1

POLOŽAJ DISTRIBUTIVNE MREŽE U EES-U I OSNOVNE KARAKTERISTIKE

DISTRIBUTIVNE MREŽEPredavanje 2

2

Elektroenergetski

sistem

i elektroenergetske

mreže

•

Elektroenergetski

sistem

(EES) sastoji

se od

4 osnovne

cjeline:–

Elektrane

(izvori

električne

energije) različitih

vrsta

u kojima

se

proizvodi

električna

energija.•

Kao sastavni

dio

elektroenergetske

mreže, svaka

elektrana

ima:

Električne

generatore

(najčešće

sinhroni

generator, a ponekad

i asinhroni

generator u

slučaju

manje

instalirane

snage), koji

proizvodi

električnu

energiju

i aktivni

je

element

mreže, te

se u ekvivalentnoj

shemi

reprezentira

kao

naponski

izvor

s

odgovarajućom

„unutrašnjom“

impedancijom,„Blok“

transformatore

(osim

u slučaju

kad

je

nazivni

napon

generatora

jednak

nazivnom

naponu

voda

na

koji

je

elektrana priključena), preko

kojeg

se električna

energija

proizvedena

u

generatoru

transformira

na

naponski

nivo

voda

na

koji

je

elektrana priključena.

3

•

Elektrane

(generatori) većih

snaga

priključuju

se na

prijenosnu mrežu, dok

se elektrane

manjih

snaga

priključuju

na

distribucijsku

mrežu

(”distribuirani

izvori”) ili

direktno

na

instalacije

potrošača („potrošačke

elektrane“).

–

Prijenosna

mreža

kojom

se električna

energije

transportira

od elektrana

do distribucijske

mreže

i velikih

potrošača, te

razmjenjuje

snaga

između

povezanih

elektroenergetskih sistema.

•

Prijenosna

mreža

sastoji

se od

zračnih

i kabelskih

vodova

visokog napona

(najčešće

110 kV i

više) i rasklopnih

postrojenja

(transformatorske

stanice

koje

omogućavaju

transformaciju električne

energije

iz

mreže

jednog

naponskog

nivoa

u mrežu

drugog

naponskog

nivoa

i

razdjelna

postrojenja

u kojima

se učvoruje

nekoliko

vodova). Kao sastavni

dio

elektroenergetske

mreže, u prijenosnoj

mreži

se pojavljuju:

4

•

Zračni

i kabelski

vodovi

kojima

se električna

energija prenosi

između

dva

rasklopna

postrojenja, najčešće

na

velike

udaljenosti

(od

nekoliko

kilometara

do nekoliko

stotina kilometara

i više)

•

„Mrežne“

transformatore

preko

kojih

se električna

energija transformira

iz

jednog

naponskog

nivoa

u drugi, i to:

–

između

dvije

podmreže

unutar

prijenosne

mreže

(npr. 400/220 kV, 220/110kV, 400/110 kV),

–

iz

prijenosne

mreže

u distribucijsku

mrežu

(npr. 110/35 kV, 110/10 kV),

–

iz

prijenosne

mreže

u električno

postrojenje

velikog industrijskog

potrošača

(npr. 110/6 kV).

5

–

Distribucijska

mreža

kojom

se električna

energije

preuzeta

iz prijenosne

mreže

ili

manjih

elektrana

priključenih

na

distribucijsku

mrežu

distribuira

do srednjih

i malih

potrošača priključenih

na

distribucijsku

mrežu.

•

Distribucijska

mreža

se kao

i prijenosna

mreža

sastoji

od

zračnih

i kabelskih

vodova

(ali

manjih

nazivnih

napona, najčešće

ispod

110

kV) i rasklopnih

postrojenja

(također

manjih

nazivnih

napona

u odnosu na prijenosnu mrežu).

•

Distribucijska

mreža

obično

se dijeli

na

dvije

cjeline:–

Srednjenaponska

distribucijska

mreža

(najčešće

nazivnih

napona

10kV, 20kV,

35kV),–

Niskonaponska

distribucijska

mreža

(najčešće

nazivnog

napona

0.4 kV)

6

•

Kao sastavni

dio

elektroenergetske

mreže, u distribucijskoj

mreži

se pojavljuju:–

Zračni

i kabelski

vodovi

kojima

se električna

energija

prenosi

na

udaljenosti

koje

su

daleko

manje

u odnosu

na

prijenosnu mrežu

(od

nekoliko

desetaka

metara

do nekoliko

desetaka

kilometara)–

„Distribucijske“

transformatore

preko

kojih

se električna

energija

transformira

iz

jednog

naponskog

nivoa

u drugi, i to:•

između

dvije

podmreže

unutar

distribucijske

mreže

(npr.

35/10 kV,

10/0.4kV),•

iz

distribucijske

mreže

u električno

postrojenje

industrijskog

potrošača

(npr.35/6 kV, 10/0.4 kV).

7

•

Potrošači

električne

energije

koji

preuzimaju

električnu

energiju

iz prijenosne

ili

distribucijske

mreže

i troše

je

za

vlastite

potrebe, tj. za

napajanje

različitih

vrsta

električnih

trošila.

•

Potrošač

viđen

od

strane

elektroenergetske

mreže

na

koju

je priključen,

predstavlja

svaki

objekt

koji

je

priključen

na

mrežu

i koji

iz

mreže

uzima

radnu

i reaktivnu

energiju, ali

je

također

i sastavni

dio mreže

koji

se ovisno

o pogonskim

karakteristikama

može

reprezentirati

kao

impedancija

fiksnog

iznosa

neovisno

o naponu

u priključnom

čvoru

ili

bez fiksnog

iznosa

radne

i jalove

snage

u

priključnom

čvoru, tako

da

se odgovarajuća

impedancija

mijenja ovisno

o stvarnom

naponu

u priključnom

čvoru.

8

•

Potrošačem

u širem

smislu

se može

smatrati

i jedan

dio

prijenosne ili

distribucijske

mreže

u

slučaju

(vrlo

čestom

u različitim

analizama)

da

se promatra

samo

dio

elektroenergetskog

sistema

iznad određenog

naponskog

nivoa, a svi

dijelovi

nižih

naponskih

nivoa

se

reprezentiraju

kao

potrošač

(potrošači) s fiksnom

impedancijom

ili snagom.

•

U analizama

distribucijskih

ili

industrijskih

mreža, može

se pojaviti

i potrošač

koji

ne

predstavlja

ekvivalent

većeg

broja

pojedinačnih

trošila, već

kao

pojedinačni

potrošač

(trošilo).•

Najčešće

se radi

o velikim

asinkronim

motorima

kao

vrlo

čestim

elementima

industrijskih

pogona

koji

su, kao

i generatori, aktivni mrežni

elementi.

9

•

Na slici

1-1 dana

je

grafička

ilustracija

elektroenergetskog

sistema

u proširenom

smislu, koji

podrazumijeva

sve

objekte

i uređaje

koji

su

u funkciji

proizvodnje, prijenosa, distribucije

i potrošnje

električne energije.

10

•

Primarni

izvori

(oblici) energije

s odgovarajućim

postrojenjima, objektima

i tehnologijama

za

pripremu

energenata

(fosilnih,

nuklearnih

itd.) ne

spadaju

u elektroenergetski

sistem, budući da se nakon

pridobivanja

sirovina

i primarnih

transformacija, transformirani

oblici

energije

mogu

upotrijebiti

u elektranama

za

proizvodnju električne

energije, ali

i za

druge

namjene.

11

•

Dakle, elektroenergetska

mreža

može

se definirati

kao

uži

dio elektroenergetskog

sistema

koja

obuhvaća

elemente

preko

kojih

se direktno

proizvodi, prenosi, distribuira

i troši

električna energija, tj.

generatori, vodovi, transformatori

i potrošači

(„grupni“

ili

pojedinačna

trošila).

Npr., elektrana

ili transformatorska

stanica

u cjelini

se može

smatrati

sastavnim

dijelom

elektroenergetskog

sistema, dok

je

samo

generator i blok transformator

u elektrani

odnosno

transformator

u transformatorskoj

stanici

dio

elektroenergetske

mreže.

12

•

Na slici

1-2 dana

je

grafička

ilustracija

elektroenergetske

mreže

u cjelini, s odgovarajućim

komponentama

13

•

U različitim

analizama

elektroenergetske

mreže

nikada

se ne promatra

mreža

u cjelini, već

samo

pojedini

(manji) djelovi, dok

se

ostatak

ekvivalentira

s većom

ili

manjom

točnošću

na

fizikalno prihvatljiv

način.

•

Npr. u analizama

prijenosne

mreže

može

se promatrati

kompletna prijenosna

mreža

jedne

države

na

način

da

su

uključeni

svi

generatori

i blok

transformatori

priključeni

na

prijenosnu

mrežu, te svi

vodovi

i transformatori

koji

pripadaju

prijenosnoj

mreži. U tom

slučaju

se veze

s prijenosnim

mrežama

susjednih

država ekvivalentiraju

kao

aktivni

izvori

koji

mogu

isporučivati

ili

preuzimati

električnu

energiju, a distribucijske

mreže

se ekvivalentiraju

kao potrošači

koji

preuzimaju

električnu

energiju

iz

prijenosne

mreže.

14

•

Drugi

primjer, ako

se analizira

srednjenaponska

distribucijska mreža, kompletna

prijenosna

mreža

se

svodi

na

jedan

ekvivalentan

naponski

izvor

s odgovarajućom

impedancijom

na

mjestu

priključka distribucijske

mreže

na

prijenosnu

mrežu

(transformator

110/35 kV),

dok

se niskonaponske

mreže

priključene

na

promatranu srednjenaponsku

mrežu

ekvivalentiraju

kao

potrošači s

odgovarajućom

impedancijom

ili

fiksnom

snagom

koju

uzimaju

iz srednjenaponske

mreže

u točki

priključka

(transformator

10/0.4 kV).

15

•

Današnje

elektroenergetske

mreže

rade

se isključivo

u trofaznoj izvedbi

frekvencije

50 ili

60 Hz.

•

Takva

situacija

rezultat

je

tehničkih

i ekonomskih

prednosti

uočenih

i ispitanih

krajem

19. stoljeća

(izum

transformatora, višefaznih

struja,

asinkronog

motora) nakon

čega

su

s vremenom

istisnute

druge varijante

(istosmjerna

struja, jednofazna

struja, različite

frekvencije…), te

je

započela

izgradnja

elektroenergetskih

mreža koje

su

povezivale

više

elektrana

i potrošačkih

područja

(za

razliku

od

početnog

razvoja

elektrifikacije

gdje

je

jedna

elektrana

napajala električnom

energijom

jednu

grupu

potrošača, bez

međusobnog

povezivanja).

16

•

Izuzetak

su

istosmjerni

prijenosni

sistemi

(kojih

danas

ima

relativno veliki

broj), ali

koji

se rade

samo

kao

podsistemi

velikih

trofaznih

prijenosnih

mreža

u slučajevima

kad

je

to tehnički

nužno

(prijenos kabelskim

vodovima

na

veće

udaljenosti, povezivanje

dva

elektroenergetska

sistema

koji

rade

na

različitim

frekvencijama) ili ekonomski

opravdano

(prijenos

velikih

snaga

na

vrlo

velike

udaljenosti).•

Nazivni

naponi

elektronergetskih

mreža

(i opreme

općenito) su

standardizirani, ali

u različitim

državama

se ne

koriste

svi

standardni naponski

nivoi.

17

•

U prijenosnoj

mreži

koriste

se vodovi

nazivnog

napona

400kV, 220kV i 110kV,

•

U

distribucijskoj

mreži

koriste

vodovi

nazivnog

napona

35kV, 30kV, 20kV, 10kV i 0.4kV.

•

U različitim

industrijskim

postrojenjima

(pogonima) koriste

se i naponi

6 kV, 3kV i 1kV,

•

U

elektranama

se za

nazivne

generatorske

napone

koriste

i naponi 4kV, 12kV, 16kV, 25kV itd.

18

Osnovne

značajke

distribucijske

mreže

•

Distribucijska

mreža

napaja

se (preuzima

električnu

energiju) iz prijenosne

mreže

u transformatorskim

stanicama

VN/SN tj.

110/35(30)(20)(10)kV, te

služi

za

distribuciju

električne

energije

do krajnjih

(srednjih

i malih) potrošača. Dio

električne

energije

distribucijska

mreža

preuzima

i iz

manjih

elektrana

koje

su priključene

na

distribucijsku

mrežu.

•

Osnovne

karakteristike

distribucijskih

mreža

su:–

Niže

naponske

razine

u odnosu

na

prijenosnu

mrežu

(Un<110

kV), budući

da

je

snaga

koju

prenose

daleko

manja

od

snaga koju

prenosi

prijenosne

mreža, tako

da

nema

potrebe

za

visokim

naponskim

nivoima.

19

–

Prijenos

snage

u distribucijskoj

mreži

odvija

se na

manjim udaljenostima.

–

Distribucijske

mreže

su

većim

dijelom

otvorene

strukture

i imaju zrakasti

oblik

čime

je

smanjena

pogonska

sigurnost

(u odnosu

na

prijenosnu

mrežu), što

je

motivirano

prvenstveno ekonomskim

razlozima.

–

Srednjenaponske

gradske

distributivne

mreže

su

uglavnom upetljane, tako

da

je

u slučaju

kvara

jednog

voda

ili

transformatora

moguće

osigurati

napajanje

iz

drugog

smjera, s time da

je

u pogonu

uključeno

napajanje

samo

iz

jednog

smjera,

a napajanje

iz

drugog

smjera

je

rezervno

koje

se uključuje

u slučaju

potrebe.

20

–

Niskonaponske

mreže

i „seoske“

srednjenaponske

mreže nemaju

mogućnost

dvostranog

napajanja.

–

Glavni

elementi

distribucijskih

mreža

(zračni

i kabelski

vodovi, trafostanice) su

isti

kao

i kod

prijenosnih

mreža, samo

projektirani

za

manje

nazivne

napone, tako

da

je

izvedba jednostavnija.

•

Osnovna

struktura

SN distribucijske

mreže

može

biti1.Sa dva

naponska

nivoa

(najčešće

35 –

10kV, a na

nekim

područjima

30 –

10 kV), tj.

distribucija

električne

energije

prema niskom

naponu

se vrši

preko

dvije

transformacije: prvo

preko

35 kV-

tne, a zatim

10 kV-tne

mreže

(slika

1-3). 35 kV-tnu

mrežu

napajaju iz

prijenosne

mreže

transformatori

110/35 kV.

21

2. S jednim

naponskim

nivoom

(10kV ili

20kV), na

način

da

se direktnom

transformacijom

110/10 ili

110/20 kV eliminira

potrebu

za

35 kV-tnom

mrežom, tj. izbjegnuta

je

transformacija

35/10(20) kV. Tendencija

razvoja

distributivne

mreže

kod

nas

(i u svijetu

također)

ide

ka smanjenu

broja

naponskih

nivoa, tako

da

se ovakva

izvedba preferira

kod

izgradnje

većine

novih

i zamjene

postojećih

distributivnih

trafostanica

i mreža.

•

Također

se

nastoji

mijenjati

10 kV-tni

naponski

nivo

20 kV-tnim

gdje god je

to moguće (slika 1-4).

22

Dist.mreža sa dva naponska nivoa

23NN mreža

Dist. Mreža sa jednim naponskim nivoom