tomaž jazbinšek - coretabela 3.6: zatezno polje 1 (oporišče št. 23, dv vitna vas - oporišče...

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO,

RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO

Tomaž Jazbinšek

NAČRTOVANJE TRANSFORMATORSKE

POSTAJE TP OREHOVEC

Diplomsko delo

Maribor, 2016

Univerza v Mariboru - Diplomsko delo

NAČRTOVANJE TRANSFORMATORSKE POSTAJE

TP OREHOVEC

Diplomsko delo

Študent: Tomaž Jazbinšek

Študijski program: VS Elektrotehnika

Smer: Močnostna elektrotehnika

Mentor: red. prof. dr. Jože Pihler

Somentor: asist. mag. Marjan Stegne

Lektorica: Mihaela Törnar, prof. zgo. in univ. dipl. prev. in tolm.

angl. j.

ii

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju, red.

prof. dr. Jožetu Pihlerju za

pomoč in vse nasvete pri pisanju

diplomske naloge. Prav tako se

za podporo in pomoč

zahvaljujem somentorju asist.

mag. Marjanu Stegnetu.

Posebno se zahvaljujem svoji

družini, ki me je med celotnim

študijem podpirala in mi nudila

vso potrebno podporo. Zahvala

gre tudi vsem ostalim, ki so mi

potrpežljivo stali ob strani.

iii

Načrtovanje transformatorske postaje TP

Orehovec

Ključne besede: električno omrežje, transformatorska postaja, dimenzioniranje,

srednjenapetostni daljnovod, kablovod

UDK: 621.314.21(043.2)

Povzetek

V diplomskem delu je prikazano načrtovanje nove transformatorske postaje TP

Orehovec z novim srednjenapetostnim napajalnim daljnovodom ali kablovodom.

Transformatorska postaja na območju Orehovca je nujna, saj je oskrba z

električno energijo tam slaba, ker se to območje trenutno napaja iz TP Vitna vas

preko dotrajanega nizkonapetostnega nadzemnega voda.

V uvodnih poglavjih je predstavljeno staro obstoječe stanje, v nadaljevanju pa

predlogi novih omrežij in opreme. V jedru diplomskega dela so predstavljeni

izračuni in rezultati, na podlagi katerih je izbrana oprema, katera je finančno

ovrednotena. Diplomsko delo je zaključeno s sklepnim poglavjem, kjer so posebej

opisani rezultati.

iv

Designing of TP Orehovec Transformer Station

Key words: electrical power system, transformer station, designing, medium-

voltage overhead line, wiring, cable

UDK: 621.314.21(043.2)

Abstract

The thesis shows the designing of a new transformer station TP Orehovec with a

new medium-voltage power transmission line or cable conduit. The transformer

station in the area of Orehovec is necessary because there is very poor power

supply due to the fact that currently this area is powered by Vitna vas transformer

station through dated low-voltage aerial line.

Introductory chapters demonstrate the existing status, and are followed by

proposals of new networks and equipment. The core of the thesis, demonstrates

the calculations and results, based on which the equipment was selected and

financially evaluated. The thesis is concluded with a final chapter containing the

demonstration of results.

v

KAZALO VSEBINE

KAZALO VSEBINE ............................................................................................................. v

KAZALO SLIK .................................................................................................................... vi

KAZALO TABEL ............................................................................................................... vii

SEZNAM UPORABLJENIH simbolov ............................................................................... ix

SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC .............................................................................. xii

1 Uvod ............................................................................................................................... 1

2 Predstavitev sedanjega stanja ......................................................................................... 3

2.1 Opis elektroenergetskih razmer na terenu ................................................................... 3

2.2 Enočrtne sheme sedanjega stanja ................................................................................. 4

2.3 Sedanja oprema ............................................................................................................ 8

3 Predlog novega omrežja in opreme .............................................................................. 10

3.1 Shematski prikaz SN 20 kV omrežja z umestitvijo nove TP 20/0,4 kV Orehovec in

napajalnim SN 20 kV daljnovodom ali kablovodom ....................................................... 11

3.2 Izbira med srednjenapetostnim nadzemnim vodom in kablovodom ......................... 14

3.3 Izračuni za načrtovanje nove TP Orehovec in dovodnega SN daljnovoda ................ 18

3.3.1 Izračun kratkostičnih razmer na SN strani .................................................... 18

3.3.2 Določitev potrebne moči transformatorja ...................................................... 26

3.3.3 Izračun potrebnih ozemljitev ......................................................................... 34

3.3.4 SN daljnovod 20 kV ...................................................................................... 36

3.4 Možnost priključitve malih sončnih elektrarn ...................................................... 50

4 Izbira opreme ZA novo TP Orehovec in napajalni sn daljnovod ................................. 56

4.1 Izbira opreme glede na izračune nazivne in kratkostične vrednosti .......................... 56

4.1.1 Oprema SN 20 kV daljnovoda Orehovec ............................................................ 56

4.1.2 Transformatorska postaja Orehovec.................................................................... 62

vi

4.2 Finančna ovrednotenja ............................................................................................... 66

5 Sklep ............................................................................................................................. 69

6 VIRI, LITERATURA................................................................................................... 71

7 PRILOGE ..................................................................................................................... 74

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Enočrtna shema obstoječe TP Vitna vas. .............................................................. 4

Slika 2.2: Shematski prikaz SN 20 kV omrežja iz RTP Krško izvod K2 Vrbinska vas do TP

Vitna vas. [3] ......................................................................................................................... 6


Vitna vas. [3] ......................................................................................................................... 7

Slika 3.1.: Shematski prikaz SN 20 kV omrežja, z možnim novim SN daljnovodom in TP

Orehovec [3]. ....................................................................................................................... 12

Slika 3.2: Shematski prikaz SN 20 kV omrežja, z možnim novim SN kablovodom in TP

Orehovec [3]. ....................................................................................................................... 13

Slika 3.3: Najpogostejši tipi razporeditev nadzemnih vodnikov na drogu [13]. ................. 14

Slika 3.4: Napetost na koncu 10 km dolgega daljnovoda (Al-Fe) in kabla (NA2XS2Y) pri

obremenitvah od 0 do 5 MVA [13]. .................................................................................... 15

Slika 3.5: Kapacitivnost nadzemnih vodov [13]. ................................................................ 16

Slika 3.6: Kapacitivnost

enožilnih kablov [13]. .......................................................................................................... 16

Slika 3.7: Zgradba kabla NA2XS2Y [13]. .......................................................................... 16

Slika 3.8: Nadomestna vezava daljnovoda in kablovoda [13]............................................. 17

Slika 3.9: Topološka shema SN 20 kV voda z novim napajalnim SN 20 kV daljnovodom.

............................................................................................................................................. 19

Slika 3.10: Tipska shema P2.1 priključitev elektrarne s samostojnim vodom na

nizkonapetostni izvod razdelilne omarice v TP postaji. Sestavna dela priključka

proizvajalca sta priključeni vod od TP do priključne merilne omarice in omarica sama [24].

............................................................................................................................................. 54

vii

Slika 3.11: Enočrtna shema priklopa sončne elektrarne v distribucijsko omrežje - TP

Orehovec. ............................................................................................................................. 55

Slika 4.1: Oprema za nosilne drogove [3]. .......................................................................... 56

Slika 4.2: Prikaz montaže horizontalnega ločilnega stikala tipa LSZ – TSN na lesen drog,

vpet v betonske klešče BK 4000 [3]. ................................................................................... 59

Slika 4.3: Prikaz opreme na armiranobetonskem drogu, tipa SB 2500/12 [3]. ................... 61

Slika 4.4: Enočrtna shema nove transformatorske postaje TP Orehovec. ........................... 65

KAZALO TABEL

Tabela 3.1: Podatki ohmske upornosti in induktivnosti za nazivni pesek daljnovodne vrvi

in kablov, ter rezultati impedanc. ........................................................................................ 20

Tabela 3.2: Podatki ohmske upornosti in induktivnosti za nazivni presek daljnovodne vrvi

in kablov ter rezultati impedanc. ......................................................................................... 22

Tabela 3.3: Število porabnikov in njihova skupna moč za izračun potrebne moči novega

transformatorja..................................................................................................................... 26

Tabela 3.4: Rezultati izračunanih kratkostičnih razmer, kontrola padcev napetosti ter

določitev vrednosti varovalk za izvod št. 1., smer Pišece tabela 3.3 po programu

ELEKTROELEMENT IZLAKE [5]. .................................................................................. 31

Tabela 3.5: Izračun kratkostičnih razmer, kontrola padcev napetosti ter določitev vrednosti

varovalk za izvod št. 2., smer Bojsno tabela 3.4 po programu ELEKTROELEMENTI

IZLAKE [5]. ........................................................................................................................ 32

Tabela 3.6: Zatezno polje 1 (oporišče št. 23, DV Vitna vas - oporišče št. 1, odcep DV

Orehovec). ........................................................................................................................... 37

Tabela 3.7: Montažna tabela. ............................................................................................... 37

Tabela 3.8: Zatezno polje (oporišče št. 1 – oporišče št. 11, odcep DV Orehovec). ............ 37

Tabela 3.9: Montažna tabela. ............................................................................................... 39

Tabela 3.10: Podatki in rezultati za nosilne lesene drogove vpete v armiranobetonske

klešče. .................................................................................................................................. 44

Tabela 3.11: Podatki in rezultati za armiranobetonske drogove. ........................................ 48

Tabela 3.12: Tipi konzol – razdalje med vodniki. ............................................................... 49

Tabela 3.13: Izračunane vrednosti izolacijskih razdalj med vodniki. ................................. 49

viii

Tabela 4.1: Vrednotenje celotnega objekta. ........................................................................ 68

ix

SEZNAM UPORABLJENIH SIMBOLOV

Ains vetru izpostavljena površina izolatorjev

Akon vetru izpostavljena površina konzol

Apol projekcija vetra izpostavljene površine vetra

c konstanta za distribucijska omrežja

Cc, faktor delovanja vetra na vodnik

cosφ faktor moči

Cx aerodinamičen faktor delovanja vetra

cx minimalna izolacijska razdalja

d premer vodnika

D1 ekvivalentni premer žledne obloge

Dpp od napetosti odvisna najmanjša izolacijska razdalja med izolatorji

Dx dejanska razdalja med vodniki

dzg, dk premer droga v vrhu in pri zemlji

Ed skupna obtežba

f1, f2, f3 korekcijski faktorji

fm,k, fm,d karakteristična upogibnost, projektna upogibnost trdnost

fp faktor prekrivanja

g tlak vetra

Gc faktor razpetine

I2n sekundarni nazivni tok

Ib izračunana tokovna obremenitev vodnika

Idop dopustni tok vodnika

Idyn nazivni zdržni temenski tok

Ii nazivna kratkostična izklopna zmogljivost

Ik trajni tok kratkega stika

Ikʺ začetni simetrični tok kratkega stika

Ikmin minimalni tok enopolnega kratkega stika

In nazivni tok

Inv nazivni tok varovalke

Ist udarni tok strele

x

Ithe temperaturno ekvivalenten kratkotrajni tok

Ithr nazivni kratkotrajni zdržni tok

iu udarni tok kratkega stika

Iv vzdržni tok kabla

Iz trajni tok vodnika

j gostota toka

k faktor za varovalke

K1 konstanta za kabel

ka količnik ki je odvisen od razporeditve vodnikov

kax količnik, ki je odvisen od razporeditve vodnikov

kcrit koeficient, ki upošteva zmanjšanje upogibnost nosilnosti zaradi bočne zvrnitve

kmod modifikacijski faktor

kt faktor za tračna ozemljila

l dolžina voda

L1, L2 dolžina razpetin levo in desno

lk dolžina izolatorskega sklopa

lv, li,ldroga višina vpetja vodnika, nadzemna višina droga, dolžina droga

m,n faktorja z enosmerne in izmenične komponente

Mskz, Mskk moment vetra na klešče pri spodnjem in zgornjem vijaku

n število vodnikov

Pcu izgube v navitju transformatorja

Pk nazivna moč elektrarne

Podj izračunana skupna moč odjemalcev

Pp prenosna moč

QCK natezna sila vodnikov

Qwc sila vetra na vodnike

Qwins obtežba vetra na izolatorske sklope

Qwkon obtežba na konzole

Qwpol sila vetra na drog

r ohmska upornost vodnika

Rs ohmska upornost

Rst udarna ozemljitvena upornost

xi

Rtr ohmska komponenta impedance transformatorja

Rzašč upornost ozemljitve

S presek, prerez kabla, vodnika

Skʺ kratkostična moč tripolnega stika na 20 kV zbiralkah v razdelilni

transformatorski postaji Krško

Sn nazivna moč

t čas kratkega stika

tgφ faktor izgube

tk dovoljen čaš kratkega stika

tv čas izklopa varovalke

U2n sekundarna nazivna napetost

UD maksimalna dopustna napetost ozemljitev

Uf napetost proti zemlji

uk napetost kratkega stika transformatorja

Un primarna nazivna napetost 20 kV

ur% ohmska komponenta napetosti kratkega stika transformatorja

ux% induktivna komponenta napetosti kratkega stika transformatorja

x induktivna upornost vodnika

Xs induktivna upornost

Xtr induktivna komponenta impedance transformatorja

Z20 skupna kratkostična impedanca

ZQ kratkostična impedanca voda v razdelilni transformatorski postaji Krško

Zq0,4 impedanca srednjenapetostnega omrežja preračunana na nizkonapetostno stran

Ztr impedanca transformatorja na nizkonapetostni strani

Zv impedanca omrežja

γM delni varnostni faktor lesa

faktor odvisen od razmerja R/X

ρ specifična upornost tal

σ natezna napetost vodnikov

σm,d dejanska upogibna trdnost

xii

SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC

DV Daljnovod

DVLM Daljinsko vodeno ločilno mesto

KB Kablovod

MO Merilna omarica

NN Nizkonapetostno

OALM Omarica avtomatskega ločilnega mesta

RP Razdelilna postaja

RTP Razdelilna transformatorska postaja

SN Srednjenapetostno

TP Transformatorska postaja

Načrtovanje transformatorske postaje TP Orehovec

1

1 UVOD

Oskrba z električno energijo je za vsakega posameznika, kakor tudi za družbo, zelo

pomembna. V današnjem času si več ne znamo predstavljati življenja brez luči, televizorja

ali gospodinjskih aparatov, ki so nam v veliko pomoč pri naših vsakdanjih opravilih.

Zaradi tega je pomembno, da smo z električno energijo preskrbljeni. Za to pa poskrbijo

dobro zasnovana distribucijska omrežja, ki naše domove napajajo z energijo iz

transformatorskih postaj.

Na območju Orehovca prihaja do slabe preskrbe z električno energijo zaradi slabih

napetostnih razmer. Obstoječe nizkonapetostno omrežje je dotrajano in potrebno

zamenjave, saj prihaja do velikih izpadov napetosti. Trenutno se nizkonapetostno omrežje

napaja iz transformatorske postaje Vitna vas, ki je precej oddaljena od porabnikov, ti pa so

obenem zelo razkropljeni med seboj. Povečuje se tudi potreba po energiji pri obstoječih

porabnikih in novih porabnikih. Zaradi vseh teh razlogov prihaja do velikih padcev

napetosti pri končnih porabnikih.

Posledično smo se odločili, da se v diplomskem delu posvetimo dimenzioniranju nove

transformatorske postaje TP Orehovec 20/0,4 kV, ki bo to območje lahko kakovostno

oskrbovala z električno energijo. Poleg transformatorske postaje TP Orehovec, ki jo bomo

umestili v centralni del nizkonapetostnega omrežja, da ne bi prihajalo do prevelikih padcev

napetosti, moramo v prostor umestiti še dovodni srednjenapetostni 20 kV vod, ki bo

napajal omenjeno transformatorsko postajo. Za napajanje nove transformatorske postaje

bomo izbirali med srednjenapetostnim daljnovodom ali kablovodom. Vse bo ponazorjeno z

enočrtnimi shemami, ki bodo prikazovale tako staro, obstoječe, stanje kot tudi možna nova

stanja.

Izračuni za kratkostične razmere, na podlagi katerih bomo kasneje izbirali opremo, bodo

izdelani po standardnem postopku. S programom ELEKTROELEMENT IZLAKE bomo

naredili izračune za kratkostične razmere in padce napetosti ter določili varovalke na

nizkonapetostnih izvodih transformatorske postaje.

V programu Electra »CGS«, ki omogoča računalniško računanje povesov, bomo simulirali

in preračunali zdržne sile, povese, največje obremenitve ter varnostne razdalje med vodniki

za srednjenapetostni 20 kV daljnovod, ki bo napajal transformatorsko postajo 20/0,4 kV

Orehovec.


2

Predstavili bomo tudi možnost priključitve manjše sončne elektrarne na novo

transformatorsko postajo TP Orehovec.

Končno, bomo na podlagi izračunov in njihovih vrednosti izbrali opremo, ki jo bomo

uporabili tako za transformatorsko postajo kot za srednjenapetostni daljnovod. Oprema bo

izbrana po tipizaciji Elektra Celje d.o.o.

Naredili bomo še finančno ovrednotenje celotnega objekta, ki zavzema tako

transformatorsko postajo kot srednjenapetostni daljnovod z vsemi elektromontažnimi in

gradbenimi deli, vključno z izbrano opremo.


3

2 PREDSTAVITEV SEDANJEGA STANJA

Na širšem območju Orehovca so se pojavile potrebe po večjem odjemu električne energije.

Zaradi razpršenosti porabnikov na tem območju in posledično njihove medsebojne

oddaljenosti, so napetostne razmere na tem območju zelo slabe, obenem pa je slabo tudi

obstoječe nizkonapetostno omrežje, ki je dotrajano in potrebno zamenjave.

2.1 Opis elektroenergetskih razmer na terenu

Na širšem območju Bizeljskega, kjer je v glavnem gričevnato podeželje, se nahajajo

srednjenapetostni (SN) 20 kV daljnovodi. To področje spada v distribucijsko območje

Elektra Celje, in sicer pod Nadzorništvo Bistrica ob Sotli.

Zaradi razgibanega terena, ki je poseljen s podeželskimi vasmi, ti daljnovodi napajajo

transformatorske postaje manjših nazivnih moči, in sicer od 100 kVA do 200 kVA, ki so

tukaj po večini izvedene na lesenih ali betonskih drogovih ter na aluminijastih ali železnih

jamborih. Zaradi že omenjene razpršenosti porabnikov prihaja do velikih padcev napetosti

na končnih odjemnih mestih. Tako na omenjenem območju obstaja problem zagotavljanja

kakovostne električne energije.

Na območju Pišec in Orehovca se bo zaradi slabih napetostnih razmer zgradila nova

transformatorska postaja. Potreba po le-tej je nujna, saj so padci napetosti precejšnji,

oskrba z električno energijo pa je pri končnih porabnikih motena. Trenutno se to območje

napaja z električno energijo iz transformatorske postaje Vitna vas, ki ima nazivno moč 100

kVA. Ker so razdalje nadzemnih vodov od transformatorske postaje do končnih odjemnih

mest velike, preseki vodnikov pa so majhni, ni več možno zagotavljati kakovostne

električne energije. Zgoraj omenjeno območje s petindvajsetimi odvzemnimi mesti se

napaja iz nizkonapetostnega (NN) izvoda BOJSNO, ki je varovan s tremi osemdeset

amperskimi varovalkami transformatorske postaje Vitna vas. Poleg tega je sedanja oprema

tega nizkonapetostnega nadzemnega voda stara in dotrajana, narašča pa število

novogradenj zidanic, vikendov ter stanovanjskih hiš, kar posledično pomeni večji odvzem

električne energije.


4

2.2 Enočrtne sheme sedanjega stanja

Transformatorska postaja (TP) Vitna vas, ki je izvedena na železnem jamboru in ima

nazivno moč 100 kVA, se napaja preko SN 20 kV voda. TP Vitna vas okolico napaja z

električno energijo preko petih NN vodov.

Slika 2.1: Enočrtna shema obstoječe TP Vitna vas.


5

Zaselek Orehovec, kjer bomo zgradili novo TP, se sedaj napaja iz NN izvoda Orehovec, ki

je varovan z NN 80 A varovalkami. TP Vitna vas je na SN strani varovana z

visokonapetostnimi 10 A varovalkami, izklopimo pa jo lahko z ločilnim stikalom št. 184,

ki je prikazano na sliki 2.3.

TP Vitna vas se v normalnem obratovalnem stanju napaja iz razdelilne transformatorske

postaje (RTP) Krško – izvod K2 Vrbinska vas. Prvi del izvoda K2 Vrbinska vas je izveden

iz SN kablovoda oznake NA2X(F)2Y 3×1×240 mm², drugi del pa je izveden preko SN

daljnovoda različnih presekov vrvi tipa Al-Fe. TP Vitna vas pa je možno prenapajati tudi iz

drugih smeri, v nadaljevanju pa je prikazano normalno obratovalno stanje, v katerem se

napaja TP Vitna vas.

Shematski prikaz SN 20 kV omrežja iz RTP Krško izvod K2 Vrbinska vas do TP Vitna vas

je prikazana na slikama 2.2 in 2.3.


6


Vitna vas. [3]


7


Vitna vas. [3]


8

2.3 Sedanja oprema

Sedanjo opremo sestavljata SN (20 kV) in NN (0,4 kV) del. SN vod sestavljata kablovod

tipa NA2X(F)2Y 3×1×240 mm² in daljnovod, katerega vodniki so tipa Al-Fe, presekov

3×95 mm², 3×70 mm² in 3×35 mm². Za preklapljanje različnih stanj obratovanja in ločilnih

mest imamo na SN vodu postavljena ločilna stikala in ločilnike kakor je prikazano na

slikama 2.2 in 2.3. Oporišča sestavljajo leseni drogovi in A-drogovi, vpeti v betonske

klešče, betonski drogovi, železni in aluminijasti jambori ter zidane podeželske

transformatorske postaje.

TP Vitna vas je montirana na železnem jamboru. Na SN strani 10 A varovalke ščitijo

transformator ENERGOINVEST 100 kVA. NN stran transformatorja je varovana s 125 A

varovalkami, vsak NN izvod pa z varovalkami od 63 do 80 A. NN varovalke so vpete v

podnožje LV1D250, ki je nameščeno v NN omarico. Vse skupaj je povezano preko

bakrenih vodnikov 30×5 mm2 s prenapetostnimi odvodniki tipa RAYCHEM HDA20-NFF.

Transformatorsko postajo Vitna vas prikazuje slika 2.1.

Porabniki na območju Orehovca se napajajo preko nizkonapetostnega nadzemnega

električnega voda ter kablovoda. Vodniki nizkonapetostnega nadzemnega voda so vrvi tipa

Al-Fe različnih presekov. Dolžina teh vodnikov je cca. 3000 m. Nizkonapetostni priključki

so po večini izvedeni s kablovodi tipa NAYY različnih presekov. Dolžina teh kablovodov

je cca. 1000 m. Al-Fe vodniki so pritrjeni na keramične izolatorje, kateri so priviti v

kostanjeve drogove. Ta nizkonapetostni nadzemni vod se napaja iz nizkonapetostnega

izvoda Orehovec, varovanega s 3×80 A varovalkami transformatorske postaje Vitna vas,

nazivne moči 100 kVA.

Nizkonapetostni nadzemni vod in kablovod:

Vodniki – Al-Fe 4×70 mm²

Vodniki – Al-Fe 4×50 mm2

Drogovi – leseni (kostanjevi)

Izolatorji – keramični

Kabel – NAYY 4×70+2,5 mm²


9

Transformatorska postaja (TP) Vitna vas:

Objekt – jamborska železna

Vodniki na SN strani – Al-Fe 3×70 mm2

Varovalke na SN strani – 3×10 A

Transformator – ENERGOINVEST 100 kVA Yz5

Varovalke, glavne na NN strani – 125 A

Varovalke na NN izvodih – od 63 do 80 A

Vodniki na NN izvodu Orehovec – PP00 4×25 mm2

Prenapetostni odvodniki – RAYCHEM HDA20-NFF

Zbiralke – Cu 30×5 mm2


10

3 PREDLOG NOVEGA OMREŽJA IN OPREME

Na osnovi projektne naloge Elektra Celja je bil podan predlog za postavitev nove TP

Orehovec, ter njeno priključitev v SN omrežje.

TP Orehovec je potrebno zgraditi zaradi izboljšanja napetostnih razmer v naselju

Orehovec. Poleg tega bi se na novo transformatorsko postajo priključila manjša sončna

elektrarna nazivne moči 50 kVA.

Načrtovana TP Orehovec bo v SN 20 kV omrežje priključena preko daljnovoda (DV) ali

kablovoda (KB). DV, ki je prikazan na sliki 3.1, se priključi na obstoječi daljnovod 20 kV

Vitna vas na stojnem mestu št. 23 kot odcep, izvede se z vodniki tipa 3×70 AL1/11-ST1A

in bo imel 11 razpetin v skupni dolžini 826 m. Obstoječ drog DV Vitna vas št. 23 se

zamenja z armiranobetonskim, tipa Z12. Tudi zadnji drog novega DV št. 11, odcep

Orehovec, bo armiranobetonski, tipa SB 2500/12. Ostali vmesni drogovi bodo leseni in

vpeti v betonske klešče. Načrtovana transformatorska postaja bo tipska na

armiranobetonskem drogu št. 11, tipa SB 2500/12. V postaji bo nameščen transformator

nazivne moči 100 kVA z možnostjo povečanja na 250 kVA. Predvidena lokacija

transformatorske postaje bo ob dovozni cesti na parceli v katastrski občini Brezje.

KB, ki je prikazan na sliki 3.2, se prav tako priključi na obstoječ DV 20 kV Vitna vas,

stojno mesto št. 23, ki se ga zamenja z novim lesenim drogom, vpetim v betonske klešče,

na katerega se namesti kabelski izvod. KB se izvede s tremi enožilnimi kabli tipa

NA2XS(F)2Y 1×70/16 mm2, ki se položijo prosto v zemljo. Pri morebitnih križanjih se

bodo kabli zaščitili z zaščitnimi cevmi. Transformatorska postaja bo majhna, kompaktna v

pločevinastem ohišju, tipa IMP TEN 2/24. Postaja je dimenzionirana za nazivne moči

transformatorja do 250 kVA.

Vključitev v NN omrežje se izvede z NN zemeljskima kabloma. Po izgradnji in vključitvi

TP v NN omrežje se demontira cca. 800 m NN nadzemnega voda.

Pred pričetkom del je potrebno urediti zakoličenje predvidenih električnih vodov,

transformatorske postaje in komunalnih vodov. Po končanih delih se mora izdelati

geodetski posnetek SN vodov. Za posege na zemljiščih je potrebno upoštevati pogoje

soglasodajalcev in lastnikov zemljišč.


11

3.1 Shematski prikaz SN 20 kV omrežja z umestitvijo nove TP 20/0,4

kV Orehovec in napajalnim SN 20 kV daljnovodom ali

kablovodom

V nadaljevanju sta prikazani dve sliki, ki prikazujeta umestitev nove TP Orehovec z

daljnovodom oz. kablovodom.

Na sliki 3.1 je prikazan shematski prikaz umestitve nove TP 20/0,4 kV Orehovec v SN 20

kV omrežje z možnim novim SN 20 kV daljnovodom. Na sliki 3.2 pa je prikazan

shematski prikaz umestitve nove TP 20/0,4 kV Orehovec v SN 20 kV omrežje z možnim

novim SN 20 kV kablovodom.

Obe sliki, 3.1 in 3.2, se navezujeta na sliko 2.2.


12

Slika 3.1.: Shematski prikaz SN 20 kV omrežja, z možnim novim SN daljnovodom in TP

Orehovec [3].


13

Slika 3.2: Shematski prikaz SN 20 kV omrežja, z možnim novim SN kablovodom in TP

Orehovec [3].


14

3.2 Izbira med srednjenapetostnim nadzemnim vodom in kablovodom

Za SN povezovalni vod z novo TP smo izbirali med SN nadzemnim vodom in SN

kablovodom. Pri izbiri smo upoštevali njune značilnosti glede na njuno delovanje. Glede

na obratovalna stanja smo primerjali direktne in nične impedance kot posledice vpliva

zunanjih ali notranjih okvar.

V obeh primerih smo primerjali pretoke moči, izgube, padce napetosti, upornosti, hlajenje

in ozemljevanje.

V SN 20 kV distribucijskem omrežju se za prenos energije najpogosteje uporabljajo goli

nadzemni vodniki tipa Al-Fe 70/12 mm2, za vod vkopan v zemljo pa enožilni kabli tipa

NA2XS2Y 1×70 mm2 [23]. Za primerjavo smo izbrali vodnika enakega preseka in

materiala ter določili njune električne parametre. Ti parametri se razlikujejo glede na lego

kablov v zemlji in nadzemnih vodov na stebrih. Kapacitivnost in induktivnost vodnikov sta

odvisni od medsebojne oddaljenosti, kar pa lahko vpliva na jalove in delovne izgube na

vodu. Na sliki 3.3 so prikazane razporeditve nadzemnih vodnikov na drogu [13].

Slika 3.3: Najpogostejši tipi razporeditev nadzemnih vodnikov na drogu [13].

Z večanjem dolžine voda se veča tudi padec napetosti na vodu, saj ga povzroča tok, ki

steče po njem. V tem primeru nismo upoštevali kapacitivnosti vodov, ki teče po njih.

Kapacitivnost povzroča dvig napetosti v vodih, tako je iz slike 3.4 razvidno, da se je

razlika v padcih napetosti med kabli in nadzemnimi vodi še povečala v prid kablom. Slika


15

3.4 prikazuje padce napetosti za daljnovod in kablovod dveh tipov, katera zamenjujeta

nadzemni vod omenjenega preseka.

Slika 3.4: Napetost na koncu 10 km dolgega daljnovoda (Al-Fe) in kabla (NA2XS2Y) pri

obremenitvah od 0 do 5 MVA [13].

Pri izoliranih kabelskih vodnikih le-te lahko polagamo enega poleg drugega, pri tem pa nas

ne bo skrbel medfazni stik kakor pri golih nadzemnih vodnikih. Impedance vodnikov naj

bi bile na vodu čim manjše, saj s tem zmanjšujemo izgube in padce napetosti. Ohmska

upornost je odvisna od preseka vodnika in temperature obratovanja. Hlajenje daljnovodov

je predvsem odvisno od temperature okolice. Maksimalna dovoljena temperatura

obratovanja je 90 ºC v kratkem stiku pa 180 ºC.

Pri tej temperaturi vodniki še zagotavljajo dopustne mehanske in električne lastnosti.

Za padec napetosti na vodu vpliva tudi lastna medsebojna induktivnost, ki z večanjem

obremenitve vpliva predvsem na prečni padec napetosti.

V trifaznem sistemu vodnikov prikazuje slika 3.5 kapacitivnosti med vodniki ter vodniki in

zemljo. V primeru induktivnega bremena, kapacitivnost voda deluje kot kapacitivno

breme, katero kompenzira jalovo moč, ki se manjša, tako se pa manjša tudi obremenjenost

transformatorja.


16

Slika 3.5: Kapacitivnost nadzemnih vodov

[13].

Slika 3.6: Kapacitivnost

enožilnih kablov [13].

Pri kablih prikazujeta slika 3.6, in slika 3.7, da kapacitivnosti med vodniki ni, saj so

enožilni kabli ekranizirani in imajo okoli vodnika ovito kovinsko zaščito, ki zagotavlja

ustrezno izoliranost vodnika.

Slika 3.7: Zgradba kabla NA2XS2Y [13].

Zgradba kabla: 1 – Al vodnik, 2 – XLPE izolacija (2X), 3 – prevodnik in izolacijski zaslon,

4 – polprevodniški trak, 5 – bakren zaslon, 6 – ločilna plast, 7 – zunanja PE plast.

Za oba tipa vodov velja, da med zemljo in vodniki teče izmenični kapacitivni tok zaradi

spreminjanja napetosti. Za kablovode velja, da je ta tok od 20- do 30-krat večji od toka pri

nadzemnih vodih. Zaradi teh tokov nastajajo izgube na navidezni upornosti in

induktivnosti, s tem pa naraščajo izgube praznega teka, kar prikazuje slika 3.8 [13].


17

Slika 3.8: Nadomestna vezava daljnovoda in kablovoda [13].

Pri izbiri med daljnovodom ali kablovodom nas vedno zanima njihova prenosna moč.

Prenosna moč je odvisna od napetosti in toka. Napetost nam določa varnostno razdaljo

med vodniki, debelino izolacije ter izolacijske podpornike, tok pa nam določa dopustno

vrednost segrevanja vodnika in izolacije pri kablih.

Zaradi tega je pri daljnovodih pomembna mehanska trdnost, ki zagotavlja ustrezne

varnostne razdalje med vodniki.

Mehanska trdnost nas pri kablovodih zaradi njihove lege ne zanima tako, saj so vkopani v

zemljo. Pri kablovodu je pomembna temperatura pri kateri obratuje, zato obratovanje na

največji dopustni temperaturi ni priporočljivo, saj ta vpliva na staranje. S staranjem

izolacija izgublja svoje izolacijske lastnosti.

Za vodnike enakega preseka velja, da vodnik daljnovoda prevaja do 25 % večje tokove kot

kabel kablovoda.

Največja dopustna obratovalna temperatura za vodnike preseka 70 mm2 je 90 ºC.

Najpogosteje pa je priporočljiva obratovalna temperatura do 65 ºC, saj s tem zmanjšamo

izgube in zagotavljamo stabilnost sistema.

Zaradi boljšega hlajenja daljnovoda ugotavljamo, da je obremenjenost kablovoda manjša

za okoli 30 % glede na daljnovod.

Vodniki daljnovoda so ves čas v zraku, kar omogoča dobro ohlajanje zaradi konvekcije,

temu pripomore še veter, prav tako pa se ohlajajo tudi s sevanjem.

Pri kablovodih je hlajenje kabla malce slabše, saj ga debela izolacija otežuje. Na hlajenje

kabla vpliva več dejavnikov, kot so vlaga zemlje, temperatura in medsebojna lega kablov.

Kabli v zemlji se hladijo s prevajanjem toplote. Čim večja je vlažnost zemlje, tem boljše je

prevajanje, saj je voda boljši prevodnik toplote od zraka [13].


18

Na življenjsko dobo SN vodov vpliva več dejavnikov. Na staranje vplivajo obratovalna

leta, način obratovanja (konstantno, v presledkih), napetostne in tokovne obremenitve,

vremenske razmere, temperatura, vzdrževanje ter ostali dejavniki.

Pri primerjavi življenjske dobe daljnovodov in kablovodov upoštevamo, da so obratovali v

omejitvah, ki so predpisane za normalna obratovalna stanja.

Življenjska doba daljnovoda je ocenjena nekje med 40 in 50 let, čeprav zdržijo še mnogo

dlje (tudi do 80 let) vendar se jih obnavlja iz preventivnih razlogov.

Življenjska doba kablovodov je nekoliko krajša, saj je njihova šibka točka izolacija. Z leti

ta razpada in izgublja svojo izolacijsko sposobnost. Življenjska doba kablovoda je po 40

let, saj pri kablovodu po teh letih obstaja nevarnost kratkih stikov in drugih okvar. Za

razliko od daljnovodov se kablovodi starajo ne glede na to ali so v obratovanju ali ne. To

pa zaradi tega, ker se izolacija kablov slabša zaradi zunanjih dejavnikov [13].

3.3 Izračuni za načrtovanje nove TP Orehovec in dovodnega SN

daljnovoda

V nadaljevanju bomo predstavili izračune kratkostičnih razmer na SN in NN strani, izračun

potrebne moči transformatorja, izračun potrebnih ozemljitev ter izračune za SN 20 kV

daljnovod.

3.3.1 Izračun kratkostičnih razmer na SN strani

Načrtovana TP Orehovec bo priključena na nov SN 20 kV vod odcep Orehovec, kateri se

bo priključil na obstoječ DV 20 kV Vrbinska vas. DV 20 kV Vrbinska vas se v normalnem

obratovalnem stanju napaja iz RTP Krško – SN izvod J11-K2 Vrbinska vas. Po podatkih

Elektra Celje znaša kratkostična moč na 20 kV zbiralkah v RTP Krško Sk« = 350 MVA, čas

kratkega stika pa znaša t = 0,2 s.


19

Izračun kratkostične impedance SN 20 kV voda v RTP Krško

257,1

10350

10201,1

6

23

''

2

k

nQ

S

UcZ (3.1)

251,1995,0005,122 QQQQQQ ZXXXRZ (3.2)

125,0251,11,01,0 QQ XR (3.3)

(0,125 1,251) Q Q QZ R jX j (3.4)

Pomen oznak:

c - konstanta, za distribucijske vode je 1,1 [9].

QZ - kratkostična impedanca voda v RTP Krško,

nU - primarna nazivna napetost 20 kV,

"

kS - kratkostična moč tripolnega kratkega stika na 20 kV zbiralkah v RTP Krško, ki znaša

350 MVA.

Izračun kratkostične impedance SN 20 kV voda od RTP Krško do TP

Orehovec z odcepnim daljnovodom

Slika 3.9: Topološka shema SN 20 kV voda z novim napajalnim SN 20 kV daljnovodom.

Po topološki shemi na sliki 3.9, bomo izračunali kratkostične razmere na SN strani. SN

izvod K2 Vrbinska vas je izveden s tipi vodnikov, ki so navedeni v tabeli 3.1.


20

Tabela 3.1: Podatki ohmske upornosti in induktivnosti za nazivni pesek daljnovodne vrvi

in kablov, ter rezultati impedanc.

Nazivni presek vodnika in tip voda l (km) r (Ω/km) x (Ω/km) Rv (Ω) Xv (Ω)

1. NA2X(F)2Y 3×1×150/25 mm2 1,469 0,206 0,305 0,302 0,448

2. Al-Fe 3×95 mm2 3,188 0,306 0,276 0,976 0,880

3. Al-Fe 3×70 mm2 13,752 0,413 0,290 5,679 3,988

4. Al-Fe 3×35 mm2 1,852 0,835 0,315 1,546 0,583

5. Al-Fe 3×70 mm2 1052 0,413 0,290 0,434 0,305

Rv = 8,938 Xv = 6,204

)204,6938,8( jjXRZ VVV (3.5)

880,10)208,6938,8()( 2222 VVV XRZ (3.6)

Pomen oznak:

VZ - impedanca omrežja,

r )km/( - ohmska upornost vodnika na kilometer [11],

x )km/( - induktivna upornost vodnika na kilometer [11].

Izračun skupne kratkostične impedance SN 20 kV voda do TP Orehovec

)459,7063,9(

)208,6938,8()251,1125,0(

20

20

jZ

jjZZZ VQ (3.7)

737,11)459,7063,9()( 22202020 XRZ (3.8)

kjer pomeni:

20Z - skupna kratkostična impedanca.

Izračun začetnega simetričnega toka kratkega stika

08,1737,113

10201,1

3

3

20

"

Z

UcI nk kA (3.9)

kjer pomeni:

"

kI - začetni simetrični tok kratkega stika,


21

c - konstanta, za distribucijska omrežja je 1,1 [9].

Izračun udarnega toka kratkega stika

58,11008,1204,12 3" ku Ii kA (3.10)

04,198,002,198,002,1 459,7063,9

3320

20

eeX

R

(3.11)

kjer pomeni:

ui - udarni tok kratkega stika,

- faktor odvisen od razmerja R/X, [9].

Izračun trajnega kratkostičnega toka

Ker bo kratek stik daleč od generatorja, velja za trifazni kratki stik:

08,1" kkk III kA - v 20 kV omrežju (3.12)

kjer pomeni:

kI - trajni tok kratkega stika.

Izračun temperaturno ekvivalentnega kratkotrajnega toka

13,1)11,0(1008,1)( 3" nmII kthe kA (3.13)

kjer pomeni:

theI - temperaturno ekvivalenten kratkotrajni tok,

nm, - faktorja vplivanja enosmerne (faktor m=0,1) in izmenične komponente (faktor n=1)

udarnega toka kratkega stika [9].


22

Izračun kratkostične impedance SN 20 kV voda od RTP Krško do TP

Orehovec z odcepnim kablovodom

Slika 3.10: Topološka shema SN 20 kV voda z novim napajalnim SN 20 kV kablovodom.

Po topološki shemi na sliki 3.10, bomo izračunali kratkostične razmere na SN strani. SN

izvod K2 Vrbinska vas je izveden s tipi vodnikov, ki so navedeni v tabeli 3.2.

Tabela 3.2: Podatki ohmske upornosti in induktivnosti za nazivni presek daljnovodne vrvi

in kablov ter rezultati impedanc.

Nazivni presek vodnika in tip voda l (km) r (Ω/km) x (Ω/km) Rv (Ω) Xv (Ω)

1. NA2X(F)2Y 3×1×150/25 mm2 1,469 0,206 0,305 0,302 0,448

2. Al-Fe 3×95 mm2 3,188 0,306 0,276 0,976 0,880

3. Al-Fe 3×70 mm2 13,978 0,413 0,290 5,772 4,054

4. Al-Fe 3×35 mm2 1,852 0,835 0,315 1,546 0,583

5. NA2X(F)2Y 3×1×70/12 mm2 1,020 0,437 0,290 0,446 0,296

Rv = 9,042 Xv = 6,301

301,6042,9 jjXRZ VVV (3.14)

020,11)301,6042,9()( 2222 jXRZ VVV (3.15)

Pomen oznak:

VZ - impedanca omrežja,

r )km/( - ohmska upornost vodnika na kilometer [11],

x )km/( - induktivna upornost vodnika na kilometer [11].

Izračun skupne kratkostične impedance SN 20 kV voda do TP Orehovec

)552,7188,9(

)301,6063,9()251,1125,0(

20

20

jZ

jjZZZ VQ (3.16)


23

893,11)552,7188,9()( 22202020 XRZ (3.17)

kjer pomeni:

20Z - skupna kratkostična impedanca.

Izračun začetnega simetričnega tok kratkega stika

06,1893,113

10201,1

3

3

20

"

Z

UcI nk kA (3.18)

kjer pomeni:

"

kI - začetni simetrični tok kratkega stika,

c - konstanta, za distribucijska omrežja je 1,1 ([9], str.168).

Izračun udarnega toka kratkega stika

55,11006,1204,12 3" ku Ii kA (3.19)

04,198,002,198,002,1 552,7188,9

3320

20

eeX

R

(3.20)

kjer pomeni:


- faktor odvisen od razmerja R/X, ([9], str.49).

Izračun trajnega toka kratkega stika

Ker bo kratek stik daleč od generatorja, velja za trifazni kratki stik:

06,1" kkk III kA - v 20 kV omrežju (3.21)

kjer pomeni:

kI - trajni tok kratkega stika.


24

Izračun temperaturno ekvivalentnega kratkotrajnega toka

1,1)11,0(1006,1)( 3" nmII kthe kA (3.22)

kjer pomeni:

theI - temperaturno ekvivalentni kratkotrajni tok,



Iz izračunov kratkostičnih razmer na SN strani pod točko 3.3.1 je razvidno, da ni bistvene

razlike v vrednostih izračunanih impedanc in kratkostičnih tokov z odcepnim SN 20 kV

daljnovodom ali kablovodom do nove TP Orehovec. V obeh primerih smo predpostavili

vodnike enakega preseka, kot pa vemo iz točke 3.2, je prenosna moč kablovoda glede na

daljnovod pri enakem preseku vodnikov za okoli 25 % manjša, zato so v nadaljevanju

podani izračuni za kablovod, ki je manj ugoden.

Izračun potrebnega prereza kabla

V izračunu potrebnega prereza upoštevamo, da temperatura vodnika pred nastopom

kratkega stika ne bo višja od 90 ºC. Za kabel, tip NA2XS(F)2Y 1×70/16 mm2 [4] sme

znašati temperatura vodnika v kratkem stiku 250 ºC. Za čas trajanja kratkega stika 0,2 s

znaša gostota toka j = 207 A/mm2.

207

1011,1 3

j

IS the 5,36 mm2


25

2

3

2

1 10039,19,10

70

the

kIK

St s 37,20 s > 0,2 s (3.24)

kjer pomeni:

kt - dovoljen čas kratkega stika,

1K - konstanta, za kabel NA2XS(F), K=10,9 [14].

Izračunan čas kratkega stika je večji od časa delovanja zaščite, zato predvideni kabel

ustreza kratkostičnim in obremenitvenim razmeram.

Dimenzioniranje kablovoda glede na prenosno moč

Za kabel tipa NA2XS(F)2Y 1×70/16 mm2, 20 kV, znaša tokovna obremenitev kablov

položenih v trikot In=230 A, pri temperaturi okolice 20 ºC [14]. V izračunu upoštevamo

korekcijske faktorje za polaganje kablov.

6,18882,011230321 fffII nv A (3.25)

Pomen oznak:

vI - vzdržni tok kabla,

nI - nazivni tok kabla,

1f - korekcijski faktor ([11], str. 85),

2f - korekcijski faktor ([11], str. 87),

3f - korekcijski faktor ([2], str. 85).

Iz izračuna je razvidno, da vzdržni tok kabla 188,6 A ne presega dovoljene vrednosti 230

A.

Izračun prenosne moči


26

30,65336,188102033 3 znp IUP kVA (3.26)

kjer pomeni:

pP - prenosna moč,

nU - nazivna napetost omrežja 20 kV.

3.3.2 Določitev potrebne moči transformatorja

Potrebno moč transformatorja smo določili glede na skupno število porabnikov (n), ki

bodo priključeni na novo TP Orehovec in glede na njihove skupne moči (Podj). Za

porabnike smo upoštevali odjemno moč 2,6 kW in 3,5 kW, z upoštevanjem faktorja

prekrivanja istočasnosti (fP). Podatki za izračun so podani v tabeli 3.4.

Tabela 3.3: Število porabnikov in njihova skupna moč za izračun potrebne moči novega

transformatorja.

NN izvod Število porabnikov (n) Skupna moč Podj

(kW)

Faktor prekrivanja

(fp)

Varovanje izvoda Inv

(kVA)

št. 1 (smer Pišece) 9 27 1 3×50 A, (33 kVA)

št. 2 (smer Bojsno) 12 32,1 1 3×50 A, (33 kVA)

Skupaj 21 59,1 1 66 kVA

Izračun nazivne moči transformatorja

21,6295,0

1101,59

cos

3

podj

n

fPS kW (3.27)

Pomen oznak:

nS - nazivna moč,

odjP - izračunana skupna moč glede na stanje porabnikov,

pf - faktor prekrivanja,

cos - faktor moči.


27

Glede na izračun lahko določimo transformator moči 100 kVA, saj naša izračunana

nazivna moč znaša 62,21 kW. Če se ugotovi potreba po večji moči, se lahko vgradi

močnejši transformator do moči 250 kVA.

Impedanca SN omrežja preračunana na NN stran

3

23

23

2

2

2

204,0 1017,51020

1042,0737,11

n

n

qU

UZZ (3.28)

Pomen oznak:

4,0qZ - impedanca SN omrežja preračunana na NN stran,

20Z - kratkostična impedanca omrežja 20 kV,

nU 2 - sekundarna nazivna napetost,

nU - primarna nazivna napetost.

4,0

2

4,0

2

4,04,0 005,1 qqqq XXRZ (3.29)

33

4,0

4,0 1014,5005,1

1017,5

005,1

q

q

ZX (3.30)

334,04,0 10514,01014,51,01,0 qq XR (3.31)

34,04,04,0 10)14,5514,0()( jjXRZ qqq - v 20 kV omrežju (3.32)

3222 4,02 4,04,0 1016,500514,0000514,0qqq XRZ (3.33)

Impedanca transformatorja preračunana na NN stran

Nizkonapetostno opremo smo dimenzionirali za nazivno moč transformatorja 250 kVA,

čeprav naša nazivna moč transformatorja znaša 100 kVA. Upoštevali smo morebitno

povečanje potrebe po večji moči transformatorja.

3

3

232

2 1022,2810250100

1042,04

100 n

nktr

s

UuZ (3.34)


28

Pomen oznak:

trZ - impedanca transformatorja na NN strani,

ku - napetost kratkega stika transformatorja v % [10],

nS - nazivna moč transformatorja.

%3,1250

25,3100100%

n

cur

S

Pu (3.35)

kjer pomeni:

%ru - ohmska komponenta napetosti kratkega stika transformatorja v % [10],

cuP - izgube v navitju transformatorja v kW zaradi obremenitve [10].

%78,33,14 222

%

2

%% rkx uuu (3.36)

kjer pomeni:

%xu - induktivna komponenta napetosti kratkega stika transformatorja v %.

3

3

232

2% 1017,910250100

1042,03,1

100 n

nrtr

S

UuR (3.37)

3

3

232

2% 1067,2610250100

1042,078,3

100 n

nxtr

S

UuX (3.38)

31067,2617,9 jjXRZ trtrtr (3.39)

32222 1022,2802667,000917,0trtrtr XRZ (3.40)

kjer pomeni:

trR - ohmska komponenta impedance transformatorja v Ω,

trX - induktivna komponenta impedance transformatorja v Ω.

Impedanca do mesta kratkega stika na NN stran


29

334,04,0 1067,2617,91014,5514,0 jjZZZ trq 34,0 1081,3168,9 jZ (3.41)

3222 4,02 4,04,0 1025,3303181,000968,0XRZ (3.42)

41,198,002,198,002,13

3

4,0

4,0

1081,31

1068,933

eeX

R

(3.43)

kjer pomeni:

4,0Z - impedanca do mesta kratkega stika na NN strani.

Začetni simetrični tok kratkega stika

29,71025,333

1042,01,1

3 3

3

4,0

2"

Z

UcI nk kA (3.44)

kjer pomeni:

"

kI - kratkostični izmenični tok,

c - konstanta za distribucijska omrežja je 1,1 [2].

Udarni tok kratkega stika

53,1429,7241,12 " ku Ii kA (3.45)

kjer pomeni:


- faktor odvisen od R/X.

Temperaturno ekvivalentni kratkotrajni tok

64,7)11,0(1029,7)( 3" nmII kthe kA (3.46)

kjer pomeni:

theI - temperaturno ekvivalentni tok kratkotrajnega stika,




30

Izračun padcev napetosti v NN omrežju

Pri izračunu padcev napetosti upoštevamo padec napetosti od transformatorske postaje pa

do zadnjega porabnika v NN omrežju. Pri tem upoštevamo Splošne pogoje za dobavo in

odjem električne energije iz distribucijskega omrežja električne energije (Ur. List RS, št.

126/07) [25] in standard SIST EN 50160 [17].

lPkU % (3.47)

210

1

U

R

XtgR

ks

s

s

(3.48)

Pomen oznak:

P - prenosna moč (kW),

l - dolžina voda (km),

U - nazivna napetost (kV),

tg - faktor izgube (0,328),

sX - induktivna upornost (Ω/km),

sR - ohmska upornost (Ω/km).

Izračun kratkostičnih razmer in določitev varovanja izvodov

Za zaščito s samodejnim odklopom napajanja v TN sistemu morata zadostovati dva

pogoja. Prvi je ta, da je tok, ki nastane pri kratkem stiku faznega vodnika z nevtralnim

vodnikom, večji ali vsaj enak izklopilnemu toku varovalke. Drugi pogoj pa je ta, da je

nazivni tok varovalke enak ali večji od bremenskega toka. Ta dva pogoja sta zapisana v

spodnjih enačbah.

Prvi pogoj: ikII

; Z

UI

f

k ; niIkI

(3.49)

Drugi pogoj: bnvII

; cos3

n

bU

PI (3.50)


31

Pomen oznak:

Z - impedanca zanke (Ω),

kI - kratkostični tok (A),

fU - napetost proti zemlji (V),

nvI - nazivni tok varovalke (A),

iI - izklopilni tok varovalke (A),

k - faktor za varovalke (2,5),

cos - faktor moči (0,95),

zI - trajni tok vodnika ali kabla (A), [22],

vt - čas izklopa, v katerem bo varovalka pregorela, po »gL« karakteristiki varovalnih

elementov programa ELEKTROELEMENT IZLAKE [5].

Tabela 3.4: Rezultati izračunanih kratkostičnih razmer, kontrola padcev napetosti ter

določitev vrednosti varovalk za izvod št. 1., smer Pišece tabela 3.3 po programu

ELEKTROELEMENT IZLAKE [5].

Transformator/vodnik k P (kW) l (m) u (%) Z (Ώ) Iz (A) Ib (A) Ik (A) Ii (A)


32

TR 100 kVA / / / / 0,064 /

E-AY2Y-J 4×70+1,5 mm2 0,349 27,00 15 0,14 0,016 175

NAYY 4×70 mm2 0,349 27,00 84 0,79 0,090 175

Al-Fe 4×70 mm2 0,385 18,30 60 0,42 0,069 290

Al-Fe 4×50 mm2 0,487 18,30 120 1,07 0,178 170

Al-Fe 4×50 mm2 0,487 15,70 123 0,94 0,184 170

Al-Fe 4×50 mm2 0,487 13,10 100 0,64 0,150 170

Al-Fe 4×50 mm2 0,487 9,60 43 0,20 0,064 170

Al-Fe 4×50 mm2 0,487 7,00 73 0,25 0,109 170

Al-Fe 4×50 mm2 0,487 3,50 110 0,19 0,164 170

SKUPAJ / 27,0 728 4,64 1,088 170 41,00 216 125

Inv (A) 50

Inv max (A) 50

tv (sek) 4,93

Tabela 3.5: Izračun kratkostičnih razmer, kontrola padcev napetosti ter določitev vrednosti

varovalk za izvod št. 2., smer Bojsno tabela 3.4 po programu ELEKTROELEMENTI

IZLAKE [5].

Transformator/vodnik k P (kW) l (m) u (%) Z (Ώ) Iz (A) Ib (A) Ik (A) Ii (A)

TR 100 kVA / / / / 0,064 /

E-AY2Y-J 4×70+1,5 mm2 0,349 32,10 15 0,17 0,016 175


33

NAYY 4×70 mm2 0,349 32,10 71 0,80 0,077 175

NAYY 4×70 mm2 0,349 26,90 53 0,50 0,057 175

NAYY 4×70 mm2 0,349 24,30 122 1,04 0,131 175

NAYY 4×50 mm2 0,499 21,70 70 0,76 0,109 145

NAYY 4×50 mm2 0,499 19,10 128 1,22 0,198 145

NFA2X 4×70 mm2 0,314 13,90 70 0,31 0,067 198

NFA2X 4×70 mm2 0,314 10,40 97 0,31 0,091 198

NFA2X 4×70 mm2 0,314 7,80 37 0,09 0,035 198

NFA2X 4×70 mm2 0,314 2,60 94 0,08 0,091 198

SKUPAJ / 32,1 757 5,28 0,936 145 48,77 245,72 125

Inv (A) 50

Inv max (A) 50

tv (sek) 2,56

Iz obeh tabel, 3.4 in 3.5, je razvidno, da za oba NN izvoda izberemo NN varovalke

vrednosti 50 A, saj zadoščata obema zgoraj navedenima pogojema. Čas izklopa, v katerem

bo varovalka pregorela, pa je tudi v obeh primerih manjši od 5 s, kar je prav tako eden

izmed pogojev.

Preračun povezovalnega kabla transformator-nizkonapetostno dovodno polje

Za povezavo med nizkonapetostnim priključkom transformatorja in nizkonapetostno

omarico se uporabi kabel Cu N(A)2XY 4×70 mm2. Presek kabla izberemo glede na

sekundarni nazivni tok transformatorja (I2n), ter dopustni tok kabla (Idop), ki je 250 A [9],

faktor polaganja za polaganje ob zidu je 0,82 [2].

20525082,0 dopI A (3.51)

33,1444003

10100

3

3

2

2

n

nn

U

SI A (3.52)

kjer pomeni:

nI 2 - sekundarni nazivni tok,

dopI - dopustni tok kabla, ki je večji od sekundarnega nazivnega toka zato ta presek kabla

ustreza.


34

3.3.3 Izračun potrebnih ozemljitev

Zaščitna ozemljitev transformatorske postaje se izvede na vseh srednje- in

nizkonapetostnih kovinskih delih, ki običajno niso pod napetostjo, vendar pa v primeru

napak lahko pridejo pod napetost. V skladu z 48. členom [12] moramo izvesti združeno

zaščito – s priključitvijo nevtralne točke nizkonapetostnega navitja transformatorja

združimo zaščitno ozemljitev TP in obratovalno ozemljitev nizkonapetostnega omrežja.

V skladu s 24. členom [12] vrednost ozemljitvene upornosti RZ, zaradi odvodnikov

prenapetosti, ne sme znašati več kot 5 Ω. (RZ ≤ 5Ω )

Ozemljitev izvedemo s pocinkanim valjancem Fe-Zn 25×4 mm.

Dolžina zaščitne ozemljitve transformatorske postaje

725

1504,2

zaščRktl m (3.53)

Pomen oznak:

l - dolžina valjanca,

kt - faktor za tračna ozemljila [6],

- specifična upornost tal je 150 Ωm [21],

zaščR - upornost zaščitne ozemljitve v transformatorski postaji [12].

Združena ozemljitev transformatorske postaje

267,2150

340

k

d

Z

dzdr

Ir

U

I

UR (3.54)

158267,2

1504,2

zdrRktl m (3.55)


35

Ozemljitev armiranobetonskega droga

Nevtralno točko lahko imamo v našem primeru ozemljeno preko Petersenove dušilke ali

preko nizkoohmskega upora. Za Petersenovo dušilko velja, da je trajanje zemeljskega stika

daljše, zato ozemljitvena upornost Ru ne sme presegati vrednosti po SIST EN 50423-3-21.

[19].

920

180

Z

Du

I

UR (3.56)

kjer pomeni:

DU - maksimalna dopustna napetost ozemljitev, njena vrednost je 180 V,

ZI - tok zemeljskega stika, ki teče na mestu zemeljskega stika, njegova vrednost je 20 A.

Za specifično upornost tal vzamemo srednjo vrednost med (orana zemlja 100, vlažen pesek

200), ρ=150 Ωm. Glede na specifično upornost tal in ozemljitvene upornosti, izračunamo

dolžino valjanca.

409

1504,2

uRktl m (3.57)

Kadar pa imamo nevtralno točko ozemljeno preko nizkoohmske ozemljitve, upornost

zaščite Rzašč ne sme presegati vrednosti 5 Ω [21].

725

1504,2

zaščRktl m (3.58)

Pomen oznak:

l - dolžina valjanca (m),

kt - faktor za tračna ozemljila,

zaščR - upornost zaščitne ozemljitve (Ω).

Zaščitna ozemljitev proti streli


36

Zaradi velike verjetnosti, da bo prišlo do preskoka napetosti na vodnike, pri udaru strele v

steber določimo ozemljitveno upornost stebra Rst.. Trasa daljnovoda namreč poteka po

srednjem do zelo podvrženim atmosferskim vplivom. Za udarni tok strele Ist smo določili

30 kA [21].

2,530

155

st

stnst

I

UR (3.59)

Pomen oznak:

stR - udarna ozemljitvena upornost (Ω),

stnU - udarna zdržna napetost nateznega kompozitnega izolatorja NKI N/UU (NKI L/UU)

je 155 kV [20],

stI - udarni tok strele je 30 kA [21].

Zato potrebujemo naslednjo dolžino valjanca:

692,5

1504,2

zaščRktl m (3.60)

Da zagotovimo ustrezno ponikalno upornost in ustrezno delovanje prenapetostnih

odvodnikov, moramo v zemljo vkopati najmanj 69 m valjanca.

3.3.4 SN daljnovod 20 kV

Za projektiran SN daljnovod 20 kV smo predvideli enajst zateznih polj. SN 20 kV

daljnovod bo potekal med predvidenim novim armiranobetonskim drogom Z12, oporišče

št. 23, DV Vitna vas, ki se zamenja s starim in novo TP Orehovec, ki bo izvedena na

novem armiranobetonskem drogu št. 11 – odcep DV Orehovec. Podatke o zateznih poljih

smo naredili na podlagi obdelave vzdolžnega profila nadzemnega voda v programu

Electra, »CGS« [1], ki omogoča računalniško računanje povesov.


37

Profil vzdolžnega nadzemnega voda je sestavljen iz dveh zateznih polj, prvo zatezno polje

poteka od oporišča št. 23, DV Vitna vas, do oporišča št. 1, odcep DV Orehovec. Drugo

polje pa poteka med oporiščem št. 1 in oporiščem št. 11, odcep DV Orehovec. Rezultati so

prikazani v spodnjih tabelah.

Tabela 3.6: Zatezno polje 1 (oporišče št. 23, DV Vitna vas - oporišče št. 1, odcep DV

Orehovec).

Razpetina (m) Idealna razpetina ai (m) Kritična razpetina ak (m) Kritična temperatura uk (ºC)

a23 50 50 43,36 37,65

Tabela 3.7: Montažna tabela.

temp. (ºC) -20 -15 -10 -5 -0 5 10 15 20 25 30 35 40 -5+db

σ (daN/mm2) 7,32 6,63 5,95 5,30 4,67 4,08 3,55 3,08 2,68 2,36 2,10 1,89 1,72 8

F (daN) 595,11 539,10 483,73 430,89 379,67 331,70 288,61 250,40 217,88 191,86 170,73 153,65 139,83 650,40

f (m)

a23=50 m 0,15 0,16 0,18 0,21 0,23 0,27 0,31 0,35 0,40 0,46 0,52 0,58 0,64

0,61

Za prvo zatezno polje je iz rezultatov v tabelah 3.6 in 3.7, ki smo jih izračunali v programu

Electra »CGS« [1], razvidno, da največje sile na vodnike nastopijo pri temperaturi -5 ºC in

dodatnim bremenom, največji povesi vodnikov pa pri temperaturi +40 ºC.

Tabela 3.8: Zatezno polje (oporišče št. 1 – oporišče št. 11, odcep DV Orehovec).

Razpetina (m) Idealna razpetina ai (m) Kritična razpetina ak (m) Kritična temperatura uk (ºC)

a1 61

88,73 43,36 37,65

a2 73

a3 61

a4 71,5

a5 84,5

a6 86,5


38

a7 89

a8 131

a9 86

a10 33


39

Tabela 3.9: Montažna tabela.

temp. (ºC) -20 -15 -10 -5 -0 5 10 15 20 25 30 35 40 -5+db

σ (daN/mm2) 3,34 3,09 2,87 2,69 2,52 2,39 2,26 2,16 2,06 1,98 1,90 1,83 1,77 8,00

F (daN) 271,54 251,21 233,33 218,69 204,87 194,30 183,73 175,60 167,47 160,97 154,47 148,77 143,90 650,40

f (m)

a1=61 m 0,48 0,53 0,56 0,60 0,64 0,67 0,72 0,75 0,78 0,82 0,85 0,88 0,92

0,90

f (m)

a2=73 m 0,69 0,75 0,81 0,86 0,92 0,97 1,02 1,07 1,12 1,17 1,22 1,26 1,31

1,29

f (m)

a3=61 m 0,48 0,52 0,56 0,61 0,64 0,68 0,72 0,75 0,79 0,82 0,85 0,89 0,92

0,91

f (m)

a4=71,5 m 0,67 0,72 0,78 0,83 0,89 0,94 0,99 1,04 1,09 1,13 1,18 1,22 1,26

1,25

f (m)

a5=84,5 m 0,94 1,01 1,09 1,17 1,24 1,31 1,38 1,45 1,52 1,58 1,65 1,71 1,77

1,74

f (m)

a6=86,5 m 0,98 1,06 1,14 1,23 1,31 1,38 1,45 1,52 1,60 1,66 1,73 1,80 1,86

1,83

f (m)

a7=89 m 1,04 1,13 1,22 1,30 1,39 1,46 1,54 1,62 1,69 1,76 1,83 1,90 1,97

1,95

f (m)

a8=131 m 2,29 2,48 2,66 2,85 3,03 3,21 3,37 3,54 3,69 3,86 4,01 4,16 4,31

4,28

f (m)

a9=86 m 1,03 1,11 1,18 1,26 1,33 1,42 1,47 1,54 1,61 1,68 1,74 1,80 1,87

1,92

f (m)

a10=33 m 0,14 0,15 0,16 0,17 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27

0,26


40

Za drugo zatezno polje pa je, prav tako kot v prejšnjem primeru, iz rezultatov v tabelah 3.8 in

3.9, ki smo jih izračunali v programu Electra »CGS« [1], razvidno, da največje sile na

vodnike nastopijo pri temperaturi -5 ºC z dodatnim bremenom, največji povesi vodnikov pa

pri +40 ºC, razen v zateznem polju a9, kjer se največji poves pojavi pri -5 ºC z dodatnim

bremenom.

Dimenzioniranje oporišč daljnovoda

Pri dimenzioniranju oporišč daljnovoda smo upoštevali vplive na daljnovode in obtežbe po

standardih SIST EN 50341-1:2002 [18] in SIST EN 50423-3-21:2009 [19]. Predviden

daljnovod je na območju 1. vetrne cone, kar pomeni, da se upoštevajo vrednosti tlaka vetra za

vode s skupno višino do 15 metrov nad zemljo maksimalno 50 daNm. Prav tako je glede

obtežbe žleda izbrana 1. cona, za katero je predpostavljen koeficient dodatne žledne obtežbe

g=1,6. Oporišča daljnovoda sestavljajo lesena oporišča, vpeta v betonske klešče ter

armiranobetonska oporišča.

Nosilna lesena oporišča

Za nosilna lesena oporišča daljnovoda smo izbrali smrekove impregnirane drogove, zgornjega

premera najmanj 16 cm. Oporišča so vpeta v armiranobetonske klešče z dopustnim upogibnim

momentom 2000 daNm ali 4000 daNm. Po standardu SIST EN 338:2010 [16] smo upoštevali

trdnostni razred lesa C30, ter normalni prirastek lesa 0,8 cm/m. Horizontalne obremenitve

smo preverili po standardu SIST EN 1995-1-1:2005 [15], za kontrolo pa smo izbrali najbolj

neugoden obtežilni primer.

Izračun horizontalnih obremenitev

sila vetra na vodnike [3]:

2

21 LLdCGqQ ccwwc (3.61)

kjer pomeni:

wcQ - sila vetra na vodnik.


41

sila vetra na drog:

polxwwpol ACqQ 1,1 (3.62)

Pomen oznak:

wpolQ - sila vetra na drog,

21, LL - dolžina razpetin levo in desno od droga (m),

35,1w [3],

q - tlak vetra, q = 50 daN/m2 [19],

cG - faktor razpetine [19],

cC - faktor delovanja vetra na vodnik [19],

d - premer vodnika (m),

1,1 - faktor odziva podpore,

xC - aerodinamičen faktor delovanja vetra,

polA - projekcija vetra izpostavljene površine vetra (m2).

Kontrola armiranobetonskih klešč

moment vetra na klešče pri zemlji:

wcvkvz QlM (3.63)

wpolv

kdz Ql

M

2 (3.64)

kdzkvzskz MMM ≤ 2000 daNm (4000 daNm) (3.65)

moment vetra na drog pri zgornjem vijaku klešč:

- velja za betonske klešče z dopustnim upogibnim momentom 2000 daNm:


42

1,1 iwcvvk lQM (3.66)

2

1,1iwpolvdk

lQM (3.67)

- velja za betonske klešče z dopustnim upogibnim momentom 4000 daNm:

6,1 iwcvvk lQM (3.68)

2

6,1iwpolvdk

lQM (3.69)

vdkvvkskk MMM ≤ 2000 daNm (4000 daNm) (3.70)

Pomen oznak:

vl - višina vpetja vodnika (m),

il - nadzemna višina droga (m),

skzM - moment vetra na klešče pri zemlji,

skkM - moment vetra na drog pri zgornjem vijaku klešč.

Kontrola lesenih oporišč

premer droga pri zemlji:

8,0 drogazgk ldd (3.71)

Pomen oznak:

zgd - premer droga v vrhu (cm),

drogal - dolžina droga (m),

kd - premer droga pri zemlji (m).

odpornostni moment droga pri zemlji:

31,0k

dW (3.72)

kjer pomeni:

W - odpornostni moment droga pri zemlji (kN).


43

projektna upogibna trdnost (dmf , ):

M

km

dm

fkf

,

mod, (3.73)

Pomen oznak:

modk - modifikacijski faktor, ki upošteva trajanja obtežbe in vpliva okolja, 1mod k [16],

kmf , - karakteristična upogibnost [16],

M - delni varnostni faktor lesa [16],

dmf , - projektna upogibna trdnost.

dejanska upogibna napetost:

dmcritskz

dm fkW

M,, (3.74)

kjer pomeni:

critk - koeficient, ki upošteva zmanjšanje upogibne nosilnosti zaradi bočne zvrnitve, 1critk

[16],

dm, - dejanska upogibna napetost.


44

Tabela 3.10: Podatki in rezultati za nosilne lesene drogove vpete v armiranobetonske klešče.

Št.

Op. L

(m)

dzg

(cm)

L1

(m)

L2

(m)

Apol

(m2)

Qwc

(kN)

Qwpol

(kN)

Mskz

(daN)

Mskk

(daNm)

fm,k

(N/mm2)

kcrit ·

fm,d

(N/mm2)

σm,d

(N/mm2)

tip

BK

1 9 16 50 61 1,76 1,52 0,92 1811,85 1594,03 30 23,08 14,11 4000

2 11 16 61 73 2,24 1,64 1,17 2479,97 2124,10 30 23,08 16,26 4000

3 10 16 73 61 2,00 1,62 1,04 2171,52 1829,21 30 23,08 15,71 4000

4 10 16 61 71,5 2,00 1,60 1,04 2152,11 1812,86 30 23,08 15,57 4000

5 10 16 71,5 84,5 2,00 1,90 1,04 2458,72 2071,14 30 23,08 17,79 4000

6 11 16 84,5 86,5 2,24 2,13 1,17 3020,69 2587,23 30 23,08 19,80 4000

7 11 16 86,5 89 2,24 2,19 1,17 3087,51 2644,46 30 23,08 20,24 4000

8 12 17 89 131 2,62 2,59 1,36 3969,81 3447,03 30 23,08 21,09 4000

9 11 16 131 86 2,24 2,52 1,17 3463,13 2966,18 30 23,08 22,70 4000

10 12 16 86 33 2,50 1,46 1,30 2566,94 2228,91 30 23,08 15,30 4000

Iz izračunov in rezultatov v tabeli 3.10 je razvidno, da izbrani nosilni drogovi, vpeti v

armiranobetonske klešče z dopustnim upogibnim momentom 4000 daNm, ustrezajo

izračunanim vrednostim. Vse izračunane vrednosti so manjše od vrednosti, ki so določene za

tip armiranobetonskih klešč.

Kontrola armiranobetonskih oporišč

Armiranobetonski drogovi imajo določeno dopustno horizontalno silo v vrhu, ki jo z

izračunom preverimo. Izračunana vrednost mora biti manjša od dopustne. Skladno s

standardom SIST EN 50423-3-21:2009 [19] upoštevamo najbolj neugodnega od izračunanih

obtežnih primerov po točkah A do F.

Natezna sila vodnikov pri +5 ºC:

2cos5

SnQCK (3.75)

Pomen oznak:

35,1C [3],

n - število vodnikov,


45

S - prerez vodnika v mm2,

- natezna napetost vodnikov pri +5 ºC oziroma -5 ºC,

5CKQ - natezna sila vodnikov pri +5 ºC.

Natezna sila vodnikov pri -5 ºC:

2cos5

SnQCK (3.76)

kjer pomeni:

5CKQ - natezna sila vodnikov pri -5 ºC.

Obtežba vetra na izolatorske sklope:

inswins AqQ 2,1 (3.77)

Pomen oznak:

1W [3],

q - tlak vetra v kN/m2,

insA - vetru izpostavljena površina izolatorjev v m2,

winsQ - obtežba vetra na izolatorske sklope.

Obtežba vetra na konzole:

konxwkon ACqQ (3.78)

Pomen oznak:

1W [3],

xC - aerodinamičen faktor delovanja vetra,

konA - vetru izpostavljena površina konzol v m2,

wkonQ - obtežba na konzole.


46

Obtežba vetra na drog:

polxwpol ACqQ 1,1 (3.79)

Pomen oznak:

1W [3],

polA - vetru izpostavljena površina droga v m2,

wpolQ - obtežba vetra na drog,

Obtežba žleda:

dfgn 0018,0 (3.80)

Pomen oznak:

f - faktor, ki je odvisen od cone obtežbe žleda,

d - premer vodnika v mm2,

ng - obtežba žleda.

Premer žledne obloge:

ngdD 00014,021 (3.81)

kjer pomeni:

1D - ekvivalentni premer žledne obloge.

Sila vetra na vodnik z žledno oblogo:

2

211

LLDCGqQ ccwc (3.82)

kjer pomeni:

cG - faktor razpetine [19],

cC - faktor delovanja vetra na vodnike [19].


47

Horizontalne obremenitve skupaj (obtežni primeri od A do F po standardu SIST

EN 50423-3-21:2009) [19]:

A: stalne obtežbe in obtežbe v smeri X pri +5 ºC

wwcwwpolwwkonwwinsCCKd QQQQQE 5 (3.83)

B: stalne obtežbe in obtežbe v smeri Y pri +5 ºC

22

)5( )()( wwcwwpolwwkonwwinscCKd QQQQQE (3.84)

C: stalne obtežbe in obtežbe vetra na vogal pri +5 ºC

2)5(

2

)5( cos)(sin)( wwcwwpolwwkonwwinswwcwwpolwwkonwwinsCCKd QQQQQQQQQE

(3.85)

D: stalne obtežbe, 30 % vetra v smeri X in obtežba žleda pri -5 ºC

)(3,0 )5(5 wwcwwpolwwkonwwinsCCKd QQQQQE

(3.86)

E: stalne obtežbe, 30 % vetra v smeri Y in obtežba žleda pri -5 ºC

2)5(

2

)5( )(3,0)( wwcwwpolwwkonwwinsCCKd QQQQQE

(3.87)

F: stalne obtežbe, 30 % vetra na vogal in obtežba žleda pri -5 ºC

2)5(

2

)5( cos)(sin)( wwcwwpolwwkonwwinswwcwwpolwwkonwwinsCCKd QQQQQQQQQE

(3.88)

kjer pomeni:

dE - skupna obtežba v kN.


48

Tabela 3.11: Podatki in rezultati za armiranobetonske drogove.

Št.

Op. tip droga

Qck(+5)

(kN)

Qck(-5)

(kN)

Qwins

(kN)

Qwkon

(kN)

Qwpol

(kN)

Qwc(-5)

(kN)

Ed

(kN)

dopustna

sila

(kN)

23 Z12 8,293 16,585 0,072 0,096 1,540 4,192 16,63 22,00

11 SB

2500/12 10,058 20,115 0,072 0,096 1,619 1,113 20,84 25,00

Iz izračunov in rezultatov v tabeli 3.11 je razvidno, da bo maksimalna sila, ki bo delovala v

vrhu armiranobetonskega droga tipa Z12 in SB 2500/12, zdržala, saj so vse sile izračunane po

točkah od A do F manjše od predpisanih. Tako znaša skupna sila za armiranobetonski drog

Z12 16,63 kN, njegova dopustna sila pa je 22 kN. Za armiranobetonski drog SB 2500/12 pa

znaša skupna sila 20,84 kN, njegova dopustna sila pa znaša 25 kN. Iz tega je razvidno, da sta

skupni sili v vrhu droga manjši od predpisanih dopustnih sil, zato drogova ustrezata.

Izračun razdalje med vodniki

Izračun izolacijske razdalje med vodniki na sredini razpetine oziroma na najneugodnejšem

mestu je narejen za vse razpetine na trasi daljnovoda. Minimalne izolacijske razdalje med

vodniki v mirnem zraku izračunamo po naslednji enačbi: (poglavje 5.4.3.1 SIST EN 50423-1)

[19].

app

k

a kDlf

kc

32,0)75,0(

10; (m) (3.89)

Pomen oznak:

ak - količnik odvisen od razporeditve vodnikov, tabela 5.4.3.1 SIST EN 50423-1 [19],

f - poves vodnika pri temperaturi +40 ºC brez vetra (m),

kl - dolžina izolatorskega sklopa, ki niha pravokotno na smer voda (m),

ppD - od napetosti odvisna najmanjša izolacijska razdalja (med fazami), tabela 5.5 SIST EN,

50423-1 [19], katera znaša za napetost 20 kV 0,25 m.


49

Tabela 3.12: Tipi konzol – razdalje med vodniki.

Tip konzole L1 (m) L2 (m) L3 (m) H1 (m) H2 (m) H3 (m)

UNI KUV 1000 Z 1,00 1,00 1,00 0 0 0

UNI KUV 1000 1,00 1,00 1,00 0 0 0

DELTA 2200 1,10 1,10 2,20 0 0 0

TSN 700 70 70 140 0 0 0

Kn 400, 600 1,00 1,20 0,20 1,00 1,80 0,80

Knd 600 1,20 1,20 0,00 1,00 1,80 0,80

V tabeli 3.12 so prikazane razdalje med vodniki vpetimi na različnih tipih konzol.

Pomen oznak:

L1 - horizontalna razdalja med vpetjem prvega in drugega vodnika,

L2 - horizontalna razdalja med vpetjem drugega in tretjega vodnika,

L3 - horizontalna razdalja med vpetjem prvega in tretjega vodnika,

H1 – vertikalna razdalja med vpetjem prvega in drugega vodnika,

H2 – vertikalna razdalja med vpetjem drugega in tretjega vodnika,

H3 – vertikalna razdalja med vpetjem prvega in tretjega vodnika.

Tabela 3.13: Izračunane vrednosti izolacijskih razdalj med vodniki.

Razpetina (m) Poves(m) ka1 ka2 ka3 c1 (m) c2 (m) c3 (m) D1 (m) D2 (m) D3 (m)

a23=50 0,64 0,63 0,21 0,21 0,68 0,68 0,68 0,88 0,88 1,75

a1=61 0,92 0,66 0,25 0,22 0,81 0,91 0,81 0,95 1,02 1,35

a2=73 1,29 0,66 0,25 0,22 0,93 1,04 0,93 1,33 1,81 1,34

a3=61 0,92 0,66 0,25 0,22 0,81 0,91 0,81 1,33 1,81 1,34

a4=71,5 1,25 0,66 0,25 0,22 0,92 1,03 0,92 1,33 1,81 1,34

a5=84,5 1,77 0,66 0,25 0,22 1,05 1,18 1,05 1,33 1,81 1,34

a6=86,5 1,86 0,66 0,25 0,22 1,08 1,21 1,08 1,33 1,81 1,34

a7=89 1,97 0,66 0,25 0,22 1,10 1,24 1,10 1,44 1,80 1,39

a8=131 4,32 0,66 0,25 0,22 1,54 1,75 1,54 1,56 1,80 1,55

a9=86 1,87 0,66 0,25 0,22 1,08 1,21 1,08 1,44 1,80 1,39

a10=33 0,27 0,66 0,22 0,22 0,66 0,53 0,53 1,06 1,08 1,59

Iz tabele 3.13 je razvidno, da vse dejanske razdalje med vodniki ustrezajo minimalnim

razdaljam izolacije.


50

Pomen oznak:

Dx – dejanska razdalja med vodniki (m),

cx – minimalna izolacijska razdalja (m),

axk - količnik odvisen od razporeditve vodnikov, tabela 5.4.3.1 SIST EN 50423-1 [19].

3.4 Možnost priključitve malih sončnih elektrarn

Podana je možnost priključitve manjše sončne elektrarne nazivne moči 50 kW, ki jo investitor

želi postaviti na streho gospodarskega poslopja, katero se nahaja v bližini nove

transformatorske postaje Orehovec. Sončna elektrarna bo montirana na predpripravljeno

nosilno pod-konstrukcijo, ki bo nameščena na strehi gospodarskega poslopja pod kotom 20º

in na katero bodo postavljeni moduli.

Predvidena sončna elektrarna bo vključena v nizkonapetostni sistem preko samostojnega

nizkonapetostnega kablovoda tipa NAYY-J 4×70 mm2 0,6/1 kV od omarice avtomatskega

ločilnega mesta (OALM) do priključne merilne omarice (MO) in naprej preko

nizkonapetostnega kablovoda tipa NAYY-J 4×70 mm2 0,6/1 kV, ki bo povezoval priključno

MO in nizkonapetostni izvod 3, (Rezerva) Sončna elektrarna, kateri se napaja iz energetskega

transformatorja TP 20/0,4 kV Orehovec. Proizvedena električna energija se bo merila z

reverzibilnim števcem, ki bo nameščen na nizkonapetostni plošči v MO. Slika 3.12 prikazuje

enočrtno shemo elektrarne in njeno priključitev v distribucijsko omrežje.

Podatki sončne elektrarne na osnovi soglasij za priključitev v distribucijsko omrežje:

- delovna moč (Pi) elektrarne znaša 49,92 kW pri cosφ=1,

- način vključitve v distribucijsko omrežje po tipski shemi P 2.1, Slika 3.11,

- klasifikacija sončne elektrarne – proizvodni priklop,

- način obratovanja - paralelno z elektro-energetskim sistemom,

- 1 × trifazni razsmernik,

- primarni vir energije je sonce,

- nazivna napetost razsmernika 400 V,

- frekvenca 50 Hz,

- predvidena letna proizvodnja sončne elektrarne je od 49,92 kWh/leto do 52,50 kWh/leto,

- priključno mesto – na nizkonapetostni izvod 3, TP Orehovec 20/0,4 kV,


51

- prevzemno-predajno mesto je MO za sončno elektrarno,

- kratkostična moč na 20 kV zbiralkah v RTP Krško znaša Skʺ=350 MVA, čas kratkega

stika pa znaša t = 0,2 s,

- primeru nastanka okvare na SN 20 kV omrežju deluje naprava za avtomatski ponovni

vklop s časovno zakasnitvijo 30 s.

Opis delovanja sončne elektrarne

Pri fotonapetostnih sistemih je najpomembnejši del razsmernik. Njegova naloga je

preoblikovanje enosmerne vhodne veličine (napetost, tok) v izmenično veličino. Zaradi

strogih kriterijev veljavnih standardov mora razsmernik delovati v širokem območju vhodnih

napetosti, kar omogoča dobro učinkovitost delovanja. Največja učinkovitost razsmernika je v

območju od 50 do 80 odstotkov nazivne moči, čeprav se ta v praksi redko doseže.

Ob okvarah ali nenormalnem stanju delovanja se razsmernik samodejno izklopi. Ponovni

vklop sledi po določenem časovnem intervalu od 10 sekund do nekaj minut, če razsmernik

ugotovi, da so napetost in frekvenca na izhodu v mejah za obratovanje ter, da generator

obratuje normalno.

Da je vpliv fotonapetostnega sistema na javno omrežje čim manjši, mora razsmernik

izpolnjevati zahteve predpisane s standardoma SIST EN 50438 [20], ki zahtevata da so tok,

napetost in frekvenca fotonapetostnega sistema skladni s parametri javnega elektro omrežja.

Ločilno mesto je nastavljeno tako, da odklopi elektrarno od omrežja v času t = 0,2 s tudi v

primeru izpada samo ene faze omrežne napetosti.

Zaščita na avtomatskem ločilnem mestu sončne elektrarne mora delovati v mejah nazivnih

vrednostih, in sicer nadnapetostna zaščita (+10 %), podnapetostna zaščita (-15 %),

nadfrekvenčna zaščita (>51 Hz), podfrekvenčna zaščita (>47 Hz).

Nastavitev zaščitnega releja mora biti potrjena s strani pooblaščene organizacije, ki se ukvarja

z nastavitvijo in preizkusom zaščite (lahko distributer).

Prenos električne energije

06,72cos4,03

92,49

cos3

n

kb

U

PI A (3.90)

Pomen oznak:


52

bI - izračunana tokovna obremenitev vodnika (A),

nU - nazivna napetost (kV),

kP - nazivna moč elektrarne (kW),

cos - faktor moči (1).

Kontrola pregoretja varovalnih vložkov

524,610363,33

4,095,0

3

95,0

3min

s

nk

Z

UI kA (3.91)

03363,002822,000541,04,0 trqs ZZZ (3.92)

Pomen oznak:

minkI - izračunan minimalni tok enopolnega kratkega stika (kA),

sZ - impedanca zanke (Ω),

trZ - impedanca transformatorja na NN strani (Ω),

4,0qZ - impedanca SN omrežja preračunana na NN strani (Ω).

Za trenutno pregoretje talilnega vložka (varovalke) v primeru enopolnega stika med faznim in

PEN vodnikom v NN omrežju mora biti izpolnjen naslednji pogoj:

5,255,8180

10524,650,2

3

min

v

k

I

Ik (3.93)

kjer pomeni:

bv II - nazivni tok varovalke (A).

Pogoj je izpolnjen, saj je izračunana vrednost večja od 2,5.

Nizkonapetostni kabel v transformatorski postaji Orehovec 20/0,4 kV se bo varoval z

varovalnimi vložki (varovalkami) zmogljivosti 80 A. Ti bodo kabel varovali pred kratkim

stikom in pred preobremenitvami.


53

Vpliv sončne elektrarne v primeru kratkega stika na distribucijskem omrežju

V primeru kratkega stika (KS) na omrežju bo sončna elektrarna napajala mesto kratkega stika

vse dokler ne bo prišlo do odklopa sončne elektrarne iz obratovanja (bodisi zaradi delovanja

zaščit na ločilnem mestu, bodisi zaradi izpada omrežne napetosti). Tok kratkega stika na

mestu napake bo tako napajan iz dveh strani, in sicer iz omrežja in iz strani sončne elektrarne,

zato se bo le-ta povečal. Sam doprinos sončne elektrarne skupnemu kratkostičnemu toku bo v

primerjavi s kratkostičnim tokom omrežja relativno majhen (le nekaj procentov), bo pa

povečal njegovo vrednost. Ker bo šlo za majhno povečanje kratkostičnega toka, lahko z

zagotovostjo trdimo, da je vsa do sedaj izbrana oprema primerno dimenzionirana, saj je po

podatkih proizvajalcev le-ta dimenzionirana za znatno višje vrednosti kratkostičnih tokov

(nazivni kratkotrajni zdržni tok in nazivni temenski zdržni tok), kot smo jih mi izračunali v

obravnavani nalogi.

Ozemljitve

Ozemljitve bodo izvedene tako, da bodo vsi kovinski deli povezani med seboj na ozemljitveni

sistem samega objekta. Izbran bo TN sistem. Izenačitev potencialov bo izvedena na zbiralki v

omarici avtomatskega ločilnega mesta. Da dosežemo ozemljitveno upornost priporočeno za

odvodnike prenapetosti, je potrebna naslednja dolžina pocinkanega valjanca: Fe-Zn 25×4 mm.

725

1504,2

ozRktl m (3.94)

Pomen oznak:

l - dolžina valjanca,

kt - faktor za tračna ozemljila [6],

- specifična upornost tal je 150 Ωm [21],

ozR - potrebna ozemljitvena upornost za odvodnike prenapetosti, 5ozR .


54

Slika 3.10: Tipska shema P2.1 priključitev elektrarne s samostojnim vodom na

nizkonapetostni izvod razdelilne omarice v TP postaji. Sestavna dela priključka proizvajalca

sta priključeni vod od TP do priključne merilne omarice in omarica sama [24].


55

Slika 3.11: Enočrtna shema priklopa sončne elektrarne v distribucijsko omrežje - TP

Orehovec.


56

4 IZBIRA OPREME ZA NOVO TP OREHOVEC IN

NAPAJALNI SN DALJNOVOD

4.1 Izbira opreme glede na izračune nazivne in kratkostične vrednosti

4.1.1 Oprema SN 20 kV daljnovoda Orehovec

Opremo za SN 20 kV daljnovod Orehovec smo izbirali glede na predhodno izračunane

vrednosti tokov. Daljnovod Orehovec se izvede s tremi golimi vrvmi tipa AL1/11-ST1A, (3 ×

Al-Fe 70/12 mm2), katerih presek ustreza glede na izračun št. 3.26.

V poglavju 3.3.4 so podani vsi izračuni, na podlagi katerih smo izbrali opremo daljnovoda, ki

je prikazana v tem poglavju.

Nosilni drogovi št. 1-10 so smrekovi impregnirani vpeti v armiranobetonske klešče tipa BK

4000, z minimalnim premerom v vrhu 16 cm, dolžine od 9 do 12 m. Na nosilnih drogovih,

tomaž jazbinšek - coretabela 3.6: zatezno polje 1 (oporišče št. 23, dv vitna vas - oporišče...

Documents