Embed Size (px)
Citation preview
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Regulacija napetosti
Seminar za predmet: Razdelilna in industrijska omrežja
Seminar izdelal: Marjan Ilkovski
Izvajalec: prof. dr. Grega Bizjak
Ljubljana 2016
Povzetek
Prevelik padec napetosti v večini primerov najbolj prizadene končne porabnike. Vsakdo izmed njih ima pravico do nemotene oskrbe z električno energijo. Za izboljšanje napetostnega profila v distribucijskem omrežju so v nalogi opisani in predstavljeni nekaj načinov. V seminarski nalogi je poudarek predvsem na regulacijo napetosti z odcepi transformatorjev v distribucijskih omrežjih, ki zajema nastavitev regulatorja VN/SN transformatorja v RTP in nastavitev odcepov SN/NN transformatorjev.
Ključne besede: distribucijsko omrežje, napetostni profil, regulacija napetosti, regulacijski transformator, razpršeni viri
.
Kazalo 1. Uvod................................................................................................................................................6
2. Padci napetosti ................................................................................................................................8
3. Kakovost napetosti........................................................................................................................10
3.1. Težave pri neustrezni napetosti..................................................................................................12
4. Regulacija napetosti ......................................................................................................................14
4.1. Prenosno omrežje .......................................................................................................................14
4.1.1. Regulacija vzbujanja generatorja ........................................................................................14
4.2. Regulacija napetosti v distribucijskih omrežjih .........................................................................16
4.2.1. Regulacija s tranformatorjem z regulacijskimi odcepi........................................................17
4.2.2. Uporaba zaporednih kondenzatorjev...................................................................................26
4.2.3. Dodajanje novih vzporednih vodov ....................................................................................28
4.2.4. Regulatorji (stabilizatorji) napetosti na vodih.....................................................................28
5. Vpliv razpršene proizvodnje na napetostni profil .........................................................................31
5.1. Regulacija napetosti z distribucijskim regulacijskim transformatorjem ...............................33
5.2. Ojačitev omrežja ...................................................................................................................35
5.3. Optimizacija z odprto zanko .................................................................................................35
5.4. Lokalni nadzor napetosti z uporabo statičnih Q(U) karakteristik ........................................36
5.5. Koordiniran nadzor napetosti................................................................................................36
6. Zaključek.......................................................................................................................................38
7. Vprašanja ......................................................................................................................................39
8. Domača naloga..............................................................................................................................40
9. Viri in literatura.............................................................................................................................41
Kazalo slik Slika 1: Elektroenergetski sistem ............................................................................................................6 Slika 2: Radialen vod. .............................................................................................................................8 Slika 3: Kazalčni diagram. ...................................................................................................................10 Slika 4: Obnašanje napetosti vzdolž voda [Gubina].............................................................................15 Slika 5: Principielna shema vzbujalnega sistema sinhronskega generatorja [Voršič] ........................16 Slika 6: Pricipielna shema regulacijskega transformatorja[Kolenc]...................................................19 Slika 7: Odcepi SN/NN transformatorja [Grabner]. ............................................................................19 Slika 8: Izravnava napetosti vzdolž voda [Miha Graber].....................................................................20 Slika 9: Izravnava napetosti vzdolž neobremenjenega voda pri nepravilno regulirani napetosti v RTP [Grabner]..............................................................................................................................................22 Slika 10: Izravnava napetosti vzdolž neobremenjega voda pri pravilno regulirani napetosti v RTP [Grabner]..............................................................................................................................................22 Slika 11: Napetost v RTP se regulira skladno z obremenitvami tako, da je na koncu SN voda napetost konstantna, z rdečo sta označena maksimalni in minimalni padec napetosti [Grabner]. ....................24 Slika 12: Nastavitev delovanja regulatorja znamke Maschinenfabrik Reinhausen VC 100 –BU [Grabner]..............................................................................................................................................25 Slika 13: Radialen vod z zaporednim kondenzatorjem in s koncetriranim bremenom na koncu voda [Malik Sallan].......................................................................................................................................26 Slika 14: Kazalčni diagram napetosti za radialen vod, a)brez serijskega kondenzatorja, b) s serijskim kondenzatorjem [Malik Salln]. .............................................................................................................27 Slika 15: Napetostni profil radialnega voda z in brez zaporednega kondenzatorja [Sallan]...............28 Slika 16: Poenostavljeno nadomestno vezje napetostnega stabilizatorja [Darko Lestan]. ..................29 Slika 17: Primeri namestitev napetostnega stabilizatorja, levo namestitev na enojni drog, sredina namestitev s pomožnim drogom, desno namestitev na tla [Štumpfl]. ...................................................30 Slika 18: Napetostni profil radilanega voda z RV [Suljanič, Papič]. ...................................................31 Slika 19: Napetostni lijak pri klasičnem TR 20 kV/0,4 kV [Vilman].....................................................33 Slika 20: Napetostni lijak pri regulacijskem TR 20 kV/0,4 kv [Anže Vilman]. .....................................34 Slika 21: Poenostavljena shema regulacijskega transformatorja s triak stikalom [Kolenc]................34 Slika 22: Regulacijski distribucijski transformator od Siemensa [Muhič]. ..........................................35 Slika 23: Koordinirana regulacija in potek podatkov v aktivnem distribucijskem omrežju [Kolenc]..37
Seznam uporabljenih kratic
EES elektroenergetski sistem
VN visoka napetost
SN srednja napetost
NN nizka napetost
RV razpršeni viri
SODO sistemski operater distribucijskega omrežja
RTP razdelilno tranformatorska postaja
TP transformatorska postaja
1. Uvod
Elektroenergetski sistem je eden največjih in najbolj zanesljivih sistemov, ki jih je zgradil človek. S prihodom izmeničnih omrežij, ki so omogočala prenos električne energije na daljše razdalje in večanje porabe, se je uveljavil klasičen elektroenergetski sistem (slika 1). Ta sistem je sestavljen iz večjih centralnih proizvodnih enot, visokonapetostnega prenosnega omrežja, razdelilnih transformatorskih postaj VN/SN, srednjenapetostnega razdelilnega omrežja, transformatorskih postaj SN/NN in nizkonapetostnega omrežja. Pri tem sistemu pretok energije poteka od proizvodnih enot preko preostalega naštetega dela električnega omrežja do končnih odjemalcev, običajno od višjih napetostnih nivojev proti nižjim.
Slika 1: Elektroenergetski sistem
Napajanje z električno energijo je ena izmed najbolj pomembnih storitev v današnjem času. Zahteva odjemalcev električne energije je predvsem zanesljivo napajanje v smislu neprekinjene dobave za primerno ceno. Uporabnik omrežja pričakuje, da mu bo distribucijsko podjetje omogočalo uporabo energije takrat, ko jo potrebuje, ob definirani kakovosti na transparenten in učinkovit način, tako da vse naprave uporabnika delujejo varno in zadovoljivo. Kakovost napajanja mora zajemati komercialno kakovost, neprekinjenost napajanja in kakovost napetosti. Brez ustrezne kakovosti lahko pride do večjih izgub, prekinitve procesov v industriji, izpada storitvenih dejavnosti ali celo okvar opreme in naprav, kar povzroči finančno škodo.
V tem seminarju se bom predvsem omejil na regulacijo napetosti v distribucijkih omrežjih. Zaradi impedance vodov in ostalih delov omrežja se pojavi napetostni padec, ki se veča, bolj kot smo oddaljeni od večjih generatorjev. Kot je že bilo navedeno, je ena od nalog distribucijskega podjetja zagotavljanje ustreznega nivoja napetosti v distribucijskem omrežju. Elemente, s katerimi je mogoče izvajati spreminjanje napetosti in tako zagotavljati priključenim porabnikom ustrezne nivoje napetosti, predstavljajo transformatorji. Regulacija napetosti pod obremenitvijo se sicer izvaja samo na energetskih transformatorjih VN/SN. Znotraj NN omrežja se ustrezni napetostni nivo dobi s fiksno nastavljenimi stopnjami transformatorjev SN/NN. Sprememba stopnje teh transformatorjev se izvaja izključno v stanju brez obremenitve, čeprav danes zaradi vse večjega števila razpršenih virov (RV) v distribucijskem omrežju, ki dvignejo napetosti in povzročijo spremembo pretoka energije, se uporabljajo tudi regulacijski distribucijski transformatorji SN/NN. Ta način regulacije napetosti se uporablja v Sloveniji, poleg omenjenega načina se uporabljajo še mnogo drugi, nekaj jih bo naštetih v nadaljevanju.
2. Padci napetosti EES sestavljajo velike proizvodne enote, visokonapetostno prenosno omrežje, razdelilne transformatorske postaje VN/SN, srednjenapetostno razdelilno omrežje, transformatorske postaje SN/NN in nizkonapetostno omrežje. Zaradi impedance vodov in ostalih delov omrežja skozi katere teče tok se pojavi napetostni padec, ki se veča, bolj kot smo oddaljeni od večjih generatorjev. Na padce napetosti na vodih vplivajo: dolžina vodov, preseki in material ter obremenitev. Na sliki 2 prikazan radialen vod ponazorjev z impedanco Z, na koncu voda pa je priključeno breme.
Slika 2: Radialen vod.
Zaradi impedance voda, napetost U1 ni enaka napetosti U2.
ΔU predstavlja napetostni padec. Če tok I razdelimo na Id in Iq komponento oz. na realno in
imaginarno komponento, potem napetost U1 zapišemo kot:
Torej vidimo , da je napetostni padec sestavljen iz vzdolžne in prečne komponente kot lahko vidimo iz zgornje enačbe in iz kazalčnega diagrama na sliki 3.
Če je kot Θ med U1 in U2 majhen (slika 3), potem je prečni del padca napetosti manjši od
vzdolžnega dela, zato prvega lahko zanemarimo. Poenostavljeno obliko padca napetosti, ki se lahko uporablja za nadzemne vode do 110 kV, zapišemo kot:
Komponente toka I izrazimo s faznim kotom φ:
in padec napetosti ΔU (absolutni padec napetosti) zapišemo kot:
Vzdolžni del
Prečni del
Pogosto napetostni padec izražamo v procentih:
Zgornji izrazi so približki, vendar dovolj točni za večina obratovalnih stanj v distribucijskem omrežju. Napaka je lahko manjša od 1 %, če je kot med med začetno in končno napetostjo na vodu manjši kot 8°.
Slika 3: Kazalčni diagram.
3. Kakovost napetosti
Napajanje z električno energijo je ena izmed najbolj pomembnih storitev v današnjem času. Kakovost napetosti se nanaša na tehnične karakteristike napetosti, merljive na prevzemno-predajnem mestu porabnika. Kakovost napetosti je definirana s tehničnim standardom SIST EN 50160. Ta standard velja za nizkonapetostna in srednjenapetostna distribucijska omrežja in natančno predpisuje zahteve po kakovosti električne napetosti v točki priklopa porabnika v omrežje [13]. Ta standard podaja meje oz. vrednosti, znotraj katerih odjemalec pričakuje značilnosti napetosti in se ne uporablja za nenormalna obratovalna stanja.
Kakovost napetosti je standardizirana z namenom, da bi vsaka naprava , kupljena na evropskem tržišču in je bila narejena v skladu s tehničnimi standardi, delovala kjerkoli v Evropi. Ta standard zajema naslednje značilnosti [7]:
• omrežno frekvenco napetosti, • velikost napajalne napetosti, • odklone napajalne napetosti, • kratkotrajne prekinitve napajalne napetosti, • hitre napetostne spremembe, • upade napajalne napetosti, • dolgotrajne prekinitve napajalne napetosti, • prehodne prenapetosti med faznimi vodniki in zemljo, • občasne prenapetosti omrežne frekvence med faznimi vodniki in zemljo, • neravnotežje napajalne prenapetosti, • harmonsko napetost, • medharmonsko napetost in • signalno napetost
V spodnjih tabelah so podane mejne vrednosti za nizko- in srednjenapetostna omrežja.
Tabela 1: Meje oziroma vrednosti za NN omrežja [14]
Značilnosti napetosti
Integracijska perioda
Časovno merilno obdobje
Verjetnost nahajanja
znotraj tolerance
Ovrednotenje parametra -
tolerance Odkloni napajalne
napetosti 10 minut 10 minut
1teden 1 teden
95 % 100 %
+/- 10 % +10% / -15%
Omrežna frekvenca 10 sekund 10 sekund
1 teden/leto 1 teden/leto
99,50 % 100 %
+/- 1% +4 % / -6%
Fliker 2 uri 1 teden 95 % <= 1 Harmoniki 10 minut 1 teden 95 % SIST EN 50160
Neravnotežje napajalne napetosti 10 minut 1 teden 95 % <=2 %
Signalne napetosti 3 sekunde 1 dan 99 % SIST EN 50160
Tabela 2: Meje oz. vrednosti za SN omrežja [14]
Značilnosti napetosti
Integracijska perioda
Časovno merilno obdobje
Verjetnost nahajanja
znotraj tolerance
Ovrednotenje parametra -
tolerance Odkloni napajalne
napetosti 10 minut 1 teden 99 % 100 %
+/- 10 % +/ -15%
Omrežna frekvenca 10 sekund 1 leto 99,50 % 100 %
+/- 1% +4 % / -6%
Fliker 2 uri 1 teden 95 % 1 Harmoniki 10 minut 1 teden 95 % SIST EN 50160
Neravnotežje napajalne napetosti 10 minut 1 teden 95 % 2 %
Signalne napetosti 3 sekunde 1 dan 99 % SIST EN 50160
Za nizke in srednje napetosti v času normalnega obratovanja odklon napetosti ne sme presegati ±10 % definirane napetosti. Če je izmerjena velikost napetosti na merilnem mestu izven območja ±10 %, morajo biti o tem obveščeni prizadeti uporabniki omrežja. Za razdelilna omrežja, ki niso povezana s prenosnim omrežjem, ter za posebne oddaljene uporabnike omrežja odklon napajalne napetosti ne sme presegati +10% / -15% definirane napetosti. Če uporabnik oporeka kakovosti električne napetosti, mora operater opraviti meritve in izsledke posredovati uporabniku skupaj z izjavo o kakovosti. V kolikor je napetost znotraj predpisanih meja, nosi stroške meritev uporabnik .
3.1. Težave pri neustrezni napetosti
Za razliko od frekvence, ki lahko odstopa le za ±0,2 %, napetost se lahko giblje v širših dopustnih mejah (npr. v NN omrežju za ±10% definirane napetosti). Razlog za to je sorazmerno neugodne odvisnosti proizvodnje jalove moči od napetosti elementov s katerimi reguliramo napetosti. Zato regulacije ne more vedno zadovoljiti ostrih meril ohranjanja napetosti na določeni vrednosti, posebej ker so npr. porabniki v srednjenapetostnem omrežju lahko porazdeljeni vzdolž sorazmerno dolgih vodov [4]. Nihanje napetosti izven dopustnih mej lahko povzroči težave na strani uporabnikov. Najbolj pogosto je napetost prenizka. Neustrezna napetost (prenizka ali previsoka) lahko povzroči naslednje težave [9]:
• Nepravilno delovanje naprav ali delovanje z znižanim izkoristkom – luči lahko svetijo s spremenjeno svetilnostjo.
• Izklapljanje občutljivih naprav – kjlub neprekinjeni dobavi električne energije, se lahko zaradi nepravline napetosti izklopijo nekatera občutljiva bremena (npr. računalniki).
• Navor v celotnem delovnem področju asinhronskega motorja je sorazmeren kvadratu pritisnjene napetosti. Če se pritisnjena napetost zniža za 20 % glede na nazivno napetost, potem se omahni navor motorja zmanjša na 64 %. . Če mora motor tudi pri znižani napetosti obvladovati isti bremenski navor, se zato mora ustrezno povečati tok v rotorskem navitju. Povečanje tega toka pomeni povečanje segrevanja rotorja.
Torej vidimo, da brez ustrezne kakovosti lahko pride do prekinitve procesov v industriji, izpada storitetvenih dejavnosti ali celo okvar opreme in naprav, kar povzroči finančno škodo.
Da bi držali napetost znotraj predpisanih mej, se uporabljajo več različnih ukrepov s katerimi napetost povečamo, kadar je prenizka oz. jo zmanjšamo, kadar je previsoka [2,3]:
• uporaba napetostnih regulatorjev generatorjev, • namestitev opreme za napetostno regulacijo v razdelilnih napetostnih postajih (RTP), • namestitev kondenzatorjev v RTP, • uravnotežena bremena po zbiralkah, • povečanje preseka vodnika, • premestitev bremen na nove vode,
• postavitev novih RTP in vodov, • povišanje napetosti na začetku voda, • namestitev napetostnih regulatorjev na vodih, • namestitev ''shuntnih'' in zaporednih kondenzatorjev, • čim bolj enakomerna porazdelitev enofaznih porabnikov po vseh fazah, • zmanjšanje dolžin vodov, • zmanjšanje obremenitev vodov.
4. Regulacija napetosti
4.1. Prenosno omrežje
Regulacija napetosti je ena od sistemskih storitev, ki je namenjena vzdrževanju napetostnih razmer znotraj predpisanih mej. Pri vzdrževanju napetosti v prenosnem omrežju sodelujejo elektarne, odjemalci, omrežje in v primeru povezanih sistemov tudi mejni deli sosednjih EES [15].
Na nivoju prenosa je v obratovalnih navodilih zahtevano, da morajo vse elektrarne priključene na 110-kV, 220-kV in 400-kV omrežje sodelovati v regulaciji napetosti s svojimi napetostnimi regulatorji in jih elektrarne brez neupravičenih razlogov ne smejo izklopiti. Operaterji sodelujejo v regulaciji napetosti tudi z zagotavljanjem ustrezne konfiguracije omrežja z nastavitvami transformatorskih odcepov in stikalnimi manipulacijami. Pri regulaciji napetosti lahko sodelujejo tudi kompenzacijske naprave, ki so v lasti podjetij za prenos ali distribucijo. V ta namen so se včasih uporabljali le prevzbujeni neobremenjeni sinhronski stroji, danes pa se uporabljajo sodobne naprave močnostne elektronike iz družine FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) naprav. Pri regulaciji napetosti lahko sodelujejo tudi odjemalci z zagotavljanjem ustrezne kompenzacije jalove energije, v obsegu, ki ga predpiše operater prenosnega sistema. To sistemsko storitev je mogoče zagotavljati le z objekti in napravami, ki so priključeni na slovensko prenosno omrežje [13].
4.1.1. Regulacija vzbujanja generatorja
Stalnost napetosti v vozliščih je merilo uravnoteženosti jalove obremenitve in proizvodnje jalovih moči, sprememba napetosti pomeni, da je prišlo do odstopanja med proizvodnjo in porabo jalovih moči.
Kakšna je napetost vzdolž voda, je odvisno od tipa obremenitve in ali je v sosednjem vozlišču generator, ki s svojim regulatorjem vzbujanja ohranja konstanto napetost. Na sliki 4 je prikazan potek napetosti vzdolž voda v primeru, ko je na drugi strani generator (slika 4 desni graf) in v primeru, ko na drugi strani ni generatorja (slika 4 levi graf).
Slika 4: Obnašanje napetosti vzdolž voda [4].
Če je prenesena moč enaka naravni moči P=S0 na vodu ni napetostnih izgub, ker sta kapacitivni prispevek voda in jalova obremenitev v ravnotežju. Večanje obremenitve voda P>S0 povzroča padanje napetosti, padanje obremenitve voda pa povzroča rast napetosti (Ferrantijev pojav). V prenosnem omrežju je reaktanca večja od upornosti voda, zato amplituda napetosti vzdolž voda je odvisna predvsem od jalove moči, medtem ko delovna moč vpliva na fazni kot [4] .
Generatorji delujejo v omrežju kot podporne točke, podobno kot količki v šotoru. Če so razdalje med generatorji velike, izguba napetosti z razdaljo narašča.
Napetost generatorjev regulira vzbujalni sistem z uravnavanjem rotorske vzbujalne napetosti. Napetost na sponkah generatorja je odvisna od magnetnega fluksa čez statorska navitja in obremenitve. Vzbujalno napetost reguliramo z regulatorjem vzbujanja generatorja ali napetostni regulator, ki ima glede na tipe vzbujanja generatorja različno izvedbo. Vzbujalnik poveča vzbujalno napetost, ko pade izhodna napetost na sponkah generatorja oz. jo zmanjša, kadar ta napetost zraste. Napetost vzdržuje avtomatski napetostni regulator, ki je lahko nastavljen tako, da vzdržuje konstantno napetost, konstantni cosφ ali konstantno jalovo moč. Vzbujalnik je pomožni stroj, ki vzbujalnemu navitju dovaja potrebno moč. Statični vzbujalnik sestavljajo transformator na sponkah generatorja in tiristorski usmernik, ki usmeri napetost iz transformatorja in jo pošlje na vzbujalnik. Rotirajoči stroj pa se nahaja na isti osi kot generator in turbina. Rotirajoči stroj je lahko izmenični generator ali pa enosmerni vzbujalni generator [11].
Na spodnji sliki lahko vidimo princip delovanja vzbujalnega regulatorja .
Slika 5: Principielna shema vzbujalnega sistema sinhronskega generatorja [11]
4.2. Regulacija napetosti v distribucijskih omrežjih
V sistemskih obratovalnih navodilih za distribucijsko omrežje električne energije za Slovenijo je zapisano, da je sistemska storitev regulacije napetosti na voljo vsem porabnikom
in ni individualnega značaja. To storitev zagotavlja SODO (sistemski operater distribucijskega omrežja) z [16]:
• izvajanjem avtomatske regulacije napetosti v razdelilnih transformatorskih postajah 110/SN kV,
• izvajanjem regulacije napetosti v razdelilnih transformatorskih postajah SN/SN kV, • izvajanjem regulacije napetosti v transformatorskih postajah, ter • zagotavljanjem jalove energije
Možni so seveda tudi razne druge načine regulacije napetosti, nekaj jih bo naštetih v nadaljevanju.
4.2.1. Regulacija s tranformatorjem z regulacijskimi odcepi
V klasičnih električnih omrežjih so generatorji večinoma priklopljeni na prenosni, visokonapetostni strani, bremena večinoma na srednji in disribucijski, nizkonapetostni strani. Rezultat takšne zgradbe sistema so enosmerni pretoki moči iz prenosne strani, vse do odjemalcev. Zaradi impedance vodov se pojavi napetostni padec, ki se veča, bolj kot smo oddaljeni od generatorjev. Tako je največji padec na koncu NN vodov. Klasična regulacija (brez upoštevanja razpršenih virov) se izvaja z odcepi transformatorjev v distribucijskih omrežjih, ki zajema nastavitev regulatorja VN/SN transformatorja v RTP in nastavitev odcepov SN/NN transformatorjev v TP. Vemo, da se obremenitev v omrežju časovno spreminja in da to vpliva na napetostni profil, zato glavna naloga te vrste regulacije je zagotoviti ustrezno kakovost napetosti določena s standardom SIST EN 50160.
Pri klasični regulaciji je napetost na VN/SN transformatorja najvišja in vzdolž izvodov pada. Padce napetosti vzdolž vodov se kompenzirajo z ustrezno nastavitvijo odcepov SN/NN transformatorjev v TP. S transformatorji blizu RTP se napetost niža, z bolj oddaljenimi pa se napetost viša. Če hočemo, da imajo porabniki v NN omrežju napetosti blizu nazivne, morajo biti napetosti na NN strani TP malo višje od nazivne vrednosti [6].
Poleg ustrezne kompenzacije padcev napetosti s SN/NN transformatorji pa je treba skladno z obremenitvami regulirati tudi napetost na VN/SN transformatorjem v RTP. V času večjih obremenitev je potrebno zaradi večjih padcev napetosti vzdolž izvodov napetost v RTP dvigniti, v času manjših obremenitev (ponoči) pa napetost znižati [6].
Obstajata ročni ali avtomatski mehanizem. Napetosti pri obeh reguliramo z nastavljanjem odcepov primarnega navitja, s tem spreminjamo prestavno razmerje. Na VN/SN RTP se uporabljajo transformatorje z napetostnim regulatorjem, ki lahko spreminjajo napetostno stopnjo med obratovanjem (On-Load Tap Changer - OLTC). Krmiljenje odcepov na tem transformatorju vpliva na napetost SN- in NN omrežja. Regulacija se izvaja z regulacijskimi stikali z obsegom regulacije ±12 x 1,33% Un. Na SN/NN transformatorjih pa se spreminja napetostna stopnja običajno ročno v breznapetostnem stanju in s tem vplivamo le na napetost v NN omrežju. Ta se spreminja poredkoma, za sezono poletje/zima ali pa samo v primeru
povečanja naselja. Oba transformatorja torej moramo uskladiti tako, da je napetost pri
odjemalcih čim bolj konstantna in v mejah, ki jih predpisuje standard SIST EN 50160 [6,7].
Slika 6: Pricipielna shema regulacijskega transformatorja[7].
SN/NN transformatorji omogočajo regulacijo napetosti v koraku po 2,5% z omejitvijo ±5%. Odcep -5% ni v uporabi, ker ga ne potrebujemo. Z uporabo odcepov od -2,5% do +5% je možna kompenzacija 10% padcev napetosti vzdolž SN vodov.
Slika 7: Odcepi SN/NN transformatorja [6].
Sistem je zasnovan tako, da od VN transformatorja VN/SN oz. od RTP postaje, nimamo več nobene povratne informacije kakšne so napetosti pri porabnikih. Zadnja meritev je, v večini primerov, meritev napetosti na SN zbiralki transformatorja s prestavljivimi odcepi. Kljub temu, sistem deluje tako, da lahko z veliko gotovostjo potrdimo, da so napetosti znotraj tolerančnega območja. Napetost se meri s pomočjo merilnega transformatorja. Signal merjene napetosti se primerja z referenčno. V primeru prevelikega odstopanja se sproži časovni rele, ki prestavi nastavitev regulacijkih odcepov oz. napetostne stopnje v energetskem transformatorju [7].
4.2.1.1. Regulacija napetosti s SN/NN transformatorji pri enem izvodu iz RTP
Najprej je treba preučiti napetostne razmere vzdolž SN izvoda in določiti maksimalni padec napetosti, torej od SN zbiralnic v RTP do zadnjega transformatatorja na koncu voda. Glede na maksimalni padec napetosti na vodu nastavimo število uporabljenih odcepov (tabela 3), padec napetosti na območju uporabe enega odcepa in najvišjo napetost na SN
zbiralnic. Najprej predpostavimo, da je maksimalni padec napetosti vzdolž SN voda ΔUMAX
=10%Un. Na sliki 8 z zeleno barvo je označena napetost vzdolž SN voda pri vseh štirih odcepih, s temno modro pa izravnana nizka napetost s SN/NN tranformatorji. Z vsakim transformatorskim odcepom kompenziramo 2.5 % padec napetosti, zato napetostne razmere na vseh odsekih povsem izenačimo. Ne upoštevajo se padce napetosti na SN/NN transforamatorjih. Na sliki vidimo, da napetost vzdolž SN voda linearno pada. Napetost na SN zbiralkah je zato 107,5% Un (najvišja napetost na vodu), napetost na zadnjem transformatorju (oz. najmanjša napetost na SN vodu) pa 97,5% Un [6].
Slika 8: Izravnava napetosti vzdolž voda [6].
Maksimalna obremenitev SN voda predstavlja ena skrajna točka. V sistemu vemo, da se razmere ves čas spreminjajo, zato je potrebno upoštevati tudi druga stanja. Druga skrajna
točka predstavlja neobremenjen vod (slika 9), ob upoštevanju maksimalnega padca ΔUMAX =
10% Un in uporabe štirih transformatorskih odcepov. Napetosti na NN strani transformatorjev na območju uporabe odcepa +5% presegajo mejno vrednost 110% Un (najvišja nizka napetost je enaka 112,5 % Un). Zato je potrebna tudi regulacija napetosti na VN/SN transformatorju, pri kateri moramo ustrezno z obremenitvami regulirati napetost. V primeru manjših
obremenitev moramo napetost na SN zbiralnicah s VN/SN transformatorjem znižati. Na sliki 10 vidimo potek napetosti na NN zbiralnicah pri regulirani napetosti 97,5 % Un na SN zbiralnicah za neobremenjen vod [6].
Slika 9: Izravnava napetosti vzdolž neobremenjenega voda pri nepravilno regulirani napetosti v RTP [6].
Slika 10: Izravnava napetosti vzdolž neobremenjega voda pri pravilno regulirani napetosti v RTP [6].
Napetost na SN zbiralnicah RTP reguliramo sorazmerno s padcem napetosti na vodu, oz. tako, da bo napetost na koncu voda SN voda konstantna in pri uporabi 4 odcepov 97,5% Un.
Če je ΔUMAX = 10% Un, potem je najvišja napetost na SN zbiralnicah 107,5% Un, če je
ΔUMAX = 7,5%, potem je najvišja napetost 105% Un in tako naprej skladno s tabelo 3,
prikazano na sliki 11. Če so padci napetosti nižji od najvišjih v tabeli 3, moramo najvišjo
napetost znižati.
Slika 11: Napetost v RTP se regulira skladno z obremenitvami tako, da je na koncu SN voda napetost konstantna, z rdečo sta označena maksimalni in minimalni padec napetosti [6].
V praksi imamo več izvodov iz RTP, ki so čez dan različno obremenjeni in zato imajo različne padce napetosti. V tem primeru je potrebno pri regulaciji napetosti izbrati izvod z najvišjim padcem napetosti. Ta izvod bo predstavljal referenčni izvod in glede na ta padec napetosti se določi še koliko SN/NN transformatorskih odcepov je treba uporabiti, kolikšen padec napetosti pokrivajo posamezni odcepi SN/NN transformatorjev in kolikšna bo najvišja napetost na SN zbiralnicah. Odcepe transformatorjev na ostalih izvodih se nastavijo tako, da odseki z istim odcepom pokrivajo enake padce napetosti na referenčnem izvodu [6]. Tabela 3: Obseg regulacije napetosti na SN zbiralnicah in nastavitev odcepov SN/NN transformatorjev [6].
Najvišji padec napetosti [% Un]
Uporabljeni odcepi TR SN/NN [%]
Padec napetosti, ki ga pokriva en odcep [% Un]
Najvišja napetost na SN zbiralnicah [% Un]
Najnižja napetost na SN zbiralnicah [% Un]
6 – 10 -2.5, 0, +2.5, +5 1.5 – 2.5 103.5 – 107.5 97.5 4.5 – 7.5 -2.5, 0, +2.5 1.5 – 2.5 104.5 – 107.5 100 3 – 5 -2.5, 0 1.5 – 2.5 105.5 – 107.5 102.5 0 – 2.5 -2.5 0 – 2.5 105 – 107.5 105
4.2.1.2. Avtomatsko krmiljenje VN/SN transformatorja
Regulacija napetosti v odvisnosti od obremenitve transformatorja nastavimo tako, da imamo na koncu referenčnega voda pri maksimalnih in minimalnih obremenitvah napetosti v skladu s tabelo 3. Pri obremenitvah med tema dvema vrednostima napetost reguliramo sorazmerno z vsoto tokov vseh izvodov. Spodaj na sliki 12 je prikazano delovanje regulatorja po krivulji, definirana z dvema točkama. Velja da, če traja odstopanje trenutne delovne točke U(I) transformatorja od nastavljene U(I) krivulje za 1% Un dalj časa od ts (ponavadi nastavljen na 90 s), regulator preklopi na nov odcep. Kljub temu, da regulator deluje glede na vsoto tokov vseh izvodov, krivuljo lahko nastavimo z navidezno močjo.
Slika 12: Nastavitev delovanja regulatorja znamke Maschinenfabrik Reinhausen VC 100 –BU [6].
Vhodne podatke za nastavitev regulatorja se izračunajo po spodnjih formulah:
Pri čemer so:
- teoretična napetost pri neobremenjenem transformatorju
- minimalna napetost regulatorja
- napetostno območje delovanja regulatorja
Regulatorji v slovenskih distribucijskih omrežjih se nastavljajo po zgornjem principu z izjemo, da večina ne omogoča nastavljanja minimalne napetosti Umin. Problemi pri nastavljanju ustrezne napetosti z regulatorjem lahko nastanejo v primeru, če so konične obremenitve izhodov med seboj časovno preveč premaknjene. Takrat je potrebno napetostno območje regulatorja temu primerno prilagoditi ali ojačati omrežje [6].
Regulacijski transformator ima po navadi mehanizem za preklapljanje na visokonapetostni strani (gledah sliko 6), ker so na tej strani višje napetosti in manjši tokovi, ki povzročajo segrevanje transformatorja med preklapljanjem. Avtomatski mehanizem deluje tako, da se nova preklopna točka prestavi na novi odcep in nato odklopi stara. Medtem, ko sta vklopljeni obe točki, teče med njima kratkostični tok in s tem krajšamo življensko dobo transformatorja, zato želimo v normalnem obratovalenem dnevu čim manj preklapanj [7].
4.2.2. Uporaba zaporednih kondenzatorjev
Zaporedni kondenzatorji so priklopljeni v seriji z vodi, vendar njihova uporaba ni pogosta. Razlog je komplicirana in draga oprema za njhovo zaščito pred prenapetostjo. Drug razlog, da se ne uporabljajo pa je nevarnost pojava resonance.
Na sliki 13 je prikazan radialen vod s serijskim kondenzatorjem in s koncetriranim bremenom na koncu voda.
Slika 13: Radialen vod z zaporednim kondenzatorjem in s koncetriranim bremenom na koncu voda [1].
Iz kazalčnega diagrama na sliki 14 a) (brez serijskega kondenzatorja) vidimo, da je napetost
U2 manjša od napetosti U1, kota φ1 in φ2 pa sta približno enaka. Torej vidimo, da je padec
napetosti odvisen od upornosti in reaktance voda. Na sliki 14 b) je prikazan še fazni diagram, v primeru, ko imamo dodano še zaporedni kondenzator. Po primerjavi obeg diagramov,
vidimo, da kondenzator zmanjša padec napetosti in tudi izboljša delovni faktor cosφ1. Iz
spodne slike sklepamo, da lahko z ustrezno reaktanco kondenzatorja izničimo razliko med U1 in U2 tako, da sta ti dve napetosti približno enako veliki. Da konzedator zmanjša padec napetosti, mora biti breme induktivno, v primeru, da je breme kapacitivno, potem se bo napetost še dodatno zmanjšala [1].
Slika 14: Kazalčni diagram napetosti za radialen vod, a)brez serijskega kondenzatorja, b) s serijskim kondenzatorjem [1].
Serijski kondenzatorji v distribucijskih omrežjih se najbolj pogosto uporabljajo za izboljšanje napetostnega profila in za povečanje prenosne zmogljivosti voda. Na sliki 15 je prikazan potek napetosti vzdolž voda s serijsko vezanim kondenzatorjem.
Slika 15: Napetostni profil radialnega voda z in brez zaporednega kondenzatorja [1].
Na zgornji sliki je prikazan vod na katerem so priklopljeni porabniki. Tok ki teče skozi vod povzroča padec napetosti, ki se veča z razdaljo voda.
4.2.3. Dodajanje novih vzporednih vodov
Z dodajanjem novih vzporednih vodov zmanjšamo skupno impedanco. To pomeni, da bo ob istem toku (ob istih bremenih in njihovih priključnih močeh) manjši padec napetosti. Torej padec napetosti je odvisen od števila vzporednih vodov. Poleg tega se poveča še zanesljivost voda. Problem pri dodajanju novih vodov bi bil prostor za umestitev, ustrezna zaščita, stikalna oprema in seveda cena.
4.2.4. Regulatorji (stabilizatorji) napetosti na vodih
Zaradi trenda naraščanja poseljenosti in novogradenj izven urbanih središč, kar vodi k porastu odjema in konične moči v točkah, ki so dokaj oddaljene od obstoječih TP (več kot 800 m), pride do velika nihanja obremenitev in neustreznega napetostnega profila vzdolž teh vodov. Dolgoročno te težave se rešijo z podaljševanjem SN daljnovod in z izgradnjo novih TP [12].
Napetostni stabilizator ali MVB (Magtech Voltage Booster) je naprava, ki se uporablja v NN omrežju in omogoča dvig napetosti pred končnimi porabniki. Uporablja se predvsem za del omrežja, kjer ima malo število končnih porabnikov prenizko napetost. Omogoča dinamično vzdrževanje prednastavljene napetosti na izhodu, ne glede na vhodno napetost. V večini primerov je uporaba in vgradnja stabilizatorja samo začasna, saj ima tudi nekaj negativnih učinkov. Naprava in bremena, ki so priključena, izkazujejo nelinearnost, zato je v napetostih in tokih znaten delež višjih harmonskih komponent. Proizvajalec podaja v deklaraciji, da se pri uporabi stabilizatorja, harmonsko popačenje poveča od 1 – 6%. Uporabljajo se tako enofazni kot trifazni napetostni stabilizatorji. Slednji omogočajo stabilizacijo napetosti v NN omrežju ter zagotavljajo [9]:
• dinamično vzdrževanje prednastavljene napetosti, ne glede na vhodne komponente ter spremembe porabnikov na drugi strani,
• izenačevanje faznih napetosti v trifaznem sistemu ter • povečanje kratkostične moči.
Napetostni stabilizator ter njegova enofazna in trifazna izvedba napetostnega stabilizatorja so na spodnjih slikah.
Slika 16: Enofazni napetostni stabilizator [12].
Kot lahko vidimo iz slike 17, enofazni napetostni stabilizator je sestavljen iz avtotransformatorja A s serijskim navitjem S, ki je vezano med vhodno točko Lvh ter Lizh, paralelno pa je vezano navitje P, ki je vzporedno serijskemu. V prečni veji je nameščena dušilka, ki ji s spreminjanjem enosmernega toka lahko spreminjamo induktivnost.
Poenostavljeno vezje takega stabilizatorja je sliki 18.
Slika 16: Poenostavljeno nadomestno vezje napetostnega stabilizatorja [12].
Slika 17: Konfiguracija napetostnega stabilizatorja za trifazna TN omrežja [12].
S pomočjo zgonje slike lahko zapišemo osnovne enačbe.
Pri tem je:
- napetost na vhodu stabilizatorja,
-napetost na izhodu stabilizatorja,
- napetost na serijskem navitju S,
- napetost na dušilki MCI,
-napetost paralelnega navitja.
Prestavno razmerje avtotransformatorja je fiksno in se izračuna na podlagi pričakovanih obratovalnih parametrov stabilizatorja.
Čeprav se napetostni stabilizator lahko uporablja kot začasna rešitev, vendar iz prakse se ve, da po učinkovitem delovanju slednji stabilizator lahko ostane nameščen dlje časa. Njegova življenska doba je 25 let [9].
Na spodnjih slikah so prikazane različne načine namestitve napetostnega stabilizatorja.
Slika 17: Primeri namestitev napetostnega stabilizatorja, levo namestitev na enojni drog, sredina namestitev s pomožnim drogom, desno namestitev na tla [9].
5. Vpliv razpršene proizvodnje na napetostni profil
Distribucijsko omrežje je običajno načrtovano in zgrajeno za pretoke moči usmerjene od proizvodnje, ki je večinoma priključena na VN-, do porabe na SN- in NN omrežju. Transformatorji v distribucijskem omrežju so bili tipično načrtovani za pretoke moči v smeri od VN do NN nivojev. V preteklosti je bila problem predvsem prenizka napetost v NN omrežju kot posledica povečevanja obremenitev, danes se zaradi priključevanja razpršenih virov (RV) predvsem v NN omrežju pojavlja tudi problem previsokih napetosti. Posledično so tudi pretoki moči v distribucijskem omrežju občasno obrnjeni [5].
V primeru, ko imamo v distribucijskem omrežju vgrajen vir, se nam klasična regulacijska logika podre. Majhno število vključenih RV povzroča dvig napetosti vzdolž izvodov z vključenimi RV, z večjim številom RV pa nastane težava s prenizkimi napetostmi, saj regulator deluje glede na vsoto tokov izvodov. Takrat regulator preveč zniža napetost. Lahko se pojavijo prenizke napetosti na vodih, ki so bolj obremenjeni in nimajo RV [6].
Razpršeni viri, priključeni v razdelilnem omrežju, spreminjajo napetostni profil voda in navadno ne sodelujejo pri regulaciji napetosti. Sodelovanje pri regulaciji napetosti pa je predvideno v novih sistemskih obratovalnih navodilih za distribucijsko omrežje. Slika 18 prikazuje napetostni profil radialnega voda ob prisotnosti razpršenega vira, ki ob delovanju dviguje napetost ter zmanjšuje izgube v omrežju. Ko pa ne deluje, napetostne razmere določata breme in regulacijski transformator. Težave lahko nastopijo, ko je obremenitev majhna in RV deluje in ko je obremenitev velika in RV ne deluje. V teh obratovalnih stanjih se lahko zgodi, da regulacijski transformator ne more vzdrževati napetosti znotraj predpisanih meja [10].
Slika 18: Napetostni profil radilanega voda z RV [10].
Nastalo težavo se lahko reši z omejevanjem priključne moči razpršenih virov, vendar to ni v skladu z energetskimi usmeritvami v svetu in EU. Poleg klasičnega načina regulacije, ki
nastavlja napetostno stopnjo na podlagi meritve v eni točki, so se s prihodom novih tehnologij zato razvile še dodatne metode, ki upoštevajo prisotnosti razpršenih virov v
distribucijskem omrežju. Glavni faktor pri izbiri nadgradnje regulacije pa je v večini primerov cena investicije. Možni pristopi k regulaciji napetosti [10]:
• regulacija z distribucijskim regulacijskim transformatorjem SN/NN, • ojačitev omrežja, • upravljanje z jalovo močjo RV, • upravljanje z delovno močjo RV, • vgradnja napetostnih regulatorjev, • uporaba kondenzatorjev, • optimizacija z odprto zanko itd.
5.1. Regulacija napetosti z distribucijskim regulacijskim transformatorjem
Kot je že omenjeno, klasični distribucijski transformatorji se v omrežju uporabljajo za transformacijo iz SN/NN nivo. Običajno imajo na primarni strani vgrajeno ročno regulacijsko stikalo s katerim je možno v breznapetostnem stanju v nekem manjšem obsegu (± 2,5 x 2%) spreminjati prestavno razmerje med primarno in sekundarno napetostjo transformatorja. Z določeno napetostno prestavo se transformator ne more prilagajati trenutnim napetostnim razmeram v omrežju. Posledica tega je nihanje napetosti na strani uporabnikov. RV lahko povzročijo dvig napetosti na proizvodnih izvodih, na porabniških pa se zaradi padca napetosti lahko pojavijo nizke napetosti, zaradi česar se oblikuje napetostni lijak slika 19 [5].
Slika 19: Napetostni lijak pri klasičnem TR 20 kV/0,4 kV [5].
Regulacijski distribucijski transformator lahko odpravi to pomanjkljivost in pripomore k boljši kvaliteti električne energije na strani uporabnika. Omogoča regulacijo napetosti pod bremenom, zato lahko zoži napetostni lijak na NN zbiralnici (slika 20). Običajno imajo regulacijski distribucijski transformatorji na voljo 5,7 ali 9 stopenj. Izbiramo lahko med velikostjo stopnje 1%, 1,5%, 2% ali 2,5% [5].
Slika 20: Napetostni lijak pri regulacijskem TR 20 kV/0,4 kV [5].
Smer razvoja takih transformatorjev temelji na uporabi manjših regulacijskih stikal, ki bodo dimenzijsko prilagojena obstoječim transformatorjem in bodo lahko prestavno razmerje spreminjala med obratovanjem. Zgradba tovrstnih stikal je osnovana na uporabi polprevodniških stikal in mehanskih stikov, ki uporabljajo različne polprevodniške elemente. Eden izmed elementov, ki se lahko uporablja kot stikalo za vklop izbranega prestavnega razmerja, je lahko triak, kot je prikazano na spodnji sliki 21. Transformator ima vgrajen mikrokrmilnik, ki deluje kot prožilni sistem za triak. Transformator preklaplja na nizkonapetostni strani zaradi manjših napetosti in s tem lažje izvedbe močnostne elektronike. Prednost take izvedba je, da nimamo nobenih premikajočih se mehanskih delov in obloka ter s tem cenejše vzdrževanje [7,8].
Slika 21: Poenostavljena shema regulacijskega transformatorja s triak stikalom [7].
Na sliki 22 je prikazan zunanji izgled regulacijskega distribucijskega transformatorja.
Slika 22: Regulacijski distribucijski transformator od Siemensa [8].
V Sloveniji trenutno obratuje samo en regulacijski distribucijski transformator na Gorenjskem v vasi Suha, kjer se nahajajo tudi sončne elektrarne. Konična poraba je v večernih urah, kar časovno ne sovpada s konično proizvodnjo sončnih elektrarn, zato se obrnjeni pretoko moči dogajajo vsak sončen dan.
5.2. Ojačitev omrežja
Težavo, ki jo imamo z napetostjo v omrežju z razpršeno proizvodnjo, lahko rešimo z ojačenjem elektroenergetskega sistema z dodatnimi vodi in transformatorji oz. s povečanjem presekov in s tem predimenzioniranjem omrežja. To se se lahko naredi tudi za tisti del omrežja, kjer se omenjene težave pojavljajo. Predpostavi se maksimalna poraba in nato se določijo minimalne preseke vodnikov, da so napetosti še vedno znotraj zakonsko predpisanih meja. Ta rešitev je enostavna in zanesljiva, vendar izredno draga in ekonomsko neupravičena. To lahko pride v upoštev npr. ob načrtovanih zamenjavah elementov omrežja [7].
5.3. Optimizacija z odprto zanko
Ker SN omrežje v večini primerov obratuje radialno, se lahko določi najprimernejšo konfiguracijo omrežja tako, da se sklene omrežno zanko in določi kable, po katerih teče najmanjši tok. To tudi predstavlja najprimernejše mesto, da se zanka odpre. Na ta način se zmanjšajo izgube in se izboljša napetostni profil. Ta metoda, s katero določamo optimalne lolacije odklopnikov, je razmeroma enostavna, vendar v praksi se ne uporablja, saj je njena izvedba zapletena. Vsaka obratovalna točka omrežja vodi do drugačne rešitve. Z uporabo letnih obremenitvenih diagramov in ustreznih kriterijev se lahko določi optimalna rešitev za različne situacije v omrežju [7].
5.4. Lokalni nadzor napetosti z uporabo statičnih Q(U) karakteristik
Sistemska obratovalna navodila za distribucijsko omrežje v Sloveniji zahtevajo sodelovanje razpršenih virov pri vzdrževanju ustreznega napetostnega profila, kar se ne šteje kot sistemska storitev, ampak kot pogoj za priklop. V navodilih so RV razporejeni v štirih velikostnih razredih glede na moč oz. nazivni tok in mesto priključitve (NN oz. SN nivo). Za vsak razred je določena statična karakteristika Q(U) v odvisnosti od trenutne napetosti na priklopnem mestu, ki določa proizvodnjo jalove moči v odvisnosti od nazivne in trenutne delovne moči. Viri, ki niso tehnično sposobni proizvajati ali porabljati jalove moči, morajo imeti dograjen kompenzator jalove energije.
S histerezno karakteristiko se doseže, da pri velikih porabah v omrežju razpršeni viri pomagajo pri napetostnih razmerah, medtem, ko pri nizkih porabah in posledično povišani napetosti izključi del kompenzacije in na ta način prepreči pojav feroresonanc v omrežju [7].
5.5. Koordiniran nadzor napetosti
Koordiniran nadzor napetosti pomeni usklajeno delovanje omrežja in njegovih komponent na eni strani in uporabnikov na drugi strani na podlagi meritev v omrežju. Uporabniki so lahko porabniki, proizvajalci in tisti, ki so lahko oboje (električna vozila). Poleg meritev napetosti, lahko algoritem izkorišča dodatne veličine, kot so vremenska napoved, napoved porabe ipd. Na podlagi teh podatkov lahko izvedemo simulacije in predvidimo problematične situacije in s tem optimiziramo ne samo delovanje regulacijskega transformatorja, pač pa tudi ostalih elementov v omrežju (razpršeni viri, kompenzacijske naprave, bremena itd.). To pomeni, da lahko reguliramo tudi jalovo in delovno moč teh elementov. Shema koordiniranega nadzora napetosti je na sliki 23. Koordiniran nadzor temelji na hierarhični urejenosti med posameznimi sklopi. Neustrezno napetost se v večini primerov poskuša najprej popraviti z regulacijskim transformatorjem ali napetostnim regulatorjem. V primeru da napetost ni mogoče vrniti znotraj željenih meja, se v naslednjem koraku poskuša napako odpraviti na lokalnem nivoju z regulacijo delovne in jalove moči naprav, ki so najbližje kritični točki in laho neposredno vplivajo na naustrezno napetost. Najprej se poslužujemo regulacije napetosti z jalovo močjo, nato pa šele, če je nujno, z delovno. V osnovi bodo tovrstni sistemi nadzora del pametnega omrežja, ki je zmožno reagirati na različne situacije v omrežju [7].
Slika 23: Koordinirana regulacija in potek podatkov v aktivnem distribucijskem omrežju [7].
6. Zaključek
Kompenzacija napetosti vzdolž SN vodov z odcepi SN/NN transformatorjev je nujna. Obremenitve se čez dan spreminjajo in s tem padci napetosti v omrežju, zato je potrebno temu ustrezno regulirati napetost na VN/SN transformatorju skladno z obremenitvami. Glede na čedalje globljo okoljsko ozaveščenost stopajo v ospredje obnovljivi viri električne energije. V današnjem času, ko imamo vse večje število razpršenih virov, se uporabljajo transformatorje SN/NN, ki so sposobni samodejno vzdrževati napetost v določenih mejah in s tem zagotavljati potrošniku dobavo kvalitetne električne energije. Poleg tega je z novimi sistemskimi obratovalnimi navodili predvideno sodelovanje razpršenih virov pri regulaciji napetosti.
7. Vprašanja
1. Zakaj je potrebno regulirati napetost v distribucijskem omrežju? (Namig: poglavji 2.
in 3.1.)
2. Naštej nekaj načinov regulacije napetosti v distribucijkem omrežju?
3. Kdo je odgovoren za regulacijo napetosti v slovenskem distribucijskem omrežju in
kako jo izvaja? (Namig: poglavje 4.2.)
4. Opiši regulacijo napetosti s transformatorji z regulacijskimi odcepi. (Namig: poglavji
4.2. in 4.2.1.)
5. Kako razpršeni viri vplivajo na napetostni profil in kako lahko v tem primeru lahko
držimo napetost v predpisanih mejah? (Namig: poglavje 5)
8. Domača naloga
Avtotransformator napetostnega stabilizatorja ima fiksno prestavno razmerje in je enakoUs/Up = 1/3. Želena vzdrževana napetost stabilizatorja Uizh je enaka 230 V. Ob zmerni obremenitvi je padec napetosti zaradi impedance med TP in napetostnim stabilizatorjem znaša 15 V. Koliko znašata napetosti Us na avtotransformatorju in UMCl na dušilki tako, da bo napetost na izhodu enaka 230 V? Sedaj predpostavimo hipen porast bremena za napetostnim stabilizatorjem, ki padec napetosti med TP in napetostnim stabilizatorjem poveča na 40 V. Koliko znašata sedaj Us in UMCl ?
V primeru, ko se padec napetosti med TP in napetostnim stabilizatorjem poveča na 40 V:
Tu se pojavi potrebna sprememba napetosti. Da to doseže naprava, mora z ustreznim krmilnim tokom v krmilnem navitju MCI, spremeniti reaktanco glavnega navitja dušilke MCI.
9. Viri in literatura
[1] Sallam Abdelhay A., Malik Om P., »Electric distribution systems«, IEEE Press, 2011.
[2] T. A. Short, »Electric Power Distribution Handbook«, CRC Press, 2004.
[3] Turan Gönen, »Electric power distribution system engineering«, CRC Press, 2008.
[4] Ferdinand Gubina, »Delovanje elektroenergetskega sistema«, Ljubljana, 2006.
[5] Anže Vilman, Marjan Jerele, »Koordinirana regulacija napetosti v NN omrežju z uporabo OLTC 20 kV/0,4 kV regulacijskega transformatorja«, 12. konferenca slovenskih elektroenergetikov, Portorož, 2015. [6] Miha Grabner, Leon Valenčič, »Regulacija napetosti z odcepi transformatorjev v distribucijskih omrežjih«, 12. konferenca slovenskih elektroenergetikov, Portorož, 2015. [7] Marko Kolenc, »Koordinirana regulacija napetosti v distribucijskih omrežjih z razpršeno proizvodnjo ob različnih kriterijih regulacije jalove moči«, doktorska disertacija, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana, 2015. [8] Tadej Muhič, »Regulacija napetosti v distribucijskih omrežjih s pomočjo SN/NN regulacijskih transformatorjev«, magistrsko delo, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana, 2016. [9] Matic Štumpfl, » Reševanje napetostnih razmer v NN omrežju s pomočjo transformacije SN na 1 kV« Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Maribor, 2015. [10] Blaž Uljanič, Tomaž Pfajfar, Igor Papič, Boštjan Blažič, »Regulacija napetosti v distribucijskih omrežjih s pomočjo razpršenih virov«, Elektrotehniški vestnik 79(3): 81-86, 2012. [11] Gregor Verbič, »Dinamika in stabilnost EES«, skripta predavanj, 2010. [12] Darko Lestan, David Arh, Peter Bergant, Alojz Primon, Boris Sterle, Gregor Štern, »Napetostni stabilizator za NN omrežja – delovanje in rezultati«, 9. konferenca slovenskih elektroenergetikov, Kranjska Gora, 2009. [13] Agencija za energijo, Internetna stran: http://www.agen-rs.si/kakovost-napetosti, Dostopano: 17.4.2016. [14] Elektro Primorska, Internetna stran: http://www.elektro- primorska.si/omrezje/kakovost-napetosti, Dostopano: 16.4.2016. [15] Uradni list, Internetna stran: http://www.uradni-list.si/1/objava.jsp?sop=2012-01- 2744, Dostopano: 16.4.2016. [16] Uradni list, Internetna stran: https://www.uradni-list.si/1/content?id=103893, Dostopano: 16.4.2016.
