1. Struktura i układy zasilania ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]

fragmentu systemu elektroenergetycznego

Wytwarzanie i zapotrzebowanie energii elektrycznej w Polsce (rok: 2009)

a)     moc zainstalowanych generatorów - 35 342 MW (w tym: wodne - 2 516 MW; wiatrowe i inne źródła odnawialne - 350 MW),

b)    największa moc zapotrzebowana - 25 120 MW (4.01.2008)

Grupy odbiorców

1)           Grupa V - P < 40 kW; zabezpieczenie przedlicznikowe IN < 63 A; zasilanie z sieci rozdzielczej nN napięciem UN = 0,4 kV.

2)           Grupa IV - P > 40 kW; zabezpieczenie przedlicznikowe IN > 63 A; zasilanie z sieci rozdzielczej nN napięciem UN = 0,4 kV (16 005 tys. odbiorców gr. IV i V)

3)           Grupa III - S = 5 ¸ 15 MW; zasilanie z sieci rozdzielczej SN (29 tys odbiorc.).

4)           Grupa II - S = 15 ¸ 50 MW; zasilanie z sieci rozdzielczej 110 kV.

5)           Grupa I - S > 50 MW; zasilanie bezpośrednio z sieci rozdzielczej napięciem 110 kV lub wyższym, tj. 220 lub 400 kV (gr. I i II - 300 odbiorców).

Linie elektroenergetyczne eksploatowane w Polsce

¨     napowietrzne wysokiego napięcia (NN, WN) o UN = 400, 220, 110 kV i 750 kV (aktualnie wyłączona),

¨     napowietrzne średniego napięcia (SN) o UN = 30, 20, 15, 10 i 6 kV,

¨     napowietrzne niskiego napięcia (nN)o UN poniżej 1 kV,

¨     kablowe: NN (400 kV prądu stałego) WN, SN i nN.

W zależności od UN ww. linie pełnią rolę linii:

¨     przesyłowych wysokiego napięcia,

¨     sieci rozdzielczej i dystrybucyjnej,

¨     sieci rozdzielczej i odbiorczej nn.

1.1. Linie przesyłowe wysokiego napięcia

Obejmują linie o UN = 750, 400, 220 kV prądu przemiennego oraz 400 kV prądu stałego. Tworzą KSE - eksploatacje prowadzi Spółka Akcyjna Polskie sieci Elektroenergetyczne.

Rys. 1.2. Schemat KSE (stan na 2005 rok)

Długość linii: 750 kV - 114 km; 400 kV - 4.830 km; 220 kV - 8.119 km.

Rys. 1.3. Europejskie systemy elektroenergetyczne

i ich powiązania z polską KSE

Rys. 1.4. Konstrukcje wsporcze jednotorowej linii

110 kV w układzie trójkątnym (a) oraz 220 kV w układzie płaskim (b)

Rys. 1.5. Łańcuch wiszący przelotowy jednorzędowy typu ŁP-110 kV z rożkami ochronnymi

1.2. Sieć rozdzielcza i dystrybucyjna

Sieć rozdzielczą stanowią linie napowietrzne i kablowe o UN = 110 kV prądu przemiennego (LN - 32 227 km; LK - 69 km). Sieć dystrybucyjną stanowią linie napowietrzne (LN) i kablowe (LK) SN o łącznej długości 299 654 km (w tym LK - 65 384 km).

1.3. Elektroenergetyczna sieć rozdzielcza i odbiorcza nN

Obejmuje linie napowietrzne (LN) i linie kablowe (LK) prądu przemiennego o UN < 1 kV o łącznej długości - 417 020 km; przyłącza o długości 147 795 km (w tym LK - 27 129 km) oraz linie prądu stałego o UN < 1,5 kV. W skład ww. sieci wchodzą:

¨     przewody i kable elektroenergetyczne (podstawowy element),

¨     elektroenergetyczne urządzenia łączeniowe, zabezpieczające, ochronne, sterujące i pomiarowe z obudowami, konstrukcje wsporcze LN i osprzęt kablowy.

Z sieci odbiorczej zasilane są instalacje, które ze względu na rodzaj zasilanych obwodów, dzielą się na instalacje:

¨     oświetleniowe

¨     siłowe

Ze względu na miejsce występowania instalacje elektryczne dzielą się na:

¨     nieprzemysłowe

¨     przemysłowe

¨     inne

W zależności od czasu użytkowania dzielą się na:

¨     stałe

¨     prowizoryczne (tymczasowe)

Tablica 1. Napięcia znamionowe sieci oraz urządzeń elektroenergetycznych prądu stałego i przemiennego nN, wg IEC 38

GŁÓWNE ZADANIA SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ

¨     dostarczać energię elektryczną w sposób niezawodny

¨     zapewnić odpowiednią jakość energii elektrycznej

¨     charakteryzować się dużą elastycznością

¨     zapewnić przesył energii elektrycznej przy minimalnych kosztach budowy i eksploatacji

¨     zapewnić bezpieczeństwo dla życia i mienia ludzkiego

1.4. KLASYFIKACJA SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH

Ze względu na rodzaj zastosowanego prądu

1.     Prądu stałego (w trakcji tramwajowej - 750 V i kolejowej 3 i 10 kV; linie przesyłowe 400 i 800 kV).

2.     Prądu przemiennego głównie o częstotliwości 50 Hz (USA - 60 Hz; niekiedy 25 i 16 2/3 Hz do bezpośredniego zasilania silników trakcyjnych).

Z punktu widzenia wysokości napięcia

Najprostszy i najczęściej stosowany podział (wg. wymagań PN-IEC 60364-4-41:2000) to na sieci niskiego i wysokiego napięcia.

Sieci niskiego napięcia to takie, w którym wartość skuteczna napięcia przemiennego nie przekracza 1 kV, a prądu stałego - 1,5 kV.

Sieci prądu przemiennego powyżej 1 kV, ze względu na wartość napięcia znamionowego dzieli się na:

¨     ultra wysokiego napięcia (UWN) - UN 735 kV,

¨     najwyższego napięcia (NN) - 220 kV UN 500 kV,

¨     wysokiego napięcia - (WN) - 60 kV UN 150 kV,

¨     średniego napięcia (SN) - 1 kV UN 60 kV.

Napięcia stosowane w polskich sieciach elektroenergetycznych:

a)     750 kV, 400 kV, (220 kV), 110 kV, (60 kV), (40 kV), (30 kV), 20 kV, 15 kV, (10 kV), 6 kV, (5 kV), a poniżej 1 kV głównie 380 V, a także (500 V) i (660 V),

b)    prądu stałego: 2, 4, 6, 12, 24, 48, 60, 80, 110, 160, 220, 440, 750, 1500, 3000 V i 400 kV (podmorska linia kablowa).

Ze względu na rodzaj zasilania

Rozróżnia się:

¨     linie jednostronnie zasilane - zwane też liniami otwartymi lub promieniowymi,

¨     linie dwustronnie zasilane - zwane także liniami zamkniętymi. Szczególnym przypadkiem linii dwustronnie zasilanej jest linia okrężna, zwana również pętlową zasilana z jednej strony,

¨     sieci węzłowe - muszą posiadać przynajmniej jeden węzeł zasilany z trzech stron.

Rys. 1.6. Sposoby zasilania linii elektrycznych:

a)    linia jednostronnie zasilania,

b)    linia dwustronnie zasilana,

c)     lina okrężna,

d)    sieć węzłowa

Rys. 1.7. Przykłady linii rozgałęzionych:

a) linia jednostronnie zasilana,

c)     linia dwustronnie zasilana

a)

                                                        b)

Rys. 1.8. Układy sieci promieniowych: a) dwuliniowy,

b) rezerwowany promieniowo

Rys. 1.9. Układy pętlowe dwuliniowe z możliwością zasilania:

a) w dwóch punktach, b) w czterech punktach

Rys. 1.9a. Przykład miejskiej sieci kratowej:

a, c ) sieci zamknięte, b, d) sieci otwarte

1.5. UKŁADY SIECIOWE

              W zależności od: napięcia znamionowego, przeznaczenia linii oraz sposobu uziemienia punktu neutralnego źródła zasilającego - stosuje się różne układy sieciowe. Stosowane w Polsce układy sieciowe podano na kolejnych rysunkach.

Rys. 1.11. Dwuprzewodowy system prądu stałego (stosowany głównie w trakcji)

Rys. 1.12. Trójprzewodowy system prądu stałego (linie przesyłowe prądu stałego)

Rys. 1.13. Trójfazowy trójprzewodowy system prądu przemiennego z bezpośrednio uziemionym punktem neutralnym

(sieci WN o napięciu: 110, 220, 400 i 750 kV)

Rys. 1.14. Trójfazowy trójprzewodowy system prądu przemiennego: a) z izolowanym punktem neutralnym, b) z pośrednio uziemionym punktem neutralnym (sieci SN o napięciu: 6, 15, 20 i 30 kV)

Trójfazowe nN sieci elektroenergetyczne prądu przemiennego w zależności od sposobu uziemienia punktu neutralnego źródła zasilającego mogą być wykonane jako z uziemionym lub izolowanym punktem neutralnym względem ziemi. Różne układy sieci nN - rys. 1.15.

Rys. 1.15. Układy trójfazowej nN sieci prądu przemiennego:

a)    sieć typu TN-C; b) sieć typu TN-S; c) sieć typu TN-C-S; d) sieć typu TT;

e) sieć typu IT z punktem neutralnym izolowanym, f) sieć IT z punktem neutralnym uziemionym przez iskiernik

L1, L2, L3 - przewody fazowe; N - przewód neutralny; PE - przewód ochronny;

PEN - przewód ochronno-neutralny;

UKSI - urządzenie kontroli stanu izolacji; I - bezpiecznik iskrowy

Pokazane układy nN różnią się od siebie:

¨     sposobem połącz...