ELEKTROTEHNIKI FAKULTET SARAJEVO ELEKTRINE INSTALACIJEI MJERE SIGURNOSTI -PEDAVANJA- SARAJEVO, 2013 god. 1 1.NISKONAPONSKE MREE (VRSTE I KARAKTERISTIKE MREA I ELEMENATA MREE) 1.1.VRSTENISKONAPONSKIH MREA U ovom dijelu bie dati osnovni pojmovi , koji su neophodni za razumijevanje filozofije projektiranja elektrinih instalacija uz odgovarajuu primjenu mjera sigurnosti, na emu se u propisima posebno insistira.Zbog toga e se u daljem tekstu dati osnovni pojmovi o: - vrstama NN mrea, - karakteristikama elemenata mree, - karakteristikama potroaa, i - planiranju potronje. Jedna od moguih podjela niskonaponskih mrea je prema: - vrsti zatite, i - konfiguraciji mree. Prema nainu uzemljenja zvjezdita TS 20(10)/0.4 kV (tj. da li je zvjezdite uzemljeno ili ne) kao i prema nainu uzemljenja metalnih kuita potroaa (tj. da li su kuita uzemljena ili izolirana) niskonaponske mree se dijele na tri sistema: - TN sistem, - TT sistem, i -IT sistem. Radi preglednog prikazivanja pojedinih tipova niskonaponskih mrea prema vrstama sistema zatite,usvojeno je njihovo oznaavanje sa dva osnovna i jednim ili dva dodatna velika slova. Znai, niskonaponske mree se medjusobno razlikuju po nainu uzemljenja trafostanice TS 20(10)/0.4 kV odnosno zvjezdita njenog energetskog transformatora kao i prema injenici da li su dostupna metalna kuita potroaa spojena na vlastiti uzemljiva ili ne. 2 Prvo slovo govori o tome da li je zvjezdite (neutralna taka) uzemljeno ili ne, tj.: - T (terre-zemlja)- oznaava da je neutralna taka transformatora direktno spojena na uzemljiva;-I (izole-izolovano)- oznaava da je neutralna taka transformatora izolirana ilije spojena na uzemljiva preko velike impedanse. Slika 1.1.Objanjenje oznaavanja sistema NN mrea Drugo slovo govori o tome da li je metalno kuite potroaa spojeno na vlastiti uzemljiva ili nije, i to: - N-direktno elektrino spajanje vodljivih metalnih kuita potroaa na uzemljenu taku sistema mree (npr. neutralna taka trafostanice). Dodatno slovo, koje se nalazi uz ovo drugo slovo, oznaava raspored neutralnog i zatitnog vodia (S- znai da su neutralni N i zatitni PE vodi medjusobno odvojeni u cijeloj mrei; C-znai da su neutralni i zatitni vodi kombinirani u jednom PEN vodiu), - T-direktno elektrino spajanje dostupnih vodljivih dijelova (kuita) potroaa navlastiti uzemljiva, neovisno o sistemu uzemljenja mree preko zvjezditatransformatora. U gornjim slovnim oznakama N znai Neutre(Fr), PE znai Protection Earth (Engl) i PEN znai Protection Neutral (Engl). 3 1.1.1.Vrste NN mrea prema uzemljenju u trafostanici i metalnog kuita potroaa a)TN sistem Karakteristike niskonaponskih mrea ovog sistema su: - imaju jednu taku sistema (neutralna taka) energetskog transformatora utrafostanici koja je izravno spojena sa uzemljivaem malog prelaznog otpora, doksu dostupni metalni dijelovi (kuita) potroaa spojeni preko zatitnog vodia naizravno uzemljenu neutralnu taku u TS.

b) TT sistem Karakteristike niskonaponskih mrea ovog sistema su: -neutralna taka energetskog transformatora u trafostanici direktno je uzemljena sa uzemljivaem malog prelaznog otpora (uzemljiva TS-RB), a provodna metalna kuita potroaa uzemljena su preko vlastitih ili posebnih zajednikih uzemljivaa, elektriki neovisnih o uzemljenju neutralne take sistema; -za ovaj sistem karakteristino je ili pojedinano ili grupno uzemljenje potroaa.

Na slijedeim slikama (Slika 1.2. i Slika 1.3.) date su sheme TN i TT sistema.

Slika 1.2.TN sistem (principijelna shema) 4 Slika 1.3.TT sistem (principijelna shema) c) IT sistem Karakteristike niskonsponskih mrea ovog sistema su. - zvjezdite energetskog transformatora (neutralna taka) u trafostanici jeizolovano od zemlje ili je spojeno na uzemljiva sa velikim prelaznim otporom; - metalna kuita potroaa se spajaju sa uzemljenjem (RA); - prema prijanjim tehnikim normativima ovaj sistem se zvao sistemomzatitnog voda, koji je poznat i pod nazivom zatitno uzemljenje izoliranihsistema. Slika 1.4. IT sistem (principijelna shema) 5 1.1.2.Vrste niskonaponskih mrea prema konfiguraciji (po nainu napajanja) Prenosna mrea , koja ima funkciju prenosa elektrine energije od izvora do elektrodistribucije, ima svoju zadnju taku TS 110/35/10 kV. Ove trafostanice predstavljaju granicu izmedju prenosne i elektrodistributivne mree. U ovoj TS je mogu i prikljuak preko tercijara transformatora na distributivnu 10-kilovoltnu mreu. Dakle , distribicija elektrine energije se vri preko dvije transformacije i to 35/10 i 20(10)/0.4 kV. Primjer distributivne mree je dat na Slici br.1.5. Slika 1.5. Shema dijela distributivne mree 6 Distributivne mree mogu biti jednostrano i dvostrano napajane. Jednostrano napajane distributivne mree su oni tipovi mrea kod kojih se napajanje svih vodova vri samo iz jedne trafostanice x/10(20) kV. Varijante ovih tipova mrea date su na slijedeim slikama:

Slika 1.6. Zrakasta mrea Slika 1.7. Prstenasta mrea 7 Slika 1.8.Mrea sa potpornom takom Dvostrano napajane mreesu oni tipovi mrea kod kojih se vodovi napajaju iz dvije razliite TS x/20(10)kV.Varijante ovih tipova mrea date su na slijedeim slikama: Slika1.9. Shema linijske mree 8 Slika 1.10.Shema kombinirane prstenaste i linijske mree

Slika 1.11. Shema prstenaste mree

9 Slika 1.12. Shema linijske mree sa mogunou napajanja iz dvije TS 1.2KARAKTERISTIKE ELEMENATA NISKONAPONSKE MREE Da bi se pristupilo kvalitetnom proraunu struja kratkih spojeva, izmedju ostalog i radi definiranjaiprovjerezatiteodnaponadodiratrebadefiniratikarakteristikeelemenata niskonaponske mree kroz koje se moe zatvoriti struja kratkog spoja (struja kvara) i to: energetski transformatori, nadzemni vodovi, i uzemljenje trafostanice. 1.2.1.Energetski transformatori Kod prorauna parametara transformatora polazi se od osnovne jednaine za impedansu transformatora

nn kTSU uZ=100(%)2, gdje su 2 2(%)x r ku u u + =napon kratkog spoja izraen u procentima nazivnog napona, (%) 100 (%) =nkrSPuradni napon kratkog spoja, (%) 100 (%) =nkxSQuinduktivni napon kratkog spoja transformatora, Pk i Qk radna i reaktivna snaga transformatora u kratkom spoju. 10 Tada vrijede relacije za aktivni i induktivni otpor transformatora.

nn rnfk TSU uSUP R= =100222 nn xr knnnn rnn kT T TSU uu uSUSU uSU uR Z X= == =100 100 ) 100 ( ) 100 (22 2224 224 22 2 gdje suSnprividna nazivna snaga transformatora u (MVA), Unnazivni napon primarnog namotaja u (kV). Za radni napon kratkog spoja moe se pisati i:

2 2) (100(%)100nCunn nCurSSPS SPu ==gdje suS2 prividna snaga na sekundaru, PCun toplotni gubici pri nazivnom optereenju odredjeni kod kratkog spoja. Ako je(%) 5 (%) fku onda je uxuk RT =0 Prosjene vrijednosti date su u tabeli 1.1. Tabela 1.1.Prosjene vrijednosti napona kratkog spoja Uf (kV)5-2035110 uk (%)4-66-710-12 Sm(MVA)0,250,400,631,0 ur (%)1,31,151,031,35 VodovikojisuprikljueninanamotajilinanamotajYsaneuzemljenim zvjezditem, ne mogu voditi nulte struje pa je Z0 = .Nulte reaktanse transformatora sa uzemljenim zvjezditem date su u Tabeli 1.2. Tabela 1. 2. Nulte reaktanse dvonamotajnih transformatora X0/XT gledano sa strane Vrsta jezgre Sprega Uzemljena taka Nn R0/RT YdN0,8-12 Dy*n0,8-12 Yz*N5-150,5 Yzn0,1-0,150,5 N+n11 N5-15 trostupna Yy** n5-15 11 ogrnuta iliYyN40-100 5-stupna iliYzn0,1-0,15 3-jednofazneYdN1 1 * najee koritene grupe spoja u niskonaponskoj mrei JP EPBiH. ** neprikladno za kruto uzemljenje zbog zagrijavanja kola. N primarna strana, n sekundarna strana. Tipine vrijednosti napona kratkog spoja transformatora za transformaciju sa srednjeg naniskinaponsu4(%),zatransformatoresnagedo400(kVA),4(%)ili6(%)za transformatore snage od 630 (kVA) i 6(%) za transformatore snage vee od 630 (kVA). 1.2.2. Nadzemni vodovi Razlikuju se nadzemni vodovi sa golim vodiima i nadzemni vodovi sa samonosivim kabelskim snopovima. Nadzemni vodovi sa golim vodiima Direktne impedanse Aktivni otpor R (/km i fazi) za uad, koja su bila u upotrebi kod nadzemnih vodova niskog napona i sekundarne distribucije, dat je u Tabeli 1.3. Induktivitet trofaznog prepletenog voda po fazi je: + =kmH25 02ln 10 24,dSL ,(1.3.) gdje je: ( ) mm323 13 12a a a S =meusobna srednja geometrijska udaljenost faza,a12, a13, a23 meusobne udaljenosti faznih vodia,d (mm)prenik vodia. Tabela 1. 3. Otpori uadi u funkciji presjeka KonstrukcijaMasa ueta ( kg/km)Srednji omski otpor pri 200C ( /km) bronza Nazivni presjek(mm2) Raunski presjek (mm2) broj ica promjer ica (mm) Vanjskipromjer(mm) aluminij Al bakar bronza elikAlCu 1615.8971,75,1441431261,80181,1351,3151,7663,532 2524.2572,16,3672191921,18080,7440,8621,1572,314 3534.3672,57,5943102720,83320,5250,6080,8161,632 5049.4873,09,01354473910,57860,3650,4230,5671,135 YdYz Yy 12 Ekvivalentni prenik za vodie u snopu je: ( ) mm nss edd nd d= ,(1.4.) gdje je: ds prenik snopa vodia jedne faze (za dva vodia u snopu razmak izmeu vodia),nbroj vodia u snopu. Kapacitet trofaznog voda po fazi iznosi: =kmF 2ln 10 1816dSC .(1.5.) Induktivni i kapacitivni otpori su: = =km 1C X L XC L. (1.6.) Za priblini proraun uzima se da je X = 0,35 (/km, fazi) za naponski nivo do 35 (kV), a X = 0,4 (/km, fazi) za naponski nivo iznad 35 (kV) i X = 0,3 (/km, fazi) za napone do 1(kV). 13 2000.07540.1220.0720.079

Aktivni otpor provodnika Induktivni otpor provodnika

Cu

Al

Cu

Al Nazivni presjek (mm2) Ohm/km Ohm/km

Ohm/km Ohm/km 1.512.1-0.1080.115 2.57.2812.000.1040.110 44.567.540.1000.107 63.035.010.0940.100 101.813.000.0880.094 161.141.890.0830.090 250.7271.180.0800.086 350.5240.8510.0770.083 500.3870.6280.0770.083 700.2680.4350.0740.082 950.1930.3130.0740.082 1200.1530.2480.0720.080 1500.1240.2020.0720.080 1850.09910.1610.0720.080 14 Karakteristike Sveplast kablova(oj-okrugli jednoilni, sv- sektorski vieilni) optereenjetip kabela u zemljiu vazduhu RRtPg Xl mm2 AAOhm/kmOhm/kmkW/kmOhm/km 2x1.5 oj302112.114.47260.108 2x2.5 oj41297.288.71290.104 2x4oj53384.565.45310.100 2x6oj66483.033.62320.094 2x10oj88661.812.16340.088 2x16 oj115901.141.36360.083 3x1.5oj271812.114.47320.108 3x2.5 oj36257.288.71340.104 3x4oj46344.565.45350.100 3x6 oj58443.033.62370.094 3x10 oj77601.812.16390.088 3x16 oj100801.141.36410.083 3x25/16sv1301050.7220.863440.085 3x35/16sv1551300.5240.627450.082 3x50/25sv1851600.3870.463480.082 3x95/50sv2752450.1930.232530.079 15 Nulte impedanse Nulta impedansa nadzemnog voda ovisi o geometrijskom rasporedu vodia, uticaju zatitnog ueta i specifinog otpora tla. Nulti aktivni otpor je: =km15 00 V VR , R , (1.7.) gdje je: RV aktivni otpor voda u (/km). Nadzemni vodovi sa samonosivim kabelskim snopovima Danas se niskonaponske nadzemne mree obino izvode sa samonosivim kabel-skim snopom (SKS) sa izolacijom od umreenog polietilena. SKS se sastoji od izoliranih faznih vodia i izoliranog neutralnog vodia. SKS moe biti sa nosivim neutralnim vodiem (oznaka X00/0A) ili sa nenosivim neutralnim vodiem (oznaka X00A). Osnovne karakteristike faznih i neutralnih vodia date su u Tabeli1. 4.Tabela 1. 4.Osnovne karakteristike vodia Prenik Naziv / presjek Broj i prenik ice bez izolacije sa izolacijom Debljina izolacije El. otpor pri 200C Trajna struja pri 300C Teina ile (mm2)(n)(mm)(mm)(mm)(mm)(/km)(A)(kg/km) Fazni vodi 160.071,7004,907,51,21,91081075 Fazni vodi 250.072,1606,009,01,41,20108116 Fazni vodi 350.072,5607,210,61,60,87131166 Fazni vodi 500.191,8008,411,81,60,64154202 Fazni vodi 700.192,1610,214,01,80,44198178 Neutralni vodi 71.5073,7010,814,61,80,47280

Konstruktivni podaci SKS dati su u Tabeli 1.5. 16 Tabela 1.5. Konstruktivni podaciSKS Kabelski snop(n mm2) Korak pouenja (mm) Prenik snopa (mm) Teinasnopa (kg/km) Duina pakiranja (m) 2 1630015,001521000 4 1630018,603051000 3 25 + 71,570026,606311000 3 25 + 71,5 +1670026,607081000 3 25 + 71,5+2 1670026,607841000 3 35 + 71,575030,607731000 3 35 + 71,5+1675030,608491000 3 35 + 71,5+2 1675030,609251000 3 70 + 71,595039,711320500 3 70 + 71,5 +1695039,712080500 3 70 + 71,5 + 2 1695039,712840500 Presjek vodia SKS odabire se na osnovi slijedeih parametara: - pogonskog optereenja, - dozvoljenog pada napona, - uvjeta nulovanja i termikog naprezanja. Veliina pada napona u niskonaponskoj mrei regulirana je odgovarajuim Pravilnikom o tehnikim normativima za elektrine instalacije niskog napona . Dozvoljeni pad napona od take napajanja elektrinih instalacija i najudaljenije take ne smije biti vei od: 1.za rasvjetu 3(%), a za ostale potroae 5(%) pri napajanju iz niskonaponske mree, i 2.za rasvjetu 5(%), a za ostale potroae 8(%) pri napajanju direktno iz TS20(10)/0.4 kV. Za duine voda vee od 100 (m) dozvoljava se poveanje 0,005 (%) po metru duine, ali najvie do 0,5 (%). Navedena ogranienja vrijede za padove napona odnosno odstupanja napona od nazivnog napona. Ako se radi o jednofaznim vodovima pad napona se rauna kao ) sin cos (cos21 1 X RUP lU + = , ili ako se rauna procentualni pad napona : ) sin cos (cos200(%) 100 (%)1 12 X RUP lUUu + = = ,(1.8. a) gdje su U-apsolutni pad napona (V), u procentualni pad napona u (%), l -duina voda u (m), P -nazivna snaga (W), 17 U -nazivni linijski napon (V), R1-aktivni otpor (/m),i X1-reaktivni otpor (/m). Ako se radi o trofaznim vodovima za pad napona vrijedi : ) sin cos (cos1 1 X RUP lU += , odnosno za procentualni pad napona je: ) sin cos (100(%)1 12 X RUP lu + = (1.8.b) Na izbor presjeka SKS voda i njegove dozvoljene duine znatno utjeu vrijednosti struja kratkih spojeva. Kod niskonaponskih mrea uslov nulovanja odreen je strujom jednopolnog kratkog spoja koja ne treba da bude manja od 2,5-struke vrijednosti nazivne struje osiguraa pripadajueg kabelskog voda: 0 15 , 2n KI I ,(1.9.) gdje je: IK1 struja jednopolnog kratkog spoja, In0 nazivna struja prvog predhodnog osiguraa u niskonaponskoj mrei. Ako se pretpostavi da je predhodni osigura, u niskonaponskoj mrei, osigura u transformatorskoj stanici, struja kvara je:

i DRZ Z ZU CI+ + =03, (1.10.) gdje je: C faktor poveanja napona za vrijeme kratkog spoja (0,95-1). U niskonaponskim mreama je: L L L L L L i DX j R R jX R Z ; jX R Z Z 3 30 0+ + = + = + = = .(1.11.)

Struja jednopolnog kratkog spoja iznosi: ( ) [ ] ( )2 215 33L LLKX R RUI+ + = .(1.12.) Kada se dionica sastoji od provodnika sa dva razliita presjeka, struja jednopolnog kratkog spoja se rauna kao: ( ) [ ] ( ) [ ]22 122 1 2 115 33L L L LLKX X R R R RUI+ + + + + = (1.13.) 18 U predhodnim formulama oznake imaju slijedee znaenje:RL0aktivni otpor (na 70C) nulte impedanse od mjesta kratkog spoja do transformatora, RLaktivni otpor (na 70C) faznog vodia od mjesta kratkog spoja dotransformatora, Raktivni otpor neutralnog voda (na 70C) od mjesta kratkog spoja dotransformatora, XL0reaktivni otpor nulte impedanse od mjesta kratkog spoja dotransformatora, XLreaktivni otpor direktne impedanse od mjesta kratkog spoja do transformatora. U jednaini (1.13.) indeksi 1 i 2 odnose se na presjeke vodova 1 i 2. Vrijednosti za RL i XL za SKS razliitih presjeka date su u Tabelama 1.6. i 1.7. Tabela 1. 6. Otpori nadzemnih vodova u /km BakarAluminijumPresjek S u mm2 Otpor r Reaktansa x Impedansa Z Otpor r Reaktansa x Impedansa Z 161.4060.3601.4512.2260.3602.555 250.9240.3400.9851.4630.3401.502 350.6500.3300.7291.0290.3301.081 500.4650.3200.5650.7370.3200.804 700.3420.3100.4620.5410.3100.624 950.2420.2900.3780.3820.2900.480 1200.1920.2900.3480.3050.2900.421 Tabela 1. 7. Otpori instalacijskih vodova i kabela u /km BakarAluminijumPresjek S u mm2 Otpor r Reaktansa x Impedansa Z Otpor r Reaktansa x Impedansa Z 4x1.514.6200.11514.620--- 4x2.58.7700.1108.77014.8000.11014.800 4x45.4800.1075.4809.2600.1079.260 4x63.6600.1003.6606.1700.1006.170 4x102.2440.0942.2463.7000.0943.700 4x161.4150.0901.4182.3240.0902.326 4x250.8980.0860.9021.4890.0861.492 4x350.6520.0830.6571.0860.0831.089 4x500.4820.0830.4890.7960.0830.800 4x700.3360.0820.3460.5510.0820.557 4x950.2440.0820.2570.3980.0820.406 4x1200.1950.0800.2110.3160.0820.327 4x1500.1550.0800.1740.2580.0800.270 4x1850.1250.0800.1480.2070.0800.222 19 Maksimalne duine SKS, koje se, s obzirom na uvjete nulovanja, tite osiguraem, mogu se odrediti na osnovi izraza za struju jednopolnog kratkog spoja. Kako je XL 2,5 (mm) 3IP30 IP31IP32IP33IP34 icomi sl. > 1 (mm) 4IP40 IP41IP42IP43IP44 potpuna od tetnog taloenja praine u unutranjosti 5IP50 IP54IP55IP56 potpuna praina ne ulazi 6IP60 IP65IP66IP67IP68 6 Kadajepotrebnouklonitipregradu,otvoritikuiteiliuklonitinjegovedijelove, mogue je to uraditi samo na jedan od slijedeih naina: -upotrebom kljua ili alata, ili -nakoniskljuenjanapajanjadijelovaelektrineopremepodnaponom,kojisu zatieniovimpregradamailikuitima,stimdaseponovnouspostavljanje napajanjamoeostvaritisamonakonzamjeneiponovnogpostavljanja pregrada ili kuita, ili -umetanjemdrugepregradekojaosiguravastepenzatitenajmanjeIP2Xi sprjeavasvakidodirsdijelovimapodnaponom,akojamoebitiuklonjena samo pomou kljua ili alata. 3.2.3. Zatita preprekama Prepreke sprjeavaju sluajan dodir sa dijelovima elektrine instalacije pod naponom, ali ne i namjeran dodir zaobilaenjem prepreke. Prepreke sprjeavaju: -sluajan fiziki pristup dijelovima pod naponom, ili -sluajandodirdijelovapodnaponomzavrijemerukovanjasaopremompod naponom pri normalnom radu.Prepreke se mogu ukloniti bez koritenja alata ili kljua,alimorajubititakoprivrenekakobisesprijeilonjihovosluajno uklanjanje. 3.2.4. Zatita postavljanjem izvan dohvata rukom Ova vrsta zatite sprjeava samo sluajni dodir sa dijelovima pod naponom. Dijelovistrujnogkrugakojisunarazliitimpotencijalima,aistovremenodostupni,ne trebaju se nalaziti unutar prostora dohvata rukom (meusobno udaljeni 2,5 (m) ). Uprincipu,neizoliranidijeloviinstalacijeiopremekojisenalazepodnaponom, postavljaju se izvan dohvata rukom. Sa slike se vidi da su izvan dohvata rukom oni dijelovi instalacije koji se od mogueg stajalita ovjeka nalaze na visini veoj od 2,5 (m) iznad tog stajalita, ili su udaljeni 1,25 (m)vodoravnoilinieodstajalita.Znai,istovremenodostupnimsmatrajuseoni dijelovi ija je meusobna udaljenost manja od 2,5 (m), odnosno 1,25 (m). 7 Slika 3.1. Zona dohvata rukom 3.2.5. Dopunska zatita pomou zatitnih uredjaja diferencijalne struje Zatitni ureaji diferencijalne struje (zatitna strujna sklopka ZUDS) koriste se samo kaodopunskazatitadrugimmjeramazazatituoddirektnogdodiradijelovapod naponom,itousluajuotkazivanjajedneodnaprijednavedenihvrstazatiteod direktnog dodira.Zatitna strujna sklopka nema ugraenu zatitu od preoptereenja niti od kratkog spoja.Imajui u vidu da je struja kvara od cca 30 (mA) bezopasna za ovjekov organizam, to je i nazivna vrijednost diferencijalne struje definirana na 30 (mA).Upotrebazatitnestrujnesklopkenijedozvoljenakaojedinosredstvozatite, odnosnoprimjenaovezatitnemjereneoslobaaodobavezneprimjenejedneod prethodno definiranih mjera. granica prostora dohvata ruke S 2,50 m 1,25 m S 1,25 m 8 Podovomvrstomzatitepodrazumijeva sezatitaljudiodelektrinogudarado kojeg moe doi u sluaju kvara i dodira savodljivimdijelovimaelektrinein-stalacijekojiunormalnompogonunisu pod naponom. Zatita se sastoji u ograni-avanju dozvoljenognapona dodira UD. DozvoljeninapondodiraUDunormal-nimuvjetimaje50 (V)efektivne vrijednosti izmjeninog napona ili 120 (V) istosmjernognapona.Znai,zatitni ureajtrebaautomatskiiskljuitinapaja-njestrujnogkrugailiopremeusluaju kvaraizmeudijelapodnaponomiizlo-enogvodljivogdijela,ilizatitnog vodia u strujnom krugu, ili opreme kada oekivaninapondodiraprelazi50(V) a.c.efektivno,odnosno120(V)d.c.na-pona,takodanapondodiranetrajedo-voljnodugodadjelujetetnofizioloki na ovjeka. 3.3 ZATITA OD INDIREKTNOG DODIRA U ovu vrstu zatite ubrajaju se: -automatsko iskljuivanje napona; -izoliranje ili upotreba ureaja klase II; -postavljanje u nevodljive prostorije; -lokalno izjednaavanje potencijala bez spajanja sa zemljom; -elektrino odvajanje.

3.3.1. Zatita automatskim iskljuenjem napajanja Zatitaautomatskimiskljuenjemnapajanjakodindirektnogdodira,pripojavi grekeuelektrinojinstalaciji,sprjeavaudarelektrinestrujenaovjeka.Dabise ispunioovaj zadatak,svakagrekauelektrinojinstalacijimoraprouzrokovatidovoljno jaku struju greke, koja e izazvati prekidanje napajanja za dovoljno kratko vrijeme, koje je nuno za sigurnost ljudi.Slika 3.2. Krivulja najvieg dozvoljenog napona dodira u funkciji vremena 9 Vrijeme iskljuenja kvaraje u funkcijivisine napona dodirakoji sejavljanakuitu ureaja.Da bi ova vrsta zatite bila efikasna, moraju biti ispunjeni slijedei uvjeti: -postojanjezatvorenogstrujnogkruga(krugpetlje)krozkojiprolazistruja greke;-prekidanjestrujegrekeprimjenomprikladnihzatitnihureajaumanjemili jednakom vremenu, koje je propisano za sigurnost ljudi. Svidostupnivodljividijeloviinstalacijemorajubitispojenisauzemljenomtakom sistema pomou zatitnog vodia, koji takoer treba biti uzemljen.Usvakojzgradislijedeivodljividijelovispajajusenaglavnivodzaizjednaenje potencijala: -glavni zatitni vodi; -glavni vodi uzemljenja ili glavna stezaljka za uzemljenje; -metalnidijelovikonstrukcijakojisekoristeunutarzgrade,npr.plinovod,vo-dovod, metalni dijelovi konstrukcije, centralno grijanje i sistem klima ureaja. Zatitniureaj,usluajukvarauizolacijiizmeudijelovapodnaponomidostupnih vodljivihdijelovakojinisupodnaponom,moraautomatskiprekinutinapajanjestrujnog kruga u vremenu koje ne dozvoljava odravanje napona dodira veeg od 50 (V) efektivne vrijednostiizmjeninestrujeili120(V)istosmjernestrujebezvalovitosti.Izrazbez valovitostijekonvencionalnodefinirantakodasadrajvalovitostineprelazi10% efektivne vrijednosti; za istosmjerni napon 120 (V) maksimalna vrijednost ne prelazi 140 (V). Udaljemtekstudatesutabelekojeodreujuvremenaiskljuenjaufunkcijinapona dodira, prema IEC propisima za TN i TT sisteme.Tabela 3.3. Vremena iskljuenja u TN sistemu Napon dodira (V) 120230 ili 220 277400 ili 380 > 400 Maksimalno vrijeme iskljuenja (s) 0,80,40,40,20,1 Tabela 3 .4. Vremena iskljuenja u TT sistemu u sluaju drugog kvara Napon dodira U0/U (V)120/240 230/400 220/380 400/690580/1000 PE ne postoji 0,80,40,20,1 Maksimalno vrijeme iskljuenja (s) PE postoji50,80,40,2 10 U slijedeim sluajevima dozvoljena su odstupanja: -vie vrijednosti napona dodira i vremena njegovog trajanja mogu se dozvoliti u elektroenergetskim objektima; -nie vrijednosti napona dodira i vremena njegovog trajanja mogu se zahtijevati u specijalnim instalacijama; -kod IT sistema, kad se ne zahtijeva iskljuenje napajanja kod pojave prvog kvara nego samo njegova signalizacija. Ovo ne vai za instalacije koje se ugrauju u prostore ugroene eksplozijom.Akosenaprijednavedenipropisizazatitunemoguispunitiuinstalacijiilidijelu instalacije,moraseprimijenitilokalnoizjednaenjepotencijala,poznatokaodopunsko izjednaenje potencijala. 3.3.1.1. Tipovi razvodnih sistema prema uzemljenju BAS IEC 60364-4-41 definira slijedee sisteme napajanja, prema vrsti uzemljenja: 1.TN sistem (Terre - Neutre); 2.TTsistem (Terre - Terre);3.IT sistem (Isole - Terre). Slika3.3. Tipovi razvodnih sistema prema uzemljenju Sistem ima slovne oznake slijedeih znaenja: prvoslovooznaavaodnossistemanapajanjapremazemljiimoeseoznaavati jednim od ova dva slova: T direktanspojizvorasazemljomujednojtaki,topraktinoznaikruto uzemljenje zvjezdita transformatora, 11 Isvi vodii pod naponom su izolirani od zemlje, to praktino znai da je zvjezdite transformatora izolirano ili uzemljeno preko velike impendanse i sl.; drugo slovo oznaava odnos vodljivih dijelova (kuita) elektrinih instalacija prema zemlji. I ova oznaka je slovna i moe imati jedno od slijedea dva slova: T direktanelektrinispojdostupnihvodljivihdijelovainstalacijasazemljom, neovisno od uzemljenja bilo koje take sistema napajanja, N direktanelektrinispojdostupnihvodljivihdijelovasauzemljenomtakom sistema napajanja (zvjezdite transformatora); dopunske oznake su slovne oznake koje imaju slijedee znaenje: S zatitni i nulti vodii su u cijelom sistemu odvojeni, C zatitni i nulti vodii su u cijelom sistemu zajedniki, C/S zatitniinultivodiisuusistemudjeliminoodvojeni,adjeliminosevode kao zajedniki. Sagledavajuinaprijednavedenetipoveuzemljenjaizvoraipotroaa,upraksise javljaju ovi sistemi: TNsistem, koji ima tri podsistema : TNS sistem, TNC sistem, TNC / S sistem; TTsistem; IT sistem. U proraunima se javljaju odreene veliine ije e znaenje biti dato u nastavku, a one e biti primjenjivane u cijelom poglavlju i u skladu sa IEC standardima: Mdostupni vodljivi dio, Id struja kvara, Bglavno izjednaenje potencijala, Tuzemljiva zgrade, RB otpornost uzemljenja zvjezdita izvora napajanja, RA otpornost uzemljenja dostupnih vodljivih dijelova instalacija, RS otpornost poda (ukljuujui i otpornost cipela), Z impedansa ljudskog tijela, UDnapon dodira, US pad napona na podu, UCoekivani napon dodira (u drugim publikacijama kao Ug), UF napon kvara fazni, Ezemlja, Rd otpornost kvara, Umeufazni napon, ZPK impedansa petlje kvara. 12 TN sistemi UTNsistemimauzemljenatakasistemaisvivodljividijelovikuitaelektrinih ureajasupomouzatitnogvodiameusobnogalvanskipovezani.Obino,uzemljena takasistemajeineutralnatakasistema.Akoneutralnatakanijeraspoloivailinije dostupna,jedanfaznivodimoeseuzemljitiutransformatorskojstanici.Uovom sluaju, fazni vodi ne smije sluiti kao zatitni vodi. Zatitnivodiimorajubitiuzemljeniu/iliblizuodgovarajuegtransformatoraili generatora. Ako postoje drugi efikasni spojevi sa zemljom, zatitni vodii se, po pravilu, takoer spajaju u svim takama, gdjegod je to mogue. Da se potencijal zatitnog vodia odritobliepotencijaluneutralnezemljeusluajukvara,moebitipotrebnoizvriti uzemljenjeudodatnimtakama,rasporeenimtojemogueravnomjernije.Zatitni vodi,namjestuulazaustambenezgradeiliobjekte,popraviluseuzemljujeizistih razloga. U trajno poloenim elektrinim instalacijama moe se isti vodi koristiti kao zatitni i nulti vodi (PEN vodi), pod odreenim uvjetima. Karakteristikezatitnihureaja(zatitniureajprekomjernestruje,zatitniureaj diferencijalne struje) i impedanse strujnog kruga trebaju biti takve da, u sluaju nastankazemljospojaprekozanemariveimpedanse,doedoautomatskogprekidanjanapajanjaza kratko dozvoljeno vrijeme. Ovo je zadovoljeno ako vai uvjet:

ZPK Ik U0,(3.1.) gdje je: ZPK impedansa petlje kvara (greke), koja obuhvata napajanje, tj. vodi pod naponom do take kvara i zatitni vodi izmeu kvara i izvora, Ik struja, koja osigurava pouzdano djelovanje zatitnog ureaja za automatsko iskljuenje napajanja u vremenima utvrenim u tabeli 3.4., u ovisnosti od nazivnog napona U,U0 nazivni napon prema zemlji. Navedenamaksimalnavremenaprekidanjanapajanja,datauprethodnimtabelama, odnose se na krajnje strujne krugove koji napajaju prikljunice. Vremena iskljuenja vea odvrijednostidatihutabelama,amanjaod5(s),dozvoljavajusezastrujnekrugove koji ne napajaju prenosive i rune aparate iz slijedeih razloga: -kvarovi u ovakvim strujnim krugovima su rijetki; -rizik dodira sa opremom napajanom ovakvim strujnim krugovima, u trenutku kvara,malo je vjerovatan; -oprema napajana ovakvim strujnim krugovima obino se ne hvata rukom i moe se lahko otpustiti, ako se kvar pojavi; -napon dodira se smanjuje postavljanjem glavnog izjednaenja potencijala. 13 Ogranienjeod5(s)jekonvencionalno.Ovovrijemepokrivaveinusluajevau kojima su potrebna vremena iskljuenja dua nego to su vrijednosti date u tabeli, npr. za napojnestrujnekrugoveizastrujnekrugovemotora.Ovavremenasunormalno usaglaenasatermikomizdrljivouopremekojasainjavapetljukvara.Skreese panjanainjenicu,dasevremenaiskljuenja,kojaprelazevrijednostiiztabele,mogu prenijetinapripadajuekrajnjestrujnekrugovekojinapajajuprenosiveaparateirune aparate.Tamo gdje je osigurano izjednaenje potencijala izmeu svih istovremeno dostupnih vodljivihdijelova,pojavaopasnihnaponadodiranijevjerovatnaupraksi,pasetada dozvoljavaizostavljanjeodreivanjauvjetazazatituodindirektnogdodirazastrujne krugove, koji se nalaze ispred izjednaenja potencijala. Ovo se naroito odnosi na glavne strujne krugove i napojne strujne krugove. Ovakvi uvjeti dati su na slici 3.4. Slika3.4. Oznake na slici znae: ----------vremena iskljuenja prema tabeli, _______vremena iskljuenja koja mogu biti dua od vrijednosti iz tabele, ali manja od 5 (s), Ldopunsko izjednaenje potencijala, Xprivrene svjetiljke, Cstrani vodljivi dijelovi, Dnapojni strujni krug, Mneprenosivi aparati (strujni krug koji je ispred krajnjeg). Dopunskoizjednaenjepotencijalanijeneophodnoakonapondodira,kojibisemogao pojavitiusluajukvaranaT4,nijeviiodUD(uopemsluaju50V).Ovajuvjetje ispunjenakoodnosizmeuotpornostizatitnogvodiaizmeuT4ireferentnetakei impedanse petlje kvara nije vei od odnosa izmeu napona UD i nazivnog napona izmeu faze i neutralne take U0:14 ,500UZRPKPE (3.2.) gdje je: RPE otpornostzatitnogvodiaizmeurazvodnetableiglavnogizjednaenja potencijala, ZPK impedansa petlje kvara, U0 nazivni fazni napon. Ako se upotrebom osiguraa ne mogu ispuniti uvjeti prema predhodnim jednainama i tabeli3.3.,moraseprimijenitidopunsko izjednaenjepotencijalailisemoeprimijeniti zatita pomou zatitnog ureaja diferencijalne struje. Izuzetno,kadamoedoidodirektnogspojafaznogvodiaizemlje(naprimjerze-mljospoj,kodnadzemnihvodova),kakonebizatitnivodi(PEN)isanjimspojena kuitadolipodnapon,kojijeviioddozvoljenognaponadodira(50 V),morabiti ispunjen slijedei uvjet: 50500U RREB, (3.3.) gdje je: RB ukupna otpornost uzemljenja svih paralelno vezanih uzemljivaa, RE najmanjaotpornostdodirasazemljomstranihvodljivihdijelova,kojinisu spojeni sa zatitnim vodiem, a preko kojih moe doi do kvara izmeu faze i zemlje. Kada vrijednost RE nije poznata, moe se usvojiti da je ona 10 (),U0 nazivni fazni napon. U TNsistemima mogu se koristiti ovi ureaji za zatitu: -zatitni ureaj prekomjerne struje (osigurai) i -zatitni ureaj diferencijalne struje ( zatitna strujna sklopka). TamogdjesekoristiPENvodi(TNCsistem)zatitaseosigurava,popravilu, koritenjemosiguraa.Kadasezazatitukoristizatitniureajdiferencijalnestruje (ZUDS),PENvodisenesmijekoristitinastranioptereenjaureaja(TN-C/S).Spoj dostupnihvodljivihdijelovasazatitnimvodiemmoraseizvritinastraninapajanja ZUDS. Kratak spojnastao u C izmeu faznog ineutralnog vodia uzrokuje padnaponauPEN vodiu izmeu O i A, koji je jednak proizvodu struje kratkog spoja Id i otpornosti PEN vodia. 15 Slika 3.5. PE vodi ne smije ii kroz ZUDS KadasekoristizatitnastrujnasklopkazaautomatskiprekidnapajanjauTNS sistemima,zastrujnekrugoveizvanutjecajaglavnogizjednaenjapotencijala,dostupni vodljividijelovinemorajubitipovezanisazatitnimvodiemTNsistema,poduvjetom dasuspojenisauzemljivaemdovoljnomalogprijelaznogotporazafunkcioniranje zatitne strujne sklopke.TakotienistrujnikrugtretirasekaoTTsistemiprimjenjujuseuvjetizaTTsisteme. Izvanzoneutjecajaglavnogizjednaenjapotencijalamogubitipotrebnedrugemjere zatite,naroitozaelektrinuopremukojasenapajaizprikljunica.Ovemjeremogu biti: -postavljanje odvojenih uzemljivaa, tj. stvaranje lokalnog TT sistema, -napajanje preko transformatora za razdvajanje, -primjena dopunske izolacije. Oekivani napon dodira UC je onaj napon koji se pojavljuje izmeu dostupnog vodljivog dijela ineutralne take i jednak je: , Z I Ud C = (3.4.) gdje je: Zzbir impedansi zatitnih vodia izmeu dostupnog vodljivog dijela M i take O. Zainstalacijedirektnonapajaneizdistributivnemree,uvjetizazatitumoguse primijeniti samo u saglasnosti sa distributerom. Naime, distributer daje uvjet napajanja, tj. karakteristikeizvoranultukomponentuimpedansetransformatorailisuptranzijentnu reaktansu alternatora, jer ih jedino zna distributer.U praksi se oekivani napon dodira odreuje iz jednostavne formule: ,0PKPECZRU U =(3.5.) gdje je: RPE otpornostzatitnogvodiaizmeuposmatranogdostupnogvodljivogdijelai referentne take, 16 ZPK impedansapetljekvara,kojaobuhvataizvor,vodipodnaponomdotake kvaraizatitnivodiizmeudostupnogvodljivogdijelauvreneopremeili prikljunice i izvora. Referentna taka je najblia taka dostupnom vodljivom dijelu, iji potencijal, u sluaju kvara na tom dostupnom vodljivom dijelu, ostaje priblino jednak potencijalu mjesta gdje se dostupno vodljivi dio nalazi i koji se moe istovremeno dodirnuti sa stranim vodljivim dijelovima. Oekivaninaponidodiramogusepojavitiizmeujednogdostupnogvodljivogdijelai jednogvodljivogelementa,npr.zemljenakojojstojiosobailiizmeudostupnih vodljivihdijelovauuvjetimakvara,akosetidijelovimogudodirnutiistovremeno.U poslijednjem sluaju oekivani napon dodira ini dio napona kvara.NapondodiraUDjenaponkojisepojavljujezavrijemekvaranaizolacijiizmeu istovremenopristupanihdijelova.Ovajterminkoristisesamokadaseradiozatitiod indirektnog dodira. Napon kvara je napon koji se pojavljuje u uvjetima kvara na izolaciji izmeu dostupnih vodljivih (i/ili stranih vodljivih) dijelova i zemlje. TNC sistem To je sistem kod koga su i zatitni i nulti vodi dati u jednom provodniku (PEN), kako je prikazano na slici 3.6. Nulti i zatitni vodi su objedinjeni u itavoj instalaciji, osim u sluaju prikljunih vodia, gdje su ovi vodii odvojeni i zavravaju se u uko utikau. U instalaciji u uko utinici se zatitni i nulti vodii odvajaju. Slika 3. 6. TNC sistem kada se koriste prekostrujni zatitni ureaji (osigurai) Ovajsistemnijedozvoljenzaupotrebuuprostorijamaugroenimpoaromi/ili eksplozijom. Kod ovog sistema dozvoljena je upotreba ovih zatitnih ureaja: -prekostrujni zatitni ureaj (osigura); -strujni zatitni ureaj (zatitna strujna sklopka); -naponski zatitni ureaj (naponska zatitna sklopka). 17 Zatitniureajprekomjernestruje(osigura,slika3.6.)reagiranastrujukvara,koja mora ispuniti uvjet: ,0I kZUIPKd = (3.6.) gdje je:U0 fazni napon, kkoeficijent koji ovisi od potrebnog vremena iskljuenja osiguraa, Inazivna struja osiguraa, ZPK impendansa petlje kvara. Znai,oekivaninapondodirajepadnaponauvodiuizmeudostupnogvodljivog dijelaireferentetake,kojipravistrujakvaraId.Zatitniureajsebiratakodastruja kvara osigurava djelovanje u vremenu t, koje je odreeno. Oekivaninapondodirajenajviinapondodirakojiseoekujeusluajukvara, zanemarljive impedanse, u elektrinoj instalaciji. Oekivani napon dodira je: UC = Id RPEN > UD, (3.7.) gdje je: UC oekivani napon dodira, RPEN otpornultogvodia(domjestaspajanjasazvjezditemilisazatitnim vodiem). Napon greke je uvijek vii od dozvoljenog napona dodira. TNC/S sistem Osnovna karakteristika ovog sistema je da su nulti i zatitni vodi djelimino odvojeni priemusezatitniineutralnivodipouzdanospajajuujednojtaki,azatimseodtog mjesta moraju potpuno odvojeno voditi, slika 3.7. Slika 3.7. TNC/S sistem 18 Kod ovog sistema dozvoljena je upotreba slijedeih zatitnih ureaja: -prekostrujni zatitni ureaj, koji reagira na struju greke, a zadovoljava uvjet: I kZUIPKd =0,(3.8.) ionamorabitiveailijednakaumnokuk I,gdjejekkoeficijentkojiovisiod potrebnog vremena iskljuenja prekostrujnog zatitnog ureaja. -strujni zatitni ureaj, koji reagira na struju greke, slika 3.8.

Slika 3.8. ZUDS u TN-C/S sistemu Kod primjene ove vrste zatite mora se ispuniti slijedei uvjet: A CI I >5 (A), a iskljuenje se mora izvriti u propisanom vremenu. TN-S sistem Osnovnashemaovogsistemaprikazanajenaslici3.9.Sistemjepoznatpodesto upotrebljavanim nazivom bezstrujno nulovanje. Sa slike je uoljivo da je zatitni vodi potpunoneovisanodostalihvodiastrujnogkruga,idaucijelojinstalacijipovezujeu jednu cjelinu sve metalne mase, ime je ujedno izvreno i izjednaenje potencijala u cijeloj instalaciji.Nadalje,uoljivojedasunultiizatitnivodizajednospojenijedinou zvjezdituizvora.Idaljevaiprincipdasenultivodimoranaistinainizoliratikao fazni vodi, i poloiti zajedno s faznim vodiima. Sistem je dozvoljen za upotrebu u: -poarno ugroenim prostorima, -eksplozivno ugroenim prostorima, i to: zona 1, zona 2, zona 11, zona 12, zona E1. 19 Slika 3. 9. TNS sistem sa prekostrujnom zatitom Ovaj sistem nije dozvoljen za upotrebu u zoni opasnosti od eksplozije 0. Kod ovog sistema dozvoljena je upotreba slijedeih zatitnih ureaja: prekostrujni zatitni ureaj (slika 3.9.), koji reagira na preveliku struju greke: I kZUIPKC =0,(3.9.) dok se napon greke rauna po formuli: UC = Id RPE > UD.(3.10.) strujni zatitni ureaj, koji reagira na struju greke koja je jednaka: Id >5 (A), a iskljuenje se mora izvriti u propisanom vremenu. Ovaj sistem je prikazan na slici 3.10. Zatitni ureaji diferencijalne struje kada se koriste u TN sistemima, mogu se koristiti samo u TNS sistemu ili u dijelu TNC/S sistema gdje su nulti (N) vodi i zatitni vodi (PE)odvojeni.UTNCsistemu,gdjesekoristiPENvodi,iskljuenajemogunost primjene zatitnih ureaja diferencijalne struje na ovaj nain. Kodzatitnihureajadiferencijalnestruje,kojinemajuvremenskuzadrku,vremena iskljuenja nakon nastanka kvara su veoma kratka i iznose manje od 0,1 (s) 20 UsvimTNsistemimapostojidrugamogunostkoritenjazatitnihureajadi-ferencijalne struje, i to tako da se mase pojedinih potroaa ne spajaju na zatitni vodi sistema,veseuzemljujuprekoposebnihuzemljivaa.Otporuzemljenjamorabiti prilagoen,povrijednosti,isklopnojstrujiureajadiferencijalnestruje.Takavstrujni krug se razmatra kao TT sistem. Slika 3.10. ZUDS u TN-S sistemu Petlja kvara u TN sistemu i pojedine veliine mogu se sagledati na slici 3.11. Slika 3.11. Petlja struje kvara u TN sistemu 21 Uoljivo je da se napon dodira javlja izmeu dostupnog vodljivog dijela (mase) M i takeO.Uzimasedajenapondodirajednakpadunaponanapovratnomvodu,aostali otpori, koji nastaju od uzemljenja i drugih vodia u kolu, u ovom sluaju, se zanemaruju. Tozanemarivanjedovodidotogadasekodproraunastrujekvara,Id,imanetovei stvarniotporpetljekvara(nemaparalelnihotpora),todovodidomanjestrujekratkog spoja, a ovo do neto duih proraunatih vremena iskljuenja zatitnog ureaja. Tana formula za proraun napona dodira je: ( ) ( )2 22 20 0PE A T PE A TPE PE PKCX X X R R RX RUZZU U+ + + + ++= = ,(3.12.) gdje su: RT, XT otpornost i reaktansa transformatora , RPE, XPE otpornostiireaktanse,respektivno,zatitnogvodiaodglavnogizjednaenja potencijala do posmatranog dostupnog vodljivog dijela, RA, XA otpornostiireaktanse,respektivno,faznogvodiaodizvoradoposmatranog dostupnog vodljivog dijela. U praksi se XA i XPE ne mogu odvojeno utvrditi. Pojanjenjepojedinihveliina,kojesejavljajukodovogprorauna,datojenaslici 3.12.Naslicijeprikazansluajkontaktaovjekasavodljivimdijelomelektrinog ureaja koji je u kvaru, tako da se struja kvara dijeli u taki kontakta na dva dijela, IF i IK.Zbognepoznavanjasvihparametarapotrebnihzataanproraun,vrijednostnapona dodirajetekoodrediti,pasenaosnoviraznihaproksimacijaupraksiprocjenjuje vrijednostnaponadodira.Vremenaiskljuenjasenestandardizirajunaosnovi procijenjenih vrijednosti napona, ve na osnovi nazivnog napona mree. Slika 3.12. Definicije pojedinih veliina u TN sistemu LL LN U IK U RS RA RB EE T Z M PE ZPE B Id ZPE PEN 0 A Id IId Id Id 22 Zatitni ureaj bira se tako da struja kvara, koja se dobije po formuli: PKdZUI0= ,(3.13.) djeluje u propisanom dozvoljenom vremenu t. ZPK se moe odrediti proraunom, ako su vodii L1, L2, L3 i PEN blizu jedan drugom, bez utjecaja feromagnetnih dijelova, ili ako se moe izmjeriti. Reaktansa se moe zanemariti za vodie presjeka do 35 (mm2), kao i u sluaju kada se fazni i zatitni vodi postavljaju neposredno jedan uz drugi. Pod gore navedenim pretpostavkama, struja kvara dobije se iz obrasca: P AdR RUc I+=0, (3.14.)gdje su: RA otpor faznog vodia od referentne take do dostupnog vodljivog dijela, RP otpor zatitnog vodia od referentne take do dostupnog vodljivog dijela, c = 0,8 konvencionalnifaktor,kojikorigiragrekunastaluzanemarivanjem impedanse izvora napajanja. Ovaj faktor se kree u granicama 0,6-1, gdje 0,6 vai za veomadalekepotroae,a1zapotroaenapajanedirektnoizizvora.Obinose uzima vrijednost faktora od 0,8. Oekivani napon dodira je: mmU cR RUc R I R UP AP d P C+ =+ = =100 ; APRRm = .(3.15.) Opasnosti i ogranienja kod primjene TN sistema Kod upotrebe TN sistema, prvo je ogranienje kada je mala struja greke, to jest struja greke je manja od struje na kojoj nadstrujna zatita reagira u vremenu do 200 (ms), i ako nijezadovoljenuvjetId>IA(Idstrujagreke).Utomsluajusemoeupotrijebiti zatitniorgandrugihkarakteristika,itakopostiizadovoljavajuirezultat,ilisemora provesti druga zatitna mjera. Druga opasnost je ako doe do prekida PEN vodia u neposrednoj blizini potro-aa. Tada potroa dolazi pod puni fazni napon, a zatita ne reagira, slika 3.13. 23 Slika 3.13. Opasnosti kod prekida PEN vodia JoveajeopasnostkadadoedoprekidaPENvodiaublizinitakenapajanja,a vodi nije uzemljen na dovoljnom broju mjesta, slika 3.14. Slika 3.14. Prekid PEN vodia u blizini take napajanja U ovom sluaju, ako doe do kvara na jednom potroau, napongreke se pojavljuje na svim ostalim ispravnim potroaima na kojima je primijenjena ova zatitna mjera. Prekid zatitnog vodia znatno utjee na naponske prilike i obino dovodi do oteenja potroaa pa se moe brzo registrirati. Realnaopasnostodpojaveprevisokihnaponadodirauovimsluajevimajeznatno manjaakosurealiziranemjereizjednaenjapotencijalaispojevizatitnogvodiasa metalniminstalacijamauobjektu(vodovod,plinovoditd.)ikadajezatitnivodi uzemljen na dovoljno velikom broju mjesta. 24 Prekid zatitnog vodia kod zranih mrea i njegov kontakt s faznim vodiem isto tako dovodidopojaveopasnihnaponadodirasaobjestraneprekida.Dabiseizbjegliovi sluajevi, zatitni vodii se ne smiju postavljati iznad faznih vodia. Dabisesmanjilamogunostuspostavljanjaopasnihnaponazbogprekidazatitnog vodia, propisi preporuuju da se primjenjuje sistem zatite s posebnim zatitnim vodiem, odnosno preporuuje se primjena TNC/S sistema, kako je to prikazano na Slici 3.15. Slika 3.15. Prekidi zatitnog i neutralnog vodia na raznim mjestima Zatitnivodisevodiodvojenoodnultogvodiagotovokrozcijeluinstalaciju. Vjerovatnostprekidazatitnogvodiaznatnoje manjanegoprekidnultogvodia,poto zatitnivodiunormalnimuvjetimanijestrujnooptereenikontaktisemanjetermiki oteuju. Opasnostodprekidazatitnogvodiajeutometoseovajprekidneregistriranina kojinainjerneremetinapajanjepotroaa.Zatojepotrebnoeeprovjeravatiotpor petlje fazni-zatitni vodi. Priprekidunultogvodiauinstalacijamauzgradi,bilogdjeizamjestaodvajanja zatitnogvodia(prekidBnaslici3.15.),neesenakuitimatienihaparatapojaviti bilo kakvi naponi jer kuita nisu u kontaktu sa nultim vodiem. Do pojave napona nakuitima aparata doi e u sluaju prekida nultog vodia ispred mjestaodvajanjazatitnoginultogvodia(prekidAnaslici3.15.),izistihrazlogakao kod TNC sistema. Usluajuprekidazatitnogvodia(prekidCnaslici3.15.),aparativezanizazatitni vodi iza take prekida ostaju bez zatite. ZabranjenajekombinacijauzemljenjapotroaaizatitasaPENvodiem.Ukoliko doedokvaranauzemljenompotroau,smalimotporomuzemljenja,poteievelika strujagreke,kojaizazivavisokpadnaponanapogonskomuzemljenju.Ovajpad naponajeujednopotencijalPENvodiakojiseodravasvedokzatitaneiskljui potroa u kvaru, slika 3.16. 25 Slika 3.16. Opasnosti kombinovanja razliitih sistema Slinosedeavaiusluajudozemnogspojafaznogvodiabezkontaktasanultim vodiem.Tadaseuspostavljanaponuzvjezditunapojnogtransformatoraidolazido porastanaponazdravihfaza.Naponzvjezditajeujednoinaponnultogvodiaodnosno kuitatienihobjekata.Ovasemogunostmoeizbjeipodesnimvoenjemnultog vodia ispod faznih vodia, koji e osigurati kontakt nultog i faznog vodia te dovesti do brzog iskljuenja vodia u kvaru. Ustambenimobjektimaobinosezatitnastrujnasklopkakoristikaonaslici3.17., gdje se visokoosjetljivom zatitnom strujnom sklopkom tite pojedini potroai (npr. sve utinice u stanu). Kodzatitepoarnougroenihobjekata,zatitnastrujnasklopkasepostavljakakoje to prikazano na slici 3.18. Ogranienja kod upotrebe zatitne strujne sklopke Dabisemoglaupotrijebitizatitnastrujnasklopkamorastrujaodvoda,zbog nesavrenostiizolacije,uvijekbitimanjaodnazivnediferencijalnestrujesklopke,jeru protivnom sklopka e djelovati bezrazlono i u sluaju kada ne postoji kvar.Tako, naprimjer, za zatitnu strujnu sklopku sa nazivnom diferencijalnom strujomIN = 0,03 (A) otpor izolacije voda koji se titi mora biti najmanje 7 330 ().

26 Slika 3.17. Koritenje ZUDS u stambenim objektima Slika 3.18. ZUDS u objektima koji su poarno ugroeni Akoseupotrebljavapojedinanazatitapotroaazatitnimstrujnimsklopkama,ne smijepostojatispojizmeunultihvodiaizasklopki(gledanousmjerutokaenergije), slika 3.18. 27 Ako ova veza postoji onda u sluaju kvara na jednom potroau iskljuuje sve sklopke ijisunultivodiispojeni.Timejeizgubljenasvrsishodnostpostavljanjapojedinane zatite. TT sistemi NadstrujnazatitauTTmreamaprovodisetakodaseizvededirektanspojkuita (dostupnogvodljivogdijela)sauzemljivaimailisauzemljenimdijelovima,imese postiedaprigrecinaizolaciji(potpunispojsakuitem)putemosiguraadolazido prekida napajanja, slika 3.19. Slika3.19. TT sistem Kod ovog sistema uoava se slijedee: -petljakvarasezatvarakrozfaznivodi,kuiteelektrinogureaja,zatitni vodi,zatitnouzemljenjeelektrinogureaja,zemlja,radnouzemljenjeizvora. Dakle, kod ovog sistema nema nultog vodia, nego je nulti vodi zemlja. Zbog togasu,kodovogsistema,veomavanevrijednostipogonskogizatitnog uzemljenja; -zvjezdite, ili ako ono ne postoji, jedan od faznih vodia svakog transformatora ili generatora mora se uzemljiti; -vodi za kruto uzemljenje zvjezdita transformatora mora biti dovoljno velikog presjeka da ne utjee na veliinu struje greke koja kroz njega protie; -kuita potroaa mogu, na zatitno uzemljenje, biti spojena ili grupno ili po jedinano, a mogu biti spojeni svi zajedno na jedan ili vie meusobno neovisnih pogonskih uzemljivaa; -zatitni uzemljiva je elektrino neovisan od uzemljivaa pogonskog uzemlje-nja, i moe ih biti jedan ili vie; 28 -svidostupnivodljividijelovielektrineopreme,zatieniuobiajenimzatit-nimureajima,morajubitimeusobnopovezaniispojenipomouzatitnog vodia na zajedniki uzemljiva. Ako je nekoliko zatitnih ureaja u nizu (seriji), ovizahtjeviseodnosenasvakugrupudostupnihvodljivihdijelova,kojaje zatiena tim zatitnim ureajem; -razliitidostupnivodljividijelovi,kojiistovremenomogubitidodirnuti,mo-raju se spojiti na zajedniki uzemljiva; -ukratkospojnomkruguseuoavadaseotporimetalnihdijelovaznatnora-zlikujuodotporazemljeiuzemljivaa.Zbogtogase,kodpraktinogpro-rauna,otpornostimetalnihputeva(vodipodnaponomizatitnivodi) zanemaruju; -vanojeistaknutiinjenicudasekodovogsistemakvarmoezadratidue vrijeme,atoopetznaidasenamjestukvaranemoezanemaritiprijelazna otpornost (na shemi oznaena sa Rd), iju je stvarnu vrijednost u praksi veoma teko utvrditi. Petlja kvara u TT sistemu sa shemom strujnog kruga greke i pojedine veliine mogu se analizirati na slici 3. 20. I dIfR R STI kRB R AR FU CLNLNR FR BRR ARSTU oU BU STUCI dI k b.c.Slika 3.20. TT sistem petlja struje greke U sluaju primjene ovog sistema napon dodira je izraen preko: UC = RA IF,Id = IF + IK, (3.16.) IL2 N L1 L3 M O Rd N R Id R a. ID RR RIF IK RRST UC URRID RIK RRST UB UC L N L N 29 gdje se struja kvara Id dobije iz obrasca:F B AdR R RUI+ +=0. (3.17.) Ukolikoovjeknedohvaadostupnivodljividioelektrinogureajakodkojegje dolodokvara,strujakvaraIdjejednakastrujikojaprolazikrozuzemljivaIF. Ukoliko ovjek dohvaa dostupni vodljivi dio elektrinog ureaja onda se struja Id dijeli na mjestu kontaktanastrujukrozuzemljivaIFinastrujukojaprotiekrozovjekovotijeloIK. Struja IF je uglavnom mnogo vea od struje IK. slike 3.20b. i 3.20c. odnose se na sluaj kada se kontakt ovjeka sa dostupnim vodljivim dijelovima ve desio. Sve veliine, koje se javljaju u ovom sistemu, detaljno su definirane na slici 3. 21. U TT sistemu, u poreenju sa TN sistemom, neophodno je da se uzme u obzir nepotpuni kvar koji se predstavlja odreenom otpornou. Ako se u TN sistemu ne uzimaju u obzir takvikvarovi,tojezbogtogatojerasutaenergijanamjestukvaratakvadase,zbog velike struje kvara, kvar pretvara ili u potpuni kvar zanemarive impedanse ili se eliminira uvrlokratkomvremenu.ZbogtogaseutjecajnepotpunogkvaramoezanemaritiuTN sistemu. (dostupni vodljivi dio postavljen unutar zone utjecaja glavnog izjednaenja potencijala) Slika3.21. Definicije pojedinih veliina u TT sistemu Nepotpuni kvar u TT sistemu moe se odravati bez razvoja razaranja due vrijeme od onogakojeosiguravadjelovanjezatiteodindirektnogdodira,jerjestrujakvaraznatno manja. Da bi se uzelo u obzir postojanje ovih nepotpunih kvarova, ija otpornost ne mora bitipoznata,bezbjednosteseosiguratiakosezahtijevadaoekivaninapondodira, odreen za struju potpunog kvara, ne prelazi utvreni dozvoljeni oekivani napon dodira UD, tj: 30 B AdD d A DR RUIU I R U+= =0,(3.18.) priemujevrijemeiskljuenjaureajazazatitunajvie5(s).Akokvarnijepotpun, strujakvarajemanjaivrijemeiskljuenjajeproporcionalnodue,alibuduidaje oekivani napon dodira nii od UD, uvjeti zatite su osigurani.Kodovihproraunavelikiproblempredstavljasluajkadaseinstalacijanapajaiz niskonaponskemree,kadaobinonijepoznatRB.Tadaseukupnavrijednostotpora RA + RB dobije mjerenjem otpora (impedanse) kvara. Propisanavremenaiskljuenja,odnosnodozvoljeninaponidodira,uovomtipu instalacija,omoguavajudavrijednostiotporauzemljenjamogubitikaotojedatou tabeli3.5.Tabela3.5. Otpori uzemljenja za nominalne struje osiguraa IO (A)61016202535 RA ( )2,802,001,200,770,530,40 Upotreba ureaja za zatitu od prekomjerne struje kod zatite od indirektnog dodira u TT sistemima zahtijeva vrlo male otpornosti uzemljenja. Tako je za nazivni osigura od 20 (A) potrebna otpornost uzemljenja manja od 0,7 (), a za osigura od 32 (A) otpornost uzemljenja treba da bude manja od 0,5 (). Slika3.22. Zatitna strujna sklopka u TT sistemu Ovakve male otpornosti uzemljenja teko je u praksi realizirati i nije mogue osigurati njihove konstantne vrijednosti u toku vijeka trajanja instalacije.31 Neovisnoodotpornostiuzemljivaa,upotrebazatitnogureajadiferencijalnestruje osigurava zatitu od indirektnog dodira: npr. ureaj sa nazivnom diferencijalnom strujom 0,3 (A) dozvoljava otpornost uzemljivaa 160 () to se lahko moe postii u skoro svim vrstama tla. Uzupotrebuzatitnogureajadiferencijalnestrujeuvjeti,upogleduotpornosti uzemljenja,nisutakootriiureajsemoeupotrijebitiugotovosvimvrstamatla.U tabeli3.6.datesuvrijednostidozvoljenogotporauzemljenja,sobziromnadozvoljeni napon dodira UD = 50 (V) i nazivnu diferencijalnu struju sklopke IN . Tabela 3. 6. Otpori uzemljenja za zatitne strujne sklopke I N (A)0,010,030,10,30,5 RA ( )50001666500166100 Za selektivne zatitne ureaje diferencijalne struje uzima se, kod prorauna, dvostruka nazivna diferencijalna struja, tako da su vrijednosti otpora uzemljenja dvostruko manji u odnosu na zatitne ureaje bez namjernog kanjenja. Ogranienje upotrebe zatita u TT mreama Kod zatite sa osiguraima Zazatituvelikihpotroaapotrebanjevrlomaliotporuzemljenja.Postizanje malihprijelaznihotporauzemljenjajetekoiskupo,aukrajevimasavelikim specifinimotporomjeinemogue.Zavelikepotroae,gdjesenemoepostii dovoljno mali prijelazni otpor uzemljenja, ova zatita se ne smije upotrebljavati. -Kod zatite strujnom zatitnom sklopkom1.Dabisemoglaupotrijebitistrujnazatitnasklopka,strujaodvoda,zbogne-savrenostiizolacije,morauvijekbitimanjaodnazivnediferencijalnestruje sklopke. U protivnom, sklopka isklapa i kad nema kvara.2.Strujnazatitnasklopkanajvjerovatnijeneedjelovatiniusluajudvostrukog kvara, slika3.23.3.Akosekoristipojedinanazatitapotroaastrujnimzatitnimsklopkama,ne smije postojati spoj izmeu nultih vodia iza sklopki .Ako ova veza ipak postoji, u sluaju kvara na jednom potroau, mogu se iskljuiti obje sklopke, slika 3.24. 32 Slika 3.23. ZUDS ne reagira kod dvostrukog kvara Slika3.24. Ogranienje upotrebe ZUDS kod TT sistema 33 IT sistemi Karakteristike ovih sistema su slijedee: -cjelokupna instalacija, tj. mrea je izolirana od zemlje ili je sa zemljom spojena prekodovoljnovelikeimpedanse.Nijedanvodipodnaponom,uinstalaciji, ne smije se spojiti direktno sa zemljom;-spojsazemljomprimjenjujesetamogdjeseoekujuprenaponiilikolebanja naponauzpojavurezonancije.Ovajspojsemoeizvritiuneutralnojtaki (zvjezditu) sistema ili vjetakom zvjezditu;-praktinoseuzimadajevrijednostZ=(5-6)UF,npr.za220/380(V), Z = 1000 (); -struja greke, kod spoja sa zemljom, mora biti tolika da se moe lahko otkriti, ali ne prevelika da bi dolo do zagrijavanja; -preporukajedasenevodizatitnivodijerbigrekapremazemljiponitila prednost ovih sistema, ili, u sluaju da se vodi zatitni vodi, moraju se ispuniti slijedei dopunski uvjeti: 1.pojave li se dvije greke u istoj instalaciji, treba sprijeiti proticanje veestruje od dozvoljene kroz nulti vodi manjeg presjeka; 2.aparati se ne smiju izlagati naponima viim od nazivnih. Ovi zahtjevi trae detaljnu tehniku obradu projekta instalacije.

U IT sistemima, u vremenu pojave prvog kvara na izolaciji, struja kvara se ograniava tako da se ne moe pojaviti u instalaciji opasni napon dodira vii od trajno dozvoljenog. Ovajuvjetdoputaizbjegavanjeiskljuenjapriprvomkvaruidaljuupotrebuelektrine instalacije.Ali,dabiovamogunostpostalavaljana,vanojedasekvarbrzo pronae i otkloni. Ako to nije mogue, instalacija funkcionira kao TN ili TT sistem i iskljuenje e se desiti pri pojavi drugog kvara, prije otklanjanja prvog. Dabisezadovoljioovajuvjet,instalacijaseizoliraodzemljeilispajasnjompreko impendanse odgovarajue vrijednosti. Na slici3.25. dati su principijelni strujni krugovi ovog sistema. 34 Slika3.25. IT sistemi Prvi kvar Sluaj a. Ako je instalacija izolirana od zemlje, jaina struje prvog kvara odreuje se na osnovijaineostalihdvijufazapremazemlji.Ovomoeograniitiduinusvihstrujnih krugova instalacije. Uvjet zatite je: RA ID 50 (V ).(3.19.) Za niski napon struja kvara moe se priblino izraunati na slijedei nain: ID = 0,2 UF l (A),(3.20.) gdjesu: UF nazivni napon mree u (kV), l ukupna duina mree u (km). Izovogzahtjevaproizlazeizahtjevizamoguuukupnuduinumreeuovom sistemu.35 Sluajevi b i c. Tamo gdje je instalacija spojena sa zemljom, preko impedanse jaina strujeprvogkvaraograniavaseupraksivrijednouoveimpedanse,akapacitivnosti ostalih dviju faza prema zemlji u veini sluajeva znatno poveavaju impedansu osim ako instalacija sadri kabele velike duine ili su kabeli sa metalnim platom. Spojinstalacijesazemljomprekoimpedanseprimjenjujeseposebnotamogdjese prenaponi ili kolebanja napona u instalaciji oekuju sa pojavom rezonancije. Vrijednost impedanse Zbira se tako da se izbjegnu oscilacije i da izazovu proticanje strujegreke,kojasemoeotkriti.Strujanetrebabitiniprevelika,takodapristalnom proticanjukrozzatitnevodieieventualnouzemljivanedolazidoprevelikog zagrijavanja. U veini sluajeva, uzima se da je vrijednost impedanse Z reda 5 do 6 puta fazni napon instalacije, izraena u Ohmima, to je npr. 1000 ( ) za napon instalacije 220/380 (V). Za sluaj c struja prvog kvara (kvar prema dostupnim vodljivim dijelovima opreme M), ograniena je zbirom otpornosti uzemljivaa i impedanse Z. Uvjeti, koji dozvoljavaju da seneiskljuujenapajanje,ogranienisunaponomdodiranadostupnimvodljivim dijelovimaopreme,kojijejednakRA IDikojinesmijepreivrijednostdozvoljenog napona dodira (UD). ZasluajbstrujaprvogkvaraogranienajejedinoimpedansomZ,aimpedanse pripadajuihvodiasupritomezanemarive.Nemapojavenaponadodiranadostupnim vodljivim dijelovima. Meutim, moe biti potrebno ograniiti vrijednost RAB zbog rizika od direktnog proboja faze na zemlju. Uovimshemamaneutralniprovodniknijeprikazanjersestrogopreporuujedaseu ovimsistemimanevodi.AkoseneutralniprovodnikvodiuITsistemimagrekaprema zemljiefektivnoponitavaprednostivezanezasistemeukojimaneutralnatakanije direktno spojena sa zemljom. Voenjeneutralnogprovodnikakadanijespojensazemljomzahtijevaposebno izvoenje instalacije. Drugi kvar Ako prvi kvar nije otklonjen, a pojavi se drugi kvar, u izolaciji druge faze uspostavlja se struja dvostrukog kvara koja je, ustvari, meufazna struja kratkog spoja (ili struja izmeu fazainultogvodia),aliijajejainaznatnomanjaodstrujakratkogspojaujednom strujnomkrugu,sobziromnainjenicudaobuhvatadvastrujnakruga,slika3.26.Na slicijedatastrujadvostrukogkvarauITsistemukadasudostupnivodljividijelovi spojeni na isti uzemljiva; ova shema ne ovisi od poloaja instalacije u odnosu na zemlju (izoliran ili spojen sa zemljom preko impedanse). Uvjeti za otklanjanje struje dvostrukog kvara ovise od situacije u kojoj su uzemljivai: sluaj C odgovara TT sistemu dok sluaj B odgovara TN sistemu. Uvjeti iskljuenja struja dvostrukog kvara su slijedei: a)Kadauistojinstalacijidostupnivodljividijelovi nisuspojeninaistiuzemljiva,a dvakvaranastanuurazliitimgrupamameusobnospojenihdostupnihvodljivih dijelova, zatita se postie prema uvjetima TT sistema. Ugrupigdje su meusobno spojenidostupnivodljividijelovi,zatitasepostiepremauvjetimapripojavi 36 drugogkvaraiusluajukadasudostupnivodljividijeloviuzemljenizajedno (413.1.5.6. BAS IEC 60364-4-41). b) Kada su u istoj instalaciji svi dostupni vodljivi dijelovi, ukljuujui i one od izvora, spojeninaistiuzemljiva,zatitasepostiepremauvjetima413.1.5.6.BASIEC 60364441. Slika3.26. Petlja struje dvostruke greke u IT mrei Oekivaninapondodira.Iakosezbogmalevjerovatnostizanemarujerizikod istovremenog dodira izmeu dva dostupna vodljiva dijela, u kojima su nastala dva kvara u izolaciji, mora se uzeti u obzir oekivani napon dodira pri pojavi drugog kvara, izmeu dostupnog vodljivog dijela pod kvarom i glavnog izjednaenja potencijala.Akoseanalizirasistemnaprethodnojslici,oekivaninapondodirajednakjepadu napona u zatitnom vodiu izmeu A i M, ovisno od struje dvostrukog kvara IAB.AkojeZAimpedansafaznogvodiaizmeudostupnogvodljivogdijelaAi referentne take, a ZB impedansa faznog vodia izmeu dostupnog vodljivog dijela B i iste referentne take, oekivani napon dodira je:

AB A CI Z m U =1(3.21.) ili, uvodeiBAZZz = , (3.22.) dobija se

) 1 ( ) 1 (2 11m m zU z c mUC+ + + = ,(3.23.) 37 gdje je: ) 1 ( ) 1 ( 2) 1 ( ) 1 (2 1 02 1m Z m Z Zm Z m ZcB AB A+ + + ++ + += Umeufazni napon, m1, m2 odnosotporazatitnogvodiaodreferentnetakedodostupnogvodljivog dijelaiotporafaznogvodiaodreferentnetakedodostupnogvodljivog dijela u strujnom krugu AM odnosno BM. Uzimajuidanemanultogvodia,naponUjenaponizmeufaza.Akopakpostoji nulti vodi, vae ista razmatranja s tim to je U fazni napon. Struja dvostrukog kvara 0 2 12 ) 1 ( ) 1 ( Z m Z m ZUIB AAB+ + + += . (3.24.) Ako se uzme prethodno definiran parametar c, dobija se:) 1 ( ) 1 (2 1m Z m ZU cIB AAB+ + += .(3.25.) Ako je IA struja kvara kroz zanemarivu impedansu u taki A, a struja IB isto to u taki B, onda je: ) 1 (1m ZU cIAA+= ,) 1 (2m ZU cIBB+= . (3.26.) IAiIBsurespektivnostrujekvarauAiB,kojeprotiuakojeinstalacijasistematipa TN. Iz poslijednjih jednaina mogu se dobiti slijedei odnosi: zmmmIIAAB211111++ ++=i z m mmIIBAB) 1 ( 111 22+ + ++= . (3.27.) Uvjet za zatitu. Uvjeti za zatitu odreuju se tako da struja dvostrukog kvara osigurava iskljuenjezavrijemekojejedefinirano(