HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE - HO CIRED SO 5 - 05 4 . (10.) savjetovanje Trogir/Seget Donji, 11. - 14. svibnja 2014.

Tomislav Cerovečki Matej Cvitanović Institut za elektroprivredu i energetiku d.d. HEP-ODS d.o.o. tomislav.cerovecki@ie-.hr [email protected] Aleksandar Milković Institut za elektroprivredu i energetiku d.d. [email protected]

PRELAZAK SN MREŽE POGONA I SV. IVAN ZELINA (ELEKTRA ZAGREB) NA KONCEPCIJU 110/20 KV DO 2026. GODINE

SAŽETAK

Pogoni Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina su vanjski pogoni (mješovita gradska i vangradska potrošnja s nekoliko velikih industrijskih kupaca) distribucijskog područja Elektre Zagreb. Ova dva pogona zbog fizičke povezanosti te sličnosti u značajkama potrošnje, načina formiranja mreže i razine pripremljenosti 10 kV mreže za prelazak na 20 kV razinu moguće je promatrati kao jedinstvenu tehničku cjelinu Referat sadrži opis tehničkih značajki promatranog područja relevantnih za prelazak na 110/20 kV koncepciju. Analiziraju se očekivani moguće varijante i pozitivni učinci prelaska na koncepciju 110/20 kV (smanjenje gubitaka, poboljšanje naponskih prilika, povećanje pouzdanosti, jednostavnije vođenje pogona) sa osvrtom na troškove i potencijalne prepreke pri realizaciji dovršetka prelaska na koncepciju 110/20 kV. Rad se temelji na podacima i analizama provedenim u studiji: „Razvoj distribucijske mreže Pogona Dugo selo i Sv. Ivan Zelina Elektre Zagreb u razdoblju 2011.–2031.godine “ (IE d.d., 2012.).

Ključne riječi: 110/20 kV koncepcija, naponske prilike, smanjenje gubitaka, vođenje pogona

TRANSITION OF MV NETWORK OF AREAS DUGO SELO AND SV. IVAN ZELINA (ELEKTRA ZAGREB) TO 110/20 KV CONCEPT BY THE YEAR 2026

SUMMARY

Areas Dugo Selo and Sv. Ivan Zelina are external area (mixed urban and rural consumption with several large industrial customers) of distribution area Elektra Zagreb. These two areas due to physical connections and similarities in characteristics of consumption, ways of forming networks and the level of preparedness of the 10 kV network to switch to the 20 kV level can be viewed as a single technical unit The paper contains a description of the technical features of the observed areas relevant for the transition to the 110/20 kV concept. The expected possible variants and the positive effects of the transition to the concept of 110/20 kV (reduction of losses, improvemnt of voltage conditions , increased reliability, simpler operation management) are analyzed along with the reference to the costs and potential obstacles to the realization of complete transition to the 110/20 kV concept. The paper is based on data and analyses conducted in the study: "The development of the distribution network od areas Dugo Selo and Sv. Ivan Zelina Elektra Zagreb in the period from the year 2011 to 2031" (IE d. d., 2012. ) .

Key words: 110/20 kV concept, voltage conditions, reduction of losses, network operation

1 1. UVOD Pogon Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina smješteni su u sjeveroistočnom dijelu distribucijskog područja Elektre Zagreb. Područje pogona Dugo Selo čine gradovi Dugo Selo i te općine i dok područje pogona Zelina čine grad te općine , Preseka i Rakovica. Ostale osnovne značajke područja pogona Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina su: 1) Aktivne su čak četiri SN razine: 10 kV, 20 kV, 30 kV, 35 kV što čini vođenje pogona složenijim u dijelovima mreže. 2) U zadnjih 10 godina opterećenje je značajno poraslo (oko 50%) uz pojavu stagnacije porasta u zadnje 2-3 godine. 3) 10 kV mrežu karakterizira visok stupanj pripremljenosti za prelazak na 20 kV naponsku razinu. Svi kabelski vodovi imaju 20 kV naponsku izolaciju. 4) Dosadašnji razvoj te investicije koje su u tijeku usmjerene su ka napuštanju 35 (30) kV naponske razine te pripremi 10 kV mreže za prelazak na 20 kV naponsku razinu. 5) Postoje pogonski problemi s visokim padovima napona i opterećenjima transformatora. Vršno opterećenje pogona Dugo Selo u 2011. godini iznosilo je 31,5 MW, a pogona SV. Ivan Zelina 19,6 MW. Promjena vršnog opterećenja pogona Dugo Selo u razdoblju od 2001. do 2011. godine se kretala sa prosječnom godišnjom stopom porasta od 3,9%, dok za pogon Zelina prosječna godišnja stopa porasta je na razini od 3,0%.

2. KONFIGURACIJA MREŽE

2.1. TS 30(35)/x I TS 110/x kV I 30 kV mreža Srednjenaponska mreža pogona Dugo Selo napaja se (u normalnom pogonskom stanju) iz sljedećih pojnih točaka:

1) 4TS116 Dugo Selo je priključena na prijenosnu mrežu na 110 kV razini sa tri voda: prema TS Resnik, TS Žerjavinec i TS Križevci. Na 30 kV naponskoj razini iz 4TS116 Dugo Selo napaja se 3TS119 Vrbovec. Na 10 kV razini iz 4TS116 Dugo Selo napaja se konzum područja grada Dugog Sela i okolica. Vršno opterećenje na 10 kV razini u 2011. godini iznosilo je 22 MW. 2010. godine u 4TS116 Dugo Selo ugrađeno je novo 10(20) kV postrojenje, a 2013. godine ugrađen je dodatni transformator snage 40 MVA, naponske razine 110/10(20) kV. Na 30 kV razini 4TS116 Dugo Selo je rezervna pojna točka za napajanje 3TS118 Zelina. 2) 3TS119 Vrbovec napaja se iz 4TS116 Dugo Selo na 30 kV razini te opskrbljuje konzum grada Vrbovca i okolice veličine 12 MW na 10 kV razini. Značajan udio tereta čine veliki kupci priključeni na srednji napon od kojih je najveći PIK Vrbovec sa vršnim opterećenjem od 5,7 MW. U zadnjih 10 godina vršno opterećenje 3TS119 Vrbovec je upravo zbog velikih kupaca približno udvostručeno te postoji potreba za formiranjem 110 kV pojne točke koja bi zamijenila postojeću 30 kV pojnu točku 3TS119 Vrbovec čiji kapaciteti i povezanost sa sustavom postaju nedostatni i neadekvatni za sigurnu opskrbu rastućeg konzuma. Rezervno napajanje za 3TS119 Vrbovec osigurano je preko 35 kV voda iz TS 35/10 kV Tkalec (Elektra ).

Srednjenaponska mreža pogona Sv. Ivan Zelina napaja se (u normalnom pogonskom stanju) iz sljedećih pojnih točaka:

1) 4TS33 Žerjavinec izgrađen je 2006. godine, u vlasništvu je HOPS-a i značajno je čvorište prijenosne mreže. Na 110 kV razini povezan je sa TS Dugo Selo, TS Jertovec i TS Resnik i TS Dubec (dvostruki vod). Na 20 kV razini trenutno napaja konzum veličine 2,5 MW i to je prvi dio srednjenaponske mreže na području pogona Zelina koji radi na 20 kV pogonskom naponu. 2) 3TS114 Soblinec geografski se nalazi u neposrednoj blizini 4TS33 Žerjavinec, a na 30 kV razini se napaja radijalno preko 3TS10 Sesvete. Trenutno napaja konzum veličine oko 5 MW. U prvom petogodišnjem razdoblju planiranja (do 2016. godine) pojna točka 3TS114 Soblinec će biti napuštena. Postojeći izvodi uvest će se u 4TS33 Žerjavinec i prijeći će sa sadašnje 10 kV naponske razine na 20 kV naponsku razinu. 3) 3TS10 Sesvete napaja jedan izvod na području pogona Zelina (KV 916 – povezan sa mrežom napajanom iz 3TS114 Soblinec) čije vršno opterećenje iznosi 3,3 MW. U tijeku je izgradnja 110/20 kV pojne točke 4TS34 Sesvete koja će zamijeniti postojeću 30 kV pojnu točku 3TS10 Sesvete. Izvod KV916 također će prema planu do 2016. godine prijeći na 20 kV razinu.

2 4) 3TS118 Zelina napaja se na 35 kV razini iz 4TS117 Jertovec, dok na 10 kV razini napaja konzum grada Sv. Ivan Zelina i okolice, veličine oko 9 MW. Na 3TS118 Zelina vezano je i rasklopište Topličica sa međutransformacijom 10/20 kV, 8 MVA. Ova međutransformacija važna je zbog povezivanja sa 20 kV mrežom napajanom iz 4TS33 Žerjavinec. U zadnjih 10 godina vršno opterećenje 3TS118 Zelina značajno je poraslo. Veličina konzuma i razvoj okolne mreže uvjetuju potrebu za izgradnjom 110 kV pojne točke koja će u promatranom razdoblju planiranja zamijeniti postojeću 35 kV pojnu točku 3TS118 Zelina. Rezervno napajanje za 3TS118 Zelina osigurano je preko 30 kV voda 4TS116 Dugo Selo - RP Božjakovina – 3TS118 Zelina iz 4TS116 Dugo Selo. Rezervni smjer napajanja ne omogućava napajanje čitavog konzuma pri vršnom opterećenju pogona. 5) 3TS120 Vinično se napaja iz 4TS117 Jertovec, a na 10 kV razini napaja konzum veličine 2,5 MW. Rezervno napajanje za 3TS120 Vinično osigurano je preko 30 kV voda 4TS116 Dugo Selo - RP Božjakovina – 3TS118 Zelina iz 4TS116 Dugo Selo. Rezervni smjer napajanja ne omogućava napajanje čitavog konzuma pri vršnom opterećenju pogona. 6) 4TS117 Jertovec napaja na 35 kV razini 3TS118 Zelinu i 3TS120 Vinično. Sumarno opterećenje ovih dviju TS iznosi oko 12,5 MW odnosno oko 50% vršnog opterećenja (preostalih 50% je teret područja Elektre Zabok) transformatora 110/35 kV, 20 MVA u 4TS117 Jertovec. Problem preopterećenja 4TS117 Jertovec (125% Sn transformatora) prisutan je već nekoliko godina. Postojeći transformator snage 20 MVA zamijenit će se transformatorom snage 40 MVA.

Konfiguracija 30(35) mreže te TS 110/x kV i TS 35/x kV prikazana je na slici 1.

Slika 1. 110 kV i 30(35) kV mreža pogona Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina – sadašnje stanje

Kod nekoliko pojnih točaka javlja se problem s preopterećenjem transformatora, ili u normalnom uklopnom stanju ili prilikom ispada jednog od transformatora u TS:

3 1) U 4TS117 Jertovec ugrađen je jedan transformator snage 20 MVA, dok je vršno opterećenje u zadnjih desetak godina redovito veće od 20 MVA (do 25 MVA). 2) Oba transformatora moraju biti u pogonu u: a) 3TS118 Zelina: Ispad jednog od transformatora u 3TS118 Zelina pri maksimalnom opterećenju uzrokuje porast opterećenja preostalog transformatora na 114% Sn. Transformator može ostati u pogonu s ovom razinom opterećenja maksimalno 2 sata. b) 3TS10 Sesvete: Ispad jednog od transformatora u 3TS10 Sesvete pri maksimalnom opterećenju uzrokuje porast opterećenja preostalog transformatora na 119% Sn. Transformator može ostati u pogonu s ovom razinom opterećenja maksimalno 2 sata.

Opterećenje transformatora u 3TS119 Vrbovec iznosi visokih 83,7% Sn. U normalnom pogonu jedan transformator radi, a drugi je rezerva. U izvanrednom pogonu samo transformator T2 može raditi na 35 kV naponu. 4TS33 Žerjavinec ističe se po vrlo niskoj razini opterećenja. Nisko opterećenje posljedica je činjenice da se radi o novoj transformatorskoj stanici u čijem je okruženju započet prelazak na 20 kV te se teret postupno prebacuje na tu novu pojnu točku. Rezultati analize opterećenja 35 (30) kV vodova, kao i za transformaciju, ukazuju na problem visokih opterećenja pojedinih vodova. Najopterećeniji je DV Resnik – Sesvete sa opterećenjem od približno 82% Sn. Visoko je opterećen i vod Dugo Selo – Božjakovina – Vrbovec sa 75% Sn. Problem voda Dugo Selo – Božjakovina – Vrbovec je i duljina od 18 km te starost što sve zajedno rezultira čestim kvarovima. Opterećenje početne dionice voda od 4TS117 Jertovec prema pogonu Sv. Ivan Zelina (sumarni teret 3TS118 Zelina i 3TS120 Vinično) iznosi 64% Sn.

2.2. Značajke 10(20) kV mreže Ukupna duljina izvoda 10 kV mreže u pogonu Dugo Selo iznosi 313,1 km od čega je 64,1% nadzemna mreža, a ostatak čini kabelska mreže. Presjek svih kabelskih vodova je 150 ili 185 mm2 i svi imaju 20 kV naponsku izolaciju. Postoji ukupno 20 aktivnih 10 kV izvoda, a najdulji izvod je DV12 Cerje, napajan iz 4TS116 Dugo Selo, duljine: 38,503 km. Ukupna duljina izvoda SN mreže u pogonu Sv. Ivan Zelina iznosi 367,0 km od čega je 52,8% nadzemna mreža, a ostatak čini kabelska mreža. Presjek svih kabelskih vodova iznosi 150 ili 185 mm2 i svi imaju 20 kV naponsku izolaciju. Mreža napajana iz 4TS33 Žerjavinec radi na 20 kV pogonskom naponu (ukupna duljina: 81,1 km). Postoji ukupno 17 aktivnih 10(20) kV izvoda, a najdulji izvod je 2KV207, napajan iz 4TS33 Žerjavinec, duljine: 50,57 km. Na 10 kV razini postoji nekoliko spojnih vodova između koji povezuju područje pogona Dugo Selo i Sveti Ivan Zelina, kao povezni vodovi prema 10 kV mreži grada Zagreba

3. PRIPREMLJENOST ZA PRELAZAK NA 20 kV

3.1. Pripremljenost TS 30(35)/x i TS 110/x kV i 30 kV mreže

Sva 110 kV postrojenja su vanjska, 30 kV i 10 kV postrojenja sastoje se od klasičnih ćelija (zrakom izoliranih). Izuzetak je 3TS120 Vinično sa 30 kV postrojenjem sa sklopnim blokovima. 20 kV postrojenja sastoje se od sklopnih blokova.

Tehnički podaci o 110/x kV transformatorima dani su u Tablici I. Vidljivo je da TR1 u 4TS116 Dugo Selo i TR1 u 4TS117 Jertovec ne podržavaju 20 kV pogonski napon.

Tablica I. Tehnički podaci 110/x kV i 35(30)/x kV transformatora

4 prijenosni omjer Snaga preklopiv oznaka uzemljenje zvjezdišta grupa spoja [kV] [MVA] na 20 KV 4TS33 Žerjavinec TR1* 110/21/10,5 20 da mali otpor YY0d5 TR2 110/21/10,5 20 da mali otpor YY0d5 4TS116 Dugo Selo TR1 110/31,5/10,5 40 ne ne YY0d5 TR2 110/21(10,5)/10,5 40 da ne (ugrađena prigušnica) YNyn0(d5) 4TS117 Jertovec TR1 110/36,75/10,5 20 ne mali otpor YNyn0(d5)

U svim TS 35(30)/10 kV u 10 kV postrojenjima nalaze se klasične ćelije. U 3TS114 Soblinec i 3TS120 Vinično nalaze se postrojenja 12 kV naponskom izolacijom što znači da je pri prelasku na 20 kV napon nužno izvršiti zamjenu tih postrojenja. Nazivni napon izolacije u SN postrojenjima 3TS119 Vrbovec i 3TS118 Zelina je 24 kV. Niti jedan transformator u TS 35(30)/x kV nije preklopiv na 20 kV što znači da je zamjena svi takvih transformatorima nužna za realizaciju prelaska na 20 kV napon.

Aktivne su i 30 kV i 35 kV naponska razina što čini vođenje pogona složenijim.U 3TS118 Zelina, 3TS119 Vrbovec i 3TS120 Vinično višenaponska razina može biti 30 kV ili 35 kV, ovisno o pogonskom stanju. Problem razlike napona riješen je na sljedeći način: 1) U 3TS118 Zelina i 3TS120 Vinično ugrađeni su specijalni transfomatori s proširenim opsegom regulacije kojim mogu raditi s 30 kV i 35 kV primarnim naponom. 2) Tijekom 2012. godine u 3TS119 Vrbovec ugrađen je transformator TR2 snage 16 MVA koji može raditi s 30 kV i 35 kV primarnim naponom. Prije ugradnje ovog transformatora u 3TS119 Vrbovec nalazio se autotransformator 30/35 kV, snage 11,1 MVA. TR1 može raditi samo na 30 kV naponu.

3.2. Pripremljenost 10 kV mreže

Razina pripremljenosti 10 kV mreže za prelazak na 20 kV u oba pogona je visoka. Svi kabeli i magistralni vodovi su pripremljeni za prelazak na 20 kV što znači da se veći dio troškova pripreme ta prelazak na 20 kV odnosi na troškove vezane uz TS 10/0,4 kV (oko 90% troškova). Ukupni troškovi za pogon Dugo Selo iznose oko 9,5 milijuna kuna dok za pogon Sv. Ivan Zelina iznose 12,5 milijuna kuna.

Tablica II. 10 kV oprema u pogonima Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina pojna TS TS 10 kV STS KTS DV 10 kV [km] KV 916 9 9 0 0,15 3TS 114 Soblinec 36 35 1 1,49 3TS 118 Zelina 97 93 4 3,44 3TS 120 Vinično 30 30 0 1,20 pogon Sv. Ivan Zelina 172 167 5 6,28 4TS116 Dugo Selo 53 44 9 10,44 3TS119 Vrbovec 31 28 3 10,36 pogon Dugo Selo 84 72 12 20,80

U svim TS 35(30)/10 kV postrojenjima nalaze se nepreklopivi transformatori što znači da je pri prelasku na 20 kV napon nužno izvršiti zamjenu tih transformatora. SN postrojenja u svim TS 35/x kV, osim 3TS120 Vinično imaju 20 kV naponsku izolaciju.

SN mreža u pogonu Dugo Selo radi u cijelosti na 10 kV pogonskom naponu. Svi kabeli imaju 20 kV naponsku izolaciju, kao i 90% duljine nadzemnih vodova te 73% od ukupnog broja TS.

Dio srednjenaponske mreže pogona Sv. Ivan Zeline napajan iz 4TS33 Žerjavinec (Slika 2.) radi na 20 kV pogonskom naponu (15% ukupnog broja TS, 12% nadzemne mreže, 33% kabelske mreže). Svi

5 kabeli imaju 20 kV naponsku izolaciju, kao i 96% duljine nadzemnih vodova te 47% od ukupnog broja TS (uključeni i elementi koji već rade na 20 kV pogonskom naponu).

3TS118 Zelina

LegendaLegend 4TS33 Žerjavinec 10,000 kV 20,000 kV

Slika 2 Pogon Sv. Ivan Zelina – 20 kV napon, sadašnje stanje

4. PORAST OPTEREĆENJA U NAREDNIH 20 GODINA

Dinamika prelaska na 110/20 kV naponsku razinu uvelike je određena i opterećenjem na promatranom području, kako trenutno razinom, tako i očekivanom dinamikom porasta opterećenja. Očekivane stope porasta opterećenja i očekivani apsolutni iznosi vršnog opterećenja u pogonima Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina dani su u Tablici III. Porast opterećenja čini suma porasta opterećenja postojećih kupaca, pojava novih većih pojedinačnih kupaca te pojava novog tereta u sljedećim industrijsko- gospodarskim zonama: 1) zona Vrbovečka Luka (napajanje iz TS Vrbovec) 2) zona Dugo Selo (napajanje iz TS Dugo Selo) 3) zona Božjakovina (napajanje iz TS Dugo Selo) 4) zona Brezovec (napajanje iz TS Žerjavinec) 5) zona Sv. Helena (napajanje iz TS Žerjavinec).

Tablica III. Porast opterećenja (prosječne godišnje stope) pogona Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina za promatrana razdoblja Dugo Selo Sv. Ivan Zelina porast [%/god] teret [MW] porast [%/god] teret [MW] 2011.g. - 2016.g. 2,82 36,2 3,13 22,9 2016.g. - 2021.g. 3,76 43,5 3,10 26,6 2021.g. - 2026.g. 2,82 50,0 2,52 30,1 2026.g. - 2031.g. 1,66 54,3 1,66 32,7

Očekivana vršna opterećenja pojedinih pojnih točaka u budućnosti dana su u Tablici IV. Napomena: Sukladno planovim razvoja: u 2021. godinama TS Vrbovec je 110/x kV pojna točka, a u 2026. godini TS Zelina je 110/x kV pojna točka koja preuzima teret sadašnje TS 35(30)/10 kV Zelina, zajedno s teretom sadašnje TS 35(30)/10 kV Vinično.

6 Tablica IV. Neistodobna vršna opterećenja TS 110/x kV i TS 35/x kV Neistodobno vršno opterećenje [MW] TS 2016. 2021. 2026. 2031. TS Vrbovec 13328 16315 18699 20500 4TS116 Dugo Selo 24748 28658 32335 34819 pogon Dugo Selo 38076 44972 51033 55319

KV 916 (TS Sesvete) 3684 3814 3916 3996 3TS114 Soblinec - - - - TS Zelina 8749 8792 8957 11841 3TS120 Vinično 2629 2682 2722 - 4TS33 Žerjavinec 9735 12890 16011 18106 pogon Sv. Ivan Zelina 24629 28177 31606 33942

Slika 3. Industrijsko-gospodarske zone na području pogona Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina

7 5. ETAPNOST PRELASKA NA 20 KV

Prelazak na 110/20 kV koncepciju opisuje se u petogodišnjim etapama, a kao početna godina planiranja uzima se 2011. godina, sukladno studiji razvoja [1].

5.1. Prelazak na 20 kV u razdoblju do 2016. godine

5.1.1. Pojne točke (TS 110/x kV i TS 35(30)/x kV) i 35 (30) kV mreža – 2016. godina

Pojne točke 3TS10 Sesvete i 3TS114 Soblinec napuštaju se nakon puštanja u pogon 4TS34 Sesvete (izgrdanja u tijeku, planirani rok završetka svih aktivnosti: 2015. godina). 4TS33 Žerjavinec preuzima teret 3TS114 Soblinec što rezultira značajnim porastom (sa 2,5 MW na približno 9,7 MW) opterećenja te pojne točke.

Problem preoterećenja 4TS117 Jertovec rješava se ugradnjom transformatora 110/35 kV snage 40 MVA umjesto postojećeg transformatora snage 20 MVA, dok se u 4TS116 Dugo Selo ugrađuje dodatni transformatora 40 MVA, 110/10(20) kV.

Opterećenje pojedinog transformatora u 3TS119 Vrbovec raste na 91,0% Sn. Dionica DV Dugo Selo – RP Božjakovina će se rekonstruirati: Zračni vod bit će zamijenjen kabelom. U proračunima je pretpostavljeno da se radi o kabelu standardnog presjeka 185 mm2. Relativno opterećenje dionice TS Dugo Selo – RP Božjakovina, rekonstruirane na opisani način, iznosi 71,2% Sn u 2016. godini. Opterećenje dionice DV Božjakovina – Vrbovec iznosi 81,1% Sn.

U prvom petogodišnjem razdoblju planiran je početak izgradnje TS 110/20 kV Vrbovec. Pojna točka TS 110/20 kV Vrbovec već je nekoliko godina prisutna u planovima razvoja, kako distribucijske, tako i prijenosne mreže. U tijeku su aktivnosti vezane uz definiranje lokacije nove TS. Potreba za izgradnjom TS 110/20 kV Vrbovec rezultat je više čimbenika: 1) Opterećenje: Vršno opterećenje područja prešlo je granicu od 12 MW s tendencijom daljnjeg rasta. Postojeći transformatori i pojni vod 30 kV visoko su opterećeni. U 2021. godini očekivano vršno opterećenje 3TS119 Vrbovec premašuje vrijednost instalirane snage transformatora i kapaciteta pojnih vodova (i u normalnom uklopnom stanju i u izvanrednom pogonu), što znači da bi najkasnije u 2020. godini TS 110/20 kV Vrbovec morala biti puštena u pogon. 2) Sigurnost napajanja: a) Osnovi smjer napajanja 3TS119 Vrbovec problematičan je zbog duljine, starosti i općeg stanja postojećeg 30 kV voda koje rezultira čestim kvarovima. b) Sigurnost rezervnog smjera napajanja poboljšana je u ugradnjom TR2 snage 16 MVA, 35/10 kV umjesto dotad korištenog autotransformatora snage 11,1 MVA. Međutim, transformatori TR1 i TR2 ne mogu raditi paralelno pri napajanju na 35 kV naponskoj razini. 3) Tehničke značajke SN postrojenja i transformatora 3TS119 Vrbovec: Postojeće 10 kV postrojenje može raditi na 20 kV pogonskom naponu, međutim sva vodna polja su u funkciji i nema rezervnih polja (npr. za napajanje buduće zone Vrbovečka Luka). Transformatori TR1 i TR2 nisu preklopivi i nemaju mogućnost rada na 20 kV pogonskom naponu.

Izgradnjom TS 110/20 kV Vrbovec rješavaju se svim postojeći problemi vezani uz kapacitet transformacije i vodova, sigurnost napajanja te mogućnost prelaska na 20 kV pogonski napon.

5.1.2. 10(20) kV mreža do 2016.

U prvom petogodišnjem razdoblju mreži pogona Dugo Selo predviđena je nastavak zamjene opreme s 10 kV izolacijom, kao i rekonfiguracija i polaganje novih kabelskih dionica (Slika 4): - polaganje 4 nova kabela ukupne od 4TS116 Dugo Selo u smjeru prema gradskoj mreži i budućoj zoni Dugo Selo (ukupna duljina kabela: oko 8 km) - polaganje 2 kabela duljine približno 6 km (ukupno 12 km) od 4TS116 Dugo Selo do RP Božjakovina uz trasu postojećeg DV 30 kV Dugo Selo – Božjakovina (vezano uz projekt rekonstrukcije/kabliranja DV 30 kV TS Dugo Selo – RP Božjakovina).

Pogonski napon je u i dalje 10 kV.

8

4TS116 Dugo Selo

Slika 4 Formiranje novih izvoda (crvena boja) iz 4TS116 Dugo Selo u razdoblju 2011. – 2016. godina

U tijeku je izgradnja 4TS34 Sesvete naponske razine 110/20 kV. Posljedica izgradnje tog objekta bit će i prelazak 10 kV mreže napajane iz postojeće 3TS10 Sesvete (uključujući i izvod 1KV916) na 20 kV napon. Mreža napajana iz 3TS114 Soblinec će također postepeno prelaziti na 20 kV napon. 3TS114 Soblinec se napušta kao pojna točka, a konzum će se napajati iz 4TS33 Žerjavinec. Dodatno, zbog pada napona većeg od 8%, do 2016. godine planiran je iz prelazak izvoda 1KV154 Zelina 2 (napajan iz 3TS118 Zelina) na 20 kV napona. Nakon izvršenja opisanih aktivnosti oko 60% konzuma pogona Sv. Ivan Zelina radit će na 20 kV pogonskom naponu (Slika 5.)

3TS118 Zelina

LegendaLegend 4TS33 Žerjavinec 10,000 kV 20,000 kV

Slika 5. 20 kV napon u pogon Sv. Ivan Zelina – 2016. godina

5.2. Prelazak na 20 kV u razdoblju do 2021. godine

5.2.1. Pojne točke (TS 110/x kV i TS 35(30)/x kV) i 35 (30) kV mreža – 2021. godina

U 2021. godini u pogonu bi trebla biti nova TS 110/20 kV Vrbovec koja zamjenjuje postojeću 3TS119 Vrbovec. Očekivano opterećenje TS110/20 kV Vrbovec u 2021. godini iznosi 16,3 MW odnosno 21,7% Sn (2 x 40 MVA). Dionica 30 kV voda Dugo Selo – Božjakovina – Vrbovec od Božjakovine do Vrbovca se demontira, dok dionica od Dugog Sela do Božjakovine ostaje u funkcije rezervnog napajanjea 3TS118 Zelina. U razdoblju iza 2016. predviđen je početak izgradnje TS 110/20 kV Zelina. U promatranom radzdoblju planiranja (do 2031. godine) ne očekuje se značajan porast tereta području Zelina – Vinično. Predviđa se da će se opterećenje zadržati na razini od oko 12 MW. Međutim, opterećenje 4TS33 Žerjavinec

9 će u 2031. godini doseći vrijednost od 18,1 MW, a poslovno-industrijske zone Brezovec i Sv. Helena podjednako su udaljene od 4TS33 Žerjavinec i 3TS118 Zelina. Prema prognozi porasta opterećenja, u 2031. godini na geografskom području između TS Zelina i TS Žerjavinec postojat će konzum veličine 25 MW. Veličina konzuma i struktura mreže zahtijevaju postojanje dviju čvrstih pojnih točaka, povezanih po sistemu stanica – stanica. Povezna mreža na između TS Žerjavinec i TS Zelina na 10 (20) kV mreža je već formirana, ali neće biti u punoj funkciji u smislu sigurnosti napajanja do potpunog prelaska na 20 kV.

3TS118 Zelina izgrađena je 1949. godine, a SN postrojenje je rekonstruirano 1997. godine. SN postrojenje može raditi na 20 kV pogonskom naponu, međutim transformatori nisu preklopivi na 20 kV. Okolna mreža je dijelom već prešla na 20 kV pogonski napon, a ostatak će prijeći u prvom razdoblju planiranja (do 2016. godine). Na 20 kV napon će biti prebačen i 1KV154 Zelina 2 zbog rješavanja problema visokog pada napona.

Nakon ukidanja 3TS114 Soblinec (do 2016. godine) i 3TS119 Vrbovec (do 2021. godine), 3TS118 Zelina i 3TS120 Vinično ostaju jedine 30 (35) kV pojne točke u promatranom području. 35 kV vod Jertovec - Zelina dugačak je 15 km, a 30 kV vod Božjakovina – Zelina oko 17 km. Dakle, radi se o ukupno nešto manje od 35 km nadzemnih vodova sa visokim troškovima održavanja i složenim pogonom zbog različitih naponskih razina.

Kada se uzmu u obzir navedene činjenice (razina opterećenja, stanje i starost postojećeg opterećenja, stanje i starost 30 kV i 35 kV vodova), logični smjer razvoja pojne točke Zelina jest izgradnja TS 110/20 kV Zelina. Očekivani početak aktivnost na izgradnji je početak drugog petogodišnjeg razdoblja planiranja (2017. godina), a očekivani rok puštanja u pogon 2026. godina.

5.2.2. 10(20) kV mreža do 2021.

Planirana godina puštanja u pogon TS 110/20 kV Vrbovec je 2021. godina. Završetak izgradnje TS 110/20 Vrbovec omogućuje kompletiranje prelaska 10 kV mreže pogona Dugo Selo na 20 kV. Dakle, do 2021. godine čitava 10(20) kV mreža u pogonu Dugo Selo trebala bi biti prebačena na 20 kV pogonski napon.

Dosadašnje aktivnosti poduzete u svrhu pripreme izgradnje TS 110/20 kV Vrbovec ukazuju na složenost postupka osiguranja lokacije za izgradnju što može rezultirati produženjem planiranog roka puštanja u pogon. U tom slučaju moguće je realizirati privremeno pogonsko stanje SN mreže pogona Dugo Selo pomoću korekcije dinamike prelaska na 20 kV i mogućih pojačanja u SN mreži. Studijom je predviđeno da čitav pogon Dugo Selo prijeđe na 20 kV napon u petogodišnjem razdoblju 2016. – 2021. godina. Obzirom na pripremljenost pojne točke 4TS116 Dugo Selo, logično je da SN mreža napajana iz te točke unutar tog petogodišnjeg razdoblja prijeđe prva na 20 kV napon. Prelaskom SN mreže pogona Dugo Selo na 20 kV stvaraju se preduvjeti za: 1) Privremeno napajanja dijela tereta 3TS119 Vrbovec iz 4TS116 Dugo Selo: Ovo se prvenstveno odnosi na novi teret u poslovno-industrijskim zonama, konkretno na zonu Vrbovečka Luka. Postojećim planovima razvoja predviđeno je polaganje 30 kV i 20 kV kabela na dionici 4TS116 Dugo Selo – RP Božjakovina. Istom trasom, i dalje uz vod DV13 Vrbovečka Luka moguće je položiti kabelski vod (ukupne duljine 14 km) kojim bi se napajala zona Vrbovečka Luka – najveći pojedinačni teret na pojnom području 3TS119 Vrbovec, veličine 3,5 MW u 2021. godini. Prebacivanjem tereta zone Vrbovečka Luka na 4TS116 Dugo Selo smanjuje se razine opterećenja transformacije i 30(35) kV vodova vezanih uz 3TS119 Vrbovec i odgađa potreba formiranja novih izvoda iz 3TS119 Vrbovec. Nakon izgradnje TS 110/20 kV Vrbovec KV vod kojim se napaja zona Vrbovečka Luka može imati funkciju rezervnog napajanja zone Vrbovečka Luka, a moguće je i prebacivanje dijela tereta DV 13 Vrbovečka Luka. 2) Povezivanje SN mreže pogona 4TS116 Dugo Selo na 20 kV razini sa novoformiranom 20 kV mrežom napajanom iz TS 110/20 kV Sesvete (DV10 S. Kraljevec, DV18 Trstenik) te 20 kV mrežom 4TS33 Žerjavinec (DV12 Cerje). U pogonu Sv. Ivan Zelina ovaj petogodišnji period koriste se pripremanje dijela mreže koji radi na 10 kV pogonskom naponu za prelazak na 20 kV pogonski napon.

5.3. Završetak prelaska na 110/20 kV koncepciju – do 2026. godine

10

5.3.1. Pojne točke (TS 110/x kV i TS 35(30)/x kV) i 35 (30) kV mreža – 2026. godina

TS 110/20 kV Zelina zamjenjuje postojeću 3TS118 Zelina. Umjesto postojeće 3TS120 Vinično izgradit će se 20 kV rasklopište Vinično koje će se napajati iz TS 110/20 kV Zelina. Do 2026. godine trebala bi biti realizirana oba projekta. Moguća je pojava kraćeg prijelaznog razdoblja u kojem će pojno područje TS Zelina biti prebačeno na 20 kV napon, a 3TS120 Vinično će još biti u funkciji kao 35 kV pojna točka.

Transformatori i 10 kV postrojenje u postojećoj 3TS120 Vinično ne mogu raditi na 20 kV pogonskom naponu. Stoga će RP 20 kV Vinično zamijeniti postojeću pojnu točku 3TS120 Vinično, a napajat će se iz TS 110/20 kV Zelina. Izlaskom iz pogona 3TS120 Vinično i prelaskom SN mreže na 20 kV napon završava se proces prelaska pogona Sv. Ivan Zelina na 110/20 kV strukturu distribucijske mreže.Izgradnju RP 20 kV Vinično potrebno je koordinirati sa izgradnjom TS 110/20 kV Zelina. RP 20 kV Vinično ne može biti pušteno u pogon prije dovršetka izgradnje TS 110/20 kV Zelina.

3TS120 Vinično i 3TS118 Zelina povezani u sadašnjoj konfiguraciji mreže na 35 kV razini. Za povezivanje buduće TS 110/20 kV Zelina i RP Vinično predlaže se korištenje postojeće trase 35 kV voda: Postojeća kabelska dionica s početkom u 3TS120 Vinično duljine 8,4 km može se i dalje koristiti na 20 kV naponu, a do TS 110/20 kV Vinično potrebno je položiti još oko 6 km 20 kV kabela (Slika 6).

Slika 6 Područje pogona DugoSelo i Sv. Ivan Zelina, TS 110/20 kV i RP 20 kV Vinično – 2026. godina 5.3.2. 10(20) kV mreža do 2026.

11 Završetak priprema 10 kV mreže za prelazak na rad s 20 kV pogonskim naponom na pojnom području 3TS120 Vinično realizirati će se paralelno s izgradnjom RP 20 kV Vinično.

Ukoliko dođe do pomicanja planiranog roka izgradnje TS 110/20 kV Zelina ili je organizacijski praktičnije, moguće je dovršenje prelaska pogona Sv. Ivan Zelina na 20 kV naponsku razinu (razdoblje nakon 2016. godine) provesti na sljedeći način:

Prioriet za prelazak na 20 kV ima 1KV55 Zelina 1 zbog veličine tereta (oko 2 MW u 2016. godini), povezanosti sa dijelom mreže koji će već raditi na 20 kV naponu i dostupnosti 20 kV pojne točke.

U 3TS118 Zelina postoji međutransformacija odnosno rasklopište Topličica 10/20 kV, 8 MVA. U raskopištu postoje dva slobodna polja na koja će se priključiti: 1KV154 Zelina 2 i 1KV55 Zelina 1.

Prelazak ostatka mreže na 20 kV (1ZV2 Spojni vod, 1ZV3 Konjščina i 1ZV4 Komin te SN mreža napajana iz 3TS120 Vinično) zahtijeva opsežniju pripremu pojnih točaka 3TS118 Zelina i 3TS120 Vinično:

3TS120 Vinično nije pripremljena za prelazak na 20 kV (niti SN postrojenje, niti transformatori). Kao i u varijanti sa izgradnjom TS 110/20 kV Zelina, 3TS120 Vinično bi zamijenilo RP 20 kV Vinično. U 3TS118 Zelina potrebno je zamijeniti transformatore 35/10 kV sa transformatorima prijenosnog omjera 35/20 kV, snage 16 MVA. Trošak zamjene transformatora iznosi ukupno oko 2 milijuna kuna. Postojeću 35 kV vezu 3TS118 Zelina – 3TS120 Vinično zamjenjuje 20 kV veza 3TS118 Zelina – RP 20 kV Vinično. Nova 20 kV veza može se realizirati korištenjem trase postojećeg 35 kV voda (Slika 6) i jednog od rezervnih polja u 3TS118 Zelina. Na opisani način moguće je ostvariti potpuni prelazak SN mreže pogona Sv. Ivan Zelina na 20 kV pogonski napon. Konfiguracija 20 kV mreži u 2026. godini, jednaka je i u varijanti sa TS 110/20 kV Zelina i bez TS 110/20 kV Zelina.

Izgradnja TS 110/20 kV Zelina je i dalje potrebna. TS 35/20 kV Zelina potrebno je promatrati kao isključivo moguće privremeno rješenje. TS 35/20 kV Zelina ne može sa 4TS33 Žerjavinec činiti pravi sustav stanica-stanica i postoje bitne razlike u odnosu na TS 110/20 kV Zelina u smislu: pogonske sigurnosti (radijalno napajanje TS 35/20 kV Zelina na 35 kV razini, upetljan pogon TS110/20 kV Zelina na 110 kV razini), instalirane snage (TS 35/20 kV Zelina: 2 x 16 MVA, TS 110/20 kV Zelina: 2 x 40 MVA), mogućnosti regulacije i stabilnosti napona (TS 110/20 kV Zelina omogućuje izravno automatsku regulaciju napona u 20 kV mreži).

6. KORISTI OSTVARENE PRELASKOM S KONCEPCIJE 110/30(35)/10 KV MREŽE NA 110/20 KV NAPON

Prelaskom na 20 kV u pogonu Dugo Selo gubici snage u 10(20) kV mreže prvi vršnom opterećenju padaju sa 4,17% na približno 1,5% odnosno sa 1477 kW na 701 kW u apsolutnom iznosu (Tablica V).

U pogonu Sv. Ivan Zelina već je u sadašnjem stanju oko 15% na 20 kV pogonskom naponu. Prelaskom preostalih 85% konzuma a 20 kV napona ostvaruje se smanjenje gubitaka sa 3,06% na približno 1,9%% odnosno sa 873 kW na 750 kW u apsolutnom iznosu (Tablica V). Blagi porast gubitaka između 2016. i 2021. godine uzrokovan je porastom opterećenja pri istom udjelu konzuma na 20 kV pogonskom naponu.

Tablica V. Gubici snage u periodu 2011. – 2026. godina pogon Dugo Selo pogon Sv. Ivan Zelina Udio konzuma Udio konzuma godina Relativni Apsolutni Relativni Apsolutni na 20 kV na 20 kV gubici [%] gubici [kW] gubici [%] gubici [kW] naponu [%] naponu [%] 2011. 4,17 1477 0 3,06 873 15 2016. 3,51 1417 0 1,75 546 60 2021. 1,50 618 100 1,90 671 60 2026. 1,44 701 100 1,91 750 100 Prelaskom na 20 kV rješavaju se i problemi s visokim padovima napona. U normalnom pogonu dozvoljen je pad napona na izvodu od najviše 8% (kriteriji HEP-ODS d.o.o.). U Tablici VI dan je popis izvoda s visokim padovima napona u sadašnjem stanju, kao i iznos pada napona nakon prelaska na 20 kV

12 pogonski napon. Kod nekih izvoda problem nedozvovljeno visokih padova rješava se kombinacijom rekonfiguracije (rasterećenja) izvoda i prelaska na 20 kV naponsku razinu.

Tablica VI. Padovi napona na odabranim izvodima pad godina prelaska pad sabirnica teret teret napona na 20 kV napona 4TS116 Dugo Selo DV10 S. KRALJEVEC* 4409 -8,93 2016. – 2021. 2834 -1,56 DV12 CERJE* 2604 -9,75 2016. – 2021. 1216 -0,99 DV13 VRB. LUKA* 1901 -6,79 2016. – 2021. 1921 -1,40 DV18 TRSTENIK 1640 -7,76 2016. – 2021. 1714 -1,64 3TS119 Vrbovec DV4-13 Vrb. Luka 3147 -8,83 2016. – 2021. 3169 -2,02 3TS114 Soblinec 1ZV7 Kašina* 1898 -10,24 do 2016. 981 -0,62 3TS118 Zelina 1KV154 Zelina 2 1964 -11,16 do 2016. 1984 -3,13 3TS120 Vinično 1ZV3 Konjščina 1596 -6,74 2021. – 2026. 1685 -1,67 *Napomena: Smanjenje pada napona postignuto kombinacijom rekonfiguracije i prelaska na 20 kV.

U sadašnjem stanju na promatranom području aktivne su čak četiri SN razine: 10 kV, 20 kV, 30 kV, 35 kV. Očekivano, vođenje pogona s ovolikim brojem razina čini vođenje pogona složenim i uzrokuje potrebu za korištenjem privremenih rješenja kao što su međutransformacija 10(20) kV i korištenje specijallnih transformatora s proširenim opsegom regulacije. Prelaskom na koncepciju 110/20 kV broj aktivnih SN razina smanjuje se na samo jednu: 20 kV. Vođenje pogona postaje jednostavnije i nestaje potreba za korištenje nestandardnih elemenata i rješenja. Također, podizanje naponske raine s 10 kV na 20 kV omogućuje i kvalitetnije korištenje poveznih vodova (između pogon Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina kao i prema području grada Zagreba i ostalim susjednim područjima).

7. UTJECAJ PRELASKA NA 20 KV NA DOZEMNE STRUJE KRATKOG SPOJA

Kapacitivne struje pri dozemnom kratkom spoju na 10 kV sabirnicama pojnih točaka (Tablica VII) u pogonima Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina su više od dozvoljenih vrijednosti (20A za 10 kV, 15A za 20 kV).

Tablica VII. Kapacitivne struje pri dozemnom kratkom spoju (sadašnje stanje) sabirnica Io[A] 4TS116 Dugo Selo 86 3TS119 Vrbovec 46 3TS114 Soblinec 28 3TS118 Zelina 95 3TS120 Vinično 28

Mreža napajana iz 4TS33 Žerjavinec na 20 kV pogonskom naponu uzemljenja je u 4TS33 Žerjavinec preko malog otpora vrijednosti 80Ω sa ograničenjem struje jednopolnog kratkog spoja na 150A. 35 (30) kV mreža je također uzemljena preko malog otpora.

Prelaskom na 20 kV pogonski napon doći će do povećanja iznosa kapacitivnih struja pri dozemnom kratkom spoju. Pogonska praksa Elektre Zagreb (temeljena na studijskim analizama – [2]) je takva da se u vanjskim pogonima (u koje spadaju i pogoni Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina) SN mreža uzemljuje pomoću kompenzacijske prigušnice kakva je već ugrađena u 4TS116 Dugo Selo. Isto rješenje bit će primijenjeno i za ostale pojne točke.

8. ZAKLJUČAK

13 Visoka razina pripremljenosti za prelazka na 20 kV pogonski napon, konfiguracija mreže i gustoća potrošnje te planovi razvoja okolnih područja čine područje pogona Dugo Selo i Sv. Ivan Zelina pogodnim za prelazak na koncepciju 110/20 kV

Studijom razvoja predmetnog područja [1] predviđeno je da se taj prelazak realizira u roku od 15 godina odnosno do 2026. godine.

Prelazak 10 kV mreže na 20 kV pogonski napon relativno je jednostavno realizirati zbog kontinurane višedesetljene ugradnje opreme s odgovarajućom naponskom izolacijom i posljedično visoke razine pripremljenosti za prelazka 10 kV mreže na 20 kV pogonski napon.

Napuštanje 30 (35) kV razine složenije je za realizaciju. Koncepcijski i tehnički gledano situacija je jasna: potrebna je izgradnja TS 110/20 kV Vrbovec i TS 110/20 kV Zelina. Radi se o velikim invetisticijama sa dugim rokom realizacije kod kojih su moguća pomicanja rokova iz raznih razloga. Međutim, i uz određeno kašnjenje realizacije ovih investicija u odnosu na plan, moguće je u potpunosti napustiti 10 kV razinu i prijeći na 20 KV razinu do 2026. godine.

Prelaskom na koncepciju 110/20 kV sa sadašnje 110/35(30)/20/10 kV koncepcije značajno se smanjuju gubici u SN mreži, rješavaju se problemi s visokim padovim napona te se pojednostavljuje vođenje pogona.

9. LITERATURA

[1] Cerovečki, T.; Jelić, M.; Milković, A. et al: „Razvoj distribucijske mreže Pogona Dugo selo i Sv. Ivan Zelina Elektre Zagreb u razdoblju 2011. – 2031.godine“, Institut za elektroprivredu i energetiku d.d., Zagreb, 2012. [2] Švarc, N.; Tonković, Z.; Milković, A.: „Uzemljenje neutralne točke 4 TS 116 Dugo Selo“, Institut za elektroprivredu i energetiku d.d., Zagreb, 2008. [3] HEP – ODS d.o.o.: „Trogodišnji plan razvoja i izgradnje distribucijske mreže“, Zagreb, studeni 2010. [4] HEP – OPS d.o.o.: „Indikativni srednjoročni plan razvoja hrvatske prijenosne mreže“, zagreb, prosinac 2011. godine [5] Vicković, S.; Schenner, R.; Nevečerel, D.: „Rekonstrukcija TS 110/30/10(20) kV Dugo Selo zbog povećanja konzuma“, Institut za elektroprivredu i energetiku d.d., Zagreb, 2004. [6] Mihalek, E.; Wagmann, L.; Baričević, T.: „Razvitak elektroenergetske razdjelne mreže na području HEP DP „Elektre Zabok“ u razdoblju 2000. do 2030. godina“, Energetski Institut Hrvoje Požar, Zagreb, 2002. [7] Jelić M.; Mikulić S.: „Proračun kratkog spoja u prijenosnoj mreži Hrvatske za nazivnu 2020. godinu“, Institut za elektroprivredu i energetiku d.d., Zagreb, 2010.

14