elementi elektroenergetskih poostrojenja

OSNOVNE TEHNIKE PREKIDANJA STRUJEPrva tehnika:

kontakti su se otvarali u zraku i električni luk se rastezao na veliku dužinu koja bi onemogućila njihovo paljenje

VRSTE PREKIDAČA:(naziv je uglavnom definiran medijem za gašenje luka)

1. zračni prekidači2. prekidači s magnetskim puhanjem3. pneumatski prekidači4. uljni i malouljni prekidači5. hidromatski prekidači6. SF6 prekidači

7. vakuumski prekidači

ZRAČNI PREKIDAČI

Prednosti zraka kao medija za gašenje luka:dobra izolacijska svojstva (mala dielektrična

čvrstoća)laka dostupnostbesplatan

Mane:električni luk koji gori u zraku razvija visoku

temperaturu i zagrijava veliku količinu zraka, pa hlađenje (tj. deioniziranje lučne staze) postaje jako teško;

velika opsnost od preskoka između kontakata, kao i preskoka prema zemlji

Za uspješno prekidanje struje u zraku potrebno je povećavati otpor luka (tj. time povećavati napon luka)

Ako napon luk premaši vrijednost napona izvora, tada:

Qti Qo i luk se gasi !!

Qti – toplinska energija koju izvor predaje luku

Qo – energija hlađenja koja se predaje iz luka u okolinu

Otpor luka može se povećavati:povećanjem duljine lukahlađenjem lukarazbijanjem luka u više serijski spojenih lukova

Većina komora za gašenje luka kombinira barem 2 od navedenih načina.

U svim tipovima komora za gašenje luka, sila koja usmjerava luk proizvodi se uslijed elektromagnetskog i toplinskog djelovanja samog luka

Vrste komora za gašenje luka:

Komora s izoliranim pločama

Luk se intenzivno rasteže i hladi u dodiru sa zrakom i posebno oblikovanim pločama od vartostalnog mateijala

Komora s metalnim pločama

Luk se razbija na više serijski spojenih lukova (hlade se kretanjem kroz zrak i izravnim dodirom s hladnim metalnim pločama)

Prekidanje struja na NN:

Zbog velike vremenske konstante NEMA sklopnih prenapona!

R je mali (nema naglih promjena struja, pa niti naglih promjena napona)

Zato se zračni prekidači najviše koriste na NN.

Prekidanje struja na SN i VN:

Na SN i VN luk je veći, pa ga treba više produljiti:

R

Lτ

To zahtjeva:veće dimenzije prekidačaviše izolacije

veća cijena

Za zračne prekidače općenito vrijedi:

imaju jednostavnu konstrukcijudugi vijek trajanjajednostavni su za održavanjene stvaraju sklopne prenaponepouzdani sunajčešče se koriste na NN

PREKIDAČI S MAGNETSKIM PUHANJEM

Koriste zrak kao medij za gašenje luka.

Dodatna poboljšanja:dovođenje luka magnetskim djelovanjem, u uski

raspor između ploča od izolacionog materijalarazbijanje luka na više manjih lukova

PNEUMATSKI PREKIDAČI

Medij za gašenje luka je stlačeni zrak, tlaka 1 – 2 MPa (iz posebnog rezervoara)

Prednosti stlačenog zraka u odnosu na zrak pod atmosferskim tlakom:

bolja dielektrična svojstvabolja termička svojstva

Intenzitet gašenja ne ovisi o jakosti struje koja se prekida, pa ovi prekidači spadaju u skupinu s neovisnom karakteristikom gašenja luka.Brzina i tlak zraka koji struji lučnom komorom neovisan je o jakosti struje koju prekida.

Ovisno o smještaju zračnih rezervoara imamo različite izvedbe:

Postoje tri osnovna principa lučnih komora pneumatskih prekidača:

1. komora s poprečnim mlazom zraka2. komora s uzdužnim mlazom zraka3. komora s radijalnim mlazom zraka

1. Komora s poprečnim mlazom zraka

Zrak ulazi u smjeru strelice.Prolazeći poprečno kroz luk izlazi iz komore među izolacionim pregradama.Za napone do 15 kV.

2. Komora s uzdužnim mlazom zraka

Nepomični kontakt (1) je izveden u obliku sapnice.Luk se prisiljava da gori u osi koja se podudara s osi sapnice.Za napone do 15 kV.

3. Komora s radijalnim mlazom zraka

Mlaz koji struji koncentrično premaluku razdvaja se u dva suprotnauzdužna mlaza. Luk izlazi iz komore kroz šuplje kontakte 1 i 2.Za više napone.

ULJNI I MALOULJNI PREKIDAČI

ULJNI PREKIDAČI imaju čvrsti čelični kotao s velikom količinom ulja

Ulje služi i kao sredstvo za gašenje luka i za izolaciju prema uzemljenoj masi.

Starije izvedbeluk se slobodno razvijao u velikoj masi ulja, pa se

tlak plina prenosio na stijenke kotla eksplozije, požar i velika šteta

Novije izvedbekontakti su zatvoreni u posebne lučne komore

Shematski prikaz uljnog prekidača sa n = 2 prekidna mjesta po fazi.

1 – pogonski mehanizam2 – priključna stezaljka3 – provodni izolator4 – strujni transformator5 – nepomočni kontakt6 – nepomični kontakt7 – izolacioni štap8 – pomični kontakt9 – kotao prekidača

h – visina ulja iznad kontakataa – hod kontakatad – razmak kontakata od stijene kotla

Toplina električnig luka koja se javlja prilikom isklapanja rastvori i ispari određenu količinu ulja.Tako se oko luka stvori PLINSKI MJEHUR.

Uljni prekidači imaju zavisnu karakteristiku gašenja luka, tj. intenzitet gašenja ovisi o jakosti struje koja se prekida.

Negativnosti uljnih prekidača:velika mogućnost eksplozije prekidačavelike dimenzijevelika težina (npr. cca 20t ulja po polu za napon 220

kV)

MALOULJNI PREKIDAČI

Ulje je zadržano kao sredstvo za gašenje luka (zbog dobrih svojstava), ali je njegova količina smanjena na najmanju moguću mjeru.Izolacija prema masi su čvrsti izolatori i zrak.

Malouljni prekidači također imaju zavisnu karakteristiku gašenja luka, tj. intenzitet gašenja ovisi o jakosti struje koja se prekida.

Lučna komora i kontaktni sustav svakog pola smješteni su u posebnoj izolacionoj cijevi.

Postoje dva osnovna tipa komora:komora s uzdužnim strujanjem plinakomora s poprečnim strujanjem plina

1 – gornji nepomični kontakt; 2 – lučna komora;3 – ulje; 4 – pomoćni kontakt

s uzdužnim strujanjem plina s poprečnim strujanjem plina

Shematski prikaz malouljnog prekidača

1 – gornja priključnica2 – gornji izolator3 – donja priključnica4 – donji izolator5 – postolje s pogonskim mehanizmom6 – gornji nepomični kontakt7 – lučni kontakt8 – pomični kontakt9 – donji nepomični kontakt10 – karter11 – pogonska osovina

HIDROMATSKI PREKIDAČI

Stvoreni su u cilju zamjene ulja nekom nezapaljivom tekućinom.Koriste se za napone do 72 kV.

Medij za gašenje luka je destilirana voda + glikol (glikol = sredstvo protiv smrzavanja + povećava količinu pare za vrijeme trajanja luka, što pogoduje njegovom bržem gašenju)

Voda se NE može upotrijebiti kao izolator!

Zato hidromatski prekidači moraju imati poseban rastavni nož u seriji s lučnom komorom.

Shematski prikaz hidromatskog prekidača za 12 kV1 – donja priključnica2 – izolaciona motka3 – izolacioni klip4 – izolator5 – gornja priključnica6 – rastavni nož7 – metalna glava8 – pomični kontakt9 – opruga10 – gornji dio komore11 – pokazivač tekućine12 – izolaciona cijev s lučnom komorom13 – donji dio komore14 – nepomični kontakt15 – porculanski izolator16 – zajedničko postolje s pogonskim mehnizmom

h – puni razmak kontakata

SF6 PREKIDAČI

Razvijeni su oko 1950. godine.Široka primjena zasniva se na dobrim svojstvima sumpornog heksafluorida (SF6) i kao sredstav za agšenje luak i kao dielektrika.

Kemijska i fizikalna svojstva plina SF6:Odlična dielektrična i deionizacijska svojstva

Plin je neotrovan, nezapaljiv, neagresivan, kemijski stabilan,bez boje i mirisa.Molekula se satoji od 6 atoma fluora simetrično raspoređenih oko jednog atoma sumpora.Plin SF6 se dobiva direktnom sintezom sluora i tekućeg sumpora.

Jednotlačni autokompresijski SF6 prekidač

Razvijeni su u nastojanju smanjenja cijene prekidača (na koju osim plina SF6, utječu

i kompresori i grijači s automatikom)

Dvotlačni SF6 prekidač 1 – gornji nepomični kontaktkoriste se samo u Americi 3 – pomični lučni kontakti to za najviše napone 4 – pomični glavni kontakt

9 – donji nepomični kontakt11 – pomični kontakt2 - sapnica

U novije vrijeme, SF6 se osim gašenja luka, primjenjuje i kao dielektrik za izolaciju dijelova pod naponom (sabirnica, rastavljača)

- time se drastično smanjuju dimenzije postrojenja

Negativnosti:

visoka cijena plina SF6

pri temperaturama manjim od -25ºC plin SF6 se ukapljuje (time mu se smanjuju dielektrična i prekidna

svojstva)Riješenje problema:1. ugradnja grijača2. upotreba mješavine plinova SF6 (60%) i dušika N2 (40%)

VAKUMSKI PREKIDAČI

Vakuumsvaki medij čiji je tlak ispod normalnog

atmosferskog tlaka (101 325 Pa)

visoki vakuum – od 10-1 do 10-6 Paultra visoki vakuum – ispod 10-6 Pa

Niski vakuum – srednji slobodni put čestica je malen, pa se molekule međusobno stalno udaraju.

Visoki vakuum – srednji slobodni put čestica je velik, pa kod određene vrijednosti vakuuma, taj put postane veći od razmaka među kontaktima(npr. pri razmaku kontakata od 1 cm i vakuumu od 10-3 Pa)

d – toliki mora biti razmak među kontaktima da bi došlo do prekida struje (bez ponovnog paljenja luka)

Vakuumske prekidne komore zatvraju se pod tlakom 10-5 do 10-7 Pa a mogu se upotrebljavati i 25 godina, ili dok tlak u komori ne naraste na 10-1 Pa (ovisno o broju sklapanja)

Prednosti vakuumskih prekidača:velika električna i mehanička trajnostvelika pouzdanostminimalno održavanje (uvijek čisti kontakti)struja se prekida u prvoj nul-točki bez povratnog

paljenjapotpuna sigurnost od eksplozije i požaradimenzije i težina prekidača su malebešuman radširok raspon temperature okoline u kojima je moguć

rad (od -70ºC do +200ºC)

Negativnosti:održavanje vakuuma (visoka cijena)visoki prenaponi

Zbog nevedenog vakuumski prekidači najčešće se primjenjuju:

SN i distribucijaSN industrijska postrojenja u osjetljivim sredinama

(rudnici, rafinerije, plovni objekti, ...)u izrazito tropskim i hladnim klimatskim uvjetima