UVOD U SPECIJALNE ELEKTRIČNE INSTALACIJE- SEI 2014

PREDMETNI PROFESOR: Dr Željko Despotović, dipl.el.inž.

VISOKA ŠKOLA ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA STRUKOVNIH STUDIJA-VIŠER, BEOGRADSTUDIJSKI PROGRAM: NOVE ENERGETSKE TEHNOLOGIJESPECIJALISTIČKE 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 iliPROCENJENE DVE VREDNOSTI STRUJA

• MAKSIMALNA VREDNOST STRUJE KRATKOG SPOJA

• MINIMALNA VREDNOST STRUJE KRATKOG SPOJA

TIPIČNI TALASNI OBLIK STRUJE KRATKOG SPOJA

Iks

Kratak Spoj- KSShort Circuit-SC

PRORAČUN STRUJA KRATKIH SPOJEVA

• Struje kratkih spojeva moraju biti proračunate nasvakom naponskom nivou instalacije u ciljuodređivanja karakteristika opreme, potrebne daizdrži i isključi kvar (najčešće kratak spoj) u štokraćem vremenskom trenutku.

• Proračun struja kratkih spojeva je i u cilju izborazaštitne opreme i efikasne zaštite od strujnogudara

• METODA IMPEDANSE • METODA SIMETRIČNIH KOMPONENATA

• STANDARD IEC 60909

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 jeizvršeno 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% kapacitetaza 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

BATERIJE SA GELOM-solarne aplikacijeVALVE-regulisane

Jako su otporne na promenljive uslove okoline(širok temperaturni opseg -60ºC do +6º0C)Specijalni gel je elektrolit (lakše su za održavanje)NAJBITNIJE OSOBINE:

-mnogo veći broj ciklusapunjenje/pražnjenje u odnosu na klasične-mnogo veća dubina pražnjenja u odnosu na klasične (dubina pražnjenja ide i do 50%)-za dubinu pražnjenja od 30%,-40%, “vreme života” je oko 1000 ciklusa (kod klasičnih jemnogo manje , skoro dva puta)

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 iliu :

• 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 nazivALTERNATIVNA)

• 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 AC pomoću 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 (šinskavozila,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 trolnogpriključka (odnosno trole)

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 AC mašina su svakako važni faktori koji su doprinelitakvom usmerenju.

• Razvoj tiristorskih ispravljača sa kvalitetno regulisanimelektromotornim pogonima ponovo je aktuelizovao upotrebujednosmerne 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 VEOMA 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

• SPECIJALNE GROMOBRANSKE INSTALACIJE

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 razlikepotencijala 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 instalacijiluk 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 ISNSTALACIJE SOLARNIH ELEKTRANA

• GROMOBRANSKE INSTALACIJE OBJEKATA KOJI SKLADIŠTE ZAPALJIVE MATERIJALE

KONVENCIONALNI SISTEMZAŠTITE OD UDARA GROMASTUBOVA BAZNIH STANICA

KLASIČAN GROMOBRANSKIPROVODNIK

Prisustvo antenskog stubapovećava verovatnoću direktnihatmosferskih pražnjenja , odnosno indukciju prenapona u svim vodovima koji su locirani u blizini bazne stanice.

Struja direktnog udara i indukovani prenaponi moguoštetiti osetljivutelekomunikacionu opremunapajanu iz lokalne energetskemreže i spojenu prekokoaksijalnih kablova na antenskisistem postavljen 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 smanjena

naprezanja i indukciju u toku trajanjaprednje ivice prenaponskoga talasa-mali uticaj na ostalutelekomunikacionu 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 sistemuzemljenja i ostatalih 50% se praktično prenosikroz 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, 2014