-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 1
ZHODNOCEN FUNKCE AUTOMATIKY PIZEMNN POSTIEN FZE BHEM NZKOOHMOVHO
ZEMNHO SPOJEN VZHLE-DEM K NEBEZPENMU DOTYKOVMU NAPT David Topolnek,
Petr Toman, Jaroslava Orsgov, VUT v Brn Jaromr Dvok, E.ON esk
republika, s.r.o.
Na zklad teoretickch vah byla provedena srie experimentlnch men,
kter mla zhodnotit funkci automatiky pizemnn postien fze z hlediska
vskytu monho nebezpenho dotykovho napt a to zejmna pi porue v DTS,
kter maj zemnc soustavu propojenou se soustavou nn. Experimentln
men bylo provedeno uvnit mstsk distribun soustavy a v soustav
mimomstsk. Bhem men byla umle vyvolvna kovov a obloukov ZS, bhem
kterch byl monitorovn mon vskyt nebezpench dotyko-vch napt v okol
postien DTS, a to v situaci ped a po pizemnn postien fze. Pspvek
prezentuje vsledky tchto men se zvrenm vyhodnocenm funkce
automatiky pizemnn postien fze a jej dopad na vskyt nebezpench
dotykovch napt a to i v ppad provozu soustavy smen s kapacitnm
proudem pesahujc hodnotu 300 A.
1. VOD Problematika provozovn kompenzovanch elektrickch st sebou
nese v ppad provozu s poruchou vdy urit riziko v mst poruchy s
ohledem na bezpenost v mst poruchy. Toto riziko, i kdy je
minimalizovno, uritm zpsobem zvis tak na velikosti provozovan st a
s touto velikost narst. Jednm z een me bt respektovn doporuen normy
SN 33 3070 (1979), kter omezuje velikost ma-ximlnho zbytkovho
proudu v mst poruchy na 60A, piem doporuuje venkovn st provozovat
do rozsahu 100A kapacitnho proudu, smen do rozsahu 300A a kabelov
do rozsahu 450A kapacitnho proudu. Tyto velikosti st jsou v R pevn
respektovny. V uritch situacch se vak jev tyto doporuen rozsahy
jako nedostaten a je teba po omezenou dobu provozovat st vt (v
konkrtnch aplikacch s rozsahem pes 800A kapacitnho proudu. Typickm
pkladem jsou stanice 110/22 kV na okrajch velkch mst, kde jeden
transformtor napj odpo-rov uzemnnou mstskou kabelovou s a druh
venkovn kompenzovanou smenou s. Pokud jsou v rozvodn pouze dva
transformtory 110/22kV, je nutn pi odstaven jednoho transformtoru
provozovat celou s z transformtoru druhho. Toto je mon pouze v
ppad, e vkon transformtor je dostaten pro napjen cel oblasti. Pro
omezen ink poruchovho proudu je mon v napjec rozvodn vyut metody
pizemovn posti-en fze, kter dle teoretickch pedpoklad a dosud
provedench experimentlnch men m vti-noupozitivn vliv na snen
velikosti poruchovho proudu a tedy na zven bezpenosti v mst poruchy
[2,3,4]. Tato prce navazuje na prci prezentovanou v [1], kter se
zabv vyetovnm krajnch nepznivch p-pad, kdy teoreticky po pizemnn
postien fze v napjec rozvodn proud mstem poruch vzroste. Dle v lnku
jsou prezentovny vsledky experiment provedench za elem oven vlivu
pizemnn postien fze na velikost dotykovch napt pi poruchch na
spolenm uzemnn trafostanic vn/nn.
2. EXPERIMENTLN MEN V MSTSK STI DS Pro oven teoretickch poznatk
bylo provedeno reln men s elem indikovat nebezpen dotykov napt u
konench odbratel bhem poruchy na primrn stran distribunho
transformtoru. Toto doty-kov napt bylo monitorovno po celou dobu
umle vyvolanho zemnho spojen v kompenzovan vn sti, kter je vybavena
automatikou pizemnn postien fze.
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 2
Pro experiment byly vytipovny dv distribun transforman stanice
(DTS) s uzemnnm spolenm se stednm vodiem st nn (0,4 kV) a nejvtm
zatenm, jak je zobrazeno na obrzku 4. Tyto DTS byly na-pjeny
transformtorem 110kV/22 kV s kompenzan tlumivkou SC na jejm pomocnm
vkonovm vinut byl pipojen odpornk pro krtkodob zven inn sloky
poruchovho proudu Rp. Pi provozu sousta-vy velkho rozsahu, soustavy
s kapacitnm proudem 800 A, byly vyuity dv paraleln zapojen zhec
tlumivky, z nich jedna byla nastavena trvale a druh byla ladna. K
ppojnici napjec rozvodny byl pipojen tplov vkonov vypna automatiky
pizemnn postien fze, kter automaticky pizemuje postienou fzi pes
rezistanci RSH k zemnc soustav rozvodny. V napjec rozvodn byly
instalovny mic pstroje zaznamenvajc proud kompenzanmi tlumivkami
IL1 a IL2, dle pak napt uzlu transformtoru U0, proud mstem entovn
ISH, fzov napt U1, U2, U3 a odbro-v proudy postienho vvodu I1PO,
I2PO, I3PO. V distribun transforman stanici pak byly zaznamenvny
prbhy fzovch napt na sekundrn stran distribunho transformtoru U1n,
U2n, U3n, odbrov proudy na sekundrn stran distribunho transformtoru
I1n, I2n, I3n, proud vodiem PEN IPEN, proud do uzlu trans-formtoru
ITr a poruchov proud If. Dle bylo zaznamenvno naven potencilu zemnc
soustavy DTS UE, jeho zemnc elektroda byla ve vzdlenosti nejmn
desetinsobku prmru zemnc soustavy DTS (100 m a 50 m dle mstnch
podmnek). Dotykov napt bylo meno v odbrnm mst spotebitel. Pi men
byl brn v vahu odpor lidskho tla 1 k a elektroda pedstavujc lidskou
nohu s celkovou plochou 400 cm2 byla pitlaovna silou 500 N ve
vzdlenosti 1 m od neivch st.
Obrzek 2.1: Zjednoduen popis soustavy a mcch mst bhem
experimentlnho men Experiment byl provdn pro nejnepznivj ppady,
kter by mohly vst ke vzniku nebezpenho dotyko-vho napt v mst konen
spoteby a tak k negativnmu inku automatiky pizemnn postien fze, jak
bylo popsno v [1]. Pi experimentu tedy bylo mezi postienou fz a
neivou st trafostanice umle vytvoeno kovov zemn spojen. Dodaten
bylo vytvoeno i obloukov zemn spojen simulujc pokoze-nou prchodku
distribunho transformtoru. Celkov prbh experimentu byl zen temi
vypnai, jak vypl-v z obrzku 2.1. Vypna zemnho spojen byl ovldn
manuln a zbyl dva automatikou v pednastavench asech od vzniku
zemnho spojen. Celkem bylo umle vyvolno dvanct jednoplovch poruch
uvnit vybran DTS, konfigurace a parametry jednotlivch
experimentlnch men jsou zobrazeny v tabulce 2.1. Men bylo provedeno
pro maximln (In cca 300 A) a minimln (stav naprzdno) zaten
distribunho transformtoru, pro vykompenzovan a pod-kompenzovan stav
distribun soustavy, pro nzkoohmov a odporov zemn spojen, a tak pro
dva rozsa-hy kapacitnho proudu distribun soustavy 300 A a 800
A.
Tabulka 2.1: Parametry jednotlivch pokus experimentlnho men
Pokus Typ ZS Stav kompenzace Zaten DT Rozsah soustavy
1 nzkoodporov kompenzovan nezaten IC=302 A 2 nzkoodporov
podkompenzovan (IL=260A) nezaten IC=302 A 3 obloukov podkompenzovan
(IL=260A) nezaten IC=302 A 4 obloukov kompenzovan nezaten IC=302
A
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 3
Pokus Typ ZS Stav kompenzace Zaten DT Rozsah soustavy
5 obloukov kompenzovan zaten IC=300 A 6 obloukov podkompenzovan
(IL=260A) zaten IC=302 A 7 obloukov podkompenzovan (IL=260A) zaten
IC=302 A 8 nzkoodporov kompenzovan zaten IC=300 A 9 nzkoodporov
kompenzovan zaten IC=812 A 10 nzkoodporov podkompenzovan (IL=770A)
zaten IC=812 A 11 obloukov podkompenzovan (IL=770A) zaten IC=812 A
12 obloukov kompenzovan zaten IC=812 A
2.1. VYHODNOCEN EXPERIMENT Vzhledem k rozshlosti celho
experimentlnho men, jsou ne zobrazeny pouze vybran prbhy zaj-mav
pro vsledn vyhodnocen vlivu automatiky pizemnn postien fze na
bezpenost st nn a to pro provoz st s kapacitnm rozsahem do 300 A a
maximlnm kapacitnm rozsahem 800 A testovan st. Dle eskch norem je
limitn hodnota kapacitnho proudu kompenzovan distribun st, kter se
sm provozo-vat u st smench 300 A. Avak technick podmnky testovan st
umouj s vyuitm dvou zhecch tlumivek provozovat s do rozsahu a 800
A, proto bylo tak provedeno experimentln men a zhodnoce-n dopadu
provozu takto rozshl st na bezpenost st nn. Na obrzku 2.2 jsou
zobrazeny prbhy dotykovho napt Udot, napt postien zemnc soustavy
(napt naven potencilu DTS) UE, poruchovho proudu If, odbrovho
proudu postien fze na vvodu I1 a proudu mstem pizemnn postien fze
ISH bhem pokusu . 1 (Tabulka 1). Bhem tohoto experimentu bylo v sti
s rozsahem 302 A simulovno kovov zemn spojen a distribun
transformtor byl v dob poru-chy provozovn naprzdno. Jak je patrn z
tohoto obrzku, tak pizemnn postien fze nem dn efekt na rove zemnho
proudu a tud ani na rove dotykovho napt. Dotykov napt ani napt
postien zemnc soustavy dosahuje velmi nzkch hodnot.
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s
0 A160 A320 A
-160 A-320 A
0 V1 V2 V
-1 V-2 V
0 V1 V2 V
-1 V-2 V-3 V
i1if
t
ish
uE
udot
Obrzek 2.2: Zznam poruchovho proudu, proudu mstem entovn,
odbrovho proudu na vvodu v postien fzi, napt zemnc soustavy DTS a
dotykovho napt pi pokusu . 1
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 4
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s0 A
10 A
20 A
30 A
40 A
50 A
60 A
70 A
80 A
90 A
100 A
If
t
Ish
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 st
0 V
0,3 V
0,6 V
0,9 V
1,2 V
1,5 V
1,8 V
UEUdot1
Obrzek 2.3: Prbh efektivn hodnoty poruchov-ho proudu a proudu
mstem entovn (. 1)
Obrzek 2.4: Prbh efektivn hodnoty dotykovho napt a napt zemnc
soustavy postien DTS (. 1)
Na obrzku 2.5 jsou zobrazeny podobn oscilografick prbhy
zaznamenan bhem pokusu . 4. Pi tomto experimentu bylo pi identick
konfiguraci st simulovno obloukov zemn spojen (pokozen kabel). Pi
tomto typu poruchy je patrn pozitivn efekt metody pizemnn postien
fze, kdy dojde k uhasnut oblouku a k trvalmu peruen poruchov smyky.
Tento pozitivn efekt je patrn i z prbhu zemnho proudu IE a napt
UE.
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s
0 A160 A320 A
-160 A-320 A
0 V5 V
10 V
-5 V-10 V
0 V1 V2 V
-1 V-2 V-3 V
i1poif
t
ish
uE
udot
Obrzek 2.5: Zznam poruchovho proudu, proudu mstem entovn,
odbrovho proudu na vvodu v postien fzi, napt zemnc soustavy DTS a
dotykovho napt pi pokusu . 4
Detailn je patrn pnos pizemnn postien fze z prbh efektivnch
hodnot zobrazench na obrzku 2.6 a 2.7.
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 5
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s0 A
10 A
20 A
30 A
40 A
50 A
60 A
70 A
80 A
90 A
100 A
If
t
Ish
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 st
0 V
0,3 V
0,6 V
0,9 V
1,2 V
1,5 V
1,8 V
UEUdot1
Obrzek 2.6: Prbh efektivn hodnoty poruchov-ho proudu a proudu
mstem entovn (. 4)
Obrzek 2.7: Prbh efektivn hodnoty dotykovho napt a napt zemnc
soustavy postien DTS (. 4)
Oscilografick prbhy sledovanch veliin bhem kovovho zemnho spojen
v podkompenzovanm stavu pi zatenm distribunm transformtoru (Pokus .
7) jsou zobrazeny na obrzku 2.8. Podobn jako v ppad na 2.5 nem v
ppad kovovho zemnho spojen pizemnn postien fze zsadn vliv na ro-ve
zemnho proudu. Avak z prbhu dotykovho napt a napt UE je patrn, e
prchod poruchovho proudu zemnc soustavou bhem trvajcho zemnho
spojen nezvil riziko razu dotykovm naptm, jeli-ko hodnota napt
zemnc soustavy dosahuje ped vznikem i bhem poruchy srovnateln rovn.
Dsled-kem tohoto jevu je nejspe zavleen napt UE z jinch nhodnch
zemni v okol postien DTS. Toto zavleen napt je vybuzeno prchodem
nulov sloky proudu, kter je generovna nelinern a nevyve-nou zt v
soustav nn. Podobn lze tento jev sledovat i v ppadech zobrazench na
obrzku 2.11 a 2.14.
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s
0 A160 A320 A
-160 A-320 A
0 V2 V4 V
-2 V-4 V
0 V1 V2 V
-1 V-2 V-3 V
i1poif
t
ish
uE
udot
Obrzek 2.8: Zznam poruchovho proudu, proudu mstem entovn,
odbrovho proudu na vvodu v postien fzi, napt zemnc soustavy DTS a
dotykovho napt pi pokusu . 7
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 6
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s0 A
10 A
20 A
30 A
40 A
50 A
60 A
70 A
80 A
90 A
100 A
110 A
If
t
Ish
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 st
0 V
0,3 V
0,6 V
0,9 V
1,2 V
1,5 V
1,8 V
UEUdot1
Obrzek 2.9: Prbh efektivn hodnoty poruchov-ho proudu a proudu
mstem entovn (. 7)
Obrzek 2.10: Prbh efektivn hodnoty dotykovho napt a napt zemnc
soustavy postien DTS (. 7)
Na obrzku 2.11 jsou zobrazeny oscilografick prbhy sledovanch
veliin bhem kovovho zemnho spo-jen v distribun soustav s maximln
rozlohou (Ic = 812 A), kter je podkompenzovna o 40 A. Jedn se o
stav st, kdy mstem poruchy prochz maximln reziduln (poruchov)
proud. V tomto ppad dolo po pizemnn postien fze k mrnmu poklesu
zemnho proudu, avak dky nzkmu odporu zemnc sousta-vy bez pozitivnho
efektu na dotykov napt.
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s
0 A180 A360 A
-180 A-360 A
0 V2 V4 V
-2 V-4 V
0 V
1 V2 V
-1 V
-2 V
i1poif
t
ish
uE
udot
Obrzek 2.11: Zznam poruchovho proudu, proudu mstem entovn,
odbrovho proudu na vvodu v postien fzi, napt zemnc soustavy DTS a
dotykovho napt pi pokusu . 10
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 7
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s0 A
20 A
40 A
60 A
80 A
100 A
120 A
140 A
If
t
Ish
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 st
0 V
0,3 V
0,6 V
0,9 V
1,2 V
1,5 V
1,8 V
UEUdot1
Obrzek 2.12: Prbh efektivn hodnoty porucho-vho proudu a proudu
mstem entovn (. 10)
Obrzek 2.13: Prbh efektivn hodnoty dotykovho na-pt a napt zemnc
soustavy postien DTS (. 10)
Nejnepznivj ppad, kter me reln nastat ve sledovan distribun sti
lze pozorovat na obrzku 2.14. V tomto ppad je simulovno obloukov
zemn spojen v sti s maximlnm rozsahem (812 A) a se zatenm
distribunm transformtorem. Pi tto porue vznikaj vlivem vybjen
kapacit bhem hoen ob-louku proudov piky. Tyto piky poruchovho
proudu mohou mt za nsledek vznik krtkodobch nebez-pench dotykovch
napt. Avak jak dokzal tento experiment, tak poruchov proud pi
obloukovm zem-nm spojen v sti s velkou rozlohou je optovn eliminovn
automatikou pizemnn postien fze (Obrzek 2.14).
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s
0 A200 A400 A
-200 A-400 A
0 V7 V
14 V
-7 V-14 V
0 V
2 V4 V
-2 V
-4 V
i1poif
t
ish
uE
udot
Obrzek 2.14: Zznam poruchovho proudu, proudu mstem entovn,
odbrovho proudu na vvodu v postien fzi, napt zemnc soustavy DTS a
dotykovho napt pi pokusu . 12
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 8
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 s0 A
20 A
40 A
60 A
80 A
100 A
120 A
140 A
If
t
Ish
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s 10 s 12 s 14 s 16 st
0 V
0,3 V
0,6 V
0,9 V
1,2 V
1,5 V
1,8 V
UEUdot1
Obrzek 2.15: Prbh efektivn hodnoty porucho-vho proudu a proudu
mstem entovn (. 12)
Obrzek 2.16: Prbh efektivn hodnoty dotykovho na-pt a napt zemnc
soustavy postien DTS (. 12)
Hodnoty jednotlivch sledovanch veliin jsou pro vechny
experimenty vypsny v tabulkch 2.2, 2.3 a 2.4. V tchto tabulkch jsou
uvedeny efektivn hodnoty poruchovho proudu If, napt naven potencilu
zem-nc soustavy DTS UE a dotykovho napt Udot a to ve tyech fzch
men. Ve sloupci porucha jsou uve-deny efektivn hodnoty veliin ped
pipnutm pomocnho odpornku Rp (v ase 0 2,5 s), ve sloupci
poru-cha+Rp jsou uvedeny hodnoty bhem pipnutho pomocnho odpornku (v
ase 2,5 3,5 s), sloupec poru-cha-Rp udv hodnoty po odepnut pomocnho
odpornku a posledn sloupec poruchat+RSH udv hodno-ty po pizemnn
postien fze.
Tabulka 2.2: Seznam efektivnch hodnot poruchovho proudu v
jednotlivch stdich pokus Stav st
Typ ZS If (ATRMS)
rozsah zaten Kompen-zace
porucha poru-cha+R
porucha-R
poru-cha+ent
302 A
NE
kom. kovov
18,8 97 18,6 18,1 podk. 46,8 98,2 46,8 46,9 podk.
obloukov 47,8 98,5 49,0 1,0
kom. 26,2 97,0 24,9 1,2
ANO
kom. obloukov
26,0 - - 1,0 podk. 52,4 63,9 77,8 1,0 podk.
kovov 49,8 99,1 54,1 51,0
kom. 22,0 97,4 24,3 20,5
812 A ANO
kom. kovov 40,3 110,0 39,1 32,7
podk. 69,8 118,2 68,7 62,8 podk.
obloukov 74,3 123,1 99,9 6,7 kom. 51,3 119,2 55,6 1,4
Na zklad provedench men lze doloit, e pro vechny proveden
experimenty nemlo pizemnn postien fze negativn efekt, tzn., e v dnm
z ppad nedolo vlivem pizemnn postien fze b-hem zemnho spojen k
naven poruchovho proudu, jak tak dokld tabulka 2.2. Zsadn rozdly v
efektivit metody pizemnn postien fze lze pozorovat v zvislosti na
charakteru vznikl poruchy, kde v ppad obloukovch zemnch spojen
dochzelo vlivem pizemnn postien fze k peruen hocho oblouku, a tm i
k radiklnmu omezen poruchovho proudu v mst poruchy (Tabulka 2.2 -
erven barva). Na rozdl od kovovch zemnch spojen (Tabulka 2.2 - modr
barva), kde pizemnn postien fze nemlo vznamn dopad na omezen
poruchovho proudu.
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 9
Detail oscilografickch prbh If (erven) a ISH (zelen) v moment
pizemnn postien fze v ppad nzkoohmovho a obloukovho zemnho spojen
je pro porovnn zobrazen na obrzku 2.17 a 2.18.
5,01 s 5,04 s 5,07 s
0 V
7000 V
14000 V
21000 V
28000 V
-7000 V
-14000 V
-21000 V
-28000 V
0 A
50 A
100 A
150 A
-50 A
-100 A
-150 A
if
t
ishu1u2u3
5,01 s 5,04 s 5,07 s
0 V
7000 V
14000 V
21000 V
28000 V
-7000 V
-14000 V
-21000 V
-28000 V
0 A
100 A
200 A
300 A
-100 A
-200 A
-300 A
if
t
ishu1u2u3
Obrzek 2.17: Prbh okamitch hodnot sledova-nch veliin v okamiku
pizemnn postien fze (5,02 s) u experimentu . 10
Obrzek 2.18: Prbh okamitch hodnot sledovanch veliin v okamiku
pizemnn postien fze (5,032 s) u experimentu . 12
Vzhledem k mstu a charakteru poruchy m zsadn vznam na velikost
dotykovho napt zejmna odpor uzemnn postien DTS a s n spojen
soustavy nn. Jednotliv odpory uzemnn jsou na zklad men . 2 vyjdeny
na obrzku 2.19. Bhem pipnutho odpornku (as 2,8 s), kdy dosahuje
poruchov proud maximln rovn lze na zklad perozdlen mench proud (If,
ITr, IPEN) a napt UE (Obrzek 2.20) vy-slit odpor zemnc soustavy
postien DTS (RDTS) na hodnotu cca 0,016 , odpor zemnc soustavy
pipo-jen st nn (Rnn) na hodnotu cca 0,057 (Obrzek 2.19), celkov
odpor spolenho uzemnn DTS a sou-stavy nn je tedy ni ne 0,02 . Dleit
je rovn perozdlen poruchovho proudu mezi zemnc sousta-vu nn a ppad
i soustavu vn v ppad pizemnnho stnn vn kabel, pokud je stnn vn
kabel pizem-nno v postien DTS minimalizuje se riziko vskytu
nebezpenho dotykovho napt. Bhem experimen-tlnho men nebylo toto
stnn v testovan DTS uzemnno. Poruchov proud se tedy bhem expertentu
perozdloval mezi zemnc soustavu dan DTS a soustavu nn, vodiem PEN a
skrz uzel DT.
0 s 2 s 4 s 6 s 8 s0
0,009
0,018
0,027
0,036
0,045
0,054
0,063
RDTS
t
Rnn
Rdts: 0,0159614 Rnn: 0,05656 X[175]: 2,8 s
Obrzek 2.19: Vyslen odporu zemnc soustavy posti-en DTS a k n
pipojen soustavy nn
Obrzek 2.20: Perozdlen poruchovho proudu v ppad jednoplov
poruchy uvnit DTS se spo-lenm uzemnnm.
Vzhledem k velmi nzkmu odporu spolen zemnc soustavy testovan DTS
(RE < 0,02 ) neml provoz st s rozsahem 300 A ani 812 A zsadn
vliv na velikost dotykovho napt Udot i na velikost napt nav-en
potencilu UE. Hodnoty menho dotykovho napt ani hodnoty napt naven
potencilu zemnic soustavy ve vech mench ppadech uvnit mstsk
distribun st nepeshly pedepisovanou hodnotu dovolenho dotykovho
napt, pro ppad trvalho zemnho spojen 75 V, jak dokldaj tabulky 2.3
a 2.4.
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 10
Tabulka 2.3: Seznam efektivnch hodnot napt naven potencilu DTS v
jednotlivch stdich pokus Stav st
Typ ZS UE (VTRMS)
rozsah zaten Kompen-zace
porucha poru-cha+R
porucha-R
poru-cha+ent
302 A
NE
kom. kovov 0,733 1,292 0,645 0,626
podk. 0,852 1,371 0,840 0,819 podk.
obloukov 1,369 1,491 0,962 0,706 kom. 0,967 1,349 0,834
0,706
ANO
kom. obloukov 1,239 - - 1,161
podk. 1,667 1,975 1,319 1,078 podk.
kovov 1,348 1,351 1,331 1,342 kom. 1,220 1,316 1,144 1,206
812 A ANO
kom. kovov 1,153 1,499 1,141 1,113
podk. 1,182 1,671 1,171 1,111 podk.
obloukov - - - - kom. 1,252 1,539 1,268 1,089
Tabulka 2.4: Seznam efektivnch hodnot dotykovho napt
Stav st Typ ZS
Udot (VTRMS) rozsah zaten Kompen-
zace porucha poru-
cha+R porucha-
R poru-
cha+ent
302 A
NE
kom. kovov 0,202 0,440 0,196 0,183
podk. 0,224 0,436 0,218 0,208 podk.
obloukov 0,376 0,479 0,245 0,173 kom. 0,238 0,423 0,175
0,150
ANO
kom. obloukov 0,447 - - 0,475
podk. 0,607 0,669 0,481 0,424 podk.
kovov 0,557 0,491 0,541 0,554 kom. 0,482 0,45 0,461 0,488
812 A ANO
kom. kovov 0,429 0,493 0,428 0,424
podk. 0,399 0,548 0,398 0,390 podk.
obloukov 0,486 0,569 0,644 0,409 kom. 0,433 0,547 0,445
0,400
K podobnm zvrm dosplo i druh experimentln men proveden v mstsk
distribun transforman stanici, kde byla zjitna podobn hodnota
odporu zemnc soustavy RE < 0,02 . Takto extrmn nzkch hodnot
odporu zemncch soustav je dosaeno dky lokalit uvnit hust osdlen
mstsk prmyslov st, kde v okol mench DTS je velk mnostv nhodnch
zemni majcch podstatn vliv na vsledky me-n. Oven vlivu automatiky
pizemnn postien fze v mimomstsk distribun sti na bezpenost st nn
bude pedmtem dalho plnovanho experimentu, jeho vsledky budou rovn
prezentovny na konfe-renci K CIRED 2011. Dal nevhodou men uvnit
mstsk prmyslov st, kter znan ztuje analzu namench dat pro oven
teorie popsan v [1], je vysok obsah vych harmonickch. Jedn se
zejmna o 3., 5. a 7. harmo-nickou obsaenou v poruchovm proudu, kter
nen kompenzovan tlumivkou a dosahuje tedy vy rovn ne zkladn
harmonick, jak je patrn z RMS amplitudovho spektra FFT analzy
poruchovho proudu zaznamenanho bhem experimentu .1 (Obrzek
2.21).
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 11
50 Hz 100 Hz 150 Hz 200 Hz 250 Hz 300 Hz 350 Hz 400 Hz 450 Hz0
A
3 A
6 A
9 A
12 A
15 A
I f
f
Obrzek 2.21: RMS spektrum poruchovho proudu bhem zemnho spojen
pi pokusu . 1
3. ZVR Vsledky vech experiment shodn potvrdily, e pizemnn
postien fze negativn neovlivn velikost dotykovho napt v sti nn tam,
kde jsou distribun trafostanice a stedn vodi st nn dobe uzemnny.
Zemn spojen simulovan jako vodiv spojen jedn fze vn strany
distribunho transformtoru se spole-nm uzemnn DTS a vodie PEN je v
takovm ppad poruchou s velmi nzkou impedanc, dky emu sice pizemnn
postien fze nepispje k omezen poruchovho proudu (odpory pizemnn i
poruchy jsou tm stejn), ale bytek napt na velmi mal rezistanci
poruchy (celkov odpor uzemnn DTS RE = 0,02 meno bhem experiment) je
z hlediska hodnot dovolench napt zanedbateln. Velmi pozi-tivnm
zpsobem vak pizemnn postien fze ovlivovalo prbh obloukovch zemnch
spojen, simulo-vanch pokozenm kabelem, kdy po sepnut entovacho
vypnae v rozvodn vn pokad oblouk spolehli-v uhasl. Uveden
experimenty dle prokzaly, e pi splnn podmnky dobrho uzemnn
distribun trafostanice a vodie PEN lze dky eliminaci proudu zemnho
spojen pizemnnm postien fze provozovat i st velkho rozsahu ani by
byla jakkoli ohroena jejich bezpenost.
4. PODKOVN Tento pspvek byl realizovn za finann podpory projektu
2A-2TP1/051 z prostedk sttnho rozpotu prostednictvm Ministerstva
prmyslu a obchodu esk republiky v rmci innosti Centra vzkumu a
vvoje obnovitelnch zdroj energie . CZ.1.05/2.1.00/01.0014.
5. LITERATURA [1] TOPOLNEK, D.; ORSGOV, J.; TOMAN, P.; DVOK, J.
Vliv pizemovn postin fze na bez-
penost st VN. In Referty konference K CIRED 2010. Na Hroud
1492/4, 100 05, Praha 10: esk komitt CIRED, 2010. s. 1-7. ISBN:
978-80-254-8519-4.
[2] STAR, P., ERN, I. Oeten msta zemnho spojen a lokace poruchy
v sti 22 kV systmem pi-zemovn fze. Sbornk konference K CIRED. Tbor
2008.
[3] VANK, R. Tlumen pechodnch jev pi zemnch spojench v
kompenzovanch stch vn. Sbornk konference K CIRED. Tbor 2006.
[4] POSPCHAL, L., DVOK, J., KALB, M. Poznmka k metod pizemnn
zemnch spojen v stch vn. Energetika 2/2007.
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 12
Ing. David Topolnek V roce 2007 absolvoval na Fakult
elektrotechniky a komunikanch technologi VUT v Brn navazujc
magistersk studium. V souasn dob je studentem doktorskho studijnho
programu. Ve sv prci se obecn vnuje problematice indikace a
lokalizace zemnho spojen. Vysok uen technick v Brn Fakulta
elektrotechniky a komunikanch technologi stav elektroenergetiky
Technick 3058/10, 616 00 Brno Tel: +420 541 149 280
E-mail: [email protected]
http://www.ueen.feec.vutbr.cz
doc. Ing. Petr Toman, Ph.D. V roce 1998 absolvoval na Fakult
elektrotechniky a informatiky VUT v Brn obor Silnoproud
elektrotechnika a elektroenergetika, v roce 2001 na Fakult
podnikatel-sk obor zen a ekonomika podniku. V roce 2002 absolvoval
na Fakult elektro-techniky a komunikanch technologi VUT v Brn
doktorsk studium a v roce 2005 se habilitoval. Ve sv prci se obecn
vnuje problematice zen elektrizanch soustav a proble-matice
elektrickch ochran a automatik. Zabv se modelovnm a simulacemi
jed-notlivch prvk elektrizan soustavy. V souasn dob je vedoucm
stavu elektro-energetiky a vedoucm vzkumnho programu Vroba, penos,
distribuce a uit
elektrick energie ve vzkumnm centru CVVOZE na FEKT VUT v Brn a
pedsedou rady K CIRED.
Vysok uen technick v Brn Fakulta elektrotechniky a komunikanch
technologi stav elektroenergetiky Technick 3058/10, 616 00 Brno
Tel: +420 541 149 224 E-mail: [email protected]
http://www.ueen.feec.vutbr.cz ; www.cvvoze.cz
doc. Ing. Jaroslava Orsgov, Ph.D. V roce 1987 absolvovala
Fakultu elektrotechniky VUT v Brn. Na stavu elektro-energetiky
pracuje od roku 1996. Vnuje se vuce a vzkumu v tchto oblastech:
elektrrny, elektrick stanice a veden, rozvodn zazen. V obdob 1997-
2004 na FEKT VUT v Brn absolvovala distann doktorsk studium.
Studium zakonila spn v beznu 2004, kdy obhjila doktorskou prci na
tma Lokalizace zemnho spojen v radiln sti pomoc signlu HDO. V roce
2009 se na FEKT VUT v Brn habilitovala.
Vysok uen technick v Brn Fakulta elektrotechniky a komunikanch
technologi stav elektroenergetiky Technick 3058/10, 616 00 Brno
Tel: +420 541 149 228 E-mail: [email protected]
http://www.ueen.feec.vutbr.cz
-
Tbor 8. a 9.11.2011 Konference K CIRED 2011
Topolnek - Sekce .3/ refert . 4 K CIRED 2011 13
Jaromr Dvok Dlouhodob pracuje v oblasti zen a chrnn elektrickch
st v regionu Jin Mo-rava. E.ON esk republika, s.r.o. Regionln sprva
st VVN Brno Lidick 36 659 44 Brno Tel: 545 145 109 E-mail:
[email protected] http://www.eon.cz