení nejnovějších technologií. Náš systém tvoří aktivní zdroj, kterým můžeme generovat jakýkoliv potřebný proud, což je základním předpokladem efektivní kompenzace vzniklé poruchy,“ popisuje Tomáš Komrska z výzkumného centra RICE Fakulty elektrotechnické ZČU.
Připomíná, že distribuční sítě vysokého napětí tvoří jednu z posledních částí distribuční soustavy. Stožáry vedení jsou přitom často v dosahu lesních porostů a současně oblíbenou zastávkou ptactva. Dotyk větve, pád stromu nebo i dotyk ptačích křídel, při němž dojde k propojení vodiče proudu se stožárem, jsou tak nejčastějšími příčinami zemních spojení a jimi způsobených poruch.
V naprosté většině případů se jedná o události kratší než několik vteřin, které koncový spotřebitel ani nezaznamená. Může se ale jednat i o poruchy trvalejšího charakteru, při nichž dojde k přerušení dodávky proudu.
Zařízení pro kompenzaci zemních poruchu na distribuční rozvodně 110/22 kV.
„V současnosti se poruchový stav kompenzuje pasivními prostředky, nejčastěji takzvanou zhášecí tlumivkou neboli Petersenovou cívkou, fungující na principu známém více než sto let,“ vysvětluje děkan Fakulty elektrotechnické a vedoucí projektu Zdeněk Peroutka. „U těchto ochran je sice dominantní část poruchového proudu vcelku spolehlivě kompenzována, ale vždy zde zůstává nezanedbatelný zbytkový proud. Při využití tlumivek tak může dojít k nehodám, jako byl např. úhyn telat na Benešovsku v roce 2017, nebo v důsledku stále většího sucha hrozí i vypuknutí požáru, což intenzivně řeší například australská vláda formou vládních programů,“ dodává.
Systém z RICE nabízí zcela nové možnosti, což má velké dopady na kvalitu kompenzace. „Na rozdíl od tlumivky dokážeme poruchu vykompenzovat úplně, takže místem zemního spojení neprochází žádný proud, a navíc jsme schopni zásahem předcházet opakovanému zapalování problematického oblouku, tedy situaci, kdy zemní porucha neustále vzniká a zaniká a riziko vzniku požáru je enormní,“ uvádí výhody systému Jakub Talla z RICE.
Mezi další klady patří, že systém síť symetrizuje, předchází nepříznivým rezonančním dějům doprovázeným problematickými chvilkovými přepětími, brání vzniku nebezpečného dotykového a krokového napětí a eliminuje časově náročný proces ladění, jako je tomu v případě zhášecích tlumivek. Zařízení přitom může pracovat paralelně se zhášecí tlumivkou a zvyšovat efektivitu kompenzace, může ale fungovat i zcela samostatně.
Projekt je tak velkým krokem ke zvýšení spolehlivosti a bezpečnosti dodávky elektrické energie, což je jedna z národních priorit aplikovaného výzkumu.
Umělé zemní poruchy v síti 22 kV.
Zařízení kompletně vyvinul patnáctičlenný tým odborníků výzkumného centra RICE, vedený děkanem Fakulty elektrotechnické Zdeňkem Peroutkou, a to od samotného principu přes prototyp malého výkonu k současnému pilotnímu prototypu o výkonu 1,35 MVA. Ten byl v září 2019 ve spolupráci s ČEZ Distribuce nasazen do pilotního provozu na rozvodně 110/22kV na severním Plzeňsku a již více než dva roky úspěšně kompenzuje tamní síť.
Vývoj trval od roku 2008 a finančně byl podpořen Technologickou agenturou ČR, jmenovitě programy Alfa, Gama a Národním centrem pro energetiku. Unikátní systém má výzkumné centrum RICE chráněno dvěma evropskými patenty. V současnosti se pilotní provoz vyhodnocuje a zároveň se technologie rozšiřuje o náročný odhad místa poruchy. Zařízení pro kompenzaci získalo ocenění Zlatý Amper na letošním 28. ročníku veletrhu AMPER 2022.
Zdroj: Západočeská univerzita v Plzni
Přečtěte si také rozhovor se Zdeňkem Peroutkou, ředitelem Research and Innovation Centre for Electrical Engineering (RICE) při Fakultě elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni.
