Upload
elgin
View
68
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Elektroenergetska omrežja in naprave 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 Presentation
Citation preview
Elektroenergetska omrežja in naprave
I. Elektroenergetsko omrežje
Boštjan Blažič[email protected]
leon.fe.uni-lj.si01 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
EON 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
EON 3
4EON
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
EON 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
EON 6
7EON
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
EON
Prenosno omrežje Slovenije (operater ELES)
9
EON
Prenosno omrežje Slovenije – izmenjava s sosednjimi državami
10
EON
ENTSO-E
11
• European Network of Transmission System Operators for Electricity
• Sinhrone cone− kontinentalna Evropa− Nordic− Baltic− Velika Britanija− Irska in S. Irska
EON
Delitev elektroenergetskih omrežij
12
• 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
− porabniško omrežje• Struktura
− zazankano− radialno Stikalna
postaja
Ločilno mesto
Transformatorskapostaja
Odprtazanka
EON
Struktura elektroenergetskega sistema
13
EON
Distribucijska omrežja (SN)
• Struktura− odprta zanka
14
Stikalnapostaja
Ločilno mesto
Transformatorskapostaja
Odprtazanka
EON
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
15
Vodi z obremenitvijo na koncu Točkasto obremenjeni vodi
EON
Porabniška omrežja (NN omrežja odprtega tipa)
• Struktura− točkasto obremenjeni vodi s stopnjevanim prerezom
16
EON
Porabniška omrežja (NN omrežja zaprtega tipa)
• Struktura− dvostransko napajanje porabnikov− zazankano omrežje
• večja zanesljivost ob izpadu enega voda
17
EON
Načrtovanje omrežij
• Omrežja odprtega tipa− preglednost, enostavnost− enostavno odkrivanje mesta napake− kratkostične moči majhne− enostavna zaščita
• Omrežja zaprtega tipa− večja obratovalna zanesljivost− nižje izgube
18
pomanjkljivosti− nižja obratovalna zanesljivost− večje izgube− navadno večji preseki vodov
pomanjkljivosti− bistveno težja izvedba zaščite− težje odkrivanje mesta okvare
EON
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)
19
L1L2L3
EON
Ozemljevanje omrežij• Distribucijska omrežja
20
L1L2L3
XN
L1L2L3
RN
L1L2L3
C
Preko upora Resonančna ozemljitve
Izolirano zvezdišče
EON
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
21
L1L2
L3
Porabnik
Generator ali transformator
1. ČRKA2. ČRKA
EON
Ozemljevanje omrežij
• Oznake: T (terra), N (neutral), I (isolated), S (separated), C (combined)
22
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
NPE
Porabnik Porabnik
Generator ali transformator
TN-C-S
RN
L1L2
L3
NPE
RA
Porabnik
Generator ali transformator
ITTT
L1
L2
L3
PE
RA
Porabnik
Generator ali transformator
EON
Ozemljevanje omrežij• Tipične vezave transformatorjev prenosnega in distribucijskega omrežja
23
L1L2L3
RN
PEN
Generator21 kV
TR21/400 kV
TR400/110 kV
TR110/20 kV
TR20/0,4 kV