Elementi elektroenergetskega omrežja I . Elektroenergetsko omrežje

Elementi elektroenergetskega omrežja

I. Elektroenergetsko omrežje

Boštjan Blažič[email protected]

leon.fe.uni-lj.si

01 4768 414

Ljubljana, 2013

Zgodovina

• Zgodovina elektrotehnike– Amperov zakon (1820), elektromagnetna indukcija – Faraday (1821)– Komutatorski DC motor (1830-eta)– Tesla: AC motor (1887)– Edison: komercialna žarnica (1879)

Nafta (kerozin) vs elektrika

• Konec 19. stoletja: ‘War of currents’)– Edison (GE): enosmerni sistem– Tesla in Westinghouse: izmenični sistem

EEO 2

Zgodovina - enosmerni in izmenični sistem

2P I R

• Enosmerni sistem– Bremena

– žarnice na žarilno nitko– enosmerni motorji– izmenični motor še ni bil na voljo!

– Omrežje– napetost ±110 V (3 žice, + 0 -)– ni načina za spreminjanje napetostnih nivojev dc napetosti– velike izgube: najdaljši vodi 1 – 2 kmÞ proizvodnja energije blizu porabe

– Današnji čas: razpršeni viri, DC omrežja– 1998: Con Edison ima 4600 strank priključenih na enosmerno

omrežje– 2007: Con Edison, izklop zadnjega dela enosmernega omrežja

EEO 3

4EEO


• Zakaj tri-fazni sistem?− dvo-fazni sistem− tro-žični enofazni sistem

• ZDA (Edisonova shema)


• Izmenični sistem– Bremena

– žarnice– izmenični motorji

– Izmenični generator– Transformator

– Omrežje– majhne izgube– jalova močÞ omejena prenosna zmogljivost izmeničnega voda

– Današnji čas: DC prenos za prenos električne energije na dolge razdalje

EEO 5

Tesla, patent


• Tesla (1856 – 1943)– po rodu Srb, državljanstvo ZDA– prenos elektrike po zraku– patentira osnovni princip radia (…Marconi)– 1893: projekt Niagara dobi Westinghouse, Teslov sistem (dvofazni sistem 25 Hz),

75 MW → prevlada izmeničnega sistema

EEO 6

7EEO

Razvoj elektroenergetskega sistema Slovenije

• Začetki konec 19. stoletja− prva luč zasveti l. 1883, 4-leta po izumu žarnice,

enosmerni dinamo na parni pogon, 5 kW− stara mestna elektrarna Ljubljana 1898, javna

elektrarna, parni pogon, 640 kW− prva večja HE Završnica, 1915, 2,5 MW, začetek

splošne elektrifikacije (50 km omrežja)− HE Fala, 1918, 80 kV daljnovod (77 km)

• Povezovanje EE omrežja− 1957: povezava med republikami bivše Jugoslavije− 1970: začetek izgradnje 400 kV omrežja Jugoslavije

• Razlogi za povezovanje EE omrežja− bolj učinkovita izraba prenosih in proizvodnih zmogljivosti, bolj učinkovita izravnava

proizvodnje in porabe− večja zanesljivost obratovanja, boljša regulacija napetosti in frekvence− možnost priključitve večjih proizvodnih enot

Razvoj VN omrežja na območju nekdanje Jugoslavije

8EEO

Prenosno omrežje Slovenije (operater ELES)

9EEO

Prenosno omrežje Slovenije – izmenjava s sosednjimi državami

10EEO

ENTSO-E

11EEO

• European Network of Transmission System Operators for Electricity

• Sinhrone cone− kontinentalna Evropa− Nordic− Baltic− Velika Britanija− Irska in S. Irska

Delitev elektroenergetskih omrežij

12EEO

• Nazivna napetost (medfazna efektivna napetost)− omrežje nizke napetosti (do 1 kV): 0,4 kV− omrežje srednje napetosti (1 – 35 kV): 10 kV, 20 kV, 35 kV− omrežje visoke napetosti (35 – 400 kV): 110 kV, 220 kV, 400

kV• Funkcija

− prenosno omrežje− prenos na daljše razdalje− običajno zazankano

− distribucijsko omrežje− napajanje porabnikov− radialno, odprta zanka

• Struktura− zazankano− radialno

− odprta zanka Stikalnapostaja

Ločilno mesto

Transformatorskapostaja

Odprtazanka

Struktura elektroenergetskega sistema

13EEO

Distribucijska omrežja (SN)

• Struktura− odprta zanka

14EEO

Stikalnapostaja

Ločilno mesto

Transformatorskapostaja

Odprtazanka

Porabniška omrežja (NN omrežja odprtega tipa)

• Struktura− vodi z obremenitvijo na koncu (posamično napajana bremena)

• visoka obratovalna zanesljivost (v primeru okvare, vzdrževanje)• velika poraba materiala

− točkasto obremenjeni vodi• okvara enega porabnika povzroči izpad celega voda• različna obremenjenost odsekov

15EEO

Vodi z obremenitvijo na koncu Točkasto obremenjeni vodi

Porabniška omrežja (NN omrežja odprtega tipa)

• Struktura− točkasto obremenjeni vodi s stopnjevanim prerezom

16EEO

Porabniška omrežja (NN omrežja zaprtega tipa)

• Struktura− dvostransko napajanje porabnikov− zazankano omrežje

• večja zanesljivost ob izpadu enega voda

17EEO

Načrtovanje omrežij

• Omrežja odprtega tipa− preglednost, enostavnost− enostavno odkrivanje mesta napake− kratkostične moči majhne− enostavna zaščita

• Omrežja zaprtega tipa− večja obratovalna zanesljivost− nižje izgube

18EEO

pomanjkljivosti− nižja obratovalna zanesljivost− večje izgube− navadno večji preseki vodov

pomanjkljivosti− bistveno težja izvedba zaščite− težje odkrivanje mesta okvare

Ozemljevanje omrežij

• Ozemljevanje nevtralne točke transformatorja− vpliv na tokove in napetosti ob kratkem stiku

• direktna ozemljitev• ozemljitev preko upora• izolirano zvezdišče• resonančna ozemljitev

• Prenosno omrežje− direktna ozemljitev− enostavno zagotavljanje zaščite− hitro določanje točke okvare− majhne prenapetosti (nižja izolacijska stopnja

opreme)

19EEO

L1L2L3


• Distribucijska omrežja

20EEO

L1L2L3

XN

L1L2L3

RN

L1L2L3

C

Preko upora Resonančna ozemljitve

Izolirano zvezdišče


• Porabniška omrežja− ozemljitve nevtralne točke transformatorja− povezava izpostavljenih delov pod napetostjo proti zemlji

• T: terra• N: neutral• I: isolated• S:separated• C: combined

21EEO

L1

L2

L3

Porabnik

Generator ali transformator

1. ČRKA2. ČRKA


• Oznake: T (terra), N (neutral), I (isolated), S (separated), C (combined)

22EEO

RN

L1

L2

L3

N

PE

Porabnik


Porabnik

TN-S

RN

L1

L2

L3

PEN

Porabnik


TN-C

RN

L1

L2

L3

N

PE

Porabnik Porabnik


TN-C-S

RN

L1

L2

L3

NPE

RA

Porabnik


ITTT

L1

L2

L3

PE

RA

Porabnik



• Tipične vezave transformatorjev prenosnega in distribucijskega omrežja

23EEO

L1L2L3

RN

PEN

Generator21 kV

TR21/400 kV

TR400/110 kV

TR110/20 kV

TR20/0,4 kV

Documents

Elementi elektroenergetskega omrežja I . Elektroenergetsko omrežje