ZÁPADO ESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROENERGETIKY A EKOLOGIE

Transkript

1 ZÁPADOESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROENERGETIKY A EKOLOGIE DIPLOMOVÁ PRÁCE Pavel Kotrc 2012

2

3

4 Abstrakt Diplomová práce je zamena na porovnání provozu venkovních a kabelových sítí vysokého naptí. Popisuje náklady provozu sítí vysokého naptí a investiní náronost výstavby zaízení. Dále analyzuje provoz vysokého naptí a zabývá se také provozn technicko - ekonomickým pínosem distribuní sít. Klíová slova analýza Kabelová vedení, venkovní vedení, spolehlivost dodávky, technickoekonomická

5 Abstract This thesis is focused on the comparison of the operation of high-voltage outdoor and high-voltage cable networks. It describes the cost of operation of high-voltage networks and the investment demands for the construction of installations. Additionally, it analyzes the operation of high voltage and also discusses the technical and economic operational benefits of the distribution network. Key words analysis Cable lines, aerial lines, reliability of electricity supply, technical and economic

6 Prohlášení edkládám tímto k posouzení a obhajob diplomovou práci, zpracovanou na závr studia na Fakult elektrotechnické Západoeské univerzity v Plzni. Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracoval samostatn, s použitím odborné literatury a pramen uvedených v seznamu, který je souástí této diplomové práce. Dále prohlašuji, že veškerý software, použitý pi ešení této diplomové práce, je legální. V Plzni, dne Pavel Kotrc...

7 Podkování Na tomto míst bych chtl podkovat všem, kteí mi svojí radou, materiály i psychicky pomáhali pi studiu na vysoké škole a nemalou mrou pispli k tomu, že jsem mohl vytvoit tuto diplomovou práci. Zejména však svému kolegovi Ing. Miroslavu Radovi. Dále dkuji vedoucímu této práce Doc. Ing. Jiin Mertlové, CSc. a všem, kteí bhem mého studia pednášeli. v druhém odstavci, ale v srdci na prvním míst patí dík mé rodin. Dkuji jí za to, že m vždy podporovala ve studiu a dokázala vytvoit to nejdležitjší pro úspch a to je rodinné zázemí a pochopení.

8 Obsah 1 Úvod Základní pojmy a zkratky Náklady provozu sítí Poizovací náklady Provozní náklady Elektrické ztráty ve vedení ád preventivní údržby (PÚ) Poruchy Nedodaná elektrická energie Odpisy Metody hodnocení efektivnosti investic Analýza nákladovosti provozu kabelových vedeních Provozování kabelových sítí vn Typy používaných sítí Typy kabel Uložení kabel Provozní náklady Analýza nákladovosti Investiní náronost výstavby zaízení Podmínky pipojení Dimenzování systému Mezní podmínky Rozpoty investiní výstavby Ekonomické vyhodnocení nákladovou metodou Struktura modelu Výsledky ekonomického hodnocení

9 7 Závr Seznam literatury a informaních zdroj ílohy

10 1 Úvod Zadáním této práce je porovnání provozu kabelového a venkovního vedení vn nákladovou metodou a následn porovnání vhodnosti použití jednotlivých druh vedení v nkolika variantách. Práci jsem zamil na ekonomický pohled provozu distribuního zaízení. V dnešní dob tento pohled nabývá na velkém významu. Z dvodu nižších investiních prostedk na obnovu zaízení je snaha distribuních spoleností a provozovatel zaízení na vysokou efektivitu provozu a výbr výstavby tchto sítí. Ekonomickým vyhodnocením provozních náklad a zvolením vhodné doby investiní výstavby lze výrazn pispt k požadované vysoké efektivit provozovaného zaízení. Výhodou zadání mé diplomové práce je to, že se problematikou zabývá spolenost ve které pracuji, a proto jsem mohl využít dlouholetých zkušeností s provozem distribuního zaízení. V úvodu práce jsem stanovil jednotlivé provozní náklady, které ovlivují provoz zaízení a na základ zpracovaných údaj jsem provedl analýzu nákladovosti kabelového vedení vn formou asového rozlišení po dobu životnosti. V další ásti je stanovení investiní náronosti ve tech variantách, které jsem následn ekonomicky vyhodnotil. Cílem by mlo být shrnutí zkušeností s provozem tchto zaízení, doplnné o teoretické výpoty a ekonomický rozbor používaných ešení tak, aby bylo možné porovnáním zvolit ípadnou volbu provozovaného zaízení. Využití výsledk této práce by mohlo napomoci pi návrhu a následném projektování zaízení v reálných podmínkách, zejména s ohledem na ekonomickou, technickou a ekologickou stránku problému. V íloze.1 je znázornno schéma smíšené distribuní sít na území msta Plzn. 10

11 2 Základní pojmy a zkratky Základní pojmy Práce na elektrickém zaízení - práce na el. zaízení a v jeho blízkosti t.j.: zkoušení, ení, oprava, výmna, úprava, rozšíení, montáž, prohlídka a demontáž. Montáž elektrického zaízení zizování nových a rekonstrukce již provozovaných zaízení. Nedodaná elektrická energie vzniká pi výpadku dodávky elektrické energie z dvodu poruchy i plánovaných prací na elektrickém zaízení distribuní soustavy. Údržba elektrického zaízení všechny druhy prohlídek, oprav, ištní, odstraování závad a poruch k zajištní bezpeného a bezporuchového stavu zaízení. ád preventivní údržby - pedpis provozovatele elektrických zaízení pro provádní pravidelných kontrol - prohlídek, diagnostiky, údržby a revizí, kterými se zajišuje spolehlivý technický stav a bezpenost tchto zaízení. Obsahuje lhty a zpsob provádní kontrol a údržby. Venkovní elektrické vedení - elektrické vedení, jehož vodie jsou vedeny nad zemí obvykle pomocí izolátor nebo speciálních svorek a vhodných podprných bod. Úložné kabelové vedení - elektrické vedení s izolovanými vodii uložené pímo v zemi, kabelových kanálech, trubkách, žlabech apod. 11

12 Zkratky SN DS SN EN PNE VN UO BTS DTR DTS TS PÚ ERÚ REAS SAIDI SAIFI CAPEX OPEX IRR NPV REN PM Modul CF DSO DS eská technická norma Distribuní soustava eská verze evropské normy Podniková norma energetiky Vysoké naptí Úsekový odpína Jednosloupová trafostanice Distribuní transformátor Distribuní transformaní stanice Transformaní stanice ád preventivní údržby Energetický regulaní úad Regionální akciová spolenost Doba trvání všech perušení distribuce elektiny v minutách za kalendání rok etnost perušení dodávek nebo distribuce elektiny za kalendání rok Capital Expenditure kapitálové, investiní náklady Operating Expense operativní, provozní náklady Vnitní výnosové procento istá souasná hodnota (Net Present Value) Rentabilita vloženého kapitálu Údržba zaízení v SAP (Plant Maitenance) Cash-flow EZ Distribuce, a.s. EZ Distribuní služby, s.r.o. 12

13 3 Náklady provozu sítí Pro lepší pehlednost a jednoduchost jsou náklady na provoz sítí zpracovány na neregulovaný subjekt. Neregulovaný subjekt zákazník, není držitelem licence a je povinen ídit se pravidly trhu. Regulovaný subjekt distribuní spolenost. Z pohledu neregulovaného subjektu porovnávám investiní a provozní náklady a z hlediska zohlednní faktoru asu zvolím vhodnost použití druhu vedení. Porovnávám metodou prrných roních náklad a metodou diskontovaných náklad. Metodou prrných roních náklad stanovíme prrné roní náklady AC AC = N odp + i K i + N p (3.1.) N odp roní odpisy [K/r] i roní úroková míra [%/r] K i poizovací náklady [K] N p roní provozní náklady [K/r] Jako nejvýhodnjší volíme variantu s nižšími prrnými roními náklady. Metodou diskontovaných náklad se porovnává souhrn všech náklad za celou dobu životnosti. Diskontované náklady DC stanovíme jako DC = K i + N P A N p (3.2.) K i poizovací náklady [K] N P A souet diskontovaných roních provozních náklad [K/r] 13

14 3.1 Poizovací náklady Investiní náklady CAPEX (Capital Expenditure) na poízení nového zaízení jsou v etnictví zapoteny k úetním aktivm, které se amortizují nkolik let. Investiní náklady jsou vypoteny na základ projektového rozpotu kabelového a venkovního vedení vetn poplatk za vcná bemena. Investiní náklady kabelových sítí vn mají nižší mzdové náklady oproti venkovnímu vedení vn a naopak investiní materiálové náklady jsou vyšší u kabelového vedení vn. Souástí investiních náklad je ekonomická optimalizace prezu. Není výjimkou, že optimalizací prezu se sníží celkové náklady na vedení o více než 50%. Závislost poizovacích náklad oproti provozním nákladm na elektrické ztráty ve vedení jsem znázornil v Grafu a Pro ekonomickou optimalizaci prezu daného vedení se uvažuje: stejný zpsob montáže, uložení uvažujeme jen poizovací náklady (úmrné prezu) stejný typ vedení s uritou pijatelnou nepesností lze uvažovat cenu vedení o délce 1m vztaženou k 1mm 2 prezu fázového vodie jako konstantní Poizovací náklady N k stanovíme jako N k C S l (3.1.1) k C k - cena na 1m délky vztažená k 1mm 2 prezu fázového vodie [K/mm 2. m] S - prez jedné fáze vedení [mm 2 ] l - délka vedení [m] 14

15 Pro výpoet elektrických ztrát ve vedení a zjištní investiních náklad zaízení jsem použil ceny dle ceníkové nabídky spolenosti EZ Logistika, s.r.o. uvedených v Tab. 3.1 a 3.2 TYP KABELU M.J. CENA KABEL 22-AXEKVCEY 1x50/16 m 124,62 KABEL 22-AXEKVCEY 1x 70/16 m 144,72 KABEL 22-AXEKVCEY 1x 95/16 m 168,30 K KABEL 22-AXEKVCEY 1x120/16 m 173,69 KABEL 22-AXEKVCEY 1x150/25 m 221,25 KABEL 22-AXEKVCEY 1x185/25 m 241,28 KABEL 22-AXEKVCEY 1x240/25 m 252,80 K KABEL 22-AXEKVCEY 1x300/25 m 318,73 Tab. 3.1 Ceny kabelového vedení vn, r.2012 TYP KABELU M.J. CENA LANO ALFE 16 6:1 PN ZSNP 1/83 m 6,45 K LANO ALFE 24-AL1/4ST1A m 9,09 K LANO ALFE 42-AL1/7ST1A m 14,92 K LANO ALFE 66-AL1/11ST1A m 24,26 K LANO ALFE 100-AL1/25ST1A m 43,54 K LANO ALFE 110-AL1/22ST1A m 48,53 K LANO ALFE 143-AL1/25-ST1A m 57,79 K LANO ALFE 185AL1/43-ST6C m 64,20 K Tab. 3.2 Ceny vzdušného vedení vn, r

16 3.2 Provozní náklady Provozní náklady OPEX (Operating expense) jsou celkové náklady na zajištní provozu sít, každoro se opakující a mimoádné. Mimoádné zahrnují výdaje, které jsou uskuteny v neplánovaných stavech (následky kalamit apod.). Opakující se zahrnují všechny náklady spojené s provozem (PÚ, mimoádné revize, bžné opravy, ztráty ve vedení a mzdové náklady). Tyto náklady je nutné zvýšit každý rok o míru inflace. Provozní náklady stanovíme jako N p. Jde o vlastní náklady snížené o odpisy. N p = N vl N odp (3.1.2.) N vl vlastní náklady [K] N odp odpisy [K] Elektrické ztráty ve vedení Náklady v prhu ekonomické životnosti vedení, je nutné vyjádit ekonomickými hodnotami, které se vztahují ke stejnému asovému bodu. Jako tento bod je vhodné volit datum provedení elektrického rozvodu a považovat je za souasnost. Budoucí náklady na ztráty elektrické energie ve vedení se potom pepoítávají na jejich ekvivalentní souasnou hodnotu pomocí diskontování. N z l 2 B 3 0, I p T CW (3.1.3.) S i N z souasná hodnota náklad na ztráty B [K] souinitel zahrnující nárst zatížení, ceny el.energie za dobu ekonomické životnosti vedení a diskontní sazbu [%] i diskontní sazba [%] T doba plných ztrát za rok Cw cena jedné kw.h elektrické energie [K.rok -1 ] [K.kW -1.h -1 ] Výše diskontní sazby vyjaduje asovou hodnotu penz. 16

17 Ekonomická životnost vedení je doba uvažována pro ekonomické výpoty. Je menší, maximáln rovna fyzické životnosti vedení. Na obr a obr je znázornna závislost náklad na prezu vedení a znázornní hospodárného prezu daného vedení. Závislost náklad na prez vedení kabelu AXEKVCEY / 1km náklady (K) S=50mm2 základní kritéria S=150m m 2 hos podárný prez prez fázového vodie (mm2) poizovací náklady provozní náklady celkové náklady Obr Graf závislosti náklad na elektrické ztráty v kabelovém vedení Závislost náklad na prez vzdušného vedení ALFE / 1km n áklad y ( K ) S=1 6m m 2 z ák ladn í k rité ria S=42 m m 2 h os po dárný p r e z prez fázového vodie (mm2) poizovací náklady provozní náklady celkové náklady Obr Graf závislosti náklad na elektrické ztráty ve vzdušném vedení 17

18 3.2.2 ád preventivní údržby (PÚ) Provozovaná elektrická rozvodná zaízení distribuní soustavy jsou ve smyslu platných zákonných pedpis považována za vyhrazená elektrická zaízení. Proto jejich bezpenost a spolehlivost musí být ovována revizemi a pržn musí být provádna údržba vetn kontrol ve stanovených lhtách a ve stanoveném rozsahu. Dle SN (l. 3.2 zmny 2) mohou být pravidelné revize nahrazeny pržn provádnými údržbovými úkony vetn kontrol stanovených ve vlastním ádu preventivní údržby. Norma PNE eší kontroly podle ádu preventivní údržby. Podle ádu preventivní údržby je postupováno pi innostech na technických zaízení DS, které je ve vlastnictví EZ Distribuce, a.s. (bývalé REAS), a které tyto spolenosti na základ smluvních vztah (smlouva, dohoda o provozu apod.) provozuje a v pípad cizích zaízení udržovaných na základ smlouvy. elem kontroly elektrických rozvodných zaízení je pržné ovování jejich stavu z hlediska bezpenosti a spolehlivosti. Tyto požadavky jsou splnné, pokud elektrické zaízení odpovídá píslušným ustanovením této normy, ostatních souvisících technických norem a právním pedpism. Kontroly elektrických zaízení mohou provádt pouze povení pracovníci s píslušnou kvalifikací podle vyhlášky ÚBP a BÚ. 50/1978 Sb., kterou pro danou innost požaduje norma PNE Elektrické instalace nízkého naptí ást 6: Revize v platném znní. V prhu životnosti zaízení se provádí pravidelné kontroly podle stanoveného PÚ. PÚ z hlediska formy a nápln rozlišuje: Prohlídka: pohledová kontrola stavu zaízení a jeho okolí (vetn ochranného pásma) bhem provozu (zaízení pod naptím). žná údržba: úkony zajišující bezpený a provozuschopný stav zaízení. Dle charakteru a obsahu stanoveného úkonu se provádí a) na zaízení za provozu (nap. ištní prostor a okolí píslušného zaízení atp.), b) na zaízení mimo provoz (zaízení ve vypnutém stavu) zejména v pípadech, kdy je nezbytná ástená demontáž kontrolovaného zaízení atp. 18

19 Zkoušení: touto inností se prokazuje funknost zaízení ení: zjišují se hodnoty, které se posuzují ke stavu zaízení Diagnostické zkoušky: porovnání parametr zaízení mením a zkouškami pro ovení stavu jejich bezpenosti a provozuschopnosti. Dle charakteru diagnostických zkoušek v návaznosti na pístrojové vybavení mící a diagnostickou technikou se provádí: a) na zaízení za provozu (pod naptím) b) na zaízení mimo provoz (bez naptí) pi provádní bžné údržby. Funkní zkoušky: ovuje se funknost zaízení Lhty úkonpú pro jednotlivé druhy zaízení jsou urovány dle - významu píslušného zaízení na provozní spolehlivost distribuní soustavy - úrovn smluvn stanovené spolehlivosti dodávky elektiny odbratelm zásobovaných z píslušného zaízení. (tj. jednotlivého vedení) - provozní zkušenosti s jednotlivými druhy zaízení dle jejich konstrukního a ístrojového vybavení. V tab je pehled pracovních postup venkovního vedení Pracovní postup Lhty [msíc] M.J. Podprné body vn - mení uzemnní 48 ks Spínací prvky venkovních vedení vn - údržba 48 ks Venkovní vedení vn diagnostika - termovize 48 km Venkovní vn - prohlídka 12 km Tab pracovní postupy venkovního vedení vn 19

20 innosti dle pracovního postupu PÚ: Spínací prvky venkovních vedení vn - prodloužená údržba Na níže uvedených obrázkách je ukázána prohlídka a údržba spínacího prvku (úseník), za beznapového stavu zaízení spojená s výstupem na oprný bod pomocí montážní plošiny nebo žebíku. ení strojených zemni podprných bod vetn rozpínacích prvk Na dalších uvedených obrázkách je ukázán zpsob mení strojených zemni, mení hodnoty odporu a kontrola mechanické ásti uzemnní. 20

21 Venkovní vn prohlídka Podrobná preventivní kontrola pohledem po trase vedení bez výstup na oprné body za provozu vedení ukazuje obrázek. Na základ kontroly se provede vyhodnocení zjištných závad a stanovují se opatení k výše uvedeným závadám. Následující tab uvádí pracovní postupy na kabelovém vedení vn. Pracovní postup Lhty [msíc] M.J. Kabel vn - diagnostika 96 ks Kabel vn - údržba dolévacích koncovek 12 ks Kabel vn uložený jinak než v zemi - prohlídka 24 km Tab pracovní postupy kabelového vedení vn 21

22 innosti dle pracovního postupu PÚ: Kabel vn - údržba dolévacích koncovek Postup se týká pouze neprhledných koncovek, kde není možná vizuální kontrola množství oleje. U ostatních koncovek je provádna pouze vizuální kontrola v rámci prohlídky a údržby trafostanice. Kabel vn diagnostika Napová zkouška úložného kabelového vedení 0,1Hz. O provedeném mení je vystaven protokol. 22

23 Provozní náklady PÚ Za provozní náklady ádu preventivní údržby stanovíme roní náklady na jednotlivé pracovní postupy venkovního vedení vn pochzková kontrola vedení ení uzemnní kontrola spínacích prvk (úseníky) kontrola proudových spoj (termovize) údržba stromoví a jiných porost v jednotlivých typech prsek o minimální vzdálenosti vodi venkovních vedení vn od porost podle jejich druhu a typ použitých vodi uvádjí následující obrázky Ovocné 2 m 0,5 m Ovocné stromy stromy Obr Minimální vzdálenosti vodi vn od ovocných porost Lesní a ostatní Lesy a ostatní porosty porosty 2 m 0,3 m 0,5 m Obr Minimální vzdálenosti vodi vn od ostatních porost 23

24 Shrnutí roních provozních náklad na PÚ jednotlivých pracovních postup jsou uvedeny v tab vztažených na 1km vedení vn. Pracovní postup Lta asová náronost Cena(K) /rok innost Spínací prvky - údržba 48 2,5 Nhod na 1 ks spínacího prvku vn. zazkratování a odzkratování 1375,- 15 úkon provozní stav: vypnutí 2ks úseník na 1km vedení vn Seznam inností dle pracovního postupu PÚ: 1. Kontrola oleje ve zhášecích komorách. 2. Dotažení proudových spoj. 3. Funkní zkouška pezkoušení mechanické funkce odpínae, mech.zámku. 4. Kontrola a dotažení proudového spoje vodi Cu žebek. 5. Kontrola a dotažení spoj upevnní konstrukce odpojovae na sloup (stožár). 6. Kontrola mechanického stavu nadzemní ásti uzemnní a její ochrany. 7. Kontrola a seízení pohyblivých ástí, pohonu, seízení dotyku styných ploch hlavních a pomocných kontakt a promazání mechanismu pohonu 8. Kontrola funknosti a promazání litinového zámku ovládání a hlavního epu ovládacího zámku, jejich vyištní a promazání dle návodu výrobce. 9. Kontrola konstrukce podprného bodu a jeho výstroje (stupaek, výstražná a informaní tabulka, íslování ). 10. Kontrola stavu ložisek (bronzových pouzder držák hídele, ovládání, ovládací zámek) jejich vyištní. 11. Kontrola stavu opálení, provedení oištní nebo obroušení brusným papírem a namazání kontaktních ploch vazelínou dle návodu výrobce. 12. Kontrola stavu rámu konstrukce (stav koroze, deformace, trhliny, sváry, dotažení šroubových spoj, závlaek). 13. Kontrola stavu vodi upevnných v kotevních svorkách a oištní izolátor. 14. Kontrola zaepování (vle) kyvných izolátor. 15. Oprava nátru konstrukce. Tab PÚ údržba spínacích prvk 24

25 Pracovní postup Lta asová náronost Cena(K) /rok innost Prohlídka vn 12 0,9 Nhod/ km 990,- 25 úkon bez provozního omezení Seznam inností (úkon) dle pracovního postupu PÚ: 1. Kontrola dodržování ochranných pásem. 2. Kontrola okolí podprných bod, lesní prseky, kontrola devin v ochranném pásmu vedení a odstranní jednotlivých devin bezprostedn ohrožující provoz. 3. Vodie stejnomrnost napnutí v jednotlivých polích a fázích 4. Kontrola vzdáleností vodi nad terénem, od konstrukcí, objekt (stavby) Kontrola vzdáleností od kižujících se zaízení. 5. Zemní lano - stejnomrnost napnutí v jednotlivých polích. 6. Kontrola stavu dalších vedení na spoleném podprném bod. 7. Kontrola podprných bod mechanické poškození, vychýlení, stabilita 8. Kontrola stavu ocelové konstrukce narušení stojin, pek, vzpr 9. Kontrola stavu patek devných stožár. 10. Kontrola stavu devných stožár - horních i dolních konc sloupu 11. Kontrola stavu základu stožár a stavu uzemovací soustavy. 12. Kontrola stavu nátru konstrukcí stožár. 13. Kontrola íslování, stavu a úplnosti výstražných tabulek podprného bodu 14. Kontrola proudových spoj a opravných spojek. 15. Kontrola nadzemní ásti uzemnní mechanického stavu (stav koroze) 16. Kontrola zjevných vad úseník. 17. Kontrola stavu úsekové pojistky a poj. spodku. 18. Kontrola ísla úseníku (ÚO), píp. doplnní. 19. Kontrola stavu kabelových svod a koncovek (souboru) u pechodového stožáru 20. Kontrola stavu izolátor, úplnost izolátor (bezpenostní závsy) 21. Kontrola stavu a úplnosti osazení svodi peptí 22. Kontrola zjevného poškození optických spojovacích krabic. 23. Kontrola stavu ochran ptactva proti úrazu elektrickým proudem 24. Kontrola stavu uchycení cizích zaízení, umístných na oprných bodech 25. Kontrola stavu antén DO úseník. Tab PÚ prohlídka vn 25

26 Pracovní postup Lta asová náronost Cena(K) /rok innost Podprné body vn - mení uzemnní 48 0,25 Nhod na 1 ks podprného bodu vn 275,- 1 úkon bez provozního omezení 2ks podprných bod na 1km vedení vn Seznam inností (úkon) dle pracovního postupu PÚ: 1. ení strojených zemni podprných bod vetn rozpínacích prvk Tab PÚ - mení uzemnní Pracovní postup Lta asová náronost Cena(K) /rok innost Diagnostika - termovize 48 1,5 Nhod/ km 413,- 1 úkon bez provozního omezení Seznam inností (úkon) dle pracovního postupu PÚ: 1. ení oteplení proudových spoj a vybavení vedení termovizí. Tab PÚ diagnostika Pracovní postup Lta asová náronost Cena(K) /rok innost Údržba stromoví 12 1km vedení 19500,- Dle rozsahu innosti Tab PÚ údržba stromoví na regionu Západ Celkové roní provozní náklady vzdušného vedení vn pepotené na 1km iní 22553,- K 26

27 Též pro kabelové vedení stanovíme roní provozní náklady na pracovní postupy dle PÚ. Pracovní postup Lta asová náronost Cena(K) /rok innost údržba dolévacích koncovek 12 3,55 Nhod na 2 kabelové koncovky v. manipulací 3905,- 4 úkony provozní stav: vypnutí 2ks sad kabelových koncovek (3 fáze samostatné nebo sdružené) na 1km Seznam inností (úkon) dle pracovního postupu PÚ: 1. Kontrola stavu kabelových dolévacích koncovek. 2. Kontrola úniku oleje, netsností koncovek. 3. Kontrola stavu oleje v koncovkách, jeho pípadné doplnní. 4. ípadné oištní kabelové koncovky. Tab PÚ údržba dolévacích koncovek 27

28 Pracovní postup Lta asová náronost Cena(K) /rok innost diagnostika 96 9,20 Nhod na 2 kab. koncovky (z toho 1,80 Nhod na zajištní) 4,00 Nhod kabelový mící vz ení: 2127,50 zajištní: 247,50.vz: 1392,- 2 úkony provozní stav: vypnutí 2ks sad kabelových koncovek na 1km Diagnostika-integrální kabelový vz - hod.: 2783,50 K Seznam inností (úkon) dle pracovního postupu PÚ: 1. ení ástených výboj 2. ení integrálního kriteria Tab PÚ diagnostika kabelu vn Poznámka: U kabelových úsek na základ zkušeností s provozem vedení je lhta mení po 20 letech provozu postupn krácena na základ výsledk mení. Vyšší etnost mení je uvedena v kapitole Analýza nákladovosti Celkové roní provozní náklady kabelového vedení vn pepotené na 1km iní ížilový kabel s dolévacími koncovkami (ANKTOYPV) 7672,- K jednožilový kabel (AXEKVCEY) 3767,- K 28

29 3.2.3 Poruchy V pípad poruchy distribuního vedení vn dochází k perušení dodávky el. energie minimáln po dobu nutnou k zajištní náhradního napájení. Perušením dodávky el. energie dochází k provozní nákladovosti. Z tohoto pohledu je nutné rozlišovat provoz sítí z hlediska uzemnní nulového bodu zdroj (transformátor). V oblasti mstské kabelové sít je použit typ sít uzemnné pes odporník. Tento zpsob se využívá zejména u rozsáhlých kabelových sítí, kde by jednak zhášecí tlumivka vzhledem k její velikosti bylo neúmrn drahé zaízení, jednak samotný charakter poruch kabel ji nevyžaduje zemní spojení jedné žíly kabelu vtšinou pejde na ífázový zkrat a následuje okamžité vypnutí. Provozem kabelového vedení je nižší poet poruchových událostí oproti vzdušnému vedení, ale náklady spojené s opravou poruchy jsou vyšší. Výhodou kabelového vedení je zpsob zapojení. Smykové zapojení omezuje dobu erušení dodávky el. energie a tím snižuje provozní náklady kabelového vedení. Dalším ležitým faktorem je povinnost dodržování podmínek energetického zákona íslo 458/2000Sb. v platném znní a jeho provádjící vyhlášky íslo 540/2005Sb., která stanovuje požadovanou kvalitu dodávek a služeb. Vyhláška 540/2005Sb. garantované standardy penosu nebo distribuce elektiny 5 - Standard obnovy penosu nebo distribuce elektiny po poruše Standardem obnovy distribuce elektiny po poruše je obnova distribuce elektiny do odbrného nebo pedávacího místa provozovatele lokální distribuní soustavy nebo koneného zákazníka po vzniku poruchy, a to ve lh do 12 hodin v sítích distribuní soustavy s napovou úrovní nad 1 kv. Za nedodržení standardu obnovy distribuce elektiny po poruše poskytuje provozovatel distribuní soustavy konenému zákazníkovi náhradu ve výši 10 % z jeho roní platby za distribuci, stanovené podle platného cenového rozhodnutí a rezervované kapacity a množství elektrické práce dodané v pedchozím roním úetním období, maximáln však K v sítích nad 1 kv do 52 kv. 29

30 Pro výpoet nákladovosti poruch jsem jednoduchou analýzou stanovil poty poruchy v regionu západ (SAP, území REAS: ZE) bez kalamitních stav za období roku Celkový poet poruch je pepoten na 1km vzdušného a kabelového vedení vn, což je znázornno grafem poruchovosti v regionu Západ. Poruchy byly rozdleny do dvou základních skupin venkovní a kabelové vedení vn. Nejastjší pinou venkovních poruch vn jsou vyhodnoceny piny poruchy vlivem stárnutí oprných bod poruchy vlivem koroze, pechodových jev vodi poruchy izolátor poruchy v dsledku cizího vlivu, porušení ochranného pásma U kabelového vedení vn se nejastji jedná o piny vyhodnocené jako poruchy vlivem stárnutí izolace poruchy v dsledku cizího vlivu, porušení ochranného pásma ehled poruchovosti v regionu západ poet (ks) vzduch VN kabel VN období (rok) Obr Graf poruchovosti na území regionu západ 30

31 3.2.4 Nedodaná elektrická energie Pro zjištní všech náklad spojených s omezením zaízení je nutné znát cenu nedodané energie. Je to energie, která se nedodá v pípad vzniku poruchy. Ocenní nedodané elektiny je zameno na oblast z pohledu distributora. V tomto pípad na EZ Distribuce, a.s. ve smyslu ztrát tržeb distributora a udlení pípadných sankcí za nedodržení kvality dodávané elektrické energie dle plnní standard dle 5, 6 a 7 vyhl.. 540/2005 Sb. Udlení ípadných sankcí i naopak pípadných bonus je ízeno ERÚ. V souasné dob ERÚ nastavuje limitní hodnoty pro urení sankcí i bonus pro distributora. Jedná se o urení parametru SAIDI a SAIFI, který by ml být pevn nastaven od roku 2012 pro všechny distributory v R. Kvalita síových služeb bude mena prostednictvím kombinace ukazatel SAIDI a SAIFI, zastoupených ve stejném pomru, a to pi vyhodnocování dodržení nastavených limit. Parametr SAIFI vyjaduje etnost perušení distribuce elektiny danou potem perušení dodávek nebo distribuce elektiny za kalendání rok. jh (perušení/rok/zákazník) (3.2.4) n SAIFI N sh Parametr SAIDI vyjaduje souhrnnou dobu trvání všech perušení distribuce elektiny v minutách za kalendání rok. n t SAIDI N jh jh (minut/rok/zákazník) (3.2.5) sh kde n jh Celkový poet zákazník napájených z napové hladiny postižených erušením distribuce událostí j vzniklou na hladin h i napových hladinách nadazených napové hladin h. N sh Celkový poet zákazník napájených pímo z napové hladiny. 31

32 t jh Stední doba trvání perušení skupiny zákazník postižených událostí j vzniklé na hladin h, i na napových hladinách nadazených napové hladiny h. Celkové ocenní nedodané elektiny Do celkové ceny nedodané elektiny je teba zapoítat ocenní z pohledu ztrát tržeb distributora a ocenní z pohledu bonifikace i sankce za kvalitu dodávky. Výsledné ocenní je soutem tchto parametr. Celková cena nedodané energie: N ne = 1 249, ,18 = 6 668,38 K/MWh (3.2.6) Výpoet nedodané ceny energie jsem získal z diplomové práce: Metody a pracovní postupy práce pod naptím zpracované v roce 2011 Ing. Václavem Židem Odpisy Odpisy hmotného majetku vyjadují opotebení majetku v K za uritý asový úsek, max. jeden rok. Používají se msíní odpisy a roní odpisy. V úetnictví jsou odpisy nákladem. V analýze je poítáno s rovnomrnými odpisy (lineárními). Dle tídní hmotného majetku do odpisové skupiny 5 s dobou odpisu 30let. Odpisová skupina 5 Položka CZ-CC Název (5-21) Podzemní stavby pro energetiku Klasifikace stavebních dl CZ-CC zavedená eským statistickým úadem s úinností od 1. ledna

33 3.3 Metody hodnocení efektivnosti investic Základní používané metody hodnocení efektivnosti investiních projekt jsou Metoda prrných roních náklad (annual cost) Metoda diskontovaných náklad (discounted coast) Pro tuto práci jsem zvolil dv varianty Vzdušné vedení vn varianta A Kabelové vedení vn varianta B Výpoet prrných roních náklad Jedná se o metodu statickou, kde se hodnotí relativní efektivnost variant investiních projekt. Jako nejvýhodnjší se volí varianta, jejíž prrné roní náklady jsou nejnižší. AC N i K N (3.3.1) odp i p AC prrné roní náklady [K r 1 ] N odp roní odpisy [K r 1 ] i roní úroková míra (pedstavuje požadovanou výnosnost investice) [% r 1 ] K i poizovací náklady [K] N p roní provozní náklady [K r 1 ] Var. A - náklady se urí podle vztahu: AC A N odpa i K ia N pa , ,00 r

34 Var. B - náklady se urí podle vztahu: AC B N odpb i K ib N pb , ,00 r 20 1 Výhodnjší je tedy varianta A, ale je nutné si uvdomit, že použitá nákladová metoda neumožuje urit, zda investice bude zisková i nikoliv. Výpoet diskontovaných náklad Metoda dynamická, porovnává souhrn všech náklad variant za celou pedpokládanou dobu životnosti. DC A K N (3.3.2) ia A pa DC diskontované náklady [K] K i poizovací náklady [K] A N p souet diskontovaných roních provozních náklad [K r 1 ] Roní provozní náklady se diskontují (aktualizují) ke stejnému bodu na asové ose, kterým je okamžik pedpokládaného zahájení provozu. Jsou-li roní provozní náklady konstantní, lze aktualizaci urit pomocí zásobitele Varianta A - diskontované náklady se urí podle vztahu: DC A K ia N A pa emž pro souet diskontovaných roních provozních náklad platí N A pa N pa R 5 N pa 1 5 q 5 q 1 N q 1 pa 1 (1 i) 5 5 (1 i) 1 (1 i) ,015 1 ( ) , ,00 5 1,015 1,

35 Varianta B - diskontované náklady se urí podle vztahu: DC B K ib N B pb emž pro souet diskontovaných roních provozních náklad platí N B pb N pb R 5 N pb 1 5 q 5 q 1 N q 1 pb 1 (1 i) 5 5 (1 i) 1 (1 i) ,015 1 ( ) , ,00 5 1,015 1,015 1 Z hlediska diskontovaných náklad je výhodnjší varianta B. 35

36 4 Analýza nákladovosti provozu kabelových vedeních 4.1 Provozování kabelových sítí vn Pro chránní kabelových vedení vn se využívá uzemnní uzlu sít pes nízkou hodnotu odporu a to zejména v mstských kabelových sítích. Kabelovou sítí vn se rozumí rozvody provedené vysokonapovými kabely uloženými v zemi. Kabelová sí zaíná vývodem z rozvodny vn nebo svodem z venkovního vedení vn a koní v koncové transformaní stanici i vývodem na venkovní vedení. Nejvíce používanými se v souasné dob staly vysokonapové kabely s izolací ze sítného polyethylenu do 35kV, které nahradily díve používané kabely s napuštnou papírovou izolací. Pi vysoké istot polyethylenu jsou zarueny vynikající elektrické a tepeln mechanické vlastnosti. Pro tyto kabely je charakteristické - vysoký penosový výkon a vysoká zkratová zatížitelnost Typy používaných sítí Paprsková sí U této sít vycházející vedení (paprsek) z napájecího místa (rozvodna vn i spínací stanice) zásobuje jednotlivé distribuní trafostanice dále DTS (max. 2 DTS) a nelze jej vzájemn spojit s jiným kabelovým vedením (paprskem). Používá se v oblastech s bžnými nároky na spolehlivost. V pípad poruchy distribuního vedení vn nebo DTS dochází k erušení dodávky el. energie minimáln po dobu nutnou k zajištní náhradního napájení. Obr Paprsková sí 36

37 Smyková (okružní) sí (jeden napáje) Je tvoena jedním rozvodným distribuním vedením, ešeným jako jedno okružní vedení, které mže napájet max. 14 DTS. Vychází z jedné rozvodny vn a je zaústno do jedné nebo dvou spínacích stanic nebo do výchozí i druhé rozvodny vn. Vedení musí být dimenzováno na zatížení celé oblasti, kterou zásobuje. Sí se provozuje obvykle jako rozepnutá. V pípad poruchy distribuního vedení vn dochází k perušení dodávky el. energie po dobu vymanipulování poruchy a zajištní náhradního napájení Obr Smyková sí Smyková sí (více napáje) Tato sí je tvoena nkolika napájecími vedeními (vtšinou 2-4) zaústnými do 1-2 spínacích stanic nebo rozvoden vn. Ty pak mohou být propojené s jinými stanicemi tzv. záložními spoji (obvykle rozepnutými). Jednotlivé DTS jsou nasmykovány (nesmí být natékovány) na napájecí vedení (doporueno 10 DTS na jedné vtvi). Doporuuje vždy provést kontrolní výpoet s ohledem na zatížení a parametry kabelového vedení a transformátor a úbytek naptí. 37

38 Obr Smyková sí, více napaje Typy kabel Vysokonapové kabely s izolací ze zesítného polyetylénu z hlediska oplášování kabelu líme na jednoplášový kabel dvouplášový kabel V distribuní síti jsou používány pevážn dvouplášové kabely vn z dvodu vyšší izolaní odolnosti a tím i k lepší spolehlivosti provozu. Typ a prez kabelu se nepoítá v základním napájecím stavu, ale z dvodu možného spínání, v pípad náhradního napájení nebo poruchového stavu. Z hlediska bariéry proti vniku vody dlíme na standardní bariéra pod pláštm je vždy obsažena v každém provedení kabelu ídavná bariéra v jáde kabelu zvýšená ochrana proti podélnému vniknutí vody vodotsné provedení kabelu zvýšená ochrana proti vniknutí tlakové vody 38

39 Jednožilové kabely vn Obr kabel AXEKVCEY 1x240/25mm2 s izolací z XPE, 12,7/22 kv - 2 plášový Znaení kabel: napíklad kabel 22kV AVXEKVCVEY 1 x 240/25mm 2 naptím U v kv nap. 22kV písmenovou znakou kabelu oznaující provedení o jádro A hliníkové, C mné, AV hliníkové vodotsné, CV mné vodotsné o o o izolace XE zesítný polyetylen kabel K kabel stínní C mné kovové, VC mné kovové s ochranou proti podélnému šíení vody pod pláštm o pláš E pláš z PE, Y plaš z PVC, EY kombinovaný pláš z PE + PVC, VE vodotsný pláš prezem jadra (mm 2 ) za lomítkem prez stínní (mm 2 ) 39

40 Konstrukce provedení kabelu AXEKVCEY 22kV 1. jádro 2. vnitní polovodivá vrstva 3. izolace 4. vnjší polovodivá vrstva 5. polovodivá vodoblokující páska 6. stínní 7. vodoblokující páska 8. pláš ( PE nebo PVC nebo dvojitý pláš - PE/PVC) Obr konstrukce kabelu AXEKVCEY 22kV Uložení kabel Provádí se na základ zpracované projektové dokumentace, ve které jsou vyešeny mezi jiným soubhy a kížení s inženýrskými sítmi a objekty v souladu s platnými pedpisy a normami. Ukládání zemních kabel musí mezi jiným odpovídat SN a jejich prostorové uspoádání SN Uložení kabelu vn typ 22kV AXEKVCEY v zemi dle tohoto schématu: Obr Zpsob uložení kabel 40

41 kde H hloubka uložení V hloubka výkopu rýhy = H+ d + Pv Pv písková vrstva 8 cm do 52 kv vetn, pro 110 kv 12 cm p pískové lože = d + 2 Pv d vnjší prr kabelu Hloubka uložení kabel do hloubka H [cm] zem naptí [kv] terén chodník vozovka 1 až až až 110 1) Tab Hloubka uložení kabel 1) Pro kladení kabel 110 kv v chodnících je nutné projednat jejich uložení s provozovateli sousedních vedení, hlavn s píslušným plynárenským podnikem Pro používání kabel platí SN a SN Nejnižší teplota pro pokládku kabel s PE pláštm je -20 C a u kabel s PVC a (PE+PVC) pláštm je - 5 C. Dovolená teplota pro manipulaci s bubny je u kabel s PE pláštm je -25 C a u kabel s PVC a (PE+PVC) pláštm je - 15 C. Minimální teplota pro skladování je u kabel s PE pláštm je -35 C a u kabel s PVC a (PE+PVC) pláštm je - 25 C. Na ukonování a spojování kabel jsou ureny kabelové soubory podle doporuení výrobce kabel. Jednožilové kabely není dovoleno klást jednotliv do trubek z feromagnetického materiálu. Mohou se klást do tchto trubek pouze v tížilovém uskupení. Upevnní kabelu je možné pouze píchytkami z nemagnetického materiálu. 41

42 Zkoušky po pokládce Po uložení kabelu a po zapískování se ovuje celistvost plášt zkouškou stejnosmrným naptím 5 kv po dobu 5 minut. Svodový proud by neml pekroit hodnotu 0,2 ma na 100 m délky kabelu. Zkouška izolace piloženým naptím po pokládce, zapískování a po montáži soubor, se provádí podle SN l Pro kabely s XPE izolací se doporuuje používat stídavé naptí 0,1 Hz nebo ss naptí s kmitavou vlnou Provozní náklady Náklady údržby dle PÚ jsou zpracovány v kapitole Provozní náklady PÚ na stránce.42 Náklady poruchovosti V Tab jsem stanovil prrnou cenu opravy kabelu vn v mstském provozu. Cenu na odstranní poruchy jsem použil pi stanovení výše provozních náklad v analýze provozu kabelového vedení vn. Prrná cenová rekapitulace opravy poruchy kabelu 22kV v stské oblasti Montáž, zajištní opravy, diagnostika Doprava a mechanizace Runí výkopové a ostatní práce Celkem služby Materiál, dodávky Ostatní dodávky (revizní zprávy, skládkovné, atd.) Ostatní materiál (betony,písky,štrky atd.) Podružný materiál Celkem materiál, dodávky Celkem bez DPH ,00 K 1.200,00 K ,00 K ,00 K ,00 K 3.000,00 K 1.500,00 K 1.000,00 K , ,00 Tab prrné náklady na opravu poruchy kabelového vedení vn 42

43 V grafu jsem znázornil celkové provozní náklady za období životnosti kabelu vn. Provozní náklady kvn 22kV AXEKVCEY 3x1x240 / 1km cena (K) odpisy náklady poruchovosti náklady údržby období (rok) Pehled velikosti provozních náklad kabelu vn v asovém rozlišení 4.2 Analýza nákladovosti Zpracování analýzy provozu kabelového vedení 22kV typu AXEKVCEY 3x1x240/25 mm 2 v délce 1km formou asového rozlišení náklad po dobu životnosti a stanovení optimální doby plánované obnovy zaízení. V grafu jsem znázornil celkové provozní náklady spole s investiními náklady. Investiní náklady jsem stanovil jako celkovou finanní ástku (montážní práce + náklady na materiál). Výpoet jsem nastavil tak, že poátení investice (tj. celková investice na poízení celého kabelového vedení) je investována v tzv. nulovém roce a provoz zaízení (doba životnosti) je poítána až od roku následujícího. Podrobná výše investiních náklad kabelového vedení vn je zpracována v kapitole.5.4 Rozpoet investiní výstavby varianta.3 okraj msta v navrženém rozsahu, kabelové vedení vn. 43

44 inflace. ležitým kritériem stanovení investiních náklad po dobu životnosti bylo stanovení Inflace Zhodnocení penz, jehož dsledku se za stejnou službu zaplatí píští rok více. Hodnotu inflace jsem stanovil na základ prru skutených investiních náklad za roky 2007, 2008, 2009 a 2010, eskalovaných na cenovou úrove roku Na základ tchto údaj a faktoru efektivity jednotlivých proces je v analýze míra inflace v dalších letech ve výši 1,2%. V grafu znázoruji ekonomický pohled plánované obnovy zaízení. Na základ uvedených skuteností je ekonomicky výhodnjší provozovat danné zaízení za dobou životnosti s rizikem vyšší poruchovosti zaízení. Analýza nákladovosti kvn 22kV AXEKVCEY 3x1x240 / 1km životnost kabelu hospodárná výmna kabelu cena (K) investiní náklady celkové provozní náklady období (rok) Analýza nákladovosti provozu kabelového vedení vn v asovém rozlišení 44

45 5 Investiní náronost výstavby zaízení Pro zpracování výpotu investiní náronosti výstavby venkovního a kabelového vedení vn jsem zvolil typický píklad požadovaného pipojení odbrného místa k distribuní soustav vysokého naptí. Stávající vzdušné vedení 22kV odpína FLC GBS JB12-25KV Odpína bezkom. UE6 25/400 JB10 lano AlFe 42/7 PN ZSNP 1/83 kabel AXEKVCEY 3x1x70 Obr. 5.1 plánek pipojení odbrného místa 5.1 Podmínky pipojení Specifikace nového odbrného místa pro který bude zvolen nejvhodnjší zpsob pipojení Požadovaná hodnota rezervovaného píkonu nového odbrného místa: 250kW Požadavek pipojení nového odbrného místa od distribuní sít vn ve vzdálenosti: 1000m Technicko ekonomický návrh i dimenzování elektrického rozvodného zaízení je teba zohlednit celou adu rzných kriterií. Požadují se nízké poizovací i provozní náklady, velká penosová schopnost, odolnost proti vlivm okolí, bezpenost vi osobám i majetku, co nejmenší prostorová náronost, hospodárnost provozu atd. Mnohé z tchto vlastností mžeme ovlivnit volbou vhodného 45

46 druhu a správným dimenzováním vedení. Prez vodi silnoproudého elektrického rozvodu musí být takový, aby a) se vedení nadmrn neoteplovalo, tj: provozní teplota vodi nebyla pi maximálním zatížení vedení vyšší než je dovolená teplota vodi b) vedení bylo hospodárné, hustota proudu ve vodii byla v hospodárných mezích c) vedení (vodie) bylo dostate mechanicky pevné, správn navržené dle vrcholových tah dle SN Stavba elektrických venkovních vedení s jmenovitým naptím do 52 kv d) bylo dodrženo jmenovité naptí a povolené úbytky naptí e) vedení odolávalo dynamickým a tepelným úinkm zkratových proud f) vyhovt všem podmínkám el. instalací nad 1kV dle SN Dimenzování systému Všechny kabely a vodie mají být vybrány tak, aby byly vhodné pro naptí a proudy pravdpodobn se vyskytující za všech podmínek, které jsou nebo budou pedvídány v zaízení nebo v instalaci, ve kterých jsou používány. Kabely a vodie mají být konstruovány, navrženy, instalovány, chránny, používány a udržovány tak, aby byly bezpené. Bezpené provozování za normálního stavu je limitováno mezními podmínkami. Navrhování kabel a vodi pro elektrický silnoproudý rozvod je jedním ze základních krok zadavatele a projektanta zaízení distribuní soustavy (silnoproudého rozvodu). Kabely a vodie mají být vybrány tak, aby byly vhodné pro provozní podmínky a klasifikace zaízení. íklady provozních podmínek naptí nadproud ení dležitá pro ochranu seskupení kabel a vodi zpsob instalace ístupnost 46

47 Kabely a vodie mají být vybrány tak, aby byly vhodné pro jakékoliv vnjší vlivy, které mohou nastat. íklady vnjších vliv teplota okolí ítomnost dešt páry nebo nahromadné vody ítomnost korozívních, chemických nebo zneištných látek mechanické namáhání (otvory, ostré hrany kovových konstrukcí) fauna (nap. hlodavci) flora (nap. plísn) záení (slunení svtlo) Kabely a vodie se nemají instalovat za žádných jiných podmínek, než pro jaké byly konstruovány. 5.3 Mezní podmínky Aby vedení vn za všech okolností dobe plnilo svoji funkci, je teba, aby návrh vycházel z následujících zásad teplota vodi v provozu musí být v dovolených mezích vodie musí odolat silovým i tepelným úinkm zkratových proud prezy vodi musí být v hospodárných mezích vodie musí mít dostatenou mechanickou pevnost úbytek naptí na vodiích musí být v dovolených mezích 47

48 Urení prezu podle dovolené provozní teploty (proudové zatížitelnosti) Zatížení stanice: P 250kW P 3 U I cos (5.3.) I2 381A - proud na sekundární stran transformátoru Proud na primární stran transformátoru: 0,4 0,4 I 1 I , 9A (5.4.) Výpoet zdánlivého výkonu píslušné ásti sít - S k : S 3 U I ,9 264, 00 kva (5.5.) Na základ vypoteného zdánlivého výkonu S k dle standardní ady výkon transformátor zvolím hodnotu 400kVA. TR 22/0,42kV olejový transformátor v hermetizovaném provedení, bez konzervátoru, s Cu vinutím a s redukovanými ztrátami naprázdno. Zapojení a hodinové íslo Dyn1. Výpoet výpotového proudu I p : I p 6, 9A Výpoet jmenovité zatížitelnost kabelu vn I n : I k I 6,9 p n 7, 9 1 * k2 * k3 0,96*1* 0,91 A (5.6.) k 1... respektuje prostedí vodie... pda vlhká hlinitá (0,75 C m/w)... jednožilové kabely AXEKVCEY... 0,96 k 2... respektuje teplotu prostedí... dle tabulky 6 a zvolené teplot prostedí 20 C...1 k 3... respektuje zpsob uložení... dle tabulky kabely v soubhu, osová vzdálenost dle SN tabulka 52 HN11 je 30 cm...0,91 48

49 Urení prezu vodie S k nejbližšímu vyššímu I n : Nejbližší vyšší I n je 165 A, kterému odpovídá typ kabelu AXEKVCEY 3 x 1 x 50/16 mm 2, ale protože je návrh prezu vodie poítán v základním napájecím stavu. Navrhuji z dvodu vzdálenosti a provozu typ kabelu AXEKVCEY 3 x 1 x 70 mm 2. Kontrola navrženého ešení na tepelné úinky zkratových proud Kontrola provedena výpotem dle normy SN IEC 986. ( I 2 * T) K 2 * S 2 f * ln, po dosazení z tabulky pro hliníkový vodi dostávám (5.7.) i I max. 11,74 ka.. hodnota poáteního rázového zkratového proudu transformovny k RZ Kimice daná hodnota T... doba trvání zkratu podle nastavení ochran. Daná hodnota transformovny RZ Kimice - 0,5 s 2 2 (11740 *0,2) 148, * S * ln, (5.8.) výsledný minimální prez vodie S mm 2 kde: I k zkratový proud [A] S prez prvku vedoucího proud [mm 2 ] f. konená teplota [ C] 49

50 i. poátení teplota [ C]. reciproní teplotní souinitel odporu prvku vedoucího proud pi 0 C [ C] ln log e K konstanta závislá na materiálu prvku vedoucího proud K Q c *( 20) * ,5*10 *(228 20) *10 8 2,8264* ,11 (5.9.) kde: Q c. specifické teplo prvku vedoucího proud pi 20 C [J/ K*m 3 ] 20. mrný odpor prvku vedoucího proud pi 20 C [*m] Hodnoty uvedené ve vzorci pro výpoet jsem pevzal z tabulky pro hliníkové vodie v norm SN IEC 986. U navrženého kabelu vn 22 kv vyhovuje prez jádra 70 mm 2 na tepelné úinky zkratových proud 50

51 Ztráty -hospodárný prez i prchodu proudu vodiem vzniká teplo a tím dochází ke zm teploty vodie. Toto teplo se odvádí do okolního prostedí a vznikají ztráty. Tyto ztráty jsou závislé na prezu a materiálu vodie a na velikosti jeho zatížení. Se zmnou teploty se mní odpor, a tím též inný odpor vodie. Z tohoto dvodu je nutné hodnotu rezistivity pepoítat. Je zcela samozejmé, že se požaduje dosažení co nejmenších ztrát, avšak za pimenou cenu vodi. Tato problematika dále vede k pojmu hospodárný prez. Hospodárnost prezu znamená, že prezy vodi by mly být navrženy tak, aby vodie nebyly zatžovány vtším proudem, než odpovídá hospodárné proudové hustot. Je to hodnota, která pímo závisí na materiálu vodie a na jeho zpsobu zatžování, který je charakterizován velikostí doby plných ztrát. Doba plných ztrát z je doba, po kterou bychom museli vyrábt maximální zkratový výkon, abychom vyrobili stejnou ztrátovou práci, jako pi promnlivém ztrátovém výkonu P z t v celém sledovaném období T. Její velikost je možné urit ze vztahu: T 0 R i 2 t dt R 2 max z T i 2 t dt 2 0 ef z T 2 (5.10.) max str T sledované období [h] str zatžovatel [-] max I str, I ef, I max jsou hodnoty zatžovacích proud [A] 51

52 Velikost hospodárného prezu vedení pak mžeme urit ze vztahu: A k (5.11.) v z A hospodárný prez vedení [mm 2 ] k souinitel závislý na druhu vodie [mm 2. A -1 ] I v výpotový proud [A] z doba plných ztrát [h/rok] Hospodárný prez se kontroluje tehdy, je-li doba plných ztrát vtší než 1000 h/rok a kde je životnost zaízení uvažována alespo na 10 let provozu. Prez dle tohoto kritéria, který je nutné nejprve zaokrouhlit na nejbližší normalizovaný prez, je rozhodující, když jeho hodnota je vtší než prez dle ostatních technických kritérií. Mechanická pevnost vodi Vodie pro silnoproudý rozvod musí být navrženy tak, aby odolaly mechanickému namáhání pi montáži a pi všech možných provozních podmínkách. Výpoty mechanického namáhání a pevnosti vodi jsou spojeny zejména se zaízením pro venkovní rozvod, a proto se jimi v rámci této práce nebudeme zabývat. Pro kabely urené k podzemnímu uložení je z hlediska mechanického namáhání nejdležitjší montáž a jeho vnjší prostedí. Jde zejména o mechanické deformace jako jsou tah, ohyb, namáhání tlakem, namáhání krutem. Pi zvýšeném mechanickém namáhání se musí kabely chránit uložením do rour, tvárnic nebo uložit do kabelových kanál. Je-li nebezpeí vzájemného posunu konstrukcí, na kterých je kabel uložen, nesmí dojít k poškození kabelu. Výstup z rour, tvárnic apod. musí být proveden tak, aby se kabel nepoškodil, zejména nepeskípl. 52

53 Úbytky naptí Kontrola úbytk naptí na vedení je dalším významným faktorem pi dimenzování vodi v závislosti na jeho prezu a délce. V elektrickém silnoproudém rozvodu je nutné zajistit dodávku elektrické energie spotebiteli v potebné kvalit, to znamená v pásmu dovolených odchylek od jmenovitého naptí. Obecn je možné vyjádit velikost úbytku naptí vztahem: U f Z R jx j R X jx R j j (5.12.) j U f fázové naptí [V] Z podélná impedance vodie [] I komplexní zatžovací proud [A] R rezistence vodie ] X reaktance vodie ] Pozn. Vrchní znaménko odpovídá induktivnímu proudu a spodní kapacitnímu. Pro bžné zatžování vodie pln vystaí velikost úbytku vyjádená pouze reálnou ástí rovnice: U f U f R X j R cos X sin (5.13.) Odchylky naptí jsou dány normou SN Tato norma nahradila pvodní normu SN IEC 38 - Normalizovaná naptí, která tyto odchylky ešila od dubna Krom níže uvedených stanovených odchylek od jmenovitého naptí tato norma pro své poteby konkrétn definuje mimo jiné pojmy pedávací místo, naptí a rozsah naptí u odbratele. edávací místo je místo, kde je spojena distribuní sí dodavatele elektiny s elektrickou instalací odbratele. Rozsah naptí u odbratele je rozsah naptí na vývodech nebo na svorkách odbrného zaízení za pedávacím místem. 53

54 Pokud jde o rozsah napájecího naptí za normálních provozních podmínek s vylouením erušení napájení, doporuuje se, aby se naptí v pedávacím míst nelišilo od jmenovitého naptí sít o více než 10%. i kontrolním mení úbytk naptí musí být bhem každého týdne nameno 95% prrných efektivních hodnot napájecího naptí v mících intervalech 10 minut ve výše edepsaném rozsahu odchylek. Aby bylo možné rovnou porovnávat pímo vypotené odchylky naptí s dovolenými odchylkami, upravíme vztah takto: l r cos x sin u 100% U f (5.14.) l délka vodie (vedení) [km] U f fázové naptí sít [V] r rná rezistivita vodie /km] x rná reaktance vodie /km] I zatžovací proud [A] l r cos u 100% U f (5.15.) 5.4 Rozpoty investiní výstavby Na základ výpo provedeme technicko ekonomický návrh investiní výstavby. Dle zadávacího návrhu provedeny rozpoty pro vzdušné a kabelové vedení vn v typických ípadech (volný terén, okraj msta). Varianta centra msta není zpracována z dvodu vtší hustoty odbrného zaízení a estetiky (koncepce sítí) v mstském provozu vyhláška.501/2006 Sb. o obecných požadavcích na využívání území, kde je uvedeno, že rozvodné energetické vedení se v zastavném území obcí umísuje pod zem. Obce mají svj rozvojový plán, který eší danou oblast. 54