kvaliteta opskrbe elektriČnom energijom
TRANSCRIPT
KVALITETA OPSKRBE ELEKTRIČNOM ENERGIJOM
V
Prof.dr.sc. Tomislav TomišaZavod za visoki napon i energetiku
FER Zagreb
UZEMLJENJEUZEMLJENJE
Uzemljivački sustavi: POGONSKO UZEMLJENJEZAŠTITNO UZEMLJENJEGROMOBRANSKO UZEMLJENJE
Funkcija: - zaštita i ispravan rad uređaja- osiguranje kvalitetne električne energije- zaštita ljudi
Zahtjevi:
- prevencija izravnih šteta pri kratkom spoju i udaru groma - održanje napona dodira i koraka u sigurnim granicama- osiguranje funkcionalnosti elektroničkih uređaja
UzemljivaUzemljivaččkiki sustavisustavi
POGONSKO UZEMLJENJEPOGONSKO UZEMLJENJE- uzemljenje metalnih dijelova koji pripadaju strujnim krugovima elektroenergetskog postrojenja (npr. zvjezdište transformatora)
GROMOBRANSKO UZEMLJENJEGROMOBRANSKO UZEMLJENJE- uzemljeni metalni dijelovi koji štite postrojenje i ljude od izravnog udara groma
ZAZAŠŠTITNO UZEMLJENJETITNO UZEMLJENJE- uzemljenje metalnih dijelova električnih postrojenja koji ne pripadaju strujnim krugovima, radi zaštite ljudi od opasnoga dodirnog napona i napona koraka
Spoj sa zemljom → Jednopolni kratki spoj
IZ ~ kA
IKS
IZ
PRIJENOSNA MREŽA (400 kV, 220 kV, 110 kV)
ELEKTRANA DISTRIBUCIJA
RKRZ
VISOKI NAPON
SREDNJI NAPON
IZ
DISTRIBUTIVNA MREŽA (35 kV, 20 kV, 10 kV)
VISOKI NAPON NISKI NAPON
RK
CZ
Spoj sa zemljom → Dozemni spoj
IZ ~ A
NISKI NAPON
IEC 60354 tri vrste sustava uzemljenja TN, TT i IT
Prvo slovo označava način spoja izvora sa zemljom:
T – izravan spoj zvijezdišta sa zemljom (latinski: terra)I – izolirano zvijezdište
Drugo slovo označava način spoja trošila sa zemljom:
T – izravan spoj kućišta sa zemljomN – spoj kućišta sa zemljom preko mreže
- posebni N i PE vodovi
- međusobno spojeni samo u blizinizvijezdišta transformatora
L1, L2, L3 – fazni vodoviN – neutralni (nul) vodPE – zaštitni vod (Protective Earth)
TN-S sustav
PEN – zajednički nul i zaštitni vod
- između transformatorske stanicei glavnog razvodnog ormara uobjektu
TN-C sustav
- zajednički PEN vod od transformatorske stanice do glavnog razvodnog ormara
- posebni N i PE vodovi u instalacijiobjekta
TN-C-S sustav
TT sustav
- trošila (instalacija) imaju posebnouzemljenje nezavisno od uzemljenjatransformatorske stanice
- pri zemljospoju na kućištu se javljanapon → potreban nadzor
naponska zaštitna sklopka (ZN)
- danas se više ne koriste ZN sklopkenego strujne zaštitne sklopke (FID)RCD = Residual Current Device
IT sustav
- izvor nema izravnu vezu sa zemljom
- postoji samo kapacitivna sprega(visokoimpedantna)
- potreban je nadzor izolacije
uređaji za nadzor izolacije
ElektriElektriččka svojstva zemljeka svojstva zemlje
površina plohe P, Q:
A = B x H
otpor između ploha P i Q:
RP-Q = ρE L / A
PlohaP
PlohaQ
ρE = specifični otpor [Ωm] A = 1 m2 , L = 1 m →
SpecifiSpecifiččni otpor tlani otpor tla ρρEE definicija
B = 1 mH = 1 m →
Mjerenje specifičnog otpora tla
- proračun uzemljivača- geoelektrička ispitivanja (slojevi) E
dubina zatvaranjastruje: h ≈ a
- za struju industrijske frekvencije (50-60 Hz):
SpecifiSpecifiččni otpor tla ni otpor tla (1)
ρE → jako ovisi o vlažnosti
SpecifiSpecifiččni otpor tla ni otpor tla (2)
ilovačaglinahumus
Značajke uzemljivača
Otpor rasprostiranja- električni otpor uzemljivača prema neutralnoj zemlji
Konfiguracija- oblik naponskog lijevka- naponi dodira i koraka
Otpor uzemljenja = Otpor uzemljenja = RRDD + + RRZZ
RRD = otpor zemljovodaRZ = otpor rasprostiranja
RRD << << RRZ
Otpor rasprostiranja (1)
l
ŠŠtapnitapni uzemljivauzemljivačč
Otpor rasprostiranja (2)
Trakasti uzemljivaTrakasti uzemljivačč
Otpor rasprostiranja (3)
PolukuglastiPolukuglasti uzemljivauzemljivačč
Otpor rasprostiranja (3)
MreMrežžasti uzemljivaasti uzemljivačč
Mrežasti uzemljivačarmatura u temeljima → temeljni uzemljivač
Naponski lijevak (1)
- raspodjela potencijala na površini tla u okolini uzemljivača
Iz
ŠTAPNIUZEMLJIVAČ
Rz*Iz
Ud
POTENCIJAL NEUTRALNE ZEMLJE
Naponski lijevak (2)
EkvipotencijalneEkvipotencijalne linijelinije Trodimenzionalni prikazTrodimenzionalni prikaz
bliže linije → veći napon dodira/koraka
Naponi dodira i koraka (1)Napon dodira Napon dodira –– potencijal između metalnog dijela i stajališta
koji se može premostiti dodirom (1m)
Napon koraka Napon koraka –– potencijal tla koji se može premostiti korakom (1m)
Napondodira
Naponkoraka
Napondodira
Naponkoraka
Rd
Rk
1m1m 1m1m
uzemljivački prstenuzemljivačuzemljivač
površina tla površina tla
oblikovaninaponskilijevaknaponski lijevak
Naponuzemljivača
Naponi dodira i koraka (2)
← vrijeme isključenja
dozvoljeni napondodira i korakatijekom trajanjakratkog spoja
Ud (t>3s) = 65 V
Utjecaj struje na ljudsko tijelo
Rd = otpor između ruke i stopala 1 ÷ 2 kΩRk = otpor između dva stopala 2 ÷ 3 kΩ
prosječni otpor → 2 kΩ
Jakost struje Utjecaj100 μA granica osjetljivosti1÷ 5 mA osjećaj boli
5 ÷ 10 mA pojačana bol10 ÷ 20 mA izrazita bol, grčenje
30 mA smetnje disanja40 ÷ 60 mA gušenje
75 mA fibrilacija
Djelovanje groma (1)
OptiOptiččko djelovanje ko djelovanje →→ munjamunja
-- zrazraččenje vruenje vrućće plazme (3000e plazme (3000ººC)C)-- svjetlosni promjer 5 svjetlosni promjer 5 –– 30 cm30 cm-- promjer strujnog kanala 1 mm promjer strujnog kanala 1 mm
-- linijska munjalinijska munja-- trakasta munjatrakasta munja-- perlastaperlasta munjamunja-- kuglasta munjakuglasta munja
Djelovanje groma (2)
Zvučno djelovanje → grmljavina
- nastaje nakon prestanka toka struje pražnjenja - oslobađa se tlak plazme → tlačni val- val se radijalno širi u prostor → zvučni efekt
Djelovanje groma (3)Udar groma u elektriUdar groma u električčnu nu instalaciju
- udarni val se širi instalacijomprema zemlji
preskok napondodira ikoraka