Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Problematika investiční výstavby liniových staveb

 |  12. 7. 2007
 |  Vesmír 86, 440, 2007/7

Přenosová soustava (PS) je součástí elektrizační soustavy a v naší republice je definována jako vzájemně propojený soubor vedení a zařízení 400 kV, 220 kV a vybraných vedení a zařízení 110 kV, sloužící k zajištění přenosu elektřiny pro celé území České republiky a k propojení s elektrizačními soustavami sousedních států. Do PS jsou zahrnovány i systémy měřicí, ochranné, řídicí, zabezpečovací, informační a telekomunikační techniky. Podle Energetického zákona je PS zřizována a provozována ve veřejném zájmu. PS představuje složitý komplex propojených prvků a jako taková samozřejmě nevznikla najednou, ale byla budována postupně tak, jak vyžadovaly nároky odběratelů a dodavatelů elektrické energie (ee) a jak umožňovala dostupná technologie přenosu. Současná podoba PS včetně plánovaných rozvojových akcí je zobrazena na přiloženém schématu. Přenosová soustava ČR v základu sestává z 2900 km vedení o napětí 400 kV, 1440 km vedení 220 kV a 39 rozvoden.

Historicky se sítě PS rozvíjely dle vzrůstajícího nominálního napětí – od 110 kV, přes 220 kV až k 400 kV. Dnešní podoba PS představuje silně rozvinuté schéma zajišťující základní funkce:

— přenos elektrické energie od zdrojů ke spotřebitelům,

— mezinárodní spolupráci a obchod s elektrickou energií.

Vývoj PS má za sebou více než půl století, přesto nelze říci, že by byl ukončen, platí stav spíše opačný. V současnosti již není na pořadu dne extenzivní rozvoj jako v padesátých až osmdesátých letech, jde o řešení konkrétních, přesně definovaných rozvojových aktivit. Rozvoj PS je dnes chápán jako kontinuální plánovací a realizační činnost, která reaguje na současné, a zejména budoucí požadavky a trendy.

Pokusíme-li se krátce vyjmenovat některé z nich a uvést současně krátkou charakteristiku, obdržíme následující seznam:

  • Obnova a modernizace zdrojové základny – v ČR v následujících letech proběhne obnova zdrojové základny klasických hnědouhelných elektráren. Hnědouhelné elektrárny dožívají a jejich obnova a modernizace povede ke koncentraci výroby a zprostředkovaně k nutnosti posílit PS. Tato problematika se týká především severozápadních Čech.
  • Růst spotřeby elektrické energie, vznik podnikatelských zón, nedostatečná kapacita nynější PS o napětí 220 kV – zkušenosti všech evropských zemí ukazují, že z dlouhodobého hlediska trvale narůstá spotřeba elektrické energie. V ČR byl tento trend narušen na začátku devadesátých let jako důsledek hospodářské transformace. Nyní již opět zatížení narůstá a stejný stav se předpovídá i do budoucna. PS se tak dostává v některých oblastech na pokraj limitů svého zatěžování, hlavně tam, kde je k dispozici pouze síť o napětí 220 kV.
  • Vyvedení obnovitelných zdrojů elektrické energie – zejména jde o rozsáhlé větrné parky, jejichž výstavbu investoři plánují v Krušných horách, na jižní Moravě, na Českomoravské vrchovině a v dalších místech ČR.
  • Mezinárodní obchod s elektrickou energií – požadavky vyplývající z liberalizace trhu s elektrickou energií. V posledních deseti letech v důsledku liberalizace výrazně vzrostl objem elektrické energie přenášené v rámci zemí středoevropského regionu. Další podpora trhu s elektrickou energií v rámci EU je v oblasti elektroenergetiky jedním z hlavních cílů a je zakotvena v českém energetickém zákoně a v legislativě EU např. v Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1228/2003 ze dne 26. června 2003, o podmínkách přístupu do sítě pro přeshraniční obchod s elektřinou.
  • Zajištění bezpečnosti, spolehlivosti a plynulosti dodávek elektrické energie odběratelům při plnění kritérií určených českou legislativou a Energetickým regulačním úřadem.

Rozvoj přenosové soustavy od prvního podnětu, přes předprojektové řešení a přípravu, projektovou a realizační fázi v celé své šíři je velmi komplikovaný a časově velmi náročný proces. Ilustrovat ho lze nejlépe na příkladu konkrétní investice od důvodu pro její vznik až po způsob, jakým byla realizována.

V roce 2007 bude dokončena výstavba nového vedení PS 400 kV mezi rozvodnami Čechy-střed a Bezděčín. Na obrázku současného stavu PS a výhledových plánovaných rozvojových akcí (viz schéma obrázek) je vedení naznačeno modrou čárkovanou čarou s pojmenováním V454. Část přenosové soustavy mezi rozvodnami 400 kV Výškov-Babylon-Neznášov-Krasíkov je označována jako „severní větev“. Kromě elektrárny Mělník 3 (EMĚ 3) nejsou do této části PS vyvedeny větší zdroje. Severní větev zásobuje spotřebitele napájené z transformačních stanic Babylon, Bezděčín, Neznášov a dále se podílí na přenosu výkonu ze severozápadních Čech, kde je umístěna většina našich klasických hnědouhelných elektráren, na Moravu.

Plánování rozvoje PS začíná kontrolou přenosových poměrů pomocí výhledových matematických modelů. Z informací o nynějším zatížení vedení, velikosti spotřeby a výroby a zejména z předpokladu jejich dalšího vývoje jsou v několika časových řezech sestavovány matematické výpočetní modely.

Obvykle rozlišujeme následující kategorie plánování a plánovacích modelů:

  • Dlouhodobé plánování – zahrnuje časový horizont cca 15 let.
  • Střednědobé plánování – zahrnuje časový horizont 5 až 7 let.
  • Krátkodobé (operativní) plánování – zahrnuje časový horizont 1 rok.

Pomocí výpočetních programů se určuje rozložení toků výkonu na jednotlivých vedeních, velikost napětí v rozvodnách, úroveň zkratových proudů a odolnost proti dynamickým poruchám. Bezpečnost a spolehlivost chodu PS je kontrolována vzhledem k stanoveným bezpečnostním kritériím. Jedním z těch základních je „kritérium N-1“, požadující, aby PS byla schopna zajistit normální parametry chodu po výpadku libovolného jednoho prvku (tj. vedení, transformátor, generátorický blok apod.), přičemž se připouští krátkodobé lokální omezení spotřeby.

Výpočty přenosových poměrů na severní větvi, provedené již na začátku osmdesátých let, prokázaly, že tato část PS potřebuje posílení, které eliminuje možnost vzniku nebezpečných stavů v rozvodnách severní větve. Při jednostranném napájení severní větve, které by mohlo nastat výpadkem části této trasy, vznikaly při špičkovém zatížení soustavy nepříznivé provozní stavy, projevující se vysokým zatížením napájecích vedení a značnými poklesy napětí v uzlech ve sledované oblasti. Například při výpadku vedení Výškov-Babylon mohlo dojít k poklesu napětí v uzlech Babylon a Bezděčín až pod hodnotu 370 kV, což by znamenalo překročení bezpečnostních kritérií a blízkost stavu kolapsu napětí. Za takovéhoto stavu na severní větvi nebylo možné realizovat další plánované rozšíření transformací (v Bezděčíně a Neznášově), neboť to by výše popsaný provozní stav dále zhoršovalo.

Nutným krokem bylo nalézt takové řešení, které by vedlo k zlepšení provozních podmínek na severní větvi a zároveň bylo realizovatelné z územně-technického i finančního hlediska. Princip všech navržených opatření spočíval ve vybudování nového vedení, které by propojilo severní větev s některým uzlem PS ve střední části ČR. Výpočtově byly ověřovány např. následující varianty:

  • Nové vedení 400 kV mezi rozvodnami Čechy-střed – Neznášov.
  • Vznik nové rozvodny 400 kV v blízkosti Prahy a její propojení do rozvodny Babylon nebo do rozvodny bloku EMĚ 3.
  • Vznik nové rozvodny 400 kV v blízkosti Neratovic a její propojení do rozvodny Babylon.
  • Nové vedení 400 kV Čechy-střed – Bezděčín.

Předchozí výčet samozřejmě nezahrnoval všechny varianty řešení, které byly navrhovány a ověřovány. Ilustruje pouze fakt, jak variantní může být řešení a kolik posouzení je nutné provést včetně srovnání dopadů jednotlivých řešení.

Výběr investice, která bude realizována, je ovlivněn mnoha faktory, jako jsou např. návaznost na další plánovaný rozvoj PS, finanční stránka, projednatelnost záměru v rámci posuzování vlivů na životní prostředí (EIA), územní plány rozvoje v místech, kde by mělo nové vedení procházet atd.

V tomto konkrétním případě bylo rozhodnuto realizovat záměr s využitím koridoru existujícího vedení 220 kV a toto vedení přestavět na sdružené vedení o napětí 400kV a 220 kV. Na jednom společném stožáru jsou pak umístěna obě vedení – dosavadní i nové o vyšším napětí. Řešení je znázorněno i na rozvojovém schématu jako paralelní vedení V209 a V454 mezi rozvodnami Čechy-střed a Bezděčín. Z provozních důvodů bylo vhodné provést vlastní výstavbu ve dvou letech. Nejdříve byla postavena jižní část vedení. Na zimní období bylo opět vedení V209 zprovozněno, v jedné polovině trasy již na nových stožárech, v druhé polovině na starých. Přechod mezi oběma typy stožárů je zachycen na fotografii obrázek.

Výhodou využití kompaktního vedení je zejména to, že obě vedení je možné umístit do koridoru, který byl energetikou již využíván, a tedy není pro nové vedení zabráno další území. Samozřejmě vedle výhod existují i nevýhody, které toto řešení přináší. Mezi nimi je nutné jmenovat snížení spolehlivosti přenosu, neboť dosavadní vedení je pro výstavbu zbouráno a nemůže tak plnit přenosovou funkci.

Využití dosavadních koridorů je pro přenosovou soustavu další možností rozvoje sítí, a to i za cenu komplikovanějších provozních stavů během výstavby. Nově budovaná zařízení využívají v maximálně možné míře území, která již byla dosavadní energetikou využívána. Technologie dvojitých vedení, kde jsou dosavadní 220 kV a nové 400 kV vedení zavěšena na jednom společném stožáru, umožňuje rozvoj PS i v ekologicky cenných lokalitách. Jednoznačně je tak dávána přednost užitku v oblasti územní a ekologické, i když pro provozovatele přenosové soustavy není navrhované řešení nejvýhodnější. Umístění dvou vedení na jedny stožáry přináší provozovateli složitější údržbové a provozní podmínky. Údržbové práce na jednom potahu vyvolají nutnost vypnutí druhého potahu umístěného na společných stožárech. Rovněž poruchové režimy na dvojitém vedení jsou provozně náročnější, důsledky poruch jednoho potahu zpravidla omezují provozní možnosti druhého potahu dvojitého vedení. Samotné dvojité vedení znamená potřebu výstavby vyšších stožárů s negativními dopady do mechaniky stožárů (vyšší zatížení větrem a námrazou).

Přesto se cesta zvolená při realizaci příčné spojky Čechy-střed – Bezděčín jeví jako možný kompromis mezi stále se zvyšujícími nároky průmyslové společnosti na energetiku a zároveň vysokými nároky na ochranu přírody a životního prostředí.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Energetika

O autorovi

Svatopluk Vnouček

Ing. Svatopluk Vnouček, Ph.D., je absolventem ČVUT Fakulty elektrotechnické, specializace výroba a rozvod elektrické energie. V roce 1999 obdržel na této fakultě vědeckou hodnost Ph.D. Působil ve společnosti ČEZ, a. s., v oddělení Systémových analýz přenosové soustavy. Od roku 1999 pracuje ve společnosti ČEPS, a. s., v oblasti rozvoje a správy energetického majetku. V současnosti je ředitelem sekce Správa energetického majetku.

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné