PROJEKTIRANJE ELEKTRIČNIH POSTROJENJA

Transcript

1 Tehnički fakultet Sveučilišta u ijeci -Upute za izau konstukcijskog aa- UVOD a oeđivanje potencijalnih pilika na uzemljivaču TS 110/10(20) kv općenito bi tebalo azmotiti osim JKS unuta stanice i JKS izvan nje to jest u ostalim tansfomatoskim stanicama 110 kv meže. Međutim, u sklopu ovih uputa kao i pilikom izae konstukcijskih aova to neće biti potebno za oeđivanje najvišeg potencijala uzemljivača stanice. 1. EDUCIANE STUJE NAINUTE NA SUSTAV UEMLJENJA eukcijski faktoi voova 110 kv Stuje koje koz zemlju olaze (ili olaze) na sustav uzemljenja mjeoavne su za oeđivanje potencijala. To u pavilu nije ukupna stuja jenopolnog kvaa je se jean io te stuje najčešće vaća metalnim vezama pa ne olazi u zemlju i ne utječe na potencijal uzemljivača. Stuja nainuta u nekom m-tom čvou sustava uzemljenja koja u zemlju olazi koz sustav uzemljenja (tzv. euciana stuja) efinia se općenito kao: I m I kam - I Tm - I in m gje je: I kam - ukupna (oveena) stuja JKS u m-tom čvou; I Tm - suma stuja oveenih peko uzemljenih tansfomatoa u m-tom čvou; I in m - suma inucianih stuja oveena zaštitnim voičima piključenim na m-ti čvo (ekani/plaštevi visokonaponskih voova, plaštevi TK kabela i.). Uzemljivači postojenja u meži 110 kv mogu biti povezani metalnim ekanima kabelskih voova 110 kv, 3x(1x1000 Al/95 Cu) mm 2, koji se polažu ili u avnini ili u tolist fomaciji, onosno peko zaštitne užai na alekovonim stupovima. Kabelski voovi imaju nizak otpo ekana i jaku elektomagnetsku spegu faznih voiča pema voičima ekana pa se u slučaju pojave JKS u jenom o postojenja 110 kv, peko ekana tih kabela penosi jaka stujna eakcija pema uzemljivačima ostalih postojenja pipane kabelske meže 110 kv.

2 1.1 EDUKCIJSKI FAKTOI KABELA Jakost elektomagnetske spege faznih voiča i ekana može se pocijeniti koisteći eukcijske faktoe voova. eukcijski fakto sustava o ti jenožilna kabela ili o šest jenožilnih kabela (slučaj va kabela u jenom ovu) ačuna se kao: z ek ek j X ek ek - ani otpo ti, onosno šest ekana (Ω/km); z - jeinični otpo povatnog puta koz zemlju (Ω/km); X ek - eaktancija paalelno vezanih (3 ili 6) ekana (Ω/km). Pema tome, za slučaj jenog kabela (ti žile) u ovu veličina ek iznosi jenu tećinu jeiničnog otpoa ekana jene žile. a slučaj va kabela (šest žila) u ovu veličina ek iznosi jenu šestinu jeiničnog otpoa ekana jene žile. Otpo z iznosi: z 0,05 Ω/km eaktancija X ek ačuna se kao: gje je: ρ - specifični otpo tla X ek 93 ρ 0,1445 log SGU SGU - senji geometijski polumje paalelno vezanih ekana. a ti ekana (1 kabel u ovu) vijei: SGU 3 e e D e - senji polumje jenog ekana (m); 12, 13 - ualjenost voiča 1-2, 1-3; ko kabela u tolistu to je veličina jenaka pomjeu žile kabela (D). a šest ekana veličina SGU ačuna se kao: SGU e e D D1 2 D azmak između va kabelska tolista; uz petpostavku a vijei D 1-2 >>D. 2

3 Ukoliko se želi obuhvatiti i pijelazni otpo na kajevima kabelskih plašteva onosno otpoe uzemljenja susjenih postojenja, taa teba vijenosti ek oati otpoe uzemljenja stanica na oba kaja kabela. Stuje inuciane u ekanima kabela popocionalne su s (1-), a zbog elativno malog iznosa može se zaključiti a će kabeli 110 kv imati izazito jaku elektomagnetsku speg 1.2 EDUKCIJSKI FAKTOI NADEMNIH VODOVA Jakost elektomagnetske spege faznih voiča i zaštitnog voiča može se pocijeniti koisteći eukcijske faktoe nazemnih voova. eukcijski fakto sustava o ti fazna voiča i jenog zaštitnog voiča ačuna se kao: z uz j X j X m - ani otpo jenog, onosno va zaštitna užeta (Ω/km); z - jeinični otpo povatnog puta koz zemlju (Ω/km); uz seijski zboj otpoa uzemljenja stanica piključenih na kaj zaštitnog užeta (Ω/km); X m - međusobna eaktancija zaštitne užai i faznih voiča (Ω/km); X vlastita eaktancija zaštitne užai (1 ili 2) (Ω/km). a slučaj nazemnog voa s va zaštitna užeta veličina iznosi jenu polovinu jeiničnog otpoa jenog zaštitnog užeta. Otpo z iznosi: z 0,05 Ω/km eaktancije X m i X ačunaju se kao: X m a 0,1445 log 0, 11 μ X 93,1 ρ 0,1445 log 0, 11 μ gje je: ρ - specifični otpo tla a - senja geometijska ualjenost zaštitnog užeta o faznih voiča vlastita senja geometijska ualjenost zaštitnih užeta μ fakto elativne magnetske pemeabilnosti zaštitnog užeta 3

4 Senja geometijska ualjenost a ačuna se za jeno zaštitno uže pema: a 3 a b c a, b, c, - ualjenost faznih voiča o zaštitnog užeta (m); a va zaštitna užeta veličina a se ačuna kao: a 6 ap bp cp aq bq cq ap, bp, cp, aq, bq, cq, - ualjenost faznih voiča o zaštitnih užeta (m); Vlastita SGU za jeno zaštitno uže iznosi: Vlastita SGU za va zaštitna užeta iznosi: D gje je: vanjski polumje zaštitnog užeta (m) D azmak zaštitnih užeta (m) Ukoliko se pijelazni otpoi na kajevima zaštitnih užeta onosno otpoi uzemljenja susjenih postojenja, ne uzimaju u obzi, taa je iz izaza za oeđivanje eukcijskog faktoa potebno izostaviti vijenost uz. Stuje inuciane u zaštitnim užetima popocionalne su s (1-), a zbog elativno velikog iznosa može se zaključiti a će nazemni voovi 110 kv imati manju elektomagnetsku spegu o kabela. euciana stuja za slučaj JKS u TS 110/10(20) kv Pimjenom eukcijskih faktoa iz pethone točke oeđuje se euciana stuja za slučaj JKS u TS 110/20 kv: I n i 1 3I i 0i 4

5 2. SUSTAV UEMLJENJA TS 110/10(20) kv Sustav uzemljenja TS 110/10(20) kv sastoji se o sljeećih elemenata: - uzemljivača same TS 110/10(20) kv; - bakene užai položene u kabelske tase (110 kv i 10(20) kv); - uzemljivača piključenih TS 10(20)/0,4 kv koji su vezani na osnovni uzemljivač TS 110/10(20) kv putem ekana kabela 10(20) kv. U aljnjem tekstu pikazat će se poačun impeancije uzemljenja svih naveenih elemenata, te ukupne impeancije sustava uzemljenja. 2.1 Uzemljivač postojenja TS 110/10(20) kv Uzemljivač naveenog postojenja najčešće je nepavilnog oblika, čija se povšina može ekvivalentiati povšinom kvaata. Otpo uzemljenja takve konfiguacije može se oeiti fomulom: ρ - specifični otpo tla; A - ekvivalentna stanica uzemljivača (m). TS 0, 50 ρ A 2.2. Uzemljivačka uža u tasi kabelskih voova U izlazne kabelske ovove obavezno se postavlja bakena uža, obično pesjeka Cu 50 mm 2. Kabeli 110 kv u obično izlaze iz stanice koz kabelski tunel, a ona se polažu u uobičajeni kabelski ov. Kabeli 10(20) kv takođe se izvoe ili koz katki kabelski tunel, ili se iektno azvoe u kabelskim ovovima pema meži senjeg napona. U kabelskim tunelima bakeno uže nije u izavnom kontaktu s tlom, zbog čega se povezuje s amatuom tunela. Impeancija uzemljenja ugačkog uzemljivačkog užeta oeđuje se pomoću fomule: uze z y gje su: z - uzužna impeancija Cu užeta (Ω/km) y - popečna voljivost Cu užeta (S/km). 5

6 Impeancija z ačuna se kao: z uze j X uze uze - jeinični jelatni otpo Cu užeta (Ω/km) x uze 93 0,1445 log a ρ a - polumje užeta (m) ρ - specifični otpo tla (Ωm). Popečna voljivost y ačuna se temeljem slijeećeg izaza: π y g ρ ln 10 3 l 2 h a h - ubina ukopavanja užeta (m); l - ganična užina nakon koje uzemljivač ne sujeluje u ovođenju stuje u zemlju (m). Ganična užina l oeđuje se posebnim iteativnim postupkom. Postupak kojim se oeđuje ganična užina za bakeno uže u kabelskoj tasi je sljeeći: Najpije se oei koeficijent α, pema: α e( z ) Nakon toga oee se koeficijenti A i B, pema sljeećim izazima: gje je: h ubina ukopavanja bakenog užeta (m), D vanjski pomje bakenog užeta (m). 1 A ln, h D 6

7 gje su: ρ - specifični otpo tla (Ωm), ε zahtjevana točnost poačuna (obično 0,05). ρ 1 B ln 2 α π ε 2 Potom je numeički, onosno iteativnim postupkom potebno potažiti ješenje sljeeće jenaže po nepoznanici l. 2 l B lnl A 2.3. Nazemni vo kao element sustava uzemljenja Otpo uzemljenja kojega čini nazemni vo sa svojim zaštitnim voičima te uzemljenjem alekovonih stupova moa se uzeti u obzi pilikom oeđivanja ukupnog otpoa uzemljenja u stanici 110/10(20) kv. Izazi za impeanciju uzemljenja nazemnog voa osta su složeni, međutim za slučaj ugih onosno katkih voova ti se izazi pojenostavljuj Obziom a će se najčešće aiti o ugim voovima onosno voovima s više o 5-10 aspona, pikazat će se postupak oeđivanja impeancije uzemljenja upavo za takve voove. Da bi sljeeći izazi bili pimjenjivi potebno je povjeiti a li je vo u kontekstu oeđivanja impeancije uzemljenja ugačak, onosno vijei li: 1, 5 n a gje n pestavlja boj aspona nakon kojega se vo može smatati ugim. Veličina a oeđuje se pema: a e 2 s s ( jx ) l 1 93,1 ρ x 0,1445 log 0, 016 μ a gje su: impeancija jenog aspona zaštinog užeta l 1 uljina jenog aspona jeinični jelatni otpo zaštitnog užeta 7

8 x jeinični inuktivni otpo zaštitnog užeta a vanjski aijus zaštitnog užeta Konačno, izaz za impeanciju uzemljenja nazemnog voa, pema pibližnoj elaciji koja vijei za uge voove, glasi: u 1 2 Ukoliko vo posjeuje va zaštitna užeta, jeinični jelatni otpo potebno je poijeliti sa va, a vanjski aijus zaštitnog užeta zamijeniti s vlastitim SGU za va zaštitna užeta na međusobnoj ualjenosti D, onosno: s a D s Uzemljenje senjenaponske istibucijske meže Iz TS 110/10(20) kv enegija se najčešće istibuia kabelima 10(20) kv, tipa XHE 49-A 3x1x150/25 (3x1x185/25) mm 2. Naveeni kabeli polažu se u jenožilnoj izvebi, a svaki voič ima ekan izveen o baka, pesjeka Cu 25 mm 2. Ekani se galvanski povezuju s uzemljivačem TS 110/10(20) kv te uzemljivačima TS 10(20)/0,4 kv. Otpo uzemljenja tansfomatoskih stanica 10(20)/0,4 kv bez utjecaja piključenih SN kabela i njihovog uzemljenja sačinjavaju: otpo aspostianja uzemljivača niskonaponskih stanica, eventualno otpo uzemljenja temelja i otpo uzemljenja pipane nuliane niskonaponske meže glean iz same tansfomatoske stanice. a gaske uvjete i tansfomatoske stanice 10(20)/0,4 kv može se uz ovoljnu sigunost pihvatiti vijenost o: NN 2 Ω. Uzužna impeancija sustava o 3 paalelno vezana ekana kabela 20 kv ačuna se kao: 3ek ek 93 ρ ( j 0,1445 log ) l 3 a ek - jelatni otpo jenog ekana (Ω/km) ρ - specifični otpo tla (Ωm) l - užina kabela (km) a sgu - senja geometijska ualjenost između 3 ekana (m) sgu a 3 2 sgu ek 8

9 - pomje jene žile kabela (m); ek - polumje peko jenog ekana kabela (m) Ukupna impeancija sustava uzemljenja Veoma je teško uzeti u obzi sve elemente sustava uzemljenja. To se naočito onosi na mežu senjeg napona, zbog izaženog međuutjecaja susjeno položenih kabela 10(20) kv, ali i susjenih meža niskog napona u sustavu uzemljenja. ato se aljnji poačun temelji na sljeećim petpostavkama: - uzimaju se u obzi 4 bakena užeta Cu 50 mm 2, koja se azilaze u kabelskim tasama 110 kv i 10(20) kv u azličitim smjeovima; - u obzi se uzimaju samo 4 kabela 10(20) kv, sa samo jenom piključnom TS 10(20)/0,4 kv. Gonji pistup je estiktivan, a poačun se ovoi na stanu sigunosti. Impeancija ukupnog sustava uzemljenja ačuna se kao: 1 e 1 TS n uze m SN k DV gje su: n boj bakene užai u ovovima VN i SN kabela m boj SN kabela čija se impeancija uzemljenja uzima u obzi k boj VN nazemnih voova čija se impeancija uzemljenja uzima u obzi Poačun utjecaja uzemljenja meža niskog napona koje su piključene na pipane TS 10(20)/0,4 kv vlo je teško egzaktno moeliati. ato se njihov utjecaj nastoji obuhvatiti apoksimativnim putem, ali tako a bue na stani sigunosti. Kajnje pojenostavljeni moel, koji petpostavlja a je na svakom kabelu 10(20) kv piključena samo jena tansfomatoska stanica poslužit će za oeđivanje otpoa SN kabela i pipanih NN meža. Dakako, u stvanosti je situacija povoljnija zbog većeg boja piključenih TS 10(20)/0,4 kv iako njihov opinos smanjenju ukupne impeancije ne može biti lineaan. Jasno, obiveni ezultat je na stani sigunosti. Ostale TS 10(20)/0,4 kv u aljnjem poačunu su zanemaene. Osim toga uzeta su u obzi samo 4 kabela koja se azilaze u azličitim smjeovima. 9

10 Pema tome, impeancija SN ačuna se kao: SN 3ek NN Konačno, potencijal uzemljivača TS 110/10(20) kv pilikom jenopolnog katkog spoja na stani 110 kv jenak je umnošku euciane stuje JKS i ukupne impeancije uzemljenja stanice 110/10(20 kv) i iznosi : ϕ I e 3. INESENI POTENCIJAL I NAPONI DODIA U DISTIBUCIJSKOJ MEŽI Pojavom jenopolnog kvaa u postojenju 110 kv olazi o pojave povišenog potencijala uzemljivača u onosu na efeentnu (aleku) zemlj Povišeni potencijal se putem ekana kabela 10(20) kv te ugih metalnih masa penosi u istibucijsku mežu, sve o kajnjih tošila. Pi tome je nužno a ezultiajući naponi oia ostanu u opuštenim ganicama koje ovise o tajanju kvaa, a što je u ovom slučaju oganičeno poaom zaštite sabinica. Pema važećim tehničkim popisima izvan postojenja naponi oia su oganičeni na vijenost: U 160 V. No, pema važećoj nomi HN 637 opušteni napon oia za t0,1 s iznosi: U 325 V. Napon oia u nekoj točki nalazi se u koelaciji s iznešenim potencijalom iz TS 110/10(20) kv: f - fakto kojim se obuhvaća izjenačenost potencijala (< 1); s - fakto kojim se obuhvaća utjecaj pijelaznog otpoa stajališta (> 1). U f s ϕ U gonjoj fomuli zanemaeno je pigušenje iznešenog potencijala iz TS 110/10(20) kv je je u blizini postojenja taj efekat neizvjestan. Time su poačuni oveeni na stanu sigunosti. Fakto f oeđuje se mjeenjima. 10

11 Kaakteistične vijenosti za fakto f su: OBJEKAT TS 10/0,4 kv 0,3 azvoni kabelski omai 0,4 kv 0,45 0,72 stupovi nazemne meže 0,4 kv 0,6 0,8 neuzemljeni stupovi javne asvjete 0,61 0,96 kabelske piključne kutije na ziovima zgaa 0,06 0,66 stambeni objekti - kuhinje 0,03 0,06 stambeni objekti - kupaonice 0,04 0,4 f Fakto s ačuna se kao: S 11,5 ρ s 10-3 ρ s - specifični otpo povšinskog sloja tla (Ωm). Pema elevantnoj liteatui, specifični otpo ρ s stajališta u kućanstvima u suhim uvjetima popima iznos veći o: ρ s 1000 Ωm. Pema tome za kućanstva se mogu izačunati slijeeće vijenosti faktoa f i s : f 0,4 s 11, ,5 (suhi uvjeti) s 1 (kupaonica, vlažni uvjeti). Najnepovoljniji naponi oia u kućanstvima taa iznose: - suhi uvjeti: U 0,16 ϕ - vlažni uvjeti: U 0,40 ϕ Što se tiče objekata na otvoenom postou, siguno je a neće biti poblema ako je stajalište asfaltiano ili pošljunčano (veoma veliki fakto s ). Opet, pema elevantnoj liteatui, asfalt ima paktički beskonačni specifični otpo tla. Pozonost teba obatiti samo na objekte ukoliko je stajalište zemlja, np. na stupove javne asvjete ukoliko oni nisu uzemljeni. 11

12 PILOG 1. Vijenosti specifičnog otpoa na kaakteističnim mjestima stajanja Neglačana hastovina u blizini aijatoa VSTA TLA suho tlo ρ S (Ωm) vlažno tlo 1850 U seini postoije 1110 kaj zia Hastovina glačana voskom nezavisno o mjesta stajanja Keamičke Pločice Cement Pločnik Teacolit Pokivač izna pločice u seini postoije 3560 kaj zia 500 o keamike, ispo umivaonika pješčanog kamena (ges), ispo umivaonika 1100 pješčanog kamena, u seini postoije u seini postoije 7550 na betonom na kamenom 5340 na mšavim betonom položenim peko pionog tla na amianim betonom o staklenih pločica metalno amianih staklenih pločica kamena, u seini postoije u seini postoije na temeljem 1060 kaj zia 1550 kaj aijatoa pohabani io kaj vlažnog zia šljunkom ili sitnim kamenom ebljine cm pionog tla 5200 Sloj asfalta ebljine 2-5 cm 12