kvaliteta opskrbe elektriČnom energijom

KVALITETA OPSKRBE ELEKTRIČNOM ENERGIJOM

V

Prof.dr.sc. Tomislav TomišaZavod za visoki napon i energetiku

FER Zagreb

UZEMLJENJEUZEMLJENJE

Uzemljivački sustavi: POGONSKO UZEMLJENJEZAŠTITNO UZEMLJENJEGROMOBRANSKO UZEMLJENJE

Funkcija: - zaštita i ispravan rad uređaja- osiguranje kvalitetne električne energije- zaštita ljudi

Zahtjevi:

- prevencija izravnih šteta pri kratkom spoju i udaru groma - održanje napona dodira i koraka u sigurnim granicama- osiguranje funkcionalnosti elektroničkih uređaja

UzemljivaUzemljivaččkiki sustavisustavi

POGONSKO UZEMLJENJEPOGONSKO UZEMLJENJE- uzemljenje metalnih dijelova koji pripadaju strujnim krugovima elektroenergetskog postrojenja (npr. zvjezdište transformatora)

GROMOBRANSKO UZEMLJENJEGROMOBRANSKO UZEMLJENJE- uzemljeni metalni dijelovi koji štite postrojenje i ljude od izravnog udara groma

ZAZAŠŠTITNO UZEMLJENJETITNO UZEMLJENJE- uzemljenje metalnih dijelova električnih postrojenja koji ne pripadaju strujnim krugovima, radi zaštite ljudi od opasnoga dodirnog napona i napona koraka

Spoj sa zemljom → Jednopolni kratki spoj

IZ ~ kA

IKS

IZ

PRIJENOSNA MREŽA (400 kV, 220 kV, 110 kV)

ELEKTRANA DISTRIBUCIJA

RKRZ

VISOKI NAPON

SREDNJI NAPON

IZ

DISTRIBUTIVNA MREŽA (35 kV, 20 kV, 10 kV)

VISOKI NAPON NISKI NAPON

RK

CZ

Spoj sa zemljom → Dozemni spoj

IZ ~ A

NISKI NAPON

IEC 60354 tri vrste sustava uzemljenja TN, TT i IT

Prvo slovo označava način spoja izvora sa zemljom:

T – izravan spoj zvijezdišta sa zemljom (latinski: terra)I – izolirano zvijezdište

Drugo slovo označava način spoja trošila sa zemljom:

T – izravan spoj kućišta sa zemljomN – spoj kućišta sa zemljom preko mreže

- posebni N i PE vodovi

- međusobno spojeni samo u blizinizvijezdišta transformatora

L1, L2, L3 – fazni vodoviN – neutralni (nul) vodPE – zaštitni vod (Protective Earth)

TN-S sustav

PEN – zajednički nul i zaštitni vod

- između transformatorske stanicei glavnog razvodnog ormara uobjektu

TN-C sustav

- zajednički PEN vod od transformatorske stanice do glavnog razvodnog ormara

- posebni N i PE vodovi u instalacijiobjekta

TN-C-S sustav

TT sustav

- trošila (instalacija) imaju posebnouzemljenje nezavisno od uzemljenjatransformatorske stanice

- pri zemljospoju na kućištu se javljanapon → potreban nadzor

naponska zaštitna sklopka (ZN)

- danas se više ne koriste ZN sklopkenego strujne zaštitne sklopke (FID)RCD = Residual Current Device

IT sustav

- izvor nema izravnu vezu sa zemljom

- postoji samo kapacitivna sprega(visokoimpedantna)

- potreban je nadzor izolacije

uređaji za nadzor izolacije

ElektriElektriččka svojstva zemljeka svojstva zemlje

površina plohe P, Q:

A = B x H

otpor između ploha P i Q:

RP-Q = ρE L / A

PlohaP

PlohaQ

ρE = specifični otpor [Ωm] A = 1 m2 , L = 1 m →

SpecifiSpecifiččni otpor tlani otpor tla ρρEE definicija

B = 1 mH = 1 m →

Mjerenje specifičnog otpora tla

- proračun uzemljivača- geoelektrička ispitivanja (slojevi) E

dubina zatvaranjastruje: h ≈ a

- za struju industrijske frekvencije (50-60 Hz):

SpecifiSpecifiččni otpor tla ni otpor tla (1)

ρE → jako ovisi o vlažnosti

SpecifiSpecifiččni otpor tla ni otpor tla (2)

ilovačaglinahumus

Značajke uzemljivača

Otpor rasprostiranja- električni otpor uzemljivača prema neutralnoj zemlji

Konfiguracija- oblik naponskog lijevka- naponi dodira i koraka

Otpor uzemljenja = Otpor uzemljenja = RRDD + + RRZZ

RRD = otpor zemljovodaRZ = otpor rasprostiranja

RRD << << RRZ

Otpor rasprostiranja (1)

l

ŠŠtapnitapni uzemljivauzemljivačč

Otpor rasprostiranja (2)

Trakasti uzemljivaTrakasti uzemljivačč

Otpor rasprostiranja (3)

PolukuglastiPolukuglasti uzemljivauzemljivačč

Otpor rasprostiranja (3)

MreMrežžasti uzemljivaasti uzemljivačč

Mrežasti uzemljivačarmatura u temeljima → temeljni uzemljivač

Naponski lijevak (1)

- raspodjela potencijala na površini tla u okolini uzemljivača

Iz

ŠTAPNIUZEMLJIVAČ

Rz*Iz

Ud

POTENCIJAL NEUTRALNE ZEMLJE

Naponski lijevak (2)

EkvipotencijalneEkvipotencijalne linijelinije Trodimenzionalni prikazTrodimenzionalni prikaz

bliže linije → veći napon dodira/koraka

Naponi dodira i koraka (1)Napon dodira Napon dodira –– potencijal između metalnog dijela i stajališta

koji se može premostiti dodirom (1m)

Napon koraka Napon koraka –– potencijal tla koji se može premostiti korakom (1m)

Napondodira

Naponkoraka

Napondodira

Naponkoraka

Rd

Rk

1m1m 1m1m

uzemljivački prstenuzemljivačuzemljivač

površina tla površina tla

oblikovaninaponskilijevaknaponski lijevak

Naponuzemljivača

Naponi dodira i koraka (2)

← vrijeme isključenja

dozvoljeni napondodira i korakatijekom trajanjakratkog spoja

Ud (t>3s) = 65 V

Utjecaj struje na ljudsko tijelo

Rd = otpor između ruke i stopala 1 ÷ 2 kΩRk = otpor između dva stopala 2 ÷ 3 kΩ

prosječni otpor → 2 kΩ

Jakost struje Utjecaj100 μA granica osjetljivosti1÷ 5 mA osjećaj boli

5 ÷ 10 mA pojačana bol10 ÷ 20 mA izrazita bol, grčenje

30 mA smetnje disanja40 ÷ 60 mA gušenje

75 mA fibrilacija

Djelovanje groma (1)

OptiOptiččko djelovanje ko djelovanje →→ munjamunja

-- zrazraččenje vruenje vrućće plazme (3000e plazme (3000ººC)C)-- svjetlosni promjer 5 svjetlosni promjer 5 –– 30 cm30 cm-- promjer strujnog kanala 1 mm promjer strujnog kanala 1 mm

-- linijska munjalinijska munja-- trakasta munjatrakasta munja-- perlastaperlasta munjamunja-- kuglasta munjakuglasta munja

Djelovanje groma (2)

Zvučno djelovanje → grmljavina

- nastaje nakon prestanka toka struje pražnjenja - oslobađa se tlak plazme → tlačni val- val se radijalno širi u prostor → zvučni efekt

Djelovanje groma (3)Udar groma u elektriUdar groma u električčnu nu instalaciju

- udarni val se širi instalacijomprema zemlji

preskok napondodira ikoraka