SELEKTIVNO DJELOVANJE ZAŠTITNIH UREĐAJA U NISKONAPONSKIM MREŽAMA

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

DIPLOMSKI RAD br. 2193

SELEKTIVNO DJELOVANJE ZAŠTITNIH

UREĐAJA U NISKONAPONSKIM MREŽAMA

Darijo Bilić

Zagreb, lipanj 2008.

ii

Zahvaljujem svom mentoru prof. dr. sc. Anti Marušiću na savjetima koji su me

usmjeravali tijekom izrade ovog rada, jednako tako zahvaljujem i ing. el. Jozi Biliću

na stručnoj pomoći te podršci tijekom mog studiranja.

Posebno zahvaljujem svojima roditeljima, Ankici i Marinku, na strpljivosti i

brižnosti te odricanju kroz sve ove godine mog studija. Zahvaljujem svojoj djevojci

Danijeli što je uz mene, te ostalim članovima obitelji i prijateljima koji su sa mnom

dijelili trenutke radosti i tuge.

Još jednom svima, hvala!

iii

Darijo Bilić

0036400787

iv

Sažetak

Ovaj diplomski rad opisuje osnovne principe djelovanja i selektivnosti

nadstrujne zaštite u niskonaponskim mrežama. Opisani su pojedini elementi koji

služe za izvedbu nadstrujne zaštite. Karakteristike tih uređaja korištene su za

objašnjenje njihovog međusobnog selektivnog djelovanja. Na kraju je opisan i

praktični primjer odabira, razmještaja te selektivnog djelovanja nadstrujne zaštite u

niskonaponskom dijelu mreže od SN strane transformatora do krajnjeg trošila.

v

Sadržaj

1. Uvod .......................................................................................................... 1

2. Općenito o nadstrujnoj zaštiti u niskonaponskim mrežama ....................... 2

2.1. Zaštita od preopterećenja ................................................................... 2

2.2. Zaštita od posljedica kratkog spoja ..................................................... 3

2.3. Zaštita od neželjenog porasta temperature......................................... 3

2.4. Zahtjevi za nadstrujnu zaštitu ............................................................. 3

3. Nadstrujni zaštitni uređaji .......................................................................... 4

3.1. Niskonaponski osigurači ..................................................................... 4

3.1.1. Rastalna karakteristika ................................................................. 4

3.1.2. Ograničavanje struje .................................................................... 5

3.1.3. Prekidna moć osigurača ............................................................... 7

3.1.4. Osnovna podjela niskonaponskih osigurača ................................ 7

3.2. Niskonaponski prekidači ..................................................................... 9

3.2.1. Prekidna moć niskonaponskih prekidača ..................................... 9

3.2.2. Tjemene vrijednosti i vremenska zadrška podnosive struje ...... 10

3.2.3. Okidači ....................................................................................... 11

3.2.4. Minijaturni prekidači ................................................................... 14

3.3. Niskonaponski releji .......................................................................... 16

3.3.1. Releji za preopterećenje............................................................. 18

3.4. Termometarski zaštitni uređaji .......................................................... 20

3.4.1. PTC zaštitni uređaji .................................................................... 20

3.4.2. NTC zaštitni uređaji .................................................................... 21

3.5. Kombinirani sklopni zaštitni uređaji ................................................... 21

3.5.1. Kombinacija prekidač – osigurač ................................................ 22

vi

3.5.2. Kombinacija sklopnik – prekidač ................................................ 23

3.5.3. Kombinacija sklopnik i relej za preopterećenje – osigurač ......... 23

3.5.4. Kombinacija sklopnik i relej za preopterećenje – prekidač ......... 25

3.5.5. Prekidači u kaskadi .................................................................... 26

3.5.6. Podešavanje kombiniranih zaštitnih uređaja .............................. 27

3.5.7. Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja ................................... 29

4. Funkcije nadstrujnih zaštitnih uređaja ..................................................... 31

4.1. Zaštita transformatora ....................................................................... 31

4.1.1. Kvarovi transformatora ............................................................... 31

4.1.2. Transformatori u radijalnim mrežama ......................................... 32

4.1.3. Paralelno spojeni transformatori istih izlaznih karakteristika ...... 32

4.1.4. Transformatori u zamkastim mrežama ....................................... 32

4.2. Zaštita kabela i vodova ..................................................................... 34

4.3. Zaštita motora ................................................................................... 35

4.3.1. Uzroci kvarova motora ............................................................... 35

4.3.2. Zaštita rotora trofaznih asinkronih motora .................................. 36

4.3.3. Zaštita trofaznog asinkronog motora korigiranjem faktora snage 36

4.3.4. Zaštita trofaznog motora pri promjeni smjera vrtnje ................... 37

4.4. Zaštita kondenzatorskih baterija ....................................................... 37

5. Selektivnost nadstrujnih zaštitnih uređaja ............................................... 38

5.1. Zahtjevi za selektivno djelovanje zaštitnih uređaja ........................... 38

5.2. Načini ostvarivanja selektivnosti ....................................................... 40

5.2.1. Nadstrujna selektivnost .............................................................. 40

5.2.2. Vremenska selektivnost ............................................................. 41

5.2.3. Logički stupnjevana selektivnost ................................................ 42

5.2.4. Selektivnost ostvarena usmjerenim zaštitnim uređajima ............ 43

vii

5.3. Selektivnost zaštitnih uređaja u radijalnim mrežama ........................ 44

5.3.1. Selektivnost serijski spojenih osigurača ..................................... 44

5.3.2. Selektivnost serijski povezanih prekidača .................................. 45

5.3.3. Selektivnost između prekidača i nižeg osigurača ....................... 50

5.3.4. Selektivnost između osigurača i nižeg prekidača ...................... 51

5.3.5. Selektivnost u slučaju dva ili više paralelnih izvora napajanja .... 52

5.3.6. Selektivnost nadstrujnih uređaja sa podnaponskim okidačima .. 53

5.3.7. Korištenje tablica selektivnosti ................................................... 55

5.4. Selektivnost u zamkastim mrežama ................................................. 57

5.4.1. Osigurači u čvorištima ................................................................ 58

5.4.2. Selektivnost postignuta sa usmjerenim okidačima i komunikacijom

među njima ................................................................................. 58

5.5. Pomoćna zaštita ............................................................................... 63

6. Primjer odabira zaštitnih uređaja za niskonaponsku mrežu .................... 64

6.1. Tehnički uvjeti HEP-a korišteni za praktični primjer .......................... 65

6.1.1. Tehnički uvjeti za izvedbu priključka u višestambenim objektima -

pročišćeni tekst korišten za izradu primjera ................................ 65

6.1.2. Tehnički uvjeti za izvedbu priključka u individualnim objektima -

pročišćeni tekst korišten za izradu primjera ................................ 68

6.1.3. Tehnički uvjeti za TS 10 (20) / 0,4 kV, 1 x 250 kVA I 1 x 630 kVA

Kabelska izvedba – vanjsko posluživanje - pročišćeni tekst

korišten za izradu primjera ......................................................... 73

6.2. Model mreže u programu SIMARIS DESIGN 4.1 ............................. 79

6.2.1. Transformatorska stanica ........................................................... 81

6.2.2. Polje javne rasvjete .................................................................... 82

6.2.3. Instalacija zgrade ....................................................................... 83

6.2.4. Područje instalacija kuća ............................................................ 84

viii

6.2.5. Popis odabranih uređaja i njihovi parametri korišteni u modelu . 85

6.2.6. Karakteristike selektivnosti od SN strane napajanja do krajnjeg

trošila....... ................................................................................... 95

Zaključak .........................................................................................................101

ix

Popis slika

Slika 3.1 Vremensko strujna rastalna karakteristika osigurača ......................... 5

Slika 3.2 Krivulja rezanja osigurača .................................................................. 6

Slika 3.3 Valni oblici napona i struje pri prekidu kratkog spoja ograničavanjem

struje osiguračem .............................................................................. 6

Slika 3.4 Niskonaponski visokoučinski osigurač (podnožje i uložak) ................. 7

Slika 3.5 Vremensko strujna karakteristika prekidača ....................................... 9

Slika 3.6 Niskonaponski prekidač sa termo-magnetskim okidačem ................ 11

Slika 3.7 Karakteristike minijaturnih prekidača ................................................ 15

Slika 3.8 Sklopna vremena otvaranja i zatvaranje kontakata .......................... 17

Slika 3.9 Karakteristika PTC termometra ........................................................ 20

Slika 3.10 Karakteristike i jednopolna shema kombinacije prekidač-osigurač . 22

Slika 3.11 Karakteristike i jednopolna shema kombinacije sklopnik-prekidač . 23

Slika 3.12 Karakteristike i jednopolna shema kombinacije sklopnik i relej za

preopterećenje – osigurač............................................................... 24


preopterećenje – prekidač ............................................................... 25

Slika 3.14 Jednopolna shema i valni oblici napona i struje pri prekidu kratkog

spoja kaskade osigurača ................................................................. 26

Slika 3.15 Podešavanje kombinacije prekidač - osigurač ................................ 27

Slika 3.16 Karakteristike propuštanja struje minijaturnog prekidača sa

pomoćnim osiguračem .................................................................... 28

Slika 4.1 Primjer zamkaste mreže napajane s više SN vodova ...................... 33

Slika 5.1 Podešavanje karakteristika prekidača i osigurača u svrhu postizanja

selektivnosti ..................................................................................... 38

Slika 5.2 Kaskada strujno stupnjevanih prekidača .......................................... 41

Slika 5.3 Strujno stupnjevan nadstrujni zaštitni sustav .................................... 42

x

Slika 5.4 Zaštitni sustav sa usmjerenim zaštitnim uređajima........................... 43

Slika 5.5 Selektivnost dvaju serijski povezanih osigurača ............................... 44

Slika 5.6 Selektivnost bazirana na strujnom stupnjevanju između dva serijski

spojena prekidača ........................................................................... 45

Slika 5.7 Vremensko stupnjevanje prekidača u kaskadi .................................. 47

Slika 5.8 Selektivnost triju serijski povezanih prekidača .................................. 48

Slika 5.9 Dinamička kontrola vremenske zadrške ........................................... 49

Slika 5.10 Selektivno djelovanje prekidača i donjeg osigurača ....................... 50

Slika 5.11 Selektivno djelovanje osigurača i donjeg prekidača ....................... 51

Slika 5.12 Zaštita dva transformatora istih karakteristika u paraleli ................. 52

Slika 5.13 Zaštita tri transformatora istih karakteristika u paraleli .................... 53

Slika 5.14 Rezultantne vrijednosti napona prilikom kratkog spoja ................... 54

Slika 5.15 Granica selektivnosti ilustrirana okidnim karakteristikama dvaju

prekidača spojenih u seriji ............................................................... 57

Slika 5.16 Konfiguracija mreže koju štite osigurači u čvorištima ..................... 58

Slika 5.17 Konfiguracija mreže sa usmjerenim prekidačima i međusobnom

komunikacijom ................................................................................ 59

Slika 5.18 Kvar na sabirnici B1 - prorada Q1, Q3 i Q4, blokiranje Q2 ............. 59

Slika 5.19 Kvar na motoru M - prorada Q4, blokiranje Q1, Q2 i Q3 ................ 60

Slika 5.20 Kvar na transformatoru T1 - prorada Q1, blokiranje Q2, Q3 i Q4 ... 61

Slika 5.21 Kvar na sabirnici B2 - prorada Q2 i Q3, blokiranje Q1 i Q4 ............ 61

Slika 5.22 Kvar na trošilu Z - prorada Q5, blokiranje Q1, Q2, Q3 i Q4 ............ 62

Slika 5.23 Kvar na transformatoru T2 - prorada Q2, blokiranje Q1, Q3 i Q4 ... 62

Slika 6.1 Blok shema niskonaponske mreže ................................................... 64

Slika 6.2 Jednopolna shema modela mreže u programu SIMARIS 4.1 ........... 80

Slika 6.3 Jednopolna shema transformatorske stanice ................................... 81

Slika 6.4 Jednopolna shema polja javne rasvjete ............................................ 82

xi

Slika 6.5 Jednopolna shema instalacija zgrade ............................................... 83

Slika 6.6 Jednopolna shema instalacija kuća .................................................. 84

Slika 6.7 Područje zaštitnog sustava od SN strane do grupe trošila Z1-RS1.1 95

Slika 6.8 Selektivnost nadstrujne zaštite transformatorske stanice ................. 96

Slika 6.9 Selektivnost zaštite NN grupe 1 vodnog polja .................................. 96

Slika 6.10 Selektivnost nadstrujne zaštite glavnog razvoda zgrade 1 ............. 97

Slika 6.11 Selektivnost nadstrujne zaštite etažnog razvoda 1 zgrade 1 .......... 98

Slika 6.12 Selektivnost nadstrujne zaštite razvodnika stana 1 zgrade 1 ......... 98

Slika 6.13 Selektivnost nadstrujne zaštite grupe trošila 1 stana 1 zgrade 1 .... 99

Slika 6.14 Procjena selektivnosti u programu SIMARIS DESIGN 4.1 ............100

xii

Popis tablica

Tablica 3.1 Podjela osigurača u funkcijske i pogonske razrede ........................ 8

Tablica 3.2 Funkcije releja i okidača ............................................................... 10

Tablica 3.3 Karakteristične veličine za okidače prema normi IEC 60947-2 ..... 13

Tablica 3.4 Opseg proradnih struja okidača za zaštitu od kratkog spoja ......... 14

Tablica 3.5 Nazivne prekidne moći minijaturnih prekidača prema normi IEC

60898 ............................................................................................ 15

Tablica 3.6 Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja sa osiguračima ............ 29

Tablica 3.7 Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja bez osigurača .............. 30

Tablica 4.1 Nadstrujna zaštitna oprema za vodiče i njima pripadne norme..... 34

Tablica 5.1 Selektivnost dva serijski spojena MCCB prekidača ...................... 55

Tablica 6.1 Tehnički podaci transformatora..................................................... 73

Tablica 6.2 Snaga kondenzatorske baterije .................................................... 76

Tablica 6.3 Osigurači odabrani s obzirom na nazivni napon transformatora ... 77

Tablica 6.4 Spojni vodovi transformatora i dovodnog polja ............................. 78

Tablica 6.5 Mrežni parametri srednjeg napona ............................................... 87

Tablica 6.6 Mrežni parametri niskog napona ................................................... 87

Tablica 6.7 Natpisna pločica transformatora ................................................... 88

Tablica 6.8 SN prekidač .................................................................................. 88

Tablica 6.9 Osigurači rastavljači ...................................................................... 88

Tablica 6.10 Minijaturni prekidač ..................................................................... 89

Tablica 6.11 Osigurači sa postoljima ............................................................... 90

Tablica 6.12 SN kabel ..................................................................................... 91

Tablica 6.13 NN kabeli i vodiči ........................................................................ 91

Tablica 6.14 Promjenljivi teret ......................................................................... 93

Uvod

1

1. Uvod

Velike struje kratkog spoja ili preopterećenja mogu izazvati dinamička i termička

naprezanja koja mogu dovesti do posljedica: oštećenja pojedinih elemenata

mreže, požara pa i ozljeda ili smrti osoba koji su prisutni u prostoru zahvaćenom

kvarom. Kako bi se zaštitila oprema od posljedica navedenih struja upotrebljavaju

se uređaji koji čine nadstrujnu zaštitu.

Nadstrujna zaštita je podijeljena u tri kategorije: zaštita od preopterećenja, od

kratkog spoja te od porasta temperature. Nadstrujnu zaštitu čini niz zaštitnih

uređaja povezanih u jednu cjelinu. Ti uređaji su sklopni aparati. Sklopni aparati se

mogu podijeliti u tri osnovne skupine. To su osigurači, prekidači i sklopnici sa

pomoćnim relejima. Njihovo djelovanje može se razmatrati pojedinačno ako se

radi o krajnjim odsjecima trošila ili kao sustav, kada imamo više odsjeka sa

međusobno povezanim zaštitnim uređajima.

Kako bi se osigurao željeni rad više zaštitnih uređaja u jednoj cjelini potrebno ih

je prilagoditi. Ako rad je zaštitnih uređaja prilagođen tako da bi pri kvaru reagirali

samo uređaji u najbliži mjestu kvara, dok bi uređaji iza njih ostali u mirovanju,

odnosno da je sustav u cjelini sposoban otkriti kvar i izolirati ga od ostatka mreže,

takvo djelovanje zaštitnih uređaja nazivamo selektivnim djelovanjem.

U nastavku će biti objašnjene vrste nadstrujnih zaštita, zaštitni uređaji i njihove

funkcije, te selektivno djelovanje istih, a potom će na praktičnom primjeru biti

objašnjeno selektivno djelovanje zaštitnih uređaja na određenom dijelu

niskonaponske mreže.

Općenito o nadstrujnoj zaštiti u niskonaponskim mrežama

2

2. Općenito o nadstrujnoj zaštiti u niskonaponskim mrežama

Nadstrujnu zaštitu možemo podijeliti u tri skupine:

- zaštita od preopterećenja,

- zaštita od posljedica kratkog spoja,

- zaštita od neželjenog porasta temperature.

Zaštita od preopterećenja je zapravo zaštita izvedena strujno ovisnim relejima

sa elektroničkom ili termičkom vremenskom zadrškom i pripadnim sklopnim

uređajima [1].

Zaštita od posljedica kratkog spoja najčešće realizirana brzim

elektromagnetskim ili elektroničkim okidačima i pripadnim sklopnim uređajima ili

osiguračima. U slučaju selektivne zaštite koriste se elektromagnetski ili elektronički

releji sa kratkotrajnim vremenskim zatezanjima i pripadnim sklopnim uređajima ili

osigurači odgovarajućih karakteristika.

Zaštita od neželjenog porasta temperature te direktna zaštita izvedena

najčešće termostatom i pripadnim sklopnim uređajem.

2.1. Zaštita od preopterećenja

Preopterećenje nastupa kada komponente nekog postrojenja trpe prisutnost

većih pogonskih struja prevelikog vremenskog trajanja ili ako je oprema, npr.

motori i/ili kabeli, krivo dimenzionirana. Ove struje preopterećenja podižu

temperaturu namota i kabela iznad dozvoljene te tako skraćuju životni vijek

njihovih izolacija. Što je struja preopterećenja veća to se brže dostiže dozvoljena

temperatura i time skraćuje dopušteno vrijeme pod tim opterećenjem. Krivulja

dopuštenog opterećenja dobiva se unošenjem dozvoljenih vremena opterećenja u

vremensko-strujni dijagram.

Zadatak zaštite od preopterećenja je da dopusti protok struje preopterećenja

kroz dozvoljeno vrijeme, ali i da prekine protok iste ukoliko se dozvoljeno vrijeme

takvog preopterećenja premaši. [1]

Općenito o nadstrujnoj zaštiti u niskonaponskim mrežama

3

2.2. Zaštita od posljedica kratkog spoja

Kratki spojevi mogu biti uzrokovani oštećenjem izolacije, kvarom na opremi ili

pogrešnim sklopnim manevrima. Kratki spoj uglavnom je ostvaren električnim

lukom. Električni luk kratkog spoja može uništiti opremu i ugroziti osoblje u svojoj

blizini. Struja kratkog spoja najčešće napreže kabele i opremu postrojenja kojom

prolazi. Ova naprezanja su termičke i mehaničke prirode.

Zadatak zaštite od posljedica kratkog spoja je da ograniči opasne posljedice

nastale kratkim spojem što je više moguće, što znači da zamijećene struje nastale

kratkim spojem budu prekinute u milisekundama.[1]

2.3. Zaštita od neželjenog porasta temperature

Za razliku od zaštite od preopterećenja, zaštita od neželjenog porasta

temperature djeluje direktno promjenom temperature unutar opreme pomoću

termostata i pripadnog sklopnog uređaja.

Zadatak zaštite od neželjenog porasta temperature je da dozvoli pojavljivanje

porasta temperature u normalnim pogonskim uvjetima, ali ukoliko taj porast dođe

do dopuštene temperature, vrši se postupak isključivanja uređaja. Prije tog

postupka može se ugraditi i alarmni uređaj koji upozorava na rizično povišenje

temperature kako bi se unaprijed poduzele preventivne mjere u svrhu izbjegavanja

termičkog preopterećenja.[1]

2.4. Zahtjevi za nadstrujnu zaštitu

Osnovni zahtjevi za nadstrujnu zaštitu su brzina, pouzdanost i selektivnost.

Brzina uklanjanja struja kratkog spoja ili preopterećenja važna je zbog termičkog i

mehaničkog naprezanja pojedinih komponenti. Od sustava zaštite zahtjeva se da

je što pouzdaniji kako bi se pravovremenim uklanjanjem kvara smanjila mogućnost

štete. Selektivnost je važna kako bi se omogućila samo izolacija kvara iz mreže,

kako bi se izbjegao prekid isporuke djelu mreže koji nije zahvaćen kvarom.

Nadstrujni zaštitni uređaji

4

3. Nadstrujni zaštitni uređaji

Sklopni aparati niskog napona služe za sklopne operacije u glavnim i pomoćnim

krugovima. Njihova primjena se najčešće nalazi u niskonaponskim industrijskim i

distribucijskim postrojenjima i uređajima [2]. Prema namjeni mogu se podijeliti na

upravljačke i zaštitne. Nadstrujni zaštitni uređaji su sklopni aparati koji služe za

zaštitu vodova, kabela, postrojenja i uređaja od preopterećenja, posljedica kratkog

spoja te neželjenog pregrijavanja. Osnovna podjela nadstrujnih zaštitnih uređaja je

na osigurače i prekidače.

3.1. Niskonaponski osigurači

Niskonaponski osigurači su uređaji koji služe za zaštitu od posljedica kratkog

spoja i nedozvoljenih preopterećenja vodova, kabela, sklopnih postrojenja te

različitih trošila [2]. To su sklopni aparati koji samostalno prekida strujni krug

taljenjem posebno dimenzioniranog vodljivog dijela (rastalnice) uzrokovanog

termičkim djelovanjem električne struje, dakle vodljivi element se rastali prolaskom

struje određene struje dovoljno velikim vremenskim intervalom. Zbog tog svojstva

osigurač služi kao nadstrujni zaštitni uređaj. Funkcionalne osobine osigurača

odnosno njegovo ponašanje uslijed prolaska određene struje određenim

vremenskim intervalom, prikazane su rastalnom karakteristikom odnosno

karakteristikom struja-vrijeme.

3.1.1. Rastalna karakteristika

Vrijeme taljenja vodljivog dijela osigurača je prikazano kao funkcija struje u

vremensko-strujnom dijagramu sa logaritamskom skalom. Vremensko-strujna

rastalna karakteristika leži između dvije asimptote. Prva (vertikalna) je minimalna

struja taljenja koja uzrokuje taljenje rastalnog elementa osigurača, dok je druga

asimptota ona koja prikazuje toplinu nastalu prolaskom struje (I2⋅t), bazirana na

strujama kratkog spoja, odnosno toplinu potrebnu za taljenje rastalnog elementa

(slika 3.1). Pozicija karakteristike je određena uglavnom prijelazom topline iz

rastalnog elementa osigurača u okolinu [1].


5

Rastalna karakteristika i karakteristika ukupnog trajanja prekidanja su do oko

20⋅In jednake, dok se razdvajaju kod viših struja kratkog spoja. Razlika je zbog

pratećeg vremena gašenja luka, uglavnom ovisno o radnom naponu i vrijednosti

moguće struje kratkog spoja.

Struja I [A]

102101 103 10410-3

101

105

109

Imin donja granična struja taljenja

krivulja ukupnog trajanja prekidanja

I2t krivulja

Imax gornja granična struja taljenja

Slika 3.1 Vremensko strujna rastalna karakteristika osigurača1

3.1.2. Ograničavanje struje

Ukoliko dođe do velikih struja kratkog spoja, vodljivi element osigurača bi se

mogao rastaliti prije nego što ta struja dosegne tjemenu vrijednost [1]. To je

prednost osigurača jer u tom slučaju se smanjuju termička naprezanja elemenata

iza osigurača.

Najviša trenutna vrijednost struje koja se dostiže tijekom prekida je poznata pod

nazivom odrezana struja iD. Na slici 3.2 je prikaza karakteristika rezanja struje gdje

su Ik vrijednost struje kratkog spoja, In nazivna struja osigurača, iD odrezana struja,

ip tjemena vrijednost struje kratkog spoja. Strelica a prikazuje područje bez

ograničavanja struje, a strelica b područje sa ograničavanjem struje.

1 vrijednosti preuzete iz literature [5]


6

Slika 3.2 Krivulja rezanja osigurača2

Na slici 3.3 prikazan je valni oblik struje osigurača koji ograničava struju kratkog

spoja. Tu se vidi da je odrezana struja iD manja od tjemene vrijednosti struje

kratkog spoja ip, dakle ograničavanje struje je učinkovito ako linija iD presijeca

krivulju struje kratkog spoja Ik prije nego što ta struja dosegne tjemenu vrijednost

ip.

Slika 3.3 Valni oblici napona i struje pri prekidu kratkog spoja

ograničavanjem struje osiguračem

2 dio karakteristike preuzet iz literature [12]


7

3.1.3. Prekidna moć osigurača

Prekidna moć osigurača je najveća efektivna vrijednost struje koju osigurač u

određenim propisanim uvjetima može isklopiti. Vrijednost prekidne moći

visokoučinskog osigurača mogu biti i reda veličine 100 kA, dakle, osigurači su

elementi koji su sposobni prekinuti vrlo velike struje kratkog spoja sa vrlo

učinkovitim gašenjem luka. Ako imaju dobru sposobnost rezanja struje, tada im je i

prekidna moć veća. Efektivno ograničavanje struje te velika prekidna moć su

karakteristike koje osigurače prikazuju kao elemente koji su neophodni u

formiranju nadstrujne zaštite. Na slici 3.4 prikazani su uložak i podnožje osigurača

velike prekidne moći sa označenim osnovnim dijelovima.

Slika 3.4 Niskonaponski visokoučinski osigurač (podnožje i uložak)

3.1.4. Osnovna podjela niskonaponskih osigurača

Niskonaponski osigurači podijeljeni su prema području primjene, izvedbi, te

prema njihovim radnim karakteristikama u funkcijske i pogonske razrede.


8

Prema području primjene dijele se na:

• instalacijske osigurače

• osigurače velike prekidne moći ili visokoučinske osigurače (NH, NVO)

Funkcijski razred određuje u kojem se strujnom području rastalni element

osigurača mora rastaliti. Podjela u funkcijske i pogonske razrede prikazana je na

tablicom 3.1.

Tablica 3.1 Podjela osigurača u funkcijske i pogonske razrede

Funkcijski

razred

Kontinuirano

vođenje struje Struja taljenja

Pogonski

razred

Štićeni

elementi

Osigurači opće namjene (sva područja rada)

g In ≥Imin gG

gR

vodovi, kabeli

poluvodički

uređaji

Osigurači za pojedina područja

a In >4⋅In

≥2,7⋅In

aM

aR

sklopni aparati

poluvodički

uređaji

Funkcijski razred g (osigurači opće namjene), sadrži široko područje osigurača.

Osigurači tog razreda mogu provoditi struju od minimalne do nazivne vrijednosti,

te prekinuti od najmanje struje taljenja do prekidne moći osigurača. Osigurači ovog

razreda namijenjeni su zaštiti od kratkog spoja i zaštiti od preopterećenja.

Funkcijski razred a (osigurači za pojedina područja), sadrži široko područje

osigurača. Osigurači tog razreda mogu provoditi struju od minimalne do nazivne

vrijednosti, te prekinuti struje i do nekoliko puta veće od nazivne struje osigurača.

Ovi osigurači koriste se samo kod zaštite od kratkog spoja.


9

3.2. Niskonaponski prekidači

Niskonaponski prekidači su automatski sklopni aparati koji služe za zaštitu

uređaja i vodova od kratkog spoja [2]. Najšira primjena im je za zaštitu generatora,

transformatora, vodova i elektromotora. Ovisno o izvedbi opremljeni su različitim

proradnim elementima odnosno okidačima. Okidači mogu biti direktno u dodiru sa

strujom kratkog spoja ili preopterećenja, dakle izveden interno u kućištu prekidača,

no mogu biti izvedeni kao posebni moduli vezani uz glavnu jedinicu, ali tada

moraju primati vanjski signal za proradu sa releja ili drugih sklopnih uređaja [5].

102101 103 10410-3

10-2

10-1

1

trenutno prekidanje

101

102

strujno neovisno kratkotrajno kašnjenje

strujno neovisno dugotrajno kašnjenje

strujno ovisno dugotrajno kašnjenje

Struja i [A]

Vrij

eme

t [s]

Slika 3.5 Vremensko strujna karakteristika prekidača

3.2.1. Prekidna moć niskonaponskih prekidača

Nazivna kratkospojna prekidna moć i nazivna kratkospojna uklopna moć

prekidača mora biti jednaka simetričnoj komponenti početne struje kratkog spoja

Ik“ koja bi se mogla pojaviti na mjestu ugradnje. Ako to nije slučaj potrebno je

ugraditi pomoćne osigurače [1]. Maksimalne dopuštene vrijednosti nazivnih struja

pomoćnih osigurača za svaki prekidač dane su u katalogu proizvođača tih

prekidača.


10

Tablica 3.2 Funkcije releja i okidača

Funkcija Okidači Releji

Zaštita od preopterećenja

Strujno ovisni termički,

elektromagnetski ili

elektronički okidači za

struje preopterećenja

Strujno ovisni termički ili

elektronički releji za struje

preopterećenja

Termički releji

Zaštita od posljedica

kratkog spoja

Brzi elektromagnetski ili

elektronički nadstrujni

okidači

Brzi elektromagnetski

nadstrujni releji

Selektivna zaštita od

kratkog spoja

Nadstrujni

elektromagnetski ili

elektronički okidači sa

vremenskom zadrškom

3.2.2. Tjemene vrijednosti i vremenska zadrška podnosive struje

U sustavima zaštite od kojih se zahtijeva da budu selektivne koriste se prekidači

koji mogu podnijeti tjemene vrijednosti struje kratkog spoja ip sa određenom

vremenskom zadrškom bez negativnih utjecaja te struje. Nakon isteka zadane

vremenske zadrške, taj prekidač mora prekinuti struju kratkog spoja koju je do tad

provodio, ukoliko niži prekidač nije isklopio kvar. Tjemene vrijednosti struja koje

određeni prekidač može podnijeti te trajanja vremenske zadrške dani su u

katalogu proizvođača. Te vrijednosti prikazane su tablicom i karakteristikom

vrijeme-struja, te tako prikazane se koriste kod koordinacije sustava zaštite.


11

gornja priključnica

polupropusni sloj

izolacijski sloj

lučna komora

fiksni kontakt

pokretni kontakt

termo magnetska jedinica

donja priključnica

termički okidač

magnetski okidač

poluga za ručno prekidanje ili resetiranje

Slika 3.6 Niskonaponski prekidač sa termo-magnetskim okidačem

3.2.3. Okidači

Okidači su uređaji koji su mehanički povezani sa zapornim mehanizmom

prekidača i služe za okidanje zapornog mehanizma ili nedopuštanje njegovog

otvaranja ili zatvaranja [3].

Ovisno o primjeni prekidača, postoje:

• nadstrujni okidači (brzi, sa strujno ovisnom vremenskom zadrškom, sa

strujno neovisnom vremenskom zadrškom)

• podnaponski i nulnaponski okidači

• shunt okidači


12

Za zaštitu od preopterećenja i kratkog spoja najčešće se koriste nadstrujni

okidači. Za nadstrujne prekidače okidači pri prekoračenju dozvoljene granice struje

ili napona, primjenom male snage, mehanički okinu zaporni mehanizam prekidača

i time ga postavljaju u otvoreni položaj odnosno prekidaju strujni krug. Mogu biti

brzi ili usporeni, sa ili bez vremenske zadrške. Postoje elektromagnetski, termički i

elektronički okidači koji su ugrađeni u kućište prekidača.

Elektromagnetski okidači imaju magnetski krug koji se sastoji od jezgre i kotve

koji obuhvata vodič, te kad je magnetsko polje dovoljno jako kotva mehanički

aktivira zaporni mehanizam. Služe za zaštitu od kratkog spoja i preopterećenja.

Termički okidači se najčešće izvode s bimetalom, gdje se bimetal prolaskom

struje savija te tako aktivira zaporni mehanizam. Njima se štite motori do

ograničene učestalosti sklapanja (do 25 sklapanja na sat) [2].

Elektronički okidači djeluju posredstvom strujnog transformatora čiji je

sekundarni namot priključen na otpornik na kojem pad napona preko elektroničkih

sklopova djeluje na elektromagnet koji služi za okidanje zapornog mehanizma. Oni

nalaze široku primjenu u zaštitnim sustavima, pogotovo kod selektivne zaštite jer

imaju mogućnost regulacije vremenske zadrške u širokim granicama.

Podnaponski okidači mogu registrirati pad napona te aktivirati zaporni

mehanizam. Da bi podnaponski okidač aktivirao prekidač potrebno je da napon

napajanja Uc padne na vrijednost između 0,35% i 0,7% nazivnoga napona Us.

Nulnaponski okidači služi za okidanje prekidača prilikom zemljospoja. Kod

zemljospoja dolazi do pada napona kvarne faze prema zemlji, te do porasta

napona zdravih faza prema zemlji. Pri tome se pojavljuje nulti napon mreže čija je

veličina obrnuto proporcionalna vrijednosti prijelaznog otpora na mjestu kvara.

Podnaponski i nulnaponski okidači najčešće su izvedeni kao vanjski moduli koji

se vanjski spajaju s prekidačem.


13

Tablica 3.3 Karakteristične veličine za okidače prema normi IEC 60947-2

Vrsta okidača Karakteristične vrijednosti

Nadstrujni

- nazivna struja

- vrsta struje

- frekvencija

- strujno podešenje

- vremensko podešenje

Shunt i podnaponski

- kontrolni napon Uc

- vrsta struje

- frekvencija

3.2.3.1. Okidači koji služe za zaštitu od preopterećenja

Termički ili elektronički okidači za preopterećenje mogu biti podešavajući u

određenom strujnom opsegu, no mogu biti postavljeni i na fiksnu vrijednost struje.

Podešavanje je najčešće ostvareno vijkom za podešenje, polugom za upravljanje

ili stupnjevanom sklopkom. Proradna karakteristika najčešće je fiksna ili minimalno

pomaknuta na vremenskoj osi sa podešavanjem proradne struje Ir.

Elektroničkim okidačima za preopterećenje vrijeme prorade se može podešavati

za struje do 6⋅Ir. [1]

Termički okidači za preopterećenje prema podešenju se mogu podijeliti u dva

tipa:

• podešeni strujom koja odgovara nazivnoj struji štićenog uređaja

(najčešće se koristi),

• podešeni strujom koja odgovara graničnoj radnoj struji. [3]


14

3.2.3.2. Okidači za zaštitu od kratkog spoja

Elektromagnetski okidači za zaštitu od kratkog spoja također mogu biti ili fiksni

ili podesivi, dok su elektronički okidači izvedeni samo kao podesivi. Pregled

opsega proradnih struja okidača za zaštitu od kratkog spoja dan je u tablici 3.4.

Tablica 3.4 Opseg proradnih struja okidača za zaštitu od kratkog spoja

Uređaj koji se koristi za

prekid struje kratkog

spoja

Vremenska

ovisnost

Opseg proradnih struja strujno ovisnih

okidača za preopterećenje u

višekratnicima postavljene struje Ir

Prekidač za zaštitu

generatora

Brzi ili sa

vremenskom

zadrškom

3Ir do 6Ir


kabela Brzi 6Ir do 12Ir


motora

Brzi ili sa

vremenskom

zadrškom

8 Ir do 15 Ir

3.2.4. Minijaturni prekidači

Minijaturni (instalacijski) prekidači koriste se za zaštitu kabela i vodiča u

električnim instalacijama i distribucijskim sustavima od preopterećenja i kratkog

spoja. U TN i TT sustavu uzemljenja sa isklapanjem pomoću zaštitnih uređaja za

opterećenje, minijaturni prekidači uspješno sprečavaju kontinuirano nastajanje

previsokih napona dodira u slučaju kvara. Koriste se u industrijskim okruženjima,

distribucijskim sustavima velikih zgrada za zaštitu manjih potrošača i instalacija

[1]. Zbog svoje veličine praktične primjene su sve više i u domaćinstvima odnosno

za kućne instalacije.

Prekidači koji se koriste za zaštitu vodiča imaju fiksne okidače za

preopterećenje za svaku nazivnu struju, što nije pogodno za zaštitu motora. Kako

se ne mogu podešavati, od njih se ne može postići karakteristika koja može pratiti


15

ponašanje motora. Zbog toga se oni mogu koristiti samo kod trošila i motora koji

ne zahtijevaju posebna podešenja zaštite.

Nazivne prekidne moći minijaturnih prekidača propisana je normom IEC 60898 i

dane su u tablici 3.5.

Tablica 3.5 Nazivne prekidne moći minijaturnih prekidača prema normi IEC

60898

Nazivna prekidna moć [A] 1500 3000 4000 6000 10000

Definiranje zaštite vodiča u uvjetima kratkog spoja i za poštivanje selektivnosti

pomoćnih osigurača minijaturni prekidači izrađeni su sa različitim karakteristikama

koje su propisane normom IEC 60898.

Vrij

eme

t [m

in]

Vrij

eme

t [s]

Vrij

eme

t [m

in]

Vrij

eme

t [s]

Vrij

eme

t [m

in]

Vrij

eme

t [s]

Slika 3.7 Karakteristike minijaturnih prekidača3

3 karakteristike su preuzete iz literature [16]


16

Prekidači sa B, C i D karakteristikom primjenjuju se za zaštitu instalacijskih

vodiča, sve imaju istu karakteristiku termičkog, ali različitu magnetskog okidača.

Viša magnetska podešenja C i D karakteristike koriste se za startne ili brzo

nadolazeće struje.

Za zaštitu kabela i uređaja koriste se prekidači sa K karakteristikom. Nazivne

struje ovih prekidača su od 0,2 A do 63 A. Zaštita motora može se ostvariti

odabirom minijaturnih prekidača sa nazivnim podacima koji odgovaraju onima sa

nazivne pločice motora. Tada je elektromagnetski okidač postavljen tako da neće

okinuti pri pojavi većih struja prilikom startanja motora.

Uređaji sa poluvodičkim sklopovima i naponski transformatori štite se

prekidačima koji imaju Z karakteristiku radi brzine djelovanja na povećanje struje

[16].

3.3. Niskonaponski releji

Releji su niskonaponski pomoćni sklopni aparati koji reagiraju na neku

električnu veličinu (struju, napon, snagu) i pri određenoj vrijednosti te veličine

automatski otvaraju ili zatvaraju svoje kontakte. S obzirom na vrijeme djelovanja

releji se mogu podijeliti:

• pomoćni releji koji postanu aktivni (promjene stanje iz mirnog u radno) i

tako dugo su aktivni dok je pogonska vrijednost veća od njegove

proradne vrijednosti, a nakon što vrijednost padne ispod te vrijednosti

postanu neaktivni (stanje se vrati iz radnog u mirno).

• vremenski releji sa zadrškom uklopa koji, nakon što vrijednost pogonske

veličine poraste iznad proradne vrijednosti ne izvrše promjenu stanja,

nego čekaju da prođe vrijeme koje je namješteno na releju i ako je

vrijednost pogonske veličine i nakon tog vremena iznad proradne

vrijednosti konačno izvrše promjenu stanja. Nakon što pogonska

vrijednost padne ispod proradne vrijednosti, relej se trenutno vraća u

neaktivno stanje.


17

• vremenski releji sa zadrškom isklopa koji nakon što vrijednost pogonske

veličine poraste iznad proradne vrijednosti trenutno izvrše promjenu

stanja, a nakon što pogonska vrijednost padne ispod proradne ne vrate

se trenutno u neaktivno stanje nego čekaju da prođe vrijeme koje je

namješteno na releju i ako je pogonska vrijednost i nakon tog vremena

ispod proradne vrijednosti konačno izvrše promjenu stanja u neaktivno

stanje.

Relejni kontakti dijele se prema stanju u neaktivnom (mirnom) stanju releja na:

• normalno otvorene kontakte (radne) - NO

• normalno zatvorene kontakte (mirne) - NC.

Releji mogu imati jedan, dva ili više NO i NC kontakata. Za otvaranje i

zatvaranje kontakata sklopna vremena prikazana su na slici 3.8, gdje je totv vrijeme

otvaranja kontakata, a tzatv vrijeme zatvaranja kontakata.

Slika 3.8 Sklopna vremena otvaranja i zatvaranje kontakata

Najčešće su u upotrebi releji osjetljivi na napon i struju, pri čemu se naponski

obično koriste kao pomoćni upravljački, signalizacijski i zaštitni releji, a strujni kao

zaštitni releji od preopterećenja i kratkih spojeva.

Princip konstrukcije releja osjetljivih na struju je isti kao i kod okidača, međutim

razlika je u tome što releji umjesto mehaničkog elementa za pokretanje zapornog


18

mehanizma imaju električni kontakt, njime šalju električni signal za isklop sklopnika

ili proradu okidača koji pokreće zaporni mehanizam prekidača.

3.3.1. Releji za preopterećenje

Releji za preopterećenje se koriste za zaštitu električne opreme, kao što su

trofazni motori i transformatori. Služe za zaštitu spomenutih uređaja od

pregrijavanja. Princip djelovanja je motrenje povećanja struje uslijed pregrijavanja.

Pregrijavanje je uzrokovano povećanjem prolaska struje kroz uređaj.

Transformatori se pregrijavaju pri konzumu potrošača koji je veći od njegovog

nazivnog opterećenja. Motori se mogu pregrijavati u slučaju mehaničkog

preopterećenja na osovini, uslijed blokiranja rotora, te zbog asimetričnog

napajanja. Asimetrično napajanje može nastati zbog asimetričnih trošila ili gubitka

faze u mreži. Kako sva pregrijavanja uzrokuju uzimanje veće struje iz mreže, releji

za preopterećenje mogu na taj ga način registrirati i vršiti zaštitnu funkciju, dakle

releji za preopterećenje su strujno ovisni zaštitni uređaji. Vremensko strujna

proradna karakteristika najčešće je postignuta bimetalom, rastalnim materijalom ili

elektronički.

3.3.1.1. Bimetalni releji za preopterećenje

Releji koji rade na principu bimetala, imaju tri bimetalne trake koje se indirektno

zagrijavaju strujom koja prolazi kroz namotaje motora. Za veće struje za

zagrijavanje bimetala koriste se strujni transformatori, čime se smanjuju gubici i

povećava strujna podnosivost.

Princip rada je sljedeći: pri prolasku struje kroz strujni transformator, bimetalna

traka se zagrijava i pomiče proradnu letvu, proradna letva upravlja sa proradnom

polugom koja okretom pokreće mehanizam za promjenu stanja kontakata.

Releji za preopterećenje imaju izbočinu ili polugu kojom se željena struja

prorade Ir može skokovito podešavati u određenom opsegu. Pokazivač mora biti

linearan sa skalom izbočine ili poluge, ovisno što se koristi kod podešavanja.

Takva izvedba omogućava podešavanje releja za različite termičke uvijete.

Nakon prorade bimetalnim relejima je potrebno određeno vrijeme da se ohlade

kako bi se mogli resetirati. To vrijeme se naziva vrijeme oporavka. Stvarno vrijeme

oporavka ovisi o vrijednosti struje preopterećenja koja je uzrokovala okidanje i o


19

vremensko-strujnoj karakteristici. Vremena oporavka se mogu vidjeti iz dijagrama

koji se nalazi u katalogu proizvođača. Vrijeme oporavka dovodi to zaustavljanja

rada što odgovara motoru zbog potrebe za hlađenjem nakon preopterećenja. To

vrijeme nije uvijek dovoljno za hlađenje motora. Vrijeme hlađenja ovisi o samom

motoru, vanjskim uvjetima te njegovim zahtjevima. U tom slučaju na relej mora biti

ugrađena opcija za ručno resetiranje koje ne dozvoljava automatsko resetiranje

nakon vremena oporavka.

Vremensko-strujne karakteristike daju odnos vremena sa strujom prorade Ir.

Prikazano je nekoliko funkcija na istom grafu, ovisno o primjeni, radi li se o

simetričnom trofaznom pokretanju iz hladnog stanja, ili dvofaznom pokretanju sa ili

bez detekcije gubitka faze. Tropolni relej se može koristiti i za zaštitu monofaznih i

istosmjernih motora, samo se sva tri bimetala moraju spojiti na napajanje.

Okidna karakteristika releja za preopterećenje bazirana je na pretpostavci se

sva tri bimetala zagrijavaju simultano istom strujom. Ako je jedna faza prekinuta

tada se zagrijavaju samo dva bimetala, te oni sami moraju savladati silu koja

pokreće zaporni mehanizam. To zahtijeva više vremena i veću struju pa je

karakteristika pomaknuta udesno. Motor može trpjeti štetu ako se pogoni sa tom

strujom. Kako bi se osigurala adekvatna zaštita pri asimetričnom napajanju releji

za preopterećenje moraju biti osjetljivi na gubitak faze [1].

3.3.1.2. Elektronički releji za preopterećenje

Elektronički releji su uređaji kod kojih se mjeri struja napajanja svake faze preko

strujnih transformatora. Sekundarne struje su konvertirane na proporcionalni

napon. Takav napon ispravljen i ispeglan ide na ulaze mikroprocesora odnosno na

njegov A/D pretvornik. Zatim se dobiven digitalni signal obrađuje zadanim

programom, te program u skladu sa dobivenim rezultatima (ovisno je li nastupilo

preopterećenje) šalje ili ne šalje na izlaz impuls.

Vrijeme oporavka je izvedeno je tvornički tako da dopusti minimalni period

hlađenja motora nakon prorade, ali se može mijenjati promjenom vrijednosti u

programu ovisno o potrebama hlađena štićenog motora.


20

3.4. Termometarski zaštitni uređaji

Za razliku od releja za preopterećenje koje reagira na struju napajanja i

uzrokuju isklop u slučaju prolaska prevelike struje, termometarski zaštitni uređaj

mjeri temperaturu štićenog uređaja, odnosno njegov dio koji je sklon pregrijavanju,

npr. namot, termometrom postavljenim uz njega. Za zaštitu uglavnom koriste PTC

i NTC termometri.

3.4.1. PTC zaštitni uređaji

PTC termometri su poluvodički elementi koji imaju pozitivan koeficijent otpor /

temperatura. Pri promjeni temperature za 10 K, njegov otpor poveća preko 10

puta. S obzirom na takvu karakteristiku ovi elementi se koriste za serije motora

kojima su poznate termičke karakteristike i kojima je poznato dozvoljeno

temperaturno opterećenje. Najčešće se postavljaju na statorske namote na svaku

fazu po jedan. Termometri se odabiru prema nazivnim radnim temperaturama

(NRT), klasama izolacije i tipu konstrukcije motora.

Temperatura [°C]

Otp

or R

[]

4000

550

1350

250

20

-20 NRT-20NRT-5

NRT+15NRT+5

NRT

NRT– nazivna radna temperaturax1 – područje okidanjax2 – područje resetiranjaR – otpor detektorskog kruga

– temperatura

1650

750

x1

x2

Slika 3.9 Karakteristika PTC termometra4

4 Vrijednosti karakteristike preuzeti su iz literature [1]


21

Neki tipovi komercijalnih PTC termometara izrađeni su:

• sa jednim detektorskim krugom i automatskim resetiranjem,

• sa jednim detektorskim krugom, ručnim resetiranjem i testnom funkcijom,

• sa jednim detektorskim krugom, ručnim i automatskim daljinskim

resetiranjem, testnom funkcijom i detekcijom struja kratkog spoja u

detektorskom krugu,

• sa dva detektorska kruga (alarmnim i okidnim), sa ručnim i automatskim

daljinskim resetiranjem i testnom funkcijom,

• sa šest detektorskih krugova, sa ručnim resetiranjem, testnom funkcijom

i optičkim pokazivačem okidanja za zaštitu više motora [1], itd...

3.4.2. NTC zaštitni uređaji

NTC termometri su poluvodički elementi koji imaju negativan koeficijent otpor /

temperatura. Koriste se kod motora kod kojih je nepoznata temperaturna

karakteristika i nije potrebno precizno podešavanje jer je karakteristika manjeg

nagiba od karakteristike PTC termometra. Okidna jedinica radi na dvije radne

temperature, jedna za alarmiranje i druga za okidanje zapornog mehanizma.

3.5. Kombinirani sklopni zaštitni uređaji

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 skopnog 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.


22

3.5.1. 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 si 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.

Vrij

eme

t

Slika 3.10 Karakteristike i jednopolna shema kombinacije prekidač-osigurač

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

od kratkog spoja preuzimaju osigurači koji ograničavaju struju kratkog spoja. U


23

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].

3.5.2. 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 3.11.

Slika 3.11 Karakteristike i jednopolna shema kombinacije sklopnik-prekidač

3.5.3. 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;


24

- 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.

Vrij

eme

t


preopterećenje – osigurač

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 moraju

biti postavljene i odabrane tako da motor ima određeno vrijeme za

postizanje radne brzine,


25

- 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.

3.5.4. 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.


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.


26

Postoje i pokretni prekidači koji imaju mogućnost tropolnog isklopa i sposobnost

ponovnog uklopa kruga odmah nakon prekida kvara.

3.5.5. Prekidači u kaskadi

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

gašenja luka će se simultano otvoriti u slučaju kratkog spoja na mjestu K1

prikazanom na slici 3.14. 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.

Str

uja

iN

apon

u

Slika 3.14 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.


27

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

zatvaranje distribucijskog prekidača Q1 zbog spomenute granice selektivnosti.

3.5.6. Podešavanje kombiniranih zaštitnih uređaja

3.5.6.1. Podešavanje kombinacije prekidač – osigurač

Slika 3.15 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'.

Vrij

eme

t

Slika 3.15 Podešavanje kombinacije prekidač - osigurač5

U području preopterećenja rastalna karakteristika osigurača je strmija nego

okidna karakteristika okidača za preopterećenje. To je povoljno za zaštitu kabela i

vodiča od preopterećenja, dok se za zaštitu motora od preopterećenja zahtijeva

„sporija“ okidna karakteristika [1].

5 vrijednosti na grafu su preuzete iz literature [1]


28

U području manjih struja kratkog spoja, prekidač će 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.

3.5.6.2. 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 3.16.

∫ dti 2

Slika 3.16 Karakteristike propuštanja struje minijaturnog prekidača sa

pomoćnim osiguračem6

6 vrijednosti karakteristika preuzete su iz literature [1]


29

3.5.7. Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja

Tablice 3.6 i 3.7 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 3.6 Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja sa osiguračima7

Štićeni objekt i sklopna frekvencija

Zaštitni sustav Osigurači

M3

Prekidač Sklopnik Relej za preopterećenje Termometarska zaštita

Zaštita od preopterećenja Kabel Motor (kritičan stator) Motor (kritičan rotor)

Zaštita od kratkog spoja Kabel Motor

Sklopna frekvencija

7 ocjene usporedbe preuzete iz literature [1]


30

Tablica 3.7 Usporedba kombinacija zaštitnih uređaja bez osigurača8

Štićeni objekt i sklopna frekvencija

Zaštitni sustav Osigurači

M3

M

Prekidač Sklopnik Relej za preopterećenje Termometarska zaštita

Zaštita od preopterećenja Kabel Motor (kritičan stator) Motor (kritičan rotor)

Zaštita od kratkog spoja Kabel Motor

Sklopna frekvencija

8 ocjene usporedbe preuzete iz literature [1]

Funkcije nadstrujnih zaštitnih uređaja

31

4. Funkcije nadstrujnih zaštitnih uređaja

4.1. Zaštita transformatora

4.1.1. Kvarovi transformatora

Kvarovi transformatora uzrokovani velikom strujom mogu biti:

• preopterećenje

• kratki spoj faza (unutarnji ili vanjski)

• zemljospoj.

Preopterećenje transformatora nastaje istovremenim paljenjem većeg broja

trošila (npr. elektromotornih pogona) ili povećanjem zahtjeva za napajanje

odnosno povećanjem broja potrošača. Tako nastale nadstruje kroz duže trajanje

povećavaju temperaturu koja smanjuje podnosivost izolacije i time smanjuje vijek

trajanja transformatora [4].

Kratki spoj između faza se može pojaviti i izvan i unutar transformatora. Unutar

transformatora može doći do spoja između vodiča različitih faza ili, što je češći

slučaj, između vodiča istog namota. Kod uljem hlađenih transformatora luk koji

nastane prilikom spoja u dielektriku može stvoriti plin. U slučaju jačeg kratkog

spoja može se akumulirati velika količina tog plina što je opasno jer zbog

povećanja tlaka može nastati eksplozija kotla i zapaljenje ulja. Vanjski kratki spoj

može se dogoditi između faza na izlazu transformatora te može uzrokovati

mehaničke deformacije zbog elektrodinamičkih pojava koje mogu dovesti do

unutarnjih kratkih spojeva.

Zemljospoj je unutarnji kvar koji se može dogoditi spojem između namota i kotla

ili između namota i jezgre. Kod uljnih transformatora kao i kod spoja među fazama

može nastati plin koji povećava tlak unutar kotla te može dovesti do velikih

oštećenja kotla i požara. Tjemena vrijednost struje kvara ovisi o sustavu

uzemljenja gornje i donje mreže.


32

4.1.2. Transformatori u radijalnim mrežama

Transformatori u radijalnim mrežama mogu biti preopterećeni čime stupanj

dopuštenog trajanja preopterećenja ovisi o prethodnim uvjetima napajanja i

njegovog hlađenja [1]. Ti uvjeti propisani su normom. Pri zaštiti niskonaponskih

krugova najčešće se koriste prekidači, te kod transformatora manjih nazivnih struja

osigurači.

Za zaštitu transformatora prekidači moraju imati prekidnu moć jednaku najvećoj

mogućoj struji kratkog spoja na priključnicama niskonaponskog namota

transformatora. Njegovi okidači za preopterećenje trebaju biti postavljeni na

nazivnu struju transformatora. Za zaštitu od kratkog spoja koriste se brzi

elektromagnetski okidači. Za poštivanje selektivnosti prekidača ili osigurača u

nižim krugovima, prekidač za zaštitu transformatora opremljen je i okidačem sa

vremenskom zadrškom [1].

4.1.3. Paralelno spojeni transformatori istih izlaznih karakteristika

U slučaju dva paralelno spojena transformatora istih izlaznih karakteristika

zaštitni prekidači na njihovim izlazima moraju imati prekidnu moć moguće struje

kratkog spoja jednog transformatora.

Kada je spojeno tri ili više transformatora istih izlaznih karakteristika, prekidna

moć prekidača koji se nalazi na izlazu transformatora kroz koji prolazi struja

kratkog spoja mora odgovarati sumi struja koje prolaze kroz prekidače na izlazima

ostalih transformatora spojenih u paraleli. Prekidna moć prekidača koji se nalazi

na zajedničkom odvodu transformatora mora biti suma struja svih

transformatorskih izlaza koji napajaju kvar. U tom slučaju prekidanje kratkog spoja

ostvareno je sabirničkim sprežnikom među transformatorima [1].

4.1.4. Transformatori u zamkastim mrežama

Zamkasta mreža je mreža u kojoj postoje točke koje se napajaju sa više strana.

Ako se zamkasta napaja iz više SN kabela ili vodova i transformatora (slika 4.1),

ako se kvar dogodi na mjestu gdje se može napajati s više strana, izolirati se

može samo isključivanjem svih dovoda koji taj kvar napajaju. U slučaju da se kvar

dogodi na SN vodu ili SN transformatorskom rasklopnom postrojenju, za

isklapanje dovoda napajanja služi glavni mrežni relej spojen sa mrežnim


33

prekidačem9 koji je podešen tako da propušta samo one struje pri kojima

transformator može biti u maksimalno dozvoljenom preopterećenju.

Slika 4.1 Primjer zamkaste mreže napajane s više SN vodova

Prekidač koji se koristi u zamkastoj mreži mora biti odabran tako da je njegova

prekidna moć jednaka najvećoj mogućoj struji kratkog spoja koja se može pojaviti

na njihovim priključnicama i priključnicama transformatora vezanog uz njih. Kod

odabira prekidne moći prekidača, moraju se u obzir uzeti sve struje koje napajaju

9 pojam je preuzet iz literature [1]


34

potencijalni kvar odnosno njihov zbroj može biti puno veći od struje koja dolazi od

transformatora priključenog na taj prekidač.

4.2. Zaštita kabela i vodova

Nadstrujna zaštita koja se koristi za kabele i vodove ima zadaću da ih štiti od

nedozvoljenog zagrijavanja koje može biti uzrokovano preopterećenjem nastalim

zbog kratkog spoja. U tablici 4.1 dan je pregled normi koje mogu poslužiti u svrhu

odabira i izvođenja zaštite vodiča.

Tablica 4.1 Nadstrujna zaštitna oprema za vodiče i njima pripadne norme

Oprema nadstrujne zaštite Norma Zaštita od

preopterećenja

Zaštita od

kratkog spoja

Zaštita vodiča osiguračima, klase gG IEC 60269 + +

Zaštita sklopnih uređaja osiguračima

klase aM

IEC 60269 - +

Minijaturni prekidači za zaštitu vodiča IEC 60898 + +

Prekidači sa brzim

elektromagnetskim nadstrujnim

okidačima i okidačima za

preopterećenje (a-n)

IEC 60947-2

- +

Prekidači za pokretanje sa brzim

nadstrujnim elektromagnetskim

okidačima (n)

IEC 60947-2

- +

Kombinacija sklopnik – relej za

preopterećenje sa pomoćnim

osiguračima klase gG i aM

IEC 60269

+ +

Kombinacija sklopnik – relej za

preopterećenje sa prekidačem za

pokretanje

IEC 60947-2

IEC 60947-4 + +


35

Ako je prekidna moć odabrane zaštite od preopterećenja jednaka ili veća od

moguće struje kratkog spoja na mjestu ugradnje zaštite, tada se može izvesti

zaštita donjih vodova i/ili kabela.

Nadstrujna zaštita vodiča mora omogućiti štićenje svih glavnih faznih vodiča.

Ako se pojavi struja jednopolnog ili dvopolnog kratkog spoja, potrebno je isključiti

samo vodiče koji su zahvaćeni kvarom u slučaju da se time ne dovedu u opasnost

uređaji kojima se napajaju (monofazna trošila), no ako se radi o trošilima koji

zahtijevaju za stabilan rad sve tri faze, tada zaštita mora isključiti sve vodiče (npr.

trofazni motori) [1].

U uzemljenim mrežama sustavom zaštite treba zahvatiti i neutralni vodič sa

zaštitnim uređajem s minimalno istim karakteristikama kojima su štićeni fazni

vodiči. Za manje odcjepe nadstruja koja prolazi kroz neutralni vodič može

uzrokovati isklapanje glavnih vodiča, ali ne nužno i sam neutralni vodič.

Nadstrujna zaštita može biti ostvarena tako da se kroz neutralni vodič prati porast

struje te da se aktiviraju zaštitni uređaji na faznim vodičima.

4.3. Zaštita motora

Štićenje motora je veliko područje koje se može razmatrati samo za sebe. U

ovom radu su zbog toga opisani samo neki od načina izvođenja nadstrujne zaštite

motora.

4.3.1. Uzroci kvarova motora

Nadstruje kod motora nastaju na više načina:

• mehaničkim blokiranjem rotora motora tijekom rada,

• kvarovima na dovodu napajanja i sklopnim operacijama,

• nekorigiranim faktorom snage,

• teškim uvjetima pokretanja,

• velikim promjenama sklopne frekvencije,

• mijenjanjem smjera vrtnje.


36

Za svaki navedeni uzrok koriste se posebni zaštitni uređaji koji moraju biti

usklađeni ostatku mreže da bi mreža ostala stabilna.

4.3.2. Zaštita rotora trofaznih asinkronih motora

Kod trofaznih asinkronih motora uslijed blokiranja rotora statorski namot se

počinje nekontrolirano zagrijavati osjetno brže od rotora. Što je duže rotor blokiran,

temperatura namota statora raste i postaje sve kritičnija. Ovaj porast temperature

se može učinkovito osjetiti PTC termostatom postavljenom na namotu statora te je

tako osigurana zaštita od pregrijavanja rotora. Ovakva zaštita se koristi kod manjih

motora snage do 15kW [1].

Veći motori zahtijevaju drugačiji tip zaštite jer se kod njih rotor zagrijava brže od

statora. Za zaštitu motora veće snage od 15kW koriste se termički releji za

preopterećenje koji prate struju motora u kombinaciji sa PTC termometrom. Relej

za preopterećenje će sigurno prekinuti motor uslijed blokiranja rotora dosta prije

nego što se rotor zagrije.

4.3.3. Zaštita trofaznog asinkronog motora korigiranjem faktora snage

Motor koji ima manji faktor snage, iz mreže vuče veću struju time se dodatno

opterećuju skopni uređaji i sam motor. Korigiranje struje može se riješiti i

korigiranjem faktora snage [1]. To se izvodi priključivanjem kondenzatorskih

baterija direktno na ulaz ili izlaz sklopnika motora. Time se smanji aktivna struja

motora, a s njome i naprezanja cijelog kruga motora. Izraz koji daje odnos

korigirane i nazivne struje preko faktora snage je:

k

II n

r

ϕcos= [4.1]

gdje su:

Ir – korigirana aktivna struja motora,

In – nazivna struja,

cosϕ - faktor snage,

k – korigirani faktor snage.


37

4.3.4. Zaštita trofaznog motora pri promjeni smjera vrtnje

Kroz motor teče ista struja vrtio se on u jednom ili u suprotnom smjeru,

međutim, do porasta struje dolazi u prijelaznom stanju promjene smjera vrtnje.

Kako bi se motor zaštitio od prevelike prijelazne struje, uz kabel napajanja se

ugrađuje relej za preopterećenje koji prilagođava struju na nazivnu vrijednost

tijekom promjene smjera vrtnje.

4.4. Zaštita kondenzatorskih baterija

Kondenzatorske baterije moraju zadovoljavati uvijete neprekidnog rada pri

strujama manjim ili jednakim 130 % nazivne struje za sinusoidalne nazivne

napone i frekvencije. Zbog toga ih nije potrebno štititi zaštitom od preopterećenja.

Kondenzatorske baterije mogu jedino trpjeti preopterećenja uzrokovana

harmoničkim izobličenjima iz mreže, te se za zaštitu od takvih poremećaja koriste

LC filtri.

Za veće struje koriste se termički releji ili osigurači klase gG. Termički releji se

postavljaju na vrijednosti 1,3 do 1,5 puta veće od nazivne vrijednosti struje

kondenzatorskih baterija, dok se osigurači odabiru da budu nazivnih vrijednosti 1,6

do 1,7 većih od nazivne vrijednosti kondenzatorski baterija zbog velikih početnih

struja puštanja baterija u pogon.

Selektivnost nadstrujnih zaštitnih uređaja

38

5. Selektivnost nadstrujnih zaštitnih uređaja

Zaštitni uređaji korišteni u mreži moraju biti međusobno usklađeni kako bi ta

mreža bila stabilna. Usklađuju se po principu selektivnosti. Selektivnost je osobina

sustava zaštite da locira kvar i izolira dio mreže pogođene tim kvarom dok bi ostali

nepogođeni dio mreže ostao napajan.

Vrij

eme

t

Slika 5.1 Podešavanje karakteristika prekidača i osigurača u svrhu postizanja

selektivnosti

5.1. Zahtjevi za selektivno djelovanje zaštitnih uređaja

Odabir sustava zaštite niskonaponskih instalacija mora se ravnati prema

sljedećim kriterijima:

• da osigura ekonomičan i funkcionalan rad cijele instalacije,

• da korigira nastale probleme uzrokovane uvjetima u mreži i svede

kvarove na minimum.


39

Kako bi se ti uređaji svrstali u područja zaštite, provode se analize koordinacije

različitih uređaja. Te analize se provode s ciljem da se:

• osigura sigurnost ljudi i instalacije,

• otkrije i brzo izolira samo područje zahvaćeno problemom, umjesto da se

neselektivnim metodama reducira isporuka energije u nezahvaćenim

područjima,

• smanji utjecaj kvara na ostale elemente mreže (pad napona, gubitak

stabilnosti rotacijskih strojeva),

• osigura kontinuirana isporuka energije napona zadovoljavajuće kvalitete,

• smanji naprezanje uređaja u zahvaćenom području,

• omogući adekvatna rezerva u slučaju zatajenja bilo kojeg od zaštitnih

uređaja odgovornog za prekid kruga u slučaju kvara,

• postigne zadovoljavajući kompromis funkcionalnosti i jednostavnosti sa

ekonomskom isplativošću.

Zaštitni sustav se može izvesti na dva načina, prvi je takav da su uređaji unutar

sustava samookidajući tj. da u sebi imaju ugrađene okidače koji samostalno

identificiraju promjenu u štićenom području te reagiraju, dok je drugi baziran na

blokirajućim sustavima i razmjeni informacija između uređaja koje mjere električne

veličine kako bi se spriječio neželjen isklop. Prvi način izvođenja zaštitnog sustava

je prikladan za niskonaponske mreže jer se posljedice kratkog spoja brže

manifestiraju.

Kako bi smanjili broj mogućih situacija za analiziranje, važno je usvojiti sljedeće

pojmove:

• Nadstrujna selektivnost – koordinacija između radnih karakteristika dva ili

više nadstrujnih zaštitnih uređaja, s ciljem da se tijekom pojave nadstruja

u određenom području, reagiraju samo uređaji čijem štićenju to područje

pripada dok drugi ne reagiraju.


40

• Potpuna selektivnost – koordinacija između dva serijski povezana

zaštitna uređaja takva da ako se kvar pojavi u području donjeg zaštitnog

uređaja, gornji propusti nadstruju dok god donji uređaj ne prekine kvar.

• Djelomična (parcijalna) selektivnost – koordinacija između dva serijski

povezana zaštitna uređaja takva da ako se kvar pojavi u području donjeg

zaštitnog uređaja, gornji propusti nadstruju sve dok ona ne postigne

vrijednost granice selektivnosti.

• Pomoćna zaštita – koordinacija između dva serijski povezana zaštitna

uređaja, gdje su zaštitni uređaji sa strane napajanja opremljeni dodatnom

nadstrujnom zaštitom koja reagira ukoliko je zaštitni uređaj uz koji je

ugrađena pod prevelikim naprezanjem ili ukoliko dođe do zatajenja

selektivnih zaštitnih uređaja [6].

5.2. Načini ostvarivanja selektivnosti

Selektivnost se može ostvariti na više načina:

• strujnim stupnjevanjem,

• vremenskim stupnjevanjem,

• logičkim stupnjevanjem (razmjenom informacija),

• usmjerenim zaštitnim uređajima, kombinacijom prva tri načina.

Prva ti načina odnose se na radijalne mreže, dok je usmjereno stupnjevanje

kombinirano sa strujnim, vremenskim i logičkim namijenjeno zamkastim mrežama.

5.2.1. Nadstrujna selektivnost

Ovakav način stupnjevanja baziran je na principu: „što se više udaljava od

kvara, struja kvara je manja“ [4].

Nadstrujni zaštitni uređaji postavljaju se na početku svakog odsjeka. Kod

strujnog stupnjevanja svaki element sustava zaštite mora biti podešen na

minimalnu struju kratkog spoja koja se može dogoditi na štićenom odsjeku, ali da

bi se zadovoljila selektivnost ta vrijednost mora biti viša od maksimalne struje

kratkog spoja koja se može dogoditi na nižem odsjeku.


41

Jednom podešen, svaki uređaj bi se aktivirao ukoliko bi se kvar dogodio na

njegovom području štićenja. U praksi je dosta teško izvesti takav način

stupnjevanja između kaskadno vezanih zaštitnih uređaja da bi oni bili potpuno

selektivni, no ukoliko su susjedni odsjeci odvojene transformatorom selektivnost

se dobiva bez poteškoća što je pozitivno i što se tiče brzine djelovanja i što se tiče

ekonomičnosti jer nije potrebno koristiti vremensku zadršku. Primjer ovog slučaja

prikazan je na slici 5.2. Zbog impedancije transformatora, maksimalna struja

kratkog spoja u točki B preračunata na primarnu stranu, je mnogo manja od

minimalne struje kratkog spoja u točki A, što znači da je uvjet strujnog

stupnjevanja zadovoljen.

Slika 5.2 Kaskada strujno stupnjevanih prekidača

sa transformatorom između njih

5.2.2. Vremenska selektivnost

Selektivnost postignuta vremenskim zadrškama je ostvarena pomoću zaštitnih

uređaja koji su opremljeni elementima za vremensko zadržavanje njihove prorade.

Svaki viši zaštitni uređaj ima određenu vremensku zadršku prorade u slučaju

kvara u odnosu na uređaj ispod njega. Dakle, kada se dogodi kvar na nekom

odsjeku proradit će uređaj koji je iznad mjesta kvara jer će uređaji iznad njega

ostati neaktivirani zbog zadane vremenske zadrške. Problem tako postignute

selektivnosti je u tome što je vrijeme aktiviranja uređaja koji je na najvišem odsjeku


42

predugo, pa bi primjerice takav uređaj proradio za jednako vrijeme bio kvar u

njegovom području štićenja ili području štićenja najnižeg zaštitnog uređaja. Primjer

ovako stupnjevane zaštite prikazan je na slici 5.3 prema kojoj, na kvar K1 će

prekidač Q4 reagirati prije svih ostalih jer je vremenska zadrška između njih 0,3 s,

tako gornji uređaji neće stići odreagirati na taj kvar.

Transformator

td – vremenska zadrška

prekidač sa strujnoovisnim okidačem sa vremenskom zadrškom

Q1

Q2

Q3

Q4

Q -

td = 1,1 s

td = 0,8 s

td = 0,5 s

td = 0,2 s

K1

Slika 5.3 Strujno stupnjevan nadstrujni zaštitni sustav

5.2.3. Logički stupnjevana selektivnost

Selektivnosti prethodno opisane mogu se postići samo u određenim

slučajevima. Njihove mane eliminirane su ugradnjom elemenata za međusobnu

komunikaciju u zaštitne uređaje. Sa takvim sustavom može se reći da je


43

selektivnost savršeno ostvarena. Princip rada je takav da niži zaštitni uređaji

informiraju više o svom stanju prilikom kvara. Ako niži uređaj registrira kvar,

automatski šalje onom iznad blokirajući signal, ako gornji uređaj ne primi

blokirajući signal, a osjeti kvar, automatski proradi. Time se izbjeglo dugo čekanje

prorade najvišeg elementa zaštite. Ovi uređaji imaju manu koja je vezana uz

ekonomske prilike, jer su takvi uređaji dosta skuplji, te se u određenim slučajevima

ne isplati ugrađivati, te se koriste za postrojenja koja štite uređaje veće vrijednosti.

5.2.4. Selektivnost ostvarena usmjerenim zaštitnim uređajima

U zamkastoj mreži kvar se može napajati s obje strane. Zaštita tada bi trebala

biti osjetljiva i na smjer toka struje kvara kako bi mogla locirati i izolirati kvar. Kako

bi se to izvelo koriste se usmjereni nadstrujni zaštitni uređaji. Primjer selektivnosti

ostvarene usmjerenim zaštitnim uređajima prikazan je na slici 5.4.

Slika 5.4 Zaštitni sustav sa usmjerenim zaštitnim uređajima

Zamkaste mreže na niskonaponskoj razini su rijetke na području Republike

Hrvatske. To je ekonomski povoljnije jer su usmjereni nadstrujni zaštitni uređaji


44

osjetno skuplji i sustavi zaštite kompliciraniji ovisno o konfiguraciji. Zbog toga će

se u ovom radu veća pažnja pridodati selektivnosti u radijalnim mrežama.

5.3. Selektivnost zaštitnih uređaja u radijalnim mrežama

5.3.1. Selektivnost serijski spojenih osigurača

Dovodni kabeli i vodna polja sa sabirnice provode različite pogonske struje i

zbog toga imaju različite presjeke. Zbog takvih svojstava ti vodiči se štite

osiguračima prikladnih karakteristika. U slučaju kvara struja kratkog spoja prolazi i

kroz osigurač dovodnog kabela i kroz osigurač vodnog polja pogođenog kvarom

[1].

Serijski spojeni osigurači će selektivno djelovati ako su njihove rastalne

karakteristike odvojene, odnosno ako se tolerancije tih krivulja nigdje ne dodiruju.

Primjer selektivnog djelovanja serijski povezanih osigurača prikazan je na slici 5.5.

Na dijagramu se može vidjeti da se rastalne karakteristike osigurača nigdje ne

dodiruju. ts je prividno vrijeme taljenja osigurača.

Ik = 1300 A

50 A 50 A 100 A

200 A

Ik = 1300 A

K1

Struja I [A]

102101 103 104

1300

1,37 s

100 A 200 A

1,4

0,03

a) Jednopolna shema

b) Rastalne karakteristike osigurača za struju Ik = 1300 A

Slika 5.5 Selektivnost dvaju serijski povezanih osigurača10

10 karakteristika i vrijednosti su preuzete iz literature [1]


45

Za veće struje kratkog spoja, navedeni uvjeti nisu više pogodni pa se u takvom

slučaju selektivnost može jedino dobiti ako je vrijednost struje koja razvija

Jouleovu toplinu dovoljnu za taljenje niti osigurača vodnog polja tijekom vremena

taljenja i hlađenja manja nego vrijednost struje koja je potrebna za razvijanje

Jouleove topline koja bi rastalila nit većeg osigurača dovodnog kabela. U praksi je

odnos navedenih struja veći ili jednak 1:1,6.

5.3.2. Selektivnost serijski povezanih prekidača

5.3.2.1. Strujno stupnjevana selektivnost kaskade prekidača

Prekidači spojeni u seriju koji služe za zaštitu od preopterećenja ili zaštitu

posljedica kratkog spoja su selektivni, ako se u slučaju kvara odmah otvori onaj

samo prekidač sa strane napajanja koji je najbliži nastalom kvaru.

Slika 5.6 Selektivnost bazirana na strujnom stupnjevanju između dva serijski

spojena prekidača11

11 karakteristika i vrijednosti su preuzete iz literature [1]


46

Bez prethodnog testiranja, posredstvom strujnog stupnjevanja brzog

nadstrujnog okidača, sa sigurnošću se može tvrditi jedino da će sustav biti

selektivan ako moguće struje kratkog spoja viših i nižih odsjeka budu dovoljno

različitih vrijednosti [1]. Proradna struja višeg prekidača kojeg okida strujno-ovisni

brzi elektromagnetski okidač koji okida mora biti podešena tako da bude veća od

tjemene vrijednosti najveće moguće struje kratkog spoja koja može nastati u krugu

nižeg prekidača (slika 5.6). Ako je niži prekidač takav da ima mogućnost

ograničavanja struje, proradna struja višeg prekidača mora biti podešena tako da

je viša od tjemene vrijednosti propuštene struje nižih uređaja.

Kada bi moguća struja kratkog spoja prividno bila jednaka i kod višeg i nižeg

prekidača, tada bi se selektivnost postigla jedino ako je gornja granica tolerancije

karakteristike nižeg prekidača bila ispod, a donja granica tolerancije višeg

prekidača bila iznad specifične karakteristike koja se naziva granica selektivnosti.

Druga mogućnost ostvarivanja selektivnosti je da u slučaju približnih struja

kratkog spoja na dvije točke ugradnje prekidača koristi selektivnost vremenskom

zadrškom, odnosno selektivnost ostvarena vremenskim stupnjevanjem.

5.3.2.2. Vremenski stupnjevana selektivnost kaskade prekidača

Kada bi se pojavio kratki spoj koji bi se na mjestima ugradnje viših i nižih

prekidača približno jednako osjetio, selektivnost prekidača sa strujno ovisnim

okidačima bi se teško postigla. U svrhu osiguravanja selektivnosti u ovom slučaju,

koristi se tehnika korištenja vremenske zadrške (slika 5.7). Za ovakav tip zaštite

od gornjeg prekidača se zahtijeva da propušta nastalu nadstruju u određenom

vremenskom intervalu, da bi u slučaju kvara u donjem dijelu mreže reagirao niži

prekidač i isključio dio pogođen kvarom od ostatka mreže. Vremenska zatezanja

obaju uređaja i njima pripadne proradne struje stupnjevani u određenoj ovisnosti

jedni o drugima.

Vremenske zadrške u kojima se moraju uzeti u obzir i tolerancije svih proradnih

karakteristika ovise o načinima rada isklapanja i konstrukciji samih prekidača. U

slučaju brzih elektroničkih nadstrujnih releja s modulom za vremensko zatezanje

isklopa, vremensko zatezanje između pojedinih prekidača se kreće 70÷100 ms.

Proradna struja takvih uređaja mora se postaviti tako da je kod gornjeg uređaja


47

barem 1,25 puta više nego kod donjeg. Takvi uređaji omogućuju da se pri

vremenskom razmaku od 500 ms može ostvariti sustav selekcije do 7 serijski

spojenih prekidača.

Transformator

Q1

Q2

Q3

Q4

M3

prekidač sa strujnoovisnim okidačem sa vremenskom zadrškom

prekidač sa strujnoovisnim brzim okidačem

td – vremenska zadrška

td = 80 ms

td = 150 ms

td = 220 ms

Slika 5.7 Vremensko stupnjevanje prekidača u kaskadi

Na slici 5.8 a) je prikazana je jednopolna shema sa tri serijski spojena

prekidača, prekidač Q1 koji služi za zaštitu sabirnice, prekidač Q2 koji služi za

zaštitu distributivnog dijela mreža i prekidač za zaštitu motora. Njihove

karakteristike prikazane su dijagramom na slici 5.8 b). Na karakteristikama se

mogu vidjeti 3 područja okidača. Područje a dio karakteristike strujno ovisnog

okidača za preopterećenje, područje n je dio karakteristike elektromagnetskog

nadstrujnog brzog okidača, dok je područje z dio karakteristike nadstrujnog


48

okidača sa kratkotrajnom vremenskom zadrškom. Iz tog dijagrama se može vidjeti

da je selektivnost vremenskim stupnjevanjem osigurana [1].

td=150mstd=80ms

Q3 Q2 Q1

104

103

102

101

100

10-1

10-2

102 103 1042 5 2 5 2 5 105

Struja I [A]

a a a

n n

z

z

Sn = 1000 kVAUn = 400 V/ 50 Hzuk% = 6%In = 1445 AIk = 24,1kA

Q1

Sabirnica glavnog razvoda

Sabirnica podrazvoda

Q2

Q3

M

Ik = 10 kA

Ik = 17 kA

a) Jednopolna shema

b) Dijagram stupnjevanja

Slika 5.8 Selektivnost triju serijski povezanih prekidača12

Kako postoji mogućnost da kratki spoj nastane neposredno na prekidači, takav

prekidač se mora dodatno opremiti sa modulom za brzi isklop, kako bi se smanjila

naprezanja tog prekidača. Proradna struja tog modula mora biti takva da reagira

jedino onda kada se kratki spoj pojavi u blizini priključnica prekidača, s time da ne

poremeti modul za vremensko zatezanje isklopa, odnosno da ne utječe na

vremensko stupnjevanje ostalih prekidača.

12 karakteristika i vrijednosti su preuzete iz literature [1], poglavlja 3.4


49

5.3.2.3. Logički stupnjevana selektivnost kaskade prekidača

Kod sustava sa više serijski povezanih prekidača događa se da je vremenska

zadrška tako postavljenog sustava preduga, odnosno da prekidaču treba više

vremena da isklopi kvar. Kako bi se izbjegle takve situacije uz određene prekidače

moguće je ugraditi dodatne module koji služe za dinamičko upravljanje

kratkotrajnih vremenskih zatezanja. Ti moduli međusobno komuniciraju, te mogu

ostvariti selektivnost opisanu u 4.1.3. Takvi uređaji mogu reducirati vremena

prorade do reda veličine 50 ms za prekidače ugrađene iznad mjesta kvara [1].

Slika 5.9 Dinamička kontrola vremenske zadrške13

Na slici 5.9 prikazan je shematski prikaz rješenja sustava zaštite sa dinamičkim

upravljanjem vremenske zadrške. Kratki spoj na mjestu K1 detektiran je od strane

prekidača Q4, Q2 i Q1. Ako je sustav za dinamičko upravljanje kratkotrajne

vremenske zadrške aktivan, Q2 je trenutno blokiran od strane Q4, a Q1 je trenutno

13 vrijednosti su preuzete iz literature [1], poglavlja 3.4


50

blokiran od strane Q2. Ako Q4 ne primi blokirajući signal unutar 10 ms, isklapa

kvar.

Kratki spoj na mjestu K2 detektiran je samo prekidačem Q1,ako taj prekidač ne

primi blokirajući signal unutar 50 ms, isklapa kvar. U slučaju da je takav sustav

upravljanja isključen, istom prekidaču bi trebalo 150 ms da izvrši zadaću [1].

5.3.3. Selektivnost između prekidača i nižeg osigurača

Unutar raspona preopterećenja do proradne struje okidača za brzi isklop

prekidača IAn, selektivnost je postignuta ako se rastalna karakteristika nižeg

osigurača (uključujući i toleranciju) ne dodiruje sa proradnom karakteristikom

prekidača sa strujno ovisnim okidačem sa vremenskom zadrškom. Taj uvjet mora

biti ispunjen ako je krug pod naponom, a osigurači za zaštitu od preopterećenja u

normalnom pogonu, tj. radnoj temperaturi.

Vrij

eme

t

Slika 5.10 Selektivno djelovanje prekidača i donjeg osigurača

Za moguće struje kratkog spoja koje bi mogle biti jednake ili premašiti

vrijednosti proradne struje za brzi nadstrujni isklop, selektivnost je moguća jedino

ako osigurač ograniči tu struju tijekom njenog prolaska krugom na vrijednost koja

je niža od proradne struje za isklop (slika 5.10).


51

U praksi je selektivnost zaštite od kratkog spoja osigurana ako je vremensko

zatezanje uređaja za isklop bar 100 ms pomaknuto u odnosu na karakteristiku

osigurača 14.

5.3.4. Selektivnost između osigurača i nižeg prekidača

U ovom slučaju selektivnost je također osigurana u području preopterećenja

ako proradna krivulja nižeg prekidača sa strujno ovisnim okidačem za

preopterećenje sa vremenskom zadrškom nigdje ne dodiruje rastalnu

karakteristiku osigurača.

Vrij

eme

t

Slika 5.11 Selektivno djelovanje osigurača i donjeg prekidača

U slučaju kratkog spoja mora se uzeti u obzir trajna struja zagrijavanja

osigurača tijekom električnog luka na prekidaču. U praksi je dovoljno da rastalna

karakteristika osigurača leži 70 ms iznad područja brzog nadstrujnog okidača za

struju kratkog spoja15 (slika 5.11).

14 podatak je preuzet iz literature [1], poglavlje 3.4

15 podatak je preuzet iz literature [1], poglavlje 3.4


52

5.3.5. Selektivnost u slučaju dva ili više paralelnih izvora napajanja

Kod dva ili više paralelnih napajanja, moguća struja kratkog spoja ne povećava

se kao u slučaju kada se kreće od samo jednog napajanja, već se dijeli između

napajanja tako da se kod namještanja karakteristika za postizanje selektivnosti na

tu pojavu mora obratiti pažnja.

5.3.5.1. Dva identična izvora napajanja

U slučaju dva identična izvora napajanja koja su spojena paralelno, u slučaju

kratkog spoja u točki K1 niži prekidač Q3 ukupnu struju kratkog spoja od 20 kA će

propustiti, dok će Q2 i Q1 propustiti samo pola te struje, dakle 10 kA. U dijagramu

selektivnosti, okidna karakteristika prekidača Q1, odnosno Q2, mora se referirati u

odnosu na struju kroz Q3 tako da se njihova karakteristika mora pomjeriti u desno

na strujnoj osi, drugim riječima, mora se pomnožiti sa faktorom 2.

Slika 5.12 Zaštita dva transformatora istih karakteristika u paraleli

5.3.5.2. Tri ili više identičnih izvora napajanja

U slučaju više od dva paralelna izvora, situacija je malo kompliciranija i opisana

je primjerom tri paralelna izvora. Naime, u ovom slučaju, prekidači Q1, Q2 i Q3

opremljeni su brzim nadstrujnim okidačima za preopterećenje u odnosu na slučaj


53

sa dva izvora gdje su prekidači bili opremljeni okidačima za preopterećenje sa

vremenskom zadrškom. Okidne struje su postavljene tako da su više od mogućih

struja kratkog spoja pripadnog transformatora.

S tako postavljenim parametrima ako se kratki spoj dogodi na mjestu K1 (slika

5.13) između prekidača i transformatora, suma struja koje teku kroz prekidače Q2 i

Q3 će uzrokovati brzi isklop prekidača Q1. Prekidači Q2 i Q3 će ostati uklopljeni i

napajati ostatak mreže. Kao radijalni dio mreže se uzima napajanje kvara sa NN

strane, dok se napajanje kvara sa transformatora T1 prekida zaštitom na SN

strani, što je predmet zaštite u zamkastim mrežama.

Slika 5.13 Zaštita tri transformatora istih karakteristika u paraleli

5.3.6. Selektivnost nadstrujnih uređaja sa podnaponskim okidačima

Kada se dogodi kratki spoj, na mjestu kvara napon mreže padne.

Zaostali napon ovisi o vrijednosti otpora kvara. U slučaju kratkog spoja,

impedancija kvara i njemu pripadni napon na mjestu kvara praktički je jednak nuli.

Tijekom kvara se pojavljuje i nekoliko iskrenja. Napon tih iskri je 30÷70 V. Napon

mreže duž puta te struje od napajanja također pada na nižu vrijednost, dok teče


54

struja kratkog spoja. Vrijednost tog napona je određena otporom vodiča i s time i

udaljenošću od mjesta kvara. Slika 5.14 prikazuje ponašanje napona u

niskonaponskom sustavu tijekom trajanja kvara.

Slika 5.14 Rezultantne vrijednosti napona prilikom kratkog spoja

Ako kratki spoj nastane na mjestu K1 (slika 5.14 a)) napon na sabirnicama

podrazvoda pada na 13 % radnog napona, dok napon na sabirnicama glavnog

razvoda pada na 50 % nazivnog napona. U ovom slučaju prekidač Q3, koji se

nalazi točno na mjestu kvara, proradi. Ovisno o karakteristikama prekidača,

njegovom tipu i konstrukciji, prekidanje bi trajalo oko 30 ms do potpunog izoliranja

kvara ili oko 10 ms u slučaju ograničavanja struje.

Za kratki spoj na mjestu K2 (slika 5.14 b)) proradi prekidač Q2. On je opremljen

sa okidačem sa vremenskom zadrškom. Vremenska zadrška bi bila bar 70 ms.

Tijekom ovog kvara napon na glavnim sabirnicama pada na 13 % radnog napona.

Ako bi napon mreže pao na između 70 % i 35 % radnog napona i ako bi takvo

stanje trajalo oko 20 ms, tada bi svi prekidači opremljeni uređajima za detektiranje


55

pada napona proradili. Na isti način, svi sklopnici bi izbacili ako bi napon napajanja

pao na 75 % vrijednosti radnog, ako bi takav poremećaj trajao između 5 ms i 30

ms.

Selektivna nadstrujna zaštita iz tih razloga zahtjeva da uređaji za detektiranje

pada napona sa pripadnim sklopnicima budu opremljeni uređajima za vremensko

zatezanje prorade. Takvi uređaji ne bi trebali ako bi se koristili prekidači za

ograničavanje struje kod kojih bi vrijeme prekidanja bilo 10 ms ili manje [1].

5.3.7. Korištenje tablica selektivnosti

U tablici 5.1 dan je primjer tipične tablice selektivnosti za serijski povezana dva

modularna minijaturna prekidača (MCCB).

Tablica 5.1 Selektivnost dva serijski spojena MCCB prekidača16

U toj tablici prikazani su sljedeći podaci:

• strana ugradnje prekidača (strana napajanja ili strana odvoda),

• tip po prekidnoj moći (npr. prema IEC 60947-2 oznaka N predstavlja

prekidnu moć 36 kA, oznaka S 50 kA itd...),

16 preuzeto iz literature [6]


56

• vrsta okidača prekidača (TM – termomagnetski okidač, EL – elektronički

okidač i M – magnetski okidač),

• najveća vrijednost nazivne struje prekidača istog tipa i okidača Iu,

• koje je nazivne struje In.

Vrijednosti koje prikazuju odnos serijski spojenih prekidača:

• oznaka T označava kombinaciju prekidača pri kojoj se može postići

potpuna selektivnost,

• broj označava struju granice selektivnosti pri kombinaciji tih uređaja,

• broj u zelenom polju označava struju granice selektivnosti u posebnom

slučaju (u ovom primjeru ta kombinacija vrijedi samo ako radi se o

prekidaču koji ima magnetski okidač).

Kod mogućih struja kratkih spojeva na mjestima između prekidača, gdje ih ti

prekidači podjednako osjete, stupnjevanje proradnih struja brzih nadstrujnih

okidača omogućava selektivnost samo pri specifičnoj vrijednosti struje kratkog

spoja. Ta vrijednost naziva se „granica selektivnosti“ (slika 5.15).

Ako je obavljen proračun struje kratkog spoja prema važećim tehničkim

propisima na mjestu ugradnje nižeg prekidača, i ta vrijednost moguće struje

kratkog spoja je manja nego „granica selektivnosti“ prikazana u tablicama za tu

kombinaciju, tada je osigurana potpuna selektivnost za sve moguće struje kratkog

spoja koje bi se dogodile na cijelom štićenom području tog donjeg prekidača.

Ako je moguća struja kratkog spoja na mjestu instalacije veća od granice

selektivnosti, tada bi selektivnost uređaja nižeg kruga bila moguća jedino za

vrijednosti struja kratkog spoja koje se u tim tablicama nalaze. Kako je vjerojatnost

da će maksimalne vrijednosti struje kratkog spoja proteći u pravilu jako mala,

projektanti mogu odlučiti da je vrijednost granice selektivnosti dovoljno velika, pa

je tako zadovoljavajuća selektivnost osigurana, ako to ne bude slučaj, moraju se

odabrati zaštitni uređaji sa višom granicom selektivnosti.


57

Vrij

eme

t [s]

Slika 5.15 Granica selektivnosti ilustrirana okidnim karakteristikama dvaju

prekidača spojenih u seriji17

5.4. Selektivnost u zamkastim mrežama

Kako je već navedeno, ostvarivanje selektivnosti zaštitnih uređaja u zamkastim

mrežama dosta je kompliciranije od selektivnosti zaštitnih uređaja u radijalnim

mrežama. Razlog tomu je napajanje kvara iz više različitih izvora napajanja, pa

tako i različitih smjerova napajanja mogućeg kvara.

Odabir i vrsta zaštitne opreme za zadovoljavanje uvjeta selektivnosti ovisi o

samoj konfiguraciji štićenog dijela mreže. Ovisno o konfiguraciji mreže, u ovom

poglavlju su, radi jednostavnosti, navedena samo neka tehnička rješenja

postizanja selektivnosti u zamkastim mrežama.

17 karakteristike prekidača preuzete su iz literature [1]


58

5.4.1. Osigurači u čvorištima

U niskonaponskim zamkastim mrežama, najčešće se koriste kabeli istih

karakteristika, te se tako za njihovu zaštitu koriste i gG osigurači istog tipa i

nazivne struje [1]. Ako je konfiguracija mreža kao na slika 5.16, takva da su svi

kabeli istih karakteristika, tada je sa istim osiguračima selektivnost postignuta jer

će pri kvaru se prije rastaliti osigurač koji je bliži kvaru jer je struja koja kroz njega

prolazi jednaka sumi struja kroz ostale vodiče koji ulaze u čvorište. Kako je kvar

moguće napajati s više strana, osigurači se postavljaju na oba kraja kabela, pa

tako i za osigurač na drugom kraju kabela vrijedi isti princip.

F1

F3

F2

F5

F6

F7

F4

Ik = Ik3+Ik4

Ik3 = Ik1+Ik2

Ik4 = Ik5+Ik6+Ik7

Ik5 Ik7

Ik6

Ik1 Ik2 Iki – struja i-te grane koja napaja kvarA

B

Slika 5.16 Konfiguracija mreže koju štite osigurači u čvorištima

5.4.2. Selektivnost postignuta sa usmjerenim okidačima i komunikacijom među njima

Kod niskonaponske mreže koja ima malo kompliciraniju konfiguraciju nego u

prethodnom slučaju, jedno od rješenja za postizanje selektivnosti je korištenje

okidača koji detektiraju smjer struje, te ujedno komuniciraju s ostalim susjednim

okidačima istog tipa [15]. Ti okidači imaju sposobnost usporedbe smjera sa

referentnim. Imaju dva ulaza kojima primaju blokirajući signal (ulaz za smjer struje

se podudara sa referentnim, ulaz za smjer struje se ne podudara sa referentnim)


59

te dva izlaza koji šalju blokirajući signal (izlaz za smjer struje se podudara sa

referentnim, izlaz smjer struje se ne podudara sa referentnim). Na slici 5.17

prikazan je primjer konfiguracije mreže, te je u nastavku ilustrirano spajanje ulaza i

izlaza okidača s ciljem postizanja selektivnosti. Primjer je rađen prema literaturi

[15].

Q1in

out

+

-+

-

Q3 in

out

+

-+

-

Q2in

out

+

-+

-

Q4in

out

+

-+

-Q5

in

out

+

-+

-

M3

Z

T1 T2

prekidač sa usmjerenim okidačem i signalnim ulazima i izlazima

in - ulazout - izlaz+ - smjer struje se podudara sa referentnim smjerom- - smjer struje se ne podudara sa referentnim smjerom

referentni smjer

Qin

out

+

-+

-

Slika 5.17 Konfiguracija mreže sa usmjerenim prekidačima i međusobnom

komunikacijom

Q1in

out

+

-+

-

Q3 in

out

+

-+

-

Q2in

out

+

-+

-

Q4in

out

+

-+

-Q5

in

out

+

-+

-

T1 T2

M3 Z

spajanje ulaza i izlaza

napajanje kvara

B1 B2

Slika 5.18 Kvar na sabirnici B1 - prorada Q1, Q3 i Q4, blokiranje Q2


60

Slika 5.18 prikazuje komunikaciju između prekidača Q3 i Q2 prilikom kvara na

sabirnici B1. Smjer struje kroz Q3 se podudara sa smjerom struje napajanja kvara,

te šalje blokirajući signal sa izlaza za podudaranje sa referentnim smjerom na ulaz

za podudaranje sa referentnim smjerom prekidača Q2, kako bi se izbjeglo njegovo

aktiviranje zbog registriranja kvara. Ako je komunikacija postignuta kako je

opisano, tada je kvar izoliran samo prekidačima Q1, Q3 i Q4.

Slika 5.19 prikazuje komunikaciju između prekidača Q4, Q3 i Q1 prilikom kvara

na stezaljkama motora M. Smjer struje kroz Q4 se podudara sa smjerom struje

napajanja kvara, te šalje blokirajući signal sa izlaza za podudaranje sa referentnim

smjerom na ulaze za podudaranje sa referentnim smjerom prekidača Q3 i Q4 kako

bi se izbjeglo njihovo aktiviranje, a Q2 je prema postavci iz prethodne slike

blokiran. Ako je komunikacija postignuta kako je opisano, tada je kvar izoliran

samo prekidačem Q4.

Q1in

out

+

-+

-

Q3 in

out

+

-+

-

Q2in

out

+

-+

-

Q4in

out

+

-+

-Q5

in

out

+

-+

-

T1 T2

M3 Z

B1 B2


napajanje kvara

prethodno spojeni ulaz i izlaz

Slika 5.19 Kvar na motoru M - prorada Q4, blokiranje Q1, Q2 i Q3

Slike 5.20, 5.21, 5.22 i 5.23 opisuju spajanje ulaza i izlaza za ostale moguće

kvarove na isti način kako su opisana spajanja prilikom kvarova u prethodna dva

slučaja.


61

Q1in

out

+

-+

-

Q3 in

out

+

-+

-

Q2in

out

+

-+

-

Q4in

out

+

-+

-Q5

in

out

+

-+

-

T1 T2

M3 Z

B1 B2


napajanje kvara

prethodno spojeni ulaz i izlaz

Slika 5.20 Kvar na transformatoru T1 - prorada Q1, blokiranje Q2, Q3 i Q4

Slika 5.21 Kvar na sabirnici B2 - prorada Q2 i Q3, blokiranje Q1 i Q4


62

Slika 5.22 Kvar na trošilu Z - prorada Q5, blokiranje Q1, Q2, Q3 i Q4

Slika 5.23 Kvar na transformatoru T2 - prorada Q2, blokiranje Q1, Q3 i Q4


63

Iz ovog primjera može se vidjeti da se na istoj konfiguraciji mreže pri kvarovima

na različitim mjestima na istim prekidačima, mogu pojaviti drugačiji smjerovi struja

koje napajaju kvar. Okidačima koji međusobno komuniciraju blokirajućim

signalima, ovisno o smjeru struje, može uspješno riješiti selektivno djelovanje

zaštite ovakve konfiguracije mreže.

5.5. Pomoćna zaštita

Korištenjem pomoćne zaštite selektivnost dovodimo u pitanje, no potrebna je uz

sklopne uređaje sa strane napajanja zbog mogućih struja kratkog spoja koji su

iznad prekidne moći tog sklopnog uređaja. U tom slučaju čim se pojavi takva struja

pomoćni nadstrujni uređaj trenutno reagira. Time se smanjuje naprezanje sklopnih

uređaja pri velikim strujama kratkog spoja.

Primjer odabira zaštitnih uređaja za niskonaponsku mrežu

64

6. Primjer odabira zaštitnih uređaja za niskonaponsku mrežu

Mreža se sastoji od transformatorske stanice 10(20)/0,4 kV 250kVA s 4 vodna

polja i poljem javne rasvjete. Na prvo vodno polje spaja se kabel koji napaja jednu

stambenu zgradu, drugo vodno polje je rezervirano za buduće objekte, treće

vodno polje napaja jedan individualni stambeni objekt (moguće ga je proširiti

ugradnjom razdjelnih ormarića NN mreže), a četvrto vodno polje napaja dva

individualna stambena objekta preko razvodnog polja koje je smješteno u razdjelni

ormarić NN mreže. Blok shema konfiguracije niskonaponske mreže za ovaj primjer

prikazana je na slici 6.1.

Slika 6.1 Blok shema niskonaponske mreže

Za potrebne proračune struja kratkog spoja, katalog elemenata i prikaz grafova

selektivnosti koristio se program SIMARIS DESIGN 4.1. To je program koji

omogućuje unosom konfiguracije mreže, izlaz sa traženim podacima (elementima,

vrijednostima struja kvara, procjenom selektivnosti) i karakteristikama selektivnog

djelovanja. Korišten je u ovom primjeru kako bi pojednostavio proračun, te grafički

prikazao selektivno djelovanje odabranih zaštitnih uređaja.


65

Zaštitni uređaji, kabeli, transformator i elementi mreže odabrani su prema

tehničkim uvjetima Hrvatske elektroprivrede.

6.1. Tehnički uvjeti HEP-a korišteni za praktični primjer

Za praktični primjer ovog rada korišteni su sljedeći tehnički uvjeti:

• Tehnički uvjeti za izvedbu priključka u višestambenim objektima [20],

• Tehnički uvjeti za izvedbu priključka u individualnim objektima [21],

• Tehnički uvjeti za TS 10 (20) / 0,4 kV, 1 x 250 kVA I 1 x 630 kVA –

Kabelska izvedba – vanjsko posluživanje [18],

• Tehnički uvjeti za sklopne aparate u metalnom kućištu (RMU) za nazivne

napone 12 kV i 24 kV [22].

6.1.1. Tehnički uvjeti za izvedbu priključka u višestambenim objektima - pročišćeni tekst korišten za izradu primjera

Kućni priključni ormarići (KPO):

• Ormarić mora imati mogućnost priključenja za:

- najmanje dva kabela presjeka do 4 x 150 mm2 (ulaz izlaz),

- najmanje jedan kabel odgovarajućeg presjeka (maksimalno 4 x

150 mm2 za napajanje GRO-a preko visokoučinskih

niskonaponskih osigurača).

• Za odvodni kabel umjesto osigurača mogu se postaviti kratkospojnici.

Glavni razdjelni ormar (GRO)

• U produženju kućnog priključnog ormarića izvodi se glavni razdjelni

ormar (GRO) s jednim ili više usponskih (pojnih) vodova.

• Glavni razdjelni ormar se sastoji, u načelu, iz dva dijela:

- priključnog polja,

- razvodnog polja.


66

Etažni razdjelnik (ER)

• Etažni razdjelnik (ER-uzidni) ugrađuje se na prikladnim mjestima u

hodnicima po etažama i to na prolazima usponskih vodova.

• Prema broju električnih brojila koji se smještaju u etažni razdjelnik

ormarići mogu biti modularne izvedbe za smještaj dva električna brojila

ER-2, tri električna brojila ER-3 ili maksimalno četiri električna brojila

ER-4.

• Osnovna oprema etažnog razdjelnika sastoji se od:

- glavnih osigurača stanova,

- električnih brojila stanova (jednofazna ili trofazna, jednotarifna,

dvotarifna ili trotarifna),

- odgovarajućeg broja odvojnih stezaljki za priključak s usponskog

voda (za slučaj usponskih vodova izvedenih P-vodičima),

- odgovarajuće sabirnice (Cu) za priključak na usponski vod (za

slučaj usponskih vodova izvedenih izoliranim bakrenim odnosno

aluminijskim sabirnicama).

Izvedbe priključaka

• Izvedba vanjskog priključka višekatnih stambenih objekata obavlja se

isključivo podzemnim energetskim kabelom.

• Svaki ulaz u višekatni stambeni objekt čini jednu građevinsku cjelinu za

koju se izvodi poseban vanjski priključak.

• Vanjski se priključak može izvoditi iz razvodnih ormara niskonaponske

mreže ili izravno iz trafostanice TS 10(20)/0,4 kV.

• Za vanjski priključak mogu se koristiti slijedeći energetski kabeli - tipa:

PPOO-AY; XPOO-AY; PP 44--AY; XP 44AY; presjeka: 4x50 mm2, 4x95

mm2, 4x150 mm2 nazivnog napona 1 kV. Odabir presjeka kabela obavlja

se prema predviđenom vršnom opterećenju stambenog objekta u skladu


67

sa (HR N. N.B2.702 Električne instalacije u zgradama. Opsezi napona)

kao i prema predviđenoj konfiguraciji i tipu niskonaponske mreže.

• Priključak podzemnog energetskog kabela može se obaviti u kućnom

priključnom ormariću ili u priključno razdjelnom ormaru.

• Izuzetno se priključak može izvršiti izravno u glavnom razdjelnom ormaru

objekta ukoliko se napajanje obavlja izravno iz trafostanice TS 10(20)/0,4

kV posebnim kabelom.

Sustav unutrašnjeg razvoda električne energije

• Pod glavnim razvodom električne energije unutar višekatnog stambenog

objekta podrazumijeva se razvod od kućnog priključnog do etažnog

razdjelnika.

• Za unutrašnji dio priključka između kućnog priključnog ormarića (KPO-a)

i razvodnog polja u GRO-u potrebno je koristiti vrstu i presjek vodiča

prema očekivanom opterećenju objekta ili pripadnog stubišta (HRN.

N.B2.752 Električne instalacije u zgradama. Električni razvod. Trajno

dopuštene struje).

• Vrsta vodiča i izvedba može biti: kabel na policama ili u cijevima, ili

izolirani bakreni »P« vodič u cijevima pod žbukom ili izolirane sabirnice.

• Kabeli ili vodiči polažu se u cijevi odgovarajućeg promjera.

• Za glavni razvod električne energije između priključno razvodnog polja u

PRO-u ili GRO-u i svih etažnih razdjelnika mogu se koristiti ovi načini

napajanja:

- polaganje glavnih usponskih vodova s presjecima do 5 x P 35

mm2 u cijevima odgovarajućeg promjera,

- korištenje izoliranih profiliranih bakrenih sabirnica odgovarajućeg

presjeka postavljene u za njih predviđene okomite kanale.


68

Razvod električne energije za zajedničku potrošnju

• Priključivanje trošila zajedničke potrošnje u višekatnim stambenim

objektima obavlja se preko glavnih osigurača u polju zajedničke

potrošnje.

• U instalaciju zajedničke potrošnje stambenog objekta ubraja se:

instalacija rasvjete ulaza, stubišta, drvarnica, prostorija kućnog savjeta,

napajanje dojavne (portafonske) instalacije i zajedničke antenske

instalacije te napajanje dizala. [20]

6.1.2. Tehnički uvjeti za izvedbu priključka u individualnim objektima - pročišćeni tekst korišten za izradu primjera

Vrste priključaka objekata individualne izgradnje

Opći uvjeti

• Svaki objekt individualne stambene izgradnje predstavlja jednu građevinsku

cjelinu, kojoj pripada samo jedan vanjski priključak.

• Vanjski kućni priključak individualnog stambenog objekta, u načelu se

izvodi, preko kućnog priključnog ormarića (KPO) ili kućnog priključno -

mjernog ormarića (KPMO).

• Početna točka napajanja priključka je: priključno - razdjelni ormar iz

višekatnih stambenih objekata, razvodni ormar niskonaponske mreže, kućni

priključni ormarić (KPO), odnosno priključno mjerni ormarić (KPMO) ili

odvojno mjesto na niskonaponskoj nadzemnoj mreži.

• S obzirom na vrstu niskonaponske mreže, uređenost terena, položaja

objekta koji se priključuje, vanjski kućni priključci objekata individualne

izgradnje mogu se izvoditi

a) podzemno energetskim kabelom:

- sa niskonaponske kabelske mreže,

- sa niskonaponske nadzemne mreže,

b) samonosivim kabelskim snopom:


69

- sa niskonaponske nadzemne mreže izvedene golim

vodičima,

- sa niskonaponske nadzemne mreže izvedene

samonosivim kabelskim snopom.

Vanjski kućni priključci izvedeni podzemnim energetskim kabelom

• Načelo izvedbe priključka podzemno energetskim kabelom može biti:

- radijalno (pojedinačni objekti),

- sustav ulaz - izlaz (grupni kućni priključci uz radijalan sustav

napajanja s mogućnošću rada u prstenu).

• S obzirom na opterećenje koje se očekuje kod potrošača u objektima

individualne izgradnje, koriste se tipizirani kabeli

- XP00-AY, odnosno PP 00 - AY 4x25mm2, 0,6/1 kV,

- XP00-AY, odnosno PP 00 - AY 4x35mm2, 0,6/1 kV,

- XP00-AY, odnosno PP 00 - AY 4x50mm2, 0,6/1 kV.

• Nije dopušteno polagati dvožilne podzemne energetske kabele.

• Za realizaciju vanjskog kućnog priključka podzemnim kabelom potrebno je:

- odrediti početnu točku napajanja sa niskonaponske mreže, kao i

krajnju točku vanjskog priključka (što utvrđuje elektrodistribucija),

- iskopati kanal od mjesta određenog kao točka napajanja do krajnje

točke vanjskog priključka, koja je određena za smještaj kućnog

priključnog ormarića (KPO), odnosno kućno - priključno mjernog

ormarića (KPMO), te u kanal položiti kabel,

- postaviti salonitnu ili plastičnu cijev (za kabelski priključak ulaz -

izlaz, treba postaviti 2 cijevi) minimalnog promjera 100 mm od

donjeg ruba priključnog ormarića do 600 mm ispod razine zemlje, te

postaviti jednu (odnosno dvije) cijev (plastičnu, promjera 100 do 150

mm), u iskopani kanal za širinu betonske površine (vijenca) oko

objekta. Na područjima gdje se uvlači i signalni kabel potrebno je, uz


70

cijev za energetski kabel postaviti plastičnu cijev, promjera 50 mm,

za signalni kabel. Cijevi moraju biti postavljene tako, da je osiguran

minimalni polumjer savijanja za predviđene priključne kabele.

Nadzemni vanjski kućni priključci izvedeni samonosivim kabelskim snopom

• S obzirom na opterećenje i vrstu trošila, vanjski priključak samonosivim

kabelskim snopom može se izvoditi kao:

- jednofazni, sa XOO - A, 2 x 16 mm2 0,6/1 kV,

- trofazni, sa XOO - A, 4 x 16 mm2 0,6/1 kV.

• Vanjski priključak samonosivim kabelskim snopom može se izvesti sa

niskonaponske mreže, koja je izvedena samonosivim kabelskim snopom

(bilo da je vođena po stupovima, bilo po fasadi objekta), te sa

niskonaponske mreže, koja je izvedena golim vodičima.

• Svaki objekt individualne izgradnje, kao građevinska cjelina mora imati

vlastiti vanjski priključak samonosivim kabelskim snopom. Sa objekta, koji

ima svoj vanjski priključak izveden samonosivim kabelskim snopom, ne

može se obavljati priključivanje drugih objekata (odvojci).

• Nije dopušteno koristiti samonosivi kabelski snop 4 x 16 mm2 za

priključivanje po dva jednofazna priključka.

• Uputno je jednofazne vanjske priključke izvedene samonosivim kabelskim

snopom (presjeka faznog vodiča od 16 mm2) primjenjivati za struju

potrošača do 35 A (brojilo 10 - 40 A).

• Kod raspoređivanja jednofaznih priključaka na niskonaponsku mrežu treba

posebnu pozornost posvetiti simetriranju opterećenja po fazama mreže.

• Izvođenje kućnog priključka samonosivim kabelskim snopom treba izvoditi

neprekinuto do glavnih osigurača objekta (ormarić, KPMO i KPTO).


71

Vrste ormarića za individualne stambene objekte

Kućni priključni ormarić - KPO

• Ormarić mora imati mogućnost priključenja do dva kabela, maksimalnog

presjeka do 50 mm2, tipa:

- PP 00-AY, 4 x 50 mm2, 0,6/1 kV ili

- XP 00-AY, 4 x 50 mm2, 0,6/1 kV ili

- PP 44-AY, 4 x 50 mm2, 0,6/1 kV ili

- XP 44 - AY, 4 x 50 mm2, 0,6/1 kV.

• Ormarić, treba sadržavati osnovnu opremu kao:

- podnoške osigurača,

- stezaljke za izravni priključak vodiča,

- stezaljku neutralnog vodiča,

- stezaljku zaštitnog vodiča, - kabelsku uvodnicu.

Kućni priključno - mjerni ormarić - KPMO

• Kućni priključno - mjerni ormarić KPMO - objedinjuje funkciju priključka i

mjernog mjesta u čijem sastavu su mjerni uređaji svih stanova jednog

objekta.

Kućni priključni tavanski ormarić - KPTO

• Kućni priključni tavanski ormarić-KPTO (prilog: 3.5) koristi se samo kao

mjesto za priključivanje objekta, kada se priključak izvodi preko krovnog

nosača.

Mjerni ormarić - MO

• U slučaju kada se vanjski kućni priključak izvodi preko kućnog priključnog

ormarića (KPO) iti preko kućnog priključno-tavanskog ormarića (KPTO); za

mjerno mjesto koristi se mjerni ormarić (MO), u kojeg se smještaju mjerni

uređaji svih stanova objekta.


72

• Osnovna oprema mjernog ormarića (MO) sastoji se od:

- glavnih osigurača objekta,

- električnih brojila (jednofazna ili trofazna, jednotarifna, dvotarifna ili

trotarifna),

- odgovarajućeg broja odvojnih stezaljki za priključak glavnih vodova

objekta,

- uređaja za prebacivanje tarife,

- stezaljke za signalno - upravljački vod.

Razdjelnik stana - RS

• Razdjelnik stana - RS ugrađuje se u stanu potrošača na nosivom zidu na

visini

• U razdjelniku stana mora postojati mogućnost smještaja:

- zaštitne strujne sklopke (zaštitni uređaj diferencijalne struje),

- ograničavala strujnog opterećenja- limitatora,

- sabirnice za neutralne vodiče,

- sabirnice za zaštitne vodiče,

- osigurača strujnih krugova.

Sustav razvoda električne energije

Unutrašnji kućni priključak

• Treba nastojati da vodovi unutrašnjeg priključka budu što kraći.

• Nastavljanje vodova unutrašnjeg priključka u cijevima nije dopušteno.

Spajanje, odnosno odvajanje unutrašnjeg priključka dopušteno je samo na

mjestima koja su plombirana ili pod ključem isporučitelja električne energije.

• Unutrašnji priključak izvodi se izoliranim P, PP ili PPOO vodovima 3 x P 6

(10) mm2, odnosno 5 x P 6 (10) mm2 koji se uvlače u samogasivu, savitljivu

rebrastu izolacijsku cijev vanjskog promjera 32 (40) mm. Izolacijska cijev


73

postavlja se podžbukno po nezapaljivoj konstrukciji objekta (primjerice:

cigla, beton, siporeks).

Električni razvod izmedu mjernog mjesta i razdjelnika stana

• Električni spoj između mjernog mjesta (ormarić KPMO ili MO ili KPTO) i

instalacijskog razvodnog ormarića stana (razdjelnika stana - RS) izvodi

se vodičima 3 x P 6 (10) mm2, odnosno 5 x P 6 (10) mm2 položenim u

samogasivu savitljivu rebrastu izolacijsku cijev vanjskog promjera 32

(40) mm. [21]

6.1.3. Tehnički uvjeti za TS 10 (20) / 0,4 kV, 1 x 250 kVA I 1 x 630 kVA – Kabelska izvedba – vanjsko posluživanje - pročišćeni tekst korišten za izradu primjera

Tehnički podaci o transformatoru

Tablica 6.1 Tehnički podaci transformatora

Niz nazivnih snaga 250 kVA

Nazivni prijenosni omjer 10(20)/0.4kV

(preklopivi) 10-20/0.4kV- x

Frekvencija 50 Hz

Spoj Dyn 5

Napon kratkog spoja 4%

Regulacija napona ± 2.5 i ± 5 % nazivnog napona


74

Oprema srednjenaponskog razvoda

• Srednjenaponski razvod nazivnog napona 12 kV ili 24 kV treba imati ove

značajke:

- nazivni napon (kV): 12/24,

- nazivna frekvencija (Hz): 50/50,

- nazivna struja (A): 400/400,

- nazivna kratkotrajna podnosiva struja (kA): 12,5/12,5,

- nazivna podnosiva vršna vrijednost struje (kA): 31,5/31,5.

• Razvod srednjeg napona treba biti izveden u obliku tipski ispitanog

sklopnog bloka.

• Razvod srednjeg napona za transformatorsku stanicu do 250 kVA sastoji

se, u pravilu, od vodnog polja za priključak napojnog kabela i

transformatorskog polja. Vodno polje ne treba biti opremljeno niti sklopnim

uređajem niti zemljospojnikom. Transformatorsko polje treba biti opremljeno

rastavnom sklopkom s osiguračima ili prekidačem te zemljospojnikom.

Oprema niskonaponskog razvoda

Niskonaponski distribucijski razvod

• Funkcionalno gledano, niskonaponski distribucijski razvod sastoji se od dva

polja:

- dovodno polje,

- razvodno polje.

• Niskonaponski distribucijski razvod nazivnog napona 0,4 kV treba imati ove

značajke:

- nazivni napon (kV): 400,

- nazivna frekvencija (Hz): 50,

- nazivna struja (A): 500,

- nazivna kratkotrajna podnosiva struja (1 sek) (kA): 9,


75

- nazivna podnosiva vršna vrijednost struje (kA): 15,5.

• Dovodno polje služi za prihvat energije s transformatora, smještaj uređaja

za mjerenje napona i struja, elemenata zaštite te rednih stezaljki. Osim

toga, u dovodnom polju je smješten i rastavni element za vidljivo odvajanje

transformatora od niskonaponskog razvoda.

• Kao rastavni element u dovodnom polju koristi se kratkospojnik.

Rastavljanje pomoću kratkospojnika obavlja se u beznaponskom stanju

nakon provedenih mjera zaštite na radu.

• U skladu s navedenim, dovodno polje treba biti takovih veličina da bude

moguća ugradnja:

- kratkospojnika,

- ampermetara s trenutnim i maksimalnim pokazivačem 15-minutne

struje u svim fazama,

- voltmetra s preklopkom za mjerenje 3-fazna i jednog linijskog

napona,

- releja za prijenos signala nadtemperaturne zaštite,

- pomoćnih strujnih krugova - rednih stezaljki.

• Razvodno polje sastoji se od maksimalno 4 grupe niskonaponskih

osigurača-sklopki velike prekidne moći veličine 2 za transformatorske

stanice do 250 kVA. Za priključak kabela treba koristiti V-izravne stezaljke.

• Za uzemljenje treba izvesti posebnu sabirnicu (PE) i osigurati mjesto za -

priključak prijenosne naprave za uzemljenje i kratko spajanje.

Konstrukcijom osigurati mogućnost jednostavnog spajanja N i PE sabirnice.

• Na sabirnicama niskonaponskog razvoda (L1, L2, L3, N) potrebno je

osigurati mjesto za priključak naprava za uzemljenje i kratko spajanje.

• Na niskonaponskom razvodu potrebno je osigurati pogodno mjesto za

smještaj odvodnika prenapona te statičke kondenzatorske baterije.


76

• Preporučena veličina kondenzatorskih baterija, ovisno o snazi

transformatora, su:

Tablica 6.2 Snaga kondenzatorske baterije

Snaga

transformatora (kVA)

Presjek priključnog

kabela (mm2)

Osigurač Snaga

kondenzatora

AI Cu (A) (kVAr)

250 25 16 63 25

Razvod javne rasvjete

• Razvod javne rasvjete treba imati ove značajke:

- nazivni napon (kV): 400,

- nazivna frekvencija (Hz): 50,

- nazivna struja (A): 40.

Razvod javne rasvjete sastoji se od četiri niskonaponska jednofazna odvoda.

Odvodi se preko NVO postolja osigurača veličine 00 i sklopnika nazivne struje 40

(A) priključuju na niskonaponski razvod. Nazivna struja umetaka osigurača preko

kojih se obavlja napajanje javne rasvjete treba biti 35 A.

Električna zaštita transformatora

Zaštita transformatora od kratkog spoja

• Zaštita transformatora od kratkog spoja ostvaruje se na srednjenaponskoj

strani na jedan od slijedećih načina:

- srednjenaponskim osiguračima s udarnom iglom čije djelovanje

uzrokuje isklapanje rastavne sklopke u srednjenaponskom

transformatorskom polju,


77

- zaštitnim relejom u kombinaciji sa obuhvatnim strujnim

transformatorima čije djelovanje uzrokuje isklapanje prekidača u

srednjenaponskom transformatorskom polju.

• Kod korištenja zaštite u kombinaciji srednjenaponski osigurač - rastavna

sklopka nazivne vrijednosti struja osigurača i za odabrani niz snaga Sr,

transformatora su slijedeće:

Tablica 6.3 Osigurači odabrani s obzirom na nazivni napon transformatora

Nazivna snaga transformatora Sn (kVA) 250

Nazivna struja osigurača I (A) 10 kV 40

20 kV 25

• Kod korištenja zaštite u kombinaciji zaštitni relej - obuhvatni transformatori -

prekidač potrebno je odabrati takovu značajku zaštitnog releja koja

omogućava nesmetani uklop transformatora, a pouzdanu proradu u slučaju

kvara na transformatoru.

Nadtemperaturna zaštita transformatora

• Pored preventivne zaštite transformatora sustavnim praćenjem vršnih

opterećenja putem bimetalnih ampermetara s pokazivačem maksimalne 15-

minutne struje preporučuje se i izravna nadtemperaturna zaštita

transformatora pomoću kontaktnog termometra ugrađenog na poklopac u

području najtoplijeg ulja s proradom kod temperatura:

- 358,15 K (85°C) - I stupanj,

- 368,15 K (95°C) - II stupanj.

• Isklopni krug kontaktnog termometra treba voditi preko posebne grebenaste

preklopke s dva položaja kojom se bira stupanj prorade, a koji inicira isklop

transformatora pomoću rastavne sklopke ili prekidača u transformatorskom

polju.


78

• U transformatore 250 kVA ugradnja kontaktnog termometra obvezna je kad

opterećenje transformatora prijeđe 80% nazivne snage.

Spojevi transformatora s postrojenjima srednjeg i niskog napona

Srednjenaponska strana transformatora

• Spojni vod između srednjenaponske strane transformatora i odgovarajućeg

transformatorskog polja treba izvesti s 3 jednožilna kabela izolirana

umreženim polietilenim za nazivni napon 20 kV:

- 3 x (XHE 49-A, 1 x 70/16 mm2, 20 kV).

• Kao alternativa navedenom kabelu dopušta se i upotreba kabela koji se

koristi kao energetski kabel.

Niskonaponska strana transformatora

• Spojni vod između niskonaponske strane transformatora i niskonaponskog

razvoda treba izvesti jednožilnim vodovima izoliranim PVC masom za

378,15 K (105°C) za nazivni napon 1:

Tablica 6.4 Spojni vodovi transformatora i dovodnog polja

Transformator Fazni vodič Neutralni vodič

do 250 kVA 1 x (P/FT 1 x150 mm2, 1 kV) 1 x (P/FT 1 x150 mm2, 1 kV)

• Vodovi se polažu u trokut slobodno u zraku ili na perforirane kabelske

police s razmakom trojki od 2d.


79

6.2. Model mreže u programu SIMARIS DESIGN 4.1

Model mreže za ovaj primjer izrađen je u skladu sa gore navedenim izvadcima

iz tehničkih uvjeta Hrvatske elektroprivrede. Sastoji se od četiri osnovne cjeline:

• transformatorska stanica,

• polje javne rasvjete,

• instalacija zgrade,

• područje instalacija kuća.

Zaštitni elementi odabrani su tako da što vjernije prikažu međusobno

djelovanje. Korišteni su uobičajeni elementi: NVO osigurači, instalacijski (DIAZED)

osigurači, minijaturni prekidači, rastavljačke pruge, te osigurači-rastavljači.

Trošila u objektima su podijeljena prema snazi:

• rasvjetna tijela (nazivne struje 3A za rasvjetna tijela u stanovima, 6A za

rasvjetna tijela u kućama i javnoj rasvjeti),

• jača trošila (nazivne struje 16A, npr. električni štednjaci, grijači i sl.),

• ostala trošila (nazivne struje 10A za stanove te 12A za kuće, npr. TV,

zvučni sustav i računalo priključeni na isti krug i sl.).

Trošila su pretpostavljena kao nestalni teret sa faktorom istodobnosti 0,25-0,4

radi poštivanja uvjeta limitiranja snage. Njihov broj je proizvoljno odabran.

Zanemareni su uređaji za čuvanje hrane kao stalni tereti jer su zanemarivo niske

potrošnje. Za stanove su predviđeni jednofazni priključci, dok su za kuće trofazni

te su trošila zbog simetričnosti podjednako raspoređena po fazama. Trofazna

trošila su izbjegnuta zbog pojednostavljenja.


80

Slika 6.2 Jednopolna shema modela mreže u programu SIMARIS DESIGN 4.1

Na slici 6.2 prikazana je jednopolna shema modela mreže sa označenim

cjelinama. Područje 1 prikazuje transformatorsku stanicu ne uključujući polja

javne rasvjete, područje 2 prikazuje polje javne rasvjete, područje 3 prikazuje

instalaciju zgrade dok područje 4 prikazuje područje instalacija kuća.


81

6.2.1. Transformatorska stanica

Za transformatorsku stanicu odabran je transformator snage 250 kVA, SN

prekidačem 630 A na visokoj strani sa strujnim transformatorom nazivnog omjera

500/5 A. Niskonaponska strana ima dva dijela. Prvi dio je dovodno polje DP koje je

preko kratkospojnika KS spojeno na razvodno polje RP i polje javne rasvjete JR.

Razvodno polje se sastoji od četiri grupe niskonaponskih pruga (osigurača-

rastavljača) sa NVO ulošcima veličine 2 koji su odabrani da zadovoljavaju

selektivno djelovanje. Jednopolna shema prikazana je na slici 6.3.

Slika 6.3 Jednopolna shema transformatorske stanice


82

6.2.2. Polje javne rasvjete

Polje javne rasvjete sastoji se od četiri grupe napajanja rasvjetnih tijela štićenih

niskonaponskim DIAZED osiguračima na postoljima veličine DIII koje

zadovoljavaju selektivno djelovanje. Napaja se preko NVO osigurača na

postoljima nazivne struje 63 A, kako je propisano tehničkim uvjetima [18].

Slika 6.4 Jednopolna shema polja javne rasvjete


83

6.2.3. Instalacija zgrade

Zgrada se sastoji od četiri stana. Priključena je sa razvodnog polja

transformatorske stanice preko kućnog priključnog ormara Z1-KPO (Z1-KPO

spojen je na vodno polje VP preko pruge NVO-PRUGA-VP1). Glavni razvodni

ormar zgrade Z1-GRO priključen je na Z1-KPO kabelom koji zadovoljava uvijete

potrošnje stanova. Iz Z1-KPO izveden je i izlaz za priključenje novih potrošača

kako se navedenim tehničkim uvjetima zahtijeva. Unutarnji razvod zgrade izveden

je preko dva etažna razvoda Z1-ER1 i Z1-ER2 koji su spojeni preko NVO

osigurača sa Z1-GRO. Razvodi stanova Z1-RS1 i Z1-RS2 priključeni su na Z1-

ER1 dok su Z1-RS3 i Z1-RS4 priključeni na Z1-ER2. Trošila stanova priključna su

preko minijaturnih prekidača u Z1-RS. Trošila zajedničke potrošnje priključena su

na razvod zajedničke potrošnje Z1-RZP također preko minijaturnih prekidača.

Zajedničku potrošnju čini lift sa jednofaznim motorom i stubišna rasvjeta.

Slika 6.5 Jednopolna shema instalacija zgrade


84

6.2.4. Područje instalacija kuća

U ovom primjeru prikazana su dva načina spajanja individualnih objekata (kuća)

na NN mrežu. Prvi način je spajanje kuća preko razdjelnog ormarića NN mreže.

Tu su kućni priključni ormari kuća K1-KPO i K2-KPO spojeni na vodno polje VP

preko razdjelnog ormarića NN mreže RO-NN-3 preko osigurača-sklopki koje

zadovoljavaju potrošnju spojenih objekata (RO-NN-3 spojen je na VP preko NVO

pruge NVO-PRUGA-VP3). Drugi način spajanje kuće na mrežu je direktnim

spajanjem kućnog priključnog ormara na vodno polje preko NVO pruge (u ovom

primjeru je K3-KPO spojen na VP preko pruge NVO-PRUGA-VP4). Trošila u

kućama 1 i 2 su spojena preko minijaturnih prekidača, a u kući 3 spojena su preko

DIAZED osigurača.

Slika 6.6 Jednopolna shema instalacija kuća


85

6.2.5. Popis odabranih uređaja i njihovi parametri korišteni u modelu

Napomena: Tablice su preuzete iz izlazne dokumentacije programa

SIMARIS DESIGN 4.1.

Oznake i kratice

Veličine i koeficijenti u izlaznim tablicama iz programa SIMARIS DESIGN 4.1:

ai - koeficijent opterećenja

cos φ - koeficijent snage

Ia/In - odnos početne struje

Ib [A] / Iz [A] - nazivna struja / dozvoljena opteretivost

Ic bazno [kA] - nazivna struja kratkog spoja - Utičnica

Icu / Icn [kA] - nazivna završna kratkospojna prekidna moć ACB / MCCB

/ nazivna završna kratkospojna prekidna moć MCB

Ik''max [kA] - maksimalna struja kratkog spoja na mjestu ugradnje

In [A] - nazivna struja

P0 [kW] - gubici praznog hoda

Pk [kW] - gubici kratkog spoja

Pn [kW] - radna saga

Sn [kVA] - nazivna prividna snaga

ukr [%] - napon kratkog spoja

Un [V] - nazivni napon

Uprim [kV] - nazivni napon

Usec [V] - sekundarni napon

X0/X1 - odnos impedancija direktni / nulti sustav


86

ΔU [%] - pad napona između početka i kraja sekcije / Ukupni pad

napona do specificirane točke uključujući i pad napona kroz

transformator

Elementi modela:

DP – dovodno polje

ER – etažni razdjelnik

GRO – glavni razdjelni ormar

JR – javna rasvjeta

K – kuća

KPO – kućni priključni ormar

KS – kratkospojnik

KV – kabelski vod

NVO – niskonaponski visokoučinski osigurač

OS – instalacijsku osigurač

PR – minijaturni (instalacijski) prekidač

RS – razdjelnik stana

RZP – razvod zajedničke potrošnje

TR – transformator

V – vodič

VP – vodno polje

Z – zgrada


87

Mrežni parametri i transformator

Tablica 6.5 Mrežni parametri srednjeg napona

Srednji napon

Nazivni napon 20 kV Temperatura okoline 40 °C Max./Min snaga kratkog spoja 315 / 125 MVA Sustav neutralne točke Mala otpornost Odnos R1/X1 min 0,2 Temperatura vodiča u SN kabelu:

na početku kratkog spoja 20 °C pri iskapanju 80 °C za pad napona 55 °C

Tablica 6.6 Mrežni parametri niskog napona

Niski napon

Nazivni napon 400 V Konfiguracija sustava TN-C Frekvencija 50 Hz Dozvoljeni napon dodira 50 V Temperatura okoline uređaja 45 °C Naponski koeficijent c max 1,05 Naponski koeficijent c min 0,95 Temperatura vodiča u NN kabelu:

na početku kratkog spoja 20 °C pri iskapanju 80 °C za pad napona 55 °C


88

Tablica 6.7 Natpisna pločica transformatora

Oznaka Vrsta Sn [kVA] ukr [%] Uprim [kV]

Usec [V] Pk [kW] P0 [kW] Vektorska grupa spoja

TRANSFORMATOR GEAFOL 250 4 20 400 3,2 1,1 Dyn5

Zaštitni uređaji

Tablica 6.8 SN prekidač

Mjesto Oznaka Vrsta In [A] Količina

DOVODNO POLJE.1 SN PREKIDAČ Tropoložajni prekidač 630 1

Tablica 6.9 Osigurači rastavljači

Mjesto Oznaka In osigurača [A]

Korisnička kategorija

Veličina okvira

In bazno [A]

Ic bazno [kA]

Ik''max [kA] Lokacija

Količina Utičnica/ Osigurač

Z1-KPO NVO-PRUGA-VP1 125 gG 2 630 52 9,478 1/3

X2-KPO NVO-PRUGA-VP2 80 gG 2 630 52 9,478 1/3

RO-NN-3 NVO-PRUGA-VP3 80 gG 2 630 52 9,478 1/3

K1-RO NVO-RAS-K1 50 gG 00 160 15 3,501 1/3

K2-RO NVO-RAS-K2 50 gG 00 160 15 3,501 1/3

K3-KPO NVO-PRUGA-VP4 80 gG 2 630 52 9,478 1/3


89

Tablica 6.10 Minijaturni prekidač

Mjesto Oznaka In [A] Icu/Icn [kA] Ik''max [kA] Lokacija

Vrsta okidača / karakteristike

Količina

Rasvjetna tijela PR-Z1-RS3.1 6 6 2,576 C 2

Ostala trošila PR-Z1-RS3.2 16 6 2,576 A 4

Jača trošila PR-Z1-RS3.3 20 6 2,576 A 4




Mini lift PR-Z1-RZP2 25 6 3,710 A 1

Stubišna rasvjeta PR-Z1-RZP1 10 6 3,710 A 2







Rasvjetna tijela PR-K1.3 10 10 1,848 A 3

Ostala trošila PR-K1.2 16 6 1,848 A 5

Jača trošila PR-K1.1 20 6 1,848 A 2

Ostala trošila PR-K2.2 16 6 1,848 A 5

Rasvjetna tijela PR-K2.3 10 6 1,848 A 2

Jača trošila PR-K2.1 20 6 1,848 A 2


90

Tablica 6.11 Osigurači sa postoljima

Mjesto Oznaka In osigurača [A]

Korisnička kategorija

Veličina okvira

In bazno [A]

Ic bazno [kA]

Ik''max [kA] Lokacija

Količina Utičnica/ Osigurač

DOVODNO POLJE.1 KS 500 gG 3 630 75 9,478 3/3

X1-KPO KS-X1 50 gG 00 160 25 6,182 1/3

Z1-GRO NVO-Z1 80 gG 2 400 50 6,182 3/3

Z1-ER2 NVP-Z1-ER2 50 gG 2 400 50 5,863 3/3

Z1-RS3 NVO-Z1-ER2.1 35 gG 00 160 25 5,296 3/3

Z1-RS4 NVO-Z1-ER2.2 35 gG 00 160 25 5,296 3/3

Z1-RZP NVO-Z1-RZP 50 gG 2 400 50 5,863 3/3

Z1-ER1 NVO-Z1-ER1 50 gG 2 400 50 5,863 3/3

Z1-RS1 NVO-Z1-ER1.1 35 gG 00 160 25 5,568 3/3

Z1-RS2 NVO-Z1-ER1.2 35 gG 00 160 25 5,568 3/3

K3-RO NVO-K3 50 gG 00 160 25 3,501 1/3

Ostali uređaji OS-K3.2 16 flink E 16 25 5 1,848 4/4

Rasvjetna tijela OS-K3.3 10 flink E 16 25 5 1,848 4/4

Jača trošila OS-K3.1 20 traeg E 16 25 5 1,848 2/2

JR NVO-JR 63 gG 1 250 40 9,478 3/3

Rasvjetno tijelo OS-JR-2 35 gG DIII 63 10 8,174 5/5





91

Kabeli i vodiči

Tablica 6.12 SN kabel

Oznaka Vrsta/ Profil Početna točka / odredišna točka

Ib [A] Iz [A]

Materijal Duljina [m] Izolacija Vsta instalacija

KV-SN-TR N2XS2Y 3x70

DOVODNO POLJE.1

3,732 303

Cu 3 XLPE-kabel

Zemlja

Tablica 6.13 NN kabeli i vodiči


Ib [A] Iz [A]

Materijal Broj Duljina [m]

Izolacija Vsta instalacija

ΔU [%] po sekciji / ukupno

Količina

2xKV-TR-DP H07V2-K 3x150/-/150

DOVODNO POLJE.1

186,6 798

Cu 2 5 PVC temp. osj.

E 0,032 1,700

1

KV-NN-VP1 NYKY 3x50/50/50

RP Z1-KPO

121,2 216

Cu 2 100 PVC70 D 1,006 2,706

1

KV-X1 NYKY 3x50/50/50

Z1-KPO X1-KPO

0 108

Cu 1 25 PVC70 D 0,000 2,706

1

KV-Z1 NYKY 3x35/35/35

Z1-KPO Z1-GRO

121,2 110

Cu 1 5 PVC70 B1 0,138 2,844

1

V-Z1-GRO1 NYKY 3x35/35/35

Z1-GRO Z1-ER2

55 110

Cu 1 10 PVC70 B1 0,125 2,969

1

V-Z1-ER2.1 NYKY 3x10/10/10

Z1-ER2 Z1-RS3

27,5 50

Cu 1 7 PVC70 B1 0,144 3,113

1

V-Z1-RS3.1 NYKY 1x1,5/1,5/1,5

Z1-RS3 Rasvjetna tijela

3 35

Cu 2 10 PVC70 B1 0,145 3,259

2

V-Z1-RS3.2 NYKY 1x2,5/2,5/2,5

Z1-RS3 Ostala trošila

10 92

Cu 4 10 PVC70 B2 0,146 3,259

4

V-Z1-RS3.3 NYKY 1x2,5/2,5/2,5

Z1-RS3 Jača trošila

16 96

Cu 4 10 PVC70 B1 0,234 3,347

4

V-Z1-ER2.2 NYKY 3x10/10/10

Z1-ER2 Z1-RS4

27,5 50

Cu 1 7 PVC70 B1 0,144 3,113

1

V-Z1-RS4.1 NYKY 1x1,5/1,5/1,5


3 35

Cu 2 10 PVC70 B1 0,145 3,259

2

V-Z1-RS4.2 NYKY 1x2,5/2,5/2,5


10 92

Cu 4 10 PVC70 B2 0,146 3,259

4

V-Z1-RS4.3 NYKY 1x2,5/2,5/2,5


16 96

Cu 4 10 PVC70 B1 0,234 3,347

4

V-Z1RZP NYKY 3x35/35/35

Z1-GRO Z1-RZP

11,2 110

Cu 1 5 PVC70 B1 0,013 2,857

1

V-Z1-RZP2 NYKY 1x4/4/4

Z1-RZP Mini lift

16 32

Cu 1 10 PVC70 B1 0,587 3,444

1


92


Ib [A] Iz [A]




Količina

V-Z1-RZP1 NYKY 1x1,5/1,5/1,5

Z1-RZP Stubišna rasvjeta

6 35

Cu 2 10 PVC70 B1 0,291 3,148

2

V-Z1-GRO2 NYKY 3x35/35/35

Z1-GRO Z1-ER1

55 110

Cu 1 5 PVC70 B1 0,063 2,906

1

V-Z1-ER1.1 NYKY 3x10/10/10

Z1-ER1 Z1-RS1

27,5 50

Cu 1 7 PVC70 B1 0,144 3,050

1

V-Z1-RS1.3 NYKY 1x2,5/2,5/2,5


16 96

Cu 4 10 PVC70 B1 0,234 3,284

4

V-Z1-RS1.2 NYKY 1x2,5/2,5/2,5


10 92

Cu 4 10 PVC70 B2 0,146 3,196

4

V-Z1-RS1.1 NYKY 1x1,5/1,5/1,5


3 35

Cu 2 10 PVC70 B1 0,145 3,196

2

V-Z1-ER1.2 NYKY 3x10/10/10

Z1-ER1 Z1-RS2

27,5 50

Cu 1 7 PVC70 B1 0,144 3,050

1

V-Z1-RS2.2 NYKY 1x2,5/2,5/2,5


10 92

Cu 4 10 PVC70 B2 0,146 3,196

4

V-Z1-RS2.1 NYKY 1x1,5/1,5/1,5


3 35

Cu 2 10 PVC70 B1 0,145 3,196

2

V-Z1-RS2.3 NYKY 1x2,5/2,5/2,5


16 96

Cu 4 10 PVC70 B1 0,234 3,284

4


RP X2-KPO

0 108

Cu 1 100 PVC70 D 0,000 1,700

1


RP RO-NN-3

36 91

Cu 1 100 PVC70 D 0,821 2,521

1

KV-K1 NYKY 3x35/35/35

RO-NN-3 K1-RO

18 99

Cu 1 10 PVC70 B2 0,041 2,562

1

V-K1.3 NYKY 1x1,5/1,5/1,5

K1-RO Rasvjetna tijela

6 52,5

Cu 3 10 PVC70 B1 0,194 2,756

3

V-K1.2 NYKY 1x2,5/2,5/2,5

K1-RO Ostala trošila

12 115

Cu 5 10 PVC70 B2 0,140 2,702

5

V-K1.1 NYKY 1x2,5/2,5/2,5

K1-RO Jača trošila

16 46

Cu 2 10 PVC70 B2 0,467 3,029

2

KV-K2 NYKY 3x35/35/35

RO-NN-3 K2-RO

18 91

Cu 1 10 PVC70 D 0,041 2,562

1

V-K2.2 NYKY 1x2,5/2,5/2,5

K2-RO Ostala trošila

12 115

Cu 5 10 PVC70 B2 0,140 2,702

5

V-K2.3 NYKY 1x1,5/1,5/1,5


6 33

Cu 2 10 PVC70 B2 0,291 2,852

2

V-K2.1 NYKY 1x2,5/2,5/2,5


16 46

Cu 2 10 PVC70 B2 0,467 3,029

2


RP K3-KPO

14,4 91

Cu 1 100 PVC70 D 0,328 2,028

1


93


Ib [A] Iz [A]




Količina

KV-K3 NYKY 3x35/35/35

K3-KPO K3-RO

14,4 91

Cu 1 10 PVC70 D 0,033 2,061

1

V-K3.2 NYKY 1x2,5/2,5/2,5

K3-RO Ostala uređaji

12 92

Cu 4 10 PVC70 B2 0,175 2,236

4

V-K3.3 NYKY 1x1,5/1,5/1,5


6 66

Cu 4 10 PVC70 B2 0,145 2,206

4

V-K3.1 NYKY 1x2,5/2,5/2,5


16 46

Cu 2 10 PVC70 B2 0,467 2,528

2

KV-JR NYKY 3x25/25/25

RP JR

15 96

Cu 1 5 PVC70 C 0,023 1,723

1

V-JR-2 NYKY 1x4/4/4

JR Rasvjetno tijelo

6 32

Cu 1 50 PVC70 D 1,101 2,824

5

V-JR-1 NYKY 1x4/4/4

JR Rasvjetno tijelo

6 32

Cu 1 30 PVC70 D 0,660 2,384

5

V-JR-3 NYKY 1x4/4/4

JR Rasvjetno tijelo

6 32

Cu 1 70 PVC70 D 1,541 3,264

5

V-JR-4 NYKY 1x4/4/4

JR Rasvjetno tijelo

6 32

Cu 1 90 PVC70 D 1,981 3,705

5

Trošila

Tablica 6.14 Promjenljivi teret

Oznaka Pn [kW] In [A] Un [V] cos φ ai Spoj faza Vrsta opterećenja Količina

Rasvjetno tijelo 1,109 6 230 0,8 1 L2-N induktivno 5




Rasvjetna tijela 0,554 3 230 0,8 1 L1-N induktivno 2

Ostala trošila 1,848 10 230 0,8 1 L1-N induktivno 4

Jača trošila 2,956 16 230 0,8 1 L1-N induktivno 4



94

Oznaka Pn [kW] In [A] Un [V] cos φ ai Spoj faza Vrsta opterećenja Količina



Mini lift 2,956 16 230 0,8 1 L1-N induktivno 1

Stubišna rasvjeta 1,109 6 230 0,8 1 L1-N induktivno 2













Ostala uređaji 2,217 12 230 0,8 1 L1-N induktivno 4



Navedene tablice predstavljaju odabir elemenata (vodiča, transformatora,

trošila), te odabir i razmještaj zaštitnih uređaja unutar zadane konfiguracije mreže.


95

6.2.6. Karakteristike selektivnosti od SN strane napajanja do krajnjeg trošila

U ovom primjeru je upotrijebljen prilično veliki broj zaštitnih elemenata jer je

tako konfigurirana mreža. Radi ilustracije selektivnosti odabrane su karakteristike

zaštitnih uređaja samo jedne grupe trošila Z1-RS1.1 (ZGRADA 1 – RAZDJELNIK

STANA 1 . GRUPA TROŠILA 1). Karakteristike su preuzete iz izlazne

dokumentacije programa SIMARIS DESIGN 4.1. Prema ostalim grupama trošila

na isti način se mogu preuzeti potrebne karakteristike koje su zbog

pojednostavljenja izuzete iz ovog rada.

Slika 6.7 Područje zaštitnog sustava od SN strane do grupe trošila Z1-RS1.1

Slika 6.8 prikazuje selektivno djelovanje uređaja između SN i NN strane

transformatora. Iz karakteristika se može uočiti da su okružja karakteristika donjih

zaštitnih uređaja ispod karakteristike SN prekidača, odnosno da SN prekidač

potpuno selektivno djeluje sa nižim zaštitnim uređajima. Ovaj primjer ujedno

prikazuje serijski spojen prekidač sa nižim osiguračima odvojenim

transformatorom.


96

Slika 6.8 Selektivnost nadstrujne zaštite transformatorske stanice

Slika 6.9 Selektivnost zaštite NN grupe 1 vodnog polja


97

Izlazni kabeli vodnog polja štite se NVO osiguračima-rastavljačima koji se na su

najčešće u izvedbi tzv. „pruga“ odnosno osigurači postavljeni u kućištima jedni

ispod drugih. Ulošci su veličine 2 kako je zadano tehničkim uvjetima iz literature

[18]. Na slici 6.9 prikazano je selektivno djelovanje osigurača-rastavljača koji štiti

vodič NN grupe 1 u odnosu na više i niže zaštitne uređaje. Iz tih karakteristika se

može vidjeti da je zadovoljena potpuna selektivnost. Iz ovih karakteristika se može

vidjeti selektivnost serijski spojenih osigurača.

Kabel koji povezuje KPO i GRO zgrade štićen je NVO osiguračem odabranim

tako da zadovoljava potpunu selektivnost i zahtjeve vezane uz potrošnju.

Selektivnost je prikazana na slici 6.10.

Zahtjeve za selektivnošću i potrošnjom zadovoljavaju i osigurači odabrani

između GRO i ER1. Karakteristika na slici 6.11 prikazuje da je i u ovom slučaju

potpuna selektivnost zadovoljena.

Glavni osigurači stanova odabrani su prema zahtjevima potrošnje stanova.

Također su selektivni u odnosu na više i niže zaštitne uređaje (slika 6.12).

Slika 6.10 Selektivnost nadstrujne zaštite glavnog razvoda zgrade 1


98

Slika 6.11 Selektivnost nadstrujne zaštite etažnog razvoda 1 zgrade 1

Slika 6.12 Selektivnost nadstrujne zaštite razvodnika stana 1 zgrade 1


99

Instalacijski zaštitni uređaji su minijaturni (instalacijski) prekidači čije

karakteristike teško mogu ispuniti zahtjev potpune selektivnosti, ali zadovoljavaju

djelomičnu selektivnost (ograničenu granicom selektivnosti), što zadovoljava

zahtjeve njihove primjene. Minijaturni prekidači su praktični što se izolacijskih

svojstava i jednostavnosti upotrebe tiče, jer su namijenjeni nestručnim korisnicima.

Nije potrebna zamjena dijelova (npr. zamjena uložaka kod instalacijskih

osigurača), što dodatno povećava sigurnost korisnika. Na toj razini zadovoljavaju i

ekonomskim kriterijima jer im je cijena prihvatljiva. Karakteristika djelovanja u

odnosu na više zaštitne uređaje prikazana je na slici 6.13.

Slika 6.13 Selektivnost nadstrujne zaštite grupe trošila 1 stana 1 zgrade 1

Ovim primjerom prikazano je selektivno djelovanje niskonaponskih zaštitnih

uređaja od transformatorske stanice 10(20) / 0,4 kV do krajnjeg trošila.


100

Program SIMARIS DESIGN 4.1 ima opciju procjene selektivnosti tako da na

zadanom modelu mreže zaštitne sekcije označi bojama koje označavaju:

• potpuno selektivno djelovanje (zelena boja)

• djelomično (parcijalno) selektivno djelovanje (žuta boja)

• neselektivno djelovanje (siva boja).

Procjena selektivnosti prikazana je na slici 6.14.

Slika 6.14 Procjena selektivnosti u programu SIMARIS DESIGN 4.1

Zaključak

101

Zaključak

Nadstrujna zaštita dijeli se na zaštitu od kratkog spoja, zaštitu od

preopterećenja te zaštitu od neželjenog porasta temperature.

Zaštitni uređaji koji se koriste za izvođenje nadstrujne zaštite pri pojavi

nadstruje (struje preopterećenja ili struje kratkog spoja) reagiraju tako da isključe

pogođeno mjesto. Kao zaštitni uređaji niskog napona u praksi se koriste osigurači,

prekidači i sklopnici sa pripadnim relejima. Oni mogu raditi pojedinačno ili u

kombinacijama. Kombiniranjem zaštitnih uređaja nadopunjuju se nedostaci

pojedinačnih elemenata (npr. osigurači s prekidačima u kombinaciji imaju jako

dobra zaštitna svojstva što se tiče brzine djelovanja, pouzdanosti i prekidne moći).

Sustav zaštite čini skup zaštitnih uređaja i/ili kombinacija zaštitnih uređaja

povezanih u jednu cjelinu. Takav sustav je selektivan ukoliko je sposoban

detektirati i izolirati samo dio mreže pogođen kvarom.

Selektivnost se može izvesti različitim oblicima stupnjevanja: strujno,

vremensko, logičko stupnjevanje i stupnjevanje usmjerenih zaštitnih uređaja. Prva

tri oblika stupnjevanja se odnose na radijalne mreže, dok se četvrti odnosi na

zamkaste mreže.

Selektivnost može biti potpuna i djelomična. Potpuna selektivnost je ona kod

koje se karakteristike viših i nižih zaštitnih uređaja nigdje ne sijeku, dok je

djelomična selektivnost ona kod koje se karakteristike viših i nižih uređaja ne

sijeku do vrijednosti struje koja se naziva granicom selektivnosti.

Zaključak

102

Iz praktičnog primjera se može vidjeti da se potpuna selektivnost može ostvariti

najlakše ako su iste vrste uređaja spojene u seriju zbog sličnog oblika

karakteristika. Potpunu selektivnost moguće je jednostavno ostvariti i

kombinacijom prekidač – niži osigurač, ali kombinacija osigurač – niži prekidač ima

manjih poteškoća sa ostvarivanjem potpune selektivnosti jer se karakteristike pri

većim strujama sijeku. Takvim spojem za manja trošila se može ostvariti

zadovoljavajuća djelomična (parcijalna) selektivnost, jer su kod manjih trošila

struje kvara uglavnom manje od struje granice selektivnosti.

______________________

Darijo Bilić

Literatura

103

Literatura

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

Networks - Handbook with selection criteria and planning guidelines for

switchgear, switchboards, and distribution systems, Munich (Germany),

1994.

2. Tehnička enciklopedija sv. 4, Leksikografski zavod Miroslav Krleža,

Zagreb, 1997.

3. Preve, C. : Protection of Electrical Networks, ISTE Ltd, London (United

Kingdom), 2006.

4. International Standard IEC 60947 Part 2: Low-voltage switchgear and

controlgear, 2003.

5. Tehnički priručnik "Končar", peto izdanje, Zagreb, 1991.

6. ABB: Coordination tables, Bergamo, Italy, 2004.

7. Fox G. H. : Power System Selectivity - The Basics Of Protective

Coordination, s Interneta, www.geindustrial.com, svibanj 2008.

8. International Standard IEC 60947 Part 1: Low-voltage switchgear and

controlgear - General rules, 2004.

9. Brown M. : Practical Power System Protection, Oxford, 2004.

10. ETI d.d. : New Series of ETIBreak EB2 in View of Selectivity, s

Interneta, www.eti.si/en/files/userfiles/ETI_SLO/clanki/, lipanj 2008.

11. International Standard IEC 60898 Part 2: Circuit-breakers for

overcurrent protection for household and similar installations – Circuit-

breaker for AC and DC operation, 2003.

12. Končar NSP: Ulošci i podnozja NH osigurača, s Interneta,

www.koncar-nsp.hr/, lipanj 2008.

Literatura

104

13. Schneider Electric: Low Voltage Circuit-breaker Breaking Techniques,

2000.

14. Sl. list SFRJ br. 13/78: Pravilnik o tehničkim normativima za zaštitu

niskonaponskih mreža i pripadnih transformatorskih stanica, 1978.

15. ABB: Low-voltage selectivity with ABB Circuit-breaker, Bergamo, Italy,

2007.

16. ABB: Miniature Circuit Breakers, Bergamo, Italy, 2006.

17. HEP Vjesnik – BILTEN br. 16: Tehnički uvjeti za TS 10(20)/0.4 kV,

1x630 kVA – kabelska izvedba – Tehnički uvjeti za TS 10(20)/0,4 kV

100(250) kVA – stupna izvedba, Zagreb, 1992.

18. HEP Vjesnik – BILTEN br. 57: Tehnički uvjeti za TS 10(20)/0.4 kV,

1x250 kVA i 1x630 kVA – kabelska izvedba – Vanjsko posluživanje,

Zagreb, 1997.

19. HEP Vjesnik – BILTEN br. 60: Tehnički uvjeti za distribucijske uljne

transformatorske stanice od 50 kVA do 1000 kVA napona 10/0,4 kV;

20/0,4 kV i 10(20)/0,4 kV, Zagreb, 1997.

20. HEP Vjesnik – BILTEN br. 18: Tehnički uvjeti za izvedbu priključaka u

višestambenim objektima, Zagreb, 1992.

21. HEP Vjesnik – BILTEN br. 32: Tehnički uvjeti za izvođenje kućnih

priključaka individualnih objekata, Zagreb, 1993.

22. HEP Vjesnik – BILTEN br. 16: Tehnički uvjeti za sklopne aparature u

metalnom kućištu (rmu) za nazivne napone 12 kv i 24 kv, Zagreb, 2004.

Documents

SELEKTIVNO DJELOVANJE ZAŠTITNIH UREĐAJA U NISKONAPONSKIM MREŽAMA