FAKULTET ELEKTROTEHNIKE, STROJARSTVA
I BRODOGRADNJE SPLIT
Doc. dr. sc. Ranko Goi, dipl.ing.
Damir Jakus, dipl.ing.
Ivan Penovi, dipl.ing.
Distribucija elektrine energije interna skripta
Split, 2008.
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split Distribucija elektrine energije Split, 2008. i
Sadraj
Stranica
111 PPPOOOLLLOOOAAAJJJ DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIJJJSSSKKKEEE MMMRRREEEEEE UUU EEEEEESSS---UUU III OOOSSSNNNOOOVVVNNNEEE ZZZNNNAAAAAAJJJKKKEEE DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIJJJSSSKKKEEE MMMRRREEEEEE 111 1.1 Elektroenergetski sustav i elektroenergetske mree 1 1.2 Osnovne znaajke distribucijske mree 6
222 SSSTTTRRRUUUKKKTTTUUURRRAAA III KKKOOONNNFFFIIIGGGUUURRRAAACCCIIIJJJAAA DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIJJJSSSKKKIIIHHH MMMRRREEEAAA III TTTRRRAAAFFFOOOSSSTTTAAANNNIIICCCAAA 111111 2.1 Struktura 10(20) kV distribucijskih mrea 11 2.2 Struktura 35(30) kV distribucijskih mrea 14 2.3 Struktura niskonaponskih distribucijskih mrea 16 2.4 Distribucijske trafostanice 18
2.4.1 Trafostanice SN/NN 18 2.4.2 Trafostanice SN/SN 23 2.4.3 Trafostanice VN/SN 25
2.5 Primjer konfiguracije 35 kV mree i TS 35/10 kV i pripadne napojne mree 110 kV i TS 110/x kV 28
333 EEELLLEEEMMMEEENNNTTTIII DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIJJJSSSKKKEEE MMMRRREEEAAA 333111 3.1 Nadzemni vodovi 31 3.2 Kabelski vodovi 38 3.3 Transformatori 42 3.4 Potroai 49
3.4.1 Vrste i karakteristike pojedinanih troila 49 3.4.2 Dnevni dijagram optereenja i varijacije optereenja 50
3.5 Ostali elementi distribucijske mree (kondenzatorske baterije i prigunice) 53
444 EEELLLEEEKKKTTTRRRIIIKKKIII PPPAAARRRAAAMMMEEETTTRRRIII III NNNAAADDDOOOMMMJJJEEESSSNNNEEE SSSHHHEEEMMMEEE EEELLLEEEMMMEEENNNAAATTTAAA DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIJJJSSSKKKIIIHHH MMMRRREEEAAA 555555 4.1 Sustav simetrinih komponenata 55
4.1.1 Transformacija u sustav simetrinih komponenata 56 4.1.2 Pretvorba matrice impedancija u simetrine komponente 58 4.1.3 Fizikalno znaenje impedancija u sustavu simetrinih komponenata 59
4.2 Impedancija i nadomjesna shema voda 62 4.2.1 Direktna i inverzna impedancija nadzemnog voda 63 4.2.2 Nulta impedancija nadzemnog voda 64 4.2.3 Poprena admitancija voda 65
4.3 Impedancija i nadomjesna shema transformatora 67 4.3.1 Dvonamotni transformator 67 4.3.2 Tronamotni transformator 70
4.4 Ekvivalentna shema potroaa 72 4.5 Ekvivalentna shema i parametri paralelne kondenzatorske baterije i prigunice 73 4.6 Ekvivalentna shema i parametri aktivne (pojne) mree 73
555 PPPRRROOORRRAAAUUUNNN KKKVVVAAARRROOOVVVAAA UUU DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIJJJSSSKKKOOOJJJ MMMRRREEEIII 888222 5.1 Tropolni kratki spoj 82 5.2 Dvopolni kratki spoj (K2) i dvopolni kratki spoj sa zemljom (K2Z) 85 5.3 Zemljospoj u neuzemljenoj srednjenaponskoj mrei 85 5.4 Zemljospoj (kratki spoj) u srednjenaponskoj mrei uzemljenoj preko malog otpora 89 5.5 Jednopolni kratki spoj u niskonaponskoj mrei 90
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split Distribucija elektrine energije Split, 2008. ii
666 PPPRRROOORRRAAAUUUNNN SSSTTTAAACCCIIIOOONNNAAARRRNNNIIIHHH SSSTTTAAANNNJJJAAA 111000222 6.1 Aproksimativni proraun tokova snaga i struja u distribucijskoj mrei 102 6.2 Aproksimativni proraun padova napona 104 6.3 Dimenzioniranje presjeka vodia 107 6.4 Proraun gubitaka snage i energije 108
6.4.1 Gubici radne snage u vodovima 108 6.4.2 Gubici radne snage u transformatoru 109 6.4.3 Gubici radne energije 112
777 NNNIIISSSKKKOOONNNAAAPPPOOONNNSSSKKKEEE MMMRRREEEEEE 111222333 7.1 Vrste NN mrea s obzirom na uzemljenje TS 10(20)/0.4 kV i instalacija potroaa 124 7.2 Proraun optereenja u niskonaponskoj mrei 126 7.3 Dimenzioniranje niskonaponskih vodova 130 7.4 Zatitne mjere u niskonaponskoj mrei i TS 10(20)/0.4 kV 140 7.5 Uzemljenje u niskonaponskim mreama 149
888 KKKOOOMMMPPPEEENNNZZZAAACCCIIIJJJAAA JJJAAALLLOOOVVVEEE SSSNNNAAAGGGEEE 111555444
999 RRREEEGGGUUULLLAAACCCIIIJJJAAA NNNAAAPPPOOONNNAAA UUU DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIJJJSSSKKKOOOJJJ MMMRRREEEIII 111666444
111000 XXXXXX 111777000
111111 XXXXXX 111777111
LLLIIITTTEEERRRAAATTTUUURRRAAA 111777222
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split Distribucija elektrine energije
1. Poloaj distribucijske mree u EES-u i osnovne znaajke distribucijske mree Split, 2008. 1
111 PPPOOOLLLOOOAAAJJJ DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIJJJSSSKKKEEE MMMRRREEEEEE UUU EEEEEESSS---UUU III OOOSSSNNNOOOVVVNNNEEE ZZZNNNAAAAAAJJJKKKEEE DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIJJJSSSKKKEEE MMMRRREEEEEE
1.1 Elektroenergetski sustav i elektroenergetske mree
Elektroenergetski sustav (EES) sastoji se od 4 osnovne cjeline:
Elektrane (izvori elektrine energije) razliitih vrsta u kojima se proizvodi elektrina energija. Kao sastavni dio elektroenergetske mree, svaka elektrana ima:
o Elektrine generatore (najee sinkroni generator, a ponekad i asinkroni generator u sluaju manje instalirane snage), koji proizvodi elektrinu energiju i aktivni je element mree, te se u ekvivalentnoj shemi reprezentira kao naponski izvor s odgovarajuom unutranjom impedancijom,
o Blok transformatore (osim u sluaju kad je nazivni napon generatora jednak nazivnom naponu voda na koji je elektrana prikljuena), preko kojeg se elektrina energija proizvedena u generatoru transformira na naponski nivo voda na koji je elektrana prikljuena.
Elektrane (generatori) veih snaga prikljuuju se na prijenosnu mreu, dok se elektrane manjih snaga prikljuuju na distribucijsku mreu (distribuirani izvori) ili direktno na instalacije potroaa (potroake elektrane).
Prijenosna mrea kojom se elektrina energije transportira od elektrana do distribucijske mree i velikih potroaa, te razmjenjuje snaga izmeu povezanih elektroenergetskih sustava. Prijenosna mrea sastoji se od zranih i kabelskih vodova visokog napona (najee 110 kV i vie) i rasklopnih postrojenja (transformatorske stanice koje omoguavaju transformaciju elektrine energije iz mree jednog naponskog nivoa u mreu drugog naponskog nivoa i razdjelna postrojenja u kojima se uvoruje nekoliko vodova). Kao sastavni dio elektroenergetske mree, u prijenosnoj mrei se pojavljuju:
o Zrani i kabelski vodovi kojima se elektrina energija prenosi izmeu dva rasklopna postrojenja, najee na velike udaljenosti (od nekoliko kilometara do nekoliko stotina kilometara i vie)
o Mrene transformatore preko kojih se elektrina energija transformira iz jednog naponskog nivoa u drugi, i to:
izmeu dvije podmree unutar prijenosne mree (npr. 400/220 kV, 220/110 kV, 400/110 kV),
iz prijenosne mree u distribucijsku mreu (npr. 110/35 kV, 110/10 kV),
iz prijenosne mree u elektrino postrojenje velikog industrijskog potroaa (npr. 110/6 kV).
Distribucijska mrea kojom se elektrina energije preuzeta iz prijenosne mree ili manjih elektrana prikljuenih na distribucijsku mreu distribuira do srednjih i malih potroaa prikljuenih na distribucijsku mreu. Distribucijska mrea se kao i prijenosna mrea sastoji od
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split Distribucija elektrine energije
1. Poloaj distribucijske mree u EES-u i osnovne znaajke distribucijske mree Split, 2008. 2
zranih i kabelskih vodova (ali manjih nazivnih napona, najee ispod 110 kV) i rasklopnih postrojenja (takoer manjih nazivnih napona u odnosu na prijenosnu mreu).
Distribucijska mrea obino se dijeli na dvije cjeline:
Srednjenaponska distribucijska mrea (najee nazivnih napona 10kV, 20kV, 35kV),
Niskonaponska distribucijska mrea (najee nazivnog napona 0.4 kV)
Kao sastavni dio elektroenergetske mree, u distribucijskoj mrei se pojavljuju:
o Zrani i kabelski vodovi kojima se elektrina energija prenosi na udaljenosti koje su daleko manje u odnosu na prijenosnu mreu (od nekoliko desetaka metara do nekoliko desetaka kilometara)
o Distribucijske transformatore preko kojih se elektrina energija transformira iz jednog naponskog nivoa u drugi, i to:
izmeu dvije podmree unutar distribucijske mree (npr. 35/10 kV, 10/0.4kV),
iz distribucijske mree u elektrino postrojenje industrijskog potroaa (npr. 35/6 kV, 10/0.4 kV).
Potroai elektrine energije koji preuzimaju elektrinu energiju iz prijenosne ili distribucijske mree i troe je za vlastite potrebe, tj. za napajanje razliitih vrsta elektrinih troila. Dakle, potroa vien od strane elektroenergetske mree na koju je prikljuen, predstavlja svaki objekt koji je prikljuen na mreu i koji iz mree uzima radnu i reaktivnu energiju, ali je takoer i sastavni dio mree koji se ovisno o pogonskim karakteristikama moe reprezentirati kao impedancija fiksnog iznosa neovisno o naponu u prikljunom voru ili oduzimanje fiksnog iznosa radne i jalove snage u prikljunom voru, tako da se odgovarajua impedancija mijenja ovisno o stvarnom naponu u prikljunom voru.
Potroaem u irem smislu se moe smatrati i jedan dio prijenosne ili distribucijske mree u sluaju (vrlo estom u razliitim analizama) da se promatra samo dio elektroenergetskog sustava iznad odreenog naponskog nivoa, a svi dijelovi niih naponskih nivoa se reprezentiraju kao potroa (potroai) s fiksnom impedancijom ili snagom. Npr., ako se promatra samo prijenosna mrea, sve distribucijske mree koje se napajaju elektrinom energijom iz prijenosne mree ekvivalentiraju se kao fiksne impedancije ili fiksne snage koje u promatranom voru izlaze iz prijenosne mree.
U analizama distribucijskih ili industrijskih mrea, moe se pojaviti i potroa koji ne predstavlja ekvivalent veeg broja pojedinanih troila, ve kao pojedinani potroa (troilo). Najee se radi o velikim asinkronim motori
