električne instalacije i rasvjeta
DESCRIPTION
priručnik za predmet instalacije i rasvjetaTRANSCRIPT
Elektrotehnička regulativa nastavak
• zakoni i propisi
• skup pisanih pravila koja se smatraju priznata pravila
tehnike
• njihova je primjena obvezna
• osigurava se državnom prinudom
• zakone, podzakonske akte i administrativna pravila
donosi nadležni organ
Elektrotehnička regulativa nastavak
• tehnički uvjeti
• dokument koji određuje karakteristike nekog proizvoda
ili usluge:
•nivo kvalitete proizvoda
•eksploatacijske karakteristike
•sigurnost za ljudske živote
•postupke ispitivanja
•(može sadržavati) simbole, terminologiju,..
•odredbe o pakiranju, označavanju i sl.
npr. HEP-Bilten br. 130: "TEHNIČKI UVJETI ZA IZBOR I POLAGANJE EE
KABELA NAZIVNOG NAPONA 1 kV DO 35 kV", 2003.
npr. HEP-Bilten br. 138: "TEHNIČKI UVJETI ZA SKLOPNE APARATURE
U METALNOM KUĆIŠTU (RMU) ZA NAZIVNE NAPONE DO 24 kV’’
Elektrotehnička regulativa nastavak
• standardi / norme
• vrsta dogovora (konvencije) između svih zainteresiranih
(proizvođača i kupaca) o određenim karakteristikama
proizvoda
• dokument koji je pripremljen u suradnji svih
zainteresiranih i na osnovi njihove suglasnosti ili
odobrenja a temeljem provjerenih rezultata znanosti,
tehnike i prakse → cilj: optimalna korist društva
• donosi se na nacionalnom, regionalnom ili
međunarodnom nivou
Elektrotehnička regulativa nastavak
• standardi / norme
• nije pre detaljan, već samo najvažnije (minimum
kvalitete koju neki proizvod mora postići (npr. %
nečistoća u bakru)
• ne smije kočiti invenciju konstruktora
• ciljevi:• sigurnost uporabe,zaštita zdravlja i života, okoliša (npr. kućanski aparati)
• usklađivanje nacionalnog razvoja s međunarodnim (npr. žarulje, grla, utičnice,
priključnice,..) s ciljem otklanjanja tehničkih zapreka u međunarodnoj trgovini
• racionalno smanjenje asortimana (npr. presjeci vodiča,..); ograničenje
raznolikosti, osiguranje spojivosti i zamjenjivosti
• zaštita potrošača (minimum kvalitete)
Elektrotehnička regulativa nastavak
• standardi / norme
• primjeri standardizacije:• mjera za duljinu u Dubrovačkoj republici: duljina lakta na statui viteza
Orlanda
• ...
• označavanje vodiča bojama
• nazivni presjeci vodiča
• smještaj vodova i postrojenja na javnim površinama
• itd
Elektrotehnička regulativa nastavak
• standardi / norme
• standardizacija na međunarodnoj razini:• međunarodne organizacije koje se bave izdavanjem preporuka i
standarda
• ISO (International Standard Organisation)
Međunarodna organizacija za normizaciju (www.iso.ch)
sve stručne discipline
• IEC (International Electrotechnical Commision)
Međunarodno elektrotehničko povjerenstvo (www.iec.ch)
• CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization)
Europski odbor za elektrotehničku normizaciju (www.cenelec.org)
usklađivanje nacionalnih elektrotehničkih regulativa 30 europskih zemalja
i 8 pridruženih članica
Elektrotehnička regulativa nastavak
• standardi / norme
• standardizacija na nacionalnoj razini:• Hrvatska → Hrvatski zavod za norme, HZN (www.hzn.hr)
HZN je punopravni član ISO, IEC i pridruženi član CENELC-a
Elektrotehnička regulativa nastavak
• standardi / norme
• standardizacija na nacionalnoj razini:• ostale zemlje:
• DIN (Deutsches Institut fur Normung)
njemačka organizacija za standardizaciju
• VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker)
udruženje njemačkih elektrotehničara
• ASA (American Standard Association)
američka organizacija za standardizaciju
NEC (National Electrical Code) - dio ASA; propisivanje mjera za zaštitu
osoba, zgrada i njihova sadržaja od rizika uslijed uporabe električne
energije
• GOST (SSSR)
• NF (Francuska)
• BS (Velika Britanija), itd.
Wednesday, January 29, 201414
Grafički simboli • pogonska
sredstva/njihovi
dijelovi u električnim
se shemama
prikazuju grafičkim
simbolima
• tehnička regulativa
(IEC 617/1-13)→
uniformno
izražavanje
Električne sheme
• električne sheme, planovi, tablice i dijagrami sastavni su dio
projektne dokumentacije
• električna shema – crtež na kojem se pomoću električnih
simbola prikazuju električni uređaji
pregledna shemapomoću simbola pojednostavljeno (jednopolno)prikazuju glavne vodove (iznimno pomoćne)najvažniji dijelovi postrojenja ili dijela postrojenja s funkcionalnim međuvezama i najvažnijim podacima
strujna shemaprikazuje tok struje sa svim kontaktima i detaljimaprikazuju se i glavni i pomoćni strujni krugoviredoslijed aparata i kontakata je neovisan o stvarnom položaju na samom uređaju
shema djelovanjaprikazuje sve aparate i spojeve u svim pojedinostimasvaki aparat se crta sa svim svojim kontaktima i spojevima – može se doznati način radatreba pružiti dovoljno podataka za izradu priključnih planova raspored aparata nije u zavisnosti od njihovog stvarnog rasporeda u prostoru
Električne sheme nastavak
Električne sheme nastavak
Pregledne sheme
pregledna shema pogona asinkronog motora pregledna shema električne instalacije stana
strujna shema upravljanja asinkronim motoromshema djelovanja pogona asinkronog motora
Električne sheme nastavak
Strujne & pregledne sheme
shema spajanja aparataprikazuje vodove i priključna mjesta unutar jednog aparata ili grupe aparata
vodovi i aparati su prikazani točno prema rasporedu u prostoru
završni plan pri spajanju uređaja
priključni planraspored rednih stezaljki s naznačenim spojevima prema aparatima na jednoj strani i
naznačenim vodovima na drugoj strani
plan prostorne raspodjele plan mreže
plan instalacije
plan vodova
Električne sheme nastavak
plan mreže
prikazuje položaj vodova, transformatorskih stanica, javne rasvjete, te spojnih točaka s pripadajućim uređajima za jedno područje
ucrtava se u zemljopisne karte ili planove naselja i gradova
Električne sheme nastavak
plan instalacije
prikazuje položaj vodova
za rasvjetu, energiju i
uređaje “slabe struje” u
građevinskim nacrtima
Električne sheme nastavak
plan vodova
prikazuje položaj vodova unutar jednog aparata, između dva
aparata ili grupe aparata
vodovi i aparati ne moraju biti prikazani točno prema
rasporedu u prostoru
Električne sheme nastavak
Wednesday, January 29, 201426
Označavanje elemenata
• element – komponenta, sklop ili dio postrojenja predstavljen jednim simbolom
• oznaka – jedinstvena u projektnoj dokumentaciji jednog postrojenja (sheme, popisi
opreme, upute, opisi,..) ali i uz element u samom postrojenju, sklopu (barem dio oznake)
• oznaka – 4 skupine znakova (IEC – 750/1983)
– skupina 1 = postrojenje ili dio postrojenja
– skupina 2 + mjesto ugradnje
– skupina 3 - vrsta, broj i funkcija
– skupina 4 : priključnica
složene od slova i brojeva
neke se skupine u oznaci se mogu izostaviti
Primjeri:
=B+K2-S2G:2
sklopno postrojenje 12 kV
komandna ploča K, polje 2
sklopka br. 2 za ispitivanje
stezaljka 2
=C2-M3
mlin sirovine br. 2 motor br. 3
=A+2A1:A
sklopno postrojenje 110 kV
upravljački ormar br. 2, polje 1
stezaljka
Označavanje elemenata nastavak
Projekt NN mreže i instalacije nastavak
• PROJEKT pismeni rad kojim se određuju svi potrebni podaci za izvedbu i održavanje
• CILJ i ZADATAK projekta: – tehnički (izvedba, održavanje)
– ekonomski (troškovi)
– organizacijski (nabava materijala, organizacijska struktura)
– regulacijski (energetska suglasnost, urbanistička suglasnost, građevinska dozvola, vodoprivredna, itd.)
• PROJEKT može biti:– idejni
– investicijski
– glavni
– izvedbeni
Projekt NN mreže i instalacije nastavak
• PROJEKT se sastoji od:
– tekstualnog dijela
• uvod (podaci o investitoru i projektantu)
• projektni zadatak
• regulacijski dio
• tehnički opis (opis djelovanja el.mreže ili instalacije; nadopuna nacrtima)
• proračun (snaga trošila, vršno opterećenje, tip i presjek vodova, otpor uzemljenja, zaštita od previsokog dodirnog napona i prenapona)
• predmjer radova ili troškovnika (osnova temeljem koje se ustupaju radovi izvođačima)
• specifikacije materijala (detaljan popis svih materijala koji su potrebni za izvedbu projekta; temelj za narudžbu materijala; svaki materijal se u specifikaciji navodi samo jednom bez obzir na koliko se mjesta koristi)
– nacrta
NN mreže i instalacije
• NISKONAPONSKA MREŽAstrujni krugovi od izvora struje do sabirnica, odnosno priključka za osigurač na kućnom priključnom ormariću (KPO) nazivni napon do 1 kV
• ELEKTRIČNA INSTALACIJAstrujni krugovi poslije (gledajući u smjeru toka električne energije) sabirnica, odnosno od osigurača na KPO
moderni razvoj sve više briše razlike u izvedbi između NN mreže i instalacije (npr. vršno opterećenje naselja s cca. 5000 stanovnika iznosi 4-5 MW, a toliko je npr. vršno opterećenje veće poslovne zgrade -Importane)
NN razvodni uređaji
• razvodni uređaj u NN mreži ili instalaciji predstavlja pojno i/ili
razdjelno mjesto
• točka s koje se mreža grana i/ili se upravlja trošilima
• ugrađuju se i zaštitni uređaji
• izbor tipa razvodnog uređaja ovisi o:
– namjeni, mjestu priključka (kućni priključak, nadzemni ormari,..)
– uvjetima smještaja, potrebnoj mehaničkoj zaštiti
– zaštiti od direktnog i indirektnog dodira (npr. primjena zaštitnog izoliranja)
– specifični uvjeti (npr. vanjska montaža, prenosivi,..)
NN razvodni uređaji nastavak
• Tipovi razvodnih uređaja:
– kućni priključni ormarić (KPO, KPMO)
– razvodni uređaji za stambene i slične objekte
– nadzemni ormari i kabelski zdenci
– upravljački ormari
– prenosivi razvodni uređaji
– itd.
nadzemna NN mreža i kućna instalacija
kabelska NN mreža i kućna instalacija
industrijska NN mreža i industrijska instalacija
NN razvodni uređaji nastavak
kabelski priključak stambenog objekta u NN mreži
Niskonaponske mreže nastavak
Kabelski priključak sa stupa
Niskonaponske mreže nastavak
Kućni priključni ormar (KPO)
• KPO je razvodni uređaj kojim
završava razdjelna mreža i
započinje kućna instalacija
• osnovna svrha → smještaj
sklopnih aparata za zaštitu
vodova i trošila u kućnoj
instalaciji
• KPMO – kućni priključno mjerni
ormarić
primjer smještaja KPO kod priključka individualnog stambenog objekta
Niskonaponske mreže nastavak
Kućni priključni ormar (KPO)
NN razvodni uređaji nastavak
Stambeni i slični objekti
• razvodni uređaj – ugrađuju se aparati za zaštitu vodova i
trošila te uređaji za registraciju potrošnje ee
• nazivi koji se koriste:
– razdjelnica
– razvodna ploča
– razvodnik
– katni (etažni) razvodnik
– stanski razvodnik
– ...
NN razvodni uređaji nastavak
Nadzemni ormari i kabelski zdenci
• Nadzemni ormari– smještaj sklopnih aparata u čvorištima
razdjelne mreže
– mogu poslužiti i za smještaj uređaja za
upravljanje javnom rasvjetom ili cestovnim
prometom
– mogu poslužiti i kao NN razvod kod stupnih
10(20)/0.4 kV TS
• Kabelski zdenci– mjesto za promjenu smjera kabelske trase
– mjesto za postavljanje kabelskih spojnica
NN razvodni uređaji nastavak
• Prenosivi razvodni uređaji– uporaba na radilištima
– sklopni aparati za zaštitu strujnih krugova i trošila,
transformator za mali napon ili zaštitno odvajanje, struja
zaštitna sklopka
• Upravljački ormari– komandne ploče, razvodne ploče, razvodni pultovi
– razvod strujnih krugova u industriji i distribucijskim
mrežama
– sklopni aparati za zaštitu strujnih krugova i trošila, aparati
za upravljanje trošilima ili grupom trošila
NN razvodni uređaji nastavak
• Elementi– sklopni aparati (osigurači, prekidači, sklopke,..)
– mjerni transformtori
– instrumenti i brojila
– sabirnice
– montažne tračnice
– potporni izolatori
– odvodnici prenapona
– prigušnice
– kondenzatori
– itd.
Sklopni aparati niskog napona• Namjena sklopnih aparata niskog napona (Un≤1kV):
– zaštita (preopterećenja, kratki spoj, zaštita od indirektnog dodira)
– izolacija
– sklapanje u normalnim i izvanrednim pogonskim prilikama
• Podjela:
– osigurači
samostalno prekidaju strujni krug rastaljivanjem vodljivog dijela uzrokovanog djelovanjem električne struje
– sklopke
• namjerom poslužioca ili samostalno (bez intervencije poslužioca) uklapamo, odnosno prekidamo strujne krugove
• dijelovi za spajanje nalaze se čvrsto vezani u jednom kućištu
• prema mogućnosti uklapanja dijele se na:– besteretna sklopka (kada nema opterećenja ili uz malo opterećenje npr. u praznom hodu)
– teretna sklopka (može uklapati nazivnu struju, a prekidati do 3 In)
– motorska sklopka (može uklapati i prekidati struje koje se javljaju pri pokretanju i preopterećenju motora)
– NN prekidač ili učinska sklopka (može uklapati i prekidati struje do struja kratkog spoja)
Sklopni aparati niskog napona nastavak
• Sklopke• prema načinu gašenja luka dijele se na:
– zračne
– uljne
– vakumske
– magnetske, itd.
• prema primjeni:– zaštitne sklopke
zaštita od nedopustivih termičkih i mehaničkih naprezanja kod nedopustivih iznosa struje, napona pogreške i podnapona
– upravljačke sklopke
ovisno o ulozi u tehnološkom procesu uklapaju i prekidaju strujne krugove
– rastavne sklopke
rastavljanje strujnog kruga s vidljivim položajem kontakata ili pokazivačem sklopnog položaja
– komandne sklopke
uklapaju pomoćne strujne krugove (npr. releji)
• Posljednjih nekoliko godina sklopke se tako brzo razvijaju da im se u prosjeku svakih 7 godina udvostručuje rasklopna snaga. Na taj način dolazi do smanjenja ili uklanjanja prednosti koje na području zaštite mreža i uređaja NN koje imaju NN osigurači.
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• sklopni aparat koji služi kao zaštitni organ
• simbol
• do taljenja jednog ili više topljivih vodiča dolazi ukoliko struja određene veličine
protječe dovoljno dugo kroz osigurač
• ukoliko je rastalno vrijeme osigurača kraće od 5ms,
osigurač ograničava jakost struje kratkog spoja budući
je prekida već u periodu porasta što je prednost s
obzirom na smanjenje termičkih i dinamičkih
naprezanja elemenata smještenih iza osigurača
• Ip je maksimalna vrijednost struje kratkog spoja koja će
se pojaviti u krugu s osiguračem
• Standardi koji se odnose na NN osigurače:– IEC 60269
– DIN VDE 0636
• Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima:– Funkcionalni razredi:
Funkcionalne osobine osigurača određuju se prema karakteristici struja-vrijeme.
Funkcionalni razred određuje u kojem se strujnom području rastalni uložak mora
istopiti.
– funkcionalni razred g ili osigurači za opću uporabu (g=general use ili full-range
breaking fuse-link):
rastalni uložak trajno provodi struje od najmanje do nazivne i može prekinuti struje od
najmanje struje aktiviranja do prekidne moći (nazivne rasklopne struje)
namijenjeni su zaštiti od kratkog spoja i preopterećenja
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
Zone taljenja (konvencionalne struje) prema funkcionalnim razredima:
Osigurači iz ovog razreda štite strujne krugove od preopterećenja i struja kratkog spoja.
Konvencionalne struje kod kojih ne smije, odnosno dolazi obavezno do taljenja ovih osigurača zadane su standardom (IEC 269).– manja ispitna struja (Inf) je struja kod
koje u vremenu od jednog sata ne smije doći do pregaranja osigurača
– veća ispitna struja (I2) je vrijednost struje kod koje u vremenu od jednog sata mora doći do pregaranja osigurača
klasa nazivna struja manja ispitna struja veća ispitna struja trajanje ispitivanja
In Inf I2 h
npr. za osigurač In=32A
vrijedi da pri struji
Inf=1.25x32A=40A ne smije
pregorjeti ako ona traje 1h
ali ako se radi o struji većoj
ili jednakoj
I2=1.6x32A=52.1A on mora
pregorjeti u vremenu 1h
vremensko-
strujna
karakteristika
koja
odgovara
taljenju do
uspostave
luka
vremensko-
strujna
karakteristika
prekidanja
struje
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• funkcionalni razred g
• Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima:
– Funkcionalni razredi:
• funkcionalni razred a ili osigurači za pojedina područja (eng. partial-range breaking
fuse-link)
rastalni uložak trajno provodi struje od najmanje do nazivne a može isklopiti struje veće od
određenog višekratnika svoje nazivne struje (npr. za osigurače razreda aM izvedbe Merlin
Gerin višekratnik 4, a u Končarevoj izvedbi 6.3, za aR 2.7) do prekidne moći (nazivne
rasklopne struje)
namijenjeni su samo zaštiti od kratkog spoja
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima:
– Pogonski razredi:
Kategorije upotrebe G i M iz IEC standarda zamijenjene su u postojećem DIN/VDE
standardu vrstom štićenog objekta:
– G (prije L) vodovi i kabeli (npr. rasvjeta, instalacije)
– M sklopni aparati (Končar, motorski krugovi uključujući sklopne aparate)
– B postrojenja u rudarstvu
– Tr energetski transformatori
– R poluvodički uređaji
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
Na primjer,
moguće
oznaka
osigurača je
gL = opća
zaštita
vodova i
kabela,
aM =
posebna
zaštita
motora,
itd.
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Prekidna moć (ili nazivna rasklopna struja) najveća je struja (efektivna
vrijednost) koju osigurač pod određenim propisanim uvjetima (npr.
faktor snage) može isklopiti.
• Podjela osigurača prema izvedbi i području primjene:
– osigurači velike prekidne moći ili visokoučinski osigurači (NH, NVO)
– instalacijski osigurači
• DIAZED (osigurači normalnih dimenzija, tip D)
• NEOZED (osigurači smanjenih dimenzija, tip Do)
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Visokoučinski osigurači:
– Namijenjeni su prekidanju velikih struja
preopterećenja i kratkog spoja u NN
mrežama. Takve se struje najčešće
javljaju u NN razdjelnim mrežama i
industrijskim mrežama (i to za nazivne
napone 500 V, a rjeđe i 660 V).
– Visokoučinski osigurači se sastoje od:• osnove (podnožje) s nožastim kontaktima
• topljivog umetka (patrone)
• izolacijske ručke (zamjena topljivog umetka; može biti tropolna ili jednopolna)
• indikator pregaranja
postoji izvedba bez izolacijske ručke (tzv. zglobni visokoučinski osigurač)
topljivi umetak
osnova (podnožje)
izolacijska ručka
zglobna izvedba
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Visokoučinski osigurači:– Nazivni napon osigurača jest
najniža vrijednost nazivnih
napona njegovih dijelova.
Nazivni napon topljivog
umetka mora biti manji ili
jednak nazivnom naponu
osnove osigurača.
– Rastalne karakteristike su
tromo-brze
tv je virtualno rastalno vrijeme
Ik je efektivna vrijednost
struje kratkog spoja
tv
Ik
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Visokoučinski osigurači:– Uspješno se primjenjuju za ograničavanje
struje kratkog spoja (prekidaju struju prije
nego što ona postigne maksimalnu
vrijednost).
I”k početna efektivna vrijednost struje kratkog
spoja
Iu udarna (maksimalna tjemena) vrijednost struje
kratkog spoja
Ip maksimalna vrijednost struje kratkog spoja koja
će se pojaviti u krugu s osiguračem
npr. neka je I”k=20 kA, kada u strujnom krugu ne bi bilo
osigurača, njime bi potekla struja čiji bi maksimalni
iznos dosegao Iu=42 kA ako je udio istosmjerne
komponente u ukupnoj struji kratkog spoja 50%
(točka A); sa osiguračem ta struja ostaje
ograničena na Ip=12kA (točka B).I”k
Iu
Ip
nazivne struje
osigurača, IN
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Visokoučinski osigurači:– ovi osigurači ne moraju biti zaštićeni od dodira dijelova pod naponom, a sve
manipulacije obavlja osposobljena osoba
– prekidne moći kreću se do 120 kA (zbog visoke prekidne moći, te mogućnosti
ograničenja takvih velikih struja kratkog spoja često se koriste)
visokoučinski osigurači
izvedbe Siemens
visokoučinski osigurači
izvedbe Končar
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i
slične primjene):– Upotreba ovih osigurača namijenjena je
nepoučenim osobama, stoga osigurači moraju biti
zaštićeni od dodira s dijelovima pod naponom.
– Izvedbe:• DIAZED (osigurači normalnih dimenzija, tip D) za nazivne
napone do 550V (u inozemstvu i za napon 660V, a struje
do 63A).
• NEOZED (osigurači smanjenih dimenzija, tip Do) za
napone 380V.
– Osnovni dijelovi:• kapa
• topljivi umetak
• kalibarski prsten
• zaštita od dodira dijelova pod naponom
• osnova
DIAZEDNEOZED
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):– Kalibarski prsten sprječava ulaganje rastalnog uloška veće nazivne struje nego što
odgovara prstenu montiranom u osnovu.
– Veličine i boje rastalnih uložaka (boje odgovaraju i boji kalibarskog prstena).
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i
slične primjene):
– Osigurači za zaštitu u domaćinstvima
odgovaraju karakteristikama gG osigurača.
– Rastalne karakteristike ovih osigurača mogu
biti:
super brze (nj. flink)
brze
sporo-brze (spore u području
preopterećenja, brze u području struja
kratkog spoja)
spore
I˝k
tv
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):– Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici:
• oblikom poprečnog presjeka
I˝k
tv
presjek 1 odnosno 2
presjek 1 odnosno 2
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
I˝k
tv
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):– Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici:
• oblikovanjem presjeka rastalnice
• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):
I˝k
tvlem
kratki spoj
preopterećenje
Efekti brzine postižu se
tehnološkim zahvatima na
rastalnici:
legiranjem (sporo-brza
karakteristika – dijelovi
rastalnice spajaju se
lemom niskog tališta koji
se rastali pri malim
strujama preopterećenja,
a kod većih struja rastali
se cijela rastalnica)
Sklopni aparati niskog naponaOsigurači
Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)
• Često se u praksi pogrešno nazivaju
automatski osigurači ili LS automati
(Leitungsschutz Automaten), te minijaturni
prekidači (eng. miniature circuit breakers).
• Prikladni su za ugradnju na onim mjestima
u električnim instalacijama gdje se javlja
struja kratkog spoja do 6 (25) kA i gdje su
pogonske prilike takve da često dolazi do
preopterećenja i kratkih spojeva.
izmjenični i istosmjerni
strujni krugovi
izmjenični strujni
krugovi
izmjenični i
istosmjerni strujni
krugovi
nova izvedba(trajno ugrađivanje)
stara izvedba
(za uvijanje u podnožje)
Područje primjene:
H – strujni krugovi u domaćinstvu
L – strujni krugovi za rasvjetu i upravljanje
G – strujni krugovi za uređaje (male motore)
• Izrađuju se s termičkim (bimetalnim) okidačem za
isklapanje kod dugotrajnih malih preopterećenja i
elektromagnetskim okidačem za kratkotrajna velika
preopterećenja (kratke spojeve).1 - termoplastični, nezapaljivi oklop
2 - izlaz
3 - lučna komora
4 - elektromagnet (zajedno s okidačem koji
trenutno otvara kontakte prekidača)
5 - ručica (0 – off; 1 –on)
6 - fiksni kontakt
7 - pomični kontakt
8 - vodič luka (povezan s bimetalom; u
slučaju kratkog spoja struja putem vodiča
luka zaobilazi bimetal i na taj način ga
štiti)
9 - bimetal
10 - ulaz
Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)
• Usporedba karakteristika
brzog i tromog instalacijskog
osigurača, te instalacijskog
automatskog prekidača (LS)
iste nazivne struje.
Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)
• Osobine:
– Poslije prekidanja strujnog kruga ne treba mijenjati
topljivi umetak.
– Mogu zamijeniti ulogu sklopke u strujnom krugu,
premda to treba izbjegavati.
– Manja im je prekidna moć od osigurača.
– Skuplji su od osigurača, ali u prilikama s puno
prekidanja su isplativiji.
• Izrađuju se za izmjenične napone 220 (230) i 380
(400) V, i za nazivne struje u rasponu 0.5-32 A.
• Na slici su prikazane karakteristike instalacijskih
automatskih prekidača za pojedine namjene
(prema starom DIN VDE 0100,§41 Nc).H strujni krugovi u domaćinstvu
L strujni krugovi rasvjete i upravljanja
K aparati s motorima
G rasvjeta i mali motori
Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)
• Ispitne struje
termičkog i
elektromagnetskog
okidača.
Kod manje ispitne struje
termički okidač ne smije
okinuti unutar 1h, a kod
veće struje mora okinuti
unutar 1h.
Elektromagnetski okidač
mora trenutno okinuti kod
navedene ispitne struje.
Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)
• Prema (novom) standardu IEC 60898, odnosno DIN VDE
0641-11 instalacijski automatski prekidači se prema
karakteristikama dijele u četiri grupe:– karakteristika tipa A:
okidanje kod 2-3 In
zaštita mjernih transformatora i dugih vodova kod kojih je nužno
prekinuti struju preopterećenja u vremenu do 0.4s
– karakteristika tipa B:
okidanje kod 3-5 In
opća uporaba - zaštita instalacijskih strujnih krugova u
domaćinstvima i funkcionalnim zgradama (djelatno i/ili slabo
induktivno opterećenje)
– karakteristika tipa C:
okidanje kod 5-10 In
zaštita strujnih krugova s induktivnim opterećenjem (motori,
rasvjeta)
– karakteristika tipa D:
okidanje kod 10 -20 In
zaštita strujnih krugova s visoko induktivnim opterećenjem
(transformatori, kondenzatorske baterije)
Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)
• Ovisno o proizvođaču instalacijski automatski prekidači (tzv. minijaturni prekidači, MCB)
proizvode se za nazivne struje sve od 0.3-125A, i prekidne struje do 25 kA.
• Na primjer (Merlin Gerin):
–1 - oznaka modela
–2 - tip karakteristike
–3 - nazivna struja
–4 - max. dozvoljeni pogonski napon
–5 - prekidna struja
–6 - serijski broj
–7 - električna shema (broj polova)
–8 - I2t klasifikacija
– C60a
karakteristika tipa C, 6-63 A, 240 V, 4.5kA
– C60N
karakteristika tipa C, 1-63 A, 240/480 V, 6kA
– C60H
karakteristike tipa B,C i D, 1-63 A, 240/480 V, 10kA
– C120N
karakteristike tipa B,C i D, 63-125 A, 240/415 V, 10kA
– C120H
karakteristike tipa B,C i D, 10-125 A, 240/415 V, 15kA
Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)
• Na primjer (Moeller):
• Na primjer (Siemens):
–FAZ MCB
karakteristika tipa A, B, C, D, 0.5-63 A, 10 kA
–AZ HC MCB
do 125 A, 25 kA
– LS 5SY 4/5/6/7
karakteristika tipa A, B, C, D, 0.3-63 A, 6,10,15 kA
– LS 5SX 2/4
karakteristika tipa B, C, 0.3-63 A, 6,10 kA
– LS 5SP4
karakteristika tipa B, C, D, 80-125 A, 10 kA
Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)
Sklopni aparati niskog napona Prekidači
• Osnova namjena NN prekidača je zaštita od struja kratkog spoja, premda se oni mogu
koristiti i kao zaštita od preopterećenja.
• Osim toga mogu se opremiti i podnaponskim modulom (reagira na premale napone),
odnosno modulom koji djeluje pri pojavi struje greške
• Ukoliko im je primarna namjena zaštita od preopterećenja i kratkog spoja, onda se
izvode (za razliku od VN prekidača) s dva pridružena člana koji sasvim općenito mogu
biti sastavni dio sklopnog aparata ili biti sastavni dio strujnog kruga čije elemente se
štiti.
• Dvije su moguće izvedbe pridruženih članova, kao:
– okidač
– relej.
• Okidač:
– Kontaktni sistem prekidača mehanički je povezan sa zapornim mehanizmom koji naglo otvara kontakte
djelovanjem okidača (elektromagnetski – struja kratkog spoja, termički – preopterećenje; ili elektronički)
ili aktiviranjem ručnog pogona (odnosno daljinsko upravljanje ako postoji). U novije vrijeme sve se više
upotrebljavaju elektronički okidači koji se mogu podešavati u širokom području struja kratkog spoja i
preopterećenja (što nije slučaj sa elektromehaničkim i termičkim okidačima).
• Relej:
– Relej je zasebni sklopni aparat (komandna sklopka) koji reagira na razne fizikalne veličine (npr. struja,
napon, temperatura, vlažnost, vrijeme, itd). Kada se aktivira omogućava upravljanje daljnjim uređajima
(npr. okidač za isklapanje prekidača). Sasvim općenito izvodi se kao mehanički, elektronički (statički), a
u novije vrijeme i digitalni.
Sklopni aparati niskog napona Prekidači
• okidač na prekidač djeluje izravno, dok relej (kao zasebni aparat) djeluje putem električne
energije u pomoćnom strujnom krugu.
• Osim toga za razliku od releja koji reagira na različite fizikalne veličine, okidač redovito reagira
na električne veličine (struja, napon).
• Karakteristika prekidača s pridruženim
bimetalnim i nadstrujnim (elektromagnetskim)
okidačem.
a - termički okidač – hladno stanje
b - termički okidač – toplo stanje
c - elektromagnetski okidač
d - trajanje prekidanja struje kratkog
spoja
Ir - najveća struja koju prekidač može
prekinuti (rasklopna struja)
Sklopni aparati niskog napona Prekidači
Sklopni aparati niskog napona Prekidači
• Karakteristika prekidača:
– termički okidač štiti od preopterećenja s inverznom karakteristikom (a –
okidanje)
– elektromagnetski okidač može štititi na dva načina:
• s ograničenjem struje kratkog spoja (djeluje trenutno; n – okidanje)
• bez ograničenja struje kratkog spoja (djeluje s vremenskim zatezanjem
što je potrebno za postizanje selektivnosti zaštite u kombinaciji s ostalim
sklopnim aparatima; z- okidanje)
• Sasvim općenito moguće su izvedbe prekidača i s više
nadstrujnih okidača.
atoplo
ahladno
n
atoplo
ahladno
n
z
Sklopni aparati niskog napona Prekidači
• Simboli:
termički okidačNN prekidač
NN prekidač s termičkim okidačem
NN prekidač s z-nadstrujnim okidačem
NN prekidač s n-nadstrujnim okidačem
ili
Sklopni aparati niskog napona Prekidači
• Prekidači se izabiru prema:
– nazivnoj struji
– rasklopnoj struji (prekidna struja).
Sklopni aparati niskog napona Prekidači
• Npr. Schneider Electric:
– Masterpact M63
- zračni prekidač
- In = 6300 A
- prekidna struja 150 kA
• Sasvim općenito njihova namjena nije učestalo sklapanje u strujnom krugu.
• Iz gospodarskih razloga često se za ograničenje struje ipak koriste osigurači.
Sklopni aparati niskog napona Kombinacije NN prekidača
• Kombinacija prekidač – osigurač:
– ukoliko vrijednost struje kratkog spoja u strujnom krugu može biti i veća od rasklopne struje
prekidača, onda se prekidač mora kombinirati s osiguračem koji prekida struje kratkog spoja koje
su veće od prekidne moći prekidača
toplo
hladno
a n
osigurač
– za zaštitu od preopterećenja zadužen je termički okidač
prekidača (a-okidanje)
– sve vrijednosti struja kratkog spoja do rasklopne struje
prekidača trenutno prekida elektromagnetski okidač prekidača
(n-okidanje)
– na taj način mogu se iskoristiti prednosti prekidača:
istovremeno prekidanje sva tri pola, ponovni uklop neposredno
nakon isklapanja
Sklopni aparati niskog napona Kombinacije NN prekidača
• Kombinacija prekidač – osigurač:
toplo
hladno
a n
osigurač
– osigurač mora djelovati pri strujama koje prelaze vrijednost
rasklopne struje prekidača – pri tome da bi se isklopila sva tri
pola prekidača (i kod nesimetričnih kvarova poput jednopolnog
kratkog spoja) mora maksimalna vrijednost propuštene
(odrezane) struje kratkog spoja (Ip) biti veća od proradne
struje n-okidača
Sklopni aparati niskog napona Kombinacije NN prekidača
• Kombinacije prekidača (selektivnost):
ta = vrijeme prorade prekidača
te = vlastito vrijeme prekidača
td = vremensko zatezanje do
otvaranja prekidača
to = vrijeme otvaranja prekidača
= ta + td + te
tL = vrijeme trajanja luka
tg = ukupno trajanje isklapanja
prekidača = to + tL
Sklopni aparati niskog napona Kombinacije NN prekidača
• Kombinacije prekidača (selektivnost):
da bi se postigla selektivnost serijskom kombinacijom dvaju prekidača
potrebno je voditi računa o sljedećem:
• vremensko strujne karakteristike im se ne smiju sjeći, niti dodirivati
• u slučaju kad prekidač ima elektroničko termički okidač kao zaštitu od
preopterećenja, postoji samo jedna karakteristika okidanja u području
preopterećenja koja ne ovisi o stanju (opterećenju) prekidača u trenutku
nastanka preopterećenja
• u slučaju mehaničkog termičkog okidača kao zaštite od preopterećenja,
katalozi proizvođači najčešće vrijede za hladno stanje (stoga je vrijeme
otvaranja to u slučaju normalnih pogonskih prilika kraće za otprilike 25%).
• karakteristike u katalozima odgovaraju prosječnim vrijednostima pa je
stoga nužno voditi računa o granicama tolerancije
Sklopni aparati niskog napona Kombinacije NN prekidača
• Kombinacije prekidača (selektivnost):
karakteristike prekidača Q1 i Q2
iz prethodnog primjera (osjenčano područje oko karakteristika odgovara području rasipanja vrijednosti)
u dijagram su ucrtana samo karakteristična vremena (vrijeme zatezanja za prekidač Q2 i vrijeme otvaranja za prekidač Q1
tst2 = siguronosna razlika (gradacija) u vremenima otvaranja kontakata prekidača kada kroz oba teče
struja kratkog spoja
Sklopni aparati niskog napona Sklopke
• Rastavna sklopka:
– može trajno voditi nazivnu struju, a kratkotrajno i struju kratkog spoja
– može uklapati struje koje su znatno manje od nazivne struje (slično rastavljaču na SN i VN)
– uklopno stanje mora biti vidljivo radi sigurnosti osoblja u postrojenju
– pogon je ručni
I<<In
In
t
Sklopni aparati niskog napona Sklopke
• Teretna sklopka
– može trajno voditi nazivnu struju, a kratkotrajno i
struju kratkog spoja
– mogu uklapati i isklapati struje do 3In
– razlika spram rastavne sklopke je što imaju
komoru za gašenje luka (slično učinskom
rastavljaču na SN)
– pogon je u pravilu ručni, ali može biti i
automatiziran
– Končar grebenasta teretna sklopka
• služe za ručno upravljanje trošilima većih nazivnih snaga i obično je sastavni dio razvodnih uređaja
Sklopni aparati niskog napona Sklopke
• Teretna sklopka
IIn
t
3In
izvedbe grebenaste sklopke:
radni kontakt
izbirni kontakt
prijeklopni kontakt
Sklopni aparati niskog napona Sklopke
Sklopnik (kontaktor):• može trajno voditi nazivnu struju, a kratkotrajno i
struju kratkog spoja• može uklapati struje do k*In (najčešće k=10)• imaju prigrađen termički okidač kao zaštitu od
kratkog spoja u strujnom krugu, a može se i prigraditi elektromagnetski okidač
• ima jedno fiksno stanje, a to je da je isključen kada nema napona na svitku sklopnika
• aparat koji je osnova daljinskog upravljanja i regulacije u NN mrežama
• on impulse koji se daju malim naponima i strujama prenose na aparate kojima se prekidaju velike struje
• moguće ih je upravljati tipkalom ili teretnom sklopkom
• životna dob je reda veličine 1 milijun sklapanja I
t
In
10In
Sklopni aparati niskog napona Sklopke
• Motorska sklopka:– posebna vrsta teretne sklopke prilagođena
elektromotornim pogonima
– mogu uklapati i isklapati struje koje se javljaju pri pokretanju i preopterećenju motora
– stoga najčešće imaju pridružen termički (bimetalni) i elektromagnetski okidač
– uljno (starije izvedbe) ili zračno gašenje luka
– prema izvedbi spoj teretne sklopke i sklopnika
– npr. sklopka zvijezda-trokut za pokretanje kaveznih motora (moguća je izvedba s tri sklopnika ili kao grebenasta teretna sklopka)
IIn
t
kIn
Sklopni aparati niskog napona Sklopke
• Zaštitne sklopke:– koriste se kao zaštita od previsokog napona dodira (struja zaštitna sklopka
(FI ili ZS sklopka), naponska zaštitna sklopka)
• Instalacijske sklopke:– sklopni uređaji za sklapanja u instalacijskim krugovima u domaćinstvima
– izrađuju se za maksimalne napone 500 V, i nazivne struje 2,4,6,10,16 i 25 A
– predviđene su za sklapanja struja do nazivnih vrijednosti
– prema izvedbi unutrašnjih spojeva razlikujemo:
• jednopolne
• dvopolne
• grupne
• izmjenične
• križne
Sklopni aparati niskog napona Sklopke
• Instalacijske sklopke:
istovremeno sklapanje jednog ili više trošila s
jednog mjesta
sklopka se smješta u fazu jer u suprotnome uz
isklopljenu sklopku koja se nalazi u nul vodiču
instalacija ostaje pod naponom
0
R
jednopolna
0
R
dvopolna
dvopolno sklapanje
Sklopni aparati niskog napona Sklopke
• Instalacijske sklopke:
moguće je naizmjenično sklapanje dvije
grupe trošila, pri čemu obje grupe mogu biti
istodobno uklopljene
sklapanje jednog trošila s dva
mjesta
npr. rasvjeta dugih hodnika, ili
sobe s dva ulaza
0
R
grupna
0
R
izmjenična
Sklopni aparati niskog napona Sklopke
• Instalacijske sklopke:
križna se sklopka koristi u kombinaciji s izmjeničnim za sklapanja jednog trošila s tri ili
više mjesta (svako naredno mjesto zahtjeva još jednu križnu sklopku)
izvoru i trošilu uvijek je najbliža izmjenična sklopka – između njih se nalaze križne
0
R
križnaizmjenična izmjenična
• Zaštita NN osiguračima:
– radijalna mreža:
• da bi se u radijalnim razdjelnim mrežama postigla selektivnost u zaštiti
Zaštita u mrežamaZaštita u mrežama niskog napona
osiguračima potrebno je u pojedine vodova
gledano od smjera izvora prema
potrošačima smještati osigurače sve manje i
manje nazivne struje
• ukoliko struja kvara nije jako velika onda se
vremena taljenja pojedinih osigurača dosta
razlikuju i selektivnost zaštite će biti
postignuta
• Zaštita NN osiguračima:
– radijalna mreža:
• ukoliko je struja kvara velika, onda je razlika u vremenima taljenja (tt) pojedinih
osigurača malena
• s obzirom da struja kvara teče kroz pojedine osigurače i nakon taljenja sve do trenutka
gašenja luka, može doći do taljenja i osigurača 2 za mjesto kvara prikazano na slici
• struja kvara koja teče u vrijeme trajanja luka u osiguraču 1 razvija toplinu u osiguraču
2 pa njegova temperatura raste i može se dogoditi da dosegne vrijednost temperature
taljenja, t
• taljenjem rastalnice osigurača 2 više nije postignuta selektivnost zaštite u mreži
Zaštita u mrežamaZaštita u mrežama niskog napona
• Zaštita NN prekidačima:
– radijalna mreža:
• moguće je postići selektivnost zaštite prekidačima opremljenim termičkim i brzim
nadstrujnim (n-okidanje) okidačima ako je električna udaljenost dva uzastopna
prekidača znatna
Zaštita u mrežamaZaštita u mrežama niskog napona
termički okidači su odabrani prema pogonskim strujama
nadstrujni okidači su odabrani prema strujama kratkog
spoja
ispod jednopolne sheme radijalne mreže, prikazane su
vremensko-strujne karakteristike okidača
mjerilo struje na apscisi je odabrano tako da iznos
struje odgovara vrijednosti struje kratkog spoja u
jednopolnoj shemi na mjestu koje se nalazi u
vertikalnom smjeru iznad te struje
• Zaštita NN prekidačima:
– radijalna mreža:
• II je iznos struje kratkog spoja ako se kratki spoja dogodi na mjestu prekidača I
• proradna struja nadstrujnog okidača prekidača II odabrana je tako da djeluje ukoliko kratki spoj
nastane na određenoj udaljenosti desno od prekidača I
Zaštita u mrežamaZaštita u mrežama niskog napona
mora vrijediti:
II<IIm
III<IIIm
gdje su IIm i IIIm prekidne moći prekidača I i II
za termičke okidače mora vrijediti:
IPI<Im
IPII<Im
gdje je Im maksimalno dozvoljena struja koja smije teći kroz termički
okidač
ovdje štiti termički
okidač prekidača II
• Zaštita NN prekidačima:
– radijalna mreža:
• ukoliko je električna udaljenost između dva uzastopna prekidača u radijalnoj mreži
malena ili gotovo nikakva onda se selektivnost može postići uporabom vremenskih
nadstrujnih okidača (z-okidanje)
Zaštita u mrežamaZaštita u mrežama niskog napona
prema slici električna
udaljenost između prekidača II
i III je zanemariva
zato je prekidač III opremljen
vremenskim nadstrujnim
okidačem čije je vrijeme
prorade znatno veće od
vremena prorade brzog okidača
• Zaštita NN prekidačima:
– radijalna mreža:
• za kvarove između prekidača II i III proraditi će vremenski nadstrujni okidač prekidača III u vremenu
tP
Zaštita u mrežamaZaštita u mrežama niskog napona
kada bi prekidač III imao brzi
nadstrujni okidač on bi proradio i u
slučajevima kvarova lijevo od
prekidača II što ne bi bila
selektivna zaštita
kod prekidača II predviđen je i
vremenski nadstrujni okidač – on
nije nužan poradi selektivnosti već
služi kao rezerva
• Zaštita NN prekidačima i osiguračima:
– radijalna mreža:
• na slici je prikazano selektivno štićenje u radijalnoj mreži kombinacijom osigurača i NN
prekidača s brzim nadstrujnim i termičkim okidačem
Zaštita u mrežamaZaštita u mrežama niskog napona
Zaštitne mjere od previsokog napona dodira
• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:
– Elektrokucija – svjesno ili nesvjesno izlaganje čovjeka djelovanju električne struje
– Za djelovanje elektriciteta na čovjeka najvažnija je struja, odnosno jakost struje koja protječe kroz
ljudsko tijelo.
– Pri razmatranju djelovanja električne struje na ljudski organizam razlikujemo slijedeće struje:
• otpuštajuća struja – najveća struja pri kojoj se čovjek može snagom svojih mišića odvojiti od
dijelova pod naponom
• fibrilacijska struja – ona jakost struje koja izaziva smrtnost (njezina je vrijednost relativna za
svakog čovjeka)
• nefibrilacijska struja – jakost struje koja ne izaziva smrtnost (može se smatrati neopasnom za
čovjeka)
– Vrlo veliki utjecaj na posljedice koje će nastati djelovanjem električne struje ima trajanje njenog
protjecanja.
Zaštitne mjere od previsokog napona dodira
• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Dalzielovom formulom izračunavamo fibrilacijske struje za razdoblje od 8 ms do 5 sekundi ukoliko je
poznata fibrilacijska struja pri 1 sekundi, K.
t
KI
– Na slici su prikazane strujne zone po Koeppenu u ovisnosti o reakcijama čovjeka, a značenje zona je:
• zona I – početak primjetljivosti do otpuštajuće struje
• zona II - od otpuštajuće struje do nefibrilacijske struje
• zona III – od nefibrilacijske struje do smrtonosne struje
– Na slici je prikazana i krivulja koja odgovara Dalzielovoj formuli -Daliziel razlikuje samo opasne i neopasne struje
Zaštitne mjere od previsokog napona dodira
• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Ako se želi ostvariti kontrola nad mogućim izlaganjem čovjeka djelovanju električne struje potrebno
je odrediti koji je to napon koji uzrokuje protjecanje dopuštene granične struje.
– Iz tog razloga potrebno je poznavati impedanciju ljudskog tijela (u praksi se redovito zanemaruje
reaktancija , odnosno promatra samo djelatni otpor).
– Djelatni otpor ljudskog tijela nije stalan već ovisi o nizu čimbenika:
• čistoći, vlažnosti i debljini kože
• naponu koji djeluje na ljudsko tijelo (na slici je prikazan otpor ljudskog tijela u ovisnosti o naponu dodira po Bodieru za slučaj da su polovi čvrsto obuhvaćeni, a trajanje djelovanja dugo)
• trajanju djelovanja
• jakosti struje
• kontaktnom pritisku i površini elektrode, itd.
Zaštitne mjere od previsokog napona dodira
• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Kod razrade pojedinih mjera zaštite vrijednost otpora ljudskog tijela promatra se redovito samo u
ovisnosti o naponu dodira.
– Vrijednosti ukupne impedancije tijela odraslih osoba koje su navedene u tablici vrijede za put struje
ruka-ruka, odnosno ruka-noga pri kontaktnoj površini između 50 i 100 cm2 i pri suhoj koži.
– Poznavajući djelovanje struja različitih jakosti na ljudski organizam i prosječnu impedanciju ljudskog
tijela moguće je zaključiti o naponima opasnim za život čovjeka.
Zaštitne mjere od previsokog napona dodira
• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Za normalne uvjete okoliša i uporabe trajno dopušteni naponi dodira su manji od 50 V za
izmjeničnu struju, a naponi manji od 120 V za istosmjernu struju.
– Za teže uvjete rada i okoliša (trajni dodir čovjeka s potencijalom zemlje i znatne promjene
impedancije tijela čovjeka u ovisnosti o vlažnosti kože) granični napon dodira iznosi 25 V za
izmjeničnu struju, a 60 V za istosmjernu struju.
– Tablica prikazuje dopuštena trajanja
pojedinih vrijednosti napona dodira.
Zaštitne mjere od previsokog napona dodira
• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:
– Uočava se bitna razlika u određivanju graničnih vrijednosti napona dodira prema novijim HNR
usuglašenim s IEC standardima i starim tehničkim normativima koji su dopuštali u normalnim
uvjetima upotrebe i okoline napona dodira trajno 65 V, a u lošijim uvjetima se vrijednost trajno
dopuštenog napona dodira ograničavala na vrijednosti od 24 V i 42 V.
Zaštitne mjere od previsokog napona dodira
• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Statistički podaci:
• Razina razvijenosti zaštitnih mjera i kvalitete električnih instalacija mogu se u nekoj zemlji ocijeniti
pomoću:
– broja nesreća na milijun stanovnika
– broja nesreća na 1TWh potrošene električne energije
• Od ukupnog broja nesreća od elektrokucije koje završavaju smrću:
– 80-85 % su muškarci
– 15-20% su žene
– Najveća zastupljenost smrtnih slučajeva je kod ljudi od 25 do 34 godine starosti.
– Od svih nesreća uzrokovanih električnom strujom 5% su smrtne.
– 85% ih izazove napon do 1kV, a 15% napon iznad 1 kV.
– Moguće je zaključiti da su nesreće na VN rjeđe, ali i oko 4 puta opasnije.
Tipovi mreža nn
• Tipovi mreža niskog napona:– Tehničke zaštitne mjere od direktnog i indirektnog dodira u uzajamnoj su vezi s vrstama razdjelnih
mreža niskog napona.
– Prema HNR i IEC standardu, vrste razdjelnih sustava niskog napona određuju se brojem i tipom
aktivnih vodiča te vrstom sustava uzemljenja.
• Poradi jednostavnijeg prikazivanja i
snalaženja u električnim shemama tehnički
normativi za niskonaponske električne
instalacije propisuju slovno brojčane oznake
za pojedine vrste vodiča kako je prikazano
u tablici.
Tipovi mreža nn
• Tipovi mreža niskog napona:– Vrsta sustava uzemljenja:
• Radi preglednog prikazivanja pojedinih vrsta sustava uzemljenja, provedeno je označavanje sustava
uzemljenja s dva osnovna i jednim do dva dodatna slova.
• Prvo slovo označava odnos između mreže i uzemljenja:
– T – izravno spojena jedna točka
mreže na zemlju (npr. neutralna točka transformatora)
– I – svi aktivni dijelovi mreže izolirani su od zemlje ili u jednoj točki spojeni s zemljom preko impedancije
Tipovi mreža nn
• Tipovi mreža niskog napona:• Drugo slovo označava odnos između dohvatljivih vodljivih dijelova (kućišta trošila i sl.) i uzemljenja:
– T – izravno električno spajanje dohvatljivih vodljivih dijelova (kućišta) na zemlju, neovisno o
sustavu uzemljenja mreže
– N – izravno električno spajanje vodljivih dijelova (kućišta) na uzemljenu točku sustava mreže
(primjerice na uzemljenu neutralnu točku sustava)
• Dodatno slovo koje se nalazi uz drugo slovo, označava raspored neutralnog i zaštitnog vodiča:
– S - neutralni (N) vodič i zaštitni vodič (PE) međusobno su odvojeni u cijeloj mreži
– C – neutralni (N) vodič i zaštitni vodič (PE) kombinirani su u jednom (PEN) vodiču
Tipovi mreža nn
• Tipovi mreža niskog napona:– U razdjelnim mrežama niskog napona postoje tri tipa mreža s obzirom na sustav uzemljenja:
• TN sustav
• TT sustav
• IT sustav
– TN sustav:
• ima jednu točku sustava (neutralnu točku) izravno spojenu sa zemljom, dok su dohvatljivi dijelovi (kućišta) spojeni preko zaštitnog vodiča na izravno uzemljenu neutralnu točku
• s obzirom na raspored i funkciju neutralnog i zaštitnog vodiča postoje tri podvrste TN sustava:
– TN-S sustav kod kojeg je u cijeloj mreži zaštitni vodič (PE) odvojen od neutralnog vodiča (N), što znači da pogonska struja ne teče kroz zaštitni vodič
Tipovi mreža nn
• Tipovi mreža niskog napona:
• TN-C-S sustav kod kojeg u dijelu mreže PEN vodič ima funkciju i zaštitnog i neutralnog vodiča, a u drugom dijelu mreže – blizu trošila – od zadnje razvodne ploče, zaštitni vodiče je odvojen od neutralnog vodiča
• TN-C sustav u cijeloj mreži ima sjedinjen zaštitni i neutralni vodič u jedan PEN vodič
prema prijašnjim tehničkim normativima ova tri sustava prikazuju tri različite varijante nulovanja
Tipovi mreža nn
• Tipovi mreža niskog napona:– TT sustav:
• neutralna točka sustava uzemljena je posredstvom jednog uzemljivača, a kućišta trošila uzemljena su preko drugih uzemljivača, električki neovisnih o uzemljenju neutralne točke sustava
• u ovaj sustav se ubraja zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem
Tipovi mreža nn
• Tipovi mreža niskog napona:– IT sustav:
• svi aktivni vodiči su izolirani od zemlje ili su u jednoj točki spojeni sa zemljom preko velike impedancije
• kućišta trošila se uzemljuju
• prema prijašnjim tehničkim normativima ovaj sustav je bio nazivan sustavom zaštitnog voda, koji je poznat i pod nazivom zaštitno uzemljenje izoliranih sustava
Zaštita od indirektnog dodira
• Zaštita od indirektnog dodira:– Uslijed kvara na izolaciji vodiča, kućišta trošila i opreme te ostale metalne mase, koje u
redovnom pogonu nisu pod naponom, mogu doći pod napon i predstavljati opasnost za ljude koji dodiruju ovu opremu.
– Ug je napon kvara koji predstavlja potencijal kućišta trošila prema zemlji.
– Napon koji se pojavljuje između istodobno dostupnih dijelova za vrijeme kvara zove se napon dodira, Ud (dodirni napon).
Napon dodira može poprimiti najviše vrijednost faznog napona ako je kvar zanemarive impedancije nastao na priključnoj stezaljci jednog trošila, a drugi istodobno dostupni pristupačni vodljivi dio ima direktan spoj sa zemljom.
Takav najviši napon dodira koji se može pojaviti u električnoj instalaciji prilikom kvara sa zanemarivom impedancijom zovemo očekivani napon dodira.
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Prema načinu djelovanja možemo ih podijeliti u tri skupine:
• Istodobna zaštita od direktnog i indirektnog dodira
– sigurnosni mali napon (SELV)
– uzemljeni sigurnosni mali napon (PELV)
– mali radni napon (FELV)
• Bez uređaja za prekidanje struje kvara
– zaštita primjenom uređaja klase II ili odgovarajućom izolacijom
– nevodljiva okolina
– električno odvajanje (galvansko odvajanje)
– izjednačavanje potencijala bez vodljive veze sa zemljom
• S uređajima za automatsko isklapanje napajanja
– TS sustavi
isklapanje s uređajima nadstrujne zaštite
isklapanje sa zaštitnim uređajima diferencijalne struje
– TT sustavi
isklapanje s nadstrujnom zaštitom
isklapanje sa zaštitnim uređajima diferencijalne struje
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Prema načinu djelovanja možemo ih podijeliti na tri skupine:
• S uređajima za automatsko isklapanje napajanja
– IT sustavi
kontrolnik izolacije
isklapanje sa zaštitnim uređajima diferencijalne struje
isklapanje s uporabom uređaja nadstrujne zaštite
– Osim navedenih mjera zaštite od previsokog napona dodira, danas kao dopunska zaštita obvezatno primjenjuje izjednačavanje potencijala za cijeli objekt ili dijelu nekog objekta.
– Izbor i primjena neke od navedenih zaštitnih mjera ovisi o uvjetima koji vladaju u štićenom objektu, traženom stupnju sigurnosti i troškovima izvedbe.
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Izjednačavanje potencijala:
• U tehničkim normativima za izvedbu električnih instalacija izjednačavanje potencijala se ne navodi kao jedna od osnovnih zaštitnih mjera od previsokog napona dodira, jer se smatra da sama za sebe nije uvijek dovoljna.
• Ipak, ona pruža sve elemente dobre i učinkovite zaštite u sklopu s uređajima za brzo isključenje struje greške ili s dobrim uzemljivačem.
Izjednačavanjem potencijala postiže se međusobnim galvanskim spajanjem svih metalnih dijelova različitih instalacija sa zaštitnim vodičem električnih instalacija u nekom prostoru.
U slučaju pojave napona greške na kućištima električnih trošila, taj isti napon pojaviti će se i na svim međusobno povezanim metalnim dijelovima drugih instalacija te neće postojati razlika napona između vodljivih dijelova instalacija.
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Posebno mali naponi:
• U lošim uvjetima upotrebe i okoline, gdje je stupanj opasnosti velik (npr. radovi s
prenosivim električnim alatom na metalnim konstrukcijama, radovi u kotlovnicama,
mokrim prostorijama) najdjelotvornija mjera zaštite je snižavanje nazivnih napona
uređaja na vrijednosti ispod granice opasnih napona.
• Na taj način postiže se istodobno zaštita od direktnog i indirektnog dodira.
• Visina nazivnog napona ograničena je na najviše 50V efektivno kod izmjeničnih struja,
odnosno 120V kod istosmjerne struje.
• Kao standardni nazivni naponi najčešće se primjenjuju:
6 V, 12 V, 24 V i 42 V
• S obzirom na stupanj sigurnosti koju pružaju, a i na način izvedbe posebno male
napone dijele se na:
– sigurnosni mali napon (SELV*)
– uzemljeni zaštitni mali napon (PELV*)
– mali radni napon (FELV*)
* kratice prema IEC normama
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Posebno mali naponi:
• Koriste se uglavnom za ručne svjetiljke, električni alat, upravljačke i signalne krugove, u poljodjelstvu, te za dječje igračke.
• Primjena im je dosta ograničena jer se mogu priključiti samo uređaji malih snaga i na male udaljenosti.
• Sigurnosni mali napon (SELV –Safety extra low voltage):
– nazivni napon obično ne prelazi 25 V
– nužan je sigurnosni izvor napajanja tako da se u slučaju kvara ne mogu pojaviti
viši naponi u krugu sigurnosnog malog napona od nazivnog napona (sigurnosni
transformatori s odvojenim namotima, motor-generatori s odvojenim namotima,
baterije, akumulatori, i sl.)
– vodiči i kućište malog sigurnosnog napona ne smiju biti nigdje uzemljeni
– vodiči sigurnosnog napona moraju biti odvojeno položeni od ostalih vodiča viših
napona
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Posebno mali naponi:
• Uzemljeni zaštitni mali napon (PELV – Protective extra low voltage):
– ponekad nije moguće izbjeći spoj kućišta trošila, priključenog na mali napon, sa zemljom (npr. ako iz konstrukcijskih i funkcionalnih razloga vodiči malog napona moraju biti uzemljeni)
– kod uzemljenog zaštitnog malog napona zahtjevi u pogledu izvora napajanja i izvedbe strujnih krugova te priključnog pribora su istovjetni onim kod zaštitne mjere sigurnosnog malog napona (SELV)
– no kućišta trošila ili vodiča smiju biti uzemljena
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Posebno mali naponi:
• Mali radni napon (FELV –Functional extra low voltage):
– Ako je zbog ekonomskih ili tehnoloških razloga pogodan mali napon (do 50 V izmjenične ili 120 V istosmjerne struje), a nisu nužni ni sigurnosni mali napon niti uzemljeni zaštitni mali napon, tada se primjenjuje mali radni napon.
– npr. u signalnim i upravljačkim krugovima kod kojih uređaji, primjerice releji, daljinski upravljane sklopke i kontaktori nemaju dovoljnu izolaciju prema strujnim krugovima višeg napona mora se osigurati zaštita od direknog i indirektnog dodira na sljedećim principima:
kod malog radnog napona zbog izvedbe izvora napajanja i izvedbe strujnih krugova nije isključena mogućnost prenesenih napona dodira primarne mreže pa se mora izvesti zaštita od indirektnog dodira
ako je primarni strujni krug štićen od indirektnog dodira nekom od zaštitnih mjera s automatskim isključivanjem napajanja svi izloženi vodljivi dijelovi (mase) opreme spajaju se sa zaštitnim vodičem primarnog strujnog krugakada se mali radni napona dobiva iz izvora koji se napaja iz NN mreže štićene električkim odvajanjem, svi izloženi vodljivi dijelovi (mase) opreme spajaju se s neuzemljenim vodičem za izjednačavanje potencijala primarnog strujnog kruga
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita primjenom opreme klase II ili odgovarajućom izolacijom:
• Električni uređaji opremaju se, osim normalnom (osnovnom) pogonskom izolacijom još i dopunskom zaštitnom izolacijom koja onemogućava dodir ili spoj s vodljivim dijelovima uređaja koji mogu doći pod napon u slučaju kvara na osnovnoj izolaciji
• Postiže se:– izradom kućišta trošila od izolacijskih materijala– ugradnjom dopunske izolacije na opremu koja ima samo temeljnu izolaciju– postavljanjem pojačane izolacije na neizolirane dijelove pod naponom
• Električna oprema izrađena s dvostrukom i pojačanom izolacijom označava se
simbolom kvadrat u kvadratu .
• Ako se zaštita postiže dopunskom ili pojačanom izolacijom, radi raspoznavanja vrste
zaštite na vanjskoj strani kućišta postavlja se znak koji predstavlja precrtani znak
uzemljenja .
• Ugrađuju li se oprema i uređaji koji imaju samo osnovnu izolaciju izolacijskih kućišta,
tada izolacijska kućišta moraju imati stupanj zaštite najmanje IP 2X.
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita primjenom opreme klase II ili odgovarajućom izolacijom:
• Kod opreme i uređaja klase II izloženi vodljivi dijelovi ili umetnuti vodljivi dijelovi ne smiju se spajati sa zaštitnim vodičem. Zbog toga prenosiva trošila u priključenom kabelu imaju samo fazni i neutralni vodič, a utikač nema zaštitni kontakt.
• Za ispravnost ove mjere zaštite presudna je kvaliteta i stanje izolacije trošila.
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita električnim odvajanjem:
• Strujni krug trošila se, pomoću transformatora za odvajanje ili motor-generatora (s namotima odgovarajuće izolacije) galvanski odvoji od ostale električne mreže (sekundarni krug se ne smije uzemljiti).
• Zaštitno djelovanje temelji se na činjenici da će struja greške i kod potpunog spoja jedne faze sa zemljom biti vrlo mala jer se strujni krug zatvara smo preko otpora izolacije i kapacitivnog otpora relativno kratkog drugog vodiča.
Budući da struja greške raste s dužinom priključenih vodova, preporuča se da umnožak nazivnog napona u voltima i dužine strujnog kruga u metrima ne prijeđe vrijednost od 100 Vm, pod uvjetom da duljina vodova strujnog kruga nije veća od 500m.
Nazivni napon električki odvojenih strujnih krugova ne smije biti veći od 500 V.
Za razliku od prijašnjih tehničkih normativa nova norma dopušta mogućnost da se iz jednog izvora za električko odvajanje napaja više trošila, uz neke dodatne uvjete.
Zaštita od indirektnog dodira
• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:
• Da bi ova zaštita ispunila svoju zadaću, svaki kvar na izolaciji opreme mora prouzročiti dovoljno jaku struju kvara koja će izazvati prekidanje napajanja u vremenu koje je nužno za sigurnost ljudi.
• Ova vrsta zaštite temelji se na dva elementa:
– postojanje zatvorenog strujnog kruga, tzv. kruga petlje koji omogućava protjecanje struje kvara (oblik kruga petlje ovisi o sustavu uzemljenja TT, TN i IT mreže)
– prekidanje struje kvara primjenom prikladnih zaštitnih uređaja u tako kratkim vremenima da ne dođe do ozljeđivanja osobe koja je bila izložena naponu dodira
Dopušteno trajanje napona dodira prema IEC normi s kojom su usuglašene i HNR.
Glavna razlika između HRN N.B2.741 i prijašnjih tehničkih normativa za električne instalacije u zgradama je snižavanje vrijednosti trajno dopuštenog napona dodira sa 65 V na vrijednosti manje od 50 V.
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:
– TT sustavi:• u TT sustavu uzemljuje se neutralna točka sustava (zvijezdište
transformatora, generatora)
• sve mase trošila (izložene vodljive dijelove) opreme i uređaja, koji mogu doći pod napon u slučaju kvara, galvanski se povezuju s zaštitnim vodičem i uzemljuju preko posebnog uzemljivača (u nekom objektu može se koristiti jedan uzemljivač za sva trošila)
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TT sustavi:
• presjeci zaštitnih vodiča određuju se ovisno o jakosti struje i dopuštenom zagrijavanju vodiča prema normi HRN N.B2.754, ali ti presjeci ne smiju biti manji od vrijednosti navedenih u tablici
istom normom određeni su i minimalni presjeci uzemljivača
gdje je UL dopušteni napon
dodira (50V ili 25V)
RA ukupni otpor uzemljivača i
otpor zaštitnog vodiča od
uzemljivača od štićenog trošila
Ia struja kvara koja osigurava
isklapanje nadstrujnog zaštitnog
uređaja
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TT sustavi:
• u slučaju proboja izolacije na opremi, odnosno kvara zanemarive impedancije, struja kvara će proteći kroz zatvoreni strujni krug kako je prikazano na slici
• karakteristike nadstrujnih zaštitnih uređaja i ukupni otpor uzemljivača moraju se odabrati tako da u slučaju kvara zanemarivog otpora nastupi automatsko isključivanje napajanja u vremenu ne duljem od 0.2s (strujni krugovi s priključnicama, prenosnim trošilima ili trošilima koja se za vrijeme rada drže u ruci) odnosno 5 sekundi (u svim ostalim strujnim krugovima) i zbog toga mora biti ispunjen uvjet:
LaA UIR
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• kod nadstrujnih uređaja s inverznom karakteristikom t-I (osigurači), struja Ia mora biti tolike jakosti da sigurno izazove isklapanje uređaja u vremenu ne duljem od 5 (0.2) sekundi
• kod zaštitnih uređaja s trenutačnom karakteristikom isklapanja vremena isklapanja su manja od 0.1 sekunde, ali struja greške mora biti veća od struje isklapanja uređaja
• u slučaju da se za više trošila s različitim nadstrujnim zaštitnim uređajima koristi samo jedan uzemljivač, ukupni otpor rasprostiranja tog uzemljivača mora zadovoljiti uvjete za ono trošilo koje zahtjeva najmanji otpor uzemljivača
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem:
– naziv prema prijašnjim tehničkim normativima za jednu od zaštitnih mjera od previsokog napona dodira
– prema fizikalnoj slici djelovanja i izvedbi odgovara zaštitnoj mjeri od indirektnog dodira automatskim isključivanjem napajanja s nadstrujnim uređajem, ali su osnovni uvjeti za ispravnost zaštitne mjere bitno različiti
Rz1Rz2
Osnovni uvjeti:
ukupni otpor uzemljivača ne smije biti veći od
gdje je Rz otpor rasprostiranja uzemljivača
Ud dopušteni napon dodira (50V, 25V)
In nazivna struja osigurača, isklopna struja prekidača
n
dZ
kI
UR
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem:
– k faktor kojim se određuje minimalna potrebna isklopna struja nadstrujnog zaštitnog uređaja prema tablici
– s obzirom na vremena
isklapanja u starim
tehničkim normativima
nema izričito navedenih
zahtjeva, jer se ona
neposredno
osiguravaju primjenom
faktora k
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem:
– ako se koristi jedan uzemljivač za više trošila s različitim nadstrujim zaštitnim uređajima, otpor tog uzemljivača određuje se prema trošilu koje zahtijeva najveću isklopnu struju, odnosno za kojeg je umnožak kIn najveći
– vrijednost otpora pogonskog uzemljenja također je ograničena, a dobiva se prema izrazu:
Rp otpor pogonskog uzemljivača
Ud dopušteni napon dodira (50 V)
(kIn)max najveća isklopna struja štićenih trošila, odnosno dijela uređaja u mreži
– usporedba prijašnjih i novih tehničkih normativa:
prema novim tehničkim normativima uvjeti su strožiji i pružaju viši stupanj sigurnosti
niži je dozvoljeni napon dodira i traži se određeno vrijeme isklapanja što u konačnosti rezultira zahtjevom za manjom vrijednošću otpora uzemljenja za iste nazivne struje zaštitnih uređaja
maxn
dp
kI
UR
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitno uzemljenje sa zajedničkim uzemljivačem:
– ako se jedna transformatorska stanica nalazi u užem krugu potrošača, npr. jedna
industrijska transformatorska stanica, onda je moguće uzemljenje svih potrošača provesti sa
zajedničkim uzemljenjem
– obično je taj uzemljivač manje ili više rasprostranjen, a često se sastoji od nekoliko
uzemljivača međusobno povezanih ili se pak radi o mreži uzemljivača
– zaštitno i pogonsko uzemljenje su međusobno dobro spojeni vodičem (jednim ili više njih)
dovoljnog presjeka
ako prilike dozvoljavaju podzemna mreža
cjevovoda može poslužiti kao uzemljivač,
olovni plaštevi NN kabela
gdje je: Vf fazni napon
Rpe otpor petlje struje kvara
In nazivna struja osigurača, isklopna struja prekidača
k faktor isklopne struje
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitno uzemljenje sa zajedničkim uzemljivačem:
– struja kvara se zatvara kroz fazni vodič i spojni vod uzemljenja, a samo manji dio struje ide
preko uzemljivača i zemlje (može se zanemariti)
– u slučaju proboja izolacije struja kvara mora biti dovoljno velika da izazove pregorijevanje
osigurača na neispravnom trošilu
n
fpe
kI
VR
RpRz
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitno uzemljenje s zajedničkim uzemljivačem:
– otpor rasprostiranja ovakvog skupnog uzemljivača ne smije biti veći od 2
– ovu mjeru zaštite ne obrađuje norma HRN N.B2.741, a prema svojim
karakteristikama ubraja se u poseban oblik TN sustava
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• automatsko isključivanje napajanja zaštitnim uređajima diferencijalne struje
– masa štićenog trošila povezuje se sa zaštitnim vodičem na posebni uzemljivač
– ukoliko se jednim zaštitnim uređajem štiti više trošila njihove mase moraju biti povezane na
isti uzemljivač
djelovanje ove zaštitne mjere temelji se na mjerenju diferencijalne struje posredstvom diferencijalnog transformatora
u normalnom pogonskom stanju struja koja dolazi i odlazi iz trošila su jednake – magnetski tokovi nastali djelovanjem ovih struja međusobno se poništavaju i jezgra transformatora ostaje nemagnetizirana
ako na izolaciji trošila nastane kvar struja greške prolazi kroz otpor uzemljivača i otpor pogonskog uzemljenja
uslijed nastale razlike između ulazne i izlazne struje koja prolazi kroz jezgru transformatora, ona se magnetizira i daje vrlo brzo poticaj za isključenje prekidača
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• automatsko isključivanje napajanja zaštitnim uređajima diferencijalne struje
– za ispravnost ove mjere zaštite treba biti ispunjeno:
gdje je RA ukupni otpor uzemljivača i otpor zaštitnog vodiča od uzemljivača do štićenog trošila
In nazivna isklopna diferencijalna struja pri kojoj dolazi do isklapanja sklopke
Ud dopušteni napon dodira (50 V ili 25 V)
s obzirom da je vrijeme isklapanja ovakvih zaštitnih uređaja manje od 0.1 sekunde, vrijeme isklapanja nije posebno propisano
u slučaju više serijski spojenih uređaja diferencijalne struje, da bi se osigurala selektivnost, vremensko zatezanje može maksimalno iznositi 1 sekundu
dnA UIR
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitna strujna sklopka (FI ili ZS):
– sva pogonska sredstva zaštićena strujnom zaštitnom sklopkom potrebno je
uzemljiti tako da pri protjecanju struje greške njihov uzemljivač ima dovoljno
maleni otpor uzemljenja da se na pogonskom sredstvu ne pojavi previsoki napon
dodira
– maksimalno dozvoljeni otpori uzemljenja TT mreže ovisno o veličini struje greške
(In) i FI sklopke pri Ud=50V
– da bi zaštita ispravno djelovala dovoljni su uzemljivači s velikim otporom
uzemljenja, to jest ta se zaštita može koristiti gotovo u svakoj TT mreži
In (A) 0.03 0.1 0.3 0.5 1
RA () 1660 500 166 100 50
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitna naponska sklopka (FU):
– hrvatska norma HRN N.B2.741 ne predviđa primjenu zaštitnih naponskih uređaja (zaštitne
naponske sklopke) kao standardnog rješenja zaštite od indirektnog dodira - dopušta se
njihova primjena u posebnim slučajevima kad se ostali uređaji ne mogu koristiti (npr.
istosmjerni strujni krugovi, ako se uporabom FI sklopke ne može postići vrijeme potrebno za
isključenje)
jedan kraj naponskog releja spaja se s kućištima
trošila, a drugi kraj releja je spojen s posebnim
uzemljivačem
djelovanje ove zaštite sastoji se u tome da se
posredstvom naponskog releja stalno nadzire napon
između kućišta trošila i pomoćnog uzemljivača, pa
ako taj napon prijeđe određenu granicu (65 V) relej
isklapa trošilo pomoću sklopke u vremenu od 0.1s
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitna naponska sklopka (FU):
– Sklopke se obično grade tako da različitim naponima odgovara sljedeći otpor uzemljivača
24 V 200
50 V 600
65 V 800
izvedba uzemljivača s navedenim visokim vrijednostima
otpora uzemljivača ne predstavlja problem
ograničenja uporabe i opasnosti pri primjeni FU sklopke u TT
mreži:
pomoćni uzemljivač RH ne smije se nalaziti u potencijalnom
lijevku drugih uzemljivača (to jest mora biti udaljen
minimalno 20 metara) – inače može doći do:
pojave napona na kućištu
pogrešnog okidanja sklopke
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:
• zaštitna naponska sklopka:
– ograničenja uporabe i opasnosti pri primjeni FU sklopke u TT mreži:
najveća opasnost nedjelotvornog rada naponske zaštitne sklopke je premošćivanje mjernog
naponskog releja, a time i neispravnog rada. Zbog toga dozemni vodič mora biti izoliran i
mehanički zaštićen.
ova mjera zaštite nije naročito pouzdana kad se
primjenjuje za strojeve koji imaju relativno dobro
prirodno uzemljenje (npr. građevinski strojevi koji leže
na tlu na većim metalnim plohama, a tlo je pri tome
vlažno ili mokro) - tada postoji mogućnost da naponski
relej bude premošćen i da sklopka ne djeluje pouzdano
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• u TN sustavima uzemljuje se neutralna točka sustava (redovito zvijezdište transformatora)
• sve izložene vodljive dijelove (mase) opreme, uređaja i instalacija, koje mogu doći pod napon u slučaju kvara galvanski se povezuju s zaštitnim vodičem
• zaštitni vodič mora biti spojen na neutralnu točku sustava i uzemljen
• kako bi se u slučaju kvara potencijal zaštitnog vodiča održao što bliže potencijalu zemlje zaštitni vodič se uzemljuje i u drugim točkama (npr. na ulazu u zgradu)
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• presjeci zaštitnih vodiča određuju se u ovisnosti o jakosti struje kvara i dopuštenom zagrijavanju vodiča prema normi HRN N.B2.754, ali ti presjeci ne smiju biti manji od vrijednosti navedenih u tablici
u trajno položenim instalacijama TN sustava, a koje ne napajaju pokretna trošila, zaštitni vodič PE i neutralni vodič N mogu biti objedinjeni u jedan zajednički PEN vodič (TN-C i TN-C/S ) ako je presjek tog PEN vodiča najmanje 10 mm2 za bakrene vodiče ili 16 mm2 za aluminijske vodiče
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• karakteristike nadstrujnih zaštitnih uređaja i presjeci vodiča moraju se tako odabrati da u slučaju kvara zanemarivog otpora nastupi automatsko isključivanje napajanja u utvrđenom vremenu:
prema vrijednostima iz tablice za strujne krugove s priključnicama nazivnih struja koje ne prelaze 63 A, prenosivim i pomičnim trošilima
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• ova zaštitna mjera biti će djelotvorna ako je ispunjen slijedeći uvjet:
gdje je: U0 napon faznog vodiča prema zemlji
ZS impedancija petlje kvara koja obuhvaća izvor, vodič pod naponom do mjesta kvara i zaštitni vodič između mjesta kvara i izvora napajanja
Ia struja djelovanja uređaja koja osigurava isključivanje napajanja u propisanim vremenima, ovisno o vrsti strujnog kruga
• ispravna zaštita od indirektnog dodira s automatskim isključivanjem napajanja mora isključiti u propisanom vremenu ili prije
• da bi smo utvrdili vrijeme isključivanja nadstrujnog zaštitnog uređaja potrebno je poznavati njihove karakteristike isklapanja
– kod primjene osigurača s rastalnim ulošcima iz t-I karakteristike se pomoću struje kvara Ia pronalazi vrijeme u kojem će osigurač sigurno pregorjeti – to vrijeme mora biti manje od zahtijevanog
– kod primjene prekidača, okidača i instalacijskih prekidača potrebno je odrediti struju okidanja pri kojoj će zaštitni uređaj sigurno isklopiti jer struja kvara mora biti veća od struje okidanja – s obzirom da su vremena okidanja ovih uređaja manje od 0.1 sekunda nema poteškoća s vremenom isklapanja
0as UIZ
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Zemljospoj faznog vodiča u TN sustavu:
– u NN mrežama koje su dijelom ili u cijelosti sastavljene od nadzemnih vodova može doći do prekida faznog vodiča i njegovog pada na zemlju
– poteći će struja kvara Ia preko mjesta kvara s otporom zemljospoja RE u zemlju i zatvoriti će se strujni krug preko otpora uzemljenja RB
– struja kvara prolazeći kroz uzemljenje s otporom RB podiže potencijal tog uzemljivača na iznos:
BaZ RIU
taj se potencijal preko zaštitnog vodiča (bilo PE ili PEN) rasprostire duž mreže, a mase trošila mogu doći u tom slučaju pod napon
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Zemljospoj faznog vodiča u TN sustavu:
– da bi se spriječila pojava većih napona do dopuštenog napona dodira (50V), mora se ukupni otpor uzemljenja RB tako dimenzionirati da je ispunjeno:
pri čemu je: RB ukupni otpor uzemljenja svih paralelno povezanih uzemljivača
RE otpor zemljospoja, kod izravnog spoja faze sa zemljom - ako vrijednost za RE nije poznata uzima se približno 10
U0 nazivni napon prema zemlji
– na primjer:
50U
50
R
R
0E
B
31050220
50R
10R
V220U
B
E
0
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Nulovanje:
– prema načinu djelovanja zaštitna mjera od indirektnog dodira u TN sustavu s automatskim isključivanjem napajanja pomoću nadstrujnih zaštitnih uređaja jednaka je nulovanju, ali su uvjeti za ispravnost zaštitne mjere različiti
– prema prijašnjim tehničkim normativima za ispravno nulovanje moraju biti ispunjeni slijedeći osnovni uvjeti:
1. struja kvara mora biti veća od isklopne struje zaštitnog uređaja – to je ispunjeno ako je otpor petlje kojim prolazi struja greške takav da je ispunjeno:
n
f0v
n
fpe
kI
VRR
kI
VR
gdje je Vf fazni napon (V)Rpe otpor petlje ()In nazivna struja zaštitnog uređaja (A)
k faktor isklopne struje
R
S
T
O
RB
I
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Nulovanje:
– granična duljina štićenja
Lgr se mjeri od
zaštitnog uređaja
do mjesta kvara
na faznom vodiču
Sn
fgr
n
fgrS
0v
n
f0v
2kI
VL
kI
VL2
RRza
kI
VRR
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Nulovanje:
– nulovanje se smije primijeniti samo ako je dovoljno sigurno da se na nultom
vodiču niti u slučaju kratkog spoja, niti u slučaju zemljospoja neće pojaviti napon
viši od 50V, a ako se pojavi da će se održati samo najkraće vrijeme odnosno do
isključenja strujnog kruga zaštitnim uređajem
– nulti vodič treba obavezno uzemljiti kod napojne transformatorske stanice i na
više mjesta u niskonaponskoj mreži
R
0
Rv
R'v
R0
R'0
I
I
Vv
V0
V'0
Rp
Vn
potencijal zemlje
Vn=220V
V0=110V
Vv=110V
V'0=110V
V01
Vn=220V
VRp
Vv
V02
VRp
R
0
Rv
R'v
R0
R'0
I'
I'1
Vv
V01
Rp
Vn
VRp
V02
I'2
R'p
V'Rp
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Nulovanje:
a) bez uzemljenja na kraju nulvodiča
dok se kvar ne isklopi napon nulvodiča prema zemlji i na cijelom njegovom dijelu desno od mjesta kvara (koji nije protjecan strujom kvara) iznosi 110 V ako je fazni napon V0=230 V (uz pretpostavku Rv=R0)
napon na nulvodiču lijevo od mjesta kvara opada tako da je na samom početku vodiča nula s obzirom da kroz pogonsko uzemljenje ne teče struja
moguće je zaključiti da će se na svim trošilima čija su kućišta spojena s nulvodom pojaviti napon 115 V spram zemlje dok se kvar ne ukloni
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Nulovanje:
b) sa uzemljenjem na kraju nulvodiča
spram slučaja a) struja kvara će biti nešto većeg iznosa jer ona sada teče kroz fazni vodič i na mjestu kvara se dijeli na dva dijela kroz nulvodič i pogonska uzemljenja Rp i R’p
pad napona na faznom vodiču Vv nešto je veći od 115 V
potencijal nulvodiča na mjestu kvara je manji od 115 V a jednako vrijedi i za sve točke nulvodiča desno od mjesta kvara
potencijal zvijezdišta transformatora više nije
nula već VRp
R
0
Rv
R'v
R0
R'0
I
I
Vv
V0
V'0
Rp
Vn
potencijal zemlje
Vn=220V
V0=110V
Vv=110V
V'0=110V
V01
Vn=220V
VRp
Vv
V02
V'Rp
R
0
Rv
R'v
R0
R'0
I'
I'1
Vv
V01
Rp
Vn
VRp
V02
I'2
R'p
V'Rp
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Nulovanje:
– presjek nulvodiča mora biti u određenom odnosu spram presjeka faznih vodiča
– mora imati jednaki presjek kao fazni vodič ako presjek faznog vodiča nije veći od 16 mm2
kod bakrenih izoliranih vodova i kabela, odnosno ako presjek vodiča nije veći od 50 mm2 za
nadzemne vodove
– ako su presjeci faznih vodiča veći od navedenih vrijednosti onda nulvodič može imati za dva
stupnja manji presjek iz standardnog niza za presjeke vodiča, ali nikada ne smije presjek
nulvodiča biti manji od polovice presjeka faznog vodiča
– nulvodič mora sačinjavati mehanički i galvanski jednu cjelinu po cijeloj svojoj duljini, te
nigdje ne smije biti prekidan niti osiguračima niti drugim zaštitnim uređajima
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Nulovanje- razlika spram zaštite automatskim isključivanjem napajanja:
– Prva bitna razlika kod ove zaštitne mjere, prema starim normativima i prema HRN N.B2.741 je u prvom uvjetu – kod nulovanja se ne zahtijeva neko točno vrijeme prekidanja struje greške, već se to postiže posredno preko faktora k.
– Druga bitna razlika je u tome što se nulovanje redovito izvodilo kao TN-C sustav (četverovodni sustav), a pet vodiča (TN-C/S sustav) se zahtjevalo samo u prostorima ugroženim od požara i eksplozije. Prema novim normama, zahtjeva se pet vodiča i u krajnjim strujnim krugovima (presjeci do 10 mm2 Cu i 16 mm2 Al).
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:
• Nulovanje i zaštitno uzemljenje u istoj električnoj mreži:
1. Zaštitno uzemljenje u nulovanoj mreži:
ukoliko se u mreži nalaze trošila štićena pojedinačnim zaštitnim uzemljenjem, prijeti opasnost od pojave napona na nultom vodiču i na kućištima svih nulovanih trošila uslijed proboja izolacije vodiča na trošilu s pojedinačnim uzemljivačem
za slučaj kvara na izolaciji trošila štićenog pojedinačnim uzemljivačem, struja kvara teče od pojedinačnog uzemljivača, preko pogonskog uzemljenja, prema zvijezdištu transformatora i tom prigodom uzrokuje pad napona na pogonskom uzemljenju koji diže potencijal nultog vodiča prema zemlji u cijeloj mreži što može predstavljati opasnost za ljude koji bi u tom trenutku dodirivali kućišta nulovanih trošila
ako je Rz=5, Rp=2 =>V0=50V, a za Rz<5(što je moguće) je V0>50VRp Rz
V0 I
zp
pfp0
RR
RVIRV
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sustavi:
• Nulovanje i zaštitno uzemljenje u istoj električnoj mreži:
1. Zaštitno uzemljenje u nulovanoj mreži:
zbog toga se nulovanje i zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem primjenjuje u istim mrežama samo onda ako je za slučaj kvara na izolaciji trošila štićenog pojedinačnim uzemljivačem spriječena pojava veća od 50 V na nultom vodiču
taj će uvjet sigurno biti ispunjen ako je zadovoljeno:
gdje je: Rp ukupni otpor uzemljenja nultog vodiča cjelokupne mreže
Rz min najmanji otpor od svih otpora pojedinačnih uzemljivača
ako je Rp=0.2 onda je moguća primjena zaštitnog uzemljenja s pojedinačnim uzemljivačem u nulovanoj mreži bez provjere iznosa pojedinih uzemljivačaRp Rz
V0 I
min min
2.5z
zp R4.0
RR
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sustavi:
• Nulovanje i zaštitno uzemljenje u istoj električnoj mreži:
1. Zaštitno uzemljenje u nulovanoj mreži:
ako se u nulovanoj mreži pojedina trošila još dodatno povezuju i na pojedinačni ili zajednički
uzemljivač, struja kvara ima dva paralelna puta od trošila do transformatora – jedan nultim vodičem,
drugi pojedinačnim ili zajedničkim uzemljivačem
Rp Rz
V0
I1
I2
I
sada je ukupni otpor petlje Rpe manji pa će
doći brže i sigurnije do prorade nadstrujnih
zaštitnih uređaja
V0 =I1Rp (I1 <<I2 zbog R0<Rp+Rz)
zbog toga je dopušteno miješanje ova dva
sustava u istoj mreži bez ikakvih dodatnih
uvjeta
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sustavi:
• Nulovanje i zaštitno uzemljenje u istoj električnoj mreži:
1. Zaštitno uzemljenje u nulovanoj mreži:
ovakvu kombinaciju nulovanja i zaštitnog uzemljenja s zajedničkim uzemljivačem često susrećemo u
mrežama vlastite potrošnje niskog napona u elektroenergetskim postrojenjima (elektranama i
transformatorskim stanicama)
sva su trošila niskog napona nulovana, a jednako tako su kućišta tih trošila i uređaja spojena na
zajednički uzemljivač objekta zbog sprječavanja pojave previsokog napona dodira uslijed kvara u
mreži visokog napona
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sustavi:
• Nulovanje i zaštitno uzemljenje u istoj električnoj mreži:
2. Nulovanje u mreži sa zaštitnim uzemljenjem:
iz istih razloga iz kojih nije dozvoljeno da se u nulovanoj mreži neko trošilo zaštitno
uzemlji pojedinačnim uzemljivačem, nije dozvoljeno niti obrnuto da se u mreži s
zaštitnim uzemljenjem pojedinačnim uzemljivačem jedno trošilo nuluje
ako se radi o mreži sa zaštitnim uzemljenjem sa zajedničkim uzemljivačem, struja
kvara ima dva paralelna puta od trošila do transformatora – jedan preko uzemljivača i
zemlje (zbog velikog otpora struja je mala) i drugi kroz spojni vod uzemljenja koji je
povezan s pogonskim uzemljenjem (ovim putem se zatvara veći dio struje kvara jer je
otpor ove petlje manji)
stoga je moguće u mreži s zaštitnim uzemljenjem sa zajedničkim uzemljivačem
provesti nulovanje pojedinih potrošača
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sustavi:
• Nulovanje i zaštitno uzemljenje u istoj električnoj mreži:
2. Nulovanje u mreži sa zaštitnim uzemljenjem:
nije dozvoljeno da se u mreži sa zaštitnim uzemljenjem neko od trošila dodatno i nuluje
dio struje kvara (preko Rz1) teče preko zaštitnog
uzemljenja Rz0, ali u pravilu veći dio struje teče preko
pogonskog uzemljenja Rp
sada je napon nulvoda V0 u pravilu nešto manji od
slučaja zaštitnog uzemljenja sa pojedinačnim
uzemljivačem u nulovanoj mreži (folija 15), ali još
uvijek može biti veći od 50 (65) V
stoga se izbjegava dodatno nulovanje trošila u mreži
sa zaštitnim uzemljenjemRp
Rz1Rz2Rz3 Rz0
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sustavi:
• zaštita uređajima diferencijalne struje u TN sustavima:
– djelovanje ove zaštitne mjere temelji se na mjerenju diferencijalne struje posredstvom transformatora
– u normalnom pogonskom stanju struja koja dolazi i odlazi iz trošila su jednake – magnetski tokovi nastali djelovanjem ovih struja međusobno se poništavaju i jezgra transformatora ostaje nemagnetizirana
– ako na izolaciji trošila nastane kvar struja greške prolazi zaštitni vodič PE i ne vraća se kroz jezgru transformatora
uslijed nastale razlike između ulazne i izlazne
struje koja prolazi kroz jezgru transformatora,
ona se magnetizira i daje vrlo brzo poticaj za
isključenje prekidača
kod trofaznih trošila, princip rada ovog uređaja
je jednak samo što kroz jezgru transformatora
prolaze sva tri fazna vodiča i prema potrebi
neutralni vodič, ali nikako ne smije prolaziti
zaštitni vodič PE
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sustavi:
• zaštita uređajima diferencijalne struje u TN sustavima:
– zaštitni uređaji diferencijalne struje kad se koriste u TN sustavima, mogu se koristiti samo u TN-S ili dijelu TN-C/S sustava gdje su neutralni i zaštitni vodič odvojeni – u TN-C sustavu gdje se koristi PEN vodič, nije moguća primjena zaštitnih uređaja diferencijalne struje
– zaštitni uređaji diferencijalne struje proizvode se za slijedeće nazivne struje:
za ispravan rad ove zaštitne mjere mora biti
ispunjen uvjet:
gdje je: Zpe impedancija petlje kvara
Vf nazivni napon mreže prema zemlji
Ia struje greške dovoljna da izazove
isklapanje uređaja diferencijalne
struje u zahtijevanom vremenu
In (A) 0.03 0.1 0.3 0.5 1
fape VIZ
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sustavi:
• zaštita uređajima diferencijalne struje u TN sustavima:
0.4 s za strujne krugove s priključnicama, za pokretna i prenosiva trošila
5 s za radijalne strujne krugove stabilnih trošila, a koji ne mogu utjecati na strujne krugove s
priključnicama
– no kod zaštitnih uređaja diferencijalne struje koji nemaju vremensku zadršku isklopna
vremena od nastanaka greške do isklapanja su vrlo kratka (0.1s)
– zbog izvanrednih karakteristika, visoke pouzdanosti te vrlo kratkih vremena isklapanja ovi
uređaji su primjenjivi u svim uobičajenim tipovima NN mreža
– u skladu s prijašnjim tehničkim normativima, u električnim mrežama gdje je primijenjeno
nulovanje, nisu se primjenjivale strujne zaštitne sklopke (uređaji diferencijalne struje) kao
sustavno rješenje – dopuštala se primjena FI sklopki za pojedinačna trošila pod uvjetom da
se masa trošila nije spajala s nulvodom (PEN) već se uzemljavala s posebnim uzemljivačem
(kao u TT sustavu)
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:
• osnovna je karakteristika IT sustava da u njemu ni jedan dio mreže, koji se nalazi pod naponom, ne smije biti
direktno uzemljen, odnosno cijela mreža mora biti izolirana od zemlje
• moguće je uzemljenje zvijezdišta samo preko velike impedancije, čija vrijednost u pravilu iznosi ~ (5-6)Un ()
• mase trošila moraju biti uzemljene - uzemljenje može biti pojedinačno za svako trošilo, skupno za nekoliko trošila
ili zajedničko za sva trošila u mreži
u slučaju proboja izolacije nekog od
faznih vodiča, prema masi trošila
poteći će struja zemljospoja male
vrijednosti zato što se njezin strujni
krug prema izvoru napajanja
zatvara preko kapacitivnih otpora i
otpora izolacije preostalih ispravnih
faznih vodiča u mreži
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:
• struju zemljospoja može se pojednostavljeno izračunati prema izrazu:
gdje je: Iz struja zemljospoja
c konstanta koja ovisi o tipu vodiča i vrsti izolacije (obično približno 0.2)
Un nazivni napon (kV)
L ukupna duljina svih vodova u promatranoj mreži (km)
za vrijeme trajanja zemljospoja faza
u kvaru poprima približno potencijal
zemlje, a dvije preostale faze
poprime prema zemlji za puta
uvećan napon
sustav i dalje može ostati u pogonu i
to je jedna od prednosti IT sustava
(A) LcUI nz
3
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:
• struja zemljospoja stvara pad napona na uzemljivaču – da se ne bi pojavio preveliki pad napona na masama
trošila mora biti ispunjeno:
gdje je: RA otpor uzemljivača mase trošila
Id struja zemljospoja u slučaju prvog spoja (kvara) zanemarivog otpora između faznog vodiča i
mase trošila
Ud dopušteni napon dodira (50 V ili 25 V)
budući je struja kvara (struja
zemljospoja) u slučaju prvog kvara
male jakosti i ne može izazvati
djelovanje nadstrujnih zaštitnih
uređaja, nužni su uređaji za nadzor
stanja izolacije koji pogonskom
osoblju dojavljuju nastanak kvara
ddA UIR
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:
• kontrolnik izolacije mora dati zvučni ili vizualni signal u slučaju kvara, a mogu biti građeni i da daju impuls za
isklapanje mreža
• u takvim mrežama potrebno je prvi kvar što brže ukloniti, jer ako se pod tim okolnostima dogodi i drugi kvar i to
u nekoj drugoj fazi, struja kvara može poprimiti znatne iznose i izazvati visoke napone dodira
• veličina struje kvara i mogući napon dodira prvenstveno ovise o načinu uzemljenja masa trošila
1. ako su mase trošila uzemljene pojedinačno ili po
skupinama, a dvije istodobne pogreške nastaju na
trošilima iz različitih skupina i na različitim fazama
na oba trošila nastupaju pojave slične kako u TT
sustavu – da se ne bi zadržao previsok napon
dodira moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti:
dBab
dAabURI
URI
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:
1. gdje je: RA otpor uzemljenja prvog sustava
RB otpor uzemljenja drugog sustava
Iab zajednička struja kvara koja mora izazvati isklapanje uređaja pod
jednakim uvjetima kao za TT sustav
2BA1
fab
ZRRZ
V3I
gdje je: Vf napon mreže prema zemlji
Z1 impedancija namota izvora i faznog
vodiča do mjesta kvara na prvom
trošilu
Z2 impedancija namota izvora i faznog
vodiča do mjesta kvara na drugom
trošilu
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:
2. ako su sva trošila u mreži uzemljena preko jednog zajedničkog vodiča na jedan
uzemljivač, kod istodobnog kvara na dva trošila u različitim fazama
struja kvara ne prolazi zemljom već od jedne faze na izvoru napajanja preko mjesta
prvog kvara, potom dijelom zajedničkog zaštitnog vodiča i natrag fazom do izvora -
nastaju slične okolnosti kao u TN-S sustavu
da se ne bi predugo zadržao previsok napon dodira mora biti ispunjen sljedeći uvjet:
a
fs
I2
V3Z
Vf napon mreže prema zemlji
Zs impedancija petlje kvara koja se sastoji od
impedancije faznih vodiča do oba trošila i
impedancije dijela zaštitnog vodiča između oba
trošila
Ia struja kvara koja mora osigurati isklapanje
zaštitnih uređaja u vremenu:
a. prema tablici za sve strujne krugove s
priključnicama i prenosivim trošilima
b. ne duljem od 5 sekundi za sve strujne krugove
stabilnih trošila bez priključnica i prenosivih trošila
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:
• u IT sustavu kao zaštitni uređaji koriste se:
– kontrolnici izolacije
– nadstrujni zaštitni uređaji
– zaštitni uređaji diferencijalne struje
• zbog vrlo malih napona dodira kod prve greške, IT sustavi se primjenjuju u
sredinama s teškim uvjetima rada kao što su rudnici i u prostorima
ugroženim od eksplozije
• osim toga u industrijskim mrežama u kojima nema jednofaznih trošila i
uvijek samo za jednu transformatorsku stanicu odvojeno
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:
• Sustav zaštitnog voda:
– opisanom IT sustavu s kontrolnikom izolacije odgovara, prema prijašnjim tehničkim
normativima, zaštitna mjera od previsokog napona dodira nazvana sustav zaštitnog voda
– u pogledu izoliranja zvjezdišta mreže od zemlje nema razlike između stare i nove tehničke
regulative
– glede uzemljenja, masa trošila sustav zaštitnog voda predviđa samo jedan uzemljivač i
zaštitni vod za sva trošila na koji se spajaju i sve ostale pristupačne metalne mase (strani
vodljivi dijelovi)
– otpor zaštitnog uzemljenja RA je ograničen i ne smije biti veći od 20
– obvezna je primjena uređaja za trajan nadzor stanja izolacije sa zvučnom ili svjetlosnom
signalizacijom za neispravno stanje (unutarnji otpor uređaja ne smije biti manji od 15 k)
Zaštita isključivanjem
• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:
• Sustav zaštitnog voda:
– ako se ne može postići otpor uzemljivača od 20 , u mrežu se mora postaviti
relej koji nadzire napon zaštitnog voda prema zemlji i koji isključuje cijelu mrežu
ako taj napon prijeđe granicu dopuštenog napona dodira 65 (50) V
– prijašnji tehnički propisi za izvođenje električnih instalacija u zgradama nemaju
odredbu o brzom isključivanju u slučaju drugog kvara - takve zahtjeve
postavljaju jedino tehnički normativi za električne instalacije u rudnicima i
prostorima ugroženim od eksplozije