Opšti pregled distributivnih mreža

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz informatike.

Osnovne dileme koje se sreću pri planiranju razvoja nadzemnih distributivnih mreža su:
• izbor naponskog nivoa
• način rešenja neutralne tačke
• veličina snaga i broj transformatora
• izbor optimalnog preseka vodovoda
• način eliminisanja kvarova i sl.

Srednjenaponske distributivne mreže su sastavni deo elektroenergetskog sistema koji svojom koncepcijom značajno utiče na pouzadnost napajanja korisnika. Od ukupnog broja kvarova na elektroenergetskom sistemu, najveci broj kvarova je na srednjenaponskoj distributivnoj mrezi. Data cinjenica da povecanjem ulaganja u opremljenost srednjenaponske distributivne mreze postoji mogucnost znacajnijeg smanjenja neisporucene el.energije.
Generalno posmatrano, distributivne mreze su vrlo heterogene kako u pogledu velicina tako i u pogledu svoje strukture. Razvoj distributivnih mreza u velikoj meri je uslivljen resavanjem prenosnih mreza kao i resenjem naponske mreze, odnosno zahtevanom pouzadnoscu napajanja potrosaca kao i njenim resavanjem na niskom naponu. Obzirom na karakteristicna podrucija snabdevanja el.energijom distributivne mreze mozemo podeliti na: urbane, prigradske,ruralne i industriske.
Urbane mreze su kablovskog tipa i krace su, dok su ruralne mreze najcesce nadzemnog tipa i obicno su znacajno duze od urbanih. Ocigledan je trend povecanja ucesca kablovskih mreza u ruralnim sistemima. Nadzemne distributivne mreze se grade u slabo naseljenim podrucijima sa malom gustinom opterecenja, kako predstavlja poseban program. Tokovi razvoja distributivnih mreza u razlicitim zemljama ukazuju na izvesne pravilnosti u izboru naponskog nivoa. Naime, u vecini slucajeva je primenjivano udvostrucenje naponskog nivoa, cime se prenosne mogucnosti uvecane za gotovo cetiri puta. Nisu retki slucajevi koriscenja postojecih vodova za veci naponski nivo uz minimalne imene, sto je u velikoj meri olaksavalo dalji razvoj.
Raznolikost nacina naseljavanja, uslovljena geografskim uslivima ili nekim drugim faktorom, uz cinjenicu da je zivotni vek nadzemnog voda reda od 20-25 godina uslovili su veliku sarolikost prisutnih naponskih nivoa u nadzemnim distributivnim mrezama, sto se moze videti iz tabele 1.1
Zadrzavanje naponskih nivoa u okviru jednog distributivnog sistema predstavlja problem, kako sa tehnickog tako i sa ekonomskog stanovista, pa su prisutne tendencije izbora optimalnog resenja.

2. OPSTI PREGLED DISTRIBUTIVNIH MREZA

Distributivne mreze u vecini slucajeva, u normalnom rezimu rade kao radijalne, a vrlo retko kao slaboupetljane. Distributivne mreze urbanog i ruralnog tipa su vecinom razgranate na procenat ruralnih mreza koje mogu imati rezervno napajanje krece se oko 50%.
Imajuci u vidu osnovne elemente jedne distributivne mreze, naves cemo generalno njihove karakteristike, koje su preuzete iz analize distributivnih mreza evropskih zemalja, a koje se u vecini slucajeva poklapaju i sa karakteristikama elemenata nasih distributivnih mreza.

Izvorne transformatorske stanice VS/SN (primarz substations)

Izvorne trafostanice (TS VN/SN) imaju generalno od 1 do 4 transformatora. U najvecem broju slucajeva izvode se sa dva transformatora.
Prosecan broj srednjenaponskih fidera u izvornoj trafostanici varira izmedju 4 i 20, a najcesce varijante izvedene su sa 10 fidera. Postojece razlike u broju fidera javljaju se u zavisnosti od toga da li data trafostanica napaja gradsko ili ruralno podrucije, ali trendovi su razliciti od jedne do druge distributivne kompanije sirom Evrope. Tako recimo, broj TS VN/SN u Francuskoj opada, da bi se smanjili troskovi odrzavanja, a dok u Austriju (OKA) taj broj raste da bi se podmirili zahtevi konzuma. U Francuskoj (EDF) i Italiji (ENEL) takodje raste broj TS VN/SN da bi se poboljsao kvalitet snabdevanja konzuma.

Sekundarne transformatorske stanice SN/NN (secundary substations)

Prosecan broj sekundarnih trafostanica (TS SN/NN) napajanih sa srednjonaponskog fidera je razlicit za urbaner i ruralne mreze. Neke tipicne vrednosti su:
• prosecan broj trafostanica napajanih sa urbanog srednjonaponskog fidera je izmedju pet i petnaest
• prosecan broj trafostanica napajanih sa ruralnog srednjonaponskog fidera je izmedju pet i pedeset
• prosecan broj NN potrosaca napajanih sa sekundarne trafostanice varira izmedju 40 i 100 a maksimalan broj potrosaca je uvek manji od 500.

2.1 Profil srednjenaponskog fidera

Ruralni sredjenaponski fider je znatno vece duzine od urbanog srednjenaponskog fidera. Prosecna dozuna fidera varira izmedju 10km i 37km za ruralne fidere a od 3km do 10km za urbane fidere.
Sa apekta opterecenja srednjenaponskog fidera, ne postoji jasan trend koji bi se razlikovao na urbanim i ruralnim vodovima. Neke distributivne kompanije imaju ruralne srednjenaponske fidere koji su vise optereceni nego odgovrajuci urbani fideri, dok druge kompanije rade suprotno, tako da kadkada nema znacajne razlike.
Karakteristicno opterecenje ruralnog srednjenaponskog fidera varira u granicama od 1 do 8 MVA, a isto opterecenje urbanih fidera varira od 1 do 10 MVA.
U vecini evropskih distributivnih kompanija srednjenaponske mreze su gotovo uvek trofazne. EDF koristi dvofazni sistem za ogranke (odvojenih od trofaznog sistema fidera) koji napajaju slabo optereceno ruralno podrucije.
Svako podrucije zahteva razlicit planiran nivo pouzdanosti snabdevanja elektricnom energijom. Kako su gradovi orijentisani na vece koriscenje elektricne energije, veci nivo potrosnje kao i postojanje veceg broja znacajnih objekatas, to je istim neophodno obezbediti relativno pouzdanije napajanje elektricnom energijom. Zbog zahteva vece pouzdanosti snabdevanja el.energijom kao i urbanistickih zahteva, za prenosel.energije u gradskim mrezama koriste se iskljucivo kablovi relativno kracih duzina. Struktura gradskih srednjenaponskih distributivnih mreza je uglavnom prstenasta, tako da vodovi mogu imati povratno napajanje od susednih vodovakoji su prikljuceni na istu TS VN/SN ili susednu. Iako su po svojoj strukturi gradske distributivne mreze prstenaste, iskljucivo rade kao radijalne. Na osnovu analize do sada objavljenih radova da se zakljuciti da ni jedna distributivna kompanija u buducnosti ne razmatra mogucnost rada gradskh distributivnih mreza u prstenu.
Raznoliki nacini naseljavanja, uslovljeni geografskim uslovima ili pak nekim drugim faktorom, uticali su da se u ruralnim (seoskim) distributivnim mrezama za prenos el.energije gotovo redovno koriste nadzemni vodovi, mada ti nije pravilo. Pojedine evropske zemlje (Nemacka, Holandija, Belgija) koriste u vecini slucajeva kablove i u ryralnim mrezama i u drugim distributivnim kompanijama Evrope postoji tendencija povecanja primene kablova u ruralnim mrezama. Dakle, nadzemne distributivne mreze grade se u slabo naseljenim (ruralnim) podrucijima sa malom gustinom opterecenja, tako da pitanje usaglasavanja ekonomske funkcionalnosti istih sa zahtevima operativne funkcionalnosti predstavlja poseban problem.
Raznolikost u nacinu naseljavanja, koja je pre svega uslovljena geografskim uslovima kao i zivotni vek nadzemnog voda (oko 25 god.) uslovili su veliku sarolikost prisutnih naponskih nivoa u nadzemnim distributivnim mrezama. Zadrzavanje vise naponskih nivoa u okviru jednog distributivnog sistema predstavlja problem, kako sa tehnickog tako i sa ekonomskog stanovnistva, pa su prisutne tendencije izbora optimalnog resenja. Kao posledica toga, u ovakvim mrezama javlja se kako slab kvalitet isporucene energije potrosacima tako i cesti prekidi u isporuci elektricne energije.
Jedna od bitnih karakteristika ruralnih mreza su cesti incidenti u napajanju potrosaca el.energijomsa vise od 20 prekida u toku jedne kalendarske godine. Kod nadzemnih vodova naponskih nivoa 20 kV, odnosno 10 kV, respektivno, ucestanost incidenata je visestruko veca nego kod vodovoda duzine 10 km, odnosno 5 km. To je verovatno i razlog sto se svuda u svetu, za relativno kratko vreme, veoma efikasno deluje na smanjenje specificnog broja kvarova u mrezama selektivnim investiranjem u nove objekte mreza, pre svega saniranjem ekstremno dugackih vodova. Jedan od nacina redukovanja duzine nadzemnih vodova je uvodjenje novih TS SN/SN u postojece mreze. Na osnovu analiza provedenih u svetu mozemo konstatovati da nadzemni vodovi napona 10 kV ne bi trebalo da prelaze duzine iznad 10 km.

1. UVOD------------------------------------------------------------------------------------------------2
2. Opšti pregled distributivnih mreža----------------------------------------------------------------3
Profil srednjenaponskog fidera---------------------------------------------------------------4
Termin neutralne tačke------------------------------------------------------------------------5
Vrste kvarova u nadzemnim distributivnim mrežama-------------------------------------6
Snage i struje kratkog spoja u nazemnim distributivnim mrežama----------------------7
Iznosi struje kratkog spoja u zavisnosti od rastojanja [KA]----------------------------7
Koncepcija zastite distributivnih mreža-----------------------------------------------------8
Kratkospojna zaštita-------------------------------------------------------------------------8
Uzemljenje neutralne tačke i zaštita od zemljospoja------------------------------------8
Čeme automatskog ponovnog uklopa (APU)----------------------------------------------9
Automatski ponovni uklop u izvornoj trafostanici (VS/SN)--------------------------9
APU i mrežni rasklopni uređaji------------------------------------------------------------9
APU u kombinaciji sa uemljospojnim prekidacem-------------------------------------10
3. Aspekti automatizacije u nadzemnim distributivnim mrežama----------------------------11
Tehno ekonomski aspekti primarni sklopovi----------------------------------------------12
Zahtevi napajanja distributivnih mreza----------------------------------------------------13
4. AUTOMATSKI REKLOZORI----------------------------------------------------------------15
Sklopni element reklozera-------------------------------------------------------------------15
Pogonski mehanizam-----------------------------------------------------------------------17
Sklop za upravljanje i zastitu---------------------------------------------------------------18
5. SEKCIONERI-------------------------------------------------------------------------------------19
Linijski rastavljači----------------------------------------------------------------------------19
Linijske rastavne sklopke------------------------------------------------------------------21
Ekspulzioni samoispadni osigurač---------------------------------------------------------23
Elektronski samoispadni osigurac-----------------------------------------------------------24

6. KOORDINACIJA RADASEKCIONERA SA NADREĐENIM ZASTITNIM UREĐAJEM----------------------------------------------------------------------------------------25
Lokalno manuelno upravljanje--------------------------------------------------------------25
Lokalna automatska kontrola----------------------------------------------------------------26
Sistem daljinskog upravljanja---------------------------------------------------------------28
Koordinacija rada samoispadnog osigurača sa nadređenim zaštitnim aparatom-----30
7. ZAKLJUCAK--------------------------------------------------------------------------------------32
8. LITERATURA-----------------------------------------------------------------------------------32