Kvarovi u elektircnim sistemima brodova

KVAROVI U ELEKTRIČNIM SISTEMIMA BRODOVA

Podjele kvarova

• Kvarovi u električnim sistemima plovnih objekata mogu biti:

Uzdužni kvarovi – koji predstavljaju prekid provodnika

Poprečni kvarovi – kratki spojevi koji nastaju usljed oštećenja izolacije.

Uzdužni kvarovi

• Uzdužni kvarovi nijesu tako česti, a nijesi ni naročito opasni. Posljedice prekida provodnika predstavljaju prekid napajanja potrošača, ali daljih pratećih efekata po ostale elemente električnog sistema broda nema.

Kratki spojevi

• Kratki spojevi nastaju usljed dodira (direktnog ili preko neke impedanse male vrijednosti) dva provodna dijela koja nijesu pod istim naponom.

• Zbog male vrijednosti impedanse na mjestu dodira dva provodna dijela i konstatnog napona u sistemu, kroz mjesto kratkog spoja i kroz elemente sistema između generatora i mjesta kratkog spoja protiče vrlo velika vrijednost struje.

Kratki spojevi

• Ova vrlo velika vrijednost struje ima dva razarajuća efekte na elemente sistema:

• Termičko djelovanje – usljed velike struje dolazi do povećanja temperature provodnih dijelova.

• Mehaničko djelovanje – usljed velike struje javljaju se elektrodinamičke sile koje naprežu elemente sistema i mogu izazvati njihovu deformaciju.

Kratki spojevi – uzroci nastanka

• Kratki spojevi nastaju usljed:

Smanjenja čvrstoće izolacije između dva provodna dijela pod različitim naponima.

Povećanja napona između provodnih dijelova usljed čega dolazi do pojave proboja ili preskoka izolacije između njih. Do povećanja napona može doći pri pojavi prenapona – atmosfersko pražnjenje ili sklopne operacije u sistemu broda.

Kombinacije prethodna dva uzroka.

Kratki spojevi - podjele

• Prema uzroku nastanka kratki spojevi se mogu podijeliti na:

• Kratke spojeve prolaznog karaktera – nakon nastanka kratkog spoja dolazi do prestanka njegovog uzroka pa kratki spoj prolazi sam od sebe.

• Kratki spojevi trajnog karaktera – nakon nastanka kratkog spoja ne dolazi do prestanka njegovog uzroka.

Kratki spojevi - podjele

• Prema broju provodnika trofaznog sistema koji su u kratkom spoju razlikujemo:

Trofazni kratki spojDvofazni kratki spoj bez dodira sa trupom brodaDvofazni kratki spoj sa dodirom sa trupom brodaJednofazni kratki spoj

Trofazni kratki spoj

• Trofazni kratki spoj nastaje kada dođe do međusobnog dodira sva tri fazna provodnika na nekom mjestu u električnom sistemu broda.

• Pri tome može doći i do jednovremenog dodira sa trupom broda, ali to ne mijenja strujne i naponske prilike kod trofaznog kratkog spoja.

Trofazni kratki spoj

Trofazni KS - primjerPosmatra se nastanak trofaznog KS trajnog karaktera u 100-toj ms na jednom od izvoda iz brodskog postrojenja.

Trofazni KS - struje

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

Faza AFaza BFaza C

Normalni pogon prije KS

Nastanak KSStruje kroz mjesto KS i postrojenje nakon

nastanka KS

Trofazni KS - naponi

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1x 10

4

Faza AFaza BFaza C


Nastanak KSNaponi na mjestu KS

su jednaki 0.

Jednofazni KS

• Jednofazni KS predstavlja dodir faznog provodnika sa trupom broda.

Jednofazni KS

• Kod jednofaznog KS struja se zatvara kroz trup broda do svog izvora – uzemljenja neutralne tačke sinhronih generatora.

Jednofazni KS - primjerPosmatra se nastanak jednofaznog KS na fazi A trajnog karaktera u 100-toj ms na jednom od izvoda iz brodskog postrojenja.

Jednofazni KS - struje

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

Faza AFaza BFaza C


Nastanak 1KSStruja faze A, faza B i

C kroz mjesto KS i postrojenje nakon

nastanka KS

Jednofazni KS - naponi

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1x 10

4

Faza AFaza BFaza C


Nastanak KSNapon faze A na

mjestu KS je jednak 0, dok su naponi ostalih

faza ostali isti.

Relejna zaštita

Definicija

• Relejna zaštita je skup automatskih uređaja koji služe za zaštitu uređaja i elemenata u elektroenergetskom sistemu broda, i neophodni su za njegov normalan i pouzdan rad.

• Cijena relejne zaštite kreće se od nekoliko do desetak procenata štićene opreme.

Zadaci relejne zaštite

• Da minimizira štetu koja nastaje pri pojavi kvara.

• Da spriječi pojavu kvarova koji bi mogli nastati kao posljedica nestacionarnih radnih režima (npr. dugo trajanje preopterećenja nekog ispravnog elementa izazvaće njegov kvar).

Princip rada

• Relejna zaštita (releji) nakon registrovanja kvara šalje signal za isključenje prekidačima koji treba da isključe napajanje tog elementa pogođenog kvarom.

Relej

Prekidač

Zahtjevi od relejne zaštite

• Selektivnost (sposobnost relejne zaštite da svojim djelovanjem izoluje samo element pogođen kvarom)

• Brzina reagovanja (od 0,1s do 3s)

• Osjetljivost (relejna zaštita mora reagovati na sve kvarove unutar njene zone djelovanja).

• Pouzdanost (relejna zaštita mora pouzdano reagovati).

Djelovanje

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

Faza AFaza BFaza C


Nastanak KSReagovala relejna zaštita i prekidač

isključio kratki spoj

Zaštita od električnog udara

Uticaj i efekti električne struje na ljudski organizam

• Statistički podaci pokazuju da je broj povreda, kao i broj smrtnih slučajeva, na niskom naponu (- 80 %) znatno veći od broja povreda na visokom naponu (- 20 %). S druge strane isti podaci ukazuju na to da se oko 50% električnih akcidenata završava smrću, dok najveći broj preživjelih ostaju invalidi, što je s obzirom na vrlo česte udare strujom činjenica koja ukazuje na svu ozbiljnost ovog problema.

• U električnim postrojenjima i domaćinstvima ljudi su izloženi električnim udarima, od najčešće, struja industrijske učestanosti. Ove su struje, na nesreću, i najopasnije, jer se električnu udari usljed jednosmjernih i visokofrekventnih struja lakše podnose.


• Jačina električne struje koja protiče kroz ljudski organizam zavisi od visine napona pod koji je došlo tijelo, otpora tijela i prelaznog otpora između tijela i zemlje.

• Najopasniji električni udari su usljed struja koje se kroz čovjekovo tijelo uspostavljaju na putu ruka-ruka i ruka-noga, pošto prolaze preko srca i organa za disanje. Struje koje se uspostavljaju na putu noga-noga znatno su manje opasne. Međutim, sigurnosti radi, u praktičnim proračunima smatra se da su ove struje jednako opasne kao i one prethodno navedene.


• Kada čovječije tijelo dođe u dodir sa niskim naponom onda se kao posljedica djelovanja struja niskog napona javljaju oštećenja nervnog sistema, krvotoka i srca. Karakteristično je da pri tome nema uočljivih i većih promjena na površini tijela. Uopšte, nastupa grčenje praćeno nesvjesticom čija je dužina srazmjerna vremenu trajanja i jačini struje koja protiče kroz tijelo. Usljed dužeg trajanja grča organa za disanje nastupa smrt usljed nedostatka kiseonika.

• Za udar struje visokog napona karakteristični su krvarenje i uremija, kao i tragovi u vidu opekotina čija veličina zavisi od dužine trajanja i jačine struje.


• Posljedice električnog udara zavise od efektivne vrijednosti struje kroz čovjekovo tijelo i trajanja njenog proticanja. Orijentacioni pregled efekata proticanja struje na kritičnom putu dat je u Tabeli.

• Ova tabela je sastavljena na osnovu nekih eksperimenata na ljudima i životinjama, kao i na osnovu iskustvenih saznanja i rekonstrukcija pojedinih akcidentnih situacija.


Efektivna vrijednoststruje električnog

udara, (mA)Dejstvo

< 1 Ne osjeća se

1 - 9 Blage bezbolne reakcije; moguća je voljna kontrakcija mišića i odvajanje od dijela pod naponom

10 - 20Grčenje mišića i bolovi u rukama i nogama; odvajanje od dijela pod naponom najčešće nije moguće; poslije prekida proticanja

struje organizam obično ostaje bez posljedica.

20 - 50 Veliki bolovi, snažne kontrakcije mišića, otežano disanje

50 - 100 U slučaju dužeg djelovanja moguća ventrikularna fibrilacija srca

100 - 500 Fibrilacija vrlo vjerovatna

> 500 Opekotine na mjestima dodira; opšti mišićni tonus sprečavapojavu fibrilacije


• Granične struje pri kojima je, još uvijek, moguće voljno odvajanje od dijela pod naponom za 90% muskaraca je 12.5 mA, a za 50% je 16 mA. Kod žena na kojima su vršeni eksperimenti ove struje su iznosile 8 mA, odnosno 10 mA.

• Struje (10 - 50) mA se moraju smatrati opasnim, i to više što su bliže gornjoj granici. Pošto se pogodjena osoba najčešće neće moći da odvoji od dijela pod naponom, struja električnog udara proticaće kroz tijelo sve dok se ne isključi dio pod naponom. Ovo vrijeme moze da bude vrlo dugo kod električnih udara u domaćinstvima ako je pogodjena osoba sama.

• Kod dugog djelovanja ovakvih struja dolazi do obamrlosti, gubitka svijesti, prestanka disanja pa i smrti usljed gušenja. Pogodjenim osobama treba, poslije odvajanja od napona, davati vještačko disanje. Kod struja reda 50 mA do gubitka svijesti i gušenja dolazi već poslije nekoliko minuta.


• Ako su struje električnog udara u opsegu (50 - 500) mA, obično dolazi do ventrikularne fibrilacije - nekoordinisanog treperenja srčanih zalizaka, usljed čega se obustavlja tok krvi u organizmu. Pošto mozak i drugi vitalni nervni centri ne mogu duže da ostanu bez krvi, smrt nastupa u roku od nekoliko minuta. Zbog prirode dejstva struje, vještačko disanje ne pomaže. Pogodjena osoba se može povratiti samo elektro šokovima. Kako ovakva intervencija zahtijeva specijalnu opremu, sa kojom se obično ne raspolaže na licu mjesta, ventrikulama fibrilacija u praksi najčešće dovodi do smrti pogodjene osobe. Medjutim, osobi koja je pretrpjela električni udar treba uvijek davati vjestačko disanje do dolaska medicinske ekipe, jer se ne može znati priroda dejstva struje kojoj je pomenuta osoba bila izložena.


• Pored jačine struje koja protiče kroz Ijudski organizam vrlo presudnu ulogu igra vrijeme proticanja struje. U slučajevima kada je struja proticala kroz tijelo duže od 1/10 sekunde, a naročito ako je pri tome strujno kolo bilo zatvoreno preko srca, nastupala je sigurna smrt.

• Naročito je bitan put struje kroz čovječije tijelo. Opasnost po čovječiji život je neuporedivo veća kada struja prolazi kroz srce i mozak nego kada prolazi kroz udove


• Smrt pri električnim akcidentima može nastupiti kao posljedica:

• Ugušenja, proizvedenog kontrakcijom mišića pri dužem prolazu električne struje kroz srce,

• Ventrikularne fibrilacije srca (nepravilan rad srčanih komora bez koordiniranog ritma, pri čemu se srčani mišići kontraktiraju bez ikakvog reda) koje prouzrokuju male struje pri prolasku kroz srce.

• razaranja nervnih ćelija centara za disanje, koje nastupa usljed mehaničkog djelovanja (privlačenje i odbijanje) struje,

• Povišenja temperature tijela iIi opekotina na velikoj površini kože, koje nastaju usljed termičkog djelovanja struje.

Uzroci električnih akcidenata

• Do električnih akcidenata može doći na taj način što:

čovjek slučajno dođe u dodir sa provodnicima električne struje pod naponom ili iste uhvati.

zatim indirektnim prenosom napona (vodovodne i kanalizacione cijevi i dr.),

slabljenjem iii oštećenjem izolacije električnih provodnika,

padom električnih provodnika na provodnu sredinu itd.

Uzroci električnih akcidenata• Da bi doslo do nesrećnog slučaja od električnog udara

potrebno je da se jednovremeno desi više slučajnih dogadjaja, koji se javljaju sa različitim vjerovatnoćama. Treba da je jednovremeno:

u postrojenju uspostavljen jednofazni kratki spoj (iii neki drugi poremećaj),

da posmatrana osoba premošćuje potencijalne razlike dodirom i/ili korakom,

da je struja električnog udara dovoljno velika ida dovoljno dugo traje da bi izazvala fibrilaciju iIi neko

drugo oštećenje

Zaštitne mjere od električnih akcidenata

• Danas su u primjeni različite zaštitne mjere od kojih se kao najvažnije mogu istaći:

Sniženje napona - predstavlja najsigurniji način zaštite i obavezno se primjenjuje u vlažnim prostorijama. Standardni sniženi naponi su 24 i 42 V i mogu se dobiti iz akumulatorske baterije i ispravljača, a pri upotrebi naizmjenične struje i iz zaštitnog transformatora čiji je odnos transformacije 220/42 iii 220/24 V.

Izolacija obuhvata sve mjere preduzete u svrhu izolovanja uređaja iIi Ijudi u odnosu na električni napon.


Zaštitne ograde - predstavIjaju mjere preduzete sa ciljem da se čovjek odvoji od postrojenja pod naponom, pri kretanju i radu u blizini takvih postrojenja. Izradjuju se od željeza i drveta u zavisnosti od visine napona, udaljenosti od uređaja pod naponom itd. Metalne ograde moraju biti propisno uzemljene.

Zaštitno uzemljenje - se sastoji u tome da se metalni djelovi električnih uređaja spoje neposredno sa zemljom preko odgovarajućih provodnika. Kada usljed kvara nastupi proboj izolacije u ovako uzemljenom električnom uređaju i djelovi pod naponom dodu u dodir sa metalnom konstrukcijom uređaja, kroz vod za uzemljenje protiče struja takve jačine da se dodirni napon smanji na vrijednost koja nije opasna, odnosno osiguraci isključe strujno kolo koje se nalazi u kvaru.


Nulovanje - je zaštitna mjera koja se sastoji u tome da se metalni djelovi električnih uređaja povežu sa neutralnim provodnikom. Pri kvaru struja protiče kroz jednu fazu i neutralni provodnik, što uslovljava izbacivanje osigurača iste faze.

Pošto se u ovom slučaju javlja jednofazni kratki spoj, može se sa priličnom sigurnošću smatrati da će pravilno izabran osigurač isključiti oštećenu fazu ako se potrošač nalazi u blizini razvodnog postrojenja broda, zato što će struja biti dovoljno velika. Međutim, ako su vodovi dugi i uz to imaju relativno mali presjek, odnosno drugim riječima veliki otpor, onda se ne može sa sigurnošću očekivati navedeni efekat.

Pružanje prve pomoći nastradalim od električnog udara

• Pri pružanju prve pomoći unesrećenim pri električnim akcidentima osnovna i bitna je brzina djelovanja. Postupak je sljedeći:

• Odvajanje nastradalog lica od djelova pod naponom treba izvršiti prekidanjem struje, uspostavljanjem kratkog spoja, prekidanjem provodnika, vodeći pri tome računa da to treba obaviti neprovodnim priručnim sredstvima (drvo, izolaciona drška, motka i sl.), jer u protivnom slučaju može nastradati i spasilac. Ukoliko spasilac ima specijalnu gumenu obuću onda može prići unesrećenom i izvršiti odvajanje prihvatajući ga rukama. Ukoliko ne postoje druga sredstva, može se odvajanje izvršiti na taj način što se nastradalo lice obavije komadom suve odjeće i vučenjem razdvoji od djelova pod naponom. Pri tome spasilac treba da stoji na suvoj iii izolovanoj podlozi.

Pružanje prve pomoći nastradalim od električnog udara

• Ako postradalo lice ne diše, ne smije se prenositi na neko pogodnije mesto, zdravstvenu stanicu, bolnicu i sl., već se odmah mora početi sa vještačkim disanjem.

• U svim slučajevima električnih akcidenata obavezno je pozvati Ijekara i tražiti stručnu medicinsku pomoć.

Documents

Kvarovi u elektircnim sistemima brodova