Master's Thesis

Technical design for the self-consumption of the 110/22 kV transformer station

Final Thesis 3.28 MB Appendix 5.32 MB

Author of thesis: Bc. Patrik Ślusarczyk

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Petr Toman, Ph.D.

Abstract:

This master's thesis addresses the design of auxiliary power systems for electrical substations, specifically focusing on substations operated by ČEZ Distribuce a.s. The content is oriented toward the components and operational standards utilized within this company. The theoretical part begins with a detailed analysis of the concept and equipment of transformer substations, along with definitions of individual auxiliary power systems. Subsequently, it describes the principles and structure of project documentation for energy structures. The practical part is dedicated to the technical design of the entire auxiliary power system itself. Specifically, it describes the method of implementing the power supply from the adjacent distribution network, transformation to the low-voltage level, and the subsequent design of the AC and DC systems to ensure reliable operation under all operating conditions of the substation. The thesis is supplemented by relevant drawing documentation, material specifications, and simulation models of the designed networks in Sichr and Simulink within the Matlab software environment.

Keywords:

electrical substation; 110/22 kV transformer substation; auxiliary power system; project documentation; energetic construction

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s výsledky své diplomové práce na téma Návrh technického řešení vlastní spotřeby transformovny 110/22 kV. S posudky seznámila komisi vedoucí práce doc. Orságová. Student odpověděl na otázky oponenta. Následnou rozpravu otevřela doc. Orságová s dotazem určení výpočtového výkonu na základě použitého koeficientu beta. Student odpověděl. Dále se na návrh řídícího systému zeptal doktor Morávek. Student pohotově odpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Power Engineering (MPC-EEN)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Morávek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Škoda, Ph.D. (člen)
Ing. Miroslav Vavera (člen)

Hlavním cílem předložené diplomové práce bylo zpracovat projekt pro napájení vlastní spotřeby (VS) nově budované distribuční transformovny 110/22 kV ve specifickém provizorním režimu, kdy se předpokládá stavba jen části její rozvodny 110 kV, která slouží pro připojení větrné elektrárny. Ačkoli je tedy rozsah zařízení napájených z projektovaného zdroje VS omezen požadavkem tohoto počátečního stadia stavby, autor musí zpracovat projekt i s ohledem na finální řešení a budoucí provozní stavy celé transformovny. Projekt je zpracován velmi podrobně včetně výkresové dokumentace a technické zprávy a odpovídá požadavkům na projektovou dokumentaci pro provedení stavby. Je evidentní, že autor zpracoval celý projekt pod vedením zadavatele za účelem realizace této energetické stavby a byl tedy jedním z tvůrců celého projektu.
Po obsahové stránce je práce bez chyb a odpovídá jednotlivým bodům zadání tak, aby mohla tvořit zasvěcený komentář k jednotlivým postupům a dílčím krokům při tvorbě projektové dokumentace. Struktura práce je logická, ale někde poněkud méně přehledná.  Především v závěru bych uvítala přehlednější shrnutí základních parametrů navrhovaných zařízení a jejich vzájemného propojení v jednoduchém náčrtku. Takto jsou všechny podstatné informace uvedeny v souvislém textu a je tedy problematické si udělat nějakou celkovou představu o celé instalaci.
Po formální stránce je práce na dobré úrovni, a to jak z pohledu zpracování textu, tak co se týče grafických výstupů. Za jedinou chybu lze považovat chaotické číslování stránek, díky kterému se kapitola „Závěr“ jeví jako oddělená část práce a nedostala se ani do jejího obsahu a připomínku mám i k místy velmi neobratnému a komplikovanému vyjadřování autora, které odvádí pozornost od podstaty sdělení.  
Na závěr je nutno konstatovat, že autor odvedl velké množství práce a dobře se vypořádal se zadaným tématem. K jeho zpracování přistupoval velmi odpovědně a iniciativně, a to od chvíle, kdy mu bylo téma bylo přiděleno až po odevzdání finální diplomové práce.
Práci doporučuji k obhajobě, neboť přinesla konkrétní technické řešení a autor v ní prokázal schopnost samostatné odborné práce. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D.

Diplomová práce Patrika Ślusarczyka je zaměřena na problematikou návrhu vlastní spotřeby elektrických stanic. Student se v úvodu věnuje koncepci elektrických stanic včetně vlastní spotřeby. Následně popisuje zásady tvorby projektové dokumentace energetických staveb a v praktické části zpracovává návrh střídavé i stejnosměrné vlastní spotřeby transformovny 110/22 kV. Součástí práce jsou rovněž ověřovací výpočty, dimenzování jednotlivých prvků a projektová dokumentace doplněná výkresovou částí a simulačními modely v programech Sichr a Matlab/Simulink.
Cílem diplomové práce (dle specifikace na straně 10) bylo vypracování ucelené projektové dokumentace pro účely provedení stavby, zaměřené na systém vlastní spotřeby v rámci první etapy výstavby uvedené transformovny 110/22 kV.
Lze tedy konstatovat, že stanovený cíl práce byl splněn.

Diplomová práce má logickou strukturu. Na teoretickou část plynule navazuje praktická část, kde jsou nejprve stanoveny energetické nároky, proveden návrh napájecího systému, kabelových vedení, transformátoru vlastní spotřeby a rozváděčů. Pozitivně hodnotím návaznost praktické části na teoretickou část.

Práce nepřináší nové teoretické poznatky. Za původní přínos studenta lze považovat zejména:
-zpracování návrhu vlastní spotřeby konkrétní transformovny 110/22 kV,
-identifikaci a bilanci všech spotřeb vlastní spotřeby stanice,
-návrh střídavé a stejnosměrné části systému podle aktuálních standardů ČEZ Distribuce,
-ověření návrhu pomocí výpočtů zkratových poměrů, úbytků napětí a simulací v programech Sichr a Simulink,
-optimalizaci napěťové hladiny DC systému na základě výsledků modelování (student prokázal nevhodnost varianty 110 V DC a následně zdůvodnil návrh soustavy 220 V DC).
Přínos práce je tedy zejména praktický.

Z pohledu dalšího využití lze práci nebo její části využít jako podklad pro návrh obdobných systémů vlastní spotřeby transformoven, jako studijní materiál pro studenty elektroenergetiky a v určité míře také jako metodický materiál pro projektanty elektroenergetických staveb.

Rozsah i obsah použité literatury odpovídá charakteru práce. Pozitivně hodnotím využití aktuálních provozních standardů distributora, což zvyšuje praktickou hodnotu výsledků.

Po formální stránce je práce zpracována na dobré úrovni; je přehledně členěna, má dobrou grafickou úpravu a rozsahově odpovídá diplomové práci. Za drobné nedostatky považuji zmatky v číslování v závěrečné části práce, občasný výskyt překlepů a jazykových nepřesností a horší srozumitelnost kapitoly Závěr.

Předložená diplomová práce splňuje požadavky kladené na závěrečnou práci magisterského studijního programu. Autor prokázal schopnost samostatně řešit komplexní inženýrské zadání, využívat odbornou literaturu, technické normy i podnikové standardy a výsledky podložit výpočty a simulacemi.

Diplomovou práci doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. 1. Jak by se změnil návrh vlastní spotřeby při změně kategorie transformovny z kategorie TR2 na kategorii TR1?
  2. 2. Práce vychází z interních standardů ČEZ Distribuce. Do jaké míry je navržené řešení přenositelné na jiné provozovatele distribučních nebo přenosových soustav a které části by bylo nutné upravit?
Points proposed by reviewer: 92

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová