V TT č.3/2012 jsme otiskli článek
o aktuální situaci v české přenosové soustavě
a o nebezpečích, jímž je vystavena
z titulu přetoků energie mimo území ČR.
Soudě podle vašich ohlasů, velmi vás
zaujal. Inspiroval také k některým technicky
laděným otázkám. Zejména k příp.
nasazení PST regulačního zařízení. Vaše
dotazy jsme tlumočili odborníkům
z ČEPS. Nyní publikujeme odpověď senior
specialisty ČEPS Ing. Karla Fialy:
Přenos činného výkonu po určitém
vedení přenosové soustavy, resp. propojené
elektrizační soustavy, je výsledkem
aktuálního zapojení soustavy, nasazením
zdrojů a velikostí a místem spotřeby.
V souvislosti se stále rostoucími přenášenými
výkony vyvstává potřeba tyto
toky na vybraných vedeních regulovat.
Na úrovni velmi vysokého (nebo dokonce
zvláště vysokého) napětí je však
tento požadavek realizovatelný jen složitě.
Zařízení, které takovou regulaci (byť
v omezeném rozsahu) umožňuje, se nazývá
Phase shift transformer (PST).
JAKÝ JE PRINCIP PST?
Doslovný překlad názvu z angličtiny
napovídá, že půjde o zařízení pro změnu
fáze. Tedy: transformátor s příčnou
regulací.
Činný výkon přenášený vedením mezi
dvěma uzlovými body soustavy (rozvodnami)
je závislý na absolutní hodnotě napětí
v obou koncových bodech, na jejich
vzájemném fázovém posuvu a impedanci
vedení. Které z těchto veličin je možné
měnit, a tím výkon regulovat? Zde je
důležité si uvědomit, že zvolený přístup
musí být nejen teoreticky možný, ale především
technicky a prakticky proveditelný.
Změna impedance vedení, závisející
na jeho geometrii (především průřez
a uspořádání vodičů) a změna velikosti
napětí na jednom, či na druhém konci
vedení jsou možnosti teoretické, nikoliv
praktické. Zbývá tedy možnost poslední
- změna fázového posuvu pomocí PST.
Vlastní PST sestává ze dvou jednotek:
budicí a sériové. Vinutí budicí jednotky
jsou zapojena mezi jednotlivé fáze a zem
(nulový bod). Fungují podobně jako
klasický transformátor s přepínáním odboček.
Sériové vinutí je vřazeno přímo
do vedení. Do jeho části je (přes pevnou
odbočku) přivedeno výstupní napětí budicí
jednotky. Tím je vnuceno do hlavní
výkonové cesty. Fázového posuvu lze
docílit tím, že napětí budicí jednotky jedné
fáze (kupř. L1) je přidáno (vnuceno)
do jiné fáze (kupř. L2 nebo L3 - podle
zapojení PST). Velikost takto docíleného
fázového posuvu je úměrná velikosti výstupního
napětí budicí jednotky, tzn. nastavené
odbočce, která je na ni nastavena.
Hlavním technickým parametrem PST
je průchozí výkon, tj. výkon, na který
musí být dimenzováno sériové vinutí.
V podmínkách přenosové soustavy se
hodnota pohybuje od 400 do 1600 MVA.
Dalším důležitým parametrem je regulační
rozsah bez zatížení. Jeho hodnota
ve stupních udává mezní úhel, o který je
PST schopen natočit (změnit) fázi napětí.
Z této hodnoty lze pak odvodit skutečný
regulační rozsah při známém zatížení
a nastavené odbočce. Posledním důležitým
údajem je samozřejmě velikost napětí,
pro něž je zařízení určeno.
Jednotlivé PST lze řadit buď sériově
(za sebou), anebo paralelně (vedle sebe).
Sériové řazení zvětšuje regulační rozsah.
Paralelní umožňuje větší přenášený (průchozí)
výkon.
EXISTUJÍ ROZDÍLY MEZI PST
A KLASICKÝMI TRANSFORMÁTORY?
Především v provedení. PST má celkem
tři trojfázová vinutí: budicí, sériové
a regulační. Tím je dáno i jeho provedení
v celkem dvou nádobách, navzájem silově
propojenými. Tomu logicky odpovídá
i vysoká cena PST (cca 7-8násobek normálního
transformátoru).
S provedením ve dvou nádobách souvisí
rovněž větší rozměry zařízení (více
než dvojnásobné), větší nároky na plochu
a také větší přepravní hmotnost. Oba tyto
faktory mohou být limitující pro volbu parametrů
vlastního stroje. Přepravní hmotnost
největší dopravované jednotky může
dosáhnout (u největších PST na zvláště
vysoké napětí 400 kV) až 420 t! Také
rozměry této jednotky mohou přesáhnout
běžné průjezdní profily (drážní i silniční).
Co se týká chránění, u PST je nepoměrně
složitější než u běžných strojů,
zejména detekce nulové složky elektrických
veličin.
