ElPos_predavanje_10_web_2014-15

Električna postrojenjaSekundarni sustavi u električnim postrojenjimaProf. dr. sc. Slavko Krajcar; Prof. dr. sc. Ante Marušić

© FER-ZVNE 2014/15 – Električna postrojenjaProzirnica br. 2

Sadržaj i raspored

Predavanje 1 – Podjela cvrčaka, O predmetu, Liberalizacija30.09.14.

07.10.14.

Predavanje 3 – 3f sustavi14.10.14.

Predavanje 4 – Modeliranje 1 (transformator)21.10.14.

Predavanje 5 – Modeliranje 2 (generator + ostalo)28.10.14.

Predavanje 6 – Proračun kratkog spoja04.11.14.

MI

Predavanje 7 – Glavni elementi postrojenja02.12.14.

Predavanje 8 – Sklopni uređaji niskog naponaxx.12.14.

Predavanje 9 – Energetski i mjerni transformatori09.12.14.

Predavanje 10 – Sekundarni sustavi i sheme spoja16.12.14.

Predavanje 11 – Zaštitaxx.01.15.

Predavanje 12 – Završna poglavlja (mjerenja, komp. jalove snage, uzemljenje, izolacija)xx.01.15.

ZI

Predavanje 2 – Elektroenergetski sustav

© FER-ZVNE 2014/15 – Električna postrojenjaProzirnica br. 3Prozirnica br. 3

Gdje smo?

Uvod

Simetrične komponente

Modeliranje elemenata sustava

- (transformatori, generatori, prigušnice, vodovi, trošila)

Proračun kratkog spoja

Elementi postrojenja

- Sabirnice, izolatori, rastavljači, uređaji za prekidanje struje

- Sklopni uređaji niskog napona

- Energetski transformatori, mjerni transformatori

Sekundarni sustavi u postrojenjima; Sheme spoja Danas


Principna shema sustava zaštite i vođenja DV polja

ST

NT

P

R11 R12

R3

R2

S1

S2

3 50Hz, 110 kV

OP

~

800/5/5 A

110/3 / 0,1/3 / 0,1/3

DV

ZAŠTITA MJERENJE

IsključenjeUpravljanje

VOÐENJE

Nadzor

-Q1

-Q0

-T1

-T5

-Q9

-Q8

DV POLJE


Sekundarni sustavi u postrojenju

Signalizacija (svjetlosna, zvučna, ekranska; lokalna/daljinska)

Mjerenje (pogonsko, obračunsko)

Upravljanje (blokade aparata, upravljanje aparatima;

lokalno/daljinski)

Regulacija i lokalna automatika (transformatora)

Zaštita (generatora, transformatora, nadzemnih vodova i kabela,

sabirnica, motora, prigušnica, maloomskih otpornika i

kompenzacijskih prigušnica, ...)

Nadzor (transformatora, prekidača, elektroenergetskog sustava)


Pomoćni strujni krugovi i uređaji u elektroenergetskom postrojenju

Akumulatorska baterija (48, 110, 220 VDC)

Razvodna ploča istosmjernog napona

Razvod istosmjernog napona (48, 110, 220 VDC)

Izvori izmjeničnog napona (SN ili NN mreža, transf. vlastite potrošnje, DEA,

DC/AC pretvornik)

Razvodna ploča (ormar) vlastite potrošnje

Razvod izmjeničnog napona (400/231 VAC)

Komunikacijski sustav unutar postrojenja, te prema dispečerskom centru)

Sustav za gašenje požara TR, GEN (CO2, H20)

Kompresorsko postrojenje – starije rješenje upravljanja aparatima - ukida se

Razvod komprimiranog zraka – starije rješenje upravljanja aparatima - ukida se


Sustav zaštite i vođenja

Nadzor i upravljanje (vođenje) trebaju biti organizirani hijerarhijski na tri razine:

- razina polja (aparata),

- razina objekta i

- razina nadređenog centra upravljanja.

Funkcije nadzora i upravljanja, te zaštite, na VN razini,moraju biti potpuno odvojene i

nezavisne jedna o drugoj, dok se na SN razini dozvoljava njihova integracija u

jednom uređaju.

Zaštita elemenata EES-a mora funkcionirati čak i u slučaju kvara dijela ili cijelog

sustava nadzora i upravljanja.

Isti zahtjev se postavlja i na upravljanje aparatima i osnovna mjerenja na razini polja.

Blokade su sastavni dio vođenja, koje se uvijek mora tretirati tako da se osigura

funkcionalnost cijelog sustava, od polja preko objekta do nadređenog centra.

Rješenje zaštite, nadzora, upravljanja i mjerenja projektira se uvijek tako da se

jednostavno može proširivati dodavanjem novih polja i funkcija, a da se pri tome ne

narušava do tada postignuta funkcionalnost sustava.


Upravljanje (lokalno, daljinski)

Razine upravljanja su organizirane strogo hijerarhijski. U svakom trenutku treba

poštovati princip subordinacije, tj. u istom trenutku nadležnost za upravljačkom

akcijom može biti pridodijeljena samo jednoj razini. Najviši prioritet ima najniža

razina (lokalno na razini polja) i uvijek niža razina (višeg prioriteta) može oduzeti

nadležnost višoj razini (nižeg prioriteta), dok obrat ne vrijedi.

Svi procesni podaci raspoloživi na razini objekta istodobno su raspoloživi i za

funkciju daljinskog upravljanja u nadređenom centru. Postrojenje se povezuje s

nadređenim centrom na prijenosnoj razini uvijek preko dva neovisna

komunikacijska puta, uz omogućen automatski izbor prijenosnog puta.

Blokade aparata (rastavljača) su sastavni dio upravljanja. Uzdužne i poprečne

blokade bilo na razini polja ili cijelog objekta rješavaju se ožičenjem (starije

rješenje) ili programski (novije rješenje).

Opće je pravilo da se sve izdane komande na svim razinama i upravljačkim

mjestima u normalnom pogonu moraju prije izvršenja podvrgnuti provjeri

zadovoljenja svih unaprijed zadanih uvjeta blokada.


Nadzor

Funkcija nadzora ostvaruje se na svim razinama, uz napomenu da je

nadzor moguć istodobno na svim razinama. Pravilo je da niti jedno

stanje koje bi moglo ugroziti siguran rad i pogon ne smije ostati

neregistrirano. Svi događaji se bilježe i arhiviraju na jednom od

raspoloživih medija u samom objektu.

Unapređenje funkcije nadzora ostvaruje se kroz mogućnost trajnog

bilježenja procesnih podataka u objektu i njihov dohvat s udaljenih

lokacija. Arhivirani podaci se koriste za naknadne analize djelovanja

zaštite, pogonskih događaja, te pri održavanju.


Mjerenja

Pogonska mjerenja (U, I, P, Q, f)

Obračunska mjerenja (energetska mjerenja)

Pogonska mjerenja su sva ona mjerenja koja su u funkciji vođenja

samog objekta i prikazuju se na svim razinama vođenja

Obračunska mjerenja služe isključivo za funkciju obračuna električne

energije i nisu izravno uključena u sustav nadzora i upravljanja, nego

su uključena u sustav za prikupljanje, daljinski prijenos i obradu

obračunskih i energetskih podataka u mreži HEP-a


Komunikacija

Komunikacija unutar objekta se rješava pomoću ožičenih ili optičkih veza bilo kao

lokalna mreža (LAN) ili veza točka-točka vrlo visoke raspoloživosti i kvalitete. Za

komunikaciju s numeričkom uređajima (npr. zaštitnim uređajima) danas se

najčešće koriste optičke veze.

Komunikacijski protokoli moraju odgovarati međunarodnim IEC standardima,

odnosno normama (npr. IEC 60870, IEC 61850).

Pri rješenju ovog sustava, zbog izrazito narasle potrebe za komunikacijama na

lokalnoj razini potrebno je posvetiti posebnu pozornost broju podataka koji se

može pojaviti u havarijskom slučaju.

Ni u kom slučaju se ne smije dogoditi da zbog problema u komunikaciji na lokalnoj

razini dođe u pitanje bilo koja funkcija lokalnog ili daljinskog sustava upravljanja i

nadzora.

Zato treba koristiti komunikacijska rješenja koja višestruko nadmašuju (faktor

1000) izračunati informacijski promet.

Električna postrojenjaSheme spoja glavnih strujnih krugova

Prof. dr. sc. Slavko Krajcar; Prof. dr. sc. Ante Marušić


Sheme spoja glavnih strujnih krugova

Izrada sheme spoja glavnih strujnih krugova je prvi korak pri projektiranju

postrojenja

Ona prikazuje:

- Broj transformatora, broj generatora i broj odvoda te način njihova

međusobnog spoja

- Predviđene aparate u svakom odvodu

- Predviđena mjerenja i zaštitu

- Predviđenu signalizaciju i upravljanje

U postrojenju razlikujemo:

- Glavni strujni krug – protjecan strujom tereta

- Strujni krug mjerenja i zaštite – spojen na sekundar mjernih transformatora

- Pomoćni strujni krug – napajan iz posebnog (= ili ~) izvora


Vrste shema spoja: jednopolna shema

Prikazani su samo glavni strujni

krugovi

Shematski su (bez spojeva) pored

svakog odvoda prikazani mjerni i

zaštitni uređaji

Navedene su glavne veličine

karakteristične za pojedine uređaje

iz sheme

A I>

3~50 Hz, 35 kV

400 A

400 A

600 MVA

350/5 A

15 VA, kl.1

ili


Vrste shema spoja: jednopolnashema (primjer)


Transformatorska stanica x/0,4 kV

mjerni terminal (I, U, P, cos fi, f …) *releji sa signalnim značkama za prijenos signala nadtemperaturne i Buchholz zaštite **

*

**

**


Vrste shema spoja: principnashema

Prikazane su samo sabirnice,

odvodi i sklopni aparati

pojednostavljenim simbolima

Prikazuje međusobnu

povezanost odvoda


Vrste shema spoja: principnashema (primjer)


Vrste shema spoja: shema djelovanja

Tropolni prikaz glavnog strujnog

kruga, krugova mjerenja i zaštite te

krugova signalizacije i upravljanja

Pri tome se ne vodi računa o

stvarnom prostornom rasporedu

aparata

Na slici radi preglednosti prikaza

nisu prikazani krugovi

upravljanja i signalizacije

A

+

na svitak za

upravljanje prekidačem

350/5 A

15 VA, kl.1

400 A

400 A

600 MVA

3~50 Hz, 35 kV, Cu 50 ×10

I> I>

0-350 A


Vrste shema spoja

Shema vezivanja:

- Uzima u obzir i prostorni smještaj aparata

- Prikazane su sve stezaljke na aparatima, redne stezaljke na koje se spajaju

kabeli i čije oznake moraju odgovarati oznakama u samom

rasklopnom/razvodnom postrojenju

- To je izvedbena shema rasklopnog/razvodnog postrojenja

- Ova se shema danas sve češće susreće s dispozicijskim nacrtom i tablicom

vezivanja

Strujna shema:

- Prikaz djelovanja pomoćnih strujnih krugova zbog jednostavne i efikasne

kontrole ispravnosti spoja

- Ne prikazuje prostorni raspored aparata i kontakata


Strujna shema i shema djelovanja(primjeri)

L

N

11

S2VR1

VR1S1S1

5

44

33

6

02

TB2

TB1

BR1

S1

S2

1

2

1

2

7

8

4

3

2

1

TB1

4

2 2

L1

L2

L3

N

4 7 8 9 6

TB1

TB2

4

3

2

1 3 5

4 6

1

2

2

1

BR1

10 11 12 13

14 15 16

7

8

1

2

VR1

1

2

3

4 M

3~ 16 kW; 955min

-1

__02__

EZ6/25

01NV0-0050/100

__S1__

CNR80

ZG63/10-2/2

__S2__

CN20

__W1__

10 Ω


Izbor sheme glavnih strujnihkrugova (1)

Okolnosti koje utječu na izbor sheme glavnih strujnih krugova

postrojenja:

- Uloga i važnost postrojenja u mreži:

- Potrebno je razmotriti utjecaj kvarova, te radova (npr. održavanje) na raspoloživost

opskrbe potrošača koji se iz njega napajaju

- Napon postrojenja:

- Smještaj postrojenja: elektrana, prijenosna mreža, razdjelna (elektroprivredna ili

industrijska) mreža

- Broj i snaga transformatora

- Broj i prijenosna moć priključenih vodova

- Pogonski zahtjevi

- Mogućnost odvojenog pogona dijelova postrojenja, tzv. pogonska elastičnost

- Moguća potreba proširenja postrojenja



Okolnosti koje utječu na izbor sheme glavnih strujnih

krugova:

- Raspoloživost

- U nekim postrojenjima može se zahtijevati da se svi radovi na održavanju i popravkama

kvarova obavljaju bez prekida pogona ili s prekidom pogona samo u dijelu postrojenja,

odnosno samo u vrijeme nekih radova

- Ponekad se nastoje osigurati rezervni putovi napajanja potrošača u uvjetima kvara

- Kriterij sigurnosti n-1

- Prilike za vrijeme kratkog spoja i zemljospoja

- Zbog uporabe standardnih i/ili jeftinijih sklopnih aparata koriste se postupci za

smanjivanje vrijednosti struje kratkog spoja i zemljospoja



Kriteriji za izbor sheme glavnih strujnih krugova:

- Ekonomičnost

- Pouzdanost opskrbe (pojave kvarova)

- Raspoloživost (u izvanrednim pogonskim prilikama poput

kvarova u postrojenju, popravaka i održavanja)

- Pogonska elastičnost

- Jednostavnost (radi smanjenja vjerojatnosti pogrešnih

manipulacija i jednostavnijeg vođenja pogona)


Sheme spoja odvoda (1)

Radovi u postrojenjima i kvarovi na

sabirnicama nisu česti, stoga su

jednostruke sabirnice odgovarajuće

rješenja ako se u odvodima nalaze

potrošači manje osjetljivi na prekide

napajanja

Napon svih odvoda je jednak, pa se

mjerenje napona i frekvencije izvodi u

mjernom polju

Jednostruke sabirnice:

- Koriste se u postrojenjima s malo odvoda

- Svaki rad na sabirnicama (npr. održavanje), kao i svaki kvar na sabirnicama zahtjeva

obustavu pogona sabirnica, pa prema tome i svih odvoda



p, r = prosječan broj

prekidača i rastavljača po

odvodu u postrojenju s n

odvoda

Jednostruke sabirnice s uzdužnim rastavljačem (a) i prekidačem (b):

- Moguć je odvojen pogon pojedinih grupa potrošača

- Najčešće se koriste na niženaponskoj strani u transformatorskim stanicama s dva

energetska transformatora

- Nedostatak: grupiranje potrošača potrebno provesti u fazi izgradnje

A

a) b)



Dvostruke sabirnice:

- Glavni razlozi uporabe dvostrukih sabirnica u

postrojenjima su:

- Povećana elastičnost pogona

- Povećana pouzdanost pogona

Moguć je pregled, održavanje i kvar jednog

sustava sabirnica bez prekida pogona na

drugom sustavu

Svaki odvod se mora moći priključiti na

jedne i druge sabirnice

Na slici je prikazana najjednostavnija

izvedba, tzv. europska izvedba (najčešće

se koristi u Hrvatskoj)

U slučaju kvara na prekidaču nužna je

obustava pogona u odvodu

I

II



Pomoćne sabirnice se koriste

za napajanje odvoda čiji je

prekidač u kvaru

Pomoćne sabirnice mogu se na

analogan način koristiti u slučaju

kvara na prekidaču bilo kojeg

odvoda

Pomoćne sabirnice:

- Postrojenje s jednostrukim sabirnicama:

- Slika a) prikazuje normalno pogonsko stanje – pomoćne sabirnice nisu u pogonu

- Slika b) prikazuje izvanredno pogonsko stanje – održavanje ili kvar na prekidaču p1

a) b)

p1 pRpR p1



Pomoćne sabirnice (postrojenje

s dvostrukim sabirnicama):

- Ukoliko se radi o postrojenju s

dvostrukim sabirnicama također se

mogu koristiti pomoćne sabirnice

kako bi se ostvarila rezerva za

prekidače u odvodima

- Pomoćne sabirnice se preko dva

rastavljača i rezervnog prekidača

mogu spojiti na oba sustava glavnih

sabirnica

- U normalnom pogonskom stanju

postrojenja pomoćne sabirnice se ne

koriste

I

II


Spojno polje

Spojno polje se sastoji od dva

rastavljača i prekidača (slika a)

Ukoliko su dvostruke sabirnice

uzdužnim rastavljačima podijeljene

na dva dijela (slika b), u spojnom

polju treba predvidjeti po dva

rastavljača sa svake strane

prekidača – na taj su način moguće

sve kombinacije spajanja dijelova

sabirnica

Spojno polje se koristi u postrojenjima s višestrukim sabirnicama u kojima je

moguć zajednički pogon (međusobno spajanje) više sustava sabirnica

Njegova uporaba ima smisla samo u postrojenjima s jednim prekidačem po odvodu

(europska izvedba) – u postrojenjima s dva prekidača po odvodu ulogu spojnog polja može

preuzeti bilo koji od njih

I

II

I

II

a) b)


Sheme spoja mjernog polja

Mjerenje napona moguće je

izvesti u svakom odvodu, npr

prilikom primjene kombiniranih

strujno/naponskih mjernih

transformatora

Mjerenje napona izvodi se i u

transformatorskim poljima u

kojima se mjeri obračunska

energija (priključak NMT bez

rastavljača)

Za mjerenje napona na sabirnicama koriste se naponski mjerni transformatori (u

pravilu tronamotni) koji se priključuju na sabirnice u zasebnom polju (mjernom

polju)

Naponski transformatori se na sabirnice redovito priključuju preko sabirničkih

rastavljača, a na SN (do 35 kV) i preko osigurača

10 kV 110 kV10 kV

a) b) c)


Sheme spoja transformatoraSpoj sa sabirnicama (1)

Ako je napajanje moguće samo s jedne strane,

dovoljno je sklopni aparat, te uređaj za zaštitu

od kratkog spoja (prekidač, zaštitni relej,

osigurač) postaviti samo na stranu dovoda

električne energije

Za zaštitu transformatora male snage umjesto

prekidača i releja koriste se osigurači, ali samo

kada je rastavljačem moguće prekinuti struju

praznog hoda

Umjesto rastavljača češće se koristi rastavna

sklopka u seriji s osiguračem, jer se na taj način

mogu prekidati i pogonske struje i struje kratkog

spoja

Ukoliko je napajanje moguće s obje strane, tada

je potrebno prekidače i zaštitu od kratkog spoja

predvidjeti s obje strane transformatora

a)

elektrane

b)

elektrane


Sheme spoja transformatoraSpoj sa sabirnicama (2)

Ukoliko u postrojenju postoje dva ili više

transformatora u paralelnom radu, bez

obzira da li je napajanje moguće samo s

jedne strane ili s obje, prekidače i zaštitne

uređaje nužno je predvidjeti s obje strane

transformatora

U slučaju kvara na jednom transformatoru

dolazi do isklapanja samo oštećenog

transformatora


Sheme spoja transformatoraSpoj zvjezdišta (1)

Kada je zvjezdište transformatora izolirano

od zemlje, često se između zvjezdišta i

zemlje postavlja i odvodnik prenapona

Odvodnik prenapona se ponekad koristi i

kada je predviđeno neposredno uzemljenje

zvjezdišta (kada je zvjezdište uzemljeno

odvodnik prenapona je premošten preko

rastavljača)

Zvjezdište transformatora može biti:

- Izolirano prema zemlji (slika a)

- Neposredno uzemljeno (slika b)

- Spojeno sa zemljljivačem preko djelatnog otpora (maloomskog otpornika) ili prigušnice (c)


Sheme spoja vodova (vodno polje) (1)

Osim sabirničkog rastavljača i prekidača, u odvod

zračnog voda ili kabela, na izlazu iz postrojenja (tzv.

vodno polje) postavljaju se:

- Izlazni rastavljač

- Omogućava vidljivo rastavljanje postrojenja od nadzemnog

voda ili kabela

- Isklopljeni rastavljač omogućava pregled i popravak

prekidača bez opasnosti po osoblje od napona isključenog

voda, bilo da taj napon dolazi iz elektrane na drugom kraju

voda, bilo da je posljedica atmosferskih pražnjenja

- Rastavljač za uzemljenje

- Obično je izveden na istom postolju s izlaznim rastavljačem

- Služi za neposredno spajanje sa zemljom zračnog voda ili

kabela

- Odvodi naboj koji je preostao nakon isklapanja voda ili

kabela, odnosno da odvede napon koji bi se mogao pojaviti

za vrijeme prekida pogona kako bi se zaštitilo osoblje pri

radovima

rastavljač za

uzemljenje

izlazni

rastavljač



U svaki odvod zračnog voda postavlja se

slog odvodnika prenapona (po jedan u

svaku fazu) radi zaštite postrojenja od

prenapona

Slog naponskih transformatora, ukoliko je

potreban, spaja se iza prekidača, kako bi se

mogao izmjeriti napon voda i prije nego što

je prekidač uklopljen

Kada je zračni vod, ili kabel, na drugom

kraju spojen s mrežom u kojoj nema izvora

energije, ne treba predvidjeti naponske

transformatore u odvodu:

- Ako vod nije spojen na sabirnice, sigurno je da nije pod

naponom

- Na početku voda vlada upravo napon sabirnica kada je

vod spojen na njih (napon sabirnica se mjeri u mjernom

polju)

F

T

VFP

VFK

VFP

F

T

VFK

naponski

transformator

naponski

transformator

VFP – visokofrekvencijska

prigušnica

VFK – visokofrekvencijski

kondenzator

F – filter

T – telekomunikacijski uređaj

a) b)



Kada je zračni vod, ili kabel, na oba kraja

spojen s mrežom u kojoj ima izvora energije,

treba predvidjeti naponske transformatore u

odvodu:

- Da bi se prije priključenja prekidača znalo da li je

vod pod naponom

- Naponski transformatori mogu poslužiti i za

sinkronizaciju dva dijela mreže

Slika prikazuje vod koji ujedno služi i za

prijenos signala zaštite i govora, koji se

prenose pomoću visokofrekvencijskog signala

Da bi se u vod mogle slati i iz njega preuzimati

visokofrekvencijski signali na vodič se spaja

visokofrekvencijski kondenzator (on je za VF

struje mali otpor, a za struje industrijske

frekvencije velik otpor)

F

T

VFP

VFK

VFP

F

T

VFK

naponski

transformator

naponski

transformator


prigušnica

VFK – visokofrekvencijski

kondenzator

F – filter


a) b)



Visokofrekvencijska prigušnica

sprječava širenje visokofrekvencijskih

impulsa po cijeloj mreži, a i kako bi se

smanjila potrebna snaga

visokofrekvencijskih signala

VF prigušnica i VF kondenzator

najčešće se smještaju samo u jednu

fazu i to iza izlaznog rastavljača i

rastavljača za uzemljenje kako bi se

omogućila komunikacija i kada vod nije

u pogonu

S razvojem komunikacijske tehnologije,

te ugradnjom optičkih kabela u zaštitno

uže VN voda, ovaj način VF veze po

dalekovodu se postepeno napušta.

F

T

VFP

VFK

VFP

F

T

VFK

naponski

transformator

naponski

transformator


prigušnica

VFK – visokofrekvencijksi

kondenzator

F – filter


a) b)


Sheme spoja za smanjenje struja kratkog spoja (1)

Smanjenje struja kratkog spoja može

se postići izbjegavanjem spajanja

transformatora na strani nižeg napona

U tom slučaju mogu se pojaviti

problemi vezani uz pouzdanost

opskrbe što je moguće barem

djelomično riješiti ugradnjom uzdužnog

rastavljača u sabirnice

Struje kratkog spoja mogu se smanjiti izborom prikladne sheme spoja i bez

posebnih prigušnica

Smanjenje struja kratkog spoja naročito je važno za postrojenja nižeg napona, jer

se tako mogu smanjiti investicije za njihovu izgradnju (mogu se koristiti sklopni

aparati manje prekidne moći)

35 kV

10 kV



S obzirom na prilike pri kratkom spoju

povoljnije je da je relativni napon kratkog spoja

prigušnice veći, a prolazna nazivna snaga

(nazivna struja) manja (Xpr ~ u/Sn)

S druge strane, smanjenjem nazivne struje

prigušnice smanjuje se elastičnost veze

između dva dijela sabirnice

Pri tome je struja kratkog spoja uvijek veća

nego u prethodnom primjeru odvojenih

sabirnica

Ugradnjom prigušnice u sabirnice među transformatorske priključnice na strani

nižeg napon moguće je postići smanjenje struje kratkog spoja pri čemu je

istovremeno omogućena i opskrba potrošača na oba dijela sabirnice iz oba

transformatora

35 kV

10 kV



Općenito, nije povoljno postavljati prigušnice

među odvode jer tada u kratkom spoju kroz

prigušnicu teče samo dio te struje

Stoga se prigušnica nastoji postaviti tako da kroz

nju prolazi ukupna struja kratkog spoja

Kod ovog pristupa prigušnica smanjuje struje

kratkog spoja za grupu odvoda

Stoga je ovaj pristup povoljan kada postoji puno

odvoda

Uporaba prigušnica za smanjenje struja kratkog

spoja ima smisla samo ukoliko je na taj način

moguće koristiti sklopne aparate manje prekidne

moći - u suprotnom slučaju uštede su male


Priključak transformatora na sabirnice

Ovisi o obliku postrojenja (broju sabirnica) i broju transformatora

a) Priključak na jednostruke sabirnice

b) Priključak dva transformatora na jednostruke sabirnice

c) Priključak dva transformatora na dvije sabirnice niskog napona

a) b) c)

NN NNNN


Sheme spoja industrijskih mreža (1)

Za industrijske mreže je karakteristično:

- Velika gustoća opterećenja (60-800 W/m2)

- Opterećenje je vremenski jednoličnije (godišnje vrijeme korištenja

maksimalnog opterećenja 4000-7000 h/god.)

- U Hrvatskoj se industrija uobičajeno napaja iz javne elektroprivredne

mreže (pogotovo srednja i mala industrija), a samo neke veće industrije

raspolažu i vlastitim elektranama iz kojih se djelom (rijetko u potpunosti)

opskrbljuju električnom energijom i to iz razloga:

- Pouzdanost pogona (industrija “osjetljiva” na prekide opskrbe)

- Tehnološke potrebe (npr. potreba za toplinskom i električnom energijom može

opravdati izgradnju elektrane-toplane)



Priključak industrije na javnu mrežu:

- Naponska razina ovisi o:

- Potrebnoj snazi

- Zahtijevanoj pouzdanosti opskrbe električnom energijom

- Raspoloživoj lokalnoj mreži

- U Hrvatskoj se industrija priključuje na sljedeće napone:

- 110 kV, 35(30) kV, 20 kV i 10 kV

- Samo vrlo velike industrije se priključuju na napon 110 i 220 kV

- Na niski napon (0.4 kV) priključuju se vrlo mali pogoni (obrtnički pogoni)

- Ako je srednja ili veća industrija priključena na 35 kV ili 110 kV javnu

elektroprivrednu mrežu, s obzirom da industrijski potrošači trebaju električnu

energiju na nižem naponu (koriste se naponi: 231(400) V, 500 ili 660 V, 3 kV,

6 kV i 10 kV) bit će potrebno ugraditi određeni broj transformatora




- Bit će potreban to veći broj transformatora što je veće industrijsko postrojenje

odnosno ukoliko je postrojenje više prostorno rasprostranjeno

- Kod manjih industrijskih postrojenja potrošači trebaju samo električnu energiju

na niskom naponu (npr. 400/231) V ili eventualno 500 (660) V)

Potrošači na

400 (231), 500,

660 V

asinkroni motori i rjeđe

sinkroni motori

trofazni do 300 kW

jednofazni do 1 kW

manje elektrolučne peći i elektrokemijska postrojenja

rasvjeta

Potrošači na 3,

6, 10 kV

asinkroni motori i rjeđe

sinkroni motori

6 kV do 400 kW

10 kV do 630 kW

veće elektrolučne peći i elektrokemijska postrojenja

približne

ekonomske

granice




- U industrijskim mrežama često su potrebni motori od vrlo malih snaga

(0.1 kW) do velikih (iznad 1 MW), stoga je potrebno uz što manje naponskih

razina zadovoljiti sve potrebe

- Za priključak motora najčešćih nazivnih snaga, ukoliko ih ima puno u

industrijskom postrojenju, optimalno je umjesto 400/231 V koristiti napon 500 ili

660 V (standardiziran od IEC)

- Konstrukcija i cijena motora je za te napone u principu jednaka onoj za napon

400/231 V, ali se postiže:

- Veća ekonomska gornja granica snage motora

- Struja motora je manja pa je kabelska mreža jeftinija

- Struja kratkog spoja u niskonaponskoj mreži je manja

- Poboljšano upuštanje motora



Priključak industrije na elektroprivrednu mrežu:

- Kako je za potrebe rasvjete i ostalih manjih trošila

potrebno raspolagati naponskom razinom 400/231 V

primjena napona 500 ili 660 V opravdana je samo ako se

radi o većem broju motora u jednom pogonu

- Ako se odabere napon 660 V onda se na taj napon

priključuju motori 0.5 do 500 kW, a veći motori na napon

10 kV

- Najmanji motori se mogu priključiti na 400/230 V trofazno

ili jednofazno, jer ta naponska razina redovito postoji



Postojanost napona u industrijskim mrežama:

- Za trošila u niskonaponskim mrežama potrebno je održavati napon unutar ±5% nazivnog

napona (odnosi se prvenstveno na motorne pogone), a tek u izvanrednim pogonskim

prilikama dozvoljava se ± 10%

- Kako se redovito radi o kraćim odvodima, odgovarajućim dimenzioniranjem presjeka i

odabirom transformatora redovito nije problem održavati napon unutar zadanih granica

- Problemi u industrijskim mrežama mogu se pojaviti u izvanrednim pogonskim stanjima,

kao što je upuštanje motora (struja motora 4-8 In)

- Iako struja upuštanja motora traje kratko vrijeme, u tom periodu dolazi do velikih padova

napona što znatno otežava zalet motora, ali utječe i na ostala trošila

- Promjena napona ovisi o snazi motora, ali i o samoj mreži

(da li je ona dovoljno “jaka” – u kojoj se mjeri s promjenom opterećenja mijenja napon na

mjestu njegova priključka na mrežu)



𝑋𝑚 =𝑐 ⋅ 𝑈𝑛

2

𝑆𝐾

𝑋𝑡 =𝑈𝑛

2

𝑆𝑛𝑢𝑘

𝑋𝑀 =𝑈𝑛

2

𝑆𝑛𝑀𝑥𝑀

Postojanost napona u industrijskim mrežama:

- Primjer

- Neka se na zadanu mrežu priključuje motor snage SnM preko transformatora snage Sn i napona

kratkog spoja uk

- Snaga tropolnog kratkog spoja na priključnicama mreže je SK

- U trenutku upuštanja motora vrijedi nadomjesna shema prema slici b)

M

uk

Sn

SK

SnM

XM

a)

b)Un

U

xm xt xM



Broj i nazivna snaga transformatora:

- Nazivna snaga transformatora odabire se prema stvarnom i očekivanom

opterećenju:

- Nazivna snaga transformatora mora biti veća ili jednaka od maksimalnog

opterećenja koje se može pojaviti na mjestu njegove ugradnje

- Redovito se ipak odabire nešto veća snaga:

- Zbog očekivanog porasta opterećenja u budućnosti

- Radi potrebne raspoloživosti u izvanrednim pogonskim prilikama

- Pouzdanost pogona:

- Bez obzira što je transformator pouzdan element ipak se često umjesto jednog

transformatora koriste dva ili tri transformatora manje snage koji u pogledu

snage mogu zadovoljiti ukupne potrebe

- U tom slučaju ispad jednog transformatora omogućava da se jednim (čak

znatnim) dijelom nastavi s opskrbom potrošača




- Pouzdanost pogona:

a) U slučaju kvara na transformatoru sva trošila ostaju bez napajanja – za manja industrijska

postrojenja to zadovoljava, pogotovo ako postoje rezervni transformator kojeg je moguće u relativno

kratkom vremenu ugraditi na mjesto transformatora u kvaru

b) Uporabom dva transformatora (zadanih snaga) moguće je prilikom ispada jednog od transformatora

osigurati opskrbu 50-70% trošila

c) Uporabom tri transformatora (zadanih snaga) moguće je osigurati opskrbu 66-100% trošila

d) Najčešće se koriste npr. dva transformatora Sn≥S, pa se postiže velika pogonska elastičnost

S S S

Sn = S

(Sn = 1,2S)Sn

(Sn = 0,7S)

Sn = 0,5SSn Sn

(Sn = 0,5 S)

Sn= S13

a) b) c)



𝑆𝐾3 =𝑐 ⋅ 𝑈𝑛

2

𝑋𝑑=

𝑐 ⋅ 𝑈𝑛2

𝑥𝑚 + 𝑥𝑡≈𝑐 ⋅ 𝑈𝑛

2

𝑥𝑡=𝑐 ⋅ 𝑈𝑛

2

𝑈𝑛2

𝑆𝑛𝑡𝑢𝑘

=𝑐 ⋅ 𝑆𝑛𝑡𝑢𝑘


- Kratki spoj:

- Osim što na broj i nazivnu snagu transformatora utječe pouzdanost opskrbe,

ukupna snaga transformatora koji rade paralelno često je ograničena snagom

kratkog spoja na niskonaponskoj strani transformatora

- Snaga kratkog spoja na niskonaponskoj strani transformatora gotovo je

direktno proporcionalna s nazivnom snagom transformatora (to pogotovo

dolazi do izražaja u industrijskim mrežama (tzv. jakim mrežama) kod kojih je

impedancija visokonaponske strane mala u usporedbi s impedancijom

industrijske mreže)

Xm Xt




- U industrijskim mrežama redovito je potrebno transformirati veće snage na

jednom mjestu pa je nužna uporaba većih transformatora

- Najčešće se koriste visokoučinski osigurači i NN prekidači kao zaštita od

kratkog spoja

- Zbog veličine udarne struje (mehaničkih naprezanja) snaga se ograničava na:

- 2000 MVA pri transformaciji x/0,4 kV

- 4000 MVA pri transformaciji x/0,66 kV

- Pri tim snagama udarna struja se približava iznosu 100 kA što se smatra

graničnom vrijednošću glede mehaničkih naprezanja (razlozi ograničenja su ekonomske

prirode)


Sheme spoja industrijskih mrežaOblici mreža

Oblici mreže:

- Ovise o:

- Veličini

- Rasprostranjenosti i

- Važnosti trošila u industrijskom postrojenju

- U svakom industrijskom postrojenju sigurno je potrebna naponska razina 400/231V

- Kod manjih postrojenja to je ujedno i jedina potrebna naponska razina

- Za veća industrijska postrojenja potrebne su dvije ili više naponskih razina:

- Veća trošila s obzirom na njihovu snagu povoljnije je priključiti na viši napon (3, 6,

10 kV)

- Neka trošila zahtijevaju nestandardne napone

- Trošila u industrijskom postrojenju su rasprostranjeni na većoj površini zbog čega

se razvod do njih provodi na višem naponu

- U nastavku su prikazani najčešći oblici industrijskih mreža – stvarne mreže su

redovito kombinacija prikazanih


Sheme spoja industrijskih mrežaOblici mreža – radijalna mreža

Na sabirnice niskog napona priključena su

trošila koji mogu biti manje ili više prostorno

rasprostranjena

Kvar na jednom odvodu podrazumijeva prekid

opskrbe trošila u odvodu sve dok se kvar ne

ukloni

S obzirom na malu učestalost kvarova, male

duljine kabela i pristupačnost za uklanjanje

kvarova ovakav oblik mreže se često koristi

Na slici je prikazana radijalna mreže 0.4 kV

naponske razine – isti oblik može se koristiti i na

3, 6 i 10 kV

M

M

M

M

M

M

M

rasvjeta

0,4 kV


Sheme spoja industrijskih mrežaOblici mreža – radijalna mreža s razdjelnicima (1)

Razdjelnici su radijalno priključeni

na sabirnice sekundarne strane

transformatora i s radijalnom mrežom

svakog pojedinog razdjelnika

Ovakav oblik mreže pojavljuje se osim

kod niskog i kod srednjih napona

Kvar na kabelu prema razdjelniku znači

ispad cijele grupe trošila koja se

napaja preko razdjelnika

Ovakve mreže imaju manju

pouzdanost, ali su i jeftinije od

prethodnog oblika radijalne mreže razjelnik

0,4 kV


Sheme spoja industrijskih mrežaOblici mreža – radijalna mreža s razdjelnicima (2)

Ako se zahtjeva veća raspoloživost

opskrbe trošila, onda se mogu koristiti

dva kabela za napajanje razdjelnika

Ovisno o željenom stupnju pouzdanosti

opskrbe kabeli se dimenzioniraju za

50 do 100 % snage trošila

Ovakva je mreža skuplja, ali dosta

pouzdana, a pri tome još uvijek

jednostavna

0,4 kV

50%

100%

50%

150%

70% 70%

100%

100%

100%


Sheme spoja industrijskih mrežaOblici mreža – prstenasta i zamkasta mreža

Pouzdanost opskrbe može se povećati uporabom prstenaste ili zamkaste mreže

U pogonu ove mreže rade radijalno – rezervni kabeli (prikazani crtkano) su isključeni na

jednom svom kraju

Zbog radijalne pogonske strukture jednostavnija je zaštita (selektivnost djelovanja pri kvaru)

Ovisno o važnosti trošila i zahtijevanoj pouzdanosti opskrbe, kao i prostornoj

rasprostranjenosti trošila bolje će odgovarati jedno od prikazanih rješenja

Za sve je oblike mreža karakteristično da je moguće osigurati opskrbu svih trošila u slučaju

kvara na jednom od kabela koji napajaju razdjelnike

33% 33% 33%

33% 33%

50%50%

50%

a) Zamkasta

33% 33% 33%

66% 66%

100%100%

b) Prstensata

25% 50% 25%

25% 25%

25%25%

c) Zamkasta

50% 50%

25% 50% 25%

25% 25%

d) Radijalna

100% 100%


Sheme spoja industrijskih mrežaOgraničenje struje kratkog spoja (1)

Djelomice se to može ostvariti na slijedeće načine:

1. način

- U transformatorsku stanicu postavljaju se dva transformatora,

ali oni ne rade paralelno – trošila se mogu prema izboru priključiti na jedan od

ta dva transformatora odnosno sabirnice koje oni napajaju

- Ukoliko se transformatori dimenzioniraju prema ukupnoj snazi trošila, tada, u

slučaju kvara jednog transformatora, drugi transformator može preuzeti

napajanje svih trošila. Također, moguć je pogon svih trošila preko jednog

transformatora, dok je drugi rezerva, koji u slučaju kvara prvog transformatora,

preuzima napajanje trošila. U oba slučaja je beznaponska pauza može biti vrlo

kratka, ali postoji, pa prema tome utječe na rad elektroničke opreme.



2. način

- Transformatori rade paralelno, ali u

slučaju kratkog spoja bliskog

transformatorima, kada je struja

kratkog spoja velika, posebnim

uređajima se provodi razdvajanje

transformatora u vrlo kratkom

vremenu, prije prve amplitude struje

kratkog spoja (visokoučinskim

osiguračima, vrlo brzim prekidačima

s trenutnom nadstrujnom zaštitom).

s



3. način

- Transformatori rade trajno paralelno,

ali tek u nekoj udaljenoj točki u mreži

kako je prikazano na slici

- Povećanje struje kratkog spoja

uslijed paralelnog rada je umanjeno

- Preglednost ovakve mreže nije dobra

pa se stoga rijetko upotrebljava

U praksi se najčešće koristi prvi način

napajanja trošila.


Rado odgovaramo na pitanja …

Hvala na pozornosti

Documents

ElPos_predavanje_10_web_2014-15