elementi elektroenergetskega omrežja i . elektroenergetsko omrežje
DESCRIPTION
Elementi elektroenergetskega omrežja I . Elektroenergetsko omrežje. Boštjan Blažič [email protected] - lj.si leon.fe.uni - lj.si 01 4768 414. Ljubljana, 2013. Zgodovina. Zgodovina elektrotehnike Amperov zakon (1820), elektromagnetna indukcija – Faraday (1821) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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
Zgodovina - enosmerni in izmenični sistem
• Zakaj tri-fazni sistem?− dvo-fazni sistem− tro-žični enofazni sistem
• ZDA (Edisonova shema)
Zgodovina - enosmerni in izmenični sistem
• 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
Zgodovina - enosmerni in izmenični sistem
• 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
Ozemljevanje omrežij
• Distribucijska omrežja
20EEO
L1L2L3
XN
L1L2L3
RN
L1L2L3
C
Preko upora Resonančna ozemljitve
Izolirano zvezdišče
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
21EEO
L1
L2
L3
Porabnik
Generator ali transformator
1. ČRKA2. ČRKA
Ozemljevanje omrežij
• Oznake: T (terra), N (neutral), I (isolated), S (separated), C (combined)
22EEO
RN
L1
L2
L3
N
PE
Porabnik
Generator ali transformator
Porabnik
TN-S
RN
L1
L2
L3
PEN
Porabnik
Generator ali transformator
TN-C
RN
L1
L2
L3
N
PE
Porabnik Porabnik
Generator ali transformator
TN-C-S
RN
L1
L2
L3
NPE
RA
Porabnik
Generator ali transformator
ITTT
L1
L2
L3
PE
RA
Porabnik
Generator ali transformator
Ozemljevanje omrežij
• 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