PODSTAWY ELEKTROENERGETYKI
CZ
ŚĆ 3
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
UKA
ADY STACJI ELEKTROENERGETYCZNYCH
SIEĆ ELEKTROENERGETYCZNA  DEFINICJA
SIE ELEKTROENERGETYCZNA  DEFINICJA
SIEĆ ELEKTROENERGETYCZNA  DEFINICJA
SIE ELEKTROENERGETYCZNA  DEFINICJA
Sieć elektroenergetyczna to zbiór urządzeń:
" linii napowietrznych,
" linii kablowych,
" stacji elektroenergetycznych (transformatorowo-rozdzielczych i
rozdzielczych),
" łączników,
" dławików,
" kondensatorów,
" urządzeń pomocniczych,
współpracujących ze sobą w celu realizacji zadania, jakim jest przesył
energii z elektrowni do du\
ych węzłów odbiorczych i jej rozdział między
odbiorców.
2
1
WYMAGANIA STAWIANE WSPÓA
CZESNYM SIECIOM
WYMAGANIA STAWIANE WSPÓA
CZESNYM SIECIOM
WYMAGANIA STAWIANE WSPÓA
CZESNYM SIECIOM
WYMAGANIA STAWIANE WSPÓA
CZESNYM SIECIOM
ELEKTROENERGETYCZNYM
ELEKTROENERGETYCZNYM
ELEKTROENERGETYCZNYM
ELEKTROENERGETYCZNYM
Podstawowe wymagania stawiane sieci elektroenergetycznej to:
" odpowiednia jakość dostarczanej energii,
" niezawodność zasilania odbiorców,
" elastyczność,
" prostota i przejrzystość struktury,
" bezpieczeństwo pracy obsługi i u\
ytkowników.
Sieć powinna być zaprojektowana i zbudowana tak, aby zapewnić odpowiednią jakość
energii elektrycznej przy minimum poniesionych kosztów.
Sieć powinna być elastyczna, tzn. powinna dawać się łatwo przystosowywać do zasilania
nowych odbiorców i pokrywania wzrastających obcią\
eń odbiorców istniejących.
Struktura sieci powinna być mo\
liwie prosta i przejrzysta, co zmniejsza ryzyko
popełnienia błędów podczas eksploatacji sieci.
3
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Wiadomości ogólne
Wiadomo ci ogólne
Wiadomości ogólne
Wiadomo ci ogólne
Struktura sieci jest to jednoznacznie określony układ sieci wraz
z parametrami wszystkich urządzeń (struktura zawiera wszystkie elementy,
z których sieć jest zbudowana). W skład struktury wchodzą m.in.:
" układy ciągów liniowych  magistral (napowietrznych lub kablowych)
prowadzonych między stacjami,
" układy magistral z odgałęzieniami,
" układy stacji transformatorowo-rozdzielczych zasilających i odbiorczych
wraz z wyposa\
eniem.
Ze względu na sposób prowadzenia ciągów liniowych między poszczególnymi
stacjami rozró\
nia się następujące struktury:
" otwarte  mające grafy w postaci drzew,
" zamknięte  mające grafy zawierające oczka.
4
2
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Przykłady sieci otwartych (1)
Przykłady sieci otwartych (1)
Przykłady sieci otwartych (1)
Przykłady sieci otwartych (1)
1. Układ promieniowy bez rozgałęzień  energia pobierana jest tylko
w jednym punkcie (węz
le) sieci i mo\
e być doprowadzana do odbioru
tylko po jednej drodze (linią od stacji zasilającej do odbioru
przyłączonego na końcu tej linii); w układzie promieniowym odbiór jest
powiązany ze stacją zasilającą odrębną, specjalnie dla niego
przeznaczoną, linią.
SN nN
2. Układ promieniowy z rozgałęzieniami  energia pobierana jest w
kilku punktach (węzłach) sieci i dopływa do tych odbiorów tylko z jednej
stacji zasilającej.
110 kV SN SN 0,4 kV
SN
0,4 kV
5
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Przykłady sieci otwartych (2)
Przykłady sieci otwartych (2)
Przykłady sieci otwartych (2)
Przykłady sieci otwartych (2)
3. Układ magistralny  odbiory rozło\
one są wzdłu\
jednej linii
nazywanej magistralą; w układzie magistralnym energia pobierana jest
w wielu punktach (węzłach) sieci; energia jest dostarczana do układu z
jednej stacji zasilającej.
SN nN
Układ magistralny niskiego napięcia (nN)
SN
Układ magistralny średniego napięcia (SN)
0,4 kV
6
3
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Przykłady sieci otwartych (3)
Przykłady sieci otwartych (3)
Przykłady sieci otwartych (3)
Przykłady sieci otwartych (3)
4. Układy krajowych sieci terenowych (napowietrznych) SN
Li Li
Linia 0
odczepowa
GPZ 2
SN 0
0
GPZ
Li
Li + 1
0
SN/nN
0
1
Li + 2
2
4
Li + 3 5
3
6
Linie nN
Li + 3
Linia rozgałęziona jednostronnie zasilana GPZ 3
1  pień linii
Li + 3
2  linia odgałęz
na
Model przyszłościowego układu sieci
3  linia odczepowa
terenowej SN
4  stacja transformatorowa SN/nN
5  linia magistralna
6  linia okrę\
na
7
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Sieci otwarte  główne cechy
Sieci otwarte  główne cechy
Sieci otwarte  główne cechy
Sieci otwarte  główne cechy
1. Brak rezerwowania zasilania odbiorców  uszkodzenie sieci w
dowolnym miejscu powoduje przerwę w dostawie energii elektrycznej do
części odbiorców (przy uszkodzeniu na początku ciągu liniowego zasilania
zostają pozbawieni wszyscy odbiorcy zasilani z tej sieci). Wznowienie
dostawy energii następuje dopiero po usunięciu uszkodzenia.
2. Konieczność stosowania selektywnie (wybiórczo) działających
zabezpieczeń  przykładowo w instalacjach nN stosuje się stopniowanie
wartości prądów znamionowych wkładek bezpiecznikowych (tym większe,
im bli\
ej z
ródła zasilania zainstalowany jest dany bezpiecznik).
3. Ograniczona mo\
liwość stosowania układów otwartych  układy
te stosuje się w przypadkach, gdy:
" odbiorca nie wymaga du\
ej pewności (niezawodności) zasilania,
" istnieje du\
a niezawodność działania elementów składowych takiej
sieci,
" usunięcie uszkodzenia jest proste, a straty spowodowane przerwą w
zasilaniu są niewielkie.
Układy otwarte są w Polsce stosowane głównie
w sieciach nN oraz w sieciach terenowych SN.
8
4
0
0
0
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Przykłady sieci zamkni tych (1)
Przykłady sieci zamkniętych (1)
Przykłady sieci zamkni tych (1)
Przykłady sieci zamkniętych (1)
1. Układ pętlowy  tworzony jest w ten sposób, \
e ciągi liniowe, do
których przelotowo lub odczepowo przyłączeni są odbiorcy, zasila się z
dwóch z
ródeł. Ciąg liniowy tworzy  pętlę poprowadzoną między
dwiema sekcjami szyn zbiorczych tej samej lub dwóch ró\
nych stacji.
szyny
podział
zbiorcze
sieci
stacji
Przykład pętli nN zasilanej z dwóch
niezale\
nych terytorialnie stacji
Ciąg liniowy zasilany z dwóch
sekcji szyn w tej samej stacji
Układy pętlowe stosuje się zarówno w sieciach nN, SN, jak i w sieciach
110 kV. Sieci pętlowe nN i SN pracują w konfiguracji otwartej (wykonany
jest podział sieci w wybranej stacji), natomiast sieć 110 kV pracuje w
układzie zamkniętym. W układach pętlowych istnieje mo\
liwość
szybkiego przywrócenia zasilania (poprzez dokonanie odpowiednich
przełączeń) w sytuacjach zaistnienia awarii w sieci.
9
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Przykłady sieci zamkni tych (2)
Przykłady sieci zamkniętych (2)
Przykłady sieci zamkni tych (2)
Przykłady sieci zamkniętych (2)
Eliminacja uszkodzenia w układzie pętlowym  tok postępowania.
" W warunkach normalnych układ pracuje jako otwarty (otwarty
rozłącznik w stacji A2).
" Po zaistnieniu zwarcia Z samoczynnie zostaje otwarty wyłącznik W
(pozbawieni zostają zasilania odbiorcy zasilani ze stacji A1 i A2).
" W celu przywrócenia zasilania stacji A1 i A2 otwiera się łączniki w
stacjach A1 i A2 (eliminuje to odcinek linii, na którym wystąpiło
zwarcie). Następnie załącza się rozłącznik w stacji A2 i wyłącznik W.
Przykład pętli SN zasilanej z dwóch niezale\
nych stacji 110 kV/SN
W
W
Z
Z
A1 A2
A1 A2
A. Zwarcie w punkcie Z, rozcięcie w stacji A2 B. Konfiguracja poawaryjna, rozcięcie pętli
przesunięto do stacji A1
10
5
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Przykłady sieci zamkni tych (3)
Przykłady sieci zamkniętych (3)
Przykłady sieci zamkni tych (3)
Przykłady sieci zamkniętych (3)
2. Układ dwuliniowy  cechą tego układu jest to, \
e ka\
dy odbiór mo\
e
być zasilany z dwóch z
ródeł za pomocą dwóch niezale\
nych ciągów
liniowych.
SN
SN
a
c
a
b d
b
stacja SN/nN
stacja SN/nN
Układ dwuliniowy zasilany z dwóch sekcji Układ dwuliniowy zasilany z dwóch
szyn w tej samej stacji niezale\
nych terytorialnie stacji
Układy dwuliniowe stosuje się w sieciach SN i WN do zasilania odbiorców
wymagających szczególnie du\
ej niezawodności dostawy energii
(większej, ni\
mogą to zagwarantować układy pętlowe). Układy takie
wymagają bogatego wyposa\
enia w aparaturę łączeniową (wzrost
kosztów układu). W układach dwuliniowych istnieje mo\
liwość
zastosowania automatyki SZR (samoczynne załączenie rezerwy).
11
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Przykłady sieci zamkni tych (4)
Przykłady sieci zamkniętych (4)
Przykłady sieci zamkni tych (4)
Przykłady sieci zamkniętych (4)
3. Układ wielooczkowy (wielokrotnie zamknięty)  jest stosowany
w sieciach WN i NN oraz w sieciach miejskich SN. Cechą tego układu
jest du\
a niezawodność. Po wyłączeniu uszkodzonego elementu jego
rolę w zasilaniu odbiorców przejmuje nieuszkodzona część sieci.
NN/110 kV NN/110 kV
~ ~
EC
do sąsiedniej
sekcji 110 kV
NN/110 kV
Model sieci 110 kV dla miast 200  500 tys.
Model sieci 110 kV dla miast 100  200 tys.
mieszkańców
mieszkańców
12
6
NN/110 kV
NN/110 kV
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
STRUKTURY SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Sieci zamkni te  główne cechy
Sieci zamknięte  główne cechy
Sieci zamkni te  główne cechy
Sieci zamknięte  główne cechy
1. Rezerwowanie zasilania odbiorców  mo\
liwość zasilania ka\
dego
odbiorcy z kilku (minimum dwóch) z
ródeł. y
ródłami tymi mogą być
oddzielne stacje lub sekcje szyn zbiorczych, przy czym ka\
da sekcja musi
być zasilana z osobnych transformatorów. W ten sposób uzyskuje się
zwiększenie pewności zasilania odbiorców w stosunku do sieci otwartych.
2. Mo\
liwość pracy w układach zamkniętych, częściowo otwartych
i otwartych:
" sieć pracująca w konfiguracji zamkniętej ma pozamykane łączniki tak,
aby energia mogła dopływać do odbiorcy ze wszystkich
zainstalowanych w sieci z
ródeł,
" w sieci o konfiguracji częściowo otwartej energia do części odbiorców
mo\
e dopływać tylko z jednego z
ródła; pozostałe odbiory są zasilane z
wielu z
ródeł; przykładem takiej sieci jest sieć 110 kV w miastach,
" konfigurację otwartą ze struktury zamkniętej uzyskuje się poprzez
takie przełączenia w sieci, na skutek których energia do ka\
dego
odbiorcy dopływa tylko z jednego z
ródła.
Układy zamknięte w Polsce są stosowane w sieciach NN i WN
oraz w sieciach miejskich SN (rzadko w miejskiej sieci nN).
14
STACJA ELEKTROENERGETYCZNA
STACJA ELEKTROENERGETYCZNA
STACJA ELEKTROENERGETYCZNA
STACJA ELEKTROENERGETYCZNA
Definicja i podstawowa klasyfikacja
Definicja i podstawowa klasyfikacja
Definicja i podstawowa klasyfikacja
Definicja i podstawowa klasyfikacja
Stacja elektroenergetyczna to zespół urządzeń słu\
ących do
przetwarzania i rozdzielania energii elektrycznej, znajdujący się:
" we wspólnym, wydzielonym, pomieszczeniu (stacje wnętrzowe),
" na ogrodzonym terenie (stacje napowietrzne),
" na wspólnych konstrukcjach wsporczych (stacje słupowe).
Ze względu na pełnioną funkcję w systemie stacje
elektroenergetyczne mo\
na podzielić na:
" rozdzielcze  w których występuje tylko rozdział energii z obwodów
zasilających do obwodów odbiorczych przy tym samym napięciu,
" transformatorowo-rozdzielcze  w których, oprócz rozdziału
energii, następuje jej przetwarzanie (za pomocą transformatora)
na energię o innym napięciu,
" przetwornikowe  w których za pomocą zespołów falownik-
prostownik energia prądu przemiennego jest przekształcana na
energię prądu stałego i odwrotnie.
15
7
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
ELEKTROENERGETYCZNYCH (1)
ELEKTROENERGETYCZNYCH (1)
ELEKTROENERGETYCZNYCH (1)
ELEKTROENERGETYCZNYCH (1)
Rozdzielnica jest podstawowym elementem stacji. Jest to urządzenie,
zazwyczaj prefabrykowane, obejmujące szyny zbiorcze oraz zespół
aparatów łączeniowych, pomiarowych, zabezpieczających, sterowniczych i
sygnalizacyjnych wraz z ich połączeniami, izolacją, elementami
konstrukcyjnymi i osłonami. Wszystkie te urządzenia wspólnie tworzą układ
zdolny do rozdzielania energii elektrycznej o jednym napięciu. Rozdzielnica
składa się z tzw. pól.
Pole rozdzielnicy stanowi jej część związaną z wykonywaniem określonej
funkcji, np.:
" zasilania rozdzielnicy  pole zasilające,
" wyprowadzenia energii z rozdzielnicy  pole odbiorcze,
" transformacji energii  pole transformatorowe
" łączenia między sobą systemów lub sekcji szyn zbiorczych  pole
sprzęgłowe,
" grupujące urządzenia pomiarowe  pole pomiarowe.
22
PRZYKA
ADY SCHEMATÓW TYPOWYCH PÓL
PRZYKA
ADY SCHEMATÓW TYPOWYCH PÓL
PRZYKA
ADY SCHEMATÓW TYPOWYCH PÓL
PRZYKA
ADY SCHEMATÓW TYPOWYCH PÓL
ROZDZIELNIC
ROZDZIELNIC
ROZDZIELNIC
ROZDZIELNIC
a b c d
1
2
7
4
3
5 6
1  odłącznik szynowy
a  pole liniowe
2  wyłącznik
b  pole transformatorowe
3  przekładnik prądowy
c  pole pomiarowe
4  przekładnik napięciowy
d  pole sprzęgłowe
5  odłącznik liniowy
6  uziemnik
7  rozłącznik bezpiecznikowy
24
8
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
ELEKTROENERGETYCZNYCH (2)
ELEKTROENERGETYCZNYCH (2)
ELEKTROENERGETYCZNYCH (2)
ELEKTROENERGETYCZNYCH (2)
Rozdzielnia jest to wyodrębniona część stacji (rozdzielnia = rozdzielnica +
pomieszczenie, budynek lub wydzielony teren), gdzie znajduje się zespół
urządzeń rozdzielczych określonego napięcia umo\
liwiający dokonanie
czynności łączeniowych. Na terenie jednej stacji mogą znajdować się:
- jedna rozdzielnia (stacja rozdzielcza),
- dwie rozdzielnie (dwunapięciowa stacja transformatorowo-rozdzielcza),
- trzy rozdzielnie(trójnapięciowa stacja transformatorowo-rozdzielcza).
25
Rozdzielnia 750 kV w stacji Rzeszów
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
GA
ÓWNE ELEMENTY SKA
ADOWE STACJI
ELEKTROENERGETYCZNYCH (3)
ELEKTROENERGETYCZNYCH (3)
ELEKTROENERGETYCZNYCH (3)
ELEKTROENERGETYCZNYCH (3)
Rozró\
nia się następujące grupy urządzeń stacyjnych:
Rozró\
nia się następujące grupy urządzeń stacyjnych:
Obwody pierwotne  obejmują wszystkie urządzenia i elementy stacji,
w których płyną prądy robocze (szyny zbiorcze, łączniki, transformatory,
przekładniki prądowe i napięciowe, odgromniki i ograniczniki przepięć,
dławiki przeciwzwarciowe i kompensacyjne, baterie kondensatorów). Są
to tzw. obwody silnoprądowe.
Obwody wtórne  obejmują wszystkie urządzenia niezbędne do
kierowania pracą stacji (układy pomiarowe, automatykę
zabezpieczeniową, obwody sterowania, blokad i sygnalizacji).
Są to tzw. obwody słaboprądowe.
Urządzenia pomocnicze  obejmują wszystkie urządzenia niezbędne
do prawidłowego działania obwodów pierwotnych i wtórnych (instalacja
potrzeb własnych stacji (oświetlenie, ogrzewanie), instalacja prądu
stałego, instalacja sprę\
onego powietrza).
Instalacje ochronne  instalacje ochrony przeciwpora\
eniowej,
przeciwprzepięciowej i odgromowej.
26
9
UKA
ADY POA
CZE ROZDZIELNIC SN
UKA
ADY POA

CZEC
ROZDZIELNIC SN
UKA
ADY POA
CZE ROZDZIELNIC SN
UKA
ADY POA

CZEC
ROZDZIELNIC SN
a  jednosekcyjna
z pojedynczym
systemem szyn
zbiorczych
b  dwusekcyjna
z pojedynczym
systemem szyn
zbiorczych
c  dwusekcyjna
z podwójnym
systemem szyn
zbiorczych
27
UKA
ADY POA
CZE ROZDZIELNIC 110 kV
UKA
ADY POA

CZEC
ROZDZIELNIC 110 kV
UKA
ADY POA
CZE ROZDZIELNIC 110 kV
UKA
ADY POA

CZEC
ROZDZIELNIC 110 kV
* - odłączniki
tzw. szybkie
28
10
SCHEMAT STRUKTURALNY TYPOWEJ
SCHEMAT STRUKTURALNY TYPOWEJ
SCHEMAT STRUKTURALNY TYPOWEJ
SCHEMAT STRUKTURALNY TYPOWEJ
STACJI 110 kV/SN
STACJI 110 kV/SN
STACJI 110 kV/SN
STACJI 110 kV/SN
Rozdzielnica 110 kV w układzie H4
(odłączniki w poprzeczce są zamknięte
przy przelotowym układzie pracy linii,
otwarte przy zasilaniu końcowym lub
sekcjonowaniu sieci 110 kV w tej stacji)
Rozdzielnica SN dwusekcyjna z
pojedynczym systemem szyn
zbiorczych
(wyłącznik sekcjonujący szyny w stanie
pracy normalnej jest otwarty)
29
11