El. Postrojenja-2 Od 101 Do 200

• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Posebno mali naponi:

• U lošim uvjetima upotrebe i okoline, gdje je stupanj opasnosti velik (npr. radovi s prenosivim električnim alatom na metalnim konstrukcijama, radovi u kotlovnicama, mokrim prostorijama) najdjelotvornija mjera zaštite je snižavanje nazivnih napona uređaja na vrijednosti ispod granice opasnih napona.

• Na taj način postiže se istovremeno zaštita od direktnog i indirektnog dodira.

• Visina nazivnog napona ograničena je na najviše 50V efektivno kod izmjeničnih struja, odnosno 120V kod istosmjerne struje.

• Kao standardni nazivni naponi najčešće se primjenjuju:6 V, 12 V, 24 V i 42 V

• S obzirom na stupanj sigurnosti koju pružaju, a i na način izvedbe posebno male napone dijele se na:– sigurnosni mali napon (SELV*)– uzemljeni zaštitni mali napon (PELV*)– mali radni napon (FELV*)

* kratice prema IEC normama


• Koriste se uglavnom za ručne svjetiljke, električni alat, upravljačke i signalne krugove, u poljoprivredi, te za dječje igračke.

• Primjena im je dosta ograničena jer se mogu priključiti samo uređaji malih snaga i na male udaljenosti.

• Sigurnosni mali napon (SELV –Safety extra low voltage):– nazivni napon obično ne prelazi 25 V

– nužan je sigurnosni izvor napajanja tako da se u slučaju kvara ne mogu pojaviti viši naponi u krugu sigurnosnog malog napona od nazivnog napona (sigurnosni transformatori s odvojenim namotima, motor-generatori s odvojenim namotima, baterije, akumulatori, i sl.)

– vodiči i kućište malog sigurnosnog napona ne smiju biti nigdje uzemljeni

– vodiči sigurnosnog napona moraju biti odvojeno položeni od ostalih vodiča viših napona


• Uzemljeni zaštitni mali napon (PELV – Protective extra low voltage):– ponekad nije moguće izbjeći spoj kućišta trošila, priključenog na

mali napon, sa zemljom (npr. ako iz konstrukcijskih i funkcionalnih razloga vodiči malog napona moraju biti uzemljeni)

– kod uzemljenog zaštitnog malog napona zahtjevi u pogledu izvora napajanja i izvedbe strujnih krugova te priključnog pribora su istovjetni onim kod zaštitne mjere sigurnosnog malog napona (SELV)

– kućišta trošila ili vodiča smiju biti uzemljena


• Mali radni napon (FELV –Functional extra low voltage):– Ako je zbog ekonomskih ili tehnoloških razloga pogodan mali napon (do

50 V izmjenične ili 120 V istosmjerne struje), a nisu nužni ni sigurnosni mali napon niti uzemljeni zaštitni mali napon, tada se primjenjuje mali radni napon.

– npr. u signalnim i upravljačkim krugovima kod kojih uređaji, na primjer releji, daljinski upravljane sklopke i kontaktori nemaju dovoljnu izolaciju prema strujnim krugovima višeg napona mora se osigurati zaštita od direknog i indirektnog dodira na sljedećim principima:

kod malog radnog napona zbog izvedbe izvora napajanja i izvedbe strujnih krugova nije isključena mogućnost prenesenih napona dodira primarne mreže pa se mora izvesti zaštita od indirektnog dodira

ako je primarni strujni krug štićen od indirektnog dodira nekom od zaštitnih mjera s automatskim isključivanjem napajanja, svi izloženi vodljivi dijelovi (mase) opreme spajaju se sa zaštitnim vodičem primarnog strujnog kruga.Kada se mali radni napona dobiva iz izvora koji se napaja iz NN mreže štićene električkim odvajanjem, svi izloženi vodljivi dijelovi (mase) opreme spajaju se s neuzemljenim vodičem za izjednačavanje potencijala primarnog strujnog kruga

• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita primjenom opreme klase II ili odgovarajućom izolacijom:

• Električni uređaji opremaju se, osim normalnom (osnovnom) pogonskom izolacijom još i dopunskom zaštitnom izolacijom koja onemogućava dodir ili spoj s vodljivim dijelovima uređaja koji mogu doći pod napon u slučaju kvara na osnovnoj izolaciji

• Postiže se:– izradom kućišta trošila od izolacijskih materijala– ugradnjom dopunske izolacije na opremu koja ima samo temeljnu izolaciju– postavljanjem pojačane izolacije na neizolirane dijelove pod naponom

• Električna oprema izrađena s dvostrukom i pojačanom izolacijom označava se simbolom kvadrat u kvadratu .

• Ako se zaštita postiže dopunskom ili pojačanom izolacijom, radi raspoznavanja vrste zaštite na vanjskoj strani kućišta postavlja se znak koji predstavlja precrtani znak uzemljenja .

• Ugrađuju li se oprema i uređaji koji imaju samo osnovnu izolaciju izolacijskih kućišta, tada izolacijska kućišta moraju imati stupanj zaštite najmanje IP 2X.

• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita primjenom opreme klase II ili odgovarajućom izolacijom:

• Kod opreme i uređaja klase II izloženi vodljivi dijelovi ili umetnuti vodljivi dijelovi ne smiju se spajati sa zaštitnim vodičem. Zbog toga prenosiva trošila u priključenom kabelu imaju samo fazni i neutralni vodič, a utikačnema zaštitni kontakt.

• Za ispravnost ove mjere zaštite presudna je kvaliteta i stanje izolacije trošila.

• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita električnim odvajanjem:

• Strujni krug trošila se, pomoću transformatora za odvajanje ili motor-generatora (s namotima odgovarajuće izolacije) galvanski odvoji od ostale električne mreže (sekundarni krug se ne smije uzemljiti).

• Zaštitno djelovanje temelji se na činjenici da će struja greške i kod potpunog spoja jedne faze sa zemljom biti vrlo mala jer se strujni krug zatvara preko otpora izolacije i kapacitivnog otpora relativno kratkog drugog vodiča.

Budući da struja greške raste s dužinom priključenih vodova, preporučuje se da umnožak nazivnog napona u voltima i dužine strujnog kruga u metrima ne prijeđe vrijednost od 100 Vm, pod uvjetom da duljina vodova strujnog kruga nije veća od 500m.

Nazivni napon električki odvojenih strujnih krugova ne smije biti veći od 500 V.

Za razliku od prijašnjih tehničkih normativa nova norma dopušta mogućnost da se iz jednog izvora za električko odvajanje napaja više trošila, uz neke dodatne uvjete.

• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:

• Da bi ova zaštita ispunila svoju zadaću, svaki kvar na izolaciji opreme mora prouzročiti dovoljno jaku struju kvara koja će izazvati prekidanje napajanja u vremenu koje je nužno za sigurnost ljudi.

• Ova vrsta zaštite temelji se na dva elementa:– postojanje zatvorenog strujnog kruga, tzv. kruga petlje koji

omogućava protjecanje struje kvara (oblik kruga petlje ovisi o sistemuuzemljenja TT, TN i IT mreže)

– prekidanje struje kvara primjenom prikladnih zaštitnih uređaja u tako kratkim vremenima da ne dođe do ozljeđivanja osobe koja je bila izložena naponu dodira

Dopušteno trajanje napona dodira prema IEC normi s kojom su usuglašene i BAS.

Glavna razlika između BAS i prijašnjih tehničkih normativa za električne instalacije u zgradama je snižavanje vrijednosti trajno dopuštenog napona dodira sa 65 V na vrijednosti manje od 50 V.

• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sistemi:

• u TT sistemu uzemljuje se neutralna tačka sistema (zvijezdište transformatora, generatora)

• sve mase trošila (izložene vodljive dijelove) opreme i uređaja, koji mogu doći pod napon u slučaju kvara, galvanski se povezuju s zaštitnim vodičem i uzemljuju preko posebnog uzemljivača (u nekom objektu može se koristiti jedan uzemljivač za sva trošila)

• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TT sistemi:

• presjeci zaštitnih vodiča određuju se ovisno o jakosti struje i dopuštenom zagrijavanju vodiča prema standardima, ali ti presjeci ne smiju biti manji od vrijednosti navedenih u tablici- istom normom određeni su i minimalni presjeci uzemljivača

• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TT sistemi:

• u slučaju proboja izolacije na opremi, odnosno kvara zanemarive impedancije, struja kvara će proteći kroz zatvoreni strujni krug kako je prikazano na slici

• karakteristike nadstrujnih zaštitnih uređaja i ukupni otpor uzemljivača moraju se odabrati tako da u slučaju kvara zanemarivog otpora nastupi automatsko isključivanje napajanja u vremenu ne duljem od 0.2s (strujni krugovi s priključnicama, prenosnim trošilima ili trošilima koja se za vrijeme rada drže u ruci) odnosno 5 sekundi (u svim ostalim strujnim krugovima) i zbog toga mora biti ispunjen uvjet:

LaA UIR ≤

gdje je UL dopušteni napon dodira (50V ili 25V)RA ukupni otpor uzemljivača i otpor zaštitnog vodiča od uzemljivača štićenog trošilaIa struja kvara koja osigurava isklapanje nadstrujnog zaštitnog uređaja

Zaštita isključivanjemZaštita isključivanjem• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:

– TT sistemi:• kod nadstrujnih uređaja s inverznom karakteristikom t-I (osigurači),

struja Ia mora biti tolike jakosti da sigurno izazove isklapanje uređaja u vremenu ne duljem od 5 (0.2) sekundi

• kod zaštitnih uređaja s trenutačnom karakteristikom isklapanja vremena isklapanja su manja od 0.1 sekunde, ali struja greške mora biti veća od struje isklapanja uređaja

• u slučaju da se za više trošila s različitim nadstrujnim zaštitnim uređajima koristi samo jedan uzemljivač, ukupni otpor rasprostiranja tog uzemljivača mora zadovoljiti uvjete za ono trošilo koje zahtjeva najmanji otpor uzemljivača


– TT sistemi:• zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem:

– naziv prema prijašnjim tehničkim normativima za jednu od zaštitnih mjera od previsokog napona dodira

– prema fizikalnoj slici djelovanja i izvedbi, odgovara zaštitnoj mjeri od indirektnog dodira automatskim isključivanjem napajanja s nadstrujnim uređajem, ali su osnovni uvjeti za ispravnost zaštitne mjere bitno različiti

Rz1 Rz2

Osnovni uvjeti:

ukupni otpor uzemljivača ne smije biti veći od

gdje je Rz otpor rasprostiranja uzemljivača

Ud dopušteni napon dodira (50V, 25V)

In nazivna struja osigurača, isklopna struja prekidača

nd

Z kIUR ≤



– k faktor kojim se određuje minimalna potrebna isklopna struja nadstrujnog zaštitnog uređaja prema tablici

– s obzirom na vremenaisklapanja u starimtehničkim normativimanema izričito navedenihzahtjeva, jer se onaneposrednoosiguravaju primjenomfaktora k



– ako se koristi jedan uzemljivač za više trošila s različitim nadstrujim zaštitnim uređajima, otpor tog uzemljivača određuje se prema trošilu koje zahtijeva najveću isklopnu struju, odnosno za kojeg je umnožak kIn najveći

– vrijednost otpora pogonskog uzemljenja također je ograničena, a dobiva se prema izrazu:

Rp otpor pogonskog uzemljivačaUd dopušteni napon dodira (50 V)(kIn)max najveća isklopna struja štićenih trošila, odnosno dijela uređaja u mreži

– usporedba prijašnjih i novih tehničkih normativa:prema novim tehničkim normativima uvjeti su strožiji i pružaju viši stupanj sigurnostiniži je dozvoljeni napon dodira i traži se određeno vrijeme isklapanja što u konačnosti rezultira zahtjevom za manjom vrijednošću otpora uzemljenja za iste nazivne struje zaštitnih uređaja

( )maxnd

p kIUR ≤


– TT sistemi:• zaštitno uzemljenje sa zajedničkim uzemljivačem:

– ako se jedna transformatorska stanica nalazi u užem krugu potrošača, npr. jedna industrijska transformatorska stanica, onda je moguće uzemljenje svih potrošača provesti sa zajedničkim uzemljenjem

– obično je taj uzemljivač manje ili više rasprostranjen, a često se sastoji od nekoliko uzemljivača međusobno povezanih ili se pak radi o mreži uzemljivača

– zaštitno i pogonsko uzemljenje su međusobno dobro spojeni vodičem (jednim ili više njih) dovoljnog presjeka

ako prilike dozvoljavaju podzemna mreža

cjevovoda može poslužiti kao uzemljivač,

olovni plaštevi NN kabela


– TT sistemi:• zaštitno uzemljenje sa zajedničkim uzemljivačem:

– struja kvara se zatvara kroz fazni vodič i spojni vod uzemljenja, a samo manji dio struje ide preko uzemljivača i zemlje (može se zanemariti)

– u slučaju proboja izolacije struja kvara mora biti dovoljno velika da izazove pregorijevanje osigurača na neispravnom trošilu

RpRz

gdje je: Vf fazni napon

Rpe otpor petlje struje kvara

In nazivna strujaosigurača, isklopna struja

prekidača

k faktor isklopne struje

nf

pe kIVR ≤

Zaštita isključivanjemZaštita isključivanjem

• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sistemi:

• zaštitno uzemljenje s zajedničkim uzemljivačem:– otpor rasprostiranja ovakvog skupnog uzemljivača ne smije biti veći od

2 Ω

– ovu mjeru zaštite ne obrađuje norma BAS, a prema svojim karakteristikama ubraja se u poseban oblik TN sistema


– TT sistemi:• automatsko isključivanje napajanja zaštitnim uređajima diferencijalne struje

– masa štićenog trošila povezuje se sa zaštitnim vodičem na posebni uzemljivač

– ukoliko se jednim zaštitnim uređajem štiti više trošila njihove mase moraju biti povezane na isti uzemljivač

djelovanje ove zaštitne mjere temelji se na mjerenju diferencijalne struje posredstvom diferencijalnog transformatora

u normalnom pogonskom stanju struja koja dolazi i odlazi iz trošila su jednake – magnetski tokovi nastali djelovanjem ovih struja međusobno se poništavaju i jezgra transformatora ostaje nemagnetizirana

ako na izolaciji trošila nastane kvar struja greške prolazi kroz otpor uzemljivača i otpor pogonskog uzemljenja

usljed nastale razlike između ulazne i izlazne struje koja prolazi kroz jezgru transformatora, ona se magnetizira i daje vrlo brzo poticaj za isključenje prekidača


– TT sistemi:• automatsko isključivanje napajanja zaštitnim uređajima diferencijalne struje

– za ispravnost ove mjere zaštite treba biti ispunjeno:dnA UIR ≤∆

gdje je RA ukupni otpor uzemljivača i otpor zaštitnog vodiča od uzemljivača do štićenog trošila

I∆n nazivna isklopna diferencijalna struja pri kojoj dolazi do isklapanja sklopke

Ud dopušteni napon dodira (50 V ili 25 V)

s obzirom da je vrijeme isklapanja ovakvih zaštitnih uređaja manje od 0.1 sekunde, vrijeme isklapanja nije posebno propisano

u slučaju više serijski spojenih uređaja diferencijalne struje, da bi se osigurala selektivnost, vremensko zatezanje može maksimalno iznositi 1 sekundu


– TT sistemi:• zaštitna strujna sklopka (FI ili ZS):

– sva pogonska sredstva zaštićena strujnom zaštitnom sklopkom potrebno je uzemljiti tako da pri protjecanju struje greške njihov uzemljivač ima dovoljno maleni otpor uzemljenja da se na pogonskom sredstvu ne pojavi previsoki napon dodira

– maksimalno dozvoljeni otpori uzemljenja TT mreže ovisno o veličini struje greške (I∆n) i FI sklopke pri Ud=50V

– da bi zaštita ispravno djelovala dovoljni su uzemljivači s velikim otporom uzemljenja, to jest ta se zaštita može koristiti gotovo u svakoj TT mreži


– TT sistemi:• zaštitna naponska sklopka (FU):

– BAS norma ne predviđa primjenu zaštitnih naponskih uređaja (zaštitne naponske sklopke) kao standardnog rješenja zaštite od indirektnog dodira -dopušta se njihova primjena u posebnim slučajevima kad se ostali uređaji ne mogu koristiti (npr. istosmjerni strujni krugovi, ako se upotrebom FI sklopke ne može postići vrijeme potrebno za isključenje)

jedan kraj naponskog releja spaja se s kućištima trošila, a drugi kraj releja je spojen s posebnim

uzemljivačem

djelovanje ove zaštite sastoji se u tome da se posredstvom naponskog releja stalno nadzire napon između kućišta trošila i pomoćnog uzemljivača, pa ako taj napon prijeđe određenu granicu (65 V) relej isklapa trošilo pomoću sklopke u vremenu od 0.1s


– TT sistemi:• zaštitna naponska sklopka (FU):

– Sklopke se obično grade tako da različitim naponima odgovara sljedeći otpor uzemljivača

izvedba uzemljivača s navedenim visokim vrijednostima otpora uzemljivača ne predstavlja problem

ograničenja upotrebe i opasnosti pri primjeni FU sklopke u TT mreži:

pomoćni uzemljivač RH ne smije se nalaziti u potencijalnom lijevku drugih uzemljivača (to jest mora biti udaljen minimalno 20 metara) – inače može doći do:

pojave napona na kućištu

pogrešnog okidanja sklopke


– TT sistemi:• zaštitna naponska sklopka:

– ograničenja upotrebe i opasnosti pri primjeni FU sklopke u TT mreži:

najveća opasnost nedjelotvornog rada naponske zaštitne sklopke je premošćivanje mjernog naponskog releja, a time i neispravnog rada. Zbog toga dozemni vodič mora biti izoliran i mehanički zaštićen.

ova mjera zaštite nije naročito pouzdana kad se primjenjuje za strojeve koji imaju relativno dobro prirodno uzemljenje (npr. građevinski strojevi koji leže na tlu na većim metalnim plohama, a tlo je pri tome vlažno ili mokro) - tada postoji mogućnost da naponski relej bude premošćen i da sklopka ne djeluje pouzdano

Zaštita isključivanjemZaštita isključivanjem• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :

– TN sistemi:• u TN sistemima uzemljuje se neutralna točka sistema (redovito zvijezdište

transformatora)• sve izložene vodljive dijelove (mase) opreme, uređaja i instalacija, koje

mogu doći pod napon u slučaju kvara galvanski se povezuju s zaštitnim vodičem

• zaštitni vodič mora biti spojen na neutralnu tačku sistema i uzemljen• kako bi se u slučaju kvara potencijal zaštitnog vodiča održao što bliže

potencijalu zemlje zaštitni vodič se uzemljuje i u drugim tačkama (npr. na ulazu u zgradu)


– TN sistemi:• presjeci zaštitnih vodiča određuju se u ovisnosti o jakosti struje kvara i

dopuštenom zagrijavanju vodiča prema BAS normi, ali ti presjeci ne smiju biti manji od vrijednosti navedenih u tablici

u trajno položenim instalacijama TN sistema, a koje ne napajaju pokretna trošila, zaštitni vodič PE i neutralni vodič N mogu biti objedinjeni u jedan zajednički PEN vodič (TN-C i TN-C/S ) ako je presjek tog PEN vodiča najmanje 10 mm2 za bakrene vodiče ili 16 mm2 za aluminijske vodiče


– TN sistemi:• karakteristike nadstrujnih zaštitnih uređaja i presjeci vodiča moraju

se tako odabrati da u slučaju kvara zanemarivog otpora nastupi automatsko isključivanje napajanja u utvrđenom vremenu:

prema vrijednostima iz tablice za strujne krugove s priključnicama nazivnih struja koje ne prelaze 63 A, prenosivim i pomičnim trošilima


– TN sistemi:• ova zaštitna mjera biti će djelotvorna ako je ispunjen sljedeći uvjet:

gdje je: U0 napon faznog vodiča prema zemlji

ZS impedancija petlje kvara koja obuhvata izvor, vodič pod naponom do mjesta kvara i zaštitni vodič između mjesta kvara i izvora napajanja

Ia struja djelovanja uređaja koja osigurava isključivanje napajanja u propisanim vremenima, ovisno o vrsti strujnog kruga

0as UIZ ≤

• ispravna zaštita od indirektnog dodira s automatskim isključivanjem napajanja mora isključiti u propisanom vremenu ili prije

• da bi se utvrdilo vrijeme isključivanja nadstrujnog zaštitnog uređaja potrebno je poznavati njihove karakteristike isklapanja

– kod primjene osigurača s rastalnim ulošcima iz t-I karakteristike se pomoću struje kvara Ia pronalazi vrijeme u kojem će osigurač sigurno pregorjeti – to vrijeme mora biti manje od zahtijevanog

– kod primjene prekidača, okidača i instalacijskih prekidača potrebno je odrediti struju okidanja pri kojoj će zaštitni uređaj sigurno isklopiti jer struja kvara mora biti veća od struje okidanja – s obzirom da su vremena okidanja ovih uređaja manje od 0.1 sekunda nema poteškoća s vremenom isklapanja


– TN sistemi:• Zemljospoj faznog vodiča u TN sistemu:

– u NN mrežama koje su dijelom ili u cijelosti sastavljene od nadzemnih vodova može doći do prekida faznog vodiča i njegovog pada na zemlju

– poteći će struja kvara Ia preko mjesta kvara s otporom zemljospoja RE u zemlju i zatvoriti će se strujni krug preko otpora uzemljenja RB

– struja kvara prolazeći kroz uzemljenje s otporom RB podiže potencijal tog uzemljivača na iznos:

BaZ RIU =

taj se potencijal preko zaštitnog vodiča (bilo PE ili PEN) rasprostire duž mreže, a mase trošila mogu doći u tom slučaju pod napon


– TN sistemi:• Zemljospoj faznog vodiča u TN sistemu:

– da bi se spriječila pojava većih napona do dopuštenog napona dodira (50V), mora se ukupni otpor uzemljenja RB tako dimenzionirati da je ispunjeno:

pri čemu je: RB ukupni otpor uzemljenja svih paralelno povezanih uzemljivača

RE otpor zemljospoja, kod izravnog spoja faze sa zemljom –ako vrijednost za RE nije poznata uzima se približno 10 Ω

U0 nazivni napon prema zemlji– na primjer:

50U50

RR

0EB

−≤

Ω=−

≤

Ω==

31050220

50R

10RV220U

B

E0


– TN sistemi:• Nulovanje:

– prema načinu djelovanja zaštitna mjera od indirektnog dodira u TN sistemu s automatskim isključivanjem napajanja pomoću nadstrujnih zaštitnih uređaja jednaka je nulovanju, ali su uvjeti za ispravnost zaštitne mjere različiti

– prema prijašnjim tehničkim normativima za ispravno nulovanje moraju biti ispunjeni slijedeći osnovni uvjeti:1. struja kvara mora biti veća od isklopne struje zaštitnog uređaja – to

je ispunjeno ako je otpor petlje kojim prolazi struja greške takav da je ispunjeno:

nf

0v

nf

pe

kIVRR

kIVR

≤+

≤

RB

I

gdje je Vf fazni napon (V)Rpe otpor petlje (Ω)In nazivna struja zaštitnog uređaja (A)

k faktor isklopne struje

Zaštita isključivanjemZaštita isključivanjemZaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sistemi:

• Nulovanje:– granična duljina štićenja

Lgr se mjeri od zaštitnog uređajado mjesta kvarana faznom vodiču

Sn

fgr

nf

grS

0vnf

0v

2kI

VL

kIVL2

RRzakIVRR

ρ

ρ

≤

≤

≈

≤+


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sistemi:

• Nulovanje:

– nulovanje se smije primijeniti samo ako je dovoljno sigurno da se na nultom vodiču niti u slučaju kratkog spoja, niti u slučaju zemljospoja neće pojaviti napon viši od 50V, a ako se pojavi da će se održati samo najkraće vrijeme odnosno do isključenja strujnog kruga zaštitnim uređajem

– nulti vodič treba obavezno uzemljiti kod napojne transformatorske stanice i na više mjesta u niskonaponskoj mreži



R

0

Rv R'v

R0 R'0

I

I

∆ Vv

∆ V0

V'0

Rp

Vn

Vn=220V∆ V0=110V

∆ Vv=110V

V'0=110V

a) bez uzemljenja na kraju nulvodiča

dok se kvar ne isklopi napon nulvodiča prema zemlji i na cijelom njegovom dijelu desno od mjesta kvara (koji nije protjecan strujom kvara) iznosi 110 V ako je fazni napon V0=230 V (uz pretpostavku Rv=R0)

napon na nulvodiču lijevo od mjesta kvara opada tako da je na samom početku vodiča nula s obzirom da kroz pogonsko uzemljenje ne teče struja

dakle, na svim trošilima, čija su kućišta spojena s nulvodom, pojaviti će se napon 115 V spram zemlje dok se kvar ne ukloni



potencijal zemlje

∆ V01

Vn=220V

∆ VRp

∆ Vv

∆ V02∆ V'Rp

R

0

Rv R'v

R0 R'0

I'

I'1

∆ Vv

∆ V01

Rp

Vn

∆ VRp ∆ V02

I'2

R'p

∆ V'Rp

b) sa uzemljenjem na kraju nulvodiča

spram slučaja a) struja kvara će biti nešto većeg iznosa jer ona sada teče kroz fazni vodiči na mjestu kvara se dijeli na dva dijela kroz nulvodič i pogonska uzemljenja Rp i R’ppad napona na faznom vodiču ∆Vv nešto je veći od 115 V

potencijal nulvodiča na mjestu kvara je manji od 115 V a jednako vrijedi i za sve tačke nulvodiča desno od mjesta kvara

potencijal zvijezdišta transformatora više nije nula već ∆VRp



– presjek nulvodiča mora biti u određenom odnosu spram presjeka faznih vodiča

– mora imati jednaki presjek kao fazni vodič ako presjek faznog vodiča nije veći od 16 mm2 kod bakrenih izoliranih vodova i kabela, odnosno ako presjek vodiča nije veći od 50 mm2 za nadzemne vodove

– ako su presjeci faznih vodiča veći od navedenih vrijednosti onda nulvodič može imati za dva stupnja manji presjek iz standardnog niza za presjeke vodiča, ali nikada ne smije presjek nulvodiča biti manji od polovice presjeka faznog vodiča

– nulvodič mora sačinjavati mehanički i galvanski jednu cjelinu po cijeloj svojoj duljini, te nigdje ne smije biti prekidan niti osiguračima niti drugim zaštitnim uređajima


– TN sistemi:• Nulovanje- razlika spram zaštite automatskim isključivanjem napajanja:

– Prva bitna razlika kod ove zaštitne mjere, prema starim normativima i prema novim BAS normama je u prvom uvjetu – kod nulovanja se ne zahtijeva neko tačno vrijeme prekidanja struje greške, već se to postiže posredno preko faktora k.

– Druga bitna razlika je u tome što se nulovanje redovito izvodilo kao TN-C sistem (četverovodni sistem), a pet vodiča (TN-C/S sistem) se zahtijevalo samo u prostorima ugroženim od požara i eksplozije. Prema novim normama, zahtijeva se pet vodiča i u krajnjim strujnim krugovima (presjeci do 10 mm2 Cu i 16 mm2 Al).


– TN sistemi:• Nulovanje i zaštitno uzemljenje u istoj električnoj mreži:

1. Zaštitno uzemljenje u nulovanoj mreži:ukoliko se u mreži nalaze trošila štićena pojedinačnim zaštitnim uzemljenjem, prijeti opasnost od pojave napona na nultom vodiču i na kućištima svih nulovanih trošila usljed proboja izolacije vodiča na trošilu s pojedinačnim uzemljivačem

Rp Rz

V0 I

za slučaj kvara na izolaciji trošila štićenog pojedinačnim uzemljivačem, struja kvara teče od pojedinačnog uzemljivača, preko pogonskog uzemljenja, prema zvijezdištu transformatora i tom prilikom uzrokuje pad napona na pogonskom uzemljenju koji diže potencijal nultog vodiča prema zemlji u cijeloj mreži, što može predstavljati opasnost za ljude koji bi u tom trenutku dodirivali kućišta nulovanih trošila

ako je Rz=5Ω, Rp=2Ω =>V0=50V, a za Rz<5Ω(što je moguće) je V0>50V



1. Zaštitno uzemljenje u nulovanoj mreži:zbog toga se nulovanje i zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem primjenjuje u istim mrežama samo onda ako je za slučaj kvara na izolaciji trošila štićenog pojedinačnim uzemljivačem spriječena pojava veća od 50 V na nultom vodiču

Rp Rz

V0 I

taj će uvjet sigurno biti ispunjen ako je zadovoljeno:

gdje je: Rp ukupni otpor uzemljenja nultog vodiča cjelokupne mreže

Rz min najmanji otpor od svih otpora pojedinačnih uzemljivača

ako je Rp=0.2 Ω onda je moguća primjena zaštitnog uzemljenja s pojedinačnim uzemljivačem u nulovanoj mreži bez provjere iznosa pojedinih uzemljivača

min min

2.5 zz

p R4.0RR =≤



1. Zaštitno uzemljenje u nulovanoj mreži:ako se u nulovanoj mreži pojedina trošila još dodatno povezuju i na pojedinačni ili zajednički uzemljivač, struja kvara ima dva paralelna puta od trošila do transformatora – jedan nultim vodičem, drugi pojedinačnim ili zajedničkim uzemljivačem

Rp Rz

V0

I1

I2

I

sada je ukupni otpor petlje Rpe

manji pa će doći brže i sigurnije do prorade nadstrujnih zaštitnih uređaja

V0 =I1Rp (I1 <<I2 zbog R0<Rp+Rz)

zbog toga je dopušteno miješanje ova dva sistema u istoj mreži bez ikakvih dodatnih uvjeta


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sistemi:

• Nulovanje i zaštitno uzemljenje u istoj električnoj mreži:

1. Zaštitno uzemljenje u nulovanoj mreži:

ovakvu kombinaciju nulovanja i zaštitnog uzemljenja s zajedničkim uzemljivačem često susrećemo u mrežama vlastite potrošnje niskog napona u elektroenergetskim postrojenjima (elektranama i transformatorskim stanicama)

sva su trošila niskog napona nulovana, a jednako tako su kućišta tih trošila i uređaja spojena na zajednički uzemljivač objekta zbog sprečavanja pojave previsokog napona dodira usljed kvara u mreži visokog napona



2. Nulovanje u mreži sa zaštitnim uzemljenjem:

iz istih razloga iz kojih nije dozvoljeno da se u nulovanoj mreži neko

trošilo zaštitno uzemlji pojedinačnim uzemljivačem, nije dozvoljeno

niti obrnuto da se u mreži s zaštitnim uzemljenjem pojedinačnim

uzemljivačem jedno trošilo nuluje

ako se radi o mreži sa zaštitnim uzemljenjem sa zajedničkim

uzemljivačem, struja kvara ima dva paralelna puta od trošila do

transformatora – jedan preko uzemljivača i zemlje (zbog velikog

otpora struja je mala) i drugi kroz spojni vod uzemljenja koji je

povezan s pogonskim uzemljenjem (ovim putem se zatvara veći dio

struje kvara jer je otpor ove petlje manji)

stoga je moguće u mreži s zaštitnim uzemljenjem sa zajedničkim

uzemljivačem provesti nulovanje pojedinih potrošača



2. Nulovanje u mreži sa zaštitnim uzemljenjem:

nije dozvoljeno da se u mreži sa zaštitnim uzemljenjem neko od trošila dodatno i nuluje

RpRz1Rz2Rz3 Rz0

dio struje kvara (preko Rz1) teče preko zaštitnog uzemljenja Rz0, ali u pravilu veći dio struje teče preko pogonskog uzemljenja Rp

sada je napon nulvoda V0 u pravilu nešto manji od slučaja zaštitnog uzemljenja sa pojedinačnim uzemljivačem u nulovanoj mreži, ali jošuvijek može biti veći od 50 (65) V

stoga se izbjegava dodatno nulovanje trošila u mreži sa zaštitnim uzemljenjem


– TN sistemi:• zaštita uređajima diferencijalne struje u TN sistemima:

– djelovanje ove zaštitne mjere temelji se na mjerenju diferencijalne struje posredstvom transformatora

– u normalnom pogonskom stanju struja koja dolazi i odlazi iz trošila su jednake – magnetski tokovi nastali djelovanjem ovih struja međusobno se poništavaju i jezgra transformatora ostaje nemagnetizirana

– ako na izolaciji trošila nastane kvar struja greške prolazi zaštitni vodičPE i ne vraća se kroz jezgru transformatora

uslijed nastale razlike između ulazne i izlazne struje koja prolazi kroz jezgru transformatora, ona se magnetizira i daje vrlo brzo poticaj za isključenje prekidača

kod trofaznih trošila, princip rada ovog uređaja je jednak, samo što kroz jezgru transformatora prolaze sva tri fazna vodiča i prema potrebi neutralni vodič, ali nikako ne smije prolaziti zaštitni vodič PE


– TN sistemi:• zaštita uređajima diferencijalne struje u TN sistemima:

– zaštitni uređaji diferencijalne struje kad se koriste u TN sistemima, mogu se koristiti samo u TN-S ili dijelu TN-C/S sistema gdje su neutralni i zaštitni vodič odvojeni – u TN-C sistemu, gdje se koristi PEN vodič, nije moguća primjena zaštitnih uređaja diferencijalne struje

– zaštitni uređaji diferencijalne struje proizvode se za sljedeće nazivne struje:

za ispravan rad ove zaštitne mjere mora biti ispunjen uvjet:

gdje je: Zpe impedancija petlje kvara

Vf nazivni napon mreže prema zemlji

Ia struje greške dovoljna da izazove isklapanje uređaja diferencijalne

struje u zahtijevanom vremenu

fape VIZ ≤


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sistemi:

• zaštita uređajima diferencijalne struje u TN sistemima:0.4 s za strujne krugove s priključnicama, za pokretna i prenosiva trošila

5 s za radijalne strujne krugove stabilnih trošila, a koji ne mogu

utjecati na strujne krugove s priključnicama

– No, kod zaštitnih uređaja diferencijalne struje koji nemaju vremensku

zadršku, isklopna vremena od nastanka greške do isklapanja su vrlo

kratka (0.1s)

Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:TN sistemi:

-zbog izvanrednih karakteristika, visoke pouzdanosti te vrlo kratkih vremena isklapanja, ovi uređaji su primjenjivi u svim uobičajenim tipovima NN mreža,

- u skladu s prijašnjim tehničkim normativima, u električnim mrežama gdje je primijenjeno nulovanje, nisu se primjenjivale strujne zaštitne sklopke (uređaji diferencijalne struje) kao sistemsko rješenje – dopuštala se primjena FI sklopki za pojedinačna trošila, pod uvjetom da se masa trošila nije spajala s nulvodom (PEN) već se uzemljavala s posebnim uzemljivačem (kao u TT sistemu)


– IT sistemi:• osnovna je karakteristika IT sistema da u njemu ni jedan dio mreže, koji se

nalazi pod naponom, ne smije biti direktno uzemljen, odnosno cijela mreža mora biti izolirana od zemlje

• moguće je uzemljenje zvijezdišta samo preko velike impedancije, čija vrijednost u pravilu iznosi ~ (5-6)Un (Ω)

• mase trošila moraju biti uzemljene - uzemljenje može biti pojedinačno za svako trošilo, skupno za nekoliko trošila ili zajedničko za sva trošila u mreži

u slučaju proboja izolacije nekog od faznih vodiča prema masi trošila, poteći će struja zemljospoja male vrijednosti, zato što se njezin strujni krug prema izvoru napajanja zatvara preko kapacitivnih otpora i otpora izolacije preostalih ispravnih faznih vodiča u mreži


– IT sistemi:• struju zemljospoja može se pojednostavljeno izračunati prema izrazu:

gdje je: Iz struja zemljospoja

c konstanta koja ovisi o tipu vodiča i vrsti izolacije (obično približno 0.2)Un nazivni napon (kV)L ukupna duljina svih vodova u promatranoj mreži (km)

(A)LcUI nz =

(A)LcUI nz =

3

za vrijeme trajanja zemljospoja, faza u kvaru poprima približno potencijal zemlje, a dvije preostale faze poprime prema zemlji za puta uvećan napon

sistem i dalje može ostati u pogonu i to je jedna od prednosti IT sistema


– IT sistemi:• struja zemljospoja stvara pad napona na uzemljivaču – da se ne bi pojavio

preveliki pad napona na masama trošila mora biti ispunjeno:

gdje je: RA otpor uzemljivača mase trošila

Id struja zemljospoja u slučaju prvog spoja (kvara) zanemarivog otpora između faznog vodiča i mase trošila

Ud dopušteni napon dodira (50 V ili 25 V)

ddA UIR ≤

budući je struja kvara (struja zemljospoja) u slučaju prvog kvara male jačine, ne može izazvati djelovanje nadstrujnih zaštitnih uređaja, te su nužni uređaji za nadzor stanja izolacije koji pogonskom osoblju dojavljuju nastanak kvara


– IT sistemi:• kontrolnik izolacije mora dati zvučni ili vizualni signal u slučaju kvara, a

mogu biti građeni i da daju impuls za isklapanje mreža

• u takvim mrežama potrebno je prvi kvar što brže ukloniti, jer ako se pod tim okolnostima dogodi i drugi kvar i to u nekoj drugoj fazi, struja kvara može poprimiti znatne iznose i izazvati visoke napone dodira

• veličina struje kvara i mogući napon dodira prvenstveno ovise o načinu uzemljenja masa trošila

1. ako su mase trošila uzemljene pojedinačno ili po skupinama, a dvije istovremene pogreške nastaju na trošilima iz različitih skupina i na različitim fazama

na oba trošila nastupaju pojave slične kako u TT sistemu – da se ne bi zadržao previsok napon dodira moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti:

dBabdAab

URIURI

≤≤


– IT sistemi:

1. gdje je: RA otpor uzemljenja prvog sistema

RB otpor uzemljenja drugog sistema

Iab zajednička struja kvara koja mora izazvati isklapanje uređaja pod jednakim uvjetima kao za TT sistem

gdje je: Vf napon mreže prema zemlji

Z1 impedancija namota izvora i faznog vodiča do mjesta kvara na prvom trošilu

Z2 impedancija namota izvora i faznog vodiča do mjesta kvara na drugom trošilu

2BA1

fab ZRRZ

V3I+++

=


– IT sistemi:

2. ako su sva trošila u mreži uzemljena preko jednog zajedničkog vodiča na jedan uzemljivač, kod istovremenog kvara na dva trošila u različitim fazama

struja kvara ne prolazi zemljom, već od jedne faze na izvoru napajanja, preko mjesta prvog kvara, potom dijelom zajedničkog zaštitnog vodiča i natrag fazom do izvora - nastaju slične okolnosti kao u TN-S sistemu,

da se ne bi predugo zadržao previsok napon dodira, mora biti ispunjen sljedeći uvjet:

af

s I2V3Z ≤

Vf napon mreže prema zemlji

Zs impedancija petlje kvara koja se sastoji od impedancije faznih vodiča do oba trošila i impedancije dijela zaštitnog vodiča između oba trošila

Ia struja kvara koja mora osigurati isklapanje zaštitnih uređaja u vremenu:

a. prema tablici za sve strujne krugove s priključnicama i prenosivim trošilima

b. ne duljem od 5 sekundi za sve strujne krugove stabilnih trošila bez priključnica i prenosivih trošila


– IT sistemi:• u IT sistemu kao zaštitni uređaji koriste se:

– kontrolnici izolacije– nadstrujni zaštitni uređaji– zaštitni uređaji diferencijalne struje

• zbog vrlo malih napona dodira kod prve greške, IT sistemi se primjenjuju u sredinama s teškim uvjetima rada, kao što su rudnici i u prostorima ugroženim od eksplozije

• osim toga, u industrijskim mrežama u kojima nema jednofaznih trošila i uvijek samo za jednu transformatorsku stanicu odvojeno


– IT sistemi:• Sistem zaštitnog voda:

– opisanom IT sistemu s kontrolnikom izolacije odgovara, prema prijašnjim tehničkim normativima, zaštitna mjera od previsokog napona dodira nazvana sistem zaštitnog voda

– u pogledu izoliranja zvjezdišta mreže od zemlje nema razlike između stare i nove tehničke regulative

– u odnosu na uzemljenje masa trošila, sistem zaštitnog voda predviđa samo jedan uzemljivač i zaštitni vod za sva trošila na koji se spajaju i sve ostale pristupačne metalne mase (strani vodljivi dijelovi)

– otpor zaštitnog uzemljenja RA je ograničen i ne smije biti veći od 20 Ω

– obavezna je primjena uređaja za trajan nadzor stanja izolacije sa zvučnom ili svjetlosnom signalizacijom za neispravno stanje (unutarnji otpor uređaja ne smije biti manji od 15 kΩ)


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sistemi:

• Sistem zaštitnog voda:

– ako se ne može postići otpor uzemljivača od 20 Ω, u mrežu se mora postaviti relej koji nadzire napon zaštitnog voda prema zemlji i koji isključuje cijelu mrežu ako taj napon prijeđe granicu dopuštenog napona dodira 65 (50) V

– prijašnji tehnički propisi za izvođenje električnih instalacija u zgradama nemaju odredbu o brzom isključivanju u slučaju drugog kvara - takve zahtjeve postavljaju jedino tehnički normativi za električne instalacije u rudnicima i prostorima ugroženim od eksplozije

Za 1-fazne ili 3-fazne kablove, gdje su r i d u (mm):r = radijus kabla – samo provodnici;d = prosječna udaljenost između provodnika.

Log = decimalni logaritam.

Za nadzemne vodove, reaktansa se lagano povečava sa udaljenošču između provodnika u snopu Log(d/t), te u proporciji sa radnim naponom.

Koriste se sljedeće prosječne vrijednosti:X = 0.3 Ω / km (LV lines);X = 0.4 Ω / km (MV ili HV vodovi).

Sljedeća tabela pokazuje različite reaktanse za LV provodnike, zavisno od sistema ožičenja.

Praktički, za LV i provodnike sa presjekom manjim od 150 mm2, uzima se u obzir samo RL, (RL < 0.15 mΩ / m kada je A > 150 mm2).

X/km za nadzemne vodove, kablove i sabirnice, računa se:

mΩ / km

Koriste se sljedeće prosječne vrijednosti za X:- 0.08 mΩ / m za 3-fazni kablZa HV aplikacije, između 0.1 i0.15 mΩ / m.

-0.09 mΩ / m jednožilne kablove (ravni i trougaoni) tipa ;

- 0.15 mΩ / m za sabirnice i jednožilne kablove tipa

Impedansa kratkih vodova između tačke distribucije energije i HV/LV transformatora može se zanemariti. Ova pretpostavka daje nešto veću izračunatu struju KS. Greška se povećava u proporciji sa nazivnom snagom TR. Kapacitivnost kabla u odnosu na zemlju je za 10 do 20 puta veća od one između vodova, i ona se mora uzeti u obzir kod izračuna struje zemljospoja.Generalno, kapacitivnost HV 3-faznog kabla sa presjekom od 120 mm2 je reda 1 µF / km; kapacitivna struja je niska i reda je 5 A / km kod 20 kV.

X ili R vodova se mogu zanemariti. Ako je jedna od vrijednosti, RL ili XL, niska u odnosu na drugu, ona se može zanemariti jer greška kod računanja ZL je prilično niska.Na primjer, ako je omjer između RL i XL 3, greška u ZL je 5.1 %.Veza između RL, XL, i ZL može se predstaviti na sljedećoj slici, u funkciji presjeka kabla.

Primjeri:a) Radimo sa 3-faznim kablom, kod 20 °C, sa Cu provodnicima. Njihova reaktansa je 0.08 mΩ / m. Odnosi RL, XL i ZL pokazani su na prethodnoj slici. Impedansa ZL prilazi dvjema asimptotama, ka RL za mali presjek kabla, te ka XL za veliki presjek kabla. ZL je identično onoj sopstvenoj komponenti kojoj asimptotski prilazi, u ovom slučaju ka XL.

Tako, ZL je jednako, sa greškom računanja ZL manjom od 5.1 %:- RL za presjek kabla manji od 74 mm2;- XL za presjek kabla veći od 660 mm2.

b)Radimo sa 3-faznim kablom, kod 20 °C, sa Al provodnicima. U ovom slučaju ZL je jednako RL, odnosno XL, za presjeke kablova manjim od 120 mm2, odnosno većim od 1,000 mm2 (ove krive nisu prikazane).

Impedansa rotirajućih mašinaSinhroni generator

Impedanse mašina uglavnom se izražavaju kao procenti, na primjer:Isc / In = 100 / x gdje je x ekvivalent napona KS transformatora usc.Npr.:

U = međufazni napon praznog hoda generatora,Sn = nazivna prividna snaga generatora.

Kada je vrijednost omjera R / X niska, od 0.05 do 0.1 za MV i 0.1 do 0.2 za LV, impedansa Z može biti tretirana kao X. Vrijednosti za X date su u sljedećoj tabeli za turbogeneratore i hidrogeneratore (male brzine).

Iz tabele se da očitati da je statička reaktansa puno veća od drugih reaktansi (u tim periodima, Isc < In). Tada je struja KS najviše induktivna, i povlači cjelokupnu struju sistema uzbude, bez obzira na preuzbuđeno stanje generatora; inače, generator radi sa cos ϕ od 0.8 do 1.

Sinhroni kompenzatori i motoriReakcija ovih mašina za vrijeme trajanja KS je slična onim kao kod generatora. Oni proizvode struju u mrežu, čija vrijednost zavisi od njihove reaktanse %. – tabela 19.

Asinhroni motori

Kada se asinhroni motor otcjepi sa mreže, on održava napon na svojim krajevima još unutar nekoliko hiljaditih dijelova sekundi.

Kada se desi KS na stezaljkama motora, struja motora smanjuje se još brže, zavisno od njegove vremenske konstante:- 0.02 sekunde za jednostruko-kavezni motor snage do 100 kW;- 0.03 sekunde za dvostruko-kavezni motor snage iznad 100 kW;- 0.03 do 0.1 sekunde za vrlo velike, sa kliznim prstenovima HV motore (1,000 kW).

U slučaju KS, asinhroni motor je generator čija impedansa (samo subtranzijentna) je od 20 to 25 %.

Prema tome, teško je procijeniti učešće broja motora u doprinosu struji KS, zbog njihovog velikog broja, u industriji posebno (jer ne zna se kada i koji od njih je u pogonu). Računanje pojedinačnih struja svakog motora posebno je besmisleno, pa se doprinos motora struji KS u razmatranoj mreži određuje:

(Istart x In) x broj motora.

kondenzatori

Shunt kondenzator u blizini KS se prazni, pa tako povečava struju KS.Najčešće se ne uzima u obzir kod proračuna struje KS, sem ako se radi o velikim kondenzatorskim jedinicama.

Kondenzatorsku bateriju treba uzeti u obzir kada se radi o izboru tipa prekidača, jer kondenzator ima efekt na prekidač kao i prekidna struja.

Prekidači se mogu uzeti u obzir u ekvivalentnim šemama, sa svojim reaktansama koje se kreću oko 0.15 mohma.

Otpor lukaNije značajan kod HV mreža; pad napona na luku je od 100 do 300 V, i zanemariv je u odnosu na napon mreže, te luk nema utjecaja na smanjenje struje KS. Kod LV mreža otpor luka se može uzeti u obzir kod računanja struje KS. Na primjer, struju KS između faza, luk može reducirati za 20% do 50%, a ponekad i više od 50% za mreže ispod 400 V.Ovaj fenomen koji se dešava u LV mrežama i koji se dešava za više od 90% kvarova, ne može se uzeti u obzir kada se određuje rasklopna snaga prekidača, jer može se desiti kvar kod zatvaranja prekidača, kada je KS metalni, te nema otpora luka. Ovaj fenomen može se koristiti kod računanja minimalne struje KS.

Druge impedanseDrugi elementi mogu imati zanemarive impedanse, kao što su filteri i limiteri struja KS.

Mogu se uzeti u obzir kod računanja struje KS, kao i primarni namotaj strujnog transformatora, čija impedansa varira sa nazivnom snagom i tipom konstrukcije.

Odnosi impedansi na različitim naponskim nivoima

Impedanse kao funkcije napona Snaga KS Ssc u datoj tački elektroenergetske mreže definira se:

Znači da je snaga KS nepromjenljiva u datoj tački mreže.

Jedn. o struji KS implicira da sve impedse moraju se računati u odnosu na napon na mjestu kvara, tako da moraju se sve impedanse svesti na isti naponski nivo. Na primjer, impedansa HV voda mora se pomnožiti kvadratom recipročnog prenosnog omjera TR, kada se računa kvar na LV strani TR:

Jednostavan metod izbjegavanja ove poteškoće preporučio je H. Rich putem metoda relativne impedanse.

Računanje relativnih impedansiOvaj metod uspostavlja vezu između impedansi na različitim naponskim nivoima u električnoj mreži.Ovaj metod traži dijeljenje impedansi (u ohmima) kvadratom međufaznog napona mreže (u voltima) u tački gdje impedanse postoje (sa naponom na koji se impedansa želi svesti)

Na taj način impedanse postaju relativne. Za vodove i kablove, relativne vrijednosti za R i X definiraju se:

Za TR, impedansa se određuje na temelju napona KS usc i nazivne prividne snage Sn (kVA):

Za rotirajuće mašine, jed. je ista, sa x kao reprezentantom impedanse izražene u %.

Za cjelokupni sistem, poslije računanja svih relativnih impedansi, snaga KS može se izraziti:

Iz koje je moguće odrediti struju KS Isc u tački dijela mreže sa naponom U:

ΣZR je sastavljeno od svih relativnih impedansi od mjesta kvara prema izvoru.Dakle, Ssc je snaga KS, u VA, u tački koja pripada dijelu mreže sa nazivnim naponom U.

Razmotrimo pojednostavljeni dijagram na slici 20.

U tački A:

Tako, da je:

Primjer:

Razmotrimo 20 kV mrežu koja snabdijeva HV / LV podstanicu preko 2 km dugog nadzemnog voda, i 1 MVA generator koji u paraleli snabdijeva sabirnicu iste podstanice. Dva 1,000 kVA paralelno spojena TR snabdijevaju LV sabirnice, koje preko 20 odvoda, snabdijevaju 20 motora, uključujući i jedan motor u generatorskom režimu M. Svi motori su nazivne snage 50 kW, povezni kablovi između LV sabirnica (link1) su isti, te u linku 2 su također isti, te svi motori rade u trenutku nastanka KS.

U ovom primjeru, reaktanse X i otpornosti R računaju se u odnosu na njihove pripadajuće napone u instalaciji. Koristi se metod relativne impedanse.

I- Kvar na sabirnici A (HV sabirnica)Uobzireni elementi: 1, 2, 3.Impedansa “mreža + vod" je paralelna generatoru, međutim impedansa generatora je mnogo veća, tako da se može zanemariti:

Tako da je:

IA je “statička struja KS Ik" (početna izmjenična komponenta očekivane struje KS) i služi za računanje vrha asimetrične struje KS:

Kako je k = 1.2, sa slike k=f(R/X), vrh ISCje:

II – Kvar u tački B (sabirnica glavnog LV razvoda)Uobzireni elementi: (1, 2, 3) + (4, 5, 6).Reaktanse X i rezistanse R HV sekcije moraju se preračunati na LV nivo, njihovim množenjem sa kvadratom omjera napona, tj:

Tako da je sada:

slijedi Te vrh struje KS

Ako se uzme u obzir luk kvara, struja, IB seReducira na maximalnu vrijednost od 28,606 A i minimalnu vrijednost od 17,880 A.

Kako je

III – kvar na sabirnici C (sabirnica LV podrazvoda)Uobzireni elementi: (1, 2, 3) + (4, 5, 6) + (7, 8).X i R prekidača i kablova moraju se dodati XB and RB.

Vrh struje KS:

IV – Kvar u tački D (LV motor)Uobzireni elementi:(1, 2, 3) + (4, 5, 6) + (7, 8) + (9, 10).X i R prekidača i kablova moraju se dodati XC i RC.

Vrh struje KS:

V – struja motoraMotore tretiramo kao generatore, koji injektiraju struju u mrežu, tj. mjesto KS.- Kvar na CStruja proizvedena motorom može se računati na temelju impedanse "motor + kabl":

Za 20 motora:

Umjesto gornjeg računanja, moguće je procijeniti struju injektiranja od strane svih motora, kao(Istart / In) puta njihova nazivna struja (95 A), tj.(4.8 x 95) x 20 = 9,120 A. (konzervativna vrijednost, u odnosu na 7,580 A).

Prema tome, struja KS (subtranzijentna) na LV sabirnici se povečava od 12,459 A na 20,039 A i Isc od 27,310 A na42,315 A.

- Kvar u tački DImpedansa koja se treba uzeti u obzir je 1 / 19 od ZM, plus impedansa kabla.

Ukupna struja u D:

Ik”

Kvar u BKao i kod kvara u C, struja proizvedena motorom mora se računati na temelju impedanse "motor + kabl" :

Za 20 motora:

Ponovno je moguće da procijenimo struju injektiranu od strane svih motora, jednaka 4.8 puta njihova nazivna struja (95 A), tj. 9,120 A. Ova estimacija ponovno precjenjuje stvarnu vrijednost IMB.

Struja KS (subtransiejentna) na glavnom LV razvodu povečava se od 35,758 A do 43,198 A i vrh Isc od 79,900 A do 94,628 A.Međutim, ako se luk kvara uzme u obzir, onda se Isc reducira između 45.6 to 75 kA.

Kako je:

Vrh je:

Kvar u A (HV strana)Radije nego da računamo ekvivalentnu impedansu, lakše je da procijenimo suprotnu struju motora u A, množenjem vrijednosti u B sa vrijednošću transformacije LV/HV, tj.:

Dakle, komparirano sa prethodno izračunatih 6,415 A, razlika je zanemariva.

Grubo računanje kvara u DOvo računanje omogućava korištenje svih prije navedenih aproksimacija (15 i 16):

Vrh struje:

Da nađemo vrh asimetrične struje KS Isc, izračunata vrijednost mora biti povećana doprinosom energiziranih motora u vrijeme kvara, tj. 4.8 puta njihova nazivna struja od 95 A:

U odnosu na izračunatu struju prema potpunoj kalkulaciji (20,039), aproksimirani metod nudi nešto konzervativnije rješenje, tj. rješenje na strani sigurnosti.

RAČUNANJE STRUJE KVARA Isc U RADIJALNOJ MREŽI KORISTEĆI SIMETRIČNE KOMPONENTE

Prednosti ovog metoda

Računanje preko simetričnih komponenti je korisno kada je trofazna mreža nebalansirana. Ovaj metod također je pogodan i u slučajevima:

-Sistem napona i struja nije simetričan (različiti moduli vektora i međusobni fazni odmak nije 120°). To je slučaj međufaznog KS, zemljospoja;

-Mreža obuhvata rotacijske mašine i/ili posebne transformatore (Yyn veza).

Ovaj metod može se koristiti za sve tipove radijalnih distributivnih mreža na svim naponskim nivoima.

Slično Leblanc-ovom teoremu koji govori o mogučnosti predstavljanja pravolinijskog izmjeničnog polja sa sinusoidalnom ampitudom sa dva rotirajuća polja koji se obrću u međusobno suprotnim smjerovima, definicija simetričnih komponenti bazira se na ekvivalenciji nebalansiranog trofaznog sistema u sumu tri balansirana 3-fazna sistema – pozitivnog, negativnog i nultog redosljeda.

Princip superpozicije koristi se za računanje struje kvara.

Na primjer, koristimo struju Ι1 kao referencu rotacije, gdje su:- Ι1(1) komponenta pozitivnog redosljeda;- Ι1(2) komponenta negativnog redosljeda;- Ι1(0) komponenta nultog redosljeda;

Te korištenjem kompleksnog operatora

između vektora struja Ι1, Ι2, i Ι3.

Ovaj princip primjenjen je na sistem struja i potvrđen je na slici;

na primjer, grafičko sabiranje vektora daje sljedeći rezultat:

Struje Ι1 i Ι3 mogu se izraziti na sličan način, tako da se dobiva sistem:

Ove simetrične komponente struje povezane su sa simetričnim komponentana napona odgovarajućim impedansama :

Ove impedanse mogu se definirati iz karakteristika različitih elemenata (materijali proizvođača) u datoj električnoj mreži. Tako, iz tih materijala možemo naći da je Z(2) ≈ Z(1), izuzev za rotacijske mašine gdje Z(0) varira zavisno od tipa mašine i sprege i načina uzemljenja transformatora.

Računanje definirano sa IEC 60909

Standard IEC 60909 definira i predstavlja metod implementiranja simetričnih komponenti u proračun struje KS.

Metod je primjenljiv na električne mreže sa nazivnim naponom manjim od 230 kV, te standard objašnjava računanje minimalne i maksimalne struje KS.

Računanje minimalne struje KS potrebno je za kalibriranje nadstrujne zaštite, a računanje maksimalne struje potrebno je za određivanje karakteristika električnih uređaja.

U pogledu na njeno apliciranje na LV mreže, standard je kompatibilan sa IEC 60781.

Procedura1- računati ekvivalentni napon na mjestu kvara, koji je jednak , gdje su:

c - naponski faktor koji uzima u obzir varijacije napona u vremenu i prostoru, moguće promjene transformatorske naponske preklopke, subtranzijentna ponašanja generatora i motora.

Zavisno od tražene kalkulacije i naponskog nivoa, određuju se naponski faktori, dati u sljedećoj tabeli.

2- Odrediti i sabrati ekvivalentne impedanse pozitivnog, negativnog i nultog redosljeda od mjesta kvara prema izvoru.

3- Računati početnu struju KS koristeći simetrične komponente. Zavisno od tipa kvara, koriste se odgovarajuće jedn. za proračun Isc – dato u sljedećoj tabeli.

4- Kada se izračuna Isc (Ik"), računati ostale vrijednosti, kao što su vrh Isc, thestatičku vrijednost – trajnu vrijednost Isc i maksimum trajne struje KS Isc.

Impedancija viđena sa mjesta kvara može se prikazati sljedećom šemom, koja se dalje može pojednostaviti.

El. Postrojenja-2 Od 101 Do 200

Documents