Upload
-
View
146
Download
11
Embed Size (px)
Citation preview
SPECIJALNE ELEKTRIČNE INSTALACIJE-UVODNO
PREDAVANJE
PREDMETNI PROFESOR: Dr Željko Despotović, dipl.el.inž.
VISOKA ŠKOLA ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA STRUKOVNIH STUDIJA-VIŠER, BEOGRADSTUDIJSKI PROGRAM: NOVE ENERGETSKE TEHNOLOGIJESPECIALISTIČKE STUDIJEPREDMET:SPECIJALNE ELEKTRIČNE INSTALACIJE
SPECIJALNE INSTALACIJE???
• INSTALACIJE SPECIJALNE NAMENE• INSTALACIJE NA OBJEKTIMA SPECIJALNE
NAMENE• KOMPLEKSNE INSTALACIJE SAVREMENIH
OBJEKATA• PROUČAVAĆE SE TEME KOJE SU OD
OPŠTEG INTERESA ZA PROJEKTOVANJE• PROUČAVAĆE SE SPECIFIČNI OBJEKTI I
INSTALACIJE
KRATAK SPOJ-OSNOVNE NAPOMENE• KRATAK SPOJ JE DIREKTAN SPOJ
IZMEĐU TAČAKA U ELEKTRIČNOJ INSTALACIJI IZMEĐU KOJIH JE U NORMALNIM USLOVIMA POSTIGNUT NOMINALNI NAPON INSTALACIJE
• PRORAČUN STRUJA KRATKIH SPOJEVA
• PRORAČUN ILI PROCENA????
• UOPŠTENO U PRORAČUNU KRATKIH SPOJEVA MORAJU BITI IZRAČUNATE ili PROCENJENE DVE VREDNOSTI STRUJA
• MAKSIMALNA VREDNOST STRUJE KRATKOG SPOJA
• MINIMALNA VREDNOST STRUJE KRATKOG SPOJA
TIPIČNI TALASNI OBLIK STRUJE KRATKOG SPOJA
Iks
Short Circuit-SC
PRORAČUN STRUJA KRATKOG SPOJA
• Struja kratkog spoja mora biti proračunata na svakom naponskom nivou instalacije u cilju određivanja karakteristika opreme, potrebne da izdrži i isključi kvar (najčešće kratak spoj) u što kraćem vremenskom trenutku.
• Proračun struja kratkog spoja u cilju izbora zaštitne opreme i efikasne zaštite od strujnog udara
• METODA IMPEDANSE • METODA SIMETRIČNIH KOMPONENATA• STANDARD IEC 60 909
SAMOSTALNI I POSEBNI IZVORI ELEKTRIČNE ENERGIJE
• SAMOSTALNI IZVORI??Pretvaraju druge oblike energije u električnuenergiju i vrše snabdevanje prijemnikaelektričnom energijom nezavisno od javnedistributivne mreže
Nekada se nazivaju i AUTONOMNI IZVORIZAVISNO OD ZAHTEVA MOGU DIREKTNO ILI INDIREKTNO NAPAJATI POTROŠNJU
SUS MOTOR
SOLARNI GENERATOR
VETROGENERATOR
POTROŠNJA- 1
SVAKI OD IZVORA NAPAJA SVOJU POTROŠAČKU GRUPU-NEZAVISNI SISTEMI NAPAJANJA
POTROŠNJA- 2 POTROŠNJA- 3
HIBRIDNI AUTONOMNI SIATEM NAPAJANJA- u kojem je izvršeno više konverzija energije u električnu
DIZEL AGREGATBATERIJA
JEDNOSMERNI HIBRIDNI AUTONOMNI SISTEM NAPAJANJA
POSEBNI IZVORI ELEKTRIČNE ENERGIJE
• OBEZBEĐUJU NEPREKIDNOST NAPAJANJA POTROŠAČA ELEKTRIČNOM ENERGIJOM U SLUČAJU NESTANKA MREŽNOG NAPAJANJA (NAPAJANJE IZ JAVNE DISTRIBIUTIVNE MREŽE)
• U NORMALNIM USLOVIMA POTROŠAČI SE NAPAJAJU IZ JAVNE DISTRIBUTIVNE MREŽE
• U SLUČAJU ISPADA MREŽNOG NAPAJANJA POSEBI IZVORI OBEZBEĐUJU NEPREKIDNOST NAPAJANJA POTROŠAČA
• STOGA SE ONI NAZIVAJU IZVORI NEPREKIDNOGILI BEZPREKIDNOG NAPAJANJA
POTROŠNJA POTROŠNJA
ZAMAJAC
SUS motor
PODNAPONSKORELE
ULOGA ZAMAJCA: OBEZBEĐUJE NEPREKIDNOST OBRTANJAZAJEDNIČKE OSOVINE U TENUTKU NESTANKA MREŽNOG NAPONA I PREBACIVANJA NA SUS MOTOR
NEPREKIDNOST NAPAJANJAOBEZBEĐENAAKUMULATORSKOM BATERIJOM I STATIČKIM ENERGETSKIM PRETVARAČIMA
BATERIJA
AC-DC
DC-ACinvertor
KONTROLA PUNJENJABATERIJE
SAMOSTALNI IZVOR JE USTVARI, NAJČEŠĆE KORIŠĆENI SISTEM NEPREKIDNOG NAPAJANJA
ULOGA BATERIJE (POSEBNI IZVOR) JE DAOBEZBEDI NAPAJANJE U PERIODU NESTANKA MREŽNOG NAPAJANJADO UKLJUČENJA REZERVNOG IZVORA
POTROŠAČKA GRUPA 1
POTROŠAČKA GRUPA 2
POTROŠAČKA GRUPA 3
KOJA GRUPA POTROŠAČA JE SA NAJVEĆIM PRIOROTETOM????
BATERIJE ELEKTRIČNIH AKUMULATORA• NAJČEŠĆE KORIŠĆENI OLOVNI I METALNI (NiCd)
OLOVNI AKUMULATORIHEMIJA
NAPONSKE KARAKTERISTIKE/ĆELIJI
ELEKTROLIT: SUMPORNA KISELINA H2SO4
POZITIVNA ELEKTRODA: OLOVO OKSID PbO2
NEGATIVNA ELEKTRODA: OLOVO PbRAZGRADNJA POZITIVNE ELEKTRODE: OLOVO SULFAT PbSO4
RAZGRADNJA NEGATIVNE ELEKTRODE: OLOVO SULFAT PbSO4
GUSTINA ELEKTROLITA PRI PRAŽNJENJU: RASTE
NOMINALNI NAPON: 2VMINIMALNI NAPON: ≈1.75VNAPON ODRŽAVANJA U NAPUNJENOM STANJU: 2.23VNAPON GASIRANJA: 2.4VSAMOPRAŽNJENJE: pri 20°C gubi se oko 0.2-0.4% kapaciteta za 24h
METALNI (NiCd) AKUMULATORIHEMIJA
NAPONSKE KARAKTERISTIKE/ĆELIJI
ELEKTROLIT: KALIJUM HIDROKSID KOHPOZITIVNA ELEKTRODA: NIKL HIDROKSID Ni(OH)3NEGATIVNA ELEKTRODA: KADMIJUM CdRAZGRADNJA POZITIVNE ELEKTRODE: HIDROKSID NIKLA Ni(OH)2RAZGRADNJA NEGATIVNE ELEKTRODE: HIDROKSID KADMIJUMA Ni(OH)2GUSTINA ELEKTROLITA PRI PRAŽNJENJU: OPADA
NOMINALNI NAPON: 1.2VMINIMALNI NAPON: ≈1VNAPON ODRŽAVANJA U NAPUNJENOM STANJU: 1.5VNAPON GASIRANJA: 1.55V
FORMIRANJE BATERIJE I IZRAČUNAVANJE NJENOG UKUPNOG KAPACITETA
REDNA VEZA PARALELNA VEZA REDNO-PARALELNAVEZA
PUNJAČI BATERIJA• Izbor strategije punjenja je bitan zbog eksploatacionih
svojstava baterije: produženje životnog veka, boljegiskorišćenja, ekonomičnosti ispravljača i dovođenje baterije u stanje pogonske spremnosti
MREŽA
MREŽA
FLEKSIBILNO REŠENJE, ČOPERSKA REGULACIJA STRUJE PUNJENJA, MOGUĆNOST OSTVARIVANJA RAZLIČITIH VREMENSKIHH PROFILA STRUJE PUNJENJA
STANDARDNO REŠENJE, BEZ REGULACIJE STRUJE PUNJENJA
ISPRAVLJAČ
REGULISANI ISPRAVLJAČ(ČOPER)
POTROŠNJA
POTROŠNJA
STATIČKI UREĐAJI ZA NEPREKIDNO NAPAJANJE
• Koriste se za prijemnikečiji bi i trenutni prestanakrada izazvao poremećajeu tehnološkom procesu ili u :
• RAČUNSKI CENTRIMA• BOLNICAMA,
URGENTNIM CENTRIMA,... i sl.!!!!
1-REGULISANI ISPRAVLJAČ2-BATERIJA AKUMULATORA3-INVERTOR4-STATIČKI POLUPROVODNIČKI PREKIDAČ5-MEHANIČKI PREKIDAČ
ALTERNATIVNI IZVORI NAPAJANJA PRIMENJENI U NAPAJANJU MALIH
POTROŠAČA
• ALTERNATIVNI IZVORI NAPAJANJA SU BAZIRANI NA OBNOVLJIVOJ ENERGIJI
• OBNOVLJIVA ENERGIJA (neadekvatan naziv ALTERNATIVNA)
• U OSNOVI JE ONA SUNČEVA ENERGIJA I SVI OSTALI OBLICI (vetar, biomasa, hidro) SU POSLEDICA NJE
• SAMO SUNCE ISPORUČUJE ZEMLJI OKO 15 HILJADA PUTA VIŠE ENERGIJE NEGO ŠTO ČOVEČANSTVO DANAS TROŠI !!!!!!
STRUKTURA POTROŠNJE OBNOVLJIVE ENERGIJE U SVETU
2005 GODINA
POTENCIJAL OBNOVLJIVE ENERGIJE U SRBIJI
NAJDOMINATNIJE: ENERGIJA VODENIH TOKOVA I BIOMASE
FOTONAPONSKI SISTEMI-Energija sunca se pretvara u električnu u fotonaponskimmodulima-photo voltaic (PV).
-PV moduli proizvode DC napon ≈30V po modulu.
-PV moduli se povezuju u niz –lanac ili “string”.
-Svaki lanac se štiti odvodnicimaprenapona.
-DC struja se može pretvoriti u ACpomoću invertora .
AC struja se: •upotrebljava direktno zasopstvene potrebe (stand alone sistemi) •isporučuje u mrežu (full feed in)
SAMOSTALNI-“OFF GRID“ SISTEM FOTONAPONSKOG NAPAJANJA
FOTONAPONSKI SISTEM POVEZAN NA DISTRIBUTIVNU MREŽU-“ON GRIDE“
VETROGENERATORSKO NAPAJANJE
TIPIČNO VETROGENERATORSKO NAPAJANJE ZA KUĆNU POTROŠNJU
TROFAZNI SISTEMNAPAJANJA
JEDNOSMERNI SISTEMNAPAJANJA
MONOFAZNISISTEMNAPAJANJA
SISTEM ALTERNATIVNIH IZVORA NAPAJANJA-TIPIČNA PRIMENA (TELEKOMUNIKACIONE
BAZNE STANICE)
ELEKTRIČNE INSTALACIJE SPECIJALNE NAMENE
• JAVNI OBJEKTI (bolnice, sportske hale, računarski centri)
• TRANSPORTNI OBJEKTI (šinska vozila,transporteri.....)
• PLOVNI OBJEKTI (brodske instalacije, jahte, katamarani...)
• DRUGI OBJEKTI SPECIJALNE NAMENE
ELEKTRIČNE INSTALACIJE NA TRANSPORTNIM OBJEKTIMA
ELEKTRIČNA VUČA-TRAMVAJI-TROLEJBUSI-LOKOMOTIVE
ELEKTRIČNA VOZILA SPECIJALNE NAMENE-VILJUŠKARI-TRANSPORTNA VOZILA NA AERODROMIMA-OSTALA TRANSPORTNA SREDSTVA
SISTEMI ELEKTRIČNE VUČEPrema naponu i struji za napajanje električnih vučnih vozila iz kontaktne mreže sistemi električne vuče se dele na:
» jednosmerne (DC) sisteme » jednofazne (AC) sisteme
JEDNOSMERNI SISTEMI ELEKTRIČNE VUČE-osnovne karakteristike
• Kao glavno pogonsko sredstvo se u ovim sistemima koristi klasični motor jednosmerne struje (MJSS) sa rednom pobudom
• Ovi motori imaju relativno velike snage i moraju se napajati iz izvora koji nije na vučnom vozilu
• Napajanje se vrši iz kontaktne mreže sa kojom je električno vozilo spregnuto električno ali i mehanički (elastično) preko specijalnog elektromehaničkog uređaja -pantografa (tramvaji, vozovi), odnosno trolnog priključka (trole) koji se koristi kod trolejbusa.
• Energija se dovodi iz elektrovučnih podstanica (EVP) koje su smeštene duž kontaktne mreže.
ŠTA JE ELEKTROVUČNA PODSTANICA (EVP)?
• U EVP se ustvari vrši AC/DC konverzija energije i one sa primarne AC strane napajaju monofaznim ili trofaznim naizmeničnim naponom, dok na sekundarnoj DC strani daju jednosmerni napon kojim se napaja kontaktna mreža.
• Pomoću transformatora se taj primarni napon snižava i nakon toga ispravlja, pa se onda dovodi na kontaktni vod.
• Za ispravljače su se nekada koristile živine usmerače, a danas se koriste silicijumski poluprovodnički elementi.
PRIMER NAPAJANJA TRAMVAJA I VOZOVA
• Napajanje ovog tipa se izvodi kod vozova i podzemnog železničkog saobraćaja (metroi) pri čemu je napon napajanja 1.5-3kVDC, dok je kod tramvaja napon kontaktnog voda 600V(750V) DC.
• Kod nas je u tramvajskom saobraćaju prihvaćen sistem napajanja 600VDC. U oba ova slučaja pozitivan pol napajanja (+) se dovodi preko pantografa, dok je negativni pol (-) vezan za šine koje su uzemljene.
PRIMER NAPAJANJA TROLEJBUSA
Jednosmerni kontaktni vod je kompletno u vazduhu odnosno (+) i (-) pol napajanja se dovode preko trolnog(trole) priključka
JEDNOFAZNI SISTEMI ELEKTRIČNE VUČE-ISTORIJAT
• Ovim sistemom napajanja se napajaju isključivo pruge, odnosno železnice.
• Ovaj sistem napajanja je proistekao zbog velikih problema u napajanju električnih vozila velikih snaga reda veličine 1MW i više.
• Tako na primer za snagu od 1 MW i pri naponu kontaktnog voda od 1kV, potrebna je struja od oko 1000 A. Stoga se u ovom slučaju javlja problem poprečnog preseka i težine užeta od kojeg je načinjen kontaktni vod.
• Naime, mehanička čvrstoća kontaktnog užeta bi bila ugrožena velikim zagrevanjem usled ovako velikih struja od 1kA, a i rastojanje elektrovučnih podstanica bi moralo da bude kraće, zbog velikih padova napona.
• Električni parametri kontaktnog užeta (kontaktnog voda), i ako imaju malu podužnu vrednost, pri velikim strujama stvaraju značajne serijske padove napona.
• Stoga se pristupilo povećanju napona kontaktnog voda-KONSTRUKTIVNI PROBLEM!!!!!!!!
PROBLEM-POGONSKIH MJSS• Nije bilo moguće napraviti dobre i pouzdane
motore za VN kontaktnog voda. Problem se sastojao u tome što napon između kriški komutatora ne sme nikako preći vrednost kritičnog napona proboja vazduha koji iznosi oko 30kV/cm.
• Pokušano je rednim vezivanjem dva motora čime se napon duplira, naprimer na 3 kV.
• Ovo rešenje nije pouzdano, pošto usled kvara jednog od motora, može da strada i drugi motor.
• Ovaj napon 3kV se i danas zadržao u nekim srednjoevropskim zemljama i razlog za današnje korišćenje ovog napona je u konzervativnosti železnice: promena infrastrukture je veoma skupa pa se maksimalno koriste postojeći resursi.
JEDNOFAZNE LOKOMOTIVE
• Jednofazne lokomotive se napajaju tako što postoji jedno kontaktno uže a povratni vod je šina.
• Nivo napona se reguliše vučnim transformatorom.
• U staro vreme bilo je teško ugraditi ispravljače u lokomotivu zbog toga što su bili veoma veliki, pa su se stavljali samo u podstanice.
PRINCIPIJELNA ELEKTRIČNA ŠEMA POGONA DIODNE LOKOMOTIVE
• Sve jednofazne lokomotive se napajaju sa kontaktnog voda 25kV/50Hz
DIODNI ISPRAVLJAČELEKTROMOTORNI POGON
REDNA PRIGUŠNICA-”PEGLA”STRUJU
KONTAKTNI VOD 25kV/50Hz
AUTOTRANSFORMATOR(GRADUATOR)
OTPORNICI ZA SLABLJENJE POLJA
PRINCIPIJELNA ŠEMA TIRISTORIZOVANE LOKOMOTIVE
TIRISTORSKI ISPRAVLJAČ(PUNI MOST)
ELEKTROMOTORNI POGON
KONTAKTNI VOD 25kV/50Hz
REDNA PRIGUŠNICA
AUTOTRANSFORMATOR(GRADUATOR)
OTPORNICI ZA SLABLJENJE POLJA
SAVREMENE ELEKTRIČNE LOKOMOTIVE-POGON SA TROFAZNIM ASINHRONIM MOTORIMA
ELEKTRIČNE INSTALACIJE NA PLOVNIM OBJEKTIMA
• Tokom poslednjih nekoliko decenija električne instalacije na plovnimobjektima obeležavaju dve značajne karakteristike : (1)veliki porastinstalisane snage i (2) gotovo isključiva primena naizmeničnih struja u napajanju
• Jednosmerna struja ostala je u upotrebi samo na manjim ilispecijalnim jedinicama.
• Porast snage, jednostavnost rešenja, veća pouzdanost i niža cenaelektričnih mašina su svakako važni faktori koji su doprineli takvomusmerenju.
• Razvoj tiristorskih ispravljača sa kvalitetno regulisanimelektromotornim pogonima ponovo je aktuelizovao upotrebujenosmerne struje kao i viših jednosmernih i naizmeničnih napona.
NAPONI NAPAJANJA NA PLOVNIM OBJEKTIMA
• Naizmenični trofazni naponi koji se danas susreću naplovnim objektima su 380 V, 50 Hz, 440 V, 60 Hz, kao i trofazni i jednofazni naponi od 240, 220 i 120 V, 50 i 60 Hz.
• Na objektima velikih instalisanih snaga prisutan je i visoki napon od 3/3,3; 6/6,6 i 10/11 kV, 50/60 Hz.
• Na tehničkim plovnim objektima u novije se vremeprimenjuju trofazni naizmenični naponi 600 V, 60 Hz, 660 V, 50 Hz i jednosmerni naponi 720V i 780V.
• Prva primena navedenih povišenih napona pojavljuje se 60-tih godina na plovnim objektima koji služe zaistraživanje i eksploataciju nafte.
KONCEPT SAVREMENIH INTELIGENTNIH ELEKTRIČNIH INSTALACIJA –EIB
• EIB (European Installation Bus)• POTREBA ZA POVEĆANJEM FUNKCIONALNOSTI
POSTOJEĆIH INSTALACIJA IZ DANA U DAN RASTE• OVE POTREBE SU USLOVLJENE TEŽNJAMA ZA
SMANJENJE POTROŠNJE, POVEĆANJEM KOMFORA I POVEĆANJE SIGURNOSTI
• POVEĆANJEM FUNKCIONALNOSTI KLASIČNA INSTALACIJA POSTAJE IZUZETNO SLOŽENA I KOMPLIKOVANA, I ŠTO JE NAJBITNIJE SKUPA
• STOGA JE RAZVIJEN NOVI TIP SPECIJALNIH INSTALACIJA KOJI BI ODGOVORIO SLOŽENIM ZAHTEVIMA
OPŠTE KARAKTERISTIKE EIB INSTALACIJA I POREĐENJE SA KLASIČNIM
KA OSTALIM UREĐAJIMA
KLASIČNA INSTALACIJA
EIB
ENERGETSKI (NAPOJNI) VOD
SIGNALNI VOD
PREKIDAČ
RAZVODNA KUTIJA
KOD KLASIČNIH INSTALACIJA SEUPRAVLJANJE VRŠI PREKIDANJEMNAPOJNOG KOLA
KOD EIB INSTALACIJA SU POTPUNO, ČAK I GALVANSKI ODVOJENIUPRAVLJAČKO I ENERGETSKO KOLO
UPRAVLJANJE JE MIKROPROCESORSKO
POREĐENJE ELEKTRIČNIH ŠEMA KLASIČNE I EIB INSTALACIJE
CELINA-1 CELINA-2
CELINA-1CELINA-2
OSIGURAČ
PREKIDAČ
SVETILJKA
EIB PREKIDAČ
POBUĐIVAČ
ELEKTRIČNA ŠEMA KOMANDE SA DVA MESTA
KLASIČNA INSTALACIJA
EIB INSTALACIJA
EIB PREKIDAČ
EIB PREKIDAČ
POBUĐIVAČ SVETILJKA
SVETILJKA
NAIZMENIČNI PREKIDAČI
-EIB UREĐAJI SU POVEZANI PREKO ISTOG KABLA
-KOJI PREKIDAČ ĆE UPRAVLJATI POBUĐIVAĆEM DEFINISANO JE PROGRAMIRANJEM EIB UREĐAJA
-FUNKCIONALNE VEZE IZMEĐU PREKIDAČA I POTROŠAČA SE DEFINIŠU PROGRAMSKI
EIB KABL
REALIZACIJA NEKIH FUNKCIJA U EIB INSTALACIJI
EIB PREKIDAČ
EIB PREKIDAČ
EIB KABL
EIB KABL
SVETILJKA SVETILJKA
EIB PREKIDAČ
EIB tajmer
DIMER POBUĐIVAČ
REGULACIJA OSVETLJENJASVETILJKE (DIMER)
TAJMERSKA FUNKCIJA
ASPEKTI KVALITETA ELEKTRIČNE ENERGIJE
• PRIJEMNICI ELEKTRIČNE ENERGIJE NORMALNO RADE AKO SU NAPON I UČESTANOST U OPSEGU OKO NOMINALNIH VREDNOSTI
• IDEALAN SLUČAJ JE NAPAJANJE PRIJEMNIKA BEZ PREKIDA, ODNOSNO KADA SU POGONSKE VELIČINE NOMINALNE
• SVAKO ZNAČAJNIJE ODSTUPANJE OD NOMINALNIH POGONSKIH VREDNOSTI, A KOJE DOVODI DO ISPADA PRIJEMNIKA, PREDSTAVLJA POGORŠANJE KVALITETA NAPAJANJA (KVALITETA ELEKTRIČNE ENERGIJE
SISTEMATIZACIJA POSEBNIH KARAKTERISTIKA PRIJEMNIKA
KOJE SU TO POSEBNE KARAKTERISTIKE????
•VELIKA POLAZNA STRUJA•VELIKE FLUKTUACIJE REAKTIVNE SNAGE•VELIKE MAGNETNE I ELEKTRIČNE NESIMETRIJE PO FAZAMA•POJAVA VIŠIH HARMONIJSKIH KOMPONENTI STRUJA I NAPONA•POJAVA PADOVA NAPONA IZNAD DOZVOLJENIH VREDNOSTI
PRIMER VELIKIH POLAZNIH STRUJA
TRI TIPA KARAKTERISTIČNIH PRIJEMNIKA OD KOJIH SVAKI IMA KARAKTERISTIČNU STRUJUPOLASKA
FLUKTUACIJA REAKTIVNE SNAGE
PRIMER INSTALACIJE ELEKTROLUČNE PEĆI
REAKTIVNA SNAGA
AKTIVNA SNAGA
-ELEKTRIČNI LUK JE STOHASTIČKA POJAVA, -DOMINANTNE JAKO NELINEARANE POJAVE-FLUKTUACIJE REAKTIVNE SNAGE JAKO IZRAŽENE-AKTIVNA SNAGA RELATIVNO STABILNA
MAGNETNA NESIMETRIJA SABIRNICA U TRANSFORMATORSKIM STANICAMA
DVA MOGUĆA NAČINA POSTAVLJANJA SABIRNICA KOJE POVEZUJU TRANSFORMATOR SA PRIJEMNICIMA
OBEZBEĐENAMAGNETNA SIMETRIJASABIRNICA
NIJE OBEZBEĐENAMAGNETNA SIMETRIJASABIRNICA
POSLEDICA: NESIMETRIJA LINIJSKIH NAPONA!!!
KOMPENZACIJA REAKTIVNE ENERGIJE•Pod kompenzacijom reaktivne energije podrazumeva se instalacija opreme koja generiše reaktivnu energiju na mestu montaže i time kompenzuje potrošnju reaktivne energije u pogonu.
•Ovim se drastično smanjuje količina preuzete reaktivne energije iz mreže, a time i računi za utrošenu reaktivnu energiju.
•Troškovi za reaktivnu energiju tipično čine oko 15 % ukupnog računa za električnu energiju.
•Kompenzacijom reaktivne snage ova kompletna stavka bi trebalo dabude skoro potpuno eliminisana.
•Cene opreme za kompenzaciju su takve da se ova investicija isplati u roku od 6 meseci do 2 godine.
REAKTIVNA ELEKTRIČNA ENERGIJA
• Reaktivna energija (ili u zapadnoj varijanti: jalova, što plastičnije opisuje njen karakter), sa stanovišta fizike je onaj deo ukupne isporučene električne energije koji se troši na uspostavljanje i održavanje magnetnog polja u električnim mašinama.
• Odavde je jasno da su najveći potrošači reaktivne energije elektromotori i transformatori.
• Svoje ime reaktivna energija je dobila zbog činjenice da njena potrošnja ne doprinosi aktivnoj odnosno korisnoj snazi, ali bez potrošnje reaktivne energije električna mašina ne bi ni mogla da radi.
• Strogo govoreći reaktivna energija je mnogo širi pojam i javlja se i kod potrošača kao što su: frekventni regulatori, soft starteri, jednosmerni pogoni, ispravljači, itd.
REAKTIVNA ENERGIJA-problemiI) PRIMER: TIPIČAN cosφ=0.8 za ASINHRONE MOTORE, MOTOR SNAGE npr.10kW,
svakog sata utroši 10kWh aktivne energije i 7.5kVArh reaktivne energije 10kW se pretvori u rad, dok se 7.5kVAr se utroši da bi se izvršila magnetizacija polova motora (krajnji potrošač nema nikakvu direktnu korist od ove energije a mora de je plati!!!!!!)
II) REAKTIVNA ENERGIJA MORA DA SE TRANSPORTUJE OD MESTA PROIZVODNJE (GENERATOR-TRANSFORMATOR-VOD-POTROŠAČ) I ZAUZIMA KAPACITET KABLA (Za pomenuti motor od 10kW struja koja potiče od aktivne energije iznosi oko 25A, a od reaktivne energije oko 19A, tako da ukupno kroz napojni vod protiče oko 45A i doprinosi povećanju otpornih gubitaka u vodu i njegovo grejanje). Posledice zagrevanja voda (kabla) su veći pad napona koji raste sa njegovom dužinom.
Potreban presek provodnika ako je potrošač u potpunosti
kompenzovan- cos φ =1
Prisustvo reaktivne komponente (crvena boja) je zauzela oko 40% potrebnog kapaciteta- cosφ=0.8
TIPOVI KOMPENZACIJE REAKTIVNE ENERGIJE
TIPOVI KOMPENZACIJE REAKTIVNE ENERGIJE
STEPENASTI REGULATORI REAKTIVNE ENERGIJE
KONDENZATORSKI KONTAKTORI
•Kondenzatorski kontaktori uključuju i isključuju kondenzatorske baterije koje imaju male induktivnosti i male gubitke
•PRIGUŠNI OTPORI se uključuju neposredno pre uključenja kondenzatorskih baterija, da bi se smanjile prevelike struje uključenja 7In
•OSIGURAČI za kondenzatorske baterije su vrednosti 1.6In....2.5In
TIRISTORSKI REGULATORI REAKTIVNE ENERGIJE
•U slučaju da su dnevne promene induktivne komponente struje velike, paralelno opterećenju se može priključiti fiksna baterija kondenzatora dovoljno velike kapacitivnosti, tako da se potrošač zajedno sa baterijom kondenzatora prema mreži ponaša kao otporno-kapacitivno opterećenje.
•Zatim se paralelno sa baterijom kondenzatora vezuje induktivno opterećen tiristorski fazni regulator pomoću koga se faktor snage podešava na maksimalnu vrednost.
IZRAČUNAVANJE FEKTIVNE VREDNOST STRUJE PRVOG HARMONIKA
[ ] xdxxLUxdxxiA coscoscos24cos)(1 2
01 ⋅−⋅=⋅= ∫∫ α
ωππ
π
α
π
Amplituda osnovnog harmonika struje
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ +−⋅−=
πα
πα
ω 22sin122
1 LUA
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ +−⋅==
πα
πα
ω 22sin12
21
1 LUA
I
Efektivna vrednost struje prvog harmonika
TIRISTORSKI REGULATOR kao ekvivalent PROMENLJIVOJ
PRIGUŠNICI
VIŠI HARMONICI U SPECIJALNIM INSTALACIJAMA
• UPOTREBOM ENERGETSKIH PRETVARAČA DOLAZI DO POJAVE VIŠIH HARMONIKA
• FLEKSIBILNOST U REGULISANJU STRUJA I NAPONA SE PLAĆA CENOM POJAVE VIŠIH HARMONIJSKIH KOMPONENTI
• POŠTO SE PRETVARAČKI SISTEMI NAPAJAJU UGLAVNOM IZ DISTRIBUTIVNE MREŽE, UTICAJ NA NJU DOLAZI DO IZRAŽAJA
• POSTOJE POSEBNE METODE “BORBE” PROTIV VIŠIH HARMONIKA
TROFAZNI MREŽNI ISPRAVLJAČI SA PRETEŽNO INDUKTIVNIM OPTEREĆENJEM
L→∞
FAZNA STRUJA PRI DIREKTNOM PRIKLJUČKU NA MREŽU
FAZNA STRUJA KADA SE NAPAJANJE ISPRAVLJAČA VRŠI PREKO TRANSFORMATORASPREGE RECIMO „TROUGAO-ZVEZDA“
Io→
Y
TRANSFORMATOR
•OŠTRI IMPULSI STRUJE •TRAJANJE IMPULSA 1ms-2ms•KAPACITIVNA STRUJA•VIŠI HARMONICI
UTICAJ DIODNOG ISPRAVLJAČA NA MREŽU
KOLIKA JE VRŠNA VREDNOST ULAZNE STRUJE???????
• Pretpostavimo da imamo prekidački izvor napajanja bez PFC , čija je aktivna snaga 220W
• Napaja se iz 220V, 50Hz• Efektivna vrednost ulazne struje je 1A• Ako impuls struje traje 1ms, a trajanje poluperiode je
10ms, zaključujemo da je vršna vrednost strujnog impulsa 10A
• Ovo sve važi kako za (+)periodu tako i za (-) periodu• Zamislimo da je na jednoj fazi povezano 200 PC računara • Ukupna vršna struja po poluperiodi je 200x10A=2kA• Problemi: strujni udari, padovi napona, naponski propadi,
generisanje viših harmonika....
PRIBLIŽAN RAČUN:
TROFAZNI MREŽNI ISPRAVLJAČ SA PRETEŽNO KAPACITIVNIM OPTEREĆENJEM
TROFAZNI ISPRAVLJAČKAO GENERATOR HARMONIKA
TALASNI OBLICI ULAZNE STRUJE I MREŽNOGNAPONA PO FAZI
1
57
3 9 11 1320%
40%
60%
80%100%
3 15
KAKO REŠTI OVE PROBLEME????
REŠENJE KOJE SE NAMEĆE JE KOREKCIJA FAKTORA SNAGE -PFC
PFC- Power Factor Correction (engl.)
POVEĆANJE EFIKASNOSTI NAPOJNE MREŽE I SMANJENJE PADOVA NAPONA
ZAŠTITNE ELEKTRIČNE INSTALACIJE
• ZAŠTITA OD STATIČKOG ELEKTRICITETA
• ANTIKOROZIVNA ZAŠTITA
• PROTIVPOŽARNA ZAŠTITA
• PROTIVEKSPLOZIJSKA ZAŠTITA
BIĆE PREDSTAVLJENE U KRATKIM CRTAMA SLEDEĆE TEME KOJE SE TIČU ZAŠTITNIH INSTALACIJA:
STATIČKI ELEKTRICITET• Opasnost od statičkog elektriciteta
nastaje kada se na jednom mestu sakupi toliko naelektrisanje da se preko varnice prazni i tada može da zapali eksplozivne smeše gasova, pare ili prašine.
• Osim eksplozije ili požara statički elektricitet može i da prouzrokuje oštećenja osetljivih elektronskih uređaja.
• Da bi se sprečila pojava varnice, neophodno je sprečitinagomilavanje elektriciteta, jer jesprečavanje samog njegovogstvaranja skoro nemoguće
ZAŠTITA OD STATIČKOG ELEKTRICITETA
• Najčešće primenjiva mera je postavljanje antistatik podova, koji su u suštini provodljivi uzemljeni podovi i na taj način imaju mogućnost odvođenja statičkog elektriciteta.
• Pravilnik o tehničkim normativima za zaštitu od statičkog elektriciteta.
• Takođe dat je i standard IEC 1340-4-1 koji definiše standardne ispitne metode.
ANTISTATIK PODOVI• Pravilnikom je određeno da
antistatik pod mora imati prelaznu otpornost manju od
10 6 Ω• Pri izradi antistatik poda često imamo slučaj da pod mora da ima i elektroizolacionu osobinu, kao meru zaštite od strujnog udara.
• U takvim slučajevima se pod izrađuje sa materijalom koji ima otpornost :
5·10 4 < R < 106Ω
KAKO SPREČITI SKUPLJANJE STATIČKOG ELEKTRICITETA?????
Skupljanje statičkog elektriciteta možemo da sprečimo na sledeće načine:•uzemljenjem•održavanjem odgovarajuće vlage u vazduhu•jonizacijom vazduha•antistatičkom preparacijom•povećanjem provodljivosti loše provodljivih materijala•odvođenjem statičkog elektriciteta influencom
ANTIKOROZIVNE INSTALACIJE
• KOROZIJE (HEMIJSKA, ELEKTROHEMIJSKA, ELEKTROLITIČKA)
• MORAJU SE PREDVIDETI ODGOVARAJUĆE ZAŠTITE ZA SVAKU OD NJIH
• KATODNA ZAŠTITA OD KOROZIJE SPECIJALNIM EKSTERNIM ELEKTRIČNIM IZVORIMA
• KATODNA ZAŠTITA BEZ EKSTERNIH ELEKTRIČNIH IZVORA
KATODNA ZAŠTITA
• Korozija metala u dodiru sa elektrolitom može da prouzrokuje velike materijalne štete.
• To se naročito odnosi na metalne konstrukcije u koje se ulažu velika materijalna sredstva, a predviđen vek trajanja im je veoma dug.
• Pri tome su najugroženije metalne strukture koje se nalaze u zemljištu i vodi.
• One se najefikasnije i najekonomičnije štite katodnom zaštitom pošto su troškovi njenog projektovanja, postavljanja i održavanja mali u odnosu na štete koje mogu nastati usled korozije.
KATODNA ZAŠTITA SA SPOLJNIM IZVOROM
• Pomoćne anode kod zaštite sa spoljnim izvorom struje:- potrošne (staro gvožđe),- trajne (platinirani titan),- polupotrošne ( ferosilicijum, grafit, magnetit)
• Izvori (10-20 V DC)• Izvori mogu biti: grupe trafo-ispravljač, solarne ćelije, dizel-generatori,
akumulatori
KATODNA ZAŠTITA BEZ SPOLJNJEG IZVORA
OVO JE ZAŠTITA SA TZV.„ŽRTVOVANIM ANODAMA“
SAM SISTEM PREDSTAVLJAIZVOR STRUJE- zbog razlike potencijala tečeelektrična struja-jačina struje zavisi od razlike potencijala između konstrukcijei žrtvovane anode- protektori se postavljaju u
grupe ili pojedinačno
PROTIVPOŽARNE INSTALACIJE• OVE INSTALACIJE UKLJČUJU SISTEME ZA (1) RANO
OTKRIVANJE POŽARA, (2) PREDUZIMANJE MERA PROTIV ŠIRENJA POŽARA i (3) SISTEME ZA GAŠENJE POŽARA
• OVE INSTALACIJE NE DELUJU NA UZROK POŽARA VEĆ SMANJUJU NJEGOVE POSLEDICE KADA SE ON VEĆ DESI
• RIZIK OD NASTANKA POŽARA U INSTALACIJAMA JE UMANJEN (1) ISPRAVNIM PROJEKTOVANJEM, (2)ISPRAVNIM IZVOĐENJEM i (3) PRAVILNIM ODRŽAVANJEM ELEKTRIČNIH INSTALACIJA
U TOKU KURSA ĆE BITI OBRAĐENE SLEDEĆE TEME IZ PROTIVPOŽARNIH
INSTALACIJA:• PROSTORNI RASPORED I MANIFESTACIJA
POŽARA• DETEKTORI I JAVLJAČI POŽARA• PRAVILA ZA POSTAVLJANJE I „ZONIRANJE“
DETEKTORA POŽARA• PROTIVPOŽARNI SISTEMI• ODRŽAVANJE NAPAJANJA ELEKTRIČNOM
ENERGIJOM U SLUČAJU POŽARA
ELEKTRIČNE INSTALACIJE NAJČEŠĆI UZROK POŽARA
• Glavni uzroci koji pri nastanku kvara na električniminstalacijama mogu dovesti do paljenja električneizolacije ili zapaljivih materijala u blizini električnihinstalacija su:
-električni luk
-veliko omsko zagrevanje bez električnog luka
-spoljašnje zagrevanje
-termički efekat električne struje
ELEKTRIČNI LUK u INSTALACIJI
• Električni luk predstavlja proticanje struje kroznepotpuno jonizovanu plazmu nastaluudarnom jonizacijom gasova i para, stvorenihzagrevanjem do viših temperatura delova okovrhova elektroda.
• Čvrst materijal vrhova elektroda prevodi se, preko tečne i gasovite faze, u fazu nepotpunojonizovane plazme.
• Prema položaju gde može nastati u instalaciji luk može biti: SERIJSKI i OTOČNI
• Najčešći uzroci pojave električnog luka su:-ugljenisanje izolacije (tzv. trasiranje luka),-spolja izazvana jonizacija vazduha
(plamenom ili prethodnim električnim lukom),-kratak spoj
REDNI (SERIJSKI) ELEKTRIČNI LUK
OTOČNI (PARALELNI) LUK
ZAŠTITA OD POJAVE LUKA• zaštitni prekidač (automatski osigurač) ne predstavlja
zaštitu pri pojavi rednog električnog luka!!!!
BIMETALNO ZAŠTITNO RELE
PREKOSTRUJNO RELE
Prekostrujno rele podešeno dareaguje pri jačini struje jednakoj ilinešto manjoj od maksimalnedozvoljene struje bimetalnog relea
Pri pojavi rednog električnog luka, u strujnom kolu protiču struje manje odnominalnih (leva, zatamnjena oblast),
Pri pojavi intermitentnog paralelnogluka, u strujnom kolu protiču strujeveće od nominalnih, ali ne trajudovoljno dugo da zaštitni prekidačodreaguje (desna, šrafirana oblast).
ZAKLJUČAK: Zaštitni prekidač ne predstavlja zaštitu od pojave rednogelektričnog luka, a da je u većem broju slučajeva, ali ne u svim, efikasnazaštita pri pojavi paralelnog luka.
I-t KARAKTERISTIKA ZAŠTITNOG PREKIDAČA
PROTIVEKSPLOZIVNE INSTALACIJE
OBUHVATAJU ZAŠTITNE ELEKTRIČNE INSTALACIJE U OBJEKTIMA:
•U KOJIMA SE OČEKUJE POJAVA EKSPLOZIVNE ATMOSFERE KAO NUSPRODUKTA NEKOG TEHNOLOŠKOG PROCESA
• U KOJIMA SE PROIZVODE EKSPLOZIVIEKSPLOZIVNU ATMOSFERU U OBJEKTIMA OVE NAMENE STVARAJU SMEŠE ZAPALJIVIH GASOVA, PARA, ZAPALJIVIH TEČNOSTI, PRAŠINE I SL...
U TOKU KURSA ĆE BITI OBRAĐENE SLEDEĆE TEME IZ
PROTIVEKSPLOZIVNIH INSTALACIJA:
• OSNOVNI POJMOVI• NAČINI SPREČAVANJE EKSPLOZIJE• KLASIFIKACIJA EKSPLOZIVNIH SMEŠA• KLASIFIKACIJA UGROŽENIH PROSTORA• IZBOR KOMPONENTI PREMA ZONAMA
OPASNOSTI• PRINCIPI PROJEKTOVANJA U EKSPLOZIONIM
PROSTORIMA
SPECIJALNE GROMOBRANSKE INSTALACIJE
• GROMOBRANSKE INSTALACIJE NESTANDARDNIH OBJEKATA VRLO VELIKE VISINE:
-ANTENSKI STUBOVI VISINE PREKO 30m-BAZNE STANICE MOBILNE TELEFONIJE -METEOROLOŠKI STUBOVI VISINE 50m-120m-GROMOBRANSKE INSTALACIJE STUBOVA VETROTURBINA
• GROMOBRANSKE INSTALACIJE OBJEKATA KOJI SKLADIŠTE ZAPALJIVE MATERIJALE
KONVENCIONALNI SISTEMZAŠTITE OD UDARA GROMASTUBOVA BAZNIH STANICA
KLASIČAN GROMOBRANSKIPROVODNIK
Prisustvo antenskog stubapovećava verovatnoćudirektnih atmosferskihpražnjenja , odnosnoindukciju prenapona u svimvodovima koji su locirani u blizini bazne stanice.
Struja direktnog udara i indukovani prenaponi moguoštetiti osetljivutelekomunikacionu opremunapajanu iz lokalneenergetske mreže i spojenupreko koaksijalnih kablovana antenski sistempostavljen na stubu.
SPECIJALNI SISTEM ZAŠTITE OD UDARA GROMA STUBOVA BAZNIH STANICA ZASNOVAN NA BAKARNIM IZOLOVANIM I OKLOPLJENIH KABLOVIMA TIPA ERICORE (ERICOFLEX)Glavne karakterstike ovih kablova su :
-niska karakteristična impedansa-mala podužna induktivnost -velika podužna kapacitivnost-metalni oklop i unutrašnja raspodelaelektričnog polja osigurava smanjenanaprezanja i indukciju u toku trajanjaprednje ivice prenaponskoga talasa-mali uticaj na ostalu telekomunikacionu opremu
Završetak ERICORE kabla u samojdinasferi je posebno projektovan i prlagođen dinasferi.
ERICORE provodnici
METEOROLOŠKI STUBOVI (VISINE 40-100m) ZA PRAĆENJE I MERENJE BRZINE VETRA, TEMPERATURE, PRITISKA,VLAŽNOSTI, ODREĐIVANJE PRAVCA VETRA I SL.
SADRŽE BROJNU I SKUPOCENU MERNU OPREMU KOJA JE UGROŽENA ATMOSFERSKIM PRAŽNJENJIMA
NAJČEĆE SU UGROŽENI NAJISTURENIJI DELOVI (VRŠNI ANEMOMETRI)
NAPAJANJE OPREME SE NAJČEŠĆEOSTVARUJE IZ SOLARNIH PANELA
ZAHTEVA SE PROJEKTOVANJE SISTEMA ZAŠTITA OD ATMOSFERSKOG PRAŽNJENJA .
PODIZANJE METEO STUBA UNUTRAŠNJOST STUBA (pogled odozdo)
IZGLED METEOROLOŠKOG STUBA
GROMOBRANSKA ZAŠTITA VETROGENERATORA i
PRIPADAJUĆIH STUBOVA
U SKLADU SA NIVOIMA GROMOBRANSKE ZAŠTITE ILI KLASAMA ZAŠTITE 1-4 STRUJE UDARA GROMA 100-200kA i STRMINE TALASA (10/350 μs) SE MOGU JAVITI U VETROTURBINI, NAROČITO DIREKTNIM UDAROM GROMA U ELISU.
STRUJA UDARA GROMA SE DELI NA SLEDEĆI NAČIN (pesimistički) :-približno 50% struje direktno odlazi u sistem uzemljenja i ostatalih 50% se praktično prenosi kroz napojnu liniju
Standardi i Direktive• IEC 62305• IEC 61400-24 Fd.1
KONCEPT I KOMPONENTE ZAŠTITEVETROTURBINA
1- ZAŠTITA VAZDUHOPLOVNE SIGNALIZACIJE IMETEROLOŠKIH SENZORA
2-ZAŠTITA SISTEMA 230V/400V ZA NAPAJANJE MERNOG SISTEMA I SISTEMA AUTOMATSKE KONTROLE
3-ZAŠTITA SREDIŠTA ELISE
4- ZAŠTITA GENERATORA (STATORA I ROTORA)
5-ZAŠTITA INVERTORA
6-ZAŠTITA ENERGETSKIH I UPRAVLJAČKIH ORMANA
7-ZAŠTITA TELEKOMUNIKACIONOG SISTEMA
8- GROMOBRANSKA ZAŠTITA GLAVNOG NAPAJANJA I TRANSFORMATORSKE STANICE
3
ZAŠTITA 24V SIGNALA (ANALOGNI, DIGITALNI,BUS, RS 485)
ZAŠTITA NAPAJANJA 230V AC
ZAŠTITA STATORA
ZAŠT.ROTORA
ZAŠTITA AVIO SIGNALIZACIJE
ZAŠTITASIGNALA(SREDIŠTELOPATICE TURBINE)
ZAŠTITA KOMPONENTI ELEKTRIČNOG SISTEMAVETROGENERATORA/ VETROTURBINE
GLAVNO NAPAJANJE690VAC (TN ili IT)
ZAŠ
TITA
INV
ER
TOR
A
ZAŠTITA ENERGETSKOG I UPRAVLJAČKOG ORMANA
ZAŠTITA KONTROLNOG NAPAJANJA(SIGNALI, BUS,...)
ZAŠTITA MODEMAI TELEKOMUNIKAC.SISTEMA
ZAŠTITA U RAZVODNOM POSTROJENJU VETROGENERATORA
PRIMENA TERMOVIZIJE U SPECIJALNIM ELEKTRIČNIM INSTALACIJAMA
• Termovizija je metoda preventivnogodržavanja koja se uspešno možeprimeniti za nadzor i dijagnostiku stanjaelektro-sistema.
• Termovizijskom kamerom se pratiemisija infracrvenog zračenja sapovršine tela.
• Otkrivanjem oblasti sa višom i nižomtemperaturom može da se otkrije i locira problem i da se predupredinastanak kvara.
Temperaturno polje rastavljača dobijenotermovizijskom kamerom
Temperaturno polje nožastih osiguračadobijeno termovizijskom kamerom
Termovizija elektromotora Termovizija transformatorske stanice 35kV/6kV
NEKI PRIMERI TERMOVIZIJE U ELEKTROENERGETSKIM UREĐAJIMA
SVA PRETHODNO IZLOŽENA TEMATIKA ĆE BITI DETALJNO PREZENTIRANA U TOKU KURSA IZ PREDMETA SPECIJALNE ELEKTRIČNE INSTALACIJE
Gunter G. Seip, Electrical Installation Handbook, 3rd edition, John Wiley and Sons, MCD Verlag, 2000
Z.Radaković, М. Јovanović, Specijalne električne instalacijeniskog napona, Акаdemska misao, Beograd, 2008.
J.Nahman, V.Mijailović, D.Salamon, Zbirka zadataka-RAZVODNA POSTROJENJA, Akademska misao, Beograd, 2012
A.Stošić, Projektovanje i izvođenje električnih instalacija, Građevinska knjiga, II izdanje 2008.
Westerman-Elektrotehnički priručnik, Građevinska knjiga, 2003
Relevantni standardi i propisi iz oblasti električnih Instalacija
LITERATURA
Mart, 2013