Elektroenergetyka

Elektroenergetyka

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA

ELEKTROENERGETYCZNYCH

SIECI ROZDZIELCZYCH

Wykład 14

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

2

Podstawowe zagadnienia dotyczące eksploatacji sieci

Podstawowe zagadnienia dotyczące eksploatacji sieci

rozdzielczych

rozdzielczych

1.

1.

Ogólna charakterystyka elektroenergetycznych sieci rozdzielczych.

Ogólna charakterystyka elektroenergetycznych sieci rozdzielczych.

2.

2.

Struktury elektroenergetycznych sieci rozdzielczych WN.

Struktury elektroenergetycznych sieci rozdzielczych WN.

3.

3.

Struktury elektroenergetycznych sieci rozdzielczych SN i nn.

Struktury elektroenergetycznych sieci rozdzielczych SN i nn.

4.

4.

Asymetria obciążenia sieci rozdzielczych.

Asymetria obciążenia sieci rozdzielczych.

5.

5.

Moc bierna w sieciach rozdzielczych.

Moc bierna w sieciach rozdzielczych.

6.

6.

Prognozowanie obciążeń sieci rozdzielczych.

Prognozowanie obciążeń sieci rozdzielczych.

7.

7.

Regulacja napięcia w sieciach rozdzielczych.

Regulacja napięcia w sieciach rozdzielczych.

8.

8.

Zasady oceny elektroenergetycznych sieci rozdzielczych.

Zasady oceny elektroenergetycznych sieci rozdzielczych.

9.

9.

Programowanie rozwoju sieci 110 kV.

Programowanie rozwoju sieci 110 kV.

10.

10.

Programowanie rozwoju sieci SN i nn.

Programowanie rozwoju sieci SN i nn.

11.

11.

Estymacja stanu pracy sieci rozdzielczych.

Estymacja stanu pracy sieci rozdzielczych.

12.

12.

Warunki techniczne przyłączenia odbiorów do sieci.

Warunki techniczne przyłączenia odbiorów do sieci.

13.

13.

Wpływ generacji rozproszonej na pracę sieci rozdzielczych.

Wpływ generacji rozproszonej na pracę sieci rozdzielczych.

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

3

sieci

sieci

rozdzielc

rozdzielc

ze

ze

sieci

sieci

przesyłowe

przesyłowe

sieci

sieci

przemysłowe

przemysłowe

Hierarchiczna struktura KSE

Hierarchiczna struktura KSE

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

4

Podział sieci elektroenergetycznych

Podział sieci elektroenergetycznych

Ze względu na pełnioną funkcje w SEE sieci dzieli się na:

Ze względu na pełnioną funkcje w SEE sieci dzieli się na:





Sieci przesyłowe

Sieci przesyłowe – są to sieci NN (również niektóre ciągi sieci 110 kV);





Sieci rozdzielcze

Sieci rozdzielcze – są to sieci WN, SN i nn energetyki zawodowej;





Sieci przemysłowe i instalacje elektryczne

Sieci przemysłowe i instalacje elektryczne – są to sieci WN, ŚN i nN zakładów

przemysłowych.





Sieci najwyższych napięć (NN):

Sieci najwyższych napięć (NN): U

n

>130 kV (w Polsce: 220 kV, 400 kV i 750 kV)

Ze względu na napięcie znamionowe sieci dzieli się na:

Ze względu na napięcie znamionowe sieci dzieli się na:





Sieci niskich napięć (nn):

Sieci niskich napięć (nn):

U

U

n

n





1 kV (w Polsce

1 kV (w Polsce 0.4 kV, 0.5 kV, 0.66 kV i 1 kV

).

).





Sieci średnich napięć (SN): 1 kV <

Sieci średnich napięć (SN): 1 kV <

U

U

n

n





40 kV (w Polsce

40 kV (w Polsce 3 kV, 5 kV

, 6

, 6 kV

,

, 10 kV

, 15

, 15

kV

,

, 20 kV

,

,

30 kV i 40

kV;

kV;





Sieci wysokich napięć (WN): 40 kV <

Sieci wysokich napięć (WN): 40 kV <

U

U

n

n





130 kV (w Polsce 60 kV i 110 kV)

130 kV (w Polsce 60 kV i 110 kV)

Według budowy sieci dzieli się na:

Według budowy sieci dzieli się na:

napowietrzne i kablowe

Według systemu prądu sieci dzieli się na:

Według systemu prądu sieci dzieli się na:





Sieci prądu przemiennego

Sieci prądu przemiennego;





Sieci prądu stałego

Sieci prądu stałego;





Sieci hybrydowe

Sieci hybrydowe (prądu stałego i przemiennego).

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

5

Podział sieci rozdzielczych

Podział sieci rozdzielczych

Według budowy:

Według budowy:

 napowietrzne - mogą być z przewodami gołymi lub izolowanymi;

 Kablowe
 Kablowo-napowietrzne

Według napięć znamionowych:

Według napięć znamionowych:

•

nn - niskie napięcie - do 1 kV - 0.4 kV (przemysłowe 0.4, 0.5, 0.66 i

nn - niskie napięcie - do 1 kV - 0.4 kV (przemysłowe 0.4, 0.5, 0.66 i

1 kV);

1 kV);

•

SN - średnie napięcie - powyżej 1 kV do 40 kV -

SN - średnie napięcie - powyżej 1 kV do 40 kV - 5

,

,

6

6

,

, 10

,

,

15

15

,

,

20

20

,

, 30

i 40

kV;

kV;

•

WN - wysokie napięcie - od 60 do 130 kV -

WN - wysokie napięcie - od 60 do 130 kV - 60

i

i

110

110

kV.

kV.

Według rodzaju zasilanych odbiorów

Według rodzaju zasilanych odbiorów

:

:

•

miejskie

•

terenowe

terenowe

•

przemysłowe

przemysłowe

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

6

Gęstość powierzchniowa obciążeń

Gęstość powierzchniowa obciążeń

Gęstość powierzchniowa: mocy



S

- kVA/km

2

(MVA/km

2

), energii



E

- MWh/km

2

przy czym zachodzi zależność:

gdzie
T

s

- roczny czas użytkowania mocy szczytowej,

cos

s

- współczynnik mocy obciążenia szczytowego.

s

s

E

S

T











cos

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

7

Charakterystyka odbiorców

Charakterystyka odbiorców

1. odbiorcy przemysłowi:

 przy pracy jedno-zmianowej:

T

s

= 2000  3500 h/a,

 przy pracy dwu-zmianowej

T

s

= 3000  5000 h/a,

 przy pracy trój-zmianowej

T

s

= 4500  8000 h/a;

2. Trakcja elektryczna PKP

T

s

= 3000  4500 h/a;

3. Odbiorcy bytowo-komunalni

T

s

= 2500 

3200

h/a.

Udział poszczególnych grup odbiorców w użytkowaniu mocy czynnej w
szczycie obciążenia oblicza się na podstawie:

 rocznych czasów użytkowania mocy szczytowej przez odbiorców

poszczególnych grup;

 pomiarów mocy wykonywanych u części odbiorców.

Roczne czasy użytkowania mocy szczytowej zależą od czynników
charakterystycznych dla danej grupy odbiorców i są wartościami
orientacyjnymi, podawanymi w postaci przedziałów liczbowych, np.:

Czas użytkowania mocy szczytowej odbiorcy (lub grupy odbiorców)
oblicza się ze wzoru:

s

r

s

T

E

P 

gdzie:
E

r

- energia pobierana w ciągu

roku;

T

s

- czas użytkowania mocy

szczytowej.

s

r

s

P

E

T 

s

s

r

T

P

E





Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

8

Rys. 1. Układ zasilania zespołu budynków handlowo-usługowych o dużym

zapotrzebowaniu na moc i wymaganej dużej pewności zasilania

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

9

Układy miejskich sieci nn

Układy miejskich sieci nn

Rys. 3. Przykładowy układ miejskiej sieci elektroenergetycznej niskiego
napięcia,
kratowej w centralnej części miasta o zwartej zabudowie

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

10

Układy miejskich sieci nn c.d.

Układy miejskich sieci nn c.d.

Rys. 4. Układ sieci osiedlowej o strukturze nieregularnej

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

11

Rys. 5. Schemat wycinka sieci kratowej otwartej, 1-złacze jednowylotowe, 2-złacze dwuwylotowe

Rys. 6. Układy zasilania odbiorców niskiego napięcia, a) pętlowy, b) promieniowy napowietrzny,
1-złącze dwuwylotowe, 2-urzadzenie sterujące samoczynnie siecią oświetleniową, 3-złącze latarni

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

12

Wiejska sieć nn

Wiejska sieć nn

Rys. 7. Przykładowe schematy sieci terenowych nn

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

13

Miejskie sieci SN

Miejskie sieci SN

Rys. 8. a) Układ pierścieniowy; b) Układ magistralny,

Rys. 8. a) Układ pierścieniowy; b) Układ magistralny, Oznaczenia: 1 - wyłącznik, 2 -

punkt rozcięcia, 3 - rozłącznik, 4 - odłącznik, 5 - rozłącznik z bezpiecznikiem.

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

14

Rys. 9. Fragment
sieci miejskiej SN
zasilanej z dwóch
stacji 110 kV/SN i
rozdzielni sieciowej
miejskiej RSM,

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

15

Terenowa sieć SN cd.

Terenowa sieć SN cd.

Rys. 11. Układ magistralny sieci terenowej SN z odgałęzieniami

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

16

Sieci 110 kV

Sieci 110 kV

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

17

Zakresy obciążeń sieci rozdzielczych

Zakresy obciążeń sieci rozdzielczych

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

18

Słupy kratowe stosowane w liniach 110 kV

Słupy kratowe stosowane w liniach 110 kV

a) seria B2 - słup przelotowy, b) seria B2 - słup przelotowy leśny,
c) seria O24 - słup przelotowy, d) seria O24 - słup odporowo-narożny.

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

19

Słupy linii SN

Słupy linii SN

a) słup przelotowy żerdź ŻN12 - układ przewodów trójkątny,
b) słup przelotowy żerdź BSW12 - układ przewodów płaski,
c) słup narożny z podporą - układ przewodów trójkątny,
d) słup narożny - układ przewodów płaski,
e) słup odporowy - układ przewodów trójkątny.

Przewody i kable stosowane w sieciach rozdzielczych

Przewody i kable stosowane w sieciach rozdzielczych

Linie 110 kV

Linie 110 kV

 napowietrzne - przewody AFL-6 o przekrojach 70, 95, 120, 150, 185,

240

240, i 300
i 525 mm

2

;

 kablowe - stosowane rzadko - żyły miedziane - przekroje dostosowane

do obciążenia np. 630 mm

2

- izolacja papierowa nasycona olejem lub

polietylen
usieciowany.

Linie SN

Linie SN

 napowietrzne - przewody AFL-6 o przekrojach 25,

35

35, 50,

70

70, 95, 120 mm

2

;

 kablowe - z żyłami AL (rzadziej Cu) o przekrojach 50, 70, 95,

120

120, 150 i

240

240 mm

2

jedno lub wielożyłowe z izolacją rdzeniową (do 10 kV) lub o polu promieniowym
(ekranowane - powyżej 10 kV). Kable z izolacją papierową mogą być jedno lub
wielożyłowe, natomiast z izolacją polietylenową jednożyłowe.

Linie nn

Linie nn

 napowietrzne - przewody AL - o przekrojach 16, 25, 35,

50

50 i 70 mm

2

;

 napowietrzne - izolowane w postaci wiązki samonośnej cztero- lub pięcio-

żyłowej
o przekrojach żył aluminiowych 16, 25, 35,

50

50, 70, 95 i 120 mm

2

;

 kable z żyłami AL na napięcie 0.6/1 kV cztero- lub pięcio-żyłowe z izolacją

polwinitową lub papierową nasycaną syciwem - zalecane przekroje 35,
70, 120, 185 i 240 mm

2

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

20

Zmienność obciążenia w zimie - stacja miejska

Zmienność obciążenia w zimie - stacja miejska

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

21

Cel i zakres oceny sieci

Cel i zakres oceny sieci

Celem oceny sieci jest sprawdzenie czy sieć spełnia wymagania
wynikające z obowiązujących przepisów w zakresie:



jakości i pewności dostawy energii do odbiorców



bezpieczeństwa osób postronnych, obsługi i urządzeń.

Ocena sieci obejmuje sprawdzenie:



obciążalność prądami roboczymi,

Oceny dokonuje się zarówno dla potrzeb bieżącej eksploatacji sieci jak i
pod kątem opracowania koncepcji jej rozwoju.

1. Niezawodności (pewności) zasilania;
2. Poprawności doboru przewodów i kabli ze względu na:



ekonomiczną gęstość prądu;



prądami zwarciowymi,

3. Warunków napięciowych;
4. Poprawności doboru transformatorów;
5. Poprawności doboru innych urządzeń;
6. Stanu technicznego elementów sieci.

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

22

Obciążenie sieci

Obciążenie sieci

Dla oceny obciążenia sieci konieczna jest znajomość:



parametrów elementów sieci (przekroje przewodów linii napowietrznych i
żył kabli, dane znamionowe transformatorów),



układu połączeń (schematu ruchowego sieci),



rozpływu prądów (mocy) tj. znajomość wartości prądów (mocy) płynących
przez te elementy.

Uzyskanie informacji dotyczących parametrów elementów sieci
oraz układu ich połączeń nie nastręcza obecnie większych trudności.
Problemem jest natomiast uzyskanie wiarygodnych danych
dotyczących obciążenia, zwłaszcza stacji SN/nn. W praktyce jedyną
dostępną informacją dotyczącą obciążenia sieci SN jest moc
wpływająca do poszczególnych obwodów sieci z punktów zasilających
gdyż pomiary obciążeń w stacjach SN/nn są wykonywane bardzo
rzadko (np. raz na kilka lat).
Literatura podaje szereg metod estymacji obciążeń stacji
transformato-rowych, przy czym w większości przypadków metody te
wymagają wykonywania czasochłonnych pomiarów obciążeń oraz
stosowania specjalistycznego oprogramowania.

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

23

Obciążenie sieci

Obciążenie sieci

do sąsiedniego GPZ lub RS

GPZ

110kV

SN

T

1

T

2

P

o

, Q

o

lub

I

o

, cos

o

Rys. 3.2. Uproszczony schemat obwodu sieci średniego napięcia

I

i

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

24

Obciążenie sieci

Obciążenie sieci

Dla potrzeb oceny sieci, obciążenia stacji SN/nn określa się
przyjmując różne założenia upraszczające. Najczęściej przyjmuje się
następujące założenia:

1

o

współczynnik mocy

cos



jest jednakowy we wszystkich odcinkach linii

zasilanych
z danego obwodu (odpływu z GPZ);

2

o

poszczególne transformatory SN/nn zasilane z danego obwodu obciążone

są proporcjonalnie do ich mocy znamionowej tzn.: prąd pobierany z
obwodu

przez

i-ty

transformator jest proporcjonalny do udziału mocy znamionowej

tego transformatora w sumie mocy znamionowych wszystkich
transformatorów zasilanych z tego obwodu.

(1)

gdzie:

I

o

–

prąd wpływający do analizowanego obwodu z GPZ,

S

ni

–

moc znamionowa

i-go

transformatora zasilanego z analizowanego

obwodu,

N

To

–

zbiór transformatorów zasilanych z danego obwodu.

Przy tych założeniach, prąd

I

i

dopływający do

i-go

transformatora

można obliczyć z zależności:







To

N

i

ni

ni

o

i

S

S

I

I

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

25

Ocena obciążenia sieci

Ocena obciążenia sieci

Znając prądy dopływające do poszczególnych stacji
transformatorowych można w prosty sposób obliczyć prądy w
poszczególnych odcinkach linii sumując prądy wszystkich
transformatorów położonych za danym odcinkiem (patrząc od strony
zasilania).

przy czym:

I

l

– prąd płynący w

l-tym

odcinku obwodu,

Obliczone podanym wyżej sposobem prądy płynące przez
poszczególne odcinki linii stanowią podstawę do sprawdzenia czy
przekroje przewodów są dobrane poprawnie ze względu na:

 obciążalność długotrwałą:

I

l



I

ddl

 ekonomiczną gęstość prądu:

j

l

 j

el

l

l

l

s

I

j 

(4)

gdzie
:

I

ddl

– dopuszczalna długotrwale wartość prądu dla

l-go

odcinka linii,

s

l

– przekrój przewodów (żył kabla) w

l-tym

odcinku linii,

j

el

– ekonomiczna gęstość prądu

dla

l-go

odcinka linii

.

(2)

(3)

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

26

PROGNOZA WZROSTU OBCIĄŻENIA

PROGNOZA WZROSTU OBCIĄŻENIA

Niezbędnym elementem koncepcji rozwoju sieci rozdzielczej SN jest
prognoza zapotrzebowania mocy obejmująca odpowiedni horyzont czasowy –
zwykle 10 do 15 lat.

Szczytowe zapotrzebowanie mocy stanowi bowiem podstawę właściwego
wymiaro-wania elementów sieci. Spośród metod prognostycznych mających
zastosowanie przy przewidywaniu zapotrzebowania mocy i energii
elektrycznej można wyróżnić:



podejście ekonometryczne

podejście ekonometryczne – wykorzystujące kombinację zasad
ekonomicznych i metod statystycznych do określenia co może zdarzyć się
w przyszłości na podstawie poprzednich wzorców zachowań, relacji i
trendów w ujęciu sumarycznym,



podejście inżynierskie

podejście inżynierskie – (inaczej końcowego zapotrzebowania) bazujące
na szczegółowych informacjach dotyczących liczby urządzeń w
projektowanym horyzoncie czasowym, przewidywanych wskaźnikach
jednostkowego zużycia energii dla każdego z typów urządzeń i liczby
urządzeń danego typu będących aktualnie w użytkowaniu,



podejście zintegrowane

podejście zintegrowane – łączące cechy obu wymienionych powyżej
technik prognostycznych.

Wykonanie prognozy w kilku wariantach pozwala na uwzględnienie kilku
scenariuszy rozwoju, a co za tym idzie identyfikację przedziału, w którym z
dużym prawdopodo-bieństwem mieścić się będzie faktyczne, przyszłe
zapotrzebowanie mocy.

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

27

PROGNOZA WZROSTU OBCIĄŻENIA

PROGNOZA WZROSTU OBCIĄŻENIA

Przewidywane wielkości szczytowego zapotrzebowania mocy oraz zużycia
energii elektrycznej otrzymuje się ekstrapolując występujące w ostatnich
latach tendencje na okres przyszły.

Tak uzyskane wyniki podlegają indywidualnej korekcie uwzględniającej
plany przyłączenia do sieci nowych obiektów (wydane warunki techniczne
przyłączenia, miejscowe plany zagospodarowania terenu itp.).

Dla potrzeb opracowania prognozy wzrostu obciążenia oraz zużycia energii
elektry-cznej potrzebne są następujące dane:



Obciążenie szczytowe oraz minimalne ciągów liniowych SN wychodzących
z GPZ;



Obciążenie szczytowego oraz minimalne transformatorów 110/SN w GPZ;



Zużycie energii elektrycznej w rozbiciu na poszczególne taryfy (arkusz G-
10.4);



Zużycie energii elektrycznej wg. jednostek podziału administracyjnego.
Dane te powinny obejmować okres co najmniej ostatnich 5 lat.

Ponadto potrzebne są informacje dotyczące:



Planów zagospodarowania przestrzennego terenu, dla którego
wykonywana jest prognoza,



Wydanych warunków przyłączenia do sieci nowych odbiorców i stopnia ich
realizowalności.

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

28

Prognoza obciążenia

Prognoza obciążenia

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1995

2000

2005

2010

2015

Rok

W

zg

lę

dn

y

w

zr

os

t z

uż

yc

ia

e

ne

rg

ii

RE - "liniowa"
RE - "średnia"
RE - "logarytmiczna"
Kraj wg PSE - "górna"
Kraj wg PSE - "dolna"

prognoza

historia

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

29

Sprawdzenie obciążalności zwarciowej

Sprawdzenie obciążalności zwarciowej

Sprawdzenia czy przewody i kable są dobrane prawidłowo ze względu na
warunki zwarciowe można wykonać dwustopniowo:
1. Najpierw dla wszystkich GPZ określa się minimalne przekroje

przewodów, które mogą być przyłączone bezpośrednio do szyn ŚN w
danym GPZ.

2. Następnie, gdy w obwodach występują linie o mniejszych niż minimalne

przekrojach, sprawdza się dokładnie czy dana linia spełnia wymagania
zwarciowe uwzględniając impedancję zwarciową od GPZ do danej linii.

Minimalny, ze względu na warunki zwarciowe, przekrój przewodów oblicza
się
z zależności:

(3.8)

przy czym:

k

n

k

Z

U

c

I







3

''

(3.9)

Z

k

– impedancja zwarciowa, [],

U

n

– napięcie znamionowe sieci, w [kV],

j

max

– dopuszczalna gęstość prądu przy zwarciu, w [A/mm

2

]

w

– współczynnik dopuszczalnego przekroczenia wytrzymałości

zwarciowej,

t

z

– czas trwania zwarcia [s],

c

– współczynnik napięciowy (dla sieci SN i WN:

c =

1.1

).

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

30

Sprawdzenie obciążalności zwarciowej

Sprawdzenie obciążalności zwarciowej

Impedancja zwarciową w punkcie przyłączenia sprawdzanego docinka linii

jest sumą:



zastępczej impedancji systemu elektroenergetycznego

Z

SE

,



impedancji transformatora

Z

T

,



oraz impedancji sieci pomiędzy szynami SN w GPZ a punktem
przyłączenia sprawdzanego odcinka linii

Z

S

.

Impedancję zastępczą systemu elektroenergetycznego oblicza się z
zależności:

"

2

kSE

n

SE

S

U

c

Z





(3.10)

impedancję transformatora z zależności:

n

n

k

T

S

U

u

Z







100

2

(3.11)

gdzie
:

S

kSE

– moc zwarciowa na szynach 110 kV w GPZ, [MVA]

„

u

k

– napięcie zwarcia transformatora, w

[%],

S

n

– moc znamionowa transformatora, w

[MVA,

Z

s

= l (R

o

+

jX

o

)

(3.12)

natomiast impedancję odcinka linii z
zależności:

R

o

, X

o

– jednostkowa rezystancja i reaktancja linIi, w [/km]

l

– długość odcinka linii, w [km].

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

31

Sprawdzenie obciążalności zwarciowej

Sprawdzenie obciążalności zwarciowej

Przy obliczaniu minimalnych przekrojów przewodów, które mogą być
przyłączone bezpośrednio do szyn SN w GPZ można założyć, że impedancja
systemu elektroenergetycznego jest pomijalnie mała w porównaniu z
impedancją transfor-matora. Ponadto można przyjąć pewne uproszczenia
dotyczące warunków początkowych.
Dla linii kablowych można np. założyć, że:
1° temperatura przewodów lub kabli przed zwarciem jest równa

maksymalnej temperaturze dopuszczalnej długotrwale;

2° wszystkie kable są w izolacji papierowej z syciwem nieściekającym,

Przy tych założeniach dopuszczalna jednosekundowa gęstość prądu wynosi:



dla kabli z żyłami aluminiowymi:

j

max

= 75 A/mm

2

,



dla kabli z żyłami miedzianymi:

j

max

= 113 A/mm

2

.

3° współczynnik przeciążenia przy zwarciu w =1.15 .

Dla linii napowietrznych można przyjąć że:

4° Magistrala linii jest obciążona prądem znamionowym (I

dd

),

5° Odgałęzienia są obciążone nieznacznym (rzędu kilku amperów) prądem,

wynikającym z obciążenia kilku stacji,

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

32

Sprawdzenie obciążalności zwarciowej

Sprawdzenie obciążalności zwarciowej

Przy tych założeniach wynikają następujące wielkości dla linii
napowietrznych:

a) maksymalna dopuszczalna temperatura w czasie zwarcia

T

max

= 200 C

,

b) temperatura początkowa w chwili zwarcia:

c) dopuszczalna gęstość prądu zwarciowego:



dla magistrali

j

max

= 85 A/mm

2

,



dla odgałęzienia

j

max

= 105 A/mm

2

.



dla magistrali

T

p

= 80 C

,



dla odgałęzienia

T

p

= 32 C

;

6° współczynnik przeciążalności przy zwarciu

w = 1.30

.

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

33

Sprawdzenie warunków napięciowych

Sprawdzenie warunków napięciowych



w sieci trójfazowej

230V/400V

230V/400V – wcześniej

220V/380V

220V/380V,

 dla odgałęzień jednofazowych

230V

230V – wcześniej

220V

220V.

Norma PN-88/E-02000 „Napięcia znamionowe”, wprowadziła nowe wartości

Norma PN-88/E-02000 „Napięcia znamionowe”, wprowadziła nowe wartości

napięć znamionowych sieci i urządzeń prądu przemiennego 50 Hz o napięciu

napięć znamionowych sieci i urządzeń prądu przemiennego 50 Hz o napięciu

powyżej 110 V do 1000 V. Dla sieci niskiego napięcia wartości napięć

powyżej 110 V do 1000 V. Dla sieci niskiego napięcia wartości napięć

znamionowych są następujące:

znamionowych są następujące:

Dopuszczalne odchylenia napięcia od wartości znamionowej regulują:



Norma

PN-EN 50160 Parametry napięcia zasilającego w publicznych

sieciach rozdzielczych oraz norma

PN-IEC60038:1999

PN-IEC60038:1999

Napięcia

Napięcia

znormalizowane

znormalizowane dopuszczają odchylenie napięcia w zakresie ±10%.



Rozporządzenie

Rozporządzenie Min. Gosp. z 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych

warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego



Norma PN-88/E-02000 zalecając utrzymywanie napięcia w zakresie:

%

6

%

10

V

400

/

V

230





Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

34

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

35

Kryteria podziału na grupy podmiotów ubiegających

Kryteria podziału na grupy podmiotów ubiegających

się o przyłączenie oraz warunki przyłączenia do sieci

się o przyłączenie oraz warunki przyłączenia do sieci

§ 3. 1. Podmioty ubiegające się o przyłączenie do sieci dzieli się na grupy, zwane

dalej „grupami przyłączeniowymi”, według następujących kryteriów:

1) grupa I — podmioty, których urządzenia, instalacje i sieci są przyłączane

bezpośrednio do

sieci o napięciu znamionowym wyższym niż 110 kV;
2) grupa II — podmioty, których urządzenia, instalacje i sieci są przyłączane

bezpośrednio do sieci o napięciu znamionowym 110 kV;

3) grupa III — podmioty, których urządzenia, instalacje i sieci są przyłączane

bezpośrednio do sieci o napięciu znamionowym wyższym niż 1 kV, lecz niższym
niż 110 kV;

4) grupa IV — podmioty, których urządzenia, instalacje i sieci są przyłączane

bezpośrednio do sieci o napięciu znamionowym nie wyższym niż 1 kV oraz
mocy przyłączeniowej większej niż 40 kW lub prądzie znamionowym
zabezpieczenia przelicznikowego w torze prądowym większym niż 63 A;

5) grupa V — podmioty, których urządzenia, instalacje i sieci są przyłączane

bezpośrednio do sieci o napięciu znamionowym nie wyższym niż 1 kV oraz
mocy przyłączeniowej nie większej niż 40 kW i prądzie znamionowym
zabezpieczenia przelicznikowego nie większym niż 63 A;

6) grupa VI — podmioty, których urządzenia, instalacje i sieci są przyłączane do

sieci poprzez tymczasowe przyłącze, które będzie, na zasadach określonych w
umowie, zastąpione przyłączem docelowym, lub podmioty, których urządzenia,
instalacje i sieci są przyłączane do sieci na czas określony, lecz nie dłuższy niż
rok.

Parametry jakościowe energii elektrycznej i standardy jakościowe

Parametry jakościowe energii elektrycznej i standardy jakościowe

obsługi odbiorców oraz sposób załatwiania reklamacji

obsługi odbiorców oraz sposób załatwiania reklamacji

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

36

§ 38. 1. Dla podmiotów zaliczanych do grup przyłączeniowych I i II ustala się

następujące parametry jakościowe energii elektrycznej w przypadku
sieci funkcjonującej bez zakłóceń

1) wartość średnia częstotliwości mierzonej przez 10 sekund w

miejscach przyłączenia powinna być zawarta w przedziale:

a) 50 Hz ±1 % (od 49,5 Hz do 50,5 Hz) przez 99,5 % tygodnia,
b) 50 Hz +4 % / –6 % (od 47 Hz do 52 Hz) przez 100 % tygodnia;
2) w każdym tygodniu 95 % ze zbioru 10-minutowych średnich

wartości skutecznych napięcia zasilającego powinno mieścić się w
przedziale odchyleń:

a) ±10 % napięcia znamionowego dla sieci o napięciu znamionowym

110 kV i 220 kV,

b) +5 % / –10 % napięcia znamionowego dla sieci o napięciu

znamionowym 400 kV;

3) przez 95 % czasu każdego tygodnia, wskaźnik długookresowego

migotania światła Plt spowodowanego wahaniami napięcia
zasilającego nie powinien być większy od 0,8;

3. Dla podmiotów zaliczanych do grup przyłączeniowych III—V ustala

się następujące parametry jakościowe energii elektrycznej — w
przypadku sieci funkcjonującej bez zakłóceń:

1) wartość średnia częstotliwości mierzonej przez 10 sekund powinna

być zawarta w przedziale:

a) 50 Hz ±1 % (od 49,5 Hz do 50,5 Hz) przez 99,5 % tygodnia,
b) 50 Hz +4 % / –6 % (od 47 Hz do 52 Hz) przez 100 % tygodnia;

2) w każdym tygodniu 95 % ze zbioru 10-minutowych średnich

wartości skutecznych napięcia zasilającego powinno mieścić się w
przedziale odchyleń ±10 % napięcia znamionowego;

3) przez 95 % czasu każdego tygodnia wskaźnik długookresowego

migotania światła Plt spowodowanego wahaniami napięcia
zasilającego nie powinien być większy od 1;

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

37

Parametry jakościowe energii elektrycznej i standardy jakościowe

Parametry jakościowe energii elektrycznej i standardy jakościowe

obsługi odbiorców oraz sposób załatwiania reklamacji – cd.

obsługi odbiorców oraz sposób załatwiania reklamacji – cd.

Wymagania przepisów w zakresie odchyleń napięcia

Wymagania przepisów w zakresie odchyleń napięcia

Operatorzy sieci rozdzielczych powinni kontrolować i zapewniać aby
w każdym punkcie sieci był spełniony warunek wynikających z
rozporządzenia przyłączeniowego tj. czy

%

10

%

100

%

10















n

n

U

U

U

U



gdzie:
U – odchylenie napięcia od wartości znamionowej,
U

n

– napięcie znamionowe,

U – rzeczywista wartość napięcia w danym punkcie sieci.
Warunek ten musi być spełniony zarówno w normalnych jak i
awaryjnych układach pracy sieci.

Względną wartość odchylenia napięcia w danym punkcie sieci
można określić
z bilansu odchyleń i spadków napięcia na drodze od punktu zasilania
(szyny SN w GPZ) do danego punktu sieci.

(3.13

)

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

38

Bilans odchyleń i spadków napięcia w sieci

Bilans odchyleń i spadków napięcia w sieci

Rys. 3.4. Uproszczony schemat magistrali średniego napięcia zasilanej z 2 GPZ

nnj

Tj

zTj

j

SNj

Z

nnj

U

U

U

U

U

U

U





























1

U

nN1

U

nNj

U

nNk

w

2

GPZ 2

T

k

T

(k+l

)

T

j

T

m

R

w

I

GPZ 1

U

1

U

zT1

U

j

U

zTj

U

Tj

U

SNj

U

SN1

T

1

U

T1

U

SNk

U

k

U

zTk

U

Tk

U

Z1

T

2

T

i

U

SNi

U

nNj

U

nN

k

gdzie:

U

Z1

– odchylenie napięcia na szynach SN w głównym punkcie zasilania
sieci SN,

U

SNj

– spadek napięcia w sieci średniego napięcia (na drodze

od

GPZ 1 do

stacji

j

),

U

zTj

– odchylenie napięcia wynikające z położenia zaczepu do regulacji
przekładni transformatora SN/nn,

Przy oznaczeniach jak na rys. 3.4 odchylenie napięcia u odbiorcy
przyłączonego na końcu linii nn zasilanej ze stacji

T

j

można określić z

zależności:



U

Tj

– spadek napięcia na transformatorze SN/nn,



U

nnj

– spadek napięcia na linii niskiego napięcia,



U



j

– odchylenie napięcia wynikające z różnicy między stosunkiem napięć
znamionowych transformatora, a stosunkiem napięć znamionowych
sieci łączonych za jego pośrednictwem:

(3.14)

Dopuszczalne wartości spadku napięcia w sieci SN

Dopuszczalne wartości spadku napięcia w sieci SN

nn

nn

T

zT

Z

SN

U

U

U

U

U

U

U





























Dopuszczalne wartości spadków napięcia w sieci SN, przy których
odchylenia napięcia w dowolnym punkcie sieci zmieszczą się w
dopuszczalnym przedziale (+10%), można określić przekształcając równanie
(3.14):

%,

100

1



























nS

nT

U



nT

–

przekładnia znamionowa transformatora SN/nn (stosunek

napięć wartości znamionowych uzwojeń górnego i dolnego napięcia),



nS

– stosunek napięć znamionowych („rzędowych”) łączonych sieci SN i
nn.

gdzie:

(3.15)

(3.16)

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

40

Konieczne jest przy tym przyjęcie założeń odnośnie spodziewanych
wartości spadku napięcia w liniach niskiego napięcia U

nn

oraz na

transformatorze U

T.

. Położenie przełącznika zaczepów U

zT

dobiera się tak,

by uzyskać maksymalną wartość U

SN

.

Przyjmując dla przykładu:

U

Z

= +5%; U



= -5%; U

zT

= +5%; U

T

= 2%;

U

nn

= 6,5%

oraz

U

nn

=

–

10%

, dla awaryjnego układu pracy sieci

otrzymuje się U

SNaw

= 6,5%.

Uproszczony sposób obliczania spadku napięcia

Uproszczony sposób obliczania spadku napięcia

Zakładając równomierny rozkład obciążenia wzdłuż magistrali, spadek
napięcia w stanie normalnym można oszacować korzystając z zależności:





%,

100

2

sin

cos

3

0

0

max

























n

L

L

U

X

R

l

I

U

gdzie:

(3.17

)

I

Lmax

–

prąd wpływający do obwodu w szczycie obciążenia, w A,

l

L

–

długość obwodu, w km,

R

0

–

rezystancja jednostkowa linii stanowiącej magistralę, w /km,

X

0

–

reaktancja jednostkowa linii stanowiącej magistralę, w /km

(w przybliżeniu dla linii SN napowietrznych: X

0

= 0.4 /km,

kablowych:
X

0

= 0.1 /km, typu PAS X

0

= 0.28 /km),

U

n

–

napięcie znamionowe linii, w V,



–

wartość kąta między wektorami napięcia i prądu

wpływającego do obwodu (przy obciążeniu charakterze indukcyjnym
kąt  ma wartość ujemną), w przybliżeniu można przyjąć cos = 0.9

wówczas przy obciążeniu indukcyjnym sin = –0.43.

Przedmiot: Podstawy elektroenergetyki, Temat: Struktury sieci elektroenergetycznych …

41