električne instalacije i rasvjeta

Niskonaponske mreže i instalacije

Prof.dr.sc. Slavko Krajcar

2

Elektrotehnička regulativa

zakoni i propisi

tehnički uvjeti

standardi

norme

Elektrotehnička regulativa nastavak

• zakoni i propisi

• skup pisanih pravila koja se smatraju priznata pravila

tehnike

• njihova je primjena obvezna

• osigurava se državnom prinudom

• zakone, podzakonske akte i administrativna pravila

donosi nadležni organ



• tehnički uvjeti

• dokument koji određuje karakteristike nekog proizvoda

ili usluge:

•nivo kvalitete proizvoda

•eksploatacijske karakteristike

•sigurnost za ljudske živote

•postupke ispitivanja

•(može sadržavati) simbole, terminologiju,..

•odredbe o pakiranju, označavanju i sl.

npr. HEP-Bilten br. 130: "TEHNIČKI UVJETI ZA IZBOR I POLAGANJE EE

KABELA NAZIVNOG NAPONA 1 kV DO 35 kV", 2003.

npr. HEP-Bilten br. 138: "TEHNIČKI UVJETI ZA SKLOPNE APARATURE

U METALNOM KUĆIŠTU (RMU) ZA NAZIVNE NAPONE DO 24 kV’’




• standardi / norme

• vrsta dogovora (konvencije) između svih zainteresiranih

(proizvođača i kupaca) o određenim karakteristikama

proizvoda

• dokument koji je pripremljen u suradnji svih

zainteresiranih i na osnovi njihove suglasnosti ili

odobrenja a temeljem provjerenih rezultata znanosti,

tehnike i prakse → cilj: optimalna korist društva

• donosi se na nacionalnom, regionalnom ili

međunarodnom nivou



• nije pre detaljan, već samo najvažnije (minimum

kvalitete koju neki proizvod mora postići (npr. %

nečistoća u bakru)

• ne smije kočiti invenciju konstruktora

• ciljevi:• sigurnost uporabe,zaštita zdravlja i života, okoliša (npr. kućanski aparati)

• usklađivanje nacionalnog razvoja s međunarodnim (npr. žarulje, grla, utičnice,

priključnice,..) s ciljem otklanjanja tehničkih zapreka u međunarodnoj trgovini

• racionalno smanjenje asortimana (npr. presjeci vodiča,..); ograničenje

raznolikosti, osiguranje spojivosti i zamjenjivosti

• zaštita potrošača (minimum kvalitete)



• primjeri standardizacije:• mjera za duljinu u Dubrovačkoj republici: duljina lakta na statui viteza

Orlanda

• ...

• označavanje vodiča bojama

• nazivni presjeci vodiča

• smještaj vodova i postrojenja na javnim površinama

• itd



• standardizacija na međunarodnoj razini:• međunarodne organizacije koje se bave izdavanjem preporuka i

standarda

• ISO (International Standard Organisation)

Međunarodna organizacija za normizaciju (www.iso.ch)

sve stručne discipline

• IEC (International Electrotechnical Commision)

Međunarodno elektrotehničko povjerenstvo (www.iec.ch)

• CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization)

Europski odbor za elektrotehničku normizaciju (www.cenelec.org)

usklađivanje nacionalnih elektrotehničkih regulativa 30 europskih zemalja

i 8 pridruženih članica



• standardizacija na nacionalnoj razini:• Hrvatska → Hrvatski zavod za norme, HZN (www.hzn.hr)

HZN je punopravni član ISO, IEC i pridruženi član CENELC-a

http://www.hzn.hr/



• standardizacija na nacionalnoj razini:• ostale zemlje:

• DIN (Deutsches Institut fur Normung)

njemačka organizacija za standardizaciju

• VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker)

udruženje njemačkih elektrotehničara

• ASA (American Standard Association)

američka organizacija za standardizaciju

NEC (National Electrical Code) - dio ASA; propisivanje mjera za zaštitu

osoba, zgrada i njihova sadržaja od rizika uslijed uporabe električne

energije

• GOST (SSSR)

• NF (Francuska)

• BS (Velika Britanija), itd.

Wednesday, January 29, 201414

Grafički simboli • pogonska

sredstva/njihovi

dijelovi u električnim

se shemama

prikazuju grafičkim

simbolima

• tehnička regulativa

(IEC 617/1-13)→

uniformno

izražavanje


Grafički simboli nastavak

Električne sheme

• električne sheme, planovi, tablice i dijagrami sastavni su dio

projektne dokumentacije

• električna shema – crtež na kojem se pomoću električnih

simbola prikazuju električni uređaji

Električne sheme nastavak

Klasifikacija

pregledna shemapomoću simbola pojednostavljeno (jednopolno)prikazuju glavne vodove (iznimno pomoćne)najvažniji dijelovi postrojenja ili dijela postrojenja s funkcionalnim međuvezama i najvažnijim podacima

strujna shemaprikazuje tok struje sa svim kontaktima i detaljimaprikazuju se i glavni i pomoćni strujni krugoviredoslijed aparata i kontakata je neovisan o stvarnom položaju na samom uređaju

shema djelovanjaprikazuje sve aparate i spojeve u svim pojedinostimasvaki aparat se crta sa svim svojim kontaktima i spojevima – može se doznati način radatreba pružiti dovoljno podataka za izradu priključnih planova raspored aparata nije u zavisnosti od njihovog stvarnog rasporeda u prostoru



Pregledne sheme

pregledna shema pogona asinkronog motora pregledna shema električne instalacije stana

strujna shema upravljanja asinkronim motoromshema djelovanja pogona asinkronog motora


Strujne & pregledne sheme


Klasifikacija

ne može se utvrditi način rada uređaja ili sklopa

shema spajanja aparataprikazuje vodove i priključna mjesta unutar jednog aparata ili grupe aparata

vodovi i aparati su prikazani točno prema rasporedu u prostoru

završni plan pri spajanju uređaja

priključni planraspored rednih stezaljki s naznačenim spojevima prema aparatima na jednoj strani i

naznačenim vodovima na drugoj strani

plan prostorne raspodjele plan mreže

plan instalacije

plan vodova


plan mreže

prikazuje položaj vodova, transformatorskih stanica, javne rasvjete, te spojnih točaka s pripadajućim uređajima za jedno područje

ucrtava se u zemljopisne karte ili planove naselja i gradova


plan instalacije

prikazuje položaj vodova

za rasvjetu, energiju i

uređaje “slabe struje” u

građevinskim nacrtima


plan vodova

prikazuje položaj vodova unutar jednog aparata, između dva

aparata ili grupe aparata

vodovi i aparati ne moraju biti prikazani točno prema

rasporedu u prostoru



Označavanje elemenata

• element – komponenta, sklop ili dio postrojenja predstavljen jednim simbolom

• oznaka – jedinstvena u projektnoj dokumentaciji jednog postrojenja (sheme, popisi

opreme, upute, opisi,..) ali i uz element u samom postrojenju, sklopu (barem dio oznake)

• oznaka – 4 skupine znakova (IEC – 750/1983)

– skupina 1 = postrojenje ili dio postrojenja

– skupina 2 + mjesto ugradnje

– skupina 3 - vrsta, broj i funkcija

– skupina 4 : priključnica

složene od slova i brojeva

neke se skupine u oznaci se mogu izostaviti

Primjeri:

=B+K2-S2G:2

sklopno postrojenje 12 kV

komandna ploča K, polje 2

sklopka br. 2 za ispitivanje

stezaljka 2

=C2-M3

mlin sirovine br. 2 motor br. 3

=A+2A1:A

sklopno postrojenje 110 kV

upravljački ormar br. 2, polje 1

stezaljka

Označavanje elemenata nastavak


Skupina 3


Skupina 3

Projekt NN mreže i instalacije nastavak

• PROJEKT pismeni rad kojim se određuju svi potrebni podaci za izvedbu i održavanje

• CILJ i ZADATAK projekta: – tehnički (izvedba, održavanje)

– ekonomski (troškovi)

– organizacijski (nabava materijala, organizacijska struktura)

– regulacijski (energetska suglasnost, urbanistička suglasnost, građevinska dozvola, vodoprivredna, itd.)

• PROJEKT može biti:– idejni

– investicijski

– glavni

– izvedbeni

Projekt NN mreže i instalacije nastavak

• PROJEKT se sastoji od:

– tekstualnog dijela

• uvod (podaci o investitoru i projektantu)

• projektni zadatak

• regulacijski dio

• tehnički opis (opis djelovanja el.mreže ili instalacije; nadopuna nacrtima)

• proračun (snaga trošila, vršno opterećenje, tip i presjek vodova, otpor uzemljenja, zaštita od previsokog dodirnog napona i prenapona)

• predmjer radova ili troškovnika (osnova temeljem koje se ustupaju radovi izvođačima)

• specifikacije materijala (detaljan popis svih materijala koji su potrebni za izvedbu projekta; temelj za narudžbu materijala; svaki materijal se u specifikaciji navodi samo jednom bez obzir na koliko se mjesta koristi)

– nacrta

NN mreže i instalacije

• NISKONAPONSKA MREŽAstrujni krugovi od izvora struje do sabirnica, odnosno priključka za osigurač na kućnom priključnom ormariću (KPO) nazivni napon do 1 kV

• ELEKTRIČNA INSTALACIJAstrujni krugovi poslije (gledajući u smjeru toka električne energije) sabirnica, odnosno od osigurača na KPO

moderni razvoj sve više briše razlike u izvedbi između NN mreže i instalacije (npr. vršno opterećenje naselja s cca. 5000 stanovnika iznosi 4-5 MW, a toliko je npr. vršno opterećenje veće poslovne zgrade -Importane)

NN razvodni uređaji

• razvodni uređaj u NN mreži ili instalaciji predstavlja pojno i/ili

razdjelno mjesto

• točka s koje se mreža grana i/ili se upravlja trošilima

• ugrađuju se i zaštitni uređaji

• izbor tipa razvodnog uređaja ovisi o:

– namjeni, mjestu priključka (kućni priključak, nadzemni ormari,..)

– uvjetima smještaja, potrebnoj mehaničkoj zaštiti

– zaštiti od direktnog i indirektnog dodira (npr. primjena zaštitnog izoliranja)

– specifični uvjeti (npr. vanjska montaža, prenosivi,..)

NN razvodni uređaji nastavak

• Tipovi razvodnih uređaja:

– kućni priključni ormarić (KPO, KPMO)

– razvodni uređaji za stambene i slične objekte

– nadzemni ormari i kabelski zdenci

– upravljački ormari

– prenosivi razvodni uređaji

– itd.

nadzemna NN mreža i kućna instalacija

kabelska NN mreža i kućna instalacija

industrijska NN mreža i industrijska instalacija


Niskonaponske mrežeNN razvod u TS

NN razvod u TS 10(20)/0.4 kV 2 x 400 kVA

kabelski priključak stambenog objekta u NN mreži

Niskonaponske mreže nastavak

Kabelski priključak sa stupa


Kućni priključni ormar (KPO)

• KPO je razvodni uređaj kojim

završava razdjelna mreža i

započinje kućna instalacija

• osnovna svrha → smještaj

sklopnih aparata za zaštitu

vodova i trošila u kućnoj

instalaciji

• KPMO – kućni priključno mjerni

ormarić

primjer smještaja KPO kod priključka individualnog stambenog objekta



KPO s uređajima (iznutra)




Stambeni i slični objekti

• razvodni uređaj – ugrađuju se aparati za zaštitu vodova i

trošila te uređaji za registraciju potrošnje ee

• nazivi koji se koriste:

– razdjelnica

– razvodna ploča

– razvodnik

– katni (etažni) razvodnik

– stanski razvodnik

– ...


Nadzemni ormari i kabelski zdenci

• Nadzemni ormari– smještaj sklopnih aparata u čvorištima

razdjelne mreže

– mogu poslužiti i za smještaj uređaja za

upravljanje javnom rasvjetom ili cestovnim

prometom

– mogu poslužiti i kao NN razvod kod stupnih

10(20)/0.4 kV TS

• Kabelski zdenci– mjesto za promjenu smjera kabelske trase

– mjesto za postavljanje kabelskih spojnica

nadzemni ormar (NO) u niskonaponskoj razdjelnoj mreži


Nadzemni ormar


• Prenosivi razvodni uređaji– uporaba na radilištima

– sklopni aparati za zaštitu strujnih krugova i trošila,

transformator za mali napon ili zaštitno odvajanje, struja

zaštitna sklopka

• Upravljački ormari– komandne ploče, razvodne ploče, razvodni pultovi

– razvod strujnih krugova u industriji i distribucijskim

mrežama

– sklopni aparati za zaštitu strujnih krugova i trošila, aparati

za upravljanje trošilima ili grupom trošila


• Elementi– sklopni aparati (osigurači, prekidači, sklopke,..)

– mjerni transformtori

– instrumenti i brojila

– sabirnice

– montažne tračnice

– potporni izolatori

– odvodnici prenapona

– prigušnice

– kondenzatori

– itd.

Sklopni aparati niskog napona• Namjena sklopnih aparata niskog napona (Un≤1kV):

– zaštita (preopterećenja, kratki spoj, zaštita od indirektnog dodira)

– izolacija

– sklapanje u normalnim i izvanrednim pogonskim prilikama

• Podjela:

– osigurači

samostalno prekidaju strujni krug rastaljivanjem vodljivog dijela uzrokovanog djelovanjem električne struje

– sklopke

• namjerom poslužioca ili samostalno (bez intervencije poslužioca) uklapamo, odnosno prekidamo strujne krugove

• dijelovi za spajanje nalaze se čvrsto vezani u jednom kućištu

• prema mogućnosti uklapanja dijele se na:– besteretna sklopka (kada nema opterećenja ili uz malo opterećenje npr. u praznom hodu)

– teretna sklopka (može uklapati nazivnu struju, a prekidati do 3 In)

– motorska sklopka (može uklapati i prekidati struje koje se javljaju pri pokretanju i preopterećenju motora)

– NN prekidač ili učinska sklopka (može uklapati i prekidati struje do struja kratkog spoja)

Sklopni aparati niskog napona nastavak

• Sklopke• prema načinu gašenja luka dijele se na:

– zračne

– uljne

– vakumske

– magnetske, itd.

• prema primjeni:– zaštitne sklopke

zaštita od nedopustivih termičkih i mehaničkih naprezanja kod nedopustivih iznosa struje, napona pogreške i podnapona

– upravljačke sklopke

ovisno o ulozi u tehnološkom procesu uklapaju i prekidaju strujne krugove

– rastavne sklopke

rastavljanje strujnog kruga s vidljivim položajem kontakata ili pokazivačem sklopnog položaja

– komandne sklopke

uklapaju pomoćne strujne krugove (npr. releji)

• Posljednjih nekoliko godina sklopke se tako brzo razvijaju da im se u prosjeku svakih 7 godina udvostručuje rasklopna snaga. Na taj način dolazi do smanjenja ili uklanjanja prednosti koje na području zaštite mreža i uređaja NN koje imaju NN osigurači.

Sklopni aparati niskog naponaOsigurači

• sklopni aparat koji služi kao zaštitni organ

• simbol

• do taljenja jednog ili više topljivih vodiča dolazi ukoliko struja određene veličine

protječe dovoljno dugo kroz osigurač

• ukoliko je rastalno vrijeme osigurača kraće od 5ms,

osigurač ograničava jakost struje kratkog spoja budući

je prekida već u periodu porasta što je prednost s

obzirom na smanjenje termičkih i dinamičkih

naprezanja elemenata smještenih iza osigurača

• Ip je maksimalna vrijednost struje kratkog spoja koja će

se pojaviti u krugu s osiguračem

• Standardi koji se odnose na NN osigurače:– IEC 60269

– DIN VDE 0636

• Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima:– Funkcionalni razredi:

Funkcionalne osobine osigurača određuju se prema karakteristici struja-vrijeme.

Funkcionalni razred određuje u kojem se strujnom području rastalni uložak mora

istopiti.

– funkcionalni razred g ili osigurači za opću uporabu (g=general use ili full-range

breaking fuse-link):

rastalni uložak trajno provodi struje od najmanje do nazivne i može prekinuti struje od

najmanje struje aktiviranja do prekidne moći (nazivne rasklopne struje)

namijenjeni su zaštiti od kratkog spoja i preopterećenja


Zone taljenja (konvencionalne struje) prema funkcionalnim razredima:

Osigurači iz ovog razreda štite strujne krugove od preopterećenja i struja kratkog spoja.

Konvencionalne struje kod kojih ne smije, odnosno dolazi obavezno do taljenja ovih osigurača zadane su standardom (IEC 269).– manja ispitna struja (Inf) je struja kod

koje u vremenu od jednog sata ne smije doći do pregaranja osigurača

– veća ispitna struja (I2) je vrijednost struje kod koje u vremenu od jednog sata mora doći do pregaranja osigurača

klasa nazivna struja manja ispitna struja veća ispitna struja trajanje ispitivanja

In Inf I2 h

npr. za osigurač In=32A

vrijedi da pri struji

Inf=1.25x32A=40A ne smije

pregorjeti ako ona traje 1h

ali ako se radi o struji većoj

ili jednakoj

I2=1.6x32A=52.1A on mora

pregorjeti u vremenu 1h

vremensko-

strujna

karakteristika

koja

odgovara

taljenju do

uspostave

luka

vremensko-

strujna

karakteristika

prekidanja

struje


• funkcionalni razred g

• Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima:

– Funkcionalni razredi:

• funkcionalni razred a ili osigurači za pojedina područja (eng. partial-range breaking

fuse-link)

rastalni uložak trajno provodi struje od najmanje do nazivne a može isklopiti struje veće od

određenog višekratnika svoje nazivne struje (npr. za osigurače razreda aM izvedbe Merlin

Gerin višekratnik 4, a u Končarevoj izvedbi 6.3, za aR 2.7) do prekidne moći (nazivne

rasklopne struje)

namijenjeni su samo zaštiti od kratkog spoja


• Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima:

– Pogonski razredi:

Kategorije upotrebe G i M iz IEC standarda zamijenjene su u postojećem DIN/VDE

standardu vrstom štićenog objekta:

– G (prije L) vodovi i kabeli (npr. rasvjeta, instalacije)

– M sklopni aparati (Končar, motorski krugovi uključujući sklopne aparate)

– B postrojenja u rudarstvu

– Tr energetski transformatori

– R poluvodički uređaji


Na primjer,

moguće

oznaka

osigurača je

gL = opća

zaštita

vodova i

kabela,

aM =

posebna

zaštita

motora,

itd.


• Prekidna moć (ili nazivna rasklopna struja) najveća je struja (efektivna

vrijednost) koju osigurač pod određenim propisanim uvjetima (npr.

faktor snage) može isklopiti.

• Podjela osigurača prema izvedbi i području primjene:

– osigurači velike prekidne moći ili visokoučinski osigurači (NH, NVO)

– instalacijski osigurači

• DIAZED (osigurači normalnih dimenzija, tip D)

• NEOZED (osigurači smanjenih dimenzija, tip Do)


• Visokoučinski osigurači:

– Namijenjeni su prekidanju velikih struja

preopterećenja i kratkog spoja u NN

mrežama. Takve se struje najčešće

javljaju u NN razdjelnim mrežama i

industrijskim mrežama (i to za nazivne

napone 500 V, a rjeđe i 660 V).

– Visokoučinski osigurači se sastoje od:• osnove (podnožje) s nožastim kontaktima

• topljivog umetka (patrone)

• izolacijske ručke (zamjena topljivog umetka; može biti tropolna ili jednopolna)

• indikator pregaranja

postoji izvedba bez izolacijske ručke (tzv. zglobni visokoučinski osigurač)

topljivi umetak

osnova (podnožje)

izolacijska ručka

zglobna izvedba


• Visokoučinski osigurači:– Nazivni napon osigurača jest

najniža vrijednost nazivnih

napona njegovih dijelova.

Nazivni napon topljivog

umetka mora biti manji ili

jednak nazivnom naponu

osnove osigurača.

– Rastalne karakteristike su

tromo-brze

tv je virtualno rastalno vrijeme

Ik je efektivna vrijednost

struje kratkog spoja

tv

Ik


• Visokoučinski osigurači:– Uspješno se primjenjuju za ograničavanje

struje kratkog spoja (prekidaju struju prije

nego što ona postigne maksimalnu

vrijednost).

I”k početna efektivna vrijednost struje kratkog

spoja

Iu udarna (maksimalna tjemena) vrijednost struje

kratkog spoja

Ip maksimalna vrijednost struje kratkog spoja koja

će se pojaviti u krugu s osiguračem

npr. neka je I”k=20 kA, kada u strujnom krugu ne bi bilo

osigurača, njime bi potekla struja čiji bi maksimalni

iznos dosegao Iu=42 kA ako je udio istosmjerne

komponente u ukupnoj struji kratkog spoja 50%

(točka A); sa osiguračem ta struja ostaje

ograničena na Ip=12kA (točka B).I”k

Iu

Ip

nazivne struje

osigurača, IN


• Visokoučinski osigurači:– ovi osigurači ne moraju biti zaštićeni od dodira dijelova pod naponom, a sve

manipulacije obavlja osposobljena osoba

– prekidne moći kreću se do 120 kA (zbog visoke prekidne moći, te mogućnosti

ograničenja takvih velikih struja kratkog spoja često se koriste)

visokoučinski osigurači

izvedbe Siemens

visokoučinski osigurači

izvedbe Končar


• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i

slične primjene):– Upotreba ovih osigurača namijenjena je

nepoučenim osobama, stoga osigurači moraju biti

zaštićeni od dodira s dijelovima pod naponom.

– Izvedbe:• DIAZED (osigurači normalnih dimenzija, tip D) za nazivne

napone do 550V (u inozemstvu i za napon 660V, a struje

do 63A).

• NEOZED (osigurači smanjenih dimenzija, tip Do) za

napone 380V.

– Osnovni dijelovi:• kapa

• topljivi umetak

• kalibarski prsten

• zaštita od dodira dijelova pod naponom

• osnova

DIAZEDNEOZED


• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):– Kalibarski prsten sprječava ulaganje rastalnog uloška veće nazivne struje nego što

odgovara prstenu montiranom u osnovu.

– Veličine i boje rastalnih uložaka (boje odgovaraju i boji kalibarskog prstena).


• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i

slične primjene):

– Osigurači za zaštitu u domaćinstvima

odgovaraju karakteristikama gG osigurača.

– Rastalne karakteristike ovih osigurača mogu

biti:

super brze (nj. flink)

brze

sporo-brze (spore u području

preopterećenja, brze u području struja

kratkog spoja)

spore

I˝k

tv


• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):– Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici:

• oblikom poprečnog presjeka

I˝k

tv

presjek 1 odnosno 2

presjek 1 odnosno 2


I˝k

tv


• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):– Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici:

• oblikovanjem presjeka rastalnice

• Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):

I˝k

tvlem

kratki spoj

preopterećenje

Efekti brzine postižu se

tehnološkim zahvatima na

rastalnici:

legiranjem (sporo-brza

karakteristika – dijelovi

rastalnice spajaju se

lemom niskog tališta koji

se rastali pri malim

strujama preopterećenja,

a kod većih struja rastali

se cijela rastalnica)


Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)

• Često se u praksi pogrešno nazivaju

automatski osigurači ili LS automati

(Leitungsschutz Automaten), te minijaturni

prekidači (eng. miniature circuit breakers).

• Prikladni su za ugradnju na onim mjestima

u električnim instalacijama gdje se javlja

struja kratkog spoja do 6 (25) kA i gdje su

pogonske prilike takve da često dolazi do

preopterećenja i kratkih spojeva.

izmjenični i istosmjerni

strujni krugovi

izmjenični strujni

krugovi

izmjenični i

istosmjerni strujni

krugovi

nova izvedba(trajno ugrađivanje)

stara izvedba

(za uvijanje u podnožje)

Područje primjene:

H – strujni krugovi u domaćinstvu

L – strujni krugovi za rasvjetu i upravljanje

G – strujni krugovi za uređaje (male motore)

• Izrađuju se s termičkim (bimetalnim) okidačem za

isklapanje kod dugotrajnih malih preopterećenja i

elektromagnetskim okidačem za kratkotrajna velika

preopterećenja (kratke spojeve).1 - termoplastični, nezapaljivi oklop

2 - izlaz

3 - lučna komora

4 - elektromagnet (zajedno s okidačem koji

trenutno otvara kontakte prekidača)

5 - ručica (0 – off; 1 –on)

6 - fiksni kontakt

7 - pomični kontakt

8 - vodič luka (povezan s bimetalom; u

slučaju kratkog spoja struja putem vodiča

luka zaobilazi bimetal i na taj način ga

štiti)

9 - bimetal

10 - ulaz


• Usporedba karakteristika

brzog i tromog instalacijskog

osigurača, te instalacijskog

automatskog prekidača (LS)

iste nazivne struje.


• Osobine:

– Poslije prekidanja strujnog kruga ne treba mijenjati

topljivi umetak.

– Mogu zamijeniti ulogu sklopke u strujnom krugu,

premda to treba izbjegavati.

– Manja im je prekidna moć od osigurača.

– Skuplji su od osigurača, ali u prilikama s puno

prekidanja su isplativiji.

• Izrađuju se za izmjenične napone 220 (230) i 380

(400) V, i za nazivne struje u rasponu 0.5-32 A.

• Na slici su prikazane karakteristike instalacijskih

automatskih prekidača za pojedine namjene

(prema starom DIN VDE 0100,§41 Nc).H strujni krugovi u domaćinstvu

L strujni krugovi rasvjete i upravljanja

K aparati s motorima

G rasvjeta i mali motori


• Ispitne struje

termičkog i

elektromagnetskog

okidača.

Kod manje ispitne struje

termički okidač ne smije

okinuti unutar 1h, a kod

veće struje mora okinuti

unutar 1h.

Elektromagnetski okidač

mora trenutno okinuti kod

navedene ispitne struje.


• Prema (novom) standardu IEC 60898, odnosno DIN VDE

0641-11 instalacijski automatski prekidači se prema

karakteristikama dijele u četiri grupe:– karakteristika tipa A:

okidanje kod 2-3 In

zaštita mjernih transformatora i dugih vodova kod kojih je nužno

prekinuti struju preopterećenja u vremenu do 0.4s

– karakteristika tipa B:

okidanje kod 3-5 In

opća uporaba - zaštita instalacijskih strujnih krugova u

domaćinstvima i funkcionalnim zgradama (djelatno i/ili slabo

induktivno opterećenje)

– karakteristika tipa C:

okidanje kod 5-10 In

zaštita strujnih krugova s induktivnim opterećenjem (motori,

rasvjeta)

– karakteristika tipa D:

okidanje kod 10 -20 In

zaštita strujnih krugova s visoko induktivnim opterećenjem

(transformatori, kondenzatorske baterije)


• Ovisno o proizvođaču instalacijski automatski prekidači (tzv. minijaturni prekidači, MCB)

proizvode se za nazivne struje sve od 0.3-125A, i prekidne struje do 25 kA.

• Na primjer (Merlin Gerin):

–1 - oznaka modela

–2 - tip karakteristike

–3 - nazivna struja

–4 - max. dozvoljeni pogonski napon

–5 - prekidna struja

–6 - serijski broj

–7 - električna shema (broj polova)

–8 - I2t klasifikacija

– C60a

karakteristika tipa C, 6-63 A, 240 V, 4.5kA

– C60N

karakteristika tipa C, 1-63 A, 240/480 V, 6kA

– C60H

karakteristike tipa B,C i D, 1-63 A, 240/480 V, 10kA

– C120N


– C120H



• Na primjer (Moeller):

• Na primjer (Siemens):

–FAZ MCB

karakteristika tipa A, B, C, D, 0.5-63 A, 10 kA

–AZ HC MCB

do 125 A, 25 kA

– LS 5SY 4/5/6/7

karakteristika tipa A, B, C, D, 0.3-63 A, 6,10,15 kA

– LS 5SX 2/4

karakteristika tipa B, C, 0.3-63 A, 6,10 kA

– LS 5SP4

karakteristika tipa B, C, D, 80-125 A, 10 kA


Sklopni aparati niskog napona Prekidači

• Osnova namjena NN prekidača je zaštita od struja kratkog spoja, premda se oni mogu

koristiti i kao zaštita od preopterećenja.

• Osim toga mogu se opremiti i podnaponskim modulom (reagira na premale napone),

odnosno modulom koji djeluje pri pojavi struje greške

• Ukoliko im je primarna namjena zaštita od preopterećenja i kratkog spoja, onda se

izvode (za razliku od VN prekidača) s dva pridružena člana koji sasvim općenito mogu

biti sastavni dio sklopnog aparata ili biti sastavni dio strujnog kruga čije elemente se

štiti.

• Dvije su moguće izvedbe pridruženih članova, kao:

– okidač

– relej.

• Okidač:

– Kontaktni sistem prekidača mehanički je povezan sa zapornim mehanizmom koji naglo otvara kontakte

djelovanjem okidača (elektromagnetski – struja kratkog spoja, termički – preopterećenje; ili elektronički)

ili aktiviranjem ručnog pogona (odnosno daljinsko upravljanje ako postoji). U novije vrijeme sve se više

upotrebljavaju elektronički okidači koji se mogu podešavati u širokom području struja kratkog spoja i

preopterećenja (što nije slučaj sa elektromehaničkim i termičkim okidačima).

• Relej:

– Relej je zasebni sklopni aparat (komandna sklopka) koji reagira na razne fizikalne veličine (npr. struja,

napon, temperatura, vlažnost, vrijeme, itd). Kada se aktivira omogućava upravljanje daljnjim uređajima

(npr. okidač za isklapanje prekidača). Sasvim općenito izvodi se kao mehanički, elektronički (statički), a

u novije vrijeme i digitalni.


• okidač na prekidač djeluje izravno, dok relej (kao zasebni aparat) djeluje putem električne

energije u pomoćnom strujnom krugu.

• Osim toga za razliku od releja koji reagira na različite fizikalne veličine, okidač redovito reagira

na električne veličine (struja, napon).

• Karakteristika prekidača s pridruženim

bimetalnim i nadstrujnim (elektromagnetskim)

okidačem.

a - termički okidač – hladno stanje

b - termički okidač – toplo stanje

c - elektromagnetski okidač

d - trajanje prekidanja struje kratkog

spoja

Ir - najveća struja koju prekidač može

prekinuti (rasklopna struja)



• Karakteristika prekidača:

– termički okidač štiti od preopterećenja s inverznom karakteristikom (a –

okidanje)

– elektromagnetski okidač može štititi na dva načina:

• s ograničenjem struje kratkog spoja (djeluje trenutno; n – okidanje)

• bez ograničenja struje kratkog spoja (djeluje s vremenskim zatezanjem

što je potrebno za postizanje selektivnosti zaštite u kombinaciji s ostalim

sklopnim aparatima; z- okidanje)

• Sasvim općenito moguće su izvedbe prekidača i s više

nadstrujnih okidača.

atoplo

ahladno

n

atoplo

ahladno

n

z


• Simboli:

termički okidačNN prekidač

NN prekidač s termičkim okidačem

NN prekidač s z-nadstrujnim okidačem

NN prekidač s n-nadstrujnim okidačem

ili


• Prekidači se izabiru prema:

– nazivnoj struji

– rasklopnoj struji (prekidna struja).


• Npr. Schneider Electric:

– Masterpact M63

- zračni prekidač

- In = 6300 A

- prekidna struja 150 kA

• Sasvim općenito njihova namjena nije učestalo sklapanje u strujnom krugu.

• Iz gospodarskih razloga često se za ograničenje struje ipak koriste osigurači.

Sklopni aparati niskog napona Kombinacije NN prekidača

• Kombinacija prekidač – osigurač:

– ukoliko vrijednost struje kratkog spoja u strujnom krugu može biti i veća od rasklopne struje

prekidača, onda se prekidač mora kombinirati s osiguračem koji prekida struje kratkog spoja koje

su veće od prekidne moći prekidača

toplo

hladno

a n

osigurač

– za zaštitu od preopterećenja zadužen je termički okidač

prekidača (a-okidanje)

– sve vrijednosti struja kratkog spoja do rasklopne struje

prekidača trenutno prekida elektromagnetski okidač prekidača

(n-okidanje)

– na taj način mogu se iskoristiti prednosti prekidača:

istovremeno prekidanje sva tri pola, ponovni uklop neposredno

nakon isklapanja


• Kombinacija prekidač – osigurač:

toplo

hladno

a n

osigurač

– osigurač mora djelovati pri strujama koje prelaze vrijednost

rasklopne struje prekidača – pri tome da bi se isklopila sva tri

pola prekidača (i kod nesimetričnih kvarova poput jednopolnog

kratkog spoja) mora maksimalna vrijednost propuštene

(odrezane) struje kratkog spoja (Ip) biti veća od proradne

struje n-okidača


• Kombinacije prekidača (selektivnost):

ta = vrijeme prorade prekidača

te = vlastito vrijeme prekidača

td = vremensko zatezanje do

otvaranja prekidača

to = vrijeme otvaranja prekidača

= ta + td + te

tL = vrijeme trajanja luka

tg = ukupno trajanje isklapanja

prekidača = to + tL



da bi se postigla selektivnost serijskom kombinacijom dvaju prekidača

potrebno je voditi računa o sljedećem:

• vremensko strujne karakteristike im se ne smiju sjeći, niti dodirivati

• u slučaju kad prekidač ima elektroničko termički okidač kao zaštitu od

preopterećenja, postoji samo jedna karakteristika okidanja u području

preopterećenja koja ne ovisi o stanju (opterećenju) prekidača u trenutku

nastanka preopterećenja

• u slučaju mehaničkog termičkog okidača kao zaštite od preopterećenja,

katalozi proizvođači najčešće vrijede za hladno stanje (stoga je vrijeme

otvaranja to u slučaju normalnih pogonskih prilika kraće za otprilike 25%).

• karakteristike u katalozima odgovaraju prosječnim vrijednostima pa je

stoga nužno voditi računa o granicama tolerancije



karakteristike prekidača Q1 i Q2

iz prethodnog primjera (osjenčano područje oko karakteristika odgovara području rasipanja vrijednosti)

u dijagram su ucrtana samo karakteristična vremena (vrijeme zatezanja za prekidač Q2 i vrijeme otvaranja za prekidač Q1

tst2 = siguronosna razlika (gradacija) u vremenima otvaranja kontakata prekidača kada kroz oba teče

struja kratkog spoja

Sklopni aparati niskog napona Sklopke

• Rastavna sklopka:

– može trajno voditi nazivnu struju, a kratkotrajno i struju kratkog spoja

– može uklapati struje koje su znatno manje od nazivne struje (slično rastavljaču na SN i VN)

– uklopno stanje mora biti vidljivo radi sigurnosti osoblja u postrojenju

– pogon je ručni

I<<In

In

t


• Teretna sklopka

– može trajno voditi nazivnu struju, a kratkotrajno i

struju kratkog spoja

– mogu uklapati i isklapati struje do 3In

– razlika spram rastavne sklopke je što imaju

komoru za gašenje luka (slično učinskom

rastavljaču na SN)

– pogon je u pravilu ručni, ali može biti i

automatiziran

– Končar grebenasta teretna sklopka

• služe za ručno upravljanje trošilima većih nazivnih snaga i obično je sastavni dio razvodnih uređaja


• Teretna sklopka

IIn

t

3In

izvedbe grebenaste sklopke:

radni kontakt

izbirni kontakt

prijeklopni kontakt


Sklopnik (kontaktor):• može trajno voditi nazivnu struju, a kratkotrajno i

struju kratkog spoja• može uklapati struje do k*In (najčešće k=10)• imaju prigrađen termički okidač kao zaštitu od

kratkog spoja u strujnom krugu, a može se i prigraditi elektromagnetski okidač

• ima jedno fiksno stanje, a to je da je isključen kada nema napona na svitku sklopnika

• aparat koji je osnova daljinskog upravljanja i regulacije u NN mrežama

• on impulse koji se daju malim naponima i strujama prenose na aparate kojima se prekidaju velike struje

• moguće ih je upravljati tipkalom ili teretnom sklopkom

• životna dob je reda veličine 1 milijun sklapanja I

t

In

10In


• Motorska sklopka:– posebna vrsta teretne sklopke prilagođena

elektromotornim pogonima

– mogu uklapati i isklapati struje koje se javljaju pri pokretanju i preopterećenju motora

– stoga najčešće imaju pridružen termički (bimetalni) i elektromagnetski okidač

– uljno (starije izvedbe) ili zračno gašenje luka

– prema izvedbi spoj teretne sklopke i sklopnika

– npr. sklopka zvijezda-trokut za pokretanje kaveznih motora (moguća je izvedba s tri sklopnika ili kao grebenasta teretna sklopka)

IIn

t

kIn


• Zaštitne sklopke:– koriste se kao zaštita od previsokog napona dodira (struja zaštitna sklopka

(FI ili ZS sklopka), naponska zaštitna sklopka)

• Instalacijske sklopke:– sklopni uređaji za sklapanja u instalacijskim krugovima u domaćinstvima

– izrađuju se za maksimalne napone 500 V, i nazivne struje 2,4,6,10,16 i 25 A

– predviđene su za sklapanja struja do nazivnih vrijednosti

– prema izvedbi unutrašnjih spojeva razlikujemo:

• jednopolne

• dvopolne

• grupne

• izmjenične

• križne


• Instalacijske sklopke:

istovremeno sklapanje jednog ili više trošila s

jednog mjesta

sklopka se smješta u fazu jer u suprotnome uz

isklopljenu sklopku koja se nalazi u nul vodiču

instalacija ostaje pod naponom

0

R

jednopolna

0

R

dvopolna

dvopolno sklapanje



moguće je naizmjenično sklapanje dvije

grupe trošila, pri čemu obje grupe mogu biti

istodobno uklopljene

sklapanje jednog trošila s dva

mjesta

npr. rasvjeta dugih hodnika, ili

sobe s dva ulaza

0

R

grupna

0

R

izmjenična



križna se sklopka koristi u kombinaciji s izmjeničnim za sklapanja jednog trošila s tri ili

više mjesta (svako naredno mjesto zahtjeva još jednu križnu sklopku)

izvoru i trošilu uvijek je najbliža izmjenična sklopka – između njih se nalaze križne

0

R

križnaizmjenična izmjenična

• Zaštita NN osiguračima:

– radijalna mreža:

• da bi se u radijalnim razdjelnim mrežama postigla selektivnost u zaštiti

Zaštita u mrežamaZaštita u mrežama niskog napona

osiguračima potrebno je u pojedine vodova

gledano od smjera izvora prema

potrošačima smještati osigurače sve manje i

manje nazivne struje

• ukoliko struja kvara nije jako velika onda se

vremena taljenja pojedinih osigurača dosta

razlikuju i selektivnost zaštite će biti

postignuta

• Zaštita NN osiguračima:


• ukoliko je struja kvara velika, onda je razlika u vremenima taljenja (tt) pojedinih

osigurača malena

• s obzirom da struja kvara teče kroz pojedine osigurače i nakon taljenja sve do trenutka

gašenja luka, može doći do taljenja i osigurača 2 za mjesto kvara prikazano na slici

• struja kvara koja teče u vrijeme trajanja luka u osiguraču 1 razvija toplinu u osiguraču

2 pa njegova temperatura raste i može se dogoditi da dosegne vrijednost temperature

taljenja, t

• taljenjem rastalnice osigurača 2 više nije postignuta selektivnost zaštite u mreži


• Zaštita NN prekidačima:


• moguće je postići selektivnost zaštite prekidačima opremljenim termičkim i brzim

nadstrujnim (n-okidanje) okidačima ako je električna udaljenost dva uzastopna

prekidača znatna


termički okidači su odabrani prema pogonskim strujama

nadstrujni okidači su odabrani prema strujama kratkog

spoja

ispod jednopolne sheme radijalne mreže, prikazane su

vremensko-strujne karakteristike okidača

mjerilo struje na apscisi je odabrano tako da iznos

struje odgovara vrijednosti struje kratkog spoja u

jednopolnoj shemi na mjestu koje se nalazi u

vertikalnom smjeru iznad te struje



• II je iznos struje kratkog spoja ako se kratki spoja dogodi na mjestu prekidača I

• proradna struja nadstrujnog okidača prekidača II odabrana je tako da djeluje ukoliko kratki spoj

nastane na određenoj udaljenosti desno od prekidača I


mora vrijediti:

II<IIm

III<IIIm

gdje su IIm i IIIm prekidne moći prekidača I i II

za termičke okidače mora vrijediti:

IPI<Im

IPII<Im

gdje je Im maksimalno dozvoljena struja koja smije teći kroz termički

okidač

ovdje štiti termički

okidač prekidača II



• ukoliko je električna udaljenost između dva uzastopna prekidača u radijalnoj mreži

malena ili gotovo nikakva onda se selektivnost može postići uporabom vremenskih

nadstrujnih okidača (z-okidanje)


prema slici električna

udaljenost između prekidača II

i III je zanemariva

zato je prekidač III opremljen

vremenskim nadstrujnim

okidačem čije je vrijeme

prorade znatno veće od

vremena prorade brzog okidača



• za kvarove između prekidača II i III proraditi će vremenski nadstrujni okidač prekidača III u vremenu

tP


kada bi prekidač III imao brzi

nadstrujni okidač on bi proradio i u

slučajevima kvarova lijevo od

prekidača II što ne bi bila

selektivna zaštita

kod prekidača II predviđen je i

vremenski nadstrujni okidač – on

nije nužan poradi selektivnosti već

služi kao rezerva

• Zaštita NN prekidačima i osiguračima:


• na slici je prikazano selektivno štićenje u radijalnoj mreži kombinacijom osigurača i NN

prekidača s brzim nadstrujnim i termičkim okidačem


Zaštitne mjere od previsokog napona dodira

• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:

– Elektrokucija – svjesno ili nesvjesno izlaganje čovjeka djelovanju električne struje

– Za djelovanje elektriciteta na čovjeka najvažnija je struja, odnosno jakost struje koja protječe kroz

ljudsko tijelo.

– Pri razmatranju djelovanja električne struje na ljudski organizam razlikujemo slijedeće struje:

• otpuštajuća struja – najveća struja pri kojoj se čovjek može snagom svojih mišića odvojiti od

dijelova pod naponom

• fibrilacijska struja – ona jakost struje koja izaziva smrtnost (njezina je vrijednost relativna za

svakog čovjeka)

• nefibrilacijska struja – jakost struje koja ne izaziva smrtnost (može se smatrati neopasnom za

čovjeka)

– Vrlo veliki utjecaj na posljedice koje će nastati djelovanjem električne struje ima trajanje njenog

protjecanja.


• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Dalzielovom formulom izračunavamo fibrilacijske struje za razdoblje od 8 ms do 5 sekundi ukoliko je

poznata fibrilacijska struja pri 1 sekundi, K.

t

KI

– Na slici su prikazane strujne zone po Koeppenu u ovisnosti o reakcijama čovjeka, a značenje zona je:

• zona I – početak primjetljivosti do otpuštajuće struje

• zona II - od otpuštajuće struje do nefibrilacijske struje

• zona III – od nefibrilacijske struje do smrtonosne struje

– Na slici je prikazana i krivulja koja odgovara Dalzielovoj formuli -Daliziel razlikuje samo opasne i neopasne struje


• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Ako se želi ostvariti kontrola nad mogućim izlaganjem čovjeka djelovanju električne struje potrebno

je odrediti koji je to napon koji uzrokuje protjecanje dopuštene granične struje.

– Iz tog razloga potrebno je poznavati impedanciju ljudskog tijela (u praksi se redovito zanemaruje

reaktancija , odnosno promatra samo djelatni otpor).

– Djelatni otpor ljudskog tijela nije stalan već ovisi o nizu čimbenika:

• čistoći, vlažnosti i debljini kože

• naponu koji djeluje na ljudsko tijelo (na slici je prikazan otpor ljudskog tijela u ovisnosti o naponu dodira po Bodieru za slučaj da su polovi čvrsto obuhvaćeni, a trajanje djelovanja dugo)

• trajanju djelovanja

• jakosti struje

• kontaktnom pritisku i površini elektrode, itd.


• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Kod razrade pojedinih mjera zaštite vrijednost otpora ljudskog tijela promatra se redovito samo u

ovisnosti o naponu dodira.

– Vrijednosti ukupne impedancije tijela odraslih osoba koje su navedene u tablici vrijede za put struje

ruka-ruka, odnosno ruka-noga pri kontaktnoj površini između 50 i 100 cm2 i pri suhoj koži.

– Poznavajući djelovanje struja različitih jakosti na ljudski organizam i prosječnu impedanciju ljudskog

tijela moguće je zaključiti o naponima opasnim za život čovjeka.


• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Za normalne uvjete okoliša i uporabe trajno dopušteni naponi dodira su manji od 50 V za

izmjeničnu struju, a naponi manji od 120 V za istosmjernu struju.

– Za teže uvjete rada i okoliša (trajni dodir čovjeka s potencijalom zemlje i znatne promjene

impedancije tijela čovjeka u ovisnosti o vlažnosti kože) granični napon dodira iznosi 25 V za

izmjeničnu struju, a 60 V za istosmjernu struju.

– Tablica prikazuje dopuštena trajanja

pojedinih vrijednosti napona dodira.


• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:

– Uočava se bitna razlika u određivanju graničnih vrijednosti napona dodira prema novijim HNR

usuglašenim s IEC standardima i starim tehničkim normativima koji su dopuštali u normalnim

uvjetima upotrebe i okoline napona dodira trajno 65 V, a u lošijim uvjetima se vrijednost trajno

dopuštenog napona dodira ograničavala na vrijednosti od 24 V i 42 V.


• Štetno djelovanje električne struje na živa bića:– Statistički podaci:

• Razina razvijenosti zaštitnih mjera i kvalitete električnih instalacija mogu se u nekoj zemlji ocijeniti

pomoću:

– broja nesreća na milijun stanovnika

– broja nesreća na 1TWh potrošene električne energije

• Od ukupnog broja nesreća od elektrokucije koje završavaju smrću:

– 80-85 % su muškarci

– 15-20% su žene

– Najveća zastupljenost smrtnih slučajeva je kod ljudi od 25 do 34 godine starosti.

– Od svih nesreća uzrokovanih električnom strujom 5% su smrtne.

– 85% ih izazove napon do 1kV, a 15% napon iznad 1 kV.

– Moguće je zaključiti da su nesreće na VN rjeđe, ali i oko 4 puta opasnije.

Tipovi mreža nn

• Tipovi mreža niskog napona:– Tehničke zaštitne mjere od direktnog i indirektnog dodira u uzajamnoj su vezi s vrstama razdjelnih

mreža niskog napona.

– Prema HNR i IEC standardu, vrste razdjelnih sustava niskog napona određuju se brojem i tipom

aktivnih vodiča te vrstom sustava uzemljenja.

• Poradi jednostavnijeg prikazivanja i

snalaženja u električnim shemama tehnički

normativi za niskonaponske električne

instalacije propisuju slovno brojčane oznake

za pojedine vrste vodiča kako je prikazano

u tablici.

Tipovi mreža nn

• Tipovi mreža niskog napona:– Vrsta sustava uzemljenja:

• Radi preglednog prikazivanja pojedinih vrsta sustava uzemljenja, provedeno je označavanje sustava

uzemljenja s dva osnovna i jednim do dva dodatna slova.

• Prvo slovo označava odnos između mreže i uzemljenja:

– T – izravno spojena jedna točka

mreže na zemlju (npr. neutralna točka transformatora)

– I – svi aktivni dijelovi mreže izolirani su od zemlje ili u jednoj točki spojeni s zemljom preko impedancije

Tipovi mreža nn

• Tipovi mreža niskog napona:• Drugo slovo označava odnos između dohvatljivih vodljivih dijelova (kućišta trošila i sl.) i uzemljenja:

– T – izravno električno spajanje dohvatljivih vodljivih dijelova (kućišta) na zemlju, neovisno o

sustavu uzemljenja mreže

– N – izravno električno spajanje vodljivih dijelova (kućišta) na uzemljenu točku sustava mreže

(primjerice na uzemljenu neutralnu točku sustava)

• Dodatno slovo koje se nalazi uz drugo slovo, označava raspored neutralnog i zaštitnog vodiča:

– S - neutralni (N) vodič i zaštitni vodič (PE) međusobno su odvojeni u cijeloj mreži

– C – neutralni (N) vodič i zaštitni vodič (PE) kombinirani su u jednom (PEN) vodiču

Tipovi mreža nn

• Tipovi mreža niskog napona:– U razdjelnim mrežama niskog napona postoje tri tipa mreža s obzirom na sustav uzemljenja:

• TN sustav

• TT sustav

• IT sustav

– TN sustav:

• ima jednu točku sustava (neutralnu točku) izravno spojenu sa zemljom, dok su dohvatljivi dijelovi (kućišta) spojeni preko zaštitnog vodiča na izravno uzemljenu neutralnu točku

• s obzirom na raspored i funkciju neutralnog i zaštitnog vodiča postoje tri podvrste TN sustava:

– TN-S sustav kod kojeg je u cijeloj mreži zaštitni vodič (PE) odvojen od neutralnog vodiča (N), što znači da pogonska struja ne teče kroz zaštitni vodič

Tipovi mreža nn

• Tipovi mreža niskog napona:

• TN-C-S sustav kod kojeg u dijelu mreže PEN vodič ima funkciju i zaštitnog i neutralnog vodiča, a u drugom dijelu mreže – blizu trošila – od zadnje razvodne ploče, zaštitni vodiče je odvojen od neutralnog vodiča

• TN-C sustav u cijeloj mreži ima sjedinjen zaštitni i neutralni vodič u jedan PEN vodič

prema prijašnjim tehničkim normativima ova tri sustava prikazuju tri različite varijante nulovanja

Tipovi mreža nn

• Tipovi mreža niskog napona:– TT sustav:

• neutralna točka sustava uzemljena je posredstvom jednog uzemljivača, a kućišta trošila uzemljena su preko drugih uzemljivača, električki neovisnih o uzemljenju neutralne točke sustava

• u ovaj sustav se ubraja zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem

Tipovi mreža nn

• Tipovi mreža niskog napona:– IT sustav:

• svi aktivni vodiči su izolirani od zemlje ili su u jednoj točki spojeni sa zemljom preko velike impedancije

• kućišta trošila se uzemljuju

• prema prijašnjim tehničkim normativima ovaj sustav je bio nazivan sustavom zaštitnog voda, koji je poznat i pod nazivom zaštitno uzemljenje izoliranih sustava

Zaštita od indirektnog dodira

• Zaštita od indirektnog dodira:– Uslijed kvara na izolaciji vodiča, kućišta trošila i opreme te ostale metalne mase, koje u

redovnom pogonu nisu pod naponom, mogu doći pod napon i predstavljati opasnost za ljude koji dodiruju ovu opremu.

– Ug je napon kvara koji predstavlja potencijal kućišta trošila prema zemlji.

– Napon koji se pojavljuje između istodobno dostupnih dijelova za vrijeme kvara zove se napon dodira, Ud (dodirni napon).

Napon dodira može poprimiti najviše vrijednost faznog napona ako je kvar zanemarive impedancije nastao na priključnoj stezaljci jednog trošila, a drugi istodobno dostupni pristupačni vodljivi dio ima direktan spoj sa zemljom.

Takav najviši napon dodira koji se može pojaviti u električnoj instalaciji prilikom kvara sa zanemarivom impedancijom zovemo očekivani napon dodira.


• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Prema načinu djelovanja možemo ih podijeliti u tri skupine:

• Istodobna zaštita od direktnog i indirektnog dodira

– sigurnosni mali napon (SELV)

– uzemljeni sigurnosni mali napon (PELV)

– mali radni napon (FELV)

• Bez uređaja za prekidanje struje kvara

– zaštita primjenom uređaja klase II ili odgovarajućom izolacijom

– nevodljiva okolina

– električno odvajanje (galvansko odvajanje)

– izjednačavanje potencijala bez vodljive veze sa zemljom

• S uređajima za automatsko isklapanje napajanja

– TS sustavi

isklapanje s uređajima nadstrujne zaštite

isklapanje sa zaštitnim uređajima diferencijalne struje

– TT sustavi

isklapanje s nadstrujnom zaštitom



• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Prema načinu djelovanja možemo ih podijeliti na tri skupine:

• S uređajima za automatsko isklapanje napajanja

– IT sustavi

kontrolnik izolacije


isklapanje s uporabom uređaja nadstrujne zaštite

– Osim navedenih mjera zaštite od previsokog napona dodira, danas kao dopunska zaštita obvezatno primjenjuje izjednačavanje potencijala za cijeli objekt ili dijelu nekog objekta.

– Izbor i primjena neke od navedenih zaštitnih mjera ovisi o uvjetima koji vladaju u štićenom objektu, traženom stupnju sigurnosti i troškovima izvedbe.


• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Izjednačavanje potencijala:

• U tehničkim normativima za izvedbu električnih instalacija izjednačavanje potencijala se ne navodi kao jedna od osnovnih zaštitnih mjera od previsokog napona dodira, jer se smatra da sama za sebe nije uvijek dovoljna.

• Ipak, ona pruža sve elemente dobre i učinkovite zaštite u sklopu s uređajima za brzo isključenje struje greške ili s dobrim uzemljivačem.

Izjednačavanjem potencijala postiže se međusobnim galvanskim spajanjem svih metalnih dijelova različitih instalacija sa zaštitnim vodičem električnih instalacija u nekom prostoru.

U slučaju pojave napona greške na kućištima električnih trošila, taj isti napon pojaviti će se i na svim međusobno povezanim metalnim dijelovima drugih instalacija te neće postojati razlika napona između vodljivih dijelova instalacija.


• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Posebno mali naponi:

• U lošim uvjetima upotrebe i okoline, gdje je stupanj opasnosti velik (npr. radovi s

prenosivim električnim alatom na metalnim konstrukcijama, radovi u kotlovnicama,

mokrim prostorijama) najdjelotvornija mjera zaštite je snižavanje nazivnih napona

uređaja na vrijednosti ispod granice opasnih napona.

• Na taj način postiže se istodobno zaštita od direktnog i indirektnog dodira.

• Visina nazivnog napona ograničena je na najviše 50V efektivno kod izmjeničnih struja,

odnosno 120V kod istosmjerne struje.

• Kao standardni nazivni naponi najčešće se primjenjuju:

6 V, 12 V, 24 V i 42 V

• S obzirom na stupanj sigurnosti koju pružaju, a i na način izvedbe posebno male

napone dijele se na:

– sigurnosni mali napon (SELV*)

– uzemljeni zaštitni mali napon (PELV*)

– mali radni napon (FELV*)

* kratice prema IEC normama



• Koriste se uglavnom za ručne svjetiljke, električni alat, upravljačke i signalne krugove, u poljodjelstvu, te za dječje igračke.

• Primjena im je dosta ograničena jer se mogu priključiti samo uređaji malih snaga i na male udaljenosti.

• Sigurnosni mali napon (SELV –Safety extra low voltage):

– nazivni napon obično ne prelazi 25 V

– nužan je sigurnosni izvor napajanja tako da se u slučaju kvara ne mogu pojaviti

viši naponi u krugu sigurnosnog malog napona od nazivnog napona (sigurnosni

transformatori s odvojenim namotima, motor-generatori s odvojenim namotima,

baterije, akumulatori, i sl.)

– vodiči i kućište malog sigurnosnog napona ne smiju biti nigdje uzemljeni

– vodiči sigurnosnog napona moraju biti odvojeno položeni od ostalih vodiča viših

napona



• Uzemljeni zaštitni mali napon (PELV – Protective extra low voltage):

– ponekad nije moguće izbjeći spoj kućišta trošila, priključenog na mali napon, sa zemljom (npr. ako iz konstrukcijskih i funkcionalnih razloga vodiči malog napona moraju biti uzemljeni)

– kod uzemljenog zaštitnog malog napona zahtjevi u pogledu izvora napajanja i izvedbe strujnih krugova te priključnog pribora su istovjetni onim kod zaštitne mjere sigurnosnog malog napona (SELV)

– no kućišta trošila ili vodiča smiju biti uzemljena



• Mali radni napon (FELV –Functional extra low voltage):

– Ako je zbog ekonomskih ili tehnoloških razloga pogodan mali napon (do 50 V izmjenične ili 120 V istosmjerne struje), a nisu nužni ni sigurnosni mali napon niti uzemljeni zaštitni mali napon, tada se primjenjuje mali radni napon.

– npr. u signalnim i upravljačkim krugovima kod kojih uređaji, primjerice releji, daljinski upravljane sklopke i kontaktori nemaju dovoljnu izolaciju prema strujnim krugovima višeg napona mora se osigurati zaštita od direknog i indirektnog dodira na sljedećim principima:

kod malog radnog napona zbog izvedbe izvora napajanja i izvedbe strujnih krugova nije isključena mogućnost prenesenih napona dodira primarne mreže pa se mora izvesti zaštita od indirektnog dodira

ako je primarni strujni krug štićen od indirektnog dodira nekom od zaštitnih mjera s automatskim isključivanjem napajanja svi izloženi vodljivi dijelovi (mase) opreme spajaju se sa zaštitnim vodičem primarnog strujnog krugakada se mali radni napona dobiva iz izvora koji se napaja iz NN mreže štićene električkim odvajanjem, svi izloženi vodljivi dijelovi (mase) opreme spajaju se s neuzemljenim vodičem za izjednačavanje potencijala primarnog strujnog kruga


• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita primjenom opreme klase II ili odgovarajućom izolacijom:

• Električni uređaji opremaju se, osim normalnom (osnovnom) pogonskom izolacijom još i dopunskom zaštitnom izolacijom koja onemogućava dodir ili spoj s vodljivim dijelovima uređaja koji mogu doći pod napon u slučaju kvara na osnovnoj izolaciji

• Postiže se:– izradom kućišta trošila od izolacijskih materijala– ugradnjom dopunske izolacije na opremu koja ima samo temeljnu izolaciju– postavljanjem pojačane izolacije na neizolirane dijelove pod naponom

• Električna oprema izrađena s dvostrukom i pojačanom izolacijom označava se

simbolom kvadrat u kvadratu .

• Ako se zaštita postiže dopunskom ili pojačanom izolacijom, radi raspoznavanja vrste

zaštite na vanjskoj strani kućišta postavlja se znak koji predstavlja precrtani znak

uzemljenja .

• Ugrađuju li se oprema i uređaji koji imaju samo osnovnu izolaciju izolacijskih kućišta,

tada izolacijska kućišta moraju imati stupanj zaštite najmanje IP 2X.


• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita primjenom opreme klase II ili odgovarajućom izolacijom:

• Kod opreme i uređaja klase II izloženi vodljivi dijelovi ili umetnuti vodljivi dijelovi ne smiju se spajati sa zaštitnim vodičem. Zbog toga prenosiva trošila u priključenom kabelu imaju samo fazni i neutralni vodič, a utikač nema zaštitni kontakt.

• Za ispravnost ove mjere zaštite presudna je kvaliteta i stanje izolacije trošila.


• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita električnim odvajanjem:

• Strujni krug trošila se, pomoću transformatora za odvajanje ili motor-generatora (s namotima odgovarajuće izolacije) galvanski odvoji od ostale električne mreže (sekundarni krug se ne smije uzemljiti).

• Zaštitno djelovanje temelji se na činjenici da će struja greške i kod potpunog spoja jedne faze sa zemljom biti vrlo mala jer se strujni krug zatvara smo preko otpora izolacije i kapacitivnog otpora relativno kratkog drugog vodiča.

Budući da struja greške raste s dužinom priključenih vodova, preporuča se da umnožak nazivnog napona u voltima i dužine strujnog kruga u metrima ne prijeđe vrijednost od 100 Vm, pod uvjetom da duljina vodova strujnog kruga nije veća od 500m.

Nazivni napon električki odvojenih strujnih krugova ne smije biti veći od 500 V.

Za razliku od prijašnjih tehničkih normativa nova norma dopušta mogućnost da se iz jednog izvora za električko odvajanje napaja više trošila, uz neke dodatne uvjete.


• Vrste zaštita od indirektnog dodira:– Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:

• Da bi ova zaštita ispunila svoju zadaću, svaki kvar na izolaciji opreme mora prouzročiti dovoljno jaku struju kvara koja će izazvati prekidanje napajanja u vremenu koje je nužno za sigurnost ljudi.

• Ova vrsta zaštite temelji se na dva elementa:

– postojanje zatvorenog strujnog kruga, tzv. kruga petlje koji omogućava protjecanje struje kvara (oblik kruga petlje ovisi o sustavu uzemljenja TT, TN i IT mreže)

– prekidanje struje kvara primjenom prikladnih zaštitnih uređaja u tako kratkim vremenima da ne dođe do ozljeđivanja osobe koja je bila izložena naponu dodira

Dopušteno trajanje napona dodira prema IEC normi s kojom su usuglašene i HNR.

Glavna razlika između HRN N.B2.741 i prijašnjih tehničkih normativa za električne instalacije u zgradama je snižavanje vrijednosti trajno dopuštenog napona dodira sa 65 V na vrijednosti manje od 50 V.

Zaštita isključivanjem

• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:

– TT sustavi:• u TT sustavu uzemljuje se neutralna točka sustava (zvijezdište

transformatora, generatora)

• sve mase trošila (izložene vodljive dijelove) opreme i uređaja, koji mogu doći pod napon u slučaju kvara, galvanski se povezuju s zaštitnim vodičem i uzemljuju preko posebnog uzemljivača (u nekom objektu može se koristiti jedan uzemljivač za sva trošila)


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TT sustavi:

• presjeci zaštitnih vodiča određuju se ovisno o jakosti struje i dopuštenom zagrijavanju vodiča prema normi HRN N.B2.754, ali ti presjeci ne smiju biti manji od vrijednosti navedenih u tablici

istom normom određeni su i minimalni presjeci uzemljivača

gdje je UL dopušteni napon

dodira (50V ili 25V)

RA ukupni otpor uzemljivača i

otpor zaštitnog vodiča od

uzemljivača od štićenog trošila

Ia struja kvara koja osigurava

isklapanje nadstrujnog zaštitnog

uređaja


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TT sustavi:

• u slučaju proboja izolacije na opremi, odnosno kvara zanemarive impedancije, struja kvara će proteći kroz zatvoreni strujni krug kako je prikazano na slici

• karakteristike nadstrujnih zaštitnih uređaja i ukupni otpor uzemljivača moraju se odabrati tako da u slučaju kvara zanemarivog otpora nastupi automatsko isključivanje napajanja u vremenu ne duljem od 0.2s (strujni krugovi s priključnicama, prenosnim trošilima ili trošilima koja se za vrijeme rada drže u ruci) odnosno 5 sekundi (u svim ostalim strujnim krugovima) i zbog toga mora biti ispunjen uvjet:

LaA UIR


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TT sustavi:

• kod nadstrujnih uređaja s inverznom karakteristikom t-I (osigurači), struja Ia mora biti tolike jakosti da sigurno izazove isklapanje uređaja u vremenu ne duljem od 5 (0.2) sekundi

• kod zaštitnih uređaja s trenutačnom karakteristikom isklapanja vremena isklapanja su manja od 0.1 sekunde, ali struja greške mora biti veća od struje isklapanja uređaja

• u slučaju da se za više trošila s različitim nadstrujnim zaštitnim uređajima koristi samo jedan uzemljivač, ukupni otpor rasprostiranja tog uzemljivača mora zadovoljiti uvjete za ono trošilo koje zahtjeva najmanji otpor uzemljivača



• zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem:

– naziv prema prijašnjim tehničkim normativima za jednu od zaštitnih mjera od previsokog napona dodira

– prema fizikalnoj slici djelovanja i izvedbi odgovara zaštitnoj mjeri od indirektnog dodira automatskim isključivanjem napajanja s nadstrujnim uređajem, ali su osnovni uvjeti za ispravnost zaštitne mjere bitno različiti

Rz1Rz2

Osnovni uvjeti:

ukupni otpor uzemljivača ne smije biti veći od

gdje je Rz otpor rasprostiranja uzemljivača

Ud dopušteni napon dodira (50V, 25V)

In nazivna struja osigurača, isklopna struja prekidača

n

dZ

kI

UR




– k faktor kojim se određuje minimalna potrebna isklopna struja nadstrujnog zaštitnog uređaja prema tablici

– s obzirom na vremena

isklapanja u starim

tehničkim normativima

nema izričito navedenih

zahtjeva, jer se ona

neposredno

osiguravaju primjenom

faktora k




– ako se koristi jedan uzemljivač za više trošila s različitim nadstrujim zaštitnim uređajima, otpor tog uzemljivača određuje se prema trošilu koje zahtijeva najveću isklopnu struju, odnosno za kojeg je umnožak kIn najveći

– vrijednost otpora pogonskog uzemljenja također je ograničena, a dobiva se prema izrazu:

Rp otpor pogonskog uzemljivača

Ud dopušteni napon dodira (50 V)

(kIn)max najveća isklopna struja štićenih trošila, odnosno dijela uređaja u mreži

– usporedba prijašnjih i novih tehničkih normativa:

prema novim tehničkim normativima uvjeti su strožiji i pružaju viši stupanj sigurnosti

niži je dozvoljeni napon dodira i traži se određeno vrijeme isklapanja što u konačnosti rezultira zahtjevom za manjom vrijednošću otpora uzemljenja za iste nazivne struje zaštitnih uređaja

maxn

dp

kI

UR



• zaštitno uzemljenje sa zajedničkim uzemljivačem:

– ako se jedna transformatorska stanica nalazi u užem krugu potrošača, npr. jedna

industrijska transformatorska stanica, onda je moguće uzemljenje svih potrošača provesti sa

zajedničkim uzemljenjem

– obično je taj uzemljivač manje ili više rasprostranjen, a često se sastoji od nekoliko

uzemljivača međusobno povezanih ili se pak radi o mreži uzemljivača

– zaštitno i pogonsko uzemljenje su međusobno dobro spojeni vodičem (jednim ili više njih)

dovoljnog presjeka

ako prilike dozvoljavaju podzemna mreža

cjevovoda može poslužiti kao uzemljivač,

olovni plaštevi NN kabela

gdje je: Vf fazni napon

Rpe otpor petlje struje kvara

In nazivna struja osigurača, isklopna struja prekidača

k faktor isklopne struje



• zaštitno uzemljenje sa zajedničkim uzemljivačem:

– struja kvara se zatvara kroz fazni vodič i spojni vod uzemljenja, a samo manji dio struje ide

preko uzemljivača i zemlje (može se zanemariti)

– u slučaju proboja izolacije struja kvara mora biti dovoljno velika da izazove pregorijevanje

osigurača na neispravnom trošilu

n

fpe

kI

VR

RpRz



• zaštitno uzemljenje s zajedničkim uzemljivačem:

– otpor rasprostiranja ovakvog skupnog uzemljivača ne smije biti veći od 2

– ovu mjeru zaštite ne obrađuje norma HRN N.B2.741, a prema svojim

karakteristikama ubraja se u poseban oblik TN sustava



• automatsko isključivanje napajanja zaštitnim uređajima diferencijalne struje

– masa štićenog trošila povezuje se sa zaštitnim vodičem na posebni uzemljivač

– ukoliko se jednim zaštitnim uređajem štiti više trošila njihove mase moraju biti povezane na

isti uzemljivač

djelovanje ove zaštitne mjere temelji se na mjerenju diferencijalne struje posredstvom diferencijalnog transformatora

u normalnom pogonskom stanju struja koja dolazi i odlazi iz trošila su jednake – magnetski tokovi nastali djelovanjem ovih struja međusobno se poništavaju i jezgra transformatora ostaje nemagnetizirana

ako na izolaciji trošila nastane kvar struja greške prolazi kroz otpor uzemljivača i otpor pogonskog uzemljenja

uslijed nastale razlike između ulazne i izlazne struje koja prolazi kroz jezgru transformatora, ona se magnetizira i daje vrlo brzo poticaj za isključenje prekidača



• automatsko isključivanje napajanja zaštitnim uređajima diferencijalne struje

– za ispravnost ove mjere zaštite treba biti ispunjeno:

gdje je RA ukupni otpor uzemljivača i otpor zaštitnog vodiča od uzemljivača do štićenog trošila

In nazivna isklopna diferencijalna struja pri kojoj dolazi do isklapanja sklopke

Ud dopušteni napon dodira (50 V ili 25 V)

s obzirom da je vrijeme isklapanja ovakvih zaštitnih uređaja manje od 0.1 sekunde, vrijeme isklapanja nije posebno propisano

u slučaju više serijski spojenih uređaja diferencijalne struje, da bi se osigurala selektivnost, vremensko zatezanje može maksimalno iznositi 1 sekundu

dnA UIR



• zaštitna strujna sklopka (FI ili ZS):

– sva pogonska sredstva zaštićena strujnom zaštitnom sklopkom potrebno je

uzemljiti tako da pri protjecanju struje greške njihov uzemljivač ima dovoljno

maleni otpor uzemljenja da se na pogonskom sredstvu ne pojavi previsoki napon

dodira

– maksimalno dozvoljeni otpori uzemljenja TT mreže ovisno o veličini struje greške

(In) i FI sklopke pri Ud=50V

– da bi zaštita ispravno djelovala dovoljni su uzemljivači s velikim otporom

uzemljenja, to jest ta se zaštita može koristiti gotovo u svakoj TT mreži

In (A) 0.03 0.1 0.3 0.5 1

RA () 1660 500 166 100 50



• zaštitna naponska sklopka (FU):

– hrvatska norma HRN N.B2.741 ne predviđa primjenu zaštitnih naponskih uređaja (zaštitne

naponske sklopke) kao standardnog rješenja zaštite od indirektnog dodira - dopušta se

njihova primjena u posebnim slučajevima kad se ostali uređaji ne mogu koristiti (npr.

istosmjerni strujni krugovi, ako se uporabom FI sklopke ne može postići vrijeme potrebno za

isključenje)

jedan kraj naponskog releja spaja se s kućištima

trošila, a drugi kraj releja je spojen s posebnim

uzemljivačem

djelovanje ove zaštite sastoji se u tome da se

posredstvom naponskog releja stalno nadzire napon

između kućišta trošila i pomoćnog uzemljivača, pa

ako taj napon prijeđe određenu granicu (65 V) relej

isklapa trošilo pomoću sklopke u vremenu od 0.1s



• zaštitna naponska sklopka (FU):

– Sklopke se obično grade tako da različitim naponima odgovara sljedeći otpor uzemljivača

24 V 200

50 V 600

65 V 800

izvedba uzemljivača s navedenim visokim vrijednostima

otpora uzemljivača ne predstavlja problem

ograničenja uporabe i opasnosti pri primjeni FU sklopke u TT

mreži:

pomoćni uzemljivač RH ne smije se nalaziti u potencijalnom

lijevku drugih uzemljivača (to jest mora biti udaljen

minimalno 20 metara) – inače može doći do:

pojave napona na kućištu

pogrešnog okidanja sklopke



• zaštitna naponska sklopka:

– ograničenja uporabe i opasnosti pri primjeni FU sklopke u TT mreži:

najveća opasnost nedjelotvornog rada naponske zaštitne sklopke je premošćivanje mjernog

naponskog releja, a time i neispravnog rada. Zbog toga dozemni vodič mora biti izoliran i

mehanički zaštićen.

ova mjera zaštite nije naročito pouzdana kad se

primjenjuje za strojeve koji imaju relativno dobro

prirodno uzemljenje (npr. građevinski strojevi koji leže

na tlu na većim metalnim plohama, a tlo je pri tome

vlažno ili mokro) - tada postoji mogućnost da naponski

relej bude premošćen i da sklopka ne djeluje pouzdano


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja :– TN sustavi:

• u TN sustavima uzemljuje se neutralna točka sustava (redovito zvijezdište transformatora)

• sve izložene vodljive dijelove (mase) opreme, uređaja i instalacija, koje mogu doći pod napon u slučaju kvara galvanski se povezuju s zaštitnim vodičem

• zaštitni vodič mora biti spojen na neutralnu točku sustava i uzemljen

• kako bi se u slučaju kvara potencijal zaštitnog vodiča održao što bliže potencijalu zemlje zaštitni vodič se uzemljuje i u drugim točkama (npr. na ulazu u zgradu)



• presjeci zaštitnih vodiča određuju se u ovisnosti o jakosti struje kvara i dopuštenom zagrijavanju vodiča prema normi HRN N.B2.754, ali ti presjeci ne smiju biti manji od vrijednosti navedenih u tablici

u trajno položenim instalacijama TN sustava, a koje ne napajaju pokretna trošila, zaštitni vodič PE i neutralni vodič N mogu biti objedinjeni u jedan zajednički PEN vodič (TN-C i TN-C/S ) ako je presjek tog PEN vodiča najmanje 10 mm2 za bakrene vodiče ili 16 mm2 za aluminijske vodiče



• karakteristike nadstrujnih zaštitnih uređaja i presjeci vodiča moraju se tako odabrati da u slučaju kvara zanemarivog otpora nastupi automatsko isključivanje napajanja u utvrđenom vremenu:

prema vrijednostima iz tablice za strujne krugove s priključnicama nazivnih struja koje ne prelaze 63 A, prenosivim i pomičnim trošilima



• ova zaštitna mjera biti će djelotvorna ako je ispunjen slijedeći uvjet:

gdje je: U0 napon faznog vodiča prema zemlji

ZS impedancija petlje kvara koja obuhvaća izvor, vodič pod naponom do mjesta kvara i zaštitni vodič između mjesta kvara i izvora napajanja

Ia struja djelovanja uređaja koja osigurava isključivanje napajanja u propisanim vremenima, ovisno o vrsti strujnog kruga

• ispravna zaštita od indirektnog dodira s automatskim isključivanjem napajanja mora isključiti u propisanom vremenu ili prije

• da bi smo utvrdili vrijeme isključivanja nadstrujnog zaštitnog uređaja potrebno je poznavati njihove karakteristike isklapanja

– kod primjene osigurača s rastalnim ulošcima iz t-I karakteristike se pomoću struje kvara Ia pronalazi vrijeme u kojem će osigurač sigurno pregorjeti – to vrijeme mora biti manje od zahtijevanog

– kod primjene prekidača, okidača i instalacijskih prekidača potrebno je odrediti struju okidanja pri kojoj će zaštitni uređaj sigurno isklopiti jer struja kvara mora biti veća od struje okidanja – s obzirom da su vremena okidanja ovih uređaja manje od 0.1 sekunda nema poteškoća s vremenom isklapanja

0as UIZ



• Zemljospoj faznog vodiča u TN sustavu:

– u NN mrežama koje su dijelom ili u cijelosti sastavljene od nadzemnih vodova može doći do prekida faznog vodiča i njegovog pada na zemlju

– poteći će struja kvara Ia preko mjesta kvara s otporom zemljospoja RE u zemlju i zatvoriti će se strujni krug preko otpora uzemljenja RB

– struja kvara prolazeći kroz uzemljenje s otporom RB podiže potencijal tog uzemljivača na iznos:

BaZ RIU

taj se potencijal preko zaštitnog vodiča (bilo PE ili PEN) rasprostire duž mreže, a mase trošila mogu doći u tom slučaju pod napon



• Zemljospoj faznog vodiča u TN sustavu:

– da bi se spriječila pojava većih napona do dopuštenog napona dodira (50V), mora se ukupni otpor uzemljenja RB tako dimenzionirati da je ispunjeno:

pri čemu je: RB ukupni otpor uzemljenja svih paralelno povezanih uzemljivača

RE otpor zemljospoja, kod izravnog spoja faze sa zemljom - ako vrijednost za RE nije poznata uzima se približno 10

U0 nazivni napon prema zemlji

– na primjer:

50U

50

R

R

0E

B

31050220

50R

10R

V220U

B

E

0



• Nulovanje:

– prema načinu djelovanja zaštitna mjera od indirektnog dodira u TN sustavu s automatskim isključivanjem napajanja pomoću nadstrujnih zaštitnih uređaja jednaka je nulovanju, ali su uvjeti za ispravnost zaštitne mjere različiti

– prema prijašnjim tehničkim normativima za ispravno nulovanje moraju biti ispunjeni slijedeći osnovni uvjeti:

1. struja kvara mora biti veća od isklopne struje zaštitnog uređaja – to je ispunjeno ako je otpor petlje kojim prolazi struja greške takav da je ispunjeno:

n

f0v

n

fpe

kI

VRR

kI

VR

gdje je Vf fazni napon (V)Rpe otpor petlje ()In nazivna struja zaštitnog uređaja (A)

k faktor isklopne struje

R

S

T

O

RB

I



• Nulovanje:

– granična duljina štićenja

Lgr se mjeri od

zaštitnog uređaja

do mjesta kvara

na faznom vodiču

Sn

fgr

n

fgrS

0v

n

f0v

2kI

VL

kI

VL2

RRza

kI

VRR



• Nulovanje:

– nulovanje se smije primijeniti samo ako je dovoljno sigurno da se na nultom

vodiču niti u slučaju kratkog spoja, niti u slučaju zemljospoja neće pojaviti napon

viši od 50V, a ako se pojavi da će se održati samo najkraće vrijeme odnosno do

isključenja strujnog kruga zaštitnim uređajem

– nulti vodič treba obavezno uzemljiti kod napojne transformatorske stanice i na

više mjesta u niskonaponskoj mreži

R

0

Rv

R'v

R0

R'0

I

I

Vv

V0

V'0

Rp

Vn

potencijal zemlje

Vn=220V

V0=110V

Vv=110V

V'0=110V

V01

Vn=220V

VRp

Vv

V02

VRp

R

0

Rv

R'v

R0

R'0

I'

I'1

Vv

V01

Rp

Vn

VRp

V02

I'2

R'p

V'Rp



• Nulovanje:

a) bez uzemljenja na kraju nulvodiča

dok se kvar ne isklopi napon nulvodiča prema zemlji i na cijelom njegovom dijelu desno od mjesta kvara (koji nije protjecan strujom kvara) iznosi 110 V ako je fazni napon V0=230 V (uz pretpostavku Rv=R0)

napon na nulvodiču lijevo od mjesta kvara opada tako da je na samom početku vodiča nula s obzirom da kroz pogonsko uzemljenje ne teče struja

moguće je zaključiti da će se na svim trošilima čija su kućišta spojena s nulvodom pojaviti napon 115 V spram zemlje dok se kvar ne ukloni



• Nulovanje:

b) sa uzemljenjem na kraju nulvodiča

spram slučaja a) struja kvara će biti nešto većeg iznosa jer ona sada teče kroz fazni vodič i na mjestu kvara se dijeli na dva dijela kroz nulvodič i pogonska uzemljenja Rp i R’p

pad napona na faznom vodiču Vv nešto je veći od 115 V

potencijal nulvodiča na mjestu kvara je manji od 115 V a jednako vrijedi i za sve točke nulvodiča desno od mjesta kvara

potencijal zvijezdišta transformatora više nije

nula već VRp

R

0

Rv

R'v

R0

R'0

I

I

Vv

V0

V'0

Rp

Vn

potencijal zemlje

Vn=220V

V0=110V

Vv=110V

V'0=110V

V01

Vn=220V

VRp

Vv

V02

V'Rp

R

0

Rv

R'v

R0

R'0

I'

I'1

Vv

V01

Rp

Vn

VRp

V02

I'2

R'p

V'Rp



• Nulovanje:

– presjek nulvodiča mora biti u određenom odnosu spram presjeka faznih vodiča

– mora imati jednaki presjek kao fazni vodič ako presjek faznog vodiča nije veći od 16 mm2

kod bakrenih izoliranih vodova i kabela, odnosno ako presjek vodiča nije veći od 50 mm2 za

nadzemne vodove

– ako su presjeci faznih vodiča veći od navedenih vrijednosti onda nulvodič može imati za dva

stupnja manji presjek iz standardnog niza za presjeke vodiča, ali nikada ne smije presjek

nulvodiča biti manji od polovice presjeka faznog vodiča

– nulvodič mora sačinjavati mehanički i galvanski jednu cjelinu po cijeloj svojoj duljini, te

nigdje ne smije biti prekidan niti osiguračima niti drugim zaštitnim uređajima



• Nulovanje- razlika spram zaštite automatskim isključivanjem napajanja:

– Prva bitna razlika kod ove zaštitne mjere, prema starim normativima i prema HRN N.B2.741 je u prvom uvjetu – kod nulovanja se ne zahtijeva neko točno vrijeme prekidanja struje greške, već se to postiže posredno preko faktora k.

– Druga bitna razlika je u tome što se nulovanje redovito izvodilo kao TN-C sustav (četverovodni sustav), a pet vodiča (TN-C/S sustav) se zahtjevalo samo u prostorima ugroženim od požara i eksplozije. Prema novim normama, zahtjeva se pet vodiča i u krajnjim strujnim krugovima (presjeci do 10 mm2 Cu i 16 mm2 Al).



• Nulovanje i zaštitno uzemljenje u istoj električnoj mreži:

1. Zaštitno uzemljenje u nulovanoj mreži:

ukoliko se u mreži nalaze trošila štićena pojedinačnim zaštitnim uzemljenjem, prijeti opasnost od pojave napona na nultom vodiču i na kućištima svih nulovanih trošila uslijed proboja izolacije vodiča na trošilu s pojedinačnim uzemljivačem

za slučaj kvara na izolaciji trošila štićenog pojedinačnim uzemljivačem, struja kvara teče od pojedinačnog uzemljivača, preko pogonskog uzemljenja, prema zvijezdištu transformatora i tom prigodom uzrokuje pad napona na pogonskom uzemljenju koji diže potencijal nultog vodiča prema zemlji u cijeloj mreži što može predstavljati opasnost za ljude koji bi u tom trenutku dodirivali kućišta nulovanih trošila

ako je Rz=5, Rp=2 =>V0=50V, a za Rz<5(što je moguće) je V0>50VRp Rz

V0 I

zp

pfp0

RR

RVIRV


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– TN sustavi:



zbog toga se nulovanje i zaštitno uzemljenje s pojedinačnim uzemljivačem primjenjuje u istim mrežama samo onda ako je za slučaj kvara na izolaciji trošila štićenog pojedinačnim uzemljivačem spriječena pojava veća od 50 V na nultom vodiču

taj će uvjet sigurno biti ispunjen ako je zadovoljeno:

gdje je: Rp ukupni otpor uzemljenja nultog vodiča cjelokupne mreže

Rz min najmanji otpor od svih otpora pojedinačnih uzemljivača

ako je Rp=0.2 onda je moguća primjena zaštitnog uzemljenja s pojedinačnim uzemljivačem u nulovanoj mreži bez provjere iznosa pojedinih uzemljivačaRp Rz

V0 I

min min

2.5z

zp R4.0

RR





ako se u nulovanoj mreži pojedina trošila još dodatno povezuju i na pojedinačni ili zajednički

uzemljivač, struja kvara ima dva paralelna puta od trošila do transformatora – jedan nultim vodičem,

drugi pojedinačnim ili zajedničkim uzemljivačem

Rp Rz

V0

I1

I2

I

sada je ukupni otpor petlje Rpe manji pa će

doći brže i sigurnije do prorade nadstrujnih

zaštitnih uređaja

V0 =I1Rp (I1 <<I2 zbog R0<Rp+Rz)

zbog toga je dopušteno miješanje ova dva

sustava u istoj mreži bez ikakvih dodatnih

uvjeta





ovakvu kombinaciju nulovanja i zaštitnog uzemljenja s zajedničkim uzemljivačem često susrećemo u

mrežama vlastite potrošnje niskog napona u elektroenergetskim postrojenjima (elektranama i

transformatorskim stanicama)

sva su trošila niskog napona nulovana, a jednako tako su kućišta tih trošila i uređaja spojena na

zajednički uzemljivač objekta zbog sprječavanja pojave previsokog napona dodira uslijed kvara u

mreži visokog napona




2. Nulovanje u mreži sa zaštitnim uzemljenjem:

iz istih razloga iz kojih nije dozvoljeno da se u nulovanoj mreži neko trošilo zaštitno

uzemlji pojedinačnim uzemljivačem, nije dozvoljeno niti obrnuto da se u mreži s

zaštitnim uzemljenjem pojedinačnim uzemljivačem jedno trošilo nuluje

ako se radi o mreži sa zaštitnim uzemljenjem sa zajedničkim uzemljivačem, struja

kvara ima dva paralelna puta od trošila do transformatora – jedan preko uzemljivača i

zemlje (zbog velikog otpora struja je mala) i drugi kroz spojni vod uzemljenja koji je

povezan s pogonskim uzemljenjem (ovim putem se zatvara veći dio struje kvara jer je

otpor ove petlje manji)

stoga je moguće u mreži s zaštitnim uzemljenjem sa zajedničkim uzemljivačem

provesti nulovanje pojedinih potrošača




2. Nulovanje u mreži sa zaštitnim uzemljenjem:

nije dozvoljeno da se u mreži sa zaštitnim uzemljenjem neko od trošila dodatno i nuluje

dio struje kvara (preko Rz1) teče preko zaštitnog

uzemljenja Rz0, ali u pravilu veći dio struje teče preko

pogonskog uzemljenja Rp

sada je napon nulvoda V0 u pravilu nešto manji od

slučaja zaštitnog uzemljenja sa pojedinačnim

uzemljivačem u nulovanoj mreži (folija 15), ali još

uvijek može biti veći od 50 (65) V

stoga se izbjegava dodatno nulovanje trošila u mreži

sa zaštitnim uzemljenjemRp

Rz1Rz2Rz3 Rz0



• zaštita uređajima diferencijalne struje u TN sustavima:

– djelovanje ove zaštitne mjere temelji se na mjerenju diferencijalne struje posredstvom transformatora

– u normalnom pogonskom stanju struja koja dolazi i odlazi iz trošila su jednake – magnetski tokovi nastali djelovanjem ovih struja međusobno se poništavaju i jezgra transformatora ostaje nemagnetizirana

– ako na izolaciji trošila nastane kvar struja greške prolazi zaštitni vodič PE i ne vraća se kroz jezgru transformatora

uslijed nastale razlike između ulazne i izlazne

struje koja prolazi kroz jezgru transformatora,

ona se magnetizira i daje vrlo brzo poticaj za

isključenje prekidača

kod trofaznih trošila, princip rada ovog uređaja

je jednak samo što kroz jezgru transformatora

prolaze sva tri fazna vodiča i prema potrebi

neutralni vodič, ali nikako ne smije prolaziti

zaštitni vodič PE




– zaštitni uređaji diferencijalne struje kad se koriste u TN sustavima, mogu se koristiti samo u TN-S ili dijelu TN-C/S sustava gdje su neutralni i zaštitni vodič odvojeni – u TN-C sustavu gdje se koristi PEN vodič, nije moguća primjena zaštitnih uređaja diferencijalne struje

– zaštitni uređaji diferencijalne struje proizvode se za slijedeće nazivne struje:

za ispravan rad ove zaštitne mjere mora biti

ispunjen uvjet:

gdje je: Zpe impedancija petlje kvara

Vf nazivni napon mreže prema zemlji

Ia struje greške dovoljna da izazove

isklapanje uređaja diferencijalne

struje u zahtijevanom vremenu

In (A) 0.03 0.1 0.3 0.5 1

fape VIZ




0.4 s za strujne krugove s priključnicama, za pokretna i prenosiva trošila

5 s za radijalne strujne krugove stabilnih trošila, a koji ne mogu utjecati na strujne krugove s

priključnicama

– no kod zaštitnih uređaja diferencijalne struje koji nemaju vremensku zadršku isklopna

vremena od nastanaka greške do isklapanja su vrlo kratka (0.1s)

– zbog izvanrednih karakteristika, visoke pouzdanosti te vrlo kratkih vremena isklapanja ovi

uređaji su primjenjivi u svim uobičajenim tipovima NN mreža

– u skladu s prijašnjim tehničkim normativima, u električnim mrežama gdje je primijenjeno

nulovanje, nisu se primjenjivale strujne zaštitne sklopke (uređaji diferencijalne struje) kao

sustavno rješenje – dopuštala se primjena FI sklopki za pojedinačna trošila pod uvjetom da

se masa trošila nije spajala s nulvodom (PEN) već se uzemljavala s posebnim uzemljivačem

(kao u TT sustavu)


• Zaštita automatskim isključivanjem napajanja:– IT sustavi:

• osnovna je karakteristika IT sustava da u njemu ni jedan dio mreže, koji se nalazi pod naponom, ne smije biti

direktno uzemljen, odnosno cijela mreža mora biti izolirana od zemlje

• moguće je uzemljenje zvijezdišta samo preko velike impedancije, čija vrijednost u pravilu iznosi ~ (5-6)Un ()

• mase trošila moraju biti uzemljene - uzemljenje može biti pojedinačno za svako trošilo, skupno za nekoliko trošila

ili zajedničko za sva trošila u mreži

u slučaju proboja izolacije nekog od

faznih vodiča, prema masi trošila

poteći će struja zemljospoja male

vrijednosti zato što se njezin strujni

krug prema izvoru napajanja

zatvara preko kapacitivnih otpora i

otpora izolacije preostalih ispravnih

faznih vodiča u mreži



• struju zemljospoja može se pojednostavljeno izračunati prema izrazu:

gdje je: Iz struja zemljospoja

c konstanta koja ovisi o tipu vodiča i vrsti izolacije (obično približno 0.2)

Un nazivni napon (kV)

L ukupna duljina svih vodova u promatranoj mreži (km)

za vrijeme trajanja zemljospoja faza

u kvaru poprima približno potencijal

zemlje, a dvije preostale faze

poprime prema zemlji za puta

uvećan napon

sustav i dalje može ostati u pogonu i

to je jedna od prednosti IT sustava

(A) LcUI nz

3



• struja zemljospoja stvara pad napona na uzemljivaču – da se ne bi pojavio preveliki pad napona na masama

trošila mora biti ispunjeno:

gdje je: RA otpor uzemljivača mase trošila

Id struja zemljospoja u slučaju prvog spoja (kvara) zanemarivog otpora između faznog vodiča i

mase trošila

Ud dopušteni napon dodira (50 V ili 25 V)

budući je struja kvara (struja

zemljospoja) u slučaju prvog kvara

male jakosti i ne može izazvati

djelovanje nadstrujnih zaštitnih

uređaja, nužni su uređaji za nadzor

stanja izolacije koji pogonskom

osoblju dojavljuju nastanak kvara

ddA UIR



• kontrolnik izolacije mora dati zvučni ili vizualni signal u slučaju kvara, a mogu biti građeni i da daju impuls za

isklapanje mreža

• u takvim mrežama potrebno je prvi kvar što brže ukloniti, jer ako se pod tim okolnostima dogodi i drugi kvar i to

u nekoj drugoj fazi, struja kvara može poprimiti znatne iznose i izazvati visoke napone dodira

• veličina struje kvara i mogući napon dodira prvenstveno ovise o načinu uzemljenja masa trošila

1. ako su mase trošila uzemljene pojedinačno ili po

skupinama, a dvije istodobne pogreške nastaju na

trošilima iz različitih skupina i na različitim fazama

na oba trošila nastupaju pojave slične kako u TT

sustavu – da se ne bi zadržao previsok napon

dodira moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti:

dBab

dAabURI

URI



1. gdje je: RA otpor uzemljenja prvog sustava

RB otpor uzemljenja drugog sustava

Iab zajednička struja kvara koja mora izazvati isklapanje uređaja pod

jednakim uvjetima kao za TT sustav

2BA1

fab

ZRRZ

V3I

gdje je: Vf napon mreže prema zemlji

Z1 impedancija namota izvora i faznog

vodiča do mjesta kvara na prvom

trošilu

Z2 impedancija namota izvora i faznog

vodiča do mjesta kvara na drugom

trošilu



2. ako su sva trošila u mreži uzemljena preko jednog zajedničkog vodiča na jedan

uzemljivač, kod istodobnog kvara na dva trošila u različitim fazama

struja kvara ne prolazi zemljom već od jedne faze na izvoru napajanja preko mjesta

prvog kvara, potom dijelom zajedničkog zaštitnog vodiča i natrag fazom do izvora -

nastaju slične okolnosti kao u TN-S sustavu

da se ne bi predugo zadržao previsok napon dodira mora biti ispunjen sljedeći uvjet:

a

fs

I2

V3Z

Vf napon mreže prema zemlji

Zs impedancija petlje kvara koja se sastoji od

impedancije faznih vodiča do oba trošila i

impedancije dijela zaštitnog vodiča između oba

trošila

Ia struja kvara koja mora osigurati isklapanje

zaštitnih uređaja u vremenu:

a. prema tablici za sve strujne krugove s

priključnicama i prenosivim trošilima

b. ne duljem od 5 sekundi za sve strujne krugove

stabilnih trošila bez priključnica i prenosivih trošila



• u IT sustavu kao zaštitni uređaji koriste se:

– kontrolnici izolacije

– nadstrujni zaštitni uređaji

– zaštitni uređaji diferencijalne struje

• zbog vrlo malih napona dodira kod prve greške, IT sustavi se primjenjuju u

sredinama s teškim uvjetima rada kao što su rudnici i u prostorima

ugroženim od eksplozije

• osim toga u industrijskim mrežama u kojima nema jednofaznih trošila i

uvijek samo za jednu transformatorsku stanicu odvojeno



• Sustav zaštitnog voda:

– opisanom IT sustavu s kontrolnikom izolacije odgovara, prema prijašnjim tehničkim

normativima, zaštitna mjera od previsokog napona dodira nazvana sustav zaštitnog voda

– u pogledu izoliranja zvjezdišta mreže od zemlje nema razlike između stare i nove tehničke

regulative

– glede uzemljenja, masa trošila sustav zaštitnog voda predviđa samo jedan uzemljivač i

zaštitni vod za sva trošila na koji se spajaju i sve ostale pristupačne metalne mase (strani

vodljivi dijelovi)

– otpor zaštitnog uzemljenja RA je ograničen i ne smije biti veći od 20

– obvezna je primjena uređaja za trajan nadzor stanja izolacije sa zvučnom ili svjetlosnom

signalizacijom za neispravno stanje (unutarnji otpor uređaja ne smije biti manji od 15 k)



• Sustav zaštitnog voda:

– ako se ne može postići otpor uzemljivača od 20 , u mrežu se mora postaviti

relej koji nadzire napon zaštitnog voda prema zemlji i koji isključuje cijelu mrežu

ako taj napon prijeđe granicu dopuštenog napona dodira 65 (50) V

– prijašnji tehnički propisi za izvođenje električnih instalacija u zgradama nemaju

odredbu o brzom isključivanju u slučaju drugog kvara - takve zahtjeve

postavljaju jedino tehnički normativi za električne instalacije u rudnicima i

prostorima ugroženim od eksplozije

THE END

Documents

električne instalacije i rasvjeta