Električne lastnosti vodov Ohmske upornosti. Induktivnost vodov. Kapacitivnost vodov. Odvodnost vodov. Vod v svetlobi telegrafske enačbe.
Primarne konstante vodov Če opazujemo električni vod iz istega zornega kota kot električna vezja, mu moramo pripisati enake parametre kot jih ima električno vezje: upornost, induktivnost in kapacitivnost. Razen teh treh lastnosti poznamo pri vodih še odvodnost, ki je posledica nepopolnosti izolacije oz. dielektrika. Ker se pojavi na vodih širijo vzdolž voda z veliko vendar končno hitrostjo, parametri vodov niso koncentrirani ampak porazdeljeni. Zato jih podajamo na enoto dolžine. V homogenem vodu so vsi štirje parametri (upornost, induktivnost, kapacitivnost, odvodnost) vzdolž voda konstantni in jih zato imenujemo konstante voda (primarne konstante). Ohmsko upornost R in reaktanco X vektorsko seštejemo v impedanco Z. Zanimiva je primerjava impedanc in kotov vodov (nadzemnih daljnovodov in podzemnih kablov) z impedančnimi koti ostalih elementov elektroenergetskih sistemov, ki imajo koncentrirane parametre (generatorji, transformatorji). Preglednica: Impedančni koti elementov elektroenergetskega sistema tgϕ = X / R Generatorji 30 88 Transformatorji 10 50 84 89 Daljnovodi 1 10 45 84 Kablovodi 0,1 1 5 45 ϕ UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 2
X generatorji transformatorji daljnovodi Z = R + j X kabli tgϕ = X / R Generatorji 30 88 Transformatorji 10 50 84 89 Daljnovodi 1 10 45 84 Kablovodi 0,1 1 5 45 ϕ R ϕ UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 3
Induktivnost vodov Če teče po vodniku tok I, se vodnik zaradi trga toka obda z magnetnim poljem. Če se tok časovno spreminja, se spreminja tudi magnetno polje. Posledica spreminjajočega magnetnega polja je inducirana napetost v vodniku, ki ima nasprotno smer od pritisnjene napetosti (Lenzovo pravilo e = dφ/dt). Ta napetost de torej upira napetosti, ki žene tok skozi vodnik. Zato pravimo tej napetosti induktivni padec napetosti U L. Velikost padca napetosti je določena z obrazcem U = X I L L Če imamo opravka s tokom sinusne oblike, je X L = ω L, kjer je ω krožna frekvenca 1 ω = 2 π f [s ], L pa induktivnost vodnika v [V s/a] L Φ Ψ V s = = I I A Sestavljena je iz induktivnosti v zunanjosti in iz induktivnosti v notranjosti vodnika. UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 4
Induktivnost v zunanjosti H = I A 2 π r m a) Magnetne silnice imajo za raven in okrogel tokovodnik obliko koncentričnih krožnic. Smer magnetnega polja stoji pravokotno na polmeru, ki povezuje os tokovodnika z opazovano točko magnetnega polja. b) Smer magnetnega polja je opredeljena s pravilom desnega svedra. Če kaže konica svedra v smeri toka, kaže vrtenje desnega svedra smer polja. c) Jakost magnetnega polja je po iznosu enaka v vseh točkah na enaki razdalji r od osi vodnika. Magnetno polje je krožno simetrično. d) Za točko na dvojni razdalji pade jakost magnetnega polja na polovično vrednost. Jakost magnetnega polja je torej obratno sorazmerna razdalji r opazovane točke od osi vodnika. e) Jakost magnetnega polja je premo sorazmerna toku I skozi vodnik. Če obrnemo smer toka, se obrne tudi smer polja. UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 5
Polni, ravni vodnik, po katerem teče tok I, ima v obkrožujočem cilindru polmera x in debeline dx gostoto magnetnega pretoka B x = µ H = µ x I l V s 2 m 2 π x 1 x dx r v 2 Magnetni sklepi izven vodnika s polmerom r v do neke razdalje d znašajo: d Ψ zun µ I l µ I l d = Bx dx= dx= ln V s 2 π x 2 π r UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič d r v d r v Induktivnost dobimo, če magnetne sklepe delimo s tokom: L zun Ψ µ l I 2 π zun = = d ln V s r v [ ] v [ ] 6
Če v dobljeni izraz vstavimo permeabilnost obdajajočega sredstva in računamo na enoto dolžine (na m - µ 0 = 4 π 10-7 V s/a m), sledi: L zun 7 4 π 10 d 7 d H = ln = 2 10 ln 2 π r r m v v 1 x dx r v 2 Ta izraz lahko uporabimo tudi za izračun induktivnosti med dvema poljubnima točkama 1 in 2 izven vodnika: L zun µ 0 1 7 1 H ln d d = = 2 10 ln 2 π d d m 2 2 d UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 7
Induktivnost v notranjosti Magnetni pretok v notranjosti ne obsega vsega toka ampak samo en del. Pri enakomerni gostoti toka, je tok do polmera x sorazmeren površini: I = j A= j π r A I j A j x I I v 2 2 x x = x = π = = 2 A rv x I x x r v H I I x 2 x x = = 2 2 π x 2 π x rv H x rv rv rv 2 Ix I x not 0 x 0 0 2 2 π x 2 π x r 0 0 0 v Φ = µ H dx= µ dx= µ dx= r v µ µ I I = x dx= 2 π 4 π 0 0 2 rv 0 UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 8
Magnetne gostotnice oklepajo v notranjosti vodnika v povprečju polovico toka, ki jih ustvarja. Pravimo, da je sklepni faktor notranjega magnetnega pretoka ravnega vodnika k n =0,5 in je magnetni sklep notranjega magnetnega pretoka: µ 0 I µ 0 I Ψ not = κnot Φnot = 0,5 = 4 π 8 π Induktivnost v notranjosti vodnika na enoto dolžine je tako: L not Ψ not µ 0 H = = I 8 π m Za izračun skupne induktivnosti moramo oba prispevka sešteti (magnetne silnice računamo od osi vodnika do razdalje d: L L L µ d µ µ d 1 H 2 8 2 4 m 0 0 0 = zun + not = ln + = ln + π rv π π rv UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 9
Za izračun skupne induktivnosti moramo oba prispevka sešteti (magnetne silnice računamo od osi vodnika do razdalje d: L L L µ 1 H ln d µ µ d ln 2 8 2 4 m 0 0 0 = zun + not = + = + π rv π π rv Oba člena v oklepaju lahko tudi drugače zapišemo (µ 0 = 4 π 10-4 V s/a km): 7 d 1 L = 2 10 ln + = rv 4 7 d 0,25 7 d 0,25 = 2 10 ln + ln e = 2 10 ln ln e r r v v 7 d 7 d H = 2 10 ln 2 10 ln 0,25 = rv e r m 0,25 Kjer je r = re = GMR = rv e = 0, 779 rv ekvivalentni polmer, v literaturi poznan tudi pod imenom geometrijski srednji polmer. Predstavlja polmer manjšega vodnika, ki nima magnetnih silnic v notranjosti; njegova zunanja induktivnost je enaka vsoti notranje in zunanje induktivnosti dejanskega vodnika. UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 10
GMR 11
Geometrijski srednji polmeri (ekvivalentni polmeri) k r v masivni cilindrični vodnik 0,779 homogene vrvi 7 žic (10 50 mm 2 ) 0,726 19 žic (50 120 mm 2 ) 0,758 37 žic (150, 185 mm 2 ) 0,768 61 žic (240 500 mm 2 ) 0,772 dvokovinske vrvi(al/fe) 1 plast Al (50/30, 75/80,95/55, 120/70) 0,55 do 0,7 2 plasti Al 26 žic (70/12 360/57) 0,809 2 plasti Al 30 žic (170/40, 240/55, 350/80, 490/110) 0,826 3 plasti Al 54 žic (490/65) 0,810 GMR = r = r d n n e v 1i i= 2 (kakor za vodnike v snopu) UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 12
Induktivnost trifaznih vodov Izraz 4 d H L = 2 10 ln r km je veljaven tudi za trifazne vode, v katerih so fazni vodniki razporejeni v ogliščih enakostraničnega trikotnika in je med njimi razdalja d. Če fazni vodniki niso razporejeni v ogliščih enakostraničnega trikotnika in so razdalje med njimi d L1L2, d L2L3 in d L3L1, vodniki pa so prepleteni, je treba namesto razdalje d izračunati geometrijsko srednjo razdaljo: d = d = d d d 3 sr L1L2 L2L3 L3L1 UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 13
Računski zgled: Izračunajte induktivnost 35 kv daljnovoda, ki ima vodnike s prerezi 3 x 25 mm 2 Cu razporejene po priloženi skici. 1200 mm 1200 mm d d d d 3 3 sr = L1L2 L2L3 L3L1 = 1200 1200 2400 = 1520 mm rv 0,65 0,65 25 3,15 mm 2 = A = = r rv = 0,726 = 2,29 mm 4 d 4 1520 4 4 H L = 2 10 ln = 2 10 ln = 2 10 ln 664 = 13 10 r 2,29 km x = ω L= = Ω 1 4 3,14 s 13 10 H/km 0,4084 /km UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 14
Obratovalna reaktanca Množenje tako izračunane induktivnosti s krožno frekvenco ω = 2 π f nam da obratovalno reaktanco kot reaktanco za pozitivni (in negativni) sistem tokov: d X = ω L= ω 2 10 ln r 4 sr Za frekvenco 50 Hz ( ω = 314 s 1 ) dobimo : d X = 6,28 10 ln r 2 sr Ω km Ω km Induktivne reaktance nadzemnih trifaznih visokonapetostnih vodov so od 0,35 do 0,45 Ω/km. Odvisne so od napetosti (srednje razdalje) in polmera vodnikov (vodniki v snopu). UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 15
Geometrijske srednje razdalje med faznimi vodniki nadzemnih vodov pri različnih napetostih: U n [kv] 0,4 10, 20 35 110 220 400 d sr [m] 0,5 1,2 1,45 1,75 3 4 6,5 6,5 9 14 Za vodnike v snopu je potrebno pod r v izrazu za induktivnost razumeti geometrijski srednji polmer (ekvivalentni polmer): n r = n rv d1 i i= 2 A = 2 x 490/65 A = 980 mm 2 r = 0,65 A = 0,65 980 = 20,35 mm n r = r a = 15,3 400 = 78, 23 mm e 1i i= 2 Razmerje d sr /r je pri daljnovodu veliko število. Logaritmi velikega števila se malo spreminjajo in tako ostane reaktanca v mejah od 0,35 do 0,45 Ω/km. UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 16
17
Računski zgled: Izračunajte impedanco 400 kv daljnovoda Divača Sredipolje. Podatki o daljnovodu: vodnik 3x475/25 Al/AW, premer vodnika 2r = 29,1 mm, h 1 = h 2 = h 3 = 25 m, razdalja med fazami je a = 11,4 m, razdalja med vodniki v snopu je d = 400 mm, specifična upornost aluminija je ρ Al = 0,0294 Ω mm 2 /m. Vpliv zaščitnih vodnikov zanemarite. x [m] 32,3 m 25,0 m 0,2 m 11,6 m 23,0 m y [m] 18
r = 2 r/ 2 = 14,55 mm 3 r ekv = 14,55 400 400 = 132,5 mm 3 d sr = 11,4 11,4 22,8 = 14,36 m d L = = = = r 4 sr 4 4 4 2 10 ln 2 10 ln108, 4 2 10 4,68 9,37 10 H/km ekv x = ω L= = Ω 1 4 3,14 s 9,37 10 H/km 0, 294 /km 2 ρ l 0,0294 Ω mm /m 1000 m ohm = = = 2 0,02064 Ω / km r 3 A 3 475 mm z = (0,0206 + j 0,294) Ω /km 19
Impedanca zanke vodnik zemlja 20
Zaradi induktivnosti se snop tokovnic v zemlji zožuje, torej teče po manjšem prerezu. Posledica je večja upornost, ki je tem večja, čim višja je frekvenca. W m 2 2 L I µ H = = V 2 2 UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 21
Kako globoko segajo silnice - kje je navidezni povratni vodnik σ ( yz, ) = γ E( yz, ) UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 22
Pri izračunu induktivnosti je potrebno določiti, kako globoko vdrejo magnetne silnice v zemljo. Carson in Pollaczek sta prišla do presenetljivega rezultata: razdalja do katere sežejo magnetne silnice v zemljo, je predvsem odvisna od specifične upornosti tal in od frekvence. V Carsonovi vrsti zadoščata za našo natančnost že prva dva člena: d C = 1,852 µ ω γ 0 [ m] Pri obratovalni frekvenci 50 Hz je to krajše: [ ] dc = 93 ρ m Pri specifični upornosti zemlje 100 Ω m je to 1000 m! To je navidezna razdalja, do katere moramo računati magnetne silnice. Impedanca zanke vodnik zemlja je: 1,852 2 4 4 µ 0 ω γ Ω Zl = Rv + π f 10 + j 2 ω 10 ln r km Z l 93 = Rv + 0,05 + j 0,0628 ln r ρ Ω km UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 23
Medsebojna impedanca d Zl = Rv + 0,05 + j 0,0628 ln r C Ω km To je pravzaprav lastna impedanca zanke, ki je fiktivna, saj mora biti vedno povezana še z medsebojno impedanco med vodnikom in katerimkoli vodnikom oz. vodniki. UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 24
d jj h j h i h i D jj h j d C Zm = 0,05 + j 0,0628 ln d d C ij Ω km Pri tem je d ij razdalja med opazovanima vodnikoma, saj za indukcijo v drugem vodniku prihajajo v poštev samo tiste silnice, ki jih 'vrže' tok prvega vodnika preko drugega. UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 25
Impedance zaporedij v simetričnem prostoru Pozitivno in negativno zaporedje: Z = Z = Z Z Z ( ) ( ) 1 2 l m ( 1) R C C = v + 0,05 + j 0,0628 ln 0,05 j 0,0628 ln = r dij C ij = Rv + j 0,0628 ln = r dc d d = Rv + j 0,0628 ln r ij d d Ω km d UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 26
Nično zaporedje: Z = Z + 2 Z Z ( ) 0 l m ( 0) R C C = v + 0,05 + j 0,0628 ln + 2 0,05 + 2 j 0,0628 ln = r dij 2 dc dc = Rv + 3 0,05 + j 0,0628 ln = 2 r d = R + 0,15 + j 3 0,0628 ln v d 3 d C r d ij 2 ij Ω km d 3 r d ij 2 je geometrijski srednji (ekvivalentni) polmer snopa treh faznih vodnikov nični toki so v fazi! r = r = GMR = r d n e v 1i i= 2 n UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 27
Računski zgled: Izračunajte impedanco ničnega zaporedja skiciranega daljnovoda: Napetost U = 220 kv, fazni vodniki Al/Fe 490/65 s premerom 30,6 mm so razporejeni po skici. Specifična upornost aluminija je ρ Al = 10-6 /34 Ω m, ρ zemlje = 100 Ω m. Zanemarite vpliv zaščitnih vrvi. 28
Z = Z + 2 Z ( ) ( ) 0 l m d Z R R R ( 0) C C = v + z + j 0,0628 ln + 2 z + 2 j 0,0628 ln = re dsr = R + 3 R + j 3 0,0628 ln v 3 sr L1L2 L2L3 L3L1 z 3 e C 2 sr Ω km 3 3 3 6, 21 m 9,12 m 10,46 m 592 m 8, 4 m d = d d d = = = r r 3 e d X R R R Z 2 2 0, 65 (490 65) mm 0, 65 555 mm 1 r d d = + = = C v = 3 plasti Al 54 zic = 0,810 r = 12,4 mm r z e 1,852 = = 93 ρ = 930 m = 930000 mm µ ω γ 0 d = 12,4 8400 = 956 mm 2 3 2 sr -1 4 4 4 3 314 s 2 10 ln 3 0,0628 10 ln 972 3 0,0628 10 6,88 1,297 / km d 5,3 mm 930000 = = = = Ω 956 6 ρ l 10 Ω m 1000 m = = = 2 0,060 Ω / km 4 A 34 490 mm 4 ω µ 0 2 π f 4 π 10 2 4 = = = π f 10 = 0,05 Ω/ km 8 8 = 0,210 Ω / km ohm ( 0) = (0, 210 + j 1,297) Ω/km 29
Računski zgled: Za daljnovod Cirkovci Podlog, dolžine 50,91 km, 3 x Al/Fe 490/65 in Al/Fe 120/70, izračunajte obratovalne impedance ob upoštevanju vpliva zaščitne vrvi in zemlje (ρ = 300 Ω m). Podatki: Št. vodnika faza R' [Ω/km] Premer vodnika [mm] X koordinata [mm] Y koordinata [mm] 1 L1 0,059 30,60 3 900 17 240 2 L2 0,059 30,60 4 700 14 240 3 L3 0,059 30,60 5 500 11 240 4 0 0,2364 18,00 0 24 020 UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 30
y 37,2 31,0 L 2 3,25 28,0 L 1 25,0 L 3-4,7 0,0 3,9 5,5 x 31
Impedančna matrika[ω/km] za sistem dejanskih vodnikov: [ Z v ] 0,1047 + j 0, 7115 0, 0477 + j 0, 2972 0, 0479 + j 0,3211 0, 0473+ j 0,3072 0,0477 + j 0, 2972 0,1077 + j 0,7112 0,0480 + j 0, 2871 0,0474 + j 0,2865 = 0, 0479 + j 0,3211 0, 0480 + j 0, 2871 0,1080 + j 0, 7109 0, 0476 + j 0, 2707 0, 0473+ j 0,3072 0, 0474 + j 0, 2865 0,0476 + j 0, 2707 0,2834 + j 0,7410 UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 32
U = U U = Z I + Z I + Z I + Z I 0 L1 L2 L3 L1,1 L1,2 L1 L1 L1L2 L2 L1L3 L3 L1ZV ZV U = U U = Z I + Z I + Z I + Z I L2,1 L2,2 L2L1 L1 L2 L2 L2L3 L3 L2ZV ZV U = U U = Z I + Z I + Z I + Z L3,1 L3,2 L3L1 L1 L3L2 L2 L3 L3 L3ZV = U U = Z I + Z I + Z I + ZV,1 ZV,2 ZVL1 L1 ZVL2 L2 ZVL3 L3 Z ZV I I ZV ZV [ Z ] [ ] [ ] [ ] 1 f Zaa Zab Zbb [ Zba ] = = 0,1074 + j 0, 7115 0, 0477 + j 0, 2972 0, 0479 + j 0,3211 = 0,0477 j 0,2972 0,1077 j 0,7112 0,0480 j 0,2871 + + + 0, 0479 + j 0,3211 0, 0480 + j 0, 2871 0,1080 + j 0, 7109 0, 0473 + j 0,3072 1 0, 0474 j 0,2865 + [ 0,2834 + j 0,7410] 0,0476 + j 0,2707 0,0473+ j 0,3072 0,0474 + j 0,2865 0,0476 + j 0,2707 = [ ] 0,11470 + j 0,5899 0, 0533+ j 0,1835 0, 0521+ j 0, 2134 = 0, 0533 + j 0,1835 0,1117 + j 0, 6050 0, 0508 j 0,1865 + 0, 0521+ j 0, 2134 0, 0508 + j 0,1865 0,1097 + j 0, 6157 UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 33
UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 34
Impedance ničnega, pozitivnega in negativnega zaporedja dobimo s transformacijo: 1 [ Zs] = [ F] [ Zf] [ F] Transformacijska matrika je pri tem: 1 1 1 A = a a 2 1 a a 2 [ ] 1 1 1 1 1 = 1 3 1 2 a a [ ] 1 2 A a a Izvedimo transformacijo: [ Z s ] 0, 2161+ j 0,9925 0,0097 j 0,0037 0,0137 j 0,0019 = 0,0097 j 0,0037 0,0600 j 0,4090 0,0143 j 0,0146 + 0,0137 j 0,0019 0,0143 j 0,0146 0,0600 + j 0,4090 UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 35
Diagonalni elementi so obratovalne impedance ničnega, pozitivnega in negativnega zaporedja: Z Z Z ( 0) = l + 2 m = 0, 2161+ j 0,9925 [ Ω/ km] Z Z Z Z ( 1) = ( 2) = l m = 0,05997 + j 0, 40904 [ Ω / km] Iz teorije za dobro prepletene daljnovod eje znano, da so izvendiagonalni elementi enaki nič. V našem primeru to ni slučaj, saj je daljnovod le en odsek prepletanja. Večkrat zasledimo v literaturi merilo za nesimetrijo kot faktor nesimetrije, ki je definiran tako: N = Z Z ( 0,1 ) ( ) ( 0) Za naš primer je to: 0,0097 j 0,0037 N = = 0,0056 + j 0,0086 = 0,0102 0, 2161+ j 0,9925 UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 36
Računski zgled: Izračunajte impedanco ničnega zaporedja skiciranega daljnovoda: Napetost U = 500 kv, fazni vodniki 4 x Al/Fe 291/37,2, razdalja med snopi je d L1L2 = 17,6 m, razdalja med vodniki v snopu je a = 400 mm, ρ zemlje = 100 Ω m, specifična upornost aluminija je ρ Al = 10-6 /34 Ω m. Zanemarite vpliv zaščitnih vrvi. 17,6 m 17,6 m D1 D2 a 12 = 400 mm 1 2 L1 L2 L3 r a 23 = 400 mm 4 3 37
Z = Z + 2 Z ( ) ( ) 0 l m d Z R R R ( 0) C C = v + z + j 0,0628 ln + 2 z + 2 j 0,0628 ln = re dsr = R + 3 R + j 3 0,0628 ln v 3 sr L1L2 L2L3 L3L1 z 3 r d e C d 2 sr Ω km 3 3 3 17, 6 m 17,6 m 35,2 m 10903 m 22,17 m d = d d d = = = d r 2 0,65 (291 37, 2) mm 0,65 328 = + = mm 2 = 11,7 mm n e 1i i= 2 0 n r = r a = = = 4 4 8 11, 7 mm 400 mm 400 mm 565,6 mm 10,56 10 180 mm 1,852 3 2 3 2 dc = = 93 ρ = 930 m = 930000 mm re dsr = 180 22170 = 4456 mm µ ω γ X R R R Z 930000 = = = 4456 6 ρ l 10 Ω m 1000 m = = = 0,025 Ω / km 4 A 34 4 291 mm 4 ω µ 0 2 π f 4 π 10 2 4 = = = π f 10 = 0,05 Ω/ km 8 8 = 0,175 Ω / km ( 0) -1 4 4 4 3 314 s 2 10 ln 3 0,0628 10 ln 208 3 0,0628 10 5,34 1,006 / km v 2 z ohm = Ω = (0,175 + j 1,006) Ω/km 38
Impedance kablov Za kable induktivnost ne ugotavljamo z izračuni, ker bi bili rezultati precej netočni. Pri kablih je polmer vodnikov v primerjavi z medsebojno razdaljo velik, zato je razmerje d/r mnogo manjše kot pri daljnovodih. Induktivnost oz. induktivna upornost je tako precej manjša in jo določamo s pomočjo meritev. Za standardne izvedbe kablov najdemo podatke v priročnikih, pogosto dajejo napotke za izračun proizvajalci glede na način polaganja. Siemensov priročnik, Kajzerjev priročnik, skripta. Tip A: Kabel z bakrenimi (aluminijastimi) vodniki, izolacija iz termoplastičnih materialov na osnovi PVC in zaščitni omot v obliki plašča iz termoplastičnega materiala na osnovi PVC [N(A)YY]. UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 39
Tip B: Kabel z bakrenimi (aluminijastimi) vodniki, izolacija iz termoplastičnih materialov na osnovi PVC, koncentrično nameščenim bakrenim vodnikom in zaščitnim omotom v obliki plašča iz termoplastičnega materiala na osnovi PVC [N(A)YCWY]. UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 40
Tip C: Pasasti kabel z bakrenimi (aluminijastimi) vodniki, z naknadno impergnirano papirno izolacijo vodnikov (in pasu), z gladkim ekstrudiranim aluminijastim plaščem, zaščitni omot iz plasti elastomernega traku ali tanke plasti umetne mase in plašča iz termoplastičnega materiala na osnovi PVC [N(A)KLEY]. UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 41
Tip D: Kabel z bakrenimi (aluminijastimi) vodniki, z naknadno impregnirano papirno izolacijo vodnikov (in pasu), svinčenim plaščem z armaturo iz jeklenih trakov z zunanjo zaščito iz vlaknastih materialov [N(A)KBA]. 42
UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 43
44
Example of a single AC 400kV system carrying 1250 MVA (space depends on soil resistivity) UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 45
Example of two double AC 400kV circuits carrying 5000 MVA in total UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 46
UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 47
UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 48
Pregled realiziranih projektov s 400 kv kabli z izolacijo iz zamreženega polietilena Država/ kraj Danska Kopenhagen Danska Jutland Nemčija Berlin Japonska Tokio GB London Nizozemska Rotterdam Španija Madrid Avstrija Dunaj Italija Milano U [kv] 400 400 n 1 1 1 A [mm 2 ] 1600 1600 moč [MW] 975 800 dolžina [km] 22 14 položitev leto vzrok zemlja zemlja 1997 1999 mesto mesto 400 2 1200 Al 500 14,5 zemlja 2004 okolje 400 400 2 2 1600 1600 1100 1100 6,3 5,2 500 2 2000 900 40 tunel tunel tunel mostovi 1998 2000 mesto mesto 2000 mesto 400 1 2500 1600 20 tunel 2005 mesto 400 2 1600 1000 2,25 zemlja cev 2005 vodna cesta 400 2 2500 1390 12,8 tunel 2004 letališče 400 2 1200 600 1040 2 5,2 kanal tunel 2005 mesto 400 2 2000 1050 8,4 zemlja 2006 mesto
Auskreuzen der Kabelschirme (Cross-Bonding) zur Verringerung der Schirmverluste UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 51
Podzemni kabelski vod v prostoru 52
Primerjava pojavnosti nadzemnega in kabelskega voda v naravnem okolju 53
54
Blindleistungskompensations-Drosselspule 150 MVAr (Quelle: Siemens) UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 55
56
Povzetek strokovnih podlag in ugotovitve o možnostih vključitve ČHE Kozjak v slovensko prenosno elektroenergetsko omrežje naročnik: HSE Invest izdelovalci: A. Cof, R. Gostinčar, J. Hudoklin, L. Simončič, R. Vončina, J. Voršič Možnosti izvedbe različnih vrst povezav črpalne hidroelektrarne Kozjak v slovensko EE prenosno omrežje (UM FERI) Možnosti in vplivi 400 kv povezave ČHE Kozjak z obstoječim EE prenosnim omrežjem v kabelski izvedbi (EIMV) Recenzenti (prof. Marušič) so vprašanje obrnili Na kateri trasi je vpliv najmanjši? Ali je nadzemni vod oz. kabel sprejemljiv? 57
Nabor obravnavanih možnih rešitev ČHE Kozjak HRENCA RTP Maribor obstoječi dvosistemski 400 kv nadzemni vod RTP Mraibor RTP Kainachtal 400 kv kabelska povezava v strugi reke Drave ob novi avtocesti do struge reke Drave 400 kv kabelska povezava do stojnega mesta 23 trasa ob novi avtocesti novi dvosistemski nadzemni vod ČHE Kozjak stojno meso 23 (Hrenca) RTP Maribor trasa nova dvosistemska 110 kv povezava s težkimi vodi po Dravski dolini ali novi 400 kv nadzemni 58
1.Področje varstva narave ranljivost naravne ohranjenosti, ki vključuje geosfero, hidrosfero in biosfero ter območja varstva narave, za katere veljajo določeni režimi, ranljivost reliefa, ker je ta posebej ranljiv za KbV in ranljivost za ptice, ker je ta del biosfere posebej ranljiv za DV. 2.Področje varstva potencialov prostora potenciali za gozdarstvo, potenciali za poselitev, potenciali za turizem in rekreacijo v naravnem okolju ter potenciali za kmetijstvo. 3.Področje človekovega okolja ranljivost bivalnega okolja zaradi elektromagnetnega sevanja, ranljivost vidnega okolja ter ranljivost infrastrukture. Računsko optimirana koridorja sta izračunana s programskim orodjem ArcGIS in funkcijo»cost Weighted Distance«, in sicer na podlagi predhodno pripravljene analize ustreznosti za vodenje KbV oziroma DV ter začetne in končne stične točke posameznega energetskega voda. 59
Ocena skupne ranljivosti Število celic s to oceno Število vseh celic v koridorju Odstotek celic s to oceno Vsota vseh vrednosti celic (število celic x ocena) Poprečna ocena v koridorju 2 4977 34,3% 3 3393 14522 23,4% 4 6152 42,3% 44741 3,08 velikost celic ocena 2 ocena 3 ocena 4 25 m x 25 m majhen vpliv velik vpliv zelo velik vpliv 60
Ocena skupne ranljivosti Število celic s to oceno Število vseh celic v koridorju Odstotek celic s to oceno Vsota vseh vrednosti celic (število celic x ocena) Poprečna ocena v koridorju 2 116 0,7 % 3 14744 17592 83,8% 4 2732 15,5% 55392 3,15 velikost celic ocena 2 ocena 3 ocena 4 25 m x 25 m majhen vpliv velik vpliv zelo velik vpliv 61
Ocena skupne ranljivosti Število celic s to oceno Število vseh celic v koridorju Odstotek celic s to oceno Vsota vseh vrednosti celic (število celic x ocena) Poprečna ocena v koridorju 2 185 0,6% 3 23645 28536 82,9% 4 4706 16,5% 90129 3,16 velikost celic ocena 2 ocena 3 ocena 4 25 m x 25 m majhen vpliv velik vpliv zelo velik vpliv 62
Študijska literature M. Plaper: Elektroenergetska omrežja I, Univerza v Ljubljani, Ljubljana 1974 J. Voršič, T. Zorič,: Izračuni obratovalnih stanj električnih omrežij M. Horvat UM FERI, Maribor 2009 A. Cof, R. Gostinčar, Povzetek strokovnih podlag in ugotovitve o J.Hudoklin, L. Simončič, možnostih vključitve ČHE Kozjak v slovensko R. Vončina, J. Voršič prenosno elektroenergetsko omrežje HSE Invest, Ljubljana, Maribor, Novo mesto 2008 UM FERI Laboratorij za energetiko Jože Voršič 64