Distributivne Mreze - Interna Skripta

7/13/2019 Distributivne Mreze - Interna Skripta

1/83

Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split

Zavod za elektroenergetikuKatedra za elektrine mree i postrojenja

Dr.sc. Ranko Goi, dipl. ing.

DISTRIBUTIVNE MREE- interna skripta (radna verzija)

Napomena: ovo je radna verzija skripte, to znai da:a) vjerojatno ima dosta greakab) sigurno nedostaje nekoliko bitnih poglavlja (npr. zatita distributivnih mrea,

upravljanje distributivnom mreom, kvaliteta elektrine energije, planiranjeizgradnje mree, tarifni sustavi za prodaju el. energije i koritenje distr. mree itd.)

Split, lipanj 2001.

TS Suidar 110/35/10

TS Brodogradilite 35/10

35 kV, IPZO 13 3X 1851.9 km

35 kV, IPZO 13 3X 185

1.9 km

35 kV, IPZO 13 3X 1851.59 km

35 kV, IPZO 13 3X 1851 km

35 kV, IPZO 13 3X 1851 km

35 kV, IPZO 13 3X2.22 km

3 x 16 MVA

2 x 8 MVA

16 MVA

10 kV I 10 kV II

10 kV I10 kV II 10 kV I

10 kV II

10 kV I

TS Dobri 35/10

TS Gripe 35/10

2 x 63 MVA

Mrea 110 kV

35 kV I

35 kV II

35 kV I

35 kV II


2/83

FESB, Katedra za elektrine mree i postrojenja 1

dr.sc. Ranko Goi: DISTRIBUCIJA ELEKTRINE ENERGIJE biljeke sa predavanja i vjebi

1 UVOD

Distributivne mree dijele se na:- srednjenaponske mree (u Hrvatskoj naponski nivoi 10 kV, 20 kV, 30 kV i 35 kV)- niskonaponske (u Hrvatskoj napoponski nivo 0.4 odnosno 0.38 kV)

Poloaj distributivnih mrea u elektroenergetskom sustavu (EES) moe se prikazati sljedeom

slikom:

PROIZVODNJA PRIJENOSNA MREA110 - 400 kV

DISTRIBUTIVNAMREA

SN NN

POTROAI

REGULACIJA:TARIFNI STAVOVI, ZAKONI, ME.UGOVORI

PLANIRANJE, VOENJE I UPRAVLJANJE

Slika 1.1. Elektroenergetski sustav

Regulacija rada EES-a podrazumijeva zakonodavni okvir na osnovu kojeg su ureeni odnosi uelektroenergetskom sustavu.Planiranje, voenje i upravljanje za proizvodnju, prijenosnu i distributivnu mreu vri se jednim

dijelom odvojeno za svaki od navedenih segmenata, a jednim dijelom koordinirano izmeu pojedinihsegmenata EES-a. Koordinaciju rada izmeu proizvodnje, prijenosa i distribucije (potronje) elektrineenergije vre nacionalni i regionalni dispeerski centri odnosno operator sustava u decentraliziranom-liberaliziranom EES-u.Distributivna mrea napaja se iz prijenosne mree transformatorima VN/SN, ali postoji mogunost idirektnog povezivanja elektrana na distributivnu mreu.Vee elektrane uvijek su prikljuene prijenosnu mreu, preko koje se energija isporuuje distributivnojmrei. Prikljuenje elektrane na prijenosnu mreu vri se preko blok transformatora:

Elektrana

6 - 20kV

110,220,400 kV

BlokTransformator

Prijenosnamrea

Slika 1.2. Prikljuak elektrane na prijenosnu mreu

Male elektrane (do nekoliko desetaka MW snage) mogu se prikljuiti direktno na distributivnu mreu ito na dva naina:a) preko blok transformatora na srednjenaponsku distributivnu mreu za elektrane vee snage ( 1 MW

i vie)


3/83



Elektrana

0,4kV

10, 20, 35 kV

BlokTransformator

Srednjenaponskadistributivna mrea

Slika 1.3. Prikljuak elektrane na srednjenaponsku distributivnu mreu

b) direktno na niskonaponsku mreu za elektrane manje snage (do nekoliko stotina kW)

Slika 1.4. Prikljuak elektrane na niskonaponsku distributivnu mreu

Potroai u elektroenergetskom sustavu mogu biti

a) velepotroai prikljueni direktno na prijenosnu mreub) industrijski potroai, uslune ustanove i ostali vei potroai prikljueni na srednjenaponskumreu (10,20,35 kV)

a) niskonaponski potroai (kuanstva, obrti, usluge, rasvjeta itd.)Potroai se razlukuju prema:- nainu prikljuka na mreu- tarifama (ugovorima) po kojima plaaju energiju (radnu i jalovu), te snagu

Veza prijenosne i distributivne mree moe se izvriti na dva naina:

1. Distribucija prema niskom naponu se vri preko dvije transformacije, tj. preko 35 kV-ne, azatim 10 kV-tne mree. Prijenosna mrea napaja transformatorsku stanicu 110/35/10 kV, priemu je na tercijaru transformatora mogu prikljuak 10 kV-ne mree. Primjer distributivne

mree napajane ovakvom transformacijom prikazan je na slici 1.5.

2. Direktnom transformacijom 110/10(20) kV, koja eliminira potrebu za 35 kV-tnom mreom, tj.izbjegnuta je transformacija 35/10 kV. Tendencija razvoja distributivne mree kod nas (i usvijetu takoer) ide ka smanjenu broja naponskih nivoa, tako da se ovakva izvedba preferirakod izgradnje veine novih distributivnih trafostanica i mrea. Takoer se nastoji mijenjati 10kV-tni naponski nivo 20 kV-tnim gdje god je to mogue. To se obino radi na nain da seugrauje oprema prilagoena za 20 kV-tni naponski nivo, a mrea radi na 10 kV-tnomnaponskom nivou dok se ne steknu potrebni uvjeti za prelazak na 20 kV (prijelaz kompletneenergetske opreme u distributivnoj mrei napajanoj iz TS 110/10(20) kV na 20 kV-tninaponski nivo). Primjer distributivne mree napajane ovakvom transformacijom prikazan je naslici 1.6.

G

0,4kV

N.N. MREA


4/83



Niskonaponskamrea: 0.4kV

Y

Y

Y Y10kV

35kV

10kV

10kV

35kV

10kV

110kVTS 110/35/10 kV

TS 10/0.4 kV

Niskonaponski izvodi

mrea 35 kV

Y

mrea 10kV

220,400kV

mogunost prikljuka10 kV-ne mree

YSrednjenaponska

mrea: 10,20,35kV

Slika 1.5. Distributivna mrea s 2 srednjenaponska nivoa (35, 10 kV)


5/83



Y

Y

110 kV

20(10) kV

TS20(10)/0.4 kV

TS 110/20 (10) kV

TS20(10)/0.4 kV

TS

20(10)/0.4 kV

Slika 1.6. Distributivna mrea s jednim srednjenaponskim nivoom ( 10 ili 20 kV)


6/83



2 STRUKTURA DISTRIBUTIVNIH MREA

2.1 Struktura srednjenaponskih distributivnih mrea

10(20) kV-tne distributivne mree mogu biti:

A. Jednostrano napajane mree, kod kojih je napajanje svih vodova mogue samo iz jedne TSx/10(20) kV. Mogue su slijedee varijante:

Zrakasta mrea (Z mrea), slika 2.1. Svi srednjenaponski vodovi izlaze radijalno iz TS i nisumeusobno povezani, to znai da ne mogu jedan drugom posluiti kao rezerva. Ako doe doprekida napajanja jednog voda u sluaju kvara na istom, sve niskonaponske mree napajane prekotog voda ostaju bez napajanja.

Slika 2.1.Zrakasta mrea

Prstenasta mrea (P-mrea), slika 2.2. Kod prstenaste mree, zrakasti izvodi spojeni surazdjelnom stanicom (rasklopno mjesto), pri emu vodovi predstavljaju rezervu jedan drugom. Unormalnom pogonu, rasklopno mjesto je otvoreno, tako da mrea u stvari predstavlja zrakastumreu. Ako doe do kvara na nekoj dionici jednog od izvoda, ta dionica se isklapa sa obje strane, arasklopno mjesto se zatvara, tako da se dio potroaa s jednog voda (oni iza mjesta kvara) napajapreko drugog voda.Normalni pogon sa zatvorenim rasklopnim mjestom (dvostrano napajanje), iako je tehniki mogui predstavlja sigurniji nain napajanja, rijetko se izvodi jer iziskuje vea ulaganja u opremu (prekidae, zatitu) i odravanje, to ini ovu izvedbu skupom. Primjenjuje se izuzetno za napajanjepotroaa koji su posebno osjetljivi na prekide napajanja.

TS 35(110)/10(20) kV

. . . .


7/83



Slika 2.2.Prstenasta mrea

Mree s potpornom tokom (T-mree ili TP-mree ako su ujedno i prstenaste) , slika 2.3,imaju izdvojeno rasklopno mjesto (potpornu toku), obino vezanu dvostrukim vodom za pojnuTS, iz kojeg se onda napajaju vodovi koji mogu biti zrakasti ili prstenasti. Ovakvo rjeenje jeobino ekonomski uvjetovano, tj. primjenjuje se ako je cijena izgradnje manja u odnosu na voenjesvih vodova iz trafostanice.

Slika 2.3.Mrea sa potpornom tokom

B. Dvostrano napajane mree, kod kojih je napajanje vodova mogue iz dvije razliite TS x/10(20)kV. Mogue su slijedee izvedbe:

Linijske mree (L-mree), slika 2.4. Linijske mree nastaju spajanjem zrakastih vodova kojiizlaze iz dviju pojnih stanica (trafostanica x/10 kV). Normalni pogon obino podrazumijeva

Xrasklopno mjesto

X XX

X

RASKLOPNA STANICA(POTPORNA TOKA)


8/83



otvorena rasklopna mjesta. U sluaju kvara na jednoj trafostanici ili vodu, vodovi se mogunapajati iz druge TS.

Slika 2.4. Linijska mrea

Kombinirane prstenaste i linijske mree (PL-mree), slika 2.5. PL-mree nastaju od linijskih

mrea spajanjem dodatnim vodom u prsten (ili obratno). Na taj nain osigurana je dvostrukarezerva, jedna preko voda iz iste trafostanice, a jedna preko voda iz druge trafostanice.

Slika 2.5. PL mrea

Struktura 35(30) kV-nih mrea ovisi o brojnim tehnikim uvjetima, ekonomskim mogunostima izahtjevima sigurnosti napajanja. Ne postoji neka openita klasifikacija, a neki tipini primjeri suslijedei:

Zrakaste mreesu, kao i na 10(20) kV-tnom naponskom nivou, radijalno napajane iz jedne TS110/x kV, ali su mogue i neke sloenije izvedbe koje omoguavaju rezervno napajanje dijela

potroaa sa drugog voda/transformatora u sluaju ispada. Primjer takve sloenije varijantezrakaste mree dan je na slici 2.6, gdje se svi potroai sa 10 kV-tnih sabirnica mogu prebaciti najedan transformator u sluaju kvara drugog transformatora ili 35 kV-tnog voda. Na slici 2.7 dan jeprimjer jednostavne zrakaste mree sa blok spojem vod-trafo, tj. varijanti izvedbe trafostanice35/10 kV bez 35 kV-tnih sabirnica.

X

X

. . . . . . . .

X

XX X


9/83



Slika 2.7. Jednostavna zrakasta mreasa blok spojem vod-trafo

Slika 2.6. Zrakasta 35 kV-tna mrea sa mogunourezervnog napajanja drugim transformatorom/vodom

Prstenaste mreeomoguavaju dvostruko napajanje svake TS 35/10 kV, na nain da se u sluajukvara na glavnom vodu od TS 110/35 do TS 35/10, napajanje prebaci preko rezervnog voda kojipovezuje dvije TS 35/10 kV. U normalnom pogonu, rezervni vod nije u pogonu (iskljuen je ujednoj ili obje TS 35/10). Primjer je dan na slijedeoj slici.

Slika 2.8. Prstenasta mrea

Linijske mreepodrazumijevaju mogunost napajanja TS 35/10 kV iz dvije razliite TS 110/35kV, uz pretpostavku rezervnog voda koji povezuje dvije TS 35/10 kV. Primjer je dan na slijedeojslici.

TS 110/35 kV

TS1 35/10 kV TS2 35/10 kV

TS1 35/10 kV

TS 110/35 kV

TS2 35/10 kV


10/83



Slika 2.9. Linijska mrea

2.2 Struktura niskonaponskih distributivnih mrea

Niskonaponske distributivne mree su najee zrakaste, eventualno sa potpornom tokom. Ugradovima su mogue i prstenaste i linijske mree (vie pojnih toaka). Najee su u radijalnompogonu. Njihova struktura je dakle slina kao i struktura prethodno opisanih10 kV-tnih mrea. Moguesu i uzamene mree (sa jednim ili vie izvora), kao na slijedeoj slici.

Slika 2.10. Uzamena niskonaponska mrea napajana iz jedne TS 10/0.4 kV

2.3 Distributivne trafostanice

Distributivne trafostanice su one koje povezuju srednjenaponsku i niskonaponsku mreu (SN/NN) ilidvije srednjenaponske mree (SN/SN), a u irem smislu i one koje povezuju visokonaponsku(prijenosnu) i srednjenaponsku distributivnu mreu (VN/SN).Trafostanice SN/NN mogu biti stupne (postavljene na stupu nadzemne 10(20) kV-tne mree) ili ugraevinskom objektu (tornji, gradske trafostanice). Mogu imati jedan ili vie transformatora10(20)/0.4 kV, te relativno jednostavan sustav zatite. Na slici 2.11 prikazana je jedna mogua izvedbaTS 10/0.4 kV sa prekidaem na visokonaponskoj i niskonaponskoj strani, te visokouinskimosiguraem na visokonaponskoj strani. Transformator je zatien od preoptereenja termikomzatitom. Niskonaponske sabirnice mogu biti sekcionirane, i to najee u sluaju veih TS sa dva

TS 110/35 kV (a) TS 110/35 kV (b)

TS 10/0.4 kV


11/83



transformatora, od kojih svaki napaja po jednu grupu niskonaponskih izvoda, a u sluaju kvara moenapajati sve niskonaponske izvode (ako ima dovoljno snage).

Slika 2.11. TS 10/0.4 kV

Postrojenja srednjeg napona u TS VN/SN i SN/SN mogu biti realizirana na tri naina:a) sa jednostrukim sabirnicamab) sa sekcioniranim jednostrukim sabirnicamac) sa dvostrukim sabirnicamad) sa dvostrukim sabirnicama i pomonim sabirnicama

Varijante a), b) i c) prikazane su na slijedeoj slici.

a) b)

c)

Slika 2.12.Izvedbe sabirnica srednjenaponskih postrojenja

>

0.4 kV

Rastavlja

Prekida


12/83



Dosta je esta izvedba sa rezervnim transformatorom koji, u sluaju kvara jednog od transformatorakoji u normalnom pogonu napaja mreu nieg napona, preuzima te potroae nakon ukljuenjaodgovarajueg rastavljaa. Primjer je prikazan na slijedeoj slici.

Slika 2.13. Rezervni transformator

Transformator SN/SN moe biti izveden u blok spoju sa pojnim vodom (bez sabirnica) ili sasabirnicama. Ako su u trafostanici predviena dva transformatora, sabirnice se sekcioniraju ili izvodekao dvostruke, tako da je omoguen potpuno odvojeni rad ili paralelan rad u sluaju potrebe. Primjerisu dani na slijedeoj slici.

c)

b)a)

Slika 2.14. Primjeri izvedbe trafostanica SN/SN

Na slici 2.15 dan je primjer dijela 35 kV-tne mree grada Splita, napajane iz TS 110/35/10 kV Suidar.Iz tercijara transformatora TS Suidar napaja se 10 kV-tna mrea, a s sekundara (35 kV) se napajajutrafostanice 35/10 kV Dobri i Gripe, te jedan transformator u TS Brodogradilite, dok se drugi napajakabelskom vezom iz TS 110/35 kV Meterize. Mrea je u cjelosti kabelska, to je i najei sluaj zagradske mree. Prema prethodno opisanoj klasifikaciji, ova mrea je kombinacija svih prethodnoopisanih sluajeva 35 kV-tnih mrea (zrakasta, prstenasta, linijska). Na slici su punim kruiemoznaene uklopljene veze vodova/transformatora u normalnom pogonu, dok neispunjeni kruipredstavlja otvoreni strujni krug (prekida/rastavlja), koji se uklapa u sluaju kvara nekog elementa umrei kako bi se osiguralo rezervno napajanje. Na slici treba uoiti da nijedan element mree unormalnom pogonu (vod, transformator) ne radi u paraleli!

rastavna spojnica


13/83



TS 110/35 kV

Meterize

.

.

. 20-ak vodnihpolja

10 kV

110 kV

10-ak vodnihpolja

TS 35/10 kV

Gripe

20-ak vodnihpolja

TS

35/10kV

Dobri

TS 35/10 kV

Brodogradilite

35 kV

TS 110/35/10 kV Suidar

Slika 2.15. 35 kV-na mree Splita napajana iz TS 110/35/10 kV Suidar


14/83



3 ELEMENTI DISTRIBUTIVNIH MREA

Glavni elementi distributivnih mrea su:- vodovi- transformatori

- potroai- kondenzatorske baterije- prigunice

3.1 Vodovi

Vodovi su dijelovi elektrine mree koji povezuju postrojenja istog nazivnog napona u susjednimtransformatorskim stanicama. Dijele se na:- nadzemne/zrane vodove- kabelske vodove.

3.1.1 Nadzemni/zrani vodovi

Nadzemni/zrani vodovi redovito se sastoje od sljedeih dijelova:- fazni vodii- zatitno ue- stupovi- uzemljivai stupova- izolatorski lanac.

Fazni vodii se redovito izvode u obliku ueta. Razlikuju se:- homogeno ue- kombinirano ueHomogeno ue se izrauje iz jednog materijala, najee bakra. Danas se homogena ueta iz bakrarijetko koriste.Kombinirano ue se izrauje iz dva materijala, najee aluminija i elika. Takvo se ue zove

ALUEL i oznaava se Al/. Njegov sredinji dio je izraen iz elika koji uetu daje mehanikuvrstou (preuzima na sebe sile). Vanjski dio ueta je izraen iz aluminija, koji slui za voenjeelektrine struje. Ue se sastoji od vie dionih vodia. Vodii su u uetu spojeni na sljedei nain:

1 sredinji vodi6 vodia u prvom sloju12 vodia u drugom sloju18 vodia u treem slojuitd.

Slika 3.1. Vodii u kombiniranom uetu

Izvedba ueta moe se ostvariti:- postupkom upredanja- postupkom pouavanja.Kod postupka upredanja dioni vodii se u svim slojevima omataju u istom smjeru. Kod postupkapouavanja dioni vodii se naizmjenice omataju u svakom sljedeem sloju u obrnutom/razliitomsmjeru. Ue izraeno pouavanjem ima veu mehaniku vrstou od ueta izraenog upredanjem.Stoga se ueta najee izrauju postupkom pouavanja.Presjeci ueta su standardizirani (odreeni su odgovarajuom normom). Karakteristini primjeri zaaluel ueta su:Al/95/15 mm2 , Al/ 120/21 mm2 , Al/ 150/25 mm2 , Al/ 185/32 mm2.


15/83



Uobiajen je omjer presjeka aluminija i elika u aluel uetima 6:1. Tamo gdje se oekuju veamehanika naprezanja ueta, mogu se upotrijebiti aluel ueta s veim udjelom elika u odnosu naaluminij, primjerice SAl:S= 4:1.

Zatitno ue se redovito nalazi na vrhu stupa (mehaniki i galvanski je spojeno/uveno za vrh stupa).Koristi se mahom kod zranih vodova nazivnog napona 35(30) kV. Vodovi 10 kV obino nemajuzatitno ue, a najee ga nemaju ni vodovi 20 kV (javljaju se u primjeni tek u zadnje vrijeme).Zatitno ue se redovito izrauje od elika. Presjeka je obino 35 mm2i 50 mm2.Uloga zatitnog ueta je dvojaka:- sprijeiti izravne udare groma u fazne vodie voda- pomoi u odvoenju struja jednopolnog kratkog spoja (Ik1) s uzemljivaa pogoenog kvarom;

zatitno ue je, naime, uzemljeno na svakom stupu nadzemnog voda, te sudjeluje u formiranjupridruenog sustava uzemljenja

Stupovi nadzemnog voda nose fazne vodie i zatitno ue, ukoliko ono postoji. Imaju elino-reetkastu konstrukciju za 35 kV-ne vodove. Kod 10 kV-nih vodova obino se radi o drvenim ilibetonskim stupovima. Oblik glave stupa DV 35 kV je najee jela (slika 3.2), dok je oblik glavestupa 10 kV obino izveden kao na slici 3.3.Ovisno o poloaju na trasi, stupovi mogu biti:

- linijski, koji se nalaze u ravnom dijelu vertikalne projekcije trase- kutni, koji se nalaze na mjestima loma vertikalne projekcije traseOvisno o nainu zavjeenja vodia, stupovi mogu biti:- nosni stupovi (horizontalne sile na stup u smjeru trase se ponitavaju)- zatezni stupovi (horizontalne sile na stup u smjeru trase se ne ponitavaju)Fazni vodii su preko izolatora privreni na eline podupore stupa. DV 10 kV je dio 10 kV-nemree koja radi s izoliranim zvjezditima energetskih tranformatora. Drveni stup mora biti zatien odcrvotoina. esto je zapaljenje drvenog stupa. Kritina mjesta drvenog stupa su rupe u drvetu gdje seuvruju metalne podupore.

Slika 3.2. a) 35 kV-tni nosni stup b) konzola zateznog stupa

konzola zateznogstupa

fazni vodi

fazni vodi

strujni most

X

izolatorskilanac


16/83



Slika 3.3. 10 kV-tni stup

Uzemljivai stupova slue za uzemljenje elino-reetkastih stupova 35 kV voda. Uzemljivai seobino izrauju iz pocinane eline trake Fe/Zn (npr. presjeka 25 4 mm). Oblici uzemljivaa mogu

biti:- prsten- trokraka zvijezda- prsten + trokraka zvijezda itd.Uzemljivai se obino ukopavaju na dubinu:- 0.5 m ako se teren ne obrauje- 0.8 m ako se teren obrauje.Na sljedeoj slici su prikazani navedeni oblici uzemljivaa:

Slika 3.4. Izvedbe uzemljivaa stupova

stup1 m 1 m

1 m

1 m Tlocrt prstenastoguzemljivaa

l

l

l

Tlocrt trakastoguzemljivaa.Duljina krakaobino iznosi l=10 - 20 m

1 m

1 m

l

l

l

Tlocrt prstenastoguzemljivaa + trakasti

uzemljiva


17/83



Uzemljivaka traka se polae na no radi boljeg odvoenja struje u zemlju (slika 3.5). Okouzemljivake trake treba dobro nabiti dobro vodljivu zemlju da bi otpor uzemljenja uzemljivaa bio tonii.

h = 0.5 - 0.8 m

Slika 3.5. Polaganje uzemljivake trake

Otpor uzemljenja uzemljivaa jako ovisi o specifinom elektrinom otporu tla, (m). Za kraketerene moe poprimiti visoke vrijednosti, primjerice 2000 5000 m.

Izolatorski lanac se susree kod 35 kV-nog voda. On se sastoji od 2-4, obino 3, kapasta izolatora.Izolatori se izrauju iz:- porculana- stakla.

Povoljnije su izvedbe kapastih izolatora s izolacijom od stakla. Naime, ako doe do proboja staklenogkapastog izolatora staklo puca i oteenje izolatora je vidljivo iz daleka (sa zemlje). Nasuprot tome,oteenje porculanskog kapastog izolatora nije vidljivo sa zemlje. Djelovi kapastog izolatora jesu:- kapa od temper ljeva- metalni (elini) bati- izolator tanjurastog oblika iz porculana ili kaljenog stakla.

Slika 3.6. Kapasti izolator

Izolator posjeduje ljebove koji slue da bi se produila duljina klizne staze. DV 35 kV obino imaizolatorski lanac sastavljen od 3 (2-4) kapasta izolatora. DV 10 kV i 20 kV imaju obino po jedanzvonasti izolator.Izolatorski lanac posjeduje obino tzv. zatitnu armaturu. Rijeje o iskritu, koje titi izolatorski lanacod oteenja/spaljenja elektrinim lukom. Iskrite se sastoji od dvije elektrode na stanovitoj udaljenostid. Elektrini luk gori meu elektrodama navedenog iskrita, te time titi izolatorski lanac. IzolacijaDV-a je redovito najslabija na mjestu izolatorskog lanca (stupa). Tu je, naime, fazni vodi najbliizemlji/stupu koji je uzemljen.

kapa od temperljeva

izolator

bati


18/83



Slika 3.7. Izolatorski lanac i iskrite

3.1.2 Kabelski vodovi

Kabelski vodovi se mogu podijeliti na:- troilne kabele- jednoilne kabele.Osnovni dijelovi kabela (slika 3.8) su:- fazni vodii- izolacija- vodljivi plat.

Slika 3.8. Presjek troilnog kabela

Fazni vodii se izrauju u vidu ueta. Konstrukcija ueta slina je kao kod zranih vodova. Materijaliiz kojih se izrauju fazni vodii su bakar i aluminij.Izolacija kabela dolazi iznad faznog vodia. Danas se uglavnom radi o krutoj izolaciji. Najpoznatijimaterijal za izradu krute izolacije kabela danas je umreeni polietilen.Vodljivi plat se nalazi iznad izolacije kabela. On se moe ostvariti kao:- beavna olovna ili aluminijska cijev

- omot iz okruglih bakrenih ica omotanih helokoidno, preko kojih je takoer omotana u suprotnomsmjeru tanka bakrena traka

- dvije bakrene trake omotane helokoidno u suprotnim smjerovima.Vodljivi plat kabela se moe uzemljiti na:- oba kraja- jednom kraju.

d

fazni vodi

izolacijaispuna

vodljivi plat

vanjski omota

TROILNI KABEL


19/83



Slika 3.9. Uzemljenje plata kabela na oba kraja

Iznad vodljivog plata kabela postavlja se vanjski omota. Obino je izraen iz nekog izolacijskogmaterijala, primjerice PVC-a ili obinog polietilena.Jednoilni kabeli imaju iste sastavne dijelove kao i troilni kabeli (fazni vodi, izolacija, vodljivi plat),pa vrijedi sve ono to je reeno za troilni kabel. U elektrikom smislu, razlika je to svaka faza imavlastiti vodljivi plat, pa ne postoje meufazni kapaciteti. Jednoilni kabeli se polau na sljedea dvanaina:- u ravnini s meusobnim razmakom s0=7 cm (debljina cigli)- u trokutnom snopu (trolistu), pri emu se meusobno dotiu

Slika 3.10. Polaganje jednoilnih kabela u ravnini

Slika 3.11. Polaganje jednoilnih kabela u snopu (trolist)

Kabeli (bilo troilni ili jednoilni) mogu se polagati u:- zemlju (podzemni kabeli)- more (podmorski kabeli).Podzemni kabeli se polau u posebno iskopanom kabelskom kanalu. Polaganje kabela i njegovozatrpavanje mora biti paljivo provedeno. Oblikuje se tzv. kabelska posteljica od sitno zrnastogmaterijala (nula). Bitan je materijal koji dobro odvodi toplinu (vano je zbog odvoenja topline iz

kabela, to se mora kontrolirati termikim proraunom zagrijavanja kabela).

Slika 3.12. Polaganje podzemnog kabela

ostali materijal iziskopa

kabelska posteljica

kabelska zavrnica (glava)

s0 s0

fazni vodi

izolacija

vodljivi plat

vanjski omota

JEDNOILNI KABELI


20/83



Podmorski kabeli se polau na dnu mora. Postoje posebni brodovi koji to rade. Dijelovi podmorskogkabela na mjestima ulaza i izlaza iz mora su najvie izloeni djelovanju morske vode (abraziji radvalova). Stoga se ti dijelovi kabela postavljaju u tzv. priobalnu zatitu. Ona se sastoji iz betonskihblokova sa ljebovima u kojima se postavljaju kabeli (slika 3.13).

Slika 3.13. Polaganje podmorskog kabela

Kabeli (bilo troilni ili jednoilni) za koje se oekuje da e u pogonu biti naprezani znatnimmehanikim silama opremaju se armaturom. Armatura se obino izvodi iz elinih traka i/ili ica kojese omataju iznad vodljivog plata.

priobalnazatita

KS (kabelska stanica)

. . .

popreni presjek priobalne zatite

sa kabelima u njoj


21/83



3.2 Transformatori

Nazivni podaci transformatora su:Un1 nazivni napon primarnog namota - vienaponski namot (kV)Un2 nazivni napon sekundarnog namota - nienaponski namot (kV)Un3 nazivni napon tercijarnog namota (kV)Sn nazivna snaga (kVA ili MVA)uk napon kratkog spoja (%)Pk gubici snage kratkog spoja (kW), tj gubici u namotima trafa - gubici u bakruI0 struja praznog hoda (% nazivne struje)P0 gubici snage praznog hoda (kW), tj. gubici u jezgri trafa uslijed histereze i vrtlonih struja -gubici u eljezu

Prijenosni odnos energetskog transformatora se odreuje na sljedei nain:

2n

1n

U

Up=

Iz nazivnih podataka transformatora slijede nazivne struje:- Na vienaponskoj strani

1n

n1n

U3

SI =

- Na nienaponskoj strani

2n

n2n

U3

SI =

Grupa spoja transformatora zadaje se na sljedei nain:- za vienaponske namote spojene u trokut koristi se slovo D, a za nienaponske namote spojene u

trokut koristi se malo slovo d- za vienaponske namote spojene u zvijezdu koristi se slovo Y, a za nienaponske namote spojene

u zvijezdu koristi se malo slovo y- trea varijanta je spoj namota u tzv. cik-cak spoj (obino za sekundar transformatora 10/0.4 kV

manje snage), ija je oznaka slovo zBudui da spoj trokut-zvijezda izaziva fazni pomak izmeu struja i napona u jednom i drugom namotu,

zadaje se taj fazni pomak pomou tzv. satnog broja. Npr.:Dy5 znai da su vienaponski namoti transformatora spojeni u trokut, a nienaponskinamoti u zvijezdu, te da struje i naponi na vienaponskoj strani transformatora prethodestrujama i naponima na nienaponskoj strani za :

5 30 = 150 .Zvjezdite visokonaponskog namota se oznaava velikim slovom N, a zvjezdite niskonaponskognamota se oznaava malim slovom n. Ako je transformator uzemljen na jednoj ili obje strane, malo iliveliko slovo n stavlja se uz oznaku one strane koja je uzemljena, npr.

Dyn5 uzemljenje sekundaraYNd7 uzemljenje primara

Transformatori se mogu podjeliti na:- energetske transformatore

- mjerne transformatore- transformatore za uzemljenje- transformatori za specjalne namjene

Vrste transformatora s obzirom na broj namota su:- dvonamotni- tronamotni- vienamotniVrste transformatora s obzirom na vezu meu namotima su:


22/83



- klasini paralelni trafo

- autotransformator

- booster transformator

Uzemljenje transformatoraTranformator moe biti direktno uzemljen ( Z=0), neuzemljen (Z=), uzemljen preko radnog otpora(Z=R) ili preko induktivnog otpora (Z=jX). Na sljedeim slikama dati su mogui tipovi uzemljenja zaneke tipine transformatore.

110/35 kV 110/10 kV

Slika 3.14. Uzemljenje transformatora 110/x kV

Za oba sluaja sekundar transformatora spojen u zvijezdu moe biti uzemljen preko impedancijeiznosa:

a) Z=(neuzemljeno)b) Z=R ( uzemljeno preko otpornika)c) Z=jX ( uzemljeno preko prigunice)

VN NN

npr.

uzbudni trafo

Y

Y

Z

110 kV

10 kV

35 kV

Y

YZ

110 kV

10 kV


23/83



110 kV-tna strana je najee direktno uzemljena, dok u sluajevima vie paralelnih transformatora110/x kV, primarna (110 kV-tna) strana se moe ostaviti neuzemljena, uz bar jedno direktnouzemljenje.

a) b)

Slika 3.15. Uzemljenje transformatora 35/10 kV

Za spoj transformatora prema varijanti a) vrijedi za impedanciju Z prethodno navedeni sluajevi

(neuzemljeno, uzemljeno preko malog otpora ili reaktancije).Kod spoja transformatora prema varijanti b) najee je neuzemljena 10 kV-na strana. Uzemljenje jemogue samo preko posebnog transformatora ili prigunice za uzemljenje.Kod transformatora 10/0.4 kV, niskonaponska strana je gotovo uvijek uzemljena, osim u specifinimsluajevima kad je izolirana. Visokonaponska strana je neuzemljena.

a) b)

Slika 3.16. Uzemljenje transformatora 10/0.4 kV

Na slici 3.17 dan je jednopolni prikaz uzemljenja TS 110/35/10 sa dva transformatora prekozajednikog malog otpora za uzemljenje na 35 kV i krutog uzemljenja na 110 kV. Na slici 3.18. dan jetropolni prikaz (samo jedan transformator).

Y

Y

10 kV

Y

Y

110 kV

10 kV

35 kV

R=70W

Slika 3.17. Jednopolni prikaz uzemljenja transformatora 110/35/10 kV

10 kV

0.4 kV

Y

10 kV

0.4 kV

35 kV

10 kV

YR

35 kV

10 kV

Y


24/83



110 kV

R

S

T

RS

T

R

S

T

35 kV

uzemljiva

10 kV

Slika 3.18. Tropolna shema transformatora 110/35/10 kV.

Regulacija energetskih transformatora moe se vriti na dva naina:a) pod naponom (za transformatore prijenosnog omjera 110/X kV)b) bez napona (za transformatore prijenosnog omjera 35/10 i 10/0.4 kV)

Automatska regulacija pod naponom izvodi se na strani vieg napona, na osnovu referentnog naponakojeg je potrebno odravati na strani nieg napona. Napon se mjeri i usporeuje sa eljenimreferentnim naponom. U sluaju dovoljnog odstupanja izmjerenog i referentnog napona, automatikadjeluje na regulacijsku preklopku na VN strani transformatora. Drugim rijeima, promjena poloajaregulacijske preklopke vri se ako je

|Vizmj Vref| > Vreaggdje su:

Vizmj mjereni naponVref referentni naponVreag razlika napona na koju reagira automatika

Slika 3.19. Automatska regulacija prijenosnog omjera transformatora

V

automatika

referentni napon

V.N N.N.


25/83



Regulaciju prijenosnog omjera transformatora omoguava posebno izvedena primarna strana namotana fiksni i regulacijski dio. Regulacijskom preklopkom za iji pomak daje nalog gore opisanaautomatika, odreuje se pogonski prijenosni omjer transformatora kojim se odrava referentni napon.

Slika 3.20. Izvedba namota regulacijskog transformatora

Transformatori 110/35/10 kV se obino izvodi u nazivnom prijenosnom omjeru 110 15 1.5% /36.75 /10.5 kV, sa automatskom regulacijomTransformatori 35/10 kV se obino izvode sa prijenosnim omjerom 35/10.5 kV, sa beznaponskomregulacijom 22.5%Transformatori 10/0.4 kV se obino izvode sa prijenosnim omjerom 10/0.4 kV, sa beznaponskomregulacijom 22.5%

3.3 Potroai

Potroai u distributivnoj mrei mogu se podijeliti na:A) Pojedinane potroae

B) Grupne potroae

Pojedinani potroai mogu biti jednofazni ili trofazni (slika 3.21).

R N

S T N

PE

PER Slika 3.21. Jednofazni i trofazni potroa

Nazivni podaci potroaa su:Pn nazivna snagacos faktor snageUn nazivni napon

Iz nazivnih podataka i trokuta snaga slijede vrijednosti za nazivnu struju trofaznog potroaa:

U1 U2

+

-

+

-

regulacijska preklopka

fiksni dio V.N.namota

regulac. dio V.N.namota


26/83



Q ( kVAr,MVAr)

Pn (kW, MW)

cos

Sn= Pn/ cos

n

nn

Ucos3PI

=

Za jednofazni potroa, nazivna struja je:

n

nn

Vcos

PI

=

gdje je:Vn nazivni fazni napon na koji je prikljuen potroa

Grupni potroapredstavlja potroau irem smislu, kao to je grupa kuanstva, niskonaponski izvod,konzum TS 10/0.4 kV, TS 35/10 kV itd.

Osnovne vrste pojednianih troila su:- termika troila- rasvjeta- elektromotori- elektroniki pretvarai

U specijalne potroae spadaju:- eljezare i sl. ( elektrolune pei)- veliki asinkroni motori- veliki pretvarai- elektrovua

Dnevni dijagram optereenja pojedinanog ili grupe potroaa predstavlja kronoloki dijagramoptereenja (snage) u jednom danu. Najee se to odnosi na konzum jedne TS X/X tj. jednogpotroakog podruja ili EES-a u cjelini.Primjer dnevnog dijagrama potronje dan je na slici 3.22. rafirana povrina ispod krivulje predstavljaukupnu potroenu energiju tijekom dana i moe se opisati izrazom:

=24

0

PdtW

Donji dio ogranien minimalnom radnom snagom, predstavlja konstantnu potroenu energiju, a gornjidio predstavlja varijabilnu potronju koja se mijenja u toku dana. Dijagram se takoer moe podijelitina nonu energiju (Wno) i dnevnu energiju (Wdan). Maksimalna radna snaga Pmax je ujedno i vrnasnaga (Pv) za promatrani dan.Veliine karakteristine za dnevni dijagram optereenja su:- omjer Pmax/ Pmin

- faktor optereenja (m):

TP

Wm

max

uk

=

gdje je:Wuk ukupno potroena energija tijekom danaT vrijeme (24 h)

- upotrebno vrijeme (Tu):

max

uku P

WT =


27/83



t (h)

P (MW,kW)

0 24

Pmin Pmax= PV

W varijabilno

Wkonstantno

W no W dan

Slika 3.22. Dnevni dijagram potronje

Krivulja trajanja optereenja dobije se iz dnevnog dijagrama slaganjem snaga po veliini. Isto se moenapraviti za bilo koje vremensko razdoblje ako se uzme vie dnevnih dijagrama potronje. Primjer jeprikazan na slici 3.23.

Slika 3.23. Krivulja trajanja optereenja

Radi lakeg koritenja u proraunima, krivulja trajanja optereenja se obino aproksimira sa veom ilimanjom preciznou. Jedna jednostavna varijanta dana je na slijedeoj slici.

Slika 3.24. Aproksimacija krivulje trajanja optereenja

P (MW, kW)

t (h)

Pmin

Pmax

240

Wvar

Wkonst


28/83



3.4 Kondenzatorske baterije

Kondenzatorske baterije slue za kompenzaciju reaktivne snage i poboljanje naponskih prilika.Spajaju se paralelno na mreu. U ovisnosti o konzumu razlikuje se:

a) pojedinana kompenzacija, tj. kompenzacija jalove snage pojedinanog troila (slika 3.25)b) grupna kompenzacija, tj. kompenzacija jalove snage grupe troila (slika 3.26)

Slika 3.25. Pojedinana kompenzacija Slika 3.26. Grupna kompenzacija

3.5 Prigunice

U distributivnim mreama razlikuju se dvije vrste prigunica.a) serijske prigunice koriste se za smanjenje struje kratkog spoja (slika 3.27)b) paralelna prigunica koristi se za uzemljenje nul toke kada treba izvesti umjetno zvjezdite

(slika 3.28)

Slika 3.27. Serijska prigunica

.

Slika 3.28. Paralelna prigunica za uzemljenje (jednopolna i tropolna shema)

~

P

P,QQM

10 kV

0.4 kV

eljezara (pe)

Y

35 kV 10 kV

R

35 kV 10 kV


29/83



4 NADOMJESNE SHEME ELEMENATA DISTRIBUTIVNE MREE

Za normalni pogon trofaznog sustava, u veini praktinih sluajeva, moe se pretpostaviti da je sustavsimetrino optereen, to omoguava da se prorauni svedu na jednu fazu. U suprotnom, (npr. prilikomnesimetrinih kvarova u mrei), sustav postaje nesimetrino optereen, tako da se mrea ne moepromatrati jednofazno. Prorauni se tada vre u stvarnom trofaznom sustavu ili razlaganjem struja i

napona u stvarnom sustavu na sustav simetrinih komponenata to omoguava jednostavniji i briproraun.

4.1 Impedancije u sustavu simetrinih komponenata

Rastavljanjem trofaznog nesimetrinog sustava u tri simetrina trofazna sustava (direktni, inverzni inulti sistem) postie se znatno pojednostavljenje prorauna. Pri tome je :- direktni sistem: trofazni simetrini sistem sa redosljedom faza kao u simetrinom trofaznom

sistemu- inverzni sistem: trofazni simetrini sistem sa obrnutim redosljedom faza- nulti sistem: tri istofazna vektora.

Slika 4.1. Struje u sustavu simetrinih komponenata

Kako su kutevi medju vektorima direktnog i inverznog sustava jednaki i iznose 120, uvoenjemkompleksnog operatora a = ej120i oznake IRd= Id, IRi= Ii, IR0= I0, gdje su IRd, IRii Ir0struje faze R udirektnom, inverznom i nultom sustavu, moe se pisati:- za direktni sistem

IRd= IdISd= a

2 IdITd= a Id

- za inverzni sistemIRi= IiISi= a IiITi= a

2Ii- za nulti sistem

IR0= IS0= IT0=I0

pri emu su prema usvojenim oznakama Id, Iii I0struje direktnog,inverznog i nultog sustava u fazi R.Dakle, zbrajanjem triju komponenata jedne faze (direktne, inverzne i nulte komponente) dobivamostvarnu veliinu struje (ili napona) u toj fazi:

0i2

dT

0id2

S

0idR

IIaaII

IaIIaI

IIII

++=

++=

++=

Zbrajanjem gornjih triju jednadbi, dobiju se izrazi sa simetrine komponente struje (napona):

120 120

TdI SdI

RdI RiI

TiISiI

0RI

0SI

0TI


30/83



( )

( )

( )TSR0

TS2

Ri

T2

SRd

III3

1I

aIIaI3

1I

IaaII3

1I

++=

++=

++=

Predstavljanjem trofaznog sustava direktnim, inverznim i nultim sustavom mogue je definiratidirektnu, inverznu i nultu impedanciju.

a) Impedancija direktnog sustavaImpedancija direktnog sustava odreuje se na nain da se na element narine simetrini trofazni sustavnapona direktnog redosljeda, oblika:

dR EE = , d2

S EaE = , dT EaE = ,

a kako za direktni sustav vrijedi0aa1IIaIaIIII 2ddd

2dTdSdRd =++=++=++

shema za odreivanje direktne impedancije nekog elementa mree je sljedea

Slika 4.2. Shema za odreivanje direktne impedancije

Iz slike se vidi da odgovarajua direktna impedancija faze iznosi

d

d

R

Rd

I

E

I

EZ ==

b) Impedancija inverznog sustavaNa slian nain se odreuje i impedancija inverznog sustava, sa razlikom to se na element narinesimetrini trofazni sustav napona inverznog redosljeda, oblika

iR EE = , iS EaE = , i2

T EaE = .

Slino kao za direktni sustav, za inverzni vrijedi

) ) 0aa1IIaIaIIII 2ii2iiTiSiRi =++=++=++

pa je shema za odreivanje inverzne impedancije nekog elementa mree sljedea

Slika 4.3. Shema za odreivanje inverzne impedancije

~

~

~

ER

ET ES

dS IaI2=

dR II =

dT IaI =

R

S

T

RE

SE

TE

~

~

~

ER

ETES

iS IaI =

iR II =

iTIaI 2=

R

S

T

RE

SE

TE


31/83



Iz slike se vidi da je inverzna impedancija faze

i

i

R

Ri

I

E

I

EZ ==

c) Impedancija nultog sustavaImpedancija nultog sustava odreuje se na nain da se na poetak elementa narine nulti napon oblika

0TSR EEEE ===

koji se prikljui izmeu uzemljenja i elementa. Kako za nulte struje vrijedi

0TSR I3III =++ ,

kraj elementa je kratko spojen i prikljuen na uzemljenje. Shema za odreivanje nulte impedancijenekog elementa mree je sljedea

Slika 4.4. Shema za odreivanje nulte impedancije

U zemlji se javlja trostruka nulta komponenta struje 0I3 . Nulta impedancija elementa je

0

00

I

EZ =

4.2 Impedancija i nadomjesna shema voda

Vod se najee prikazuje ekvivalentnom - shemom ili rjee T-shemom:

Slika 4.5. Ekvivalentne sheme voda

Na prethodnoj slici je:

0IIR =

0IIT =

R

S

T

~0E

03I

03I

03I

0IIS=

Z

2

Y

2

Y

shema

2/Z 2/Z

Y

shemaT


32/83



Z - uzduna impedancija vodaY - poprena admintancija voda

Poprene grane mogu se zanemariti u veini prorauna distributivnih mrea, osim kod proraunazemljospoja.

4.2.1 Direktna i nulta impedancija nadzemnog voda bez dozemnog ueta

Da bi se odredile direktna, inverzna i nulta impedancija voda potrebno je poznavati geometriju stupana kojima su postavljeni fazni vodii, duljinu i promjer vodia te vrstu terena iznad kojeg se vodovinalaze.

SRd

STd

RTd

R

S

T

Slika 4.6. Stup bez zatitnog vodia

Stup se nalazi iznad terena prosjenog specifinog elektrinog otpora tla [m]. Geometrija stupapredstavljena je sljedeim podacima:

SRd - udaljenost izmeu faznih vodia R i S

RTd - udaljenost izmeu faznih vodia R i T

STd - udaljenost izmeu faznih vodia S i TOdgovarajua direktna impedancija voda iznosi:

s

m01

d

dd d

dln

2

ljlR

I

EZ

+== ,

pri emu su:R1 jedinini djelatni otpor faznog vodia pri pogonskoj temperaturi vodia (obino 80C),izraen u [/m]. Uzima se iz katalokih podataka odgovarajueg ueta.l duljina voda,izraena u [m] kruna frekvencija data izrazom

= 2f, f=50Hz0- permeabilnost prostora , 0= 410

-7Vs/Amdm meusobna SGU (srednja geometrijska udaljenost) faznih vodia u [m]. odreuje se

pomou relacije3

STRTRSm dddd =

ds vlastita SGU faznog vodia u [m]. Jednaka je iznosu

Vs rd = 78,0 ,pri emu jerV polumjer faznog vodia u [m].

Vodovi su stacionarni elementi, pa je inverzna impedancija jednaka direktnoj.

di ZZ =


33/83



Nulta impedancija voda odreuje se pomou Carsson-ovih formula i iznosi:

3 2ms

e001

0

00

dd

Dln

2

l3j

8

l3lR

I

EZ

+

+== ,

pri emu je Deekvivalentna duljina prodiranja povratne struje u tlu. Rauna se iz izraza:

f

658De

= [m],

pri emu su: prosjena vrijednost specifinog el. otpora tla, u [m]f pogonska frekvencija mree ( f=50 Hz)

4.2.2 Nulta impedancija nadzemnog voda sa zatitnim (dozemnim) uetom

Zatitno ue utjee na nultu impedanciju voda,posebice ako je rijeo dobro vodljivom uetu. Zatitnoue se uzemljuje, tako da nulta komponenta struje osim kroz zemlju, prolazi i kroz zatitno ue.Tropolna shema za odreivanje nulte impedancije voda sa zatitnim uetom je sljedea:

0IIR =

0IIT =

R

S

T

~0E

03I

03I_ueI03

0IIS =

_zemljaI03 Slika 4.7. Shema za odreivanje nulte impedancije voda za zatitnim uetom

Sa slike je vidljivo da se struja 0I3 grana na dio koji prolazi kroz zemlju i dio koji prolazi kroz zatitno

ue. Nulta impedancija voda sa zatitnim uetom odreuje se na sljedei nain:

=

1z

21fz

1f0Z

ZZ3Z

fzm

e001fz

zs

e001z1z

3 2fm

fs

e001f1f

dDln

2j

8Z

d

Dln

2j

8RZ

)d(d

Dln

2j

83

RZ

+=

+

+=

+

+=

pri emu su:Rf1i Rz1 radni otpori faznog odnosno zatitnog vodia

f658De

=

dsf vlastita SGU faznog vodia; rauna se prema jednadbi ds

f= 0.78 rvdm

f meusobna SGU faznih vodia; rauna se prema formuli


34/83



3STRTRS

fm dddd =

dsz vlastita SGU zatitnog vodia; rauna se prema formuli

4

zzs

re

rd

=

gdje jerz polumjer zatitnog uetar relativna permeabilnost materijala od kojeg je napravljeno zatitno ue

dmfz SGU faznih vodia u odnosu na zatitni; rauna se po formuli

3ZTZSZR

fzm dddd =

4.2.3 Poprena admitancija voda

Poprene admitancija voda definirana je slijedeim komponentama:- vodljivou prema zemlji (obino je vrlo mala, pa se zanemaruje)- kapacitetom izmeu pojedinih vodia, te vodia i zemlje

Slika 4.8. Kapaciteti trofaznog voda

Cij su kapaciteti izmeu pojedinih faza, dok su Ci0 kapaciteti faze prema zemlji. Openito su svinavedeni kapaciteti razliiti, ali se moe priblino uzeti:

C12= C23= C13= Cm

C10= C20= C30= CZ

Uz ovakvu pretpostavku, moe se izvesti da je direktni kapacitet (ili pogonski kapacitet):

Cd= CZ+ 3Cm

Dok je nulti kapacitet

C0= CZ

Jednofazna shema direktnog i nultog sustava prikazana je na slijedeoj slici.

1

2

3

12C

23C

13C

10C

20C

30C


35/83



dR djX

dCj 1

21

dCj 1

21

0R 0jX

0

1

2

1

Cj 0

1

2

1

Cj

direktni i inverzni sustav nulti sustav

Slika 4.9. Ekvivalentna shema voda u direktnom, inverznom i nultom sustavu

Osim kapaciteta, esto se koriste i kapacitivne vodljivosti, tj.CdBddirektna kapacitivna vodljivost (susceptancija)C0B0nulta kapacitivna vodljivost (susceptancija)

Za troilne kabele i zrane vodove obino vrijedi omjer:

0d C7

4C .

Za jednoilne kabele je Cm= 0, pa je Cd= C0.Ukoliko u mrei ima vie vodova, ukupni kapacitet mree se dobije zbrajanjem kapaciteta svih vodova(poprene graneparalelni spoj uz zanemarenje uzdune grane).

Slika 4.10. 10 kV-tna mrea sa vie izvoda

Ukupni kapacitet iznosi:

= ii0mree_0 lCC

4.3 Nadomjesna shema transformatora

Transformatori su u distributivnoj mrei redovito dvonamotni (osim transformatora 110/x).Transformator je stacionarni element mree, to znai da je njegova inverzna impedancija jednakadirektnoj impedanciji. Vrijedi, dakle, sljedea jednakost:

di ZZ = .

Osnovni tehniku podaci dvonamotnih transformatora navedeni su prije:Un1, Un2, Sn, uk, Pk, i0, P0i grupa spoja.

Potpuna nadomjesna shema dvonamotnog transformatora direktnog/inverznog redosljeda prikazana jena donjoj slici. Spomenuta nadomjesna shema odnosi se na jednu fazu. Stoga su sve veliine struja inapona , fazne vrijednosti.

110,lC

220,lC

330,lC

10 kV


36/83



Slika 4.11. Nadomjesna shema transformatora za direktnu i inverznu reaktanciju

Oznake na slici su:R1 djelatni otpor vienaponskog namota transformatoraX1 rasipna reaktancija vienaponskog namota transformatoraR2 djelatni otpor nienaponskog namota transformatoraX2 rasipna reaktancija neenaponskog namota transformatoraR0, X djelatni otpor i reaktancija koje se odnose na jezgru transformatora

1I - struja u vienaponskom namotu transformatora2I - struja u nienaponskom namotu transformatora

0I - ukupna struja magnetiziranja ( ujedno je jednaka struji praznog hoda); sastoji se iz dvije

komponente:

Fe0 III +=

gdje su:

I - struja koja stvara glavni magnetski tok transformatora

FeI - struja koja se troi na gubitke vrtlonih struja i histereze u jezgri transformatora

1V - fazni napon vienaponske strane transformatora

2V - fazni napon nienaponske strane transformatora

I.T. idealni transformator prijenosnog omjera:

2n

1nT U

Up =

Radi lakeg prorauna, parametri prikazane nadomjesne sheme reduciraju se na istu naponsku razinu.Neka je to npr. naponska razina vienaponskog namota. Tada nadomjesna shema transformatoradirektnog/inverznog redosljeda izgleda kao na sljedeoj slici:

Slika 4.12. Nadomjesna shema transformatora sa veliinama reduciranim na stranu vieg napona

Ovdje su:

1R 1X

0R X

2R 2X

1I

1I

0I

FeI

2I

I

1V 2V

I.T.

(1) (2)

1R 1X

0R X

1I 0I

1V 2V

2R 2X2I(1) (2)


37/83



2n

1n212

012

2n

1n

22

2

2n

1n22

2

2n

1n22

U

UIII

IIIU

UVV

U

UXX

U

URR

==

=

=

=

=

Prikazana shema transformatora je T-shema (ima oblik slova T). To je najtoniji oblik nadomjesnesheme.Manje tona je -shema transformatora, ali je jednostavnija kod prorauna. -shema prikazana je nasljedeoj slici.

Slika 4.13. Nadomjesna -shema transformatora sa veliinama reduciranim na stranu vieg napona

Postoji takoer i I-shema transformatora. Ona se dobije zanemarenjem poprene grane transformatora.Naime, impedancija ove grane je znatno vea od impedancije u uzdunoj grani. Ova shema se redovitokoristi u proraunu kratkog spoja.

Slika 4.14. Nadomjesna I-shema transformatora s veliinama reduciranim na stranu vieg napona

Promatrajui -shemu sa parametrima reduciranim na vienaponski nivo, potrebno je odreditisljedee parametre transformatora:

Rd= R1+ R2Xd= X1+ X2

R0, XNavedeni parametri odredit e se iz podataka transformatora koji su dobiveni u pokusima kratkog spoja(K.S.) i praznog hoda (P.H.) transformatora.

Kod pokusa kratkog spojazanemaruje se poprena grana transformatora jer su njene vrijednosti jakovelike, pa se moe rei da je struja I0 0. Stoga se pokus kratkog spoja moe prikazati I-shemomtransformatora.

21 RRRd += 21 XXXd +=

21 RRRd += 21 XXXd +=

0R X


38/83



Slika 4.15. Pokus kratkog spoja

Iz izraza za gubitke snage kratkog spoja, imamo:

tj.

( )

i2n

21n

kd

d

2

1n

nd

21n21

21nk

RS

UPR

RU3

S3RI3RRI3P

==

==+=

Takoer vrijedi:r1nk VI3P =

Ako cijelu jednadbu podijelimo sa Vn1, dobit emo postotni pad napona urna Rdu uvjetima kratkogspoja.

( )%u100S

P100

V

V

S

P

IV3

P

V

V

rn

k

1n

r

n

k

1n1n

k

1n

r

==

=

=

Iz trokuta napona

slijedi jednadba2x

2r

21k VVV +=

Ako pomnoimo cijelu jednakost sa (100/Vn1)2, dobiva se postotni pad napona ux na Xd u uvjetima

K.S.

(%)uuuuuu100V

V100

V

V100

V

V 2r

2kx

2x

2r

2k

2

1n

x2

1n

r2

1n

1k +=+=

+

=

Vrijedi dakle trokut napona

kod kojeg je redovito zadovoljeno da je uxuk. Iz pokusa K.S. dalje slijedi

n

21nx

1nn

1nx

1n

n

1nx

1n

xd

d1nx

S

U

100

uU

S

V3

100

u

U3

S

V100

u

I

VX

XIV

=

=

==

=

1kVxV

rV

ku

ru

xu

dR dX(1) (2)

1KV

rV XV

1nI


39/83



Dakle, izraz za direktnu odnosno inverznu reaktanciju transformatora je:

in

21nx

d XS

U

100

uX ==

Iz pokusa praznog hodaodreuju se parametri poprene grane transformatora R0i X.

Slika 4.16. Pokus praznog hoda

Kako je I1= I0moe se zanemariti pad napona na impedanciji (R1+jX1), jer vrijedi:( ) ( ) 1n110111 VjXRIjXRI + 110 jXRjXR

Stoga odgovarajua nadomjesna shema u stanju P.H. ima izgled:

Slika 4.17. Pojednostavljena shema za pokus praznog hoda

Iz izraza za gubitke u praznom hodu dobiva se izraz za djelatni otpor poprene grane:

tj.

0

21n

0

21n

0

21n

0

0

21n

0

1n1nFe1n0

P

U

P

3

U3

P

V3R

R

V3

R

VV3IV3P

=

=

=

===

Kako je obino zadovoljena relacija II0, iz nadomjesne sheme transformatora u P.H. slijedi:

0

1n1n

I

V

I

VX =

Struja praznog hoda tranformatora (i0) koja se navodi u tehnikim podacima tranformatora, daje se u% njegove nazivne struje,tj.

1n0

01n

00 I100

iI100

I

Ii ==

Uvrtanjem ovog izraza u jednadbu za Xdobiva se:

1R 1X

0R X

1I 0I

1nV

2R 2X

02=I

(1) (2)

0R X1nV

0I

FeI I


40/83



1n

1n

01n

0

1n

I

V

i

100

I100

iV

X =

= /:1n

1n

V3

V3

n

21n

0n

2

1n

01n1n

21n

0 S

U

i

100

S

3

U3

i

100

IV3

V3

i

100X =

==

Dakle,

n

21n

0 S

U

i

100X =

U proraunima distributivnih mrea, za direktni i inverzni sustav, koristit e se obino -shema ili I-shema dvonamotnog transformatora, sa prethodno prikazanim parametrima. Kod prorauna kratkogspoja, obino se zanemaruju R0i X, a ponekad i Rd.

Nadomjesna shema i nulta impedancija ovisi o grupi spoja transformatora, odnosno o uzemljenjunul toke transformatora. Promotrit emo nulte impedancije za grupe spojeva dvonamotnihtransformatora koji su najee u upotrebi.Na slici 4.18 prikazana je varijanta sa grupom spoja Yy. Budui da nul toke primara i sekundara nisuuzemljene, nulte struje se ne mogu zatvoriti, pa je nulta impedancija beskonana.

0V

001=I

001=I

001=I

Z0=h

Slika 4.18. Transformator u grupi spoja Yy

U varijanti grupe spoja YNy, tj. uzemljenom primarnom stranom, nulta komponenta se moe zatvoritisamo kroz primar, ali nulta impedancija je obino velika i ovisi o izvedbi transformatora (reda veliine5-100 puta vea od direktne impedancije)

0

Z0=(5-100)*Z

d

0V

01I

01I

01I

013I

013I Slika 4.19. Transformator u grupi spoja YNy

U varijanti grupe spoja YNyn, tj. sa oba uzemljena zvjezdita, nulta komponenta se normalno zatvarasa obje strane, pa je nulta impedancija priblino jednaka direktnoj.

0V

01I

01I

01I

013I

013I

02I

02I

02I

023I

023I

Z0=Z

d

Slika 4.20. Transformator u grupi spoja YNyn


41/83



U varijanti grupe spoja YNd, tj. uzemljeno zvjezdite primara, te trokut na sekundaru, nultakomponenta se zatvara na primaru, te u namotima trokuta na sekundaru, ali ne moe izai van trokuta.Zbog toga je nulta impedancija gledana sa primarne strane jednaka direktnoj, a sa sekundarne strane jebeskonana.

0V

01I

01I

01I

013I

013I

02I

02I

02I

Z0=Z

d

Slika 4.21. Transformator u grupi spoja YNd

U varijanti grupe spoja Yd, tj. neuzemljeno zvjezdite primara, te trokut na sekundaru, nultakomponenta se ne moe zatvoriti ni s jedne strane, tako da je nulta impedancija beskonana.

0V

002=I

002=I002=I

Z0

=h

Slika 4.22. Transformator u grupi spoja Yd

U svim navedenim sluajevima gdje postoji nulta impedancija, ukoliko je zvjezdite transformatorauzemljeno preko impedancije Zn, u ekvivalentnoj shemi se dodaje impedancija 3Zn. Na slici 4.23 je danprimjer grupe spoja YNy sa uzemljenjem primara preko impedancije Zn, s odgovarajuomekvivalentnom shemom.

3Zn

01I

01I

013I

013I

nZ

01I

0V

Z0=(5-100)*Z

d

Slika 4.23. Transformator u grupi spoja YNy sa uzemljenjem primara preko impedancije Zn

4.4 Nadomjesna shema potroaa (konzuma)

Potroai su u veini sluajeva trofazni i simetrini. Definirani su:jQPS += - trofazna snaga koju uzimaju iz mree

U linijski napon na koji je prikljuen potroa


42/83



~ jQPS +=

3

UV=

Slika 4.24. Parametri potroaa (konzuma)

( )

22

22

22

22

2

2

2

*

2

*

*

*

*d

*

***

S

QjU

S

PU

QP

QjUPU

jQP

jQP

jQP

U

jQP

3

U3

jQP

V3

jQP

V3

S

VV3

V3

S

V

I

VZ

V3

SI

V3

SIIV3S

+=+

+=

=++

=

=

=+

====

=

==

Dakle,

dd22

22

d jXRSQjU

SPUZ +=+=

Nadomjesna shema je:

Slika 4.25. Nadomjesna shema potroaa (konzuma)

4.5 Nadomjesna impedancija pojne mree

Za analizu distributivne mree ili njenog dijela, potrebno je poznavati impedanciju aktivne mreepreko koje se napaja. Aktivna mrea (mrea koja sadri izvore) ekvivalentira se preko odgovarajueimpedancije Zm.

Slika 4.26. Ekvivalent aktivne mree

Za proraun ekvivalentne impedancije mree direktnog redosljeda Zmd, potrebno je poznavati snagu

tropolnog kratkog spoja (SK3) u mrei na mjestu A, dok je za proraun ekvivalentne impedancije mreenultog redosljeda potrebno poznavati jo i snagu jednopolnog kratkog spoja (SK1) na mjestu A. Izraziza proraun direktne i nulte impedancije aktivne mree su:

3K

2nd

mS

UZ =

=

3K1K

2n

0m

S

2

S

3UZ

pri emu su

dddjXRZ +=

~

aktivnamrea pasivna

mrea

A

mZ


43/83



Un nazivni napon mreeSK3 struja tropolnog K.S. na mjestu ASK1 struja jednopolnog kratkog spoja na mjestu A

Ako je mrea koja se ekvivalentira preteno induktivnog karaktera, moe se zanemariti radni otpor, tj.vrijedi:

d

m

d

m

d

mjXZ0R

0m

0m

0m jXZ0R

Ako se uzme u obzir radni otpor, potrebno je poznavati omjer R/X aktivne mree (mree koja seekvivalentira), pa je:

1X

R

ZXXRZ

2

m

m

mm

2m

2m

2m

+

=+=

tj. radni i induktivni dio ekvivalenta moe se raunati pomou sljedeih izraza:

2m

2mm

2mm

XZR

1X

R

ZX

=

+

=

4.6 Nadomjesna impedancija kondezatorske baterije i prigunice

Kod ekvivalentiranja kondenzatorske baterije, radni otpor se uvijek zanemaruje. Stoga ostaje samokapacitivna reaktancija koja iznosi:

C

2n

C

Q

UX =

pri emu jeQC nazivna snaga baterije izraena u (MVA).

Slika 4.27. Nadomjesna shema kondenzatorske baterije

Nadomjesna impedancija serijske prigunice moe se odrediti na dva naina.

a) Preko zadanog napona kratkog spoja uKi nazivne snage Sn. Prigunica je karakterizirana nazivnimnaponom (linijski nazivni napon mree) Un, prolaznom nazivnom snagom Sn i reaktancijom upostocima uk%. Nazivna struja prigunice dobiva se iz izraza:

n

nn

U3

SI = .

Pokusom kratkog spoja na isti naina kao i kod transformatora, odreuje se reaktancija kratkogspoja

n

Kp

I

VX =

CjX


44/83



a vrijednost postotne reaktancije prigunice je

100U

SX100

V

IX%u

2n

np

n

nKk =

=

Dakle, impedancija se odreuje na isti nain kao i kod transformatora

n

2nK

pS

U

100

%uX =

b) preko poznatog induktiviteta prigunicepp LX =

5 PRORAUN KVAROVA U DISTRIBUTIVNOJ MREI

Najei kvarovi u elektroenergetskim mreama su kratki spojevi. U trofaznim mreama razlikujemoetiri vrste kratkih spojeva: tropolni (K3), jednopolni(K1), dvopolni (K2) i dvopolni kratki spoj saistovremenim spojem sa zemljom (K2Z). Proraun struja, snaga i napona kratkog spoja u praksi sekoristi prvenstveno za

- potrebe projektiranja odnosno dimenzioniranja visokonaponskih mrea i postrojenja,- potrebe udeenja zatite

5.1 Tropolni kratki spoj (K3)

Tropolni kratki spoj nastaje kratkim spajanjem svih triju faza. To je jedini simetrini kratki spoj, tj.struje u svim fazama su iste. Zbog toga je dovoljno promatrati samo jednu fazu odnosno direktnuimpedanciju mree koja definira vrijednost struje kratkog spoja. S obzirom na impedanciju kvara,tropolni kratki spoj moe biti:

a) metalni tropolni kratki spoj, bez impedancije kvara (slika 5.1)

b) tropolni kratki spoj preko impedancije kvara (slika 5.2)

Slika 5.1. Metalni tropolni kratki spoj

3KI

R

S

T

napajanje

TSR VVV ==

0=++ TSR III


45/83



Slika 5.2. Tropolni kratki spoj preko impedancije kvara Zk

Struja tropolnog kratkog spoja u varijanti a) je:

d

n3K

Z3

UI =

pri emu je

Un nazivni linijski naponZd direktna impedancija mree od mjesta napajanja (pojne toke) do mjesta kvaraIzraz za struju tropolnog kratkog spoja preko impedancije kvara Zkje:

( )Kd

n3K

ZZ3

UI

+=

Snaga tropolnog kratkog spoja definirana je izrazom:

n3K3K UI3S =

Za potrebe projektiranja mrea i postrojenja, tj. odabira opreme, uz nazivni linijski napon u izrazu zaproraun struje tropolnog kratkog spoja, dodaje se faktor c, iji iznos ovisi o naponskim nivou nakojemu se rauna kratki spoj, te namjeni prorauna (minimalna ili maksimalna struja kvara):

d

n3KZ3

UcI

=

Prema propisima IEC909, iznosi faktora c dani su u slijedeoj tablici:

Tablica 5.1. Naponski faktor c

Nazivni napon (Un) cmax(za proraun Ik

max) cmin(za proraun Ikmin)

100-1000 V 1,05*

1,10**

0,950,95

Iznad 1 kV 1,10 1,00* za niskonaponske mree sa tolerancijom napona +6%** za niskonaponske mree sa tolerancijom napona +10%

5.2 Dvopolni kratki spoj (K2)

Dvopolni kratki spoj (K2) nastaje kratkim spajanjem dvije faze. U sluaju dodatnog spoja jedne faze sazemljom, naziva se dvopolni kratki spoj sa zemljom (K2Z). To je nesimetrini kratki spoj ijuvrijednost odreuje direktna i inverzna impedancija mree. Kao i tropolni kratki spoj, dvopolni moebiti:

a) metalni dvopolni kratki spoj, bez impedancije kvara (slika 5.3)

b) dvopolni kratki spoj preko impedancije kvara (slika 5.4)

3KI

R

S

T

napajanje

0=++ TSR III

''' TSR VVV ==

KZ

KZ

KZ


46/83



Slika 5.3. Metalni dvopolni kratki spoj

Slika 5.4. Dvopolni kratki spoj preko impedancije kvara Zk

Primjenom sustava simetrinih komponenti i relacija koje vrijede za dvopolni kratki spoj dobiva seizraz za struju neposrednog dvopolnog kratkog spoja:

id

n2K ZZ

UI

+=

U distributivnim mreama, inverzna impedancija mree redovito je jednaka direktnoj:

3K

3K

d

n

2Kid I86.02

I3

Z2

U

IZZ =

== ,tj. struja dvopolnog kratkog spoja je 86% od iznosa struje tropolnog kratkog spoja.

Iznos struje dvopolnog kratkog spoja preko impedancije kvara Zkje:

Kd

n2K

ZZ2

UI

+=

5.3 Jednopolni kvarovi

Jednopolni kvarovi su kvarovi koji nastaju spojem faznog vodia sa zemljom ili nul vodiem ili

platom kabela. Razlikuju se s obzirom na nain uzemljenja mree, pa mogu biti:a) jednopolni kratki spoj u uzemljenoj niskonaponskoj mrei

b) jednopolni kratki spoj u srednjenaponskoj mrei uzemljenoj preko malog otpora

c) zemljospoj u neuzemljenoj distributivnoj mrei

2KI

R

S

T

napajanje

TS VV =0=+ TS II

RV

0=RI

2KI

R

S

T

napajanje

'' TS VV =

0=+ TS II

RV

0=RIKZ


47/83



5.3.1 Jednopolni kratki spoj u uzemljenoj niskonaponskoj mrei

Nul toka sekundara transformatora 10/0.4 kV je redovito uzemljena, to omoguava nastajanjejednopolnog kratkog spoja (slika 5.5).

Slika 5.5. Jednopolni kratki spoj u direktno uzemljenoj mrei

Openiti izraz za proraun struje jednopolnog kratkog spoja je:

0d

n

0id

n1K

ZZ2

U3

ZZZ

U3I

+

++

= ,

gdje su Zdi Z0direktna odnosno nulta impedancija mree od pojne toke do mjesta kvara.

U sluaju uzemljenja nul vodia ili polaganja dodatnih traka za uzemljenje (koja se obino polae uzkabelske vodove), struja se moe zatvoriti kroz zemlju i kroz traku, kao to je prikazano na slijedeimslikama:

Slika 5.6. Zatvaranje struje jednopolnog kratkog spoja kroz nul vodii zemlju

Slika 5.7. Zatvaranje struje jednopolnog kratkog spoja kroz nul vodii traku za uzemljenje

10/0.4 kV

RE

SE

TE

1KI

N

RE

SE

TET

S

R1KI

N

RE

SE

TET

S

R1KI

TRAKA


48/83



Takoer je mogua i kombinacija prethodna dva sluaja, tj. zatvaranje struje kvara kroz nul vodi,traku za uzemljenje i zemlju. U sluaju kabelske niskonaponske mree sa uzemljenim platom, diostruje IK1se vraa i kroz plat kabela.Budui da je TS 10/0.4 kV praktiki uvijek u grupi spoja Dyn odnosno Yzn, nulta impedancija mreekoju vidi niskonaponska mrea sastoji se od:- impedancija niskonaponskog voda (u kojoj moe sudjelovati impedancija faznog vodia, nul

vodia, imedancija trake za uzemljenje, uzemljivai stupova i trafostanice, te platevi kabela):Z0NNV

- impedancija TS 10/0.4 kV: Z0TSDirektna komponenta impedancije se sastoji iz:- impedancije niskonaponskog voda: Z

dNNV

- impedancije TS 10/0.4 kV: ZdTS- impedancije srednjenaponskog voda (preraunato na 0.4kV-nu stranu): ZdSNV- ekvivalentne impedancije pojne mree (moe se praktiki uvijek zanemariti: Zdm=0).Dakle, struja IK1se moe raunati pomou izraza:

( ) 0TS0NNVdmdSNVdTSdNNVn

1KZZZZZZ2

U3I

+++++

=

zanemaruje se

5.3.2 Zemljospoj u neuzemljenoj SN mrei

Zemljospoj je spoj faznog vodia sa zemljom u mrei s izoliranim zvjezditima energetskihtransformatora. Kod zemljospoja, dominantne veliine koje odreuju iznos struje kvara su nultikapaciteti vodova. Rijeje o kapacitetima faznih vodia prema zemlji, opisanim u poglavlju 4.Promatrat emo sluaj nastanka zemljospoja faze R . Neka pritom vrijedi jednakost:

u0T0S0R0 CCCC === ,

tj. pretpostavljeni su jednaki nulti kapaciteti faznih vodia.Prilike za vrijeme zemljospoja prikazane su na sljedeoj slici, te na fazorskom dijagramu. Radi se o

metalnom zemljospoju, bez prijelaznog otpora.

fR EE =

fS EaE2=

fT aEE =

R

S

T

'T

V

'S

V

'RVu

C0uC0 uC0

'0V

'' TSz III +=

'T

I

'S

I''

TSII +

pR = 0 Slika 5.8. Struje i naponi u mrei za vrijeme zemljospoja


49/83



Im

Re

R

S

T

fR EE =

'0V

fS EaE2=

fT aEE =

'S

V

'T

I 'SI

zI

Z

0

'T

V

Slika 5.9. Fazorski dijagram struja i napona za vrijeme zemljospoja

Iz fazorskog dijagrama slijedi:

=

=210j

fS

150jfT

eE3'V

eE3'V

Dalje je:

===

===240j

u0fu090j150j

fu0TT

300ju0fu0

90j210jfu0SS

eCE3CeeE3Cj'V'I

eCE3CeeE3Cj'V'I

=+= 'I'II TSz =+ 240j

u0f300j

u0f eCE3eCE3

( ) ( )

u0fu0fu0f

u0f240j300j

u0f

C3jECE33j2

3j

2

1

2

3j

2

1CE3

240sinj240cos300sinj300cosCE3eeCE3

==

=

=+++=+=

Dakle,

=zI u0f C3jE

Kako je

=== i0u0nnf CC,3

UVE (suma svih kapaciteta u mrei naponskog nivoa u kojem je kvar)

Slijedi

= i0nz C3jVI

Modul / iznos struje zemljospoja iznosi:= i0nz C3VI


50/83



5.3.3 Jednopolni kratki spoj u mrei uzemljenoj preko malog otpora

Srednjenaponske mree (35, 20, 10 kV) se, u sluaju kad kapacitivna struja zemljospoja postaneprevelika, uzemljuju preko malog otpora. Na taj nain se poveava ukupna struja kvara, budui da sesada struja jednopolnog kvara (jednopolnog kratkog spoja) osim kroz nulte kapacitete zdravih faza,zatvara i kroz zvjezdite transformatora, preko malog otpora (slika 5.10).

RE

SE

TE

R

S

T

vZ

vZ

vZ

nR

RI T

CI

S

CI

0

1C

j

R

T

C

S

CK IIII ++=1

TS 35/10 kV

Slika 5.10. Jednopolni kratki spoj u mrei uzemljenoj preko malog otpora Rn

Impedancija viena sa mjesta kvara moe se prikazati shemom sa slike 5.11, koja se moe daljepojednostavniti i prikazati kao na slikama 5.12-5.15.

Slika 5.11. Impedancije u mrei viene sa mjesta kvara

Slika 5.12.Aproksimacija sheme sa slike 5.11.

TZ

TZ

TZ

vZ

R0

1

Cj

0

1

Cj

T

CIS

CI

1KI

RI

TZ

2TZ

vZ

R0

2

Cj

1KI

+


51/83



Kako je0

T

C

2j

2

Z


52/83



1441403

1010I

3

1K =

= A (150 A)

Npr. za 35 kV redovito se uzima Rn= 70 , pa je

289703

1035I

3

1K =

= A (300 A)

Toan proraun se vri prema openitoj formuli:

Kn0d

n1K

Z3R3ZZ2

U3I

+++

=

pri emu je:

0d ZZ2 + - dvostruka direktna (direktna + inverzna) i nulta impedancija mree (pojna mrea +

TS + vod),

nR - djelatni otpor preko kojeg se uzemljuje zvjezdite,

KZ - impedancija na mjestu kvara.

6 PRORAUN SNAGA, STRUJA I NAPONA U STACIONARNOMREIMU

Na slijedeoj slici prikazana je srednjenaponska distributivna mrea sa oznaenim snagama i duljinama

dionica.

Slika 6.1. Srednjenaponska mrea

Oznake upotrebljene na slici imaju sljedea znaenja:

il - duljina i-te dionice voda, [ ]m,1i ,ii Q,P - djelatna i reaktivna snaga i-te, [ ]m,1i podstanice (i-tog potroaa); rije je o trofaznim

snagama,'Q,'P ii - djelatna i reaktivna snaga i-te dionice voda, [ ]m,1i

Ove su snage jednake izrazima (zbroj snaga svih potroaa desno od i-te dionice):

1l 2l il

',' 11 QP ',' 22 QP ',' ii QP

11,QP 22,QP 1,1 ii QP ii QP, mm QP ,0

1 2 i-1 i m

'1

l

'2l

'il

~


53/83



=

=

=

=

m

ikki

m

ikki

Q'Q

P'P

,

tj. na opisani nain mogu se dobiti tokovi radnih i jalovih snaga koje teku pojedinim dionicama

mree (uz zanemarenje gubitaka)'li - duljina voda od poetka (izvorne trafostanice) do i-te, [ ]m,1i , podstanice (i-tog potroaa);

jednaka je iznosu:

=

=i

1kki l'l

Neka se sada uoi i-ta dionica voda. Njeni pripadni podaci prikazani su na sljedeoj slici.

iR iXi-1 i

1iV iV

Ii

'

Pi'+jQi

'

Slika 6.2. Odabrana (i-ta) dionica voda

Ovdje su:

iR - djelatni otpor i-te dionice voda; jednak je iznosu:

i1i lrR =

gdje su :

1r- jedinini djelatni otpor voda:

q1r1

=

pri emu su: specifina elektrina vodljivost materijala od kojeg je izraen dotini vod, pripogonskoj temperaturiq povrina poprenog presjeka faznog vodia

iX - reaktancija i-te dionice voda:

i1i lxX =

gdje je:

1x - jedinina reaktancija voda; uglavnom ovisi o geometriji voda (rasporedu faznih

vodia), a manje o polumjeru faznog vodia

'Ii - struja koja protjee i-tom dionicom voda koj se moe prikazati izrazom:( )

n

*'i

'i

iU3

jQP'I

+= ,

tj. moe se odrediti struja koja tee svakom dionicom voda (uz zanemarenje gubitaka i padova

napona).


54/83



6.1 Proraun padova napona

Iz slike 6.2. za i-tu dionicu voda moe se iscrtati fazorski dijagram prikazan na sljedeoj slici.

'iI

iV

1iV

iV

iV

ii RI 'ii XI ' Re

Im

'ii

'i.

'i

Slika 6.3. Fazorski dijagram struja i napona i-te dionice voda

Iz fazorskog dijagrama slijedi:

( ) 2i2

ii1i

iiiiiii

iiiiiii

VVVV

'sinR'I'cosX'IV

'sinX'I'cosR'IV

++=

=

+=

Zadnji izraz se moe napisati u sljedeem obliku:

( )2

ii

iii1i VV

V1VVV

+

++=

Obino je zadovoljena sljedea nejednakost:

1VV

V2

ii

i


55/83



i

ii

i

iii U

X'Q

U

R'PU

+

=

Ukupni linijski pad napona na cijelom vodu jednak je sumi padova napona na svim dionicama voda, tj:

=

=m

1iiUU

Uvrtanjem se dobiva:

==

+

=

m

1i i

iim

1i i

ii

U

X'Q

U

R'PU

Naponi potroaa (podstanica) du voda e se neznatno razlikovati (njihova razlika najee su unutardozvoljenog pada napona, npr. %5 ), pa se moe pisati:

nmi21 UU...U....UU .

Stoga se moe konano pisati

+=

==

m

1iii

m

1iii

n

X'QR'PU

1U

Dozvoljeni pad napona na vodu se slino daje u %, kako slijedi:

100U

U%Un

= ,

tj.

nU100

%UU

=

Uvrtenjem u gornju jednadbu slijedi:

+=

= =

m

1i

m

1iiiii

nn X'QR'P

U

1U

100

%U,

tj.

+=

==

m

1iii

m

1iii2

n

X'QR'P

U

100%U

Ukoliko su fazni vodii promatranog trofaznog voda istoga presjeka i ako je geometrija dotinog vodaista u svim dionicama, tada vrijedi:

[ ]m,1i,lxXlrR

i1i

i1i

=

=

pa se prethodni izraz moe napisati u sljedeem obliku:

+=

==

m

1iii1

m

1iii12

n

l'Qxl'PrU

100%U

Moe se pokazati da se gornja jednadba moe napisati i u sljedeem obliku (preko snaga potroaa Pi,

Qii ukupne duljine voda od TS do potroaa li'):

+=

==

m

1iii1

m

1iii12

n

'lQx'lPrU100%U


56/83



6.2 Dimenzioniranje presjeka vodia

Pod pojmom dimenzioniranja vodova podrazumijeva se odreivanje minimalnog standardnog presjekavodia koji osigurava:

a) da je struja najoptereenije dionice pri vrnom optereenju manja od nazivne struje vodia

b) da je najvei pad napona u mrei manji od dozvoljenog

Ukoliko je zadan dozvoljeni pad napona trofaznog voda u % %)U( , tada se iz prethodnog izrazamoe izraunati odgovarajui presjek voda. Dobiva se:

q

1r1

=

+

=

==

m

1ii

'i1

m

1ii

'i2

n

lQxlPq

1

U

100%U

100

U/

2n

==

+

= m

1ii

'i1

m

11i

'i

2n lQxlP

q

1U

100

%U

= =

m

11i

'i lP

q

1 =

m

1ii

'i1

2n lQxU

100

%U

Prema tome je:

=

=

=

m

1ii

'i1

2n

m

1ii

'i

lQxU100

%U

lP

q

Ukoliko se radi o jednofaznom vodu sa m dionica, tada vrijede slini izrazi izvedeni za trofazni vod.Potrebno je samo u navedenim izrazima promijeniti sljedee:

- trofazne snage iP i iQ s odgovarajuim jednofaznim snagama iP , iQ - linijski napon nU zamijeniti s faznim naponom 2Vn .

Slijedi:

nV

2V= =

+

==

m

1iii

m

1iii l'Ql'P

nV

2

+

==

m

1iii1

m

1iii1 l'Qxl'Pr

Uz pad napona izraen u postocima slijedi:

nn

V100

%VV100

V

V%V

=

=

=

nV100

%V

nV

2

+

==

m

1ii

'i1

m

1ii

'i1 lQxlPr

odnosno,

2nV

200%V =

+

==

m

1ii

'i1

m

1ii

'i1 lQxlPr

Uzq

1r1

= slijedi odgovarajui presjek jednofaznog voda:


57/83



=

=

=

m

1ii

'i1

2n

m

1ii

'i

lQxV200

%V

lP

q

Nakon to se iz tablica izabere potreban presjek (prvi vei od izraunatog minimalno potrebnogpresjeka), moe se izvriti dodatna provjera na temelju stvarne vrijednosti reaktancija vodia x1.Takoer je potrebno provjeriti i odabrani presjek na dozvoljenu strujnu opteretivost vodia.

7 NISKONAPONSKE MREE

Znaaj niskonaponskih distributivnih mrea prvenstveno je u tome to se na niskom naponu (400odnosno 380 V) napaja velika veina potroaa. Osim toga, izgradnja i odravanje niskonaponskemree i trafostanica 10/0.4 kV, s obzirom na veliinu odnosno njihovu brojnost u jednom EES-u,predstavlja najznaajniji dio elektrodistributivne djelatnosti.Na slici 7.1 prikazana je osnovna struktura niskonaponske distributivne mree. Ona se napaja iz TS10/0.4 kV koja moe imati jedan ili vie transformatora. Transformatori su redovito direktno uzemljenina niskonaponskoj strani. Niskonaponskim izvodima napajaju se potroai. Izvodi za napajanje javnerasvjete obino su odvojeni, osim u nekim sluajevima vievodikih izvoda kad se s tri faze napajajuostali potroai, a s jednom ili dvije dodatne faze rasvjeta. Meutim, i u takvom sluaju, javna rasvjetaje poseban strujni krug, s eventualno zajednikim nul vodiem.

Slika 7.1. Primjer niskonaponske mree

Izvod n Izvod 2

. . .

Izvod 1

Osigura

Odvojak 1

Odvojak 2

Kuni prikljuak

TS 10(20)/0.4 kV50-630 (1000) kVA

Dy(z)n

Mrea 10(20) kV

Izvodjavne rasvjete


58/83



Niskonaponske mree mogu biti:1. Nadzemna mrea sa klasinim golim vodiima2. Nadzemna mrea sa izoliranim vodiima (samonosivi kabelski snop SKS)3. Kabelska mrea

S obzirom na sustav uzemljenja, niskonaponske mree se razlikuju prema nainu uzemljenja sekundaratrafostanice 10/0.4, te prema nainu uzemljenja potroaa i nsikonaponskih instalacija. Mogue suvarijante TN, TT i IT mrea. Prvo slovo oznaava uzemljenje transformatora: T-direktno uzemljeno, I-izolirano. Drugo slovo oznaava nain uzemljenja vodljivih dijelova potroakih ureaja: T-direktnouzemljenje na vlastiti uzemljiva, N-uzemljenje preko nultog ili zatitnog vodia. Dodatne oznake uTN mreama odnose se na poloaj nultog (N) i zatitnog (PE) vodia: S nul vodii zatitni vodiucijeloj mrei su odvojeni (pogonska struja ne tee kroz zatitni vodi), C nul vodii zatitni vodisuizvedeni kao jedan vodikroz kojeg tee pogonska struja i struja u sluaju kvara. Navedene varijanteprikazane su na slici 7.2.

Slika 7.2. Vrste niskonaponskih mrea s obzirom na sustav uzemljenja

R

S

T

N

PE

TN-SR

S

T

PEN

TN-C

R

S

T

PEN

TN-C-S

PE

N

R

S

T

IT

PE

Kontrolnikizolacije

R

S

T

N

TT

PE


59/83



7.1 Proraun optereenja u niskonaponskoj mrei

Potroai u niskonaponskoj mrei obino se dijele u tri kategorije:- kuanstva- javna rasvjeta- ostali potroai (uslune djelatnosti, obrtnike i manje industrijske radnje itd.)Potroai mogu biti jednofazni i trofazni. Kuanstva i ostali potroai se najee prikljuuju trofazno,a javna rasvjeta jedno

Distributivne Mreze - Interna Skripta

Documents

Transcript of Distributivne Mreze - Interna Skripta