EN
Možná jste si všimli, že přenosové vedení visící na elektrických sloupech je uvolněné. Možná vás napadlo: Proč nejsou vedení pevně připevněna ke sloupům?
Pojďme zjistit, proč jsou napájecí vedení na elektrických sloupech uvolněná a proč je nutné průsah (sag) u rozvodních a přenosových vedení. Než se do toho však pustíme, podívejme se na některé důležité informace, které nám pomohou lépe porozumět tématu.
Přenos výkonu
Výkon je rychlost, při které je práce vykonávána. Práce je vykonávána, když elektrická energie překoná určitou vzdálenost. Z toho vyplývá, že výkon představuje množství energie dodané za jednotku času. Elektřinu lze přepravovat na velké vzdálenosti prostřednictvím vedení, která slouží jako prostředek její přepravy.
Činný výkon se obvykle měří ve wattech. Při přenosu výkonu se upřednostňuje přenos vysokým napětím, aby se ušetřila energie. Elektrický proud vyvolává teplo, což může být škodlivé, neboť způsobuje opotřebení a poruchy elektrických vedení. Aby byl přenášený výkon ušetřen, měl by být elektrický proud – který vyvolává teplo a přispívá k opotřebení vedení – přenášen v menším množství, zatímco napětí by mělo být přenášeno v větším množství. Tento přístup je znám jako přenos výkonu vysokým napětím.
Vedení a vazba
Při přenosu elektrické energie se část elektrického výkonu ztrácí do okolního prostředí, protože přenosové vedení není izolované. Podle Ohmova zákona se odpor (R) přímo mění s délkou vodiče (L), což znamená, že s rostoucí délkou vodiče roste také jeho odpor. Vzduch není dobrým vodičem, a proto nemůže účinně odvádět teplo vznikající v elektrických vedeních.
Z tohoto důvodu jsou elektrická vedení navrhována s větším průměrem, čímž se snižuje jejich odpor proti průtoku elektrického proudu. Odpor (R) se mění nepřímo úměrně k průřezu vodiče, takže čím větší je průměr vodiče, tím nižší je odpor a naopak.
Elektrické vodiče a kabely
Elektrické kabely a vodiče jsou vodiče, které jsou zpravidla vyrobeny z měděných drátů a slouží k přenosu elektrické energie. Tyto vodiče však nejsou tvořeny výhradně mědí. Aby získaly požadované mechanické vlastnosti, jsou vodiče legovány jiným prvkem. Přidaný prvek nemá vliv na vodivost vodiče. Naopak zlepšuje mechanické vlastnosti mědi, aniž by ovlivnil její vodivost.
Jouleův zákon elektrického ohřevu
Neexistuje takové něco jako čistý kov. Stupeň čistoty jakéhokoli kovu nikdy není 100 %, a proto mají vnitřní odpor. Energie spotřebovaná nebo teplo vyvinuté při průchodu proudu vodičem se vypočítá pomocí Jouleova zákona elektrického ohřevu následovně:
- P = VI·t
- P = I 2R·t.
Další tvary Jouleova zákona
- P = I²·R·t
- P = VI·t … (R = V/I)
- P = W·t … (P = W = VI)
- P = V²t/R …. (I = V/R ) s použitím Ohmova zákona
Jak vyplývá z výše uvedené rovnice, teplo (P) vyvolané pohybujícími se elektrony je úměrné odporu R, času t a druhé mocnině proudu I². Při průchodu elektrického proudu vodičem se elektrický proud rozptýlí do okolního prostředí ve formě tepla při překonávání odporu, který působí jako bariéra pro pohybující se elektrony.
Vliv počasí a teploty na elektrické vedení
Odpor vodiče roste se zvyšující se teplotou. K tomu dochází proto, že při zvyšování teploty vodiče získají elektrony vodiče více energie a začnou se pohybovat náhodně, což vede ke srážkám s jinými atomy a nakonec k výrobě tepla.
Excesivní teplo vyvolané vodičem může potenciálně způsobit jeho roztavení. Za horkého počasí se dráhy zpravidla uvolňují, protože se vodič rozpíná, zatímco za chladného počasí se dráhy smršťují.
Napětí vedení
Napětí je síla, která vzniká ve struně, když na ni působí dvě síly opačným směrem. Proto je drát zavěšený na sloupu namáhán tahem a pokud by byl drát napnutý, vzniklo by v něm ještě větší napětí, což by mohlo vést k jeho snadnému přetržení při malém smrštění nebo roztažení.
Proč je v distribučních a přenosových vedeních nutné dodržet průhyb?
Průhyb v přenosových vedeních označuje svislé prohnutí nebo zakřivení kabelů mezi podpěrnými konstrukcemi (sloupy nebo věžemi) způsobené působením gravitace. Vzniká jako přirozený důsledek vlastní hmotnosti vodiče a působícího napětí.
Při přenosu a distribuci elektrické energie po dlouhých vodičích se uvolňuje teplo. Teplo vyvolané vodičem se minimalizuje přenosem za vysokého napětí. Počasní podmínky a vnitřní teplota vodiče vyžadují, aby byly vodičové trasy ponechány poněkud povolené.
Pokud byly napájecí vedení napnuta a počasí se ochladilo, mohlo by dojít ke smrštění přenosových vedení, čímž by se zvýšilo napětí v těchto vedeních a mohlo by dojít k poškození. Vodiče jsou proto záměrně nechávány volné, aby i při smrštění nedošlo k nadměrnému napětí, které by mohlo vést k poškození vodičů a kabelů.
Průvis je povinný u vodičů přenosových vedení, aby se zabránilo přehřátí a snížilo napětí. Zajišťuje bezpečnost, spolehlivost a životnost elektrického přenosového systému. Hraje klíčovou roli při udržování správného provozu systému a předcházení nehodám a poškození.