SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET

Sveučilišni studij

KOMBINIRANI SKLOPNI ZAŠTITNI UREĐAJI

Seminarski rad

Student: Hrvoje Matoković

Osijek, 2012.

SADRŽAJ

1. Uvod...................................................................................................................................................3

2. Kombinacija prekidač – osigurač........................................................................................................3

3. Kombinacija sklopnik – prekidač........................................................................................................4

4. Kombinacija sklopnik i relej za preopterećenje – osigurač.................................................................5

5. Kombinacija sklopnik i relej za preopterećenje – prekidač.................................................................6

6. Prekidači u kaskadi.............................................................................................................................8

6.1. Podešavanje kombinacije prekidač – osigurač.............................................................................9

6.2. Podešavanje kombinacije pomoćni osigurač – minijaturni prekidač.......................................10

7. Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja........................................................................................11

LITERATURA..........................................................................................................................................13

2

1. Uvod

Svi sklopni uređaji kojima je prekidna moć manja nego moguća struja kratkog spoja,

moraju imati ugrađen dodatni zaštitni uređaj koji štiti njih tih struja. Zaštitni uređaj koji štiti

drugi sklopni uređaj ili mora sam imati prekidnu moć jednaku ili višu od moguće struje

kratkog spoja na mjestu ugradnje štićenog sklopnog uređaja ili cijela kombinacija uređaja za

zaštitu od kratkog spoja mora ispunjavati potrebne uvijete vezane prekidnu moć. Kod

kombiniranih zaštitnih uređaja ovaj drugi način je češće u primjeni. Kombinirati se mogu

osigurači, prekidači i releji sa sklopnicima.

2. Kombinacija prekidač – osigurač

Kombinacija prekidač – osigurač se najčešće izvodi tako da se za moguću struju kratkog

spoja odabere prekidač pogodne nazivne prekidne moći i na priključnicama dovoda prekidača

ugrade pomoćni osigurači. Kako bi se osiguralo da kontaktni sustav prekidala ne zadobije

oštećenja prilikom kratkog spoja, oba zaštitna uređaja moraju biti pažljivo odabrana i

podešena. Osigurač bi trebao biti u mogućnosti prekinuti kratki spoj na vrijednostima koje su

iznad nazivne prekidne moći prekidača.

Područje zaštitnog djelovanja ovisan je o svim elementima sklopne kombinacije. Zaštita

od struja preopterećenja izvedena je strujno ovisnim okidačem za preopterećenje, dok se

struje kratkog spoja reda veličine do prekidne moći prekidača registriraju brzim

elektromagnetskim okidačem. Dakle ovom zaštitom obuhvaćene su nadstruje do prekidne

moći prekidača i na takva strujna naprezanja prekidač sam reagira na kvar.

Slika 1: Karakteristike i jednopolna shema kombinacije prekidač-osigurač

3

Ako struja kratkog spoja bude veća od prekidne moći prekidača, ulogu zaštite od

kratkog spoja preuzimaju osigurači koji ograničavaju struju kratkog spoja. U ovom slučaju

prekidač je podešen da otvori svoje kontakte tako što se brzi okidač prolaznom strujom

aktivira. Ovo vrijedi i u slučaju jednopolnog kratkog spoja [1].

3. Kombinacija sklopnik – prekidač

Prekidač sa nadstrujnim okidačem za preopterećenje i brzim nadstrujnim okidačem služi

za zaštitu od preopterećenja i kratkog spoja. Ovakav prekidač može se koristiti u kombinaciji

sa sklopnikom. Takva kombinacija ima karakteristike iste kao i kombinacija sklopnik i relej

za preopterećenje – osigurači.

Karakteristika takvog spoja prikazana je na slici 2.

Slika 2: Karakteristike i jednopolna shema kombinacije sklopnik-prekidač

4

4. Kombinacija sklopnik i relej za preopterećenje – osigurač

IEC 947-4-1 propisuje dva tipa koordinacije sklopnih uređaja od nadstruja vezana uz

njihova oštećenja [1]:

- ne smije biti opasnosti za osoblje koje se nalazi u blizini dijelova instalacije; oštećenje

sklopnika i releja za preopterećenje je dopušteno, ako je nužno potrebno popraviti ili

zamijeniti relej za preopterećenje; uređaji direktno pogođeni kvarom nisu pogodni za

daljnji rad te ih je potrebno zamijeniti;

- ne smije biti opasnosti za osoblje koje se nalazi u blizini dijelova instalacije; oštećenje

sklopnika i releja za preopterećenje nije dozvoljeno; u slučaju oštećenja namota

kontakta sklopnika moguće je zamijeniti namot, u svim drugim slučajevima kvara

sklopnik se mora zamijeniti.

Slika 3: Karakteristike i jednopolna shema kombinacije sklopnik i relej za preopterećenje –

osigurač

5

Za drugi način štićenja potrebna je sklopna kombinacija releja za preopterećenje sa

sklopnikom i osigurača.

Sklopnici su sklopni uređaji koji se koriste za uklapanje/isklapanje motora. U

kombinaciji sa relejom za preopterećenje služi kao zaštitni uređaj za zaštitu motora i kabela za

napajanje od preopterećenja.

Kao dodatna zaštita od kratkog spoja u kombinaciji se koriste osigurači. Pri toj

kombinaciji zaštitnih uređaja posebnu pažnju treba obratiti njihovoj koordinaciji.

Trebaju se pažljivo odabrati njihova područja rada i njihove postavke:

- vremensko-strujne karakteristike releja za preopterećenje i osigurača morajubiti

postavljene i odabrane tako da motor ima određeno vrijeme za postizanje radne brzine,

osigurači moraju štititi relej za preopterećenje od prevelikih struja preopterećenja

(10 puta većih od nazivne struje releja),

- osigurači moraju štititi sklopnik od prevelikih struja preopterećenja

(10 puta većih od nazivne struje sklopnika),

- osigurači moraju štititi sklopnik od struje kratkog spoja

5. Kombinacija sklopnik i relej za preopterećenje – prekidač

Zaštita od preopterećenja izvedena je relejom za preopterećenje u kombinaciji sa

sklopnikom [1]. Kada se toj kombinaciji spoji prekidač dobije se i zaštita od kratkog spoja.

Kod ovakve kombinacije radna struja brzog nadstrujnog okidača postavljena je na najnižu

moguću vrijednost koju uvjeti startanja motora mogu dopustiti. Takva postavka osigurava da

se i male struje kratkog spoja detektiraju i brzo prekinu. Ova kombinacija, bez obzira dogodi

li se ili preopterećenje ili kratki spoj, će isključiti motor.

6

Slika 4: Karakteristike i jednopolna shema kombinacije sklopnik i relej za preopterećenje –

prekidač

U slučaju preopterećenja otvara se sklopnik, dok se u slučaju kratkog spoja otvara

prekidač. U slučaju kratkog spoja sklopnik je također zaštićen prekidačem. Postoje i pokretni

prekidači koji imaju mogućnost tropolnog isklopa i sposobnost ponovnog uklopa kruga

odmah nakon prekida kvara.

7

6. Prekidači u kaskadi

Prekidači koji su spojeni u seriju i imaju identična vremena otvaranja i tehnike gašenja

luka ce se simultano otvoriti u slučaju kratkog spoja na mjestu K1 prikazanom na slici 5.

To bi se dogodilo i ako su u seriji spojeni osigurači sa približnim karakteristikama ako bi

se pojavila struja kratkog spoja koja je veća od granice selektivnosti.

Slika 5: Jednopolna shema i valni oblici napona i struje pri prekidu kratkog spoja kaskade

osigurača

Distribucijski prekidač, Q1, ima ulogu glavnog prekidača za nekoliko grana. Radna

struja njegovog brzog nadstrujnog okidača je postavljena na najvišu vrijednost, ako je moguće

na vrijednost njegove prekidne moći. Prekidač grane, Q1.x, služi za zaštitu od preopterećenja

i manjih struja kratkog spoja rezultiranih spojem faze i mase, oštećenjem izolacije.

Veće struje kratkog spoja rezultirat ce otvaranje nižih prekidača Q1.x kao i zatvaranje

distribucijskog prekidača Q1 zbog spomenute granice selektivnosti. Podešavanje

kombiniranih zaštitnih uređaja.

8

6.1. Podešavanje kombinacije prekidač – osigurač

Slika 6. prikazuje vremensko-strujni dijagram sa rastalnom karakteristikom gG osigurača

a i okidnom karakteristikom prekidača b. Red veličine struje osigurača i radne struje strujno-

ovisnog okidača za preopterećenje su iste. Takva kombinacija nije dobra jer bi startanje

motora bilo neostvarivo stoga se mora odabrati karakteristika a'.

Slika 6: Podešavanje kombinacije prekidač - osigurač

U području preopterećenja rastalna karakteristika osigurača je strmija nego okidna

karakteristika okidača za preopterećenje. To je povoljno za zaštitu kabela i vodica od

preopterećenja, dok se za zaštitu motora od preopterećenja zahtijeva „sporija“ okidna

karakteristika [1]. U području manjih struja kratkog spoja, prekidač ce reagirati brže nego

osigurač, dok se kod velikih struja kratkog spoja očekuje brža reakcija osigurača. Ako se

pojave struje kratkog spoja vrlo velikih tjemenih vrijednosti, osigurač ima sposobnost da ih

limitira.

9

6.2. Podešavanje kombinacije pomoćni osigurač – minijaturni prekidač

Minijaturni prekidači imaju nisku prekidnu moć. U slučaju je moguće pojavljivanje

velikih struja kratkog spoja, minijaturni prekidači se moraju opremiti pomoćnim osiguračima.

Ako se pri takvom spoju pojave struje kratkog spoja koje su manje od struje rezanja osigurača

tada prekidač prekine krug dok osigurači ostanu nerastaljeni. Pri pojavljivanju velikih struja

kratkog spoja, krug prekidaju i osigurač i prekidač zajedno. S time je pokriveno cijelo

područje struja kratkog spoja. Karakteristike takve kombinacije zaštitnih uređaja prikazano je

na slici 7.

Slika 7: Karakteristike propuštanja struje minijaturnog prekidača sa

pomoćnim osiguračem

10

7. Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja

Tablice 1 i 2 prikazuju usporedbe kombinacija zaštitnih uređaja. Prva od njih prikazuje

kombinacije zaštitnih uređaja sa osiguračima dok druga prikazuje kombinacije bez osigurača.

Ocjene su prikazane bojama tako da zelena prikazuje jako dobru, žuta prikazuje

zadovoljavajuću, a crvena prikazuje lošu ocjenu štićenja.

Tablica 1: Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja sa osiguračima

11

Tablica 2: Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja bez osigurača

12

LITERATURA

1. Priručnik Siemens: Switching, Protection and Distribution in Low-Voltag Networks -

Handbook with selection criteria and planning guidelines for switchgear,

switchboards, and distribution systems, Munich (Germany), 1994.

13