Elektroenergetsko omrežje (EEO_pred1)
Elementi elektroenergetskega omrežja I. Elektroenergetsko omrežje Boštjan Blažič bostjan.blazic@fe.uni-lj.si 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 • 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 km P I 2R proizvodnja energije blizu porabe – Današnji čas: razpršeni viri, DC omrežja – 1998: Con Edison ima 4600 strank priključenih na enosmerno – EEO omrežje 2007: Con Edison, izklop zadnjega dela enosmernega omrežja 3 Zgodovina - enosmerni in izmenični sistem • Zakaj tri-fazni sistem? − dvo-fazni sistem − tro-žični enofazni sistem • ZDA (Edisonova shema) EEO 4 Zgodovina - enosmerni in izmenični sistem • Izmenični sistem – Bremena – žarnice – izmenični motorji Tesla, patent – Izmenični generator – Transformator – Omrežje – majhne izgube – jalova moč omejena prenosna zmogljivost izmeničnega voda – Današnji čas: DC prenos za prenos električne energije na dolge razdalje EEO 5 Zgodovina - enosmerni in izmenični sistem • Tesla (1856 – 1943) – – – – EEO 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 6 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 EEO 7 Razvoj VN omrežja na območju nekdanje Jugoslavije EEO 8 Prenosno omrežje Slovenije (operater ELES) EEO 9 Prenosno omrežje Slovenije – izmenjava s sosednjimi državami EEO 10 ENTSO-E • • European Network of Transmission System Operators for Electricity Sinhrone cone − − − − − EEO kontinentalna Evropa Nordic Baltic Velika Britanija Irska in S. Irska 11 Delitev elektroenergetskih omrežij • 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 EEO Transformatorska postaja Odprta zanka Stikalna postaja Ločilno mesto 12 Struktura elektroenergetskega sistema EEO 13 Distribucijska omrežja (SN) • Struktura − odprta zanka Transformatorska postaja Odprta zanka Stikalna postaja Ločilno mesto EEO 14 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 Vodi z obremenitvijo na koncu EEO Točkasto obremenjeni vodi 15 Porabniška omrežja (NN omrežja odprtega tipa) • Struktura − točkasto obremenjeni vodi s stopnjevanim prerezom EEO 16 Porabniška omrežja (NN omrežja zaprtega tipa) • Struktura − dvostransko napajanje porabnikov − zazankano omrežje • večja zanesljivost ob izpadu enega voda EEO 17 Načrtovanje omrežij • Omrežja odprtega tipa − − − − • preglednost, enostavnost enostavno odkrivanje mesta napake kratkostične moči majhne enostavna zaščita Omrežja zaprtega tipa − večja obratovalna zanesljivost − nižje izgube EEO pomanjkljivosti − nižja obratovalna zanesljivost − večje izgube − navadno večji preseki vodov pomanjkljivosti − bistveno težja izvedba zaščite − težje odkrivanje mesta okvare 18 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 − − − − EEO direktna ozemljitev enostavno zagotavljanje zaščite hitro določanje točke okvare majhne prenapetosti (nižja izolacijska stopnja opreme) L1 L2 L3 19 Ozemljevanje omrežij • Distribucijska omrežja Preko upora Resonančna ozemljitve L1 L2 L3 L1 L2 L3 RN XN Izolirano zvezdišče L1 L2 L3 C EEO 20 Ozemljevanje omrežij • Porabniška omrežja − ozemljitve nevtralne točke transformatorja − povezava izpostavljenih delov pod napetostjo proti zemlji • T: terra • N: neutral • I: isolated • S:separated • C: combined Generator ali transformator L1 L2 L3 2. ČRKA 1. ČRKA Porabnik EEO 21 Ozemljevanje omrežij • Oznake: T (terra), N (neutral), I (isolated), S (separated), C (combined) TN-S TN-C Generator ali transformator Generator ali transformator Generator ali transformator L1 N L3 L3 PE PE PEN N RN RN RN Porabnik Porabnik Generator ali transformator L2 L2 L3 Porabnik L1 L1 L2 TT IT L1 L1 L2 L2 L3 L3 N PE PE RA Porabnik Porabnik Porabnik Generator ali transformator RN EEO TN-C-S RA Porabnik 22 Ozemljevanje omrežij • Generator 21 kV Tipične vezave transformatorjev prenosnega in distribucijskega omrežja TR 21/400 kV TR 400/110 kV TR 110/20 kV TR 20/0,4 kV L1 L2 L3 PEN RN EEO 23
© Copyright 2024