PROJEKTIRANJE ELEKTRIČNIH POSTROJENJA - IV Doc.dr.sc. Srđan Žutobradić Hrvatska energetska regulatorna agencija (HERA) (Voditelj odjela za električnu energiju i obnovljive izvore) Mail: szutobradic@hera.hr http://www.hera.hr
SUSTAVI UZEMLJENJA DEFINICIJE-1
SUSTAVI UZEMLJENJA DEFINICIJE-2 Napon dodira 1 m udaljenosti od uzemljenog objekta, ograničen (U d ) Napon koraka 1 m raspona, ograničen (U k ) U k << U d, kontrola samo U d U d = E d /s d E d razlika potencijala dodira, idealan prelazni otpor stopala S d = 1+1,5 ρ s 10-3 ; ρ s - spec. Otpor tla ispod stopala
NAPONI DODIRA - OGRANIČENJA Tehnički propisi: - Pravilnik o tehničkim normativima za elektroenergetska postrojenja nazivnog napona iznad 1 kv (preuzeto) - Pravilnik o tehničkim normativima za zaštitu n.n. mreža i pripadnih transformatora (preuzeto) -Električna postrojenja nazivnih izmjeničnih napona iznad 1 kv (HRN HD 637 S1)
DOPUŠTENI NAPONI DODIRA U POSTROJENJIMA VN I SN
DOPUŠTENI NAPONI DODIRA U MREŽAMA NN I PRIPADNIM TS SN/NN
DOPUŠTENI NAPONI DODIRA PREMA NORMI HRN HD 637 S1
OSNOVNI KRITERIJI ZA PROJEKTIRANJE UZEMLJIVAČA - 1 Naponi dodira manji od propisanih vrijednosti (sigurnost ljudi) Mehanička čvrstoća i otpornost na koroziju minimalni prejeci Termički izdržati struju kratkog spoja MINIMALNI PRESJECI (HD NORMA): Cu 16 mm 2 Če 50 mm 2
OSNOVNI KRITERIJI ZA PROJEKTIRANJE UZEMLJIVAČA - 2 Termička kontrola trajanje kvara kraće ili duže od 5 sek. Struja utisnuta u uzemljivač (bez redukcijskog faktora) Uzeti u obzir grananje struje utisnite u uzemljivač I I/2 I/2
OSNOVNI ULAZNI PARAMETRI ZA PRORAČUN SUSTAVA UZEMLJENJA Veličina struje jednopolnog kvara (ovisno o tretmanu zvjezdišta mreže) Trajanje kvara (ovisi o koncepciji relejne zaštite) Specifični otpor tla (ovisi o lokalnim geološkim okolnostima)
TRAJANJE KVARA Mjerodavan kvar na VN: II stupanj distantne zaštite (0.5 0.6 sek.); sabirnička zaštita (0.1 sek.) Kvar u TS 35/10 kv: mjerodavna prethodna zemljospojna zaštita (0,5 1,5 sek.) Kvar u TS 10(20)/0.4 kv: mjerodavna zaštita u vodnom polju TS X/10(20) kv, 0,3 0,5 sek.
SPECIFIČNI OTPOR TLA Objekti VN, te TS 35/10 kv - mjerenja, metoda s 4 sonde. Specijalistička interpretacija rezultata, dvoslojni model tla.. Procjena za TS 10(20)/0.4 kv: Vrsta tla ρ(ωm) Močvara 5-40 Ilovača, glina 20-200 Pijesak 200-2500 Šljunak 2000-3000 Pješčenjak 2000-3000 Granit do 50000 Naplavine šljunka do 30000
SUSTAV UZEMLJENJA - SLOŽENI Uzemljivač postrojenja (mrežasti) Nadzemni vodovi priključeni na postrojenje Kabelski vodovi priključeni na postrojenje Uvažiti elektromagnetsku vezu između faze u kvaru i zaštitnog vodiča (ili ekrana) pojnog voda redukcijski faktor
PRORAČUN MREŽASTOG UZEMLJIVAČA - 1 Rastavljane uzemljivača na t pravocrtnih elemenata, po izboru. Proračun koeficijenata potencijala.
PRORAČUN MREŽASTOG UZEMLJIVAČA - 2
PRORAČUN MREŽASTOG UZEMLJIVAČA - 3
PRORAČUN MREŽASTOG UZEMLJIVAČA - 4
PRORAČUN MREŽASTOG UZEMLJIVAČA - 5
PRORAČUN MREŽASTOG UZEMLJIVAČA - 6
PRORAČUN MREŽASTOG UZEMLJIVAČA - 7 Praktična primjena nema realnih ograničenja u geometriji Jednoslojno i dvoslojno tlo Više uzemljivča u konduktivnoj vezi
PRORAČUN MREŽASTOG UZEMLJIVAČA - 8
VARIJANTE PRORAČUNA
REZULTATI PRORAČUNA I uz = 4,5 ka
POJEDNOSTAVLJENE FORMULE Mrežasti uzemljivač: R = ρ 2 D = 0,44 ρ specifični otpor tla (Ωm) D promjer kruga iste površine kao mrežastog uzemljivača A površina mrežastog uzemljivača (m 2 ) ρ A Maksimalni napon dodira: U dmax = 0,25 φ (φ-potencijal)
UZEMLJIVAČI STUPNIH TS 10(20)/0.4
UZEMLJIVAČI TS 10/0.4 kv, TORNJIĆ
PRORAČUN UZEMLJIVAČA TS 10/0.4-1 R=c r ρ
PRORAČUN UZEMLJIVAČA TS 10/0.4-2
PRORAČUN KRATKOG TRAKASTOG UZEMLJIVAČA
NADZEMNI VOD KAO ELEMENT SUSTAVA UZEMLJENJA Zaštitni vodič (naponi iznad 20 kv)
RASPODJELA STRUJA JDNOPOLNOG KS
NAČIN DJELOVANJA ZAŠT. VODIČA Elektromagnetska indukcija povratna struja, obuhvaća se preko redukcijskog faktora Odvođenje struje kvara kroz nekoliko susjednih stupova impedancija uzemljenja nadzemnog voda Ovisi o vrsti zaštitnog vodiča, rasponu stupova, izvedbi uzemljivača, spec. Otporu tla
PRORAČUN REDUKCIJSKOG FAKTORA - 1
PRORAČUN REDUKCIJSKOG FAKTORA - 2 Impedancija uzemljenja:
PRORAČUN REDUKCIJSKOG FAKTORA - 3 Uvjet primjene, broj raspona (dugački vodovi):
OTPORI UZEMLJEIVAČA STUPOVA
IMPEDANCIJA UZEMLJENJA DV - 1
IMPEDANCIJA UZEMLJENJA DV - 2
KABEL KAO ELEMENT SUSTAVA UZEMLJENJA - 1 Raspodjela slična onoj kod nadzemnog voda: I uz = r 3I 0 Redukcijski faktor r računa se kao: r = R z Rek + R + ek j X ek
KABEL KAO ELEMENT SUSTAVA UZEMLJENJA - 2 R ek - radni otpor paralelno vezanih ekrana (3, 6, ili više) (Ω/km); R z - jedinični otpor povratnog puta kroz zemlju (Ω/km); X k - reaktancija paralelno vezanih (3, 6 ili više) ekrana (Ω/km).
KABEL KAO ELEMENT SUSTAVA UZEMLJENJA - 3 X ek = 0,145 log 93 ρ SGU ρ - specifični otpor tla, prema podacima Investitora iznosi 600 Ωm; SGU - srednji geometrijski polumjer paralelno vezanih ekrana. Za tri ekrana (1 kabel u rovu) vrijedi: r e - srednji polumjer jednog ekrana (m); r 12, r 13 - udaljenost vodiča 1-2, 1-3; kod kabela u trolistu to je veličina jednaka promjeru žile kabela (D).
KABEL KAO ELEMENT SUSTAVA UZEMLJENJA - 4 Za šest ekrana veličina SGU računa se kao: SGU 6 2 3 = 6 re r12 r13 r14 r15 r16 re D D1 2 D 1-2 - razmak između dva kabelska trolista; uz pretpostavku da vrijedi D 1-2 >>D kabel SN, ekran 16 mm 2, r = 0,51 kabel SN, ekran 25 mm 2, r = 0,37 kabel 110, ekran 95 mm 2, r = 0,10
KABEL KAO ELEMENT SUSTAVA UZEMLJENJA - 5 Impedancija uzemljenja užeta u kabelskom kanalu Z uze = z y z - uzdužna impedancija užeta (Ω/km) y - poprečna vodljivost užeta (S/km). z = R uze + j X uze R uze - jedinični radni otpor Cu užeta (Ω/km) x uze 93 = 0,145 log a ρ
KABEL KAO ELEMENT SUSTAVA UZEMLJENJA - 6 a - polumjer užeta (m) ρ - specifični otpor tla (Ωm) π 10 3 y g = ρ l ln 2 h a h - dubina ukopavanja užeta (m); l - granična dužina nakon koje uzemljivač ne sudjeluje u odvođenju struje u zemlju (m). Primjena iterativnog postupka za određivanje l
KABEL KAO ELEMENT SUSTAVA UZEMLJENJA - 7
KABEL KAO ELEMENT SUSTAVA UZEMLJENJA - 8
IMPEDANCIJA SUSTAVA UZEMLJENJA 1 Z = 1 R + N 1 Z + K 1 n= 1 n k= 1 Zk R otpor uzemljivača TS Z n impedancija uzemljenja n-tog nadz. voda Z k impedancija uzemljenja k-tog užeta uz kabele
OGRANIČENJA UZ PRORAČUN Uzeti u obzir užad u rovovima koji se ubrzamo granaju u različitim smjerovima Uzeti u obzir najviše 4 uždi u različitim smjerovima
STRUJE KROZ SUSTAV UZEMLJENJA Ukupna struja uzemljivača, mjerodavna za toplinsku kontrolu I N,K = I + j 1p Itr j= 1 N, K broj aktivnih nadzemnih vodova i kabela Tr broj energetskih transformatora u pogođenom postrojenju
STRUJE KROZ SUSTAV UZEMLJENJA Struja kroz sustav uzemljenja mjerodavna za proračun potencijala: Potencijal sustava: N,K I sus _ uz = j= 1 r φ = I sus_uz Z Struja mjerodavna za napone dodira na uzemljivaču I uz = φ/r j I j