VISOKONAPONSKA RASKLOPNA POSTROJENJA

UDZBENICI SVEUCILISTA u ZAGREBU MANUALIA UNIVERSITATIS STUDIORUM ZAGRABIENSIS

Dr ing. HRVOJE POZAR redovni profesor Elektrotehnitkog fakulteta SveutiliSta u Zagrebu

redovni elan Jugoslavenske akadernije znanosti i urnjetnosti

VISOKONAPONSKA RASKLOPNA POSTROJENJA

TRECE POPRAVLJENO IZDANJE

TEHNICKA KNJIGA ZAGREB

Odobreno rjezenjern Komisije za udtbenike i skripta SveufiliSta u Zagrebu broj 08 - 1108/1 - 1973.

od 14. lipnja 1973.

Svojoj majci i mujci svoje djece posvebujem

PREDGOVOR TRECEM IZDANJU

Potreba za treCim izdanjem ovog udibenika pokazala je da su ga I prihvatili i drugi elektrotehnic'ki fakulteti i elektrotehnifke vi ie Skole

kao svoj udibenik ili kao dodatnu literaturu, te da je postao jedno od pomagala u praktiEnom radu elektrotehnitkih inienjera koji se bave projektiranjem i pogonom rasklopnih postrojenja. Radostan sum zbog toga, jer t o pokazuje da su moja mstojanja urodila plodom. Udibenik je, kako je to spomenuto u predgovoru prvom izdanju, namijenjen i studentima elektrotehnike i inienjerima u praksi.

U trekem izdanju provedene su manje izmjene i popravljene pogre- Ske koje su, i pored svih nastojanja, ostale u drugom izdan'u. Zahvalan 6 sam doc. dr. ing. Vjekoslavu FilipoviCu, doc. ing. Milanu odanu i mr . ing. Vladimiru MikuliEiCu, koji su ponovno pregledali cijeli tekst i slike i upozorili m e na pogreike i nedostatke.

Zagreb, u travnju 1978. H . Poiar

PREDGOVOR DRUGOM IZDANJU

Potreba za drugim izdanjem pojavita se joS prije dvije godine, i t o pokazuje da je knjiga naiila na dobar prijem ne sumo kod studenata nego i kod inienjera u praksi. Financijske poteSkoCe sprijeeile su ranije ob javljivanje drugog izdanja.

Izvriene su korekture opaienih pogreiaka, a neki dijelovi su pre- radeni kako bi se dobilo na preglednosti i jasnoCi.

Zahvalan sum asistentima dipl. ing. Vjekoslavu FilipoviCu, mr . dipl. ing. Nikoli cupinu i dipl. ing. Vladimiru MikuliCiCu na detaljnom pregledu prvog izdanja i upozorenjima na greike i nejasnoke, Sto je omo- guCilo potrebne korekture i poboljSanja.

Zagreb, lipnja 1973. H . PoZar

PREDGOVOR PRVOM IZDANJU

Ovaj je udibenik u prvom redu namijenjen studentima elektrotehnike. a nadam se da Ce dobro doCi i inienjerima u praksi. koji se bave pogonom i projektiranjem rasklopnih postrojenja . U- njemu su elementi i izvedbe postrojenja prikazani sa stajaliSta funkcije i upotrebe. kqko bi se primarno shvatilo kako djeluje i zbog Eega se odabire aparat. shema ili izvedba odredenih karakteristika .

Posebna painja posveCena je odredivanju struja kratkog spoja (drug0 i treEe poglavlje). jer one Eine osnovu za projektiranje i za kontrolu pogonskih prilika svakog rasklopnog postrojenja . Djelovanje. proraEun i kriteriji za izbor glavnih elemenata prikazani su u Eetvrtom poglavlju . Sheme glavnih strujnih krugovit 'obuhvaCene su u petom. a sheme spoja. djelovanje i upotreba pogonskih mjerenja i zaititnih uredaja u Sestom i sedmom poglavlju . PomoCnim strujnim krugovima s pomoCnim uredajima u rasklopnim postrojenjima bavi se osmo. dok su u devetom poglavlju prikazane u osnovnim linijama izvedbe postrojenja .

Materija je obradena Sire nego Bto se obiEno izlaie u okviru kolegijs na ElektrotehniEkim fakultetinut. da bi se s jedne strane omoguCilo studentima . koji t o za vrijeme studija iele . detaljnije upozmvanje s po- javama. djelovanjem i upotrebom elemenata rasklopnih postrojenja. i da bi s druge strane inienjeri . kad im to bude potrebno u praksi . mogli proiiriti znanje steEeno za vrijeme studija .

Ugodna m i je duinost zahvaliti prof . ing . Antonu Dolencu. koji je pregledao cijeli rukopis. na kr i t i fk im napomemma i korisnim savjetima . Prof . dr ing . Radenko Wolf. prof . dr ing . Vojislav Bego. v . p e d . ing . Vla- dimlr Hergeiif. v . pred . ing . Boris Belin. pred . ing . Zeljko Zlatm. asist . ing . Ivo Hrs i asist . ing . Vjekoslav FilipoviC upozorili su me na manjka- costi i na mogufnosti poboljianja nakon pregleda pojedinih dijelova ru- kopisa. na Eemu sum posebno zahvalan . NaroEitu zahvalnost dugujem v . strurnom suradniku ing . Toussaint-u Levieniku. koji je savjemo izvr8io korekture kompliciranog teksta .

Urednik edicije Ivan UremoviC. kao i ostali drugovi iz TehniEke knjige pokazali su veliko razumijevanje i susretljivost . Njima kao i osoblju 5tam- parije Vjesnika treba zahvaliti da je knjiga tako lijepo opremljem .

Strana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Predgovor 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sadriaj 9

. . . . . . . . . . . . . Oznake upotrebljene u formulama 15

PRVO POGLAVLJE

. . . . . . . . . . . . Osnovno o rasklopnim postrojenjima 21

. . . . . . . . . . . . 1.1. Zadatak rasklopnih postrojenja 21 . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Izvedbe rasklopnih postrojenja 23

. . . . . . . . . . 1.3. Naprezanja u rasklopnim postrojenjima 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A Naponi 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B Struje 29

1.4. Grafirki simboli . . . . . . . . . . . . . . . . 29

DRUG0 POGLAVLJE

Reaktancije u ekvivalentnim shemama za odredivanje struja kratkog spoja 2 1 . Sirnetrirne komponente . . . . . . . . . . . . .

A . SimetriEni trofami sistemi . . . . . . . . . . B . Nesimetrifni trofazni sistemi . . . . . . . . . C . Ekvlvalentne jednofazne sheme . . . . . . . . .

2.2. Zanemarivanje djelatnih otpora . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Reaktancije sinhronih generatora . . . . . . . . A Odriavanje toka i vremenska konstanta

. . . . . B Prilike u generatoru za vnjerne trajanja kktkog spoja . . . . . . . . C . Reaktancije sinhronog generatora . . . . . D Nadoknadne sheme reaktancije sin&on'og generatora . . . E . Struje kratkog spoja . . . . . F . Ekvivalentne sheme sinhronog generatora . . . .

. . . . . . . . . . . . . . 2.4. Reaktancije transformatora . . . . . . . . . . . . . A Dvonarnotni transformatori . . . . . . . . . . . . . B Tronamotni transformatori

C . Transformatori u Stednom spoju . . . . . . . . . 2.5. Reaktancije vodova i kabela . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . 2.6. PriguSnice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7. PotroSaEi

. . . . . . . . 2.8. Ekvivalentne sheme trofazne mreie . . . . . . . . . A . Reaktancije u ekvivalentnoj shemi

. . . . B Ekvivalentne sherne direktnog, inverznog I nultog sistema

TRECE POGLAVWE

. . . . . . . . . . . . . . . . Strujekra tkogspoja . . . . . . . . . . . . . . -snovnepre tp~sta~ke

3.2. spoj umtrofaznoj mreii . . . . . . . . . . . . A . V s t e kratkih spojeva . . . . . . . . . . . . .

. . . . . B . Utjecaj transformacije na odredivanje struje kvara c . Tropolni kratki spoj . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . D Jednopolni kratki spoj . . . . . . . . . . . . . . E . Dvopolni kratki spoj F . Dvopolni kratki spoj s istovremenim spojem sa zemljom . . . G . Kratki spoj preko impedancije . . . . . . . . . . . H . Usporedba vrsta kratkog spoja prema velifini struje . . . .

3.3. Stanje u mreii i odredivanje struja kratkog spoja . . . . . . 3.4. Udarna struja kratkog spoja . . . . . . . . . . . . .

A . Definicija i potreba poznavanja udarne struje . . . . . . B . Odredivanje udarne struje kratkog spoja . . . . . . . . C . Propisi za odredivanje udarne struje kratkog spoja . . . . .

3.5. Rasklopna struja kratkog spoja . . . . . . . . . . . A . Definicija rasklopne struje kratkog spoja i rasklopne snage sklopke B . Izbor vrste kratkog spoja za odredivanje rasklopne snage . . . C . Izbor mjesta kratkog spoja za odredivanje rasklopne snage sklopke D . Odredivanje rasklopne snage u dijelu mreie . . . . . . . E . Propisi za odredivanje rasklopne snage . . . . . . . .

3.6. Struja mjerodavna za ugrijavanje za vrijeme kratkog spoja . . . A . Odredivanje struje rnjerodavne za ugrijavanje . . . . . . B . Propisi za odredii;anje struje mjerodavne za ugrijavanje . . . .

Strana . 117

. 117

. 118

CETVRTO POGLAVWE

. . . . . . . . . . . Glavni clementi rasklopnih ppstrojenja

4.1. Sabirnice i njihova oprema . . . . . . . . . . . . . . . A . Opfenito . . . . . . . . . . . . . . . . . . : B . Izbor presjeka sabirnica s obzirom na maksimalnu struju u normalnom

. . . . . . . . . . . . . . . . . . pogonu C . Kontrola presjeka sabirnica s obzirom na ugrijavanje za vrijeme kratkog

spoja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D . Kontrola presjeka sabirnica s obzirom na mehaniCka naprezanja . .

a) o silama medu paralelnim vodifima . . . . . . . . . . . . . . b) o silama medu vodifima koji nisu medusobno paralelni . . . . . . . . c) vrsta kratkog spoja i sile medu vodifirna d) naprezanje sabirnica . . . . . . . . . . . . . . e) vlastita frekvencija sabirnica . . . . . . . . . . . . .

E . Potporni izolatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a) opcenito o potpornim izolatorima . . . . . . . b) utjecaj titranja na naprezanje potpornih izolatora c) visebi izolatori kao nosafi sabirnica . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . F . Provodni izolatori G . Nosafi izolatora . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2. Rastavljafi . . . . . . . . . . . . . . . . . : A . Upotreba i izbor . . . . . . . . . . . . . . . . B . Izvedbe . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . 4.3. Uredaji za prekidanje struje . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . OpCenito

. . . . . . . . . B Visokonaponski osigurafi . . . . . a )op i s . . . . . . . . . . . . . . . . b) taljenje osigurafa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C) prekidanje struje . I . . . . . . . .

. . . . . . . . . d) izbor osigurafa . . . . . . C . Sklopke . . . . . . . . . . . . . . . .

a) elektritni luk . . . . . . . . . . . . . . b)g&en je luka . . . . . . . . . . . . . . . . C) pojave nakon gaSenja luka . . . . . . . . . . d) faktor naprezanja sklopke pri prekidanju struje h a t k o g spoja e) isklapanje malih induktivnih i kapacitivnih struja . . . . f ) izvedbesklopki . . . . . . . . . . . . . .

1) zraCne sklopke . . . . . . . . . . . . . 2) sklopke s magnetskim puhanjem . . . . . . . .

. . . . 3) uljne sklopke . . . . . . . . . . 4) malouljne sklopke . . . . . . . . . . . . 5) hidromatske sklopke . . . . . . . . . . . 6) pneumatske sklopke . . . . . . . . . . g) viSestruko prekidanje strujnog &a . . . . . . .

h) karakteristike sklopaka . . . . . . . . . . . i) tendencije razvoja sklopaka . . . . . . . . . .

D . Ufinski rastavljaCi . . . . . . . . . . . . .

Strana . . 266 . . 266 . . 266 . . 273 . . 277

. . 280

. . . 280

. . 284

. . 286

. . 292

. . 297

. . 300

. . 300

. 3 0 1 .

. . 304

. . 306

. . 380

. . 308

. . 311 . . 311 . . 316 . . 317

( 6 9 ~ j e r n i transfonnatori . . . . . . . . . . . . . . . . A OpCenito . . . . . . . . . . . . . . . . . . B Strujni mjerni transformatori . . . . . . . . . . .

a) djelovanje . . . . . . . . . . . . . . . . b) taCnost mjernih transfonnatora . . . . . . . . . . C) snaga strujnih transformatora . . . . . . . . . . d) vladanje strujnih transformatora kod poveCane primarne struje e)karakteristikestrujnogtransformatora . . . . . . . . f) strujni medutransformatori . . . . . . . . . . . g) izvedbe strujnih transfonnatora . . . . . . . . . h) uzemljenje strujnih transformatora . . . . . . . .

C . Naponski mjerni transfonnatori . . . . . . . . . a) djelovanje i karakteristike . . . . . . . . . . . b) izvedbe naponskih transformatora . . . . . . . . . c) kapacitivni naponski transformatori . . . . . . . .

4.5. Transformatori snage . . . . . . . . . . . . . . . A Osnovni podaci transfonnatora . . . . . . . . . . .

B . Paralelni rad transformatora . . . . . . . . . . . C . Kontrola u pogonu . . . . . . . . . . . . . .

4.6. PriguSnice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7. Kabeli

. . . . . . . . . . . . . A . Upotreba i izvedbe . . . . . . . . . . . . . . B . Izbor presjeka . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8. Odvodnici prenapona 374

A . Svrha 374 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B Ventilni odvodnici 375 C . Cijevni odvodnici 382 . . . . . . . . . . . . . . . D . IskriSta 383 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . C. Sherne spoja povratnog javljanja 584 . . . . . . . . . . . . . D. Ponovno uklapanje. sklopke 589

. . . . . . . . . . . E. Signalizacija isklapanja sklopke 595

. . . . . . . . . . . 8.3. Pornofni strujni krugovi rastavljafa 597

. . . . . . . . . . . . A. Upravljanje i povratno javljanje 597 . . . . . . . . . . . . . . B. Blokiranje rastavljata 597

8.4. pomofni strujni krugovi naponskih transformatora u spojnorn polju . , 605 . . . . . . . . . A. Dovodenje napona za mjerenje i zaititu 605

B. Strujni krugovi sinhronizacije . . . . . . . . . . . . GOG

0

OZNAKE UPOTREBLJENE U FORMULAMA . . . . . 8.5. PomoCni strujni krugovi u odvodu ufinskog transformabra 607

. . . . . . . 8.6. Akumulatorska baterija u rasklopnom postrojenju 608 . . . . . . . . . . A. Napon, kapacitet i punjenje baterije 608

B. ZaStita istosrnjernih strujnih krugova . . G16 povrSina vodifa ~nagnetska indukcija lconstanta brojila kapacitet voda po jedinici duljine elektromotorna sila inodul elastifnosti (poglavlje 4.11 vektor elcktrornotorne sile direktnog sisterna vektor elektromotorne sile inverznog sistema vektor elektrornotorne sile nultog sisiema vektor elektrornotorne sile faze E vektor elektromotorne sile faze S vektor elclctromotorne sile faze T sila na vodii: povrSina pokrivcna sastavljenirn uzernljivaCe1n (poglavlje 7.10) rnjerodavna sila na najviSe opte- reCeni potporni izolator faktor naprezanja skloplte masa vodifa masa urnetaka rnedu sastavljenirn sabirnicarna magnetsko polje efektivna vrijednost struje vektor struje istosrnjerna kornponenta struje kratkog spoja struja izjednafenja paralelno spojenih transformatora (poglavlje . -.

struja dvopolnog kratkog spojn struja dvopolnog kratkog s isto- dobnirn spojern sa zemljom struja tropolnog kratkog spoja efektivna vrijednost izrnjenitne komponente struje kratkog spoja definirane pofetnoln realctancijom za slufaj tropoln,og kratkog spoja struja krntkog spoja kod koje se postite rnaksirnalna energija ga-

8.7. Kompresorsko postrojenje . . . . . . . . . . . 619 . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. OpCenito 619

B. Manje kornpresorsko postrojen je . . . . . . 821 . . . . . . . . . . . . C. Veke kornpresorsko postrojenje 623

DEVETO POGLAVLJE

Senja u osigurafu tjemena vrijednost struje, struja praznog hoda transforma-

Izvedbe rasklopnih postrojenja . . . . . . . . . . . . . . 627

. . . . . . . . 9.1. Opfenito o izvedbarna rasklopnih postrojenja 627 tora (poglavlje 2.4) 9.2. Otvorene izvedbe rasklopnih postrojenja srednjeg napona (do ukljufivo

35 kV) . . . . . . . . . . . . . . . 630 A. Luk u rasklopnorn postrojenju . . . . . . . . . . . . 630 B. Izvedbe s kabelskirn odvodom . . . . . . . . . . 635 C. Izvedbe s neizoliranirn odvodom . . . . . . . . . . 638

nazivna struja vektor struje nultog sistema osnovna struja za prerafunavanje na jediniene vrijednosti vektor struje u fazi R vektor struje direktnog sistema u

9.3. Oklopljene izvedbe rasklopnih postrojenja srednjeg napona (do ukljufivo 35 kV) . . . . . . . . . . . . . . . 641

fazi R vektor struje inverznog sisten~a u fazi R vektor struje nultog sistc?~na u

A. Opfenito . . . . . . . . . . B. Izvedba s nepornifno rnonliranim aparatima C. Izvedba s pornifnirn aparalirna . . . . fazi R

istosrnjerna kornponenta struje kratkog spoja u fazi H u momentu t = 0 (poglavlje 2.3) efektivna vrijednost raskloi,ne

. . . . . 9.4. Izvedbe rasklopnih postrojenja visokog i najviSeg napona 646 A. Rasklopna postrojenja u zgradi . . . . . . . . . . 646 B. Rasklopna postrojenja na slobodnom . . . . . . . . 647

struje rasklopna struja za s!ui'aj jedno- 9.5. Kornandne plofe . . . . . . . . . . . . 662

Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . 665 4.5) Id vektor struje direktnog sisterna Id trajna struja kratkog spoja (po-

glavlje 3.6) I , graniEna efektivna vrijednost

struje kroz osigurar Ii vektor struje inverznog sisterna Ik struja kratkog spoja (opfenito) Ik" efektivna vrijednost izrnjenifne

komponente struje kratkog spoja definirane potetnorn reaktancijo~n

Ikl struja jednopolnog kratkog spoja Ikti' efektivna vrijednost izrnjeniene

kornponente struje jednopolnog kratkog spoja definirane poCet- nom reaktancijorn za slufaj jednopolnog kratkog spoja

polnog kratkog spoja. rasklopna struja za slufaj tropol- Kazalo . . . . . . . . . . . . . . . . . 671 nog kratkog spoja maksirnalna rasklopna struja . - vektor struje u fa21 s vcktor struje direktnog sisterna u fazi S vektor struje inverznog sisterna u fazi S vektor struie nultog sistema u fazi S istosrnjerna kornponenta struje kratkoa s ~ o i a u fazi S u rnomentu - - " t = 0 (poglavlje 2.3e) vektor struje u fazi T vektor struje direktnog sistcma u fazi T

15

17.i

Il'o

Ir

Itrr

I" Iuel

1% J 1C

IC

L Ld

Ld'

I,#/''

Li

LA,,,

Lo

L,#i

L1117

1 2 ,

L,'

L,"

L. x L1:d

L H ~

L , n

L .< L T Lrl

n1 M 1v Mn,,,d

J M x ~ I

M ~ p d

vektor strujc inverznog sistema u fazi 1' vektor strujc nultog sistema u fazi T struja lnjerodavna za ugrijavanje za vrijeme trajanja kratkog spoja (efeklivna vrijednost struje Itrat- kog spoja '7.a vrijeme njegovog trajanja) termifna granifna struja strujnog transformatora udarna struja kratkog spoja efektivna vrijednost udarne struje kratkog spoja struja uzemljenja (poglavlje 7.10) inomenat tromosti prijcilosni omjer strujnog transformatora kapacitet akumulatorske baterije (poglavlje 8.6) induktivitet uzduini sinhroni induktivitet sin- llronog generatora prelazni uzduini induktivitct sinhronog generatora pofetni uzduini induktivitet sin- lironog generatora inverzni induktivitet sinhronog generatora induktivitet .uzbudnog namota nulti induktivitet sinhronog generatora induktivitet uzduinog priguSnog namoia induktivitet poprcfnog priguinog namota poprcfni sinhroni induktivitet sinhronog generatora prelazni poprefni induktivitet sin- l?ronog generatora pofetni poprefni induktivitet sinhronog generatora induktivitet namota faze R statora uzduini induktivitet namota faze R statora poprefni induktivitet namota faze R statora induktivitet namota faze R koji odgovara toku 9 1 1 i induktivitet namota faze S statora induktivitet namota faze T statora induktivitet voda po jedinici duljine moinenat savijanja masa vodifa (poglavlje 4.3) zakretni momenat (poglavlje 6) meduinduktivitet uzbudnog namota i poprefnog priguSnog namota meduinduktivitet namota faze R statora i uzbudnog namota meduinduktivitet namota faze R statora i uzduinog priguSnog namota

M H , , meduinduktivitet namota faze R slatora i poprefnog priguinog namota

n'li<.s meduinduktivitet namotd faza R i S statora

M j ; r lneduinduktivitet namot.5 faza R i T statora

M,sl,, meduinduktivitet namota faze S slatora i uzbudnog namota

M s , , ~ ineduinduktivitet namota faze S statora i uzduinog priguSnog namota

Mg,,, meduinduktivitet namota faze S statora i poprefnog priguinog namota

M S Y meduinduktivitet namoti faza S i T statora

&IT,,, meduinduktivitet namota faze T statora i uzbudnog namota

M.r,,d mecluinduktivitet namota faze T statora i uzduinog priguinog namota

My.,,,, ineduinduktivitet namota faze T statora i poprefnog priguinog namota

n1,sl; meCluinduktivitet koji odgovara tolru r f 131:

N broj aparata ili kilometara vodova (poglavlje 5.2)

P djelatna snaga P ufin koinpresora (poglavlje 8.7) PL snaga luka (poglavlje 9) Q jalova snaga Q toplina akumulirana u luku (po-

glavlje 4.3) Qr potrebna kolifina zraka za jedno

uklapanje i jedno isklapanje ra- stavljaEa (poglavlje 8.7)

Q s potrebna kolifina zraka za jedno uklapanje i jedno isklapanje sklopke (poglavlje 8.7)

R djelatni otpor Rnr djelatni otpor mreie od prikljuf -

. nica generatora do mjesta kratkog spoja

Ru unutarnji otpor flanka akumulatorske baterije (poglavlje 8.6)

S prividna snaga (opfenito) S rasklopna snaga sklopke

I 1

Ski . rasklopna snaga za slufaj jednopolnog kratkog spoja

Sk3 rasklopna snaga za sluEaj tropol- I nog kratkog spoja

S,, nazivna prividna snaga i So,, osnovna snaga za prerafunavanje

na jedinifne vrijednosti S I rasklopna snaga jed~iog pola

sklopke I T . vremenska konstanta T trajanje prekida zbog kvarova na

jednom aparatu (poglavlje 5.2) T apsolutna temperatura (poglavlje

8.7)

Ta

Tnm

Td'

Trl"

Td11,l

Tdtn"

Tod'

Tod''

TOR"

TQf'

Ui

Uar

u a U o Uosn

u u v v Vil

v d

Vi

V k

Vnl V n v o

VD

V R V R

V R S

vs VT vi

2 Vi:

vremenska komponenta istosmjerne komponente struje kratkog spoja vremenska konstanta istosmjerne komponente struje kratkog spoja uzevSi u obzir i utjecaj mreie vremenska konstanta prelazne iz- m j e n i h e struje kratkog spoja vremenska konstanta pofetne izmjenifne struje kratkog spoja vremenska konstanta prelazne izmjenifne struje kratkog spoja uzevbi u obzir i utjecaj mreie vremenska konstanta pofetne i izmjenifne struje kratkog spoja uzevSi u obzir i utjecaj mreie vremenska konstanta generatora u praznom hodu (za generator bez priguHnog namota) vremenska konstanta generatora u praznom hodu (za generator s priguSnim namotom) vremenska konstanta poprefnog priguSnog namota vremenska konstanta popref ne komponente pofetne struje kratkog spoja donji izolacioni nivo (poglavlje 4.8) maksiinalni dopustivi napon, kojeg moie izdriati oprema (poglavlje 4.8) nazivni napon (linijski) visina napona na odvodniku osnovni napon za prerafunavanje na jedinifne vrijednosti preostali napon (poglavlje 4.8) efektivna vrijednost fainog napona volumen zraka (poglavlje 8.7) vektor faznog napona direktnog sistema potrebna kolifina zraka kroz 24 sata (poglavlje 8.7) vektor faznog napona inverznog sistema fazni napon kratkog spoja transformatora tjemena vrijednost faznog napona nazivni napon (fazni) vektor faznog napona nultog sistema maksimalna vrijednost prekidnog napona vektor napona faze R volumen rezervoara zraka (poglavlje 8.7) volumen rezervoara zraka sklopke (poglavlje 8.7) vektor napona faze S vektor napona faze T specifieni gubici u ieljezu

;okonaponska rasklopna postrojenja

W w1 X Xd xd

xd'

Xd"

xdo, Xdo

Xdo"

Xi Xi

Xir~ Xinr

x k

X1n

Xnl Xntr

x o xu XOY Xo,.

Xpdr

Xvur

x *

X*'

X*"

xsqr

XBI. Z z d Zd

Zd'

Zd"

Zdn1

momenat otpora (poglavlje 4.1) energija luka reaktancija direktna reaktancija (opfenito) uzduina sinhrona reaktancija sinhronog generatora prelazna (tranzientna) uzduina reaktancija sinhf-onog generatora pofetna (subtranzientna) uzduina reaktancija sinhronog generatora sinhrona reaktancija generatora prelazna reaktancija sinhronog generatora pofetna reaktancija sinhronog generatora inverzna reaktancija (opfenito) inverzna reaktancija sinhronog generatora inverzna reaktancija generatora inverzna reaktancija mreie od prikljufnica generatora do mjesta kratkog spoja reaktancija kratkog spoja prigu- Snice reaktancija definirana meduinduktivitetom statora i rotora reaktancija mreie (poglavlje 4.3) reaktancija rasipanja uzbudnog namota nulta reaktancija (optenito) nulta reaktancija sinhronog generatora nulta reaktancija generatora nulta reaktancija mreie od prikljufnica generatora do mjesta lrratkog spoja reaktancija rasipanja uzduinog prigugnog namota reaktancija rasipanja poprefnog priguinog namota poprefna sinhrona reaktancija sinhronog generatora prelazna (tranzientna) poprefna reaktancija sinhronog generatora pofetna (subtranzientna) poprefna reaktancija sinhronog generatora reaktancija rasipanja statorskog namota u poprefnoj osi reaktancija statorskog namota valni otpor voda direktna impedancija direktna impedancija nadoknadne sheme mreie, ako se za generator postavi sinhrona reaktancija direktna impedancija nadoknadne mreie, ako se za generator postavi prelazna reaktancija direktna impedancija nadoknadne mreie, ako se za generator postavi ~ o f e t n a reaktancija direktna impedancija mreie od prikljutnica generatora do mjesta kratkog spoja

17

inverzna irnpedancija impedancija preko koje se zatvara struja kratkog spoja impedancija izrnedu nul-tarke transformatora i zernlje ilazivna impedancija strujnog transformatora (poglavlje 4) nulta impedancija osnovna impedancija za prerafunavanje na jedinifne vrijednosti rezultantna impedancija paralelno spojenih dijelova mreie operator veliEina ovisna o materijalu i do- pugtenom poviienju temperature za odredivanje potrebnog presjeka kabela (poglavlje 4.7) razmak medu sabirnicama (poglavlje 4.1) medusobni razmak uzernljivafa .... -~ ~ ~ -

(poglavlje 7.10) udio rezervoara niieg tlaka u op- skrbi zrakom (poglavlje 8.7) Sirina sabirnice broj istovrsnih elernenata spojenih u seriju (poglavlje 5.2) udaljenost tafke od ruba uzemljivafa (poglavlje 7.10) specififna toplina vodifa frekvencija mreie (poglavlje 4.1) brzina Sirenja vala u vodu (poglavlje 4.3) vlastita frekvencija sabirnica (poglavlje 4.1) promjer vodifa promjer uzemljivafa (poglavlje 7.10) rnomentana vrijednost elektromotorne sile vektor elektromotorne sile direktnog sistema u jedinifnim vrijednostima vektor elektrornotorne sile inverznog sisterna u jedinifnim vrijednostima vektor elektrornotorne sile nultog sisterna u jedinifnim vrijedno- srima vektor elektromotorne sile faze R u jedinifnim vrijednostima vektor elektromotorne sile faze S u jedinifnim vrijednostima vektor elektromotorne sile faze T u jedinifnim vrijednostima frekvencija izrnjenifne struje sila na jedinicu duljine vodifa (poglavlje 4.1) faktor za odredivanje struje taljenja (poglavlje 4.3) frekvencija prekidnog napona faktor istodobnosti isklapanja sklopaka i rastavljafa (poglavlje 8.7)

visina sabirnice (poglavlje 4.1) dubina ukopa uzemljivafa (poglavlje 7.10) rnornentana vrijednost struje struja u jedinifnim vrijednostima rnornentana vrijednost uzduine komponente struje statora vektor struje direktnog sistema u jedinifnirn vrijednostima vektor struje inverznog sistema u jedinifnirn vrijednostima struja luka momentana vrijednost nulte kornponente struje statora vektor struje nultog sistema u jedinifnirn vrijednostima momentana vrijednost poprefne kornponente struje statora momentana vrijednost struje u fazi R vektor struje faze R u jedinifnim vrijednostima konaEna vrijednost struje vektor struje faze S u jedinifnim vrijednostirna mornentana vrijednost struje u fazi S momentana vrijednost struje u fazi T vektor struje faze T u jedinifnim vrijednostima struja taljenja osigurafa strujna pogreika strujnog transforrnatora struja kroz diferencijalni relej imaginarna jedinica omjer izmedu udarne i tjemene vrijednosti izrnjenifne komponen- t e struje kratkog spoja definirane pofetnom reaktancijorn korekcioni faktor za odredivanje sile medu sabirnicama plosnatih profila (poglavlje 4) koeficijent za odredivanje potencijala uzemljivaEa (poglavlje 7.10) omjer struja jednopolnog i tropolnog kratkog spoja omjer struja dvopolnog i tropolnog kratkog spoja omjer struja dvopolnog s istodobnim spojem sa zemljom i tropolnog kratkog spoja duljina duljina voda (poglavlje 4.3) duljina uzemljivafa (poglavlje 7.10) omjer struje praznog hoda i na- ,zivne struje transformatora jedna od velifina za odredivanje struje mjerodavne za ugrijavanje za vrijeme kratkog spoja (3.210)

pomoena velifina pri odredivanju otpora i potencijala uzernljenja (poglavlje 7.10) strujni vigekratnik strujnog transforrnatora jedna od velifina za odredivanje struje mjerodavne za ugrijavanje za vrijeme kratkog spoja (3.212) broj vodova (poglavlje 4.3) broj kvarova (poglavlje 5.2) broj odvoda u rasklopnorn postrojenju (poglavlje 5.3) broj uzemljivafa (poglavlje 7.10) broj flanaka akumulatorske baterije (poglavlje 8.6) broj uklapanja i isklapanja sklopaka tokom 24 sata (poglavlje 8.7) broj uklapanja sklopaka nakon kvara (poglavlje 8.7) broj rastavljafa u postrojenju (poglavlje 8.7) broj sklopaka u postrojenju @o- glavlje 8.7) potreban broj flanaka pri trajnorn punjenju akumulatorske baterije (poglavlje 8.6) broj zavoja primarnog namota (poglavlje 4.4) broj zavoja sekundarnog namota djelatna snaga u jedinifnirn vrijednostima operator Laplace-ove transformacije vjerojatnost prekida pogona zbog kvara na jednorn aparatu (poglavlje 5.2) prijenosni ornjer strujnog transformatora (poglavlje 7) tlak zraka (poglavlje 8.7) prijenosni omjer medutransformatora diferencijalne zaStite jalova snaga u jedinifnim vrijed- costirna presjek djelatni otpor statorskog namota generatora udaljenost izmedu elementa vodi- f a i tafke (poglavlje 4.1) broj rastavljafa po odvodu @o- glavlje 5.3) volumen zraka koji moie dati rezervoar sklopke pri sniienju tlaka (poglavlje 8.7) otpor luka prividna snaga u jedinifnirn vrijednostima duljina elementa vodifa (poglavlje 4.1) broj sklopaka po odvodu (poglavlje 5.3)

potrebna kolifina zraka (po satu), koja stalno struji kroz sklopku (poglavlje 8.7) vrijeme trajanje prekida kao posljedica jednog kvara (poglavlje 5) vrijerne potrebrm za dopunu rezervoara zraka (poglavlje 8.7) vrijeme od konafnog gaSenja luka do pojave maksimalnog prekidnog napona vrijerne taljenja osigurafa vrijeme od nastanka kratkog spoja do pojave maksirnalne struje napon u jedinifnim vrijednostima relativni napon kratkog spoja transfomnatora napon koraka (poglavlje 7.10) naponska pogreSka naponskog transformatora vektor napona direktnog sistema u jedinifnim vrijednostima vektor napona inverznog sistema u jedinifnim vrijednostima napon luka momentana vrijednost napona na stezaljkama uzbudnog narnota vektor napona nultog sisterna u jedinifnim vrijednostirna prekidni napon (napon medu kontaktirna nakon gaienja luka) vektor napona faze R u jedinifnim vrijednostirna vektor napona faze S u jedinifnim vrijednostirna vektor napona faze T u jedinifnim vrijednostima brzina porasta prekidnog napona reaktancija nostima u jedinifnirn vrijed-

relativna vrijednost reaktancije impedancija u jedinifnim vrijednostima protjecanje statora uzduina komponenta protjecanja statora popreha komponenta protjecanja statora protjecanje namota faze R magnetski tofi magnetski tok naponskog elektromagneta brojila magnetski tok strujnog elektromagneta brojila tjemena vrijednost toka statora omjer inverzne i direktne irnpedancije reciproEna vrijednost vrernenske konstante Td,"" (poglavlje 3.6) temperaturni koeficijent (poglavlje 4.1) konstanta ovisna o mediju za ga- Jenje luka (poglavlje 4.3)

I i! postoje aparati za uklapanje i isklapanje, transformatori, uredaji za zaStitu

lransformatora i vodova, uredaji za mjerenje radi kontrole pogona i obra- funa energije, te uredaji za upravljanje uklopnim aparatima i za signalizaciju stanja pojedinih aparata.

~ l i k a 1.2. Mreia i rasklopna postrojenja 220, 1-10 i 30 kV na Sirem podrueju grada (dio mreie sa sl. 1.1.)

Rasklopno postrojenje treba u pravilu da postoji u svakom EvoriStu mreie, bez obzira da li u dotifnom EvoriStu postoji transformacija. Tako rasklopna postrojenja postoje u elektranama, u kojima im je zadatak da

Slika 1.3. Mreia i rasklopna postrojenja 30 i 10 kV u dijelu grada (dio mreie na sl. 1.2.)

raspodjeljuju energiju proizvedenu u generatorima na vodove koji pove- zuju elektranu s mreiom. Medu rasklopnim postrojenjima u mreii razlikujemo transformatorske stanice, ako u rasklopnom postrojenju, osim Evori-

Sta vodova, postoji i transformacija, i razdjelne stanice, ako je rasklopno postrojenje EvoriSte vodova istog napona. I u veCih potroSaEa postoje rasklopna postrojenja koja sluie za preuzimanje energije iz mreie, za transformaciju i razvod energije.

Prema smjegtaju razlikujemo rasklopna postrojenja unutarnje i vanjske izvedbe. Postrojenja unutarnje izvedbe smjeStena su u zgradama, naj- EeSCe izgradenim za tu svrhu. Aparati u postrojenjima unutarnje izvedbe zaStiCeni su od vanjskih utjecaja (atmosferski, praSina i sl.), pa su pojedini dijelovi (izolatori, kabelske glave i dr.) jednostavnije konstrukcije. Postro- j'enja unutarnje izvedbe zahtijevaj u posebne zgrade, koje u sluEaju vrlo visokih napona moraju biti velike, Sto uvjetuje visoke troikove izgradnje. Zbog toga se pri vrlo visokim naponima prelazi na postrojenja vanjske izvedbe, a elementi postrojenja moraju biti tako konstruirani da mogu ispravno funkcionirati i kad su izloieni vanjskim utjecajima.

Aparati pojedinog dijela rasklopnog post.rojenja unutarnje izvedbe mogu biti postavljeni medu pregradama, tako da je svaki dio postrojenja smjeiten ,u posebnu Celiju. U nekim sluEajevima izvode se postrojenja i bez pregrada. U oba sluEaja govorimo o otvorenoj izvedbi rasklopnog postrojenja. Nasuprot tome upotrebljavaju se rasklopna postrojenja zatvorene (ili oklopljene) izvedbe, pri kojoj je cijela celija oklopljena limom. Takve Celije izraduju se i montiraju u tvornici, a mogu se postaviti bilo u zgradi (npr. u tvornitkim halama), bilo na slobodnom prostoru. 0 izvedbama rasklopnih postrojenja bit Ce joS govora (poglavlje 9).

1.3. NAPREZANJE U RASKLOPNIM POSTROJENJIMA

Aktivni dijelovi rasklopnih postrojenja nalaze se pod naponom i kroz vodiEe teku struje. Rasklopno postrojenje treba da bude tako izradeno i t a k ~ odriavano da ne dode do oSte6enja djelovanjem napona bilo izmedu vodifa, bilo izmedu vodiEa i uzemljenih dijelova, a niti djelovanjem velikih struja koje se - pogotovo u sluEaju kratkog spoja - mogu pojaviti u vodifima. Osim toga treba aparate koji se ugraduju u rasklopna postrojenja tako odabrati, da mogu izdriati i djelovanje napona i djelovanje struje.

A. Naponi

Za elektrifikaciju upotrebljava se trofazni sistem, pa kad se govori o naponu uvijek se misli - ako nije drukfije spomenuto - na efektivnu vrijednost linijskog napona.

Razlikujemo nazivni napon mreie i najviSi napon mreie. Nazivni napon mreie jest prema definiciji konvencionalna vrijednost napona po kojemu je nazvana mreia. Ako je npr. nazivni napon mreie 10 kV, ne znaEi da i stvarni napon mreie mora biti tafno 10 kV; on moie biti i viSi i niZi od 10 kV, a razliEit je u pojedicim taEkama mreie. NajviSi napon

Osim napona frekvencije 50 Hz, uredaj mora podnijeti ispitivanje udarnim naponom, Eiji je oblik definiran na sl. 1.4. Nagao porast napona naziva se Eelo, a njegovo trajanje odredeno je spojnicom taEaka za koje napon iznosi 30010, odnosno 9O0/o tjemene vrijednosti. Trajanje tela prema preporuci IEC treba da iznosi 1,2 p. Smanjenje napona naziva se hrbat, a njegovo trajanje do smanjenja na 50010 tjemene vrijednosti prema istim preporukama treba da iznosi 50 p. Oznaka je za udarni napon talrvog oblika: 1,2150 p. Takav oblik udarnog napona propisuje naS standard. Podnosivi udarni napon naveden u tab. 1.3. tjemena je vrijednost udarnog napona koji mora ispitivani uredaj izdriati a da ne dode do proboja ili preskoka uz standardne atmosferske prilike. Izolacija uredaja ispituje se sa 5 udara. Izolacija je dobra ako ne nastane nijedan preskok, a loSa ako

hrbat _1 Slika 1.4. Standardni oblik udarnog napona

nastanu dva ili vise preskoka. Ako dode do preskoka samo jednom, ispitivanje se ponavlja sa joS 10 udara. Izdrii li izolacija svih 10 udara, smatra se da je zadovoljila zahtjevima; ako nastane samo jedan preskok, ne zado- voljava. Ispitivanje udarnim naponom uvijek se izvodi u suhom, bez obzira da li uredaj sluii za rasklopna postrojenja unutarnje ili vanjske izvedbe.

PoviSeni standardni podnosivi napon dolazi u prvom redu u obzir za uredaje i aparate izloiene atmosferskim prenaponima.

Standardni podnosivi naponi za mreie s najviSim naponom 420 kV navedeni su u tab. 1.3. prema preporukama IEC, jer ih jugoslavenski standard ne propisuje.

NjemaEki propisi predvidaju neSto drukPije najviSe napone mreie i podnosive napone (tab. 1.4). Treba razlikovati podnosive udarne napone oblika prema sl. 1.4, ali trajanja 1/50 p, i podnosive udarne napone odre- zanog vala.

Prilikom ispitivanja standardnim udarnim naponom izolacija zadovo- ljava ako pri 5 udara ne nastane preskok ili ako do preskoka dode samo jednom, no nakon daljnjih 5 udara ne smije ,doCi do preskoka. Ispitivanje

TABLICA 1.4.

Nazivni, najviii i podnosivi naponi prema njemaEkim propisima

TABLICA 1.5.

Najmanji razmaci dijelova pod naponom (prema aTeh- niEkim propisima za izvodenje postrojenja jake struje

za pogonski napon iznad 1000 Vu) .

3 $ ,- 3 .- c .A > .-

za?titni nivo

odvodnika

prena- POna kV

5 13 26 40 60 80 120 175 235 330 415 450 565 660 025 875 1110

1 3 6 10 15 20 30 45 60 110 s 110 150s 150 220 s 220 300 s 380 s

se odnosi na izolaciju u zraku, izmedu vodiEa i zemlje. Na taj naEin ispituju se npr. potporni i provodni izolatori, izolatori za nadzemne vodove, sklopke, otvoreni kontakti sklopaka i rastavljaEa itd.

27

1,15 395 7 11,5 17,5 23 35 52 70 125 125 170 170 250 250 330 420

Nazivni napon kV

1 3 6 10 20 35 60 110 220

Podnosivi udarni

Najmanji razmak dijelova pod naponom

g 2 ' 3 %

20 45 60 75 95 125 170 250 325 450 550 650 750 900 1050 1150 1425

Podnosivi napon kroz 1 min

u zgradi mrn

40 75 100

napon

B m

B A

-0 m o >

23 52

-70 85 100 145 195 290 375 520 630 750 860 1040 1200 1320 1640

A rasta- viSta

F kV

15 25 35 45 60 75 100 145 190 250 310 370 440 535 620 750 900

na otvorenom mm

- - -

125 180 180 260

B izolatori i

aparati

kV

10 22 33 42 53 64 86 119 152 210 262 280 350 405 505 545 750

300 470 800 -

C , transf.

kondenzatori

kV

3.5 10 24 30 40 50 70 90 120 175 220 240 300 355 440 480 640

D

kabeli

kV

- 6 11 17 25 30 45 70 90 - - - - - - - -

400 580 1000 2200

E izolato-

niAzfam- ne vo-

dove

- 21 27 35 45 55 75 105 140 185 230 275 325 395 460 510 630

S odrezanim valom ispituje se sa 6 udarnih valova ovim redom: 2 puna udarna vala 1/50 ys, 2 odrezana vala, kojih je tjemena vrijednost jednaka vrijednostirna u tab. 1.4, ali je paralelno iskriSte na ispitivanom aparatu udeSeno tako da p~obi je u razmaku od 2 do 4 mikrosekunde, te 2 puna udarna vala 1/50 ps. Prilikom ispitivanja s punim udarnirn valovima iskri- Ste je razmaknuto da ne nastane proboj. Ni pri jednom od 6 udara ne smije nastati preskok, odnosno proboj u unutragnjosti ispitivane na- prave. Takvo ispitivanje odnosi se na krute, tekuCe i stlaEene izolacije (npr unutarnja izolacija transformatora, kabela, kondenzatora) i na sve zatvorene i teSko pristupafne preskoEne staze u zraku, na prekidna mjesta ra- stavljaEa, sklopaka, osiguraEa i sl.

Za ispitivanje izmjeniEnim naponom frekvencije 50 Hz odredeni su podnosivi naponi u ovisnosti o ispitivanom uredaju ili aparatu.

Da bi se osigurala postrojenja od preskoka izmedu faza i izmedu neke I od faza i uzemljenih dijelova, propisanisu (tab. 1.5) najmanji medusobni

u omski (djelatni) otpor 7 7 7 induktivitet, induktivni - otpor

dvonamotni transfor- - kapacitet, kapacitivni mator

otpor

m I

uEinski rastavljaf

I transformator u Stednom odvodnik prenapona

visokofrekventna priguSnica

regulacioni dvonarnotni priguSnica za srnanjenje transformator struja kratkog spoja

osiguraf

razmaci faza ili najmanji razmaci izmedu neke od faza i uzemljenih dijelova. Razmaci u tab. 1.5. vrijede za dijelove postrojenja koja se ne ispituju podnosivim naponima. Spomenuti razmaci ne vrijede npr. za sklopke, rastavljafe i sl. koji su ispitani na propisani podnosivi napon.

I

B. Struje

Pri izboru aparata i dimenzioniranju dijelova rasklopnih postrojenja treba razlikovati nazivnu struju i struje za vrijeme kratkog spoja.

Nazivna struja je ona koja moie neogranifeno dugo vremena teCi kroz aparat, stroj ili vodif, a da ne dode do njihova oSteCenja. To medutim ne znaEi da u normalnom pogonu za neko kraCe vrijeme ne smije kroz spomenute dijelove postrojenja teCi i veCa struja od nazivne bez opasnosti da dode do oSteCenja.

U sluEaju kratkog spoja razlikujemo udarnu struju kratkog spoja, rasklopnu struju i struju mjerodavnu za ugrij avanje za vrijeme kratkog spoja. VeliEina tih struja ovisi o mreii u kojoj Ce biti izgradeno rasklopno

P ? ? I n ~okazn i instrument W 6 genera, boltmetar)

reaistracioni instrument

11 11 11 stmjni transformator brojilo (djeiatne energije)

& signalna iarulja I

strujni transformator s dvije jezgre P signalna truba

uzemljenje 4

slog jednopolno izolira- relej (optenito) nih naponskih transfor- m A matora ''e nadstrujni relej

slog dvopolno izoliranih distantni relej ; t ~ n s k i h transforma-

m " usmjereni relej

priguinica u 0-taEki trans- kratki spoj, proboj ili preskok Q

Slika 1.5. Upotrebljeni grafitki sirnboli

28

Slika 1.5. (nastavak). Upotrebljeni grafiEki simboli

gdje je I efektivna vrijednost struje, o kruina frekvencija, a q~ oznaeava poloiaj vektora I R u momentu t = 0. Kad uzmemo u obzir sl. 2.2. za momentane vrijednosti struja u fazama S i T, dobivamo

Postavljeno je I = I R = I S = I T , jer su efektivne vrijednosti struja u svim trim fazama medusobno jednake.

Slika 2.2. Struje u trofaznom simetri- Enom sistemu

Sinusnu funkciju moiemo prikazati u kompleksnoj ravnini vektorom modula I i argumenta cp, pa za struju u fazi R imamo

I R = I (COS y + j sin 1 p ) . . . (2.2a)

dok za struje u ostalim dvjema fazama dobivamo

I T = I cos y-- + j s i n y-- [ ( '3 ( Y ) ] . . . jer je za struju u fazi R argument q = y, a u ostalim fazama cp = y -

2 n --- 4 n 3

, odnosno cp = y - -- . Izraze (2.2) moiemo pisati i na slijedebi 3

Uvedimo jog operator a, koji ima vrijednost

Q = 1 /2n/3 = ei 2"/3= -

2n 2n = cos - + j sin - = - 0,500 + j 0,866 . . . (2.4)

3 3 #

2 n Mnoienje s operatorom a znari dakle zakretanje vektora za kut - (120°) 3 u pozitivnom smislu (sl. 2.2). Polazefi od (2.4) moiemo odrediti i vrijednost potencija operatora a. Tako je

- - cos - 4n i- j sin - 4n = - 0,500 - j 0,866, 3

. . . (2.5) 3

Dalje je as = (ej2n1S)S = ej6dS = ej2x=

= cos 2n + j sin 2n = 1

Za a4 moiemo postaviti

= ( 4 2n13)4 = ,j 8r lS = 4 ( 2 r + Z r / S ) =

2n 2n = cos - + j sin - = a

3 3 . . . (2.7)

Analogno dobivamo za viie potencije, pa je

l = a o = a s = a s - - . . . . . = a s n

a = a 4 = a 7 = ..... = a(3n+l)

a2= Q 5 - - a 8 = ..... = a(Sn +2)

Na isti naEin kao Sto se odreduju vrijednosti za pozitivne potencije, mogu se odrediti i vrijednosti za negativne potencije, pa je 6' = a2, 6 2 = 2% 4n

a i c i s = 1, jer se npr. zakretanjem za - - i zakretanjem za - 3 3 dolazi do istog poloiaja vektora. Prema tome opiri izrazi (2.8) vrijede za svaki cijeli pozitivni ili negativni broj.

Uzmemo li dakle u obzir (2.3) i (2.8), moiemo napisati izraze za struje u ovom obliku

I B = I ej* . . . (2.9a)

3 Vlsokonaponska rasklopna postrojenja 33

Kao Sto je poznato, u simetrifnom je trofaznom sistemu

IR + Is + IT = 0 , . . (2.10)

pa uvrStavanjem vrijednosti iz (2.9) dobivamo

Sto je i ispunjeno, jer je

l + a + a 2 = 0 . . . (2.12)

Sto se moie i pokazati uvrStavanjem vrijednosti iz (2.4) i (2,5).

B. NesimetriEni trofazni sistem

Ako se opteretenje faza medusobno razlikuje, govorimo o nesimetrifnom sistemu. To moie biti posljedica nejednakih impedancija u pojedinim fazama ili nejednakih elektromotornih sila, odnosno to moie biti posljedica i nejednakih impedancija i elektromotornih sila. No u velikaj ve6ini praktifkih slufajeva moiemo medutim pretpostaviti da su u normalnom pogonu sve tri faze jednako opterekene (iznimke su sistemi sa znatnim udjelom jednofaznih lufnih peki u elektrometalurikoj industriji) i da su impedancije faza medusobno jednake. Nasuprot tome u slufaju kvara u mreii (npr. kratak spoj izmedu dvije faze) dolazi do nesimetrifnih opterekenja, pa da bismo upoznali prilike za vrijeme kvara, neophodno moramo povlavati metode prorafuna nesimetrifnih sistema.

U nesimetrifnom sistemu nije moguke prilike u mreii odrediti promatranjem stanja samo u jednoj fazi, pa nije moguke ni trofaznu mreiu neposredno zamijeniti s ekvivalentnom jednofaznom shemom. S druge pak strane, odredivanje prilika u nesimetrifnom sistemu na osnovu trofazne sheme zahtijevalo bi duge rafune. Rastavljanjem trofaznog nesimetrifnog sistema u tri simetrifna trofazna sistema, koja se mogu prikazati sa tri jednofazne sheme, postiie se medutim znatno pojednostavnjenje rafuna.

Moie se pokazati da se tri kakva god vektora mogu zamijeniti sa tri sistema vektora (sl. 2.3):

trofaznim simetrifnim sistemom s redoslijedom faza kao u simetrifnom trofaznom sistemu - nazovimo ga direktnim sistemom,

Oirektni siitem lnvermi sistem Nulfi sistem

trofaznim simetrifnim sistemom s obrnutim redoslijedom faza od onog u simetrifnom trofaznom sistemu - nazovimo ga inverznim sistemom.

trima vektorima istog modula i istog argumenta - nazovimo ga nul- tirn sistemom.

Upotrebom operatora a moiemo prikazati velifine u direktnom sistemu izrazima

IRd = Id Isa = a2 Id ITd = a Id

Za inverzni sistem vrijede relacije

dok za nulti sistem vrijedi

U (2.13) struja direktnog sistema u fazi R oznafena je samo sa Id bez oznake faze. To je ufinjeno i za struje invennog i nultog sistema. Prema tome Id, Ii i I. znafe struje direktnog, inverznog, odnosno nultog sistema u fazi R. Takvo oznafavanje zadriat kemo i u daljnjim razmatranjima.

Zbrajanjem triju komponenata jedne faze dobivamo stvarnu velifinu - u naSem slufaju struju - u toj fazi. Prema tome je

Iz relacija (2.16) odredujemo izraze pomoku kojih moiemo za zadane struje (ili napone) u pojedinim fazama odrediti simetrifne komponente struja (ili napona).

Ako zbrojimo tri jednadibe (2.16) dobivamo

a uzmemo li u obzir (2.12), za nultu komponentu imamo

Da odredimo direktnu komponentu, pomnoiimo (2.16b) sa a, a (2,16c) sa aP, te zbrojimo te dvije jednadibe sa (2.16a). Tada dobivamo

Slika 2.3. SimetriEne komponente pri Eemu je uzeta u obzir relacija (2.12), te da je as = 1 i a' = a.

Pri odredivanju inverme komponente mnoiimo (2.16b) sa a2, a (2.16~) sa a, pa iz zbroja tih jednadiba sa (2.16~) dobivamo

Pomotu izraza (2.18) mogu se dakle odrediti simetrihe komponente nesimetriEnog trofaznog sistema, a pomdu izraza (2.16) struje u fazama pomoCu simetrifnih komponenata.

Na sl. 2.4. prikazano je grafifko odredivanje simetriEnih komponenata, koje se osniva na izrazima (2.18). Prikazana konstrukcija donekle pojednostavnjuje grafifko odredivanje. Najprije se ucrta struja u fazi S, na nju struja u fazi R, a na ovu struja u fazi T. Zbroj struja - prema

Oirektnl sistem lnverznl sistem Nultl sistem

c) Slika 2.4. Primjer odredivanja simetrifnih komponenata

(2.18a) - prikazuje trostruku vrijednost nulte. komponente 1,. Da se odredi direktna i inverzna komponenta, nacrtaju se krugovi oko vrha struje Is i poEetka struje IT, Sto omoguCava jednostavno odredivaxije vektora aIs i a21s odnosno vektora dT i aqT. Spajanjem pofetka vektora aIs s krajem vektora a21T dobivamo trostruku direktnu komponentu, jer ona predstavlja zbroj vektora a I , IR i aqT, a to je baS 31d (2.18b). Spajanjem pofetka vektora a21s s krajem vektora aIT, dobivamo trostruku inverznu komponentu, jer je to upravo - prema (2.18~) - 31i. PoznavajuCi veli- Einu i smjer 31d, 3& i 31, moiemo nacrtati direktni, inverzni i nulti sistem simetriEnih komponenata, s tim - kako je veC naglaSeno - da smjer odredenih komponenata odgovara smjeru u fazi R.

Na sl. 2.5. i 2.6. odredene su - radi primjera - simetriEne komponente za jednofazno i dvofazno opterekenje.

Nulta komponenta moie se pojaviti samo onda kad je suma struja u fazama razliEita od nule (sl. 2.4. i 2.5), a to se moie dogoditi kad osim triju faza postoji moguCnost zatvaranja strujnog kruga i preko fetvrtog voda (nulti vodif, uzemljenje). I

D~rektnr srstem lnverlni sistem Nulti srstem

- 4'7 - r, -- I,,

c) Slika 2.5. Odredivanje simetrifnih komponenata za

sluEaj jednofaznog optereeenja

Direktni sistem hvermi sistem

0) 6) c)

Slika 2.6. Odredivanje simettitnih komponenata za slutaj dvofaznog opteredenja

3 7

Naravno da se odredivanje simetrifnih komponenata moie provesti i analitifki, koristeCi opet izraze (2.18).

Da to ilustriramo, posluiimo se primjerom na sl. 2.4. Struje u fazama su

I, = 30,OO (cos 0' + j sin 0') = 30,OO

I s = 25,OO (cos 135' + j sin 135') = - 17,68 + j 17,68

IT = 40,OO (cos 90' f j sin 90') = j 40,OO

Iz relacije (2.18a) dobivamo

Da bismo odredili direktnu komponentu prema (2.18b), izraEunajmo najprije slijedebe veliPine

a Is = 25,00/135' f 120' = 25,00/255' =

= 25,OO (cos 255' + j sin 255') =

- - - 6,47 - j 24,15

a21T = 40,OO /90° f 240' = 40,O /3300 =

= 40,OO (cos 330' f j sin 330') =

= 34,64 - j 20,OO

UvrStavanjem u (2.18b) dobivamo

Da bismo odredili inverznu komponentu prema (2.18c), izraEunajmo velifine

a21s = 25,00/135' + 240' = 25,00/375' = 25,OO /15' =

= 25,OO (cos 15' + j sin 15') =

= 24,15 + j 6,47

a IT = 40,OO /90° f 120' = 40,00/2100 =

= 40,OO (cos 210' + j sin 210') =

Dakle, prema (2.18~) dobivamo

U dosadaSnjim razmatranjima prikazani su odnosi za struje; izvedeni odnosi medutim vrijede i za napone i za elektromotorne sile u trofaznom sistemu.

I C. Ekvivalentne jednofazne sheme I

Rastavljanjem na simetriEne komponente moguCe je prilike u nesime- triEnom sistemu prikazati sa tri trofama sistema (sl. 2.7). Tada je moguCe

- 0 -. Slika 2.7. Trofazne sherne sistema sirnetrienih komponenata

definirati impedancije, koje nazivamo direktnom (Zd), inverznom (Zi) i nultom (Z,). U prva dva sluEaja potreban je trofazni simetrirni napon, dok je za odredivanje nulte impedancije potreban jednofazni napon.

Slika. 2.8. Jednofazne ekvivalentne sheme sistema shetr i rnih komponenata

Mjesto da radimo s trofaznim shemarna, pogodnije je upotrijebiti jedno- fame ekvivalentne sheme (sl, 2.8). Za pojedine sheme moiemo postaviti naponske jednadibe

Ako medutim pretpostavimo, Sto je najfeSCi slufaj, da na mreiu djeluje simetrifni sistem elektromotornih sila, moiemo postaviti Ei = 0 i E, = 0, pa naponske jednadibe glase

Vd = Ed - Id Zd . . . (2.20a)

v. = -1. z. 1 1 . . . (2.20b)

v, = - I, z. . . . (2.20~)

39

Pomodu jednofaznih ekvivalentnih shema mogu se - kako femo kasnije vidjeti - odrediti veliEine struja i napona u nesimetriEno opterecenim mreiama. No najprije je potrebno znati odrediti velifine impedancija u pojedinim jednofaznim ekvivalentnim shemarna.

2.2. Zanemarenje djelatnih otpora

Odredivanje struja kratkog spoja u visokonaponskim mreiama moiemo provesti s dovoljnom taEnoSCu, ako mjesto s impedancijama raEunamo samo s reaktancijama. Tako odredene struje kratkog spoja veCe su od stvarnih struja. Razliku (apsolutnu pogregku) moiemo odrediti iz relacije

dok se relativna pogregka hi dobiva dijeljenjem apsolutne pogreSke s taE- nom vrijednoifu, pa je

Ovisnost relativne pogreSke o omjeru RIX prikazana je na sl. 2.9. Smatra se da je prilikom odredivanja strujs kratkog spoja postignuta

dovoljna taEnost i uz zanemarenje djelatnog otpora, ako je

X arc tg - > 60" . . . (2.23)

R

odnosno, ako je

Sto odgovara jsl. 2.9) pogreSci neSto vedoj od 15O10. Spomenuti uvjet normalno je uvijek ispunjen u visokonaponskim

mreiama.

Tako se za sinhrone generatore (Lit. 22) omjer RIX krede u granicama

a za transformatore imamo srednje vrijednosti u ovisnosti o nazivnoj snazi

2,5 MVA 0,100 10 MVA 0,075 50 MVA 0,040

100 MVA 0,030 250 MVA 0,025

Za zraEne vodove omjer R / X nalazi se u granicama

od 0,10 do 0,50 dok je za kabele

od 0,30 do 1,00

Slika 2.9. Ovisnost pogreSke pri odredivanju struje kratkog spoja uz zanemarenje djelatnog otpora o omjeru djelatnog otpora (R) i reak-

tancije ( X )

2.3. REAKTANCIJE SINHRONIH GENERATORA

A. OdrZanje toka i vremenska konstanta

Pri svakoj brzoj promjeni stanja mora se rafunati s magnetskom tro- moSCu, jer se magnetski tok ne moie naglo promijeniti.

Po drugom Kirchhoffovom zakonu moiemo, naime, postaviti za strujni krug s djelatnim otporom i induktivitetom

Ri + 3 = e, . . . (2 .24) dt

gdje su i i e momentane vrijednosti struja i napona, R djelatni otpor, a cp momentana vrijednost toka obuhvacenog svitkom u strujnom krugu.

Integriranjem od 0 do A t dobivamo

At At ~ j i dt + =/ e dt . . . (2.25)

0 0

Za sluEaj kad je A t + - 0 , oba integrala takoder teie k nuli, pa i A cp teii k nuli. U posebnom slufaju, kad je R = 0 i e = 0 , Sto postiiemo premogtenjem izvora napona, izraz (2.24) glasi

a odatle p = konst.

To znaEi da se tok obuhvaden namotom s djelatnim otporom ne moie brzo promijeniti (A cp -+ O), d'ok bi tok obuhvafen namotom bez djelatnog otpora sta1n.o ostao nepromijenjen (40 = konst). . -

Pogledajrno na dva jednostavna primjera posljedice magnetske tromosti.

Zamislimo relej sa ieljeznom jezgrom i s namotom prikljueenim na akumulatorsku bateriju (sl. 2.10). Pretpostavimo da je pomiEna kotva pri- slonjena uz jezgru. Struja kroz namot odredena je tada naponom baterije i djelatnim otporom namota (i, = EIR). Pretpostavimo dalje da cemo u

Slika 2.10. Promjena struje u namotu releja prouzrokovana trenutnim odmicanjem kotve u momentu ( t i ) i trenutnim primica-

njem kotve u momentu (t2)

momentu t, naglo odmaknuti kotvu od jezgre. Taj pomak dovodi do pove- Canja zraEnog raspora izmedu jezgre i kotve &._.._ Sto poveCava .._. __ ._.. - ma_gne$ki otpor u Kru 11. H U ~ U C ~ cia se magneEE'TGk ne moze naglo promijeniti, kSz'ev- ljezo k z r a m ~ r p r o t j e c a t Ce n e p o s r e ~ ~ ~ b - i m ~ ~ ~ i 'akdt<iiiiii Toma<O-i-plii:5e odmicailjq. .a-..t6 .tjiti magi i6e. Sarii6'-kai- &o-,rbi.-hamot p-fo~cve-S:a-as~r-ii ~--~E6,V5-C;i-j-e '-Ghk-&avoja , a biti .

..----, - ... . . - .- "odrzi istito&.~.~oredpovecanja, m.agn,e€sk,cg..otp.ora. Nakon naglog pove- Canja stru'e neposr'edm nakon odmicanja kotve struja-.EC-u-n3motuop-a- I .. - - . ..* ati&ok.ne postigne vrijednost io koju je imala prije odmicanja kotve. . Za .. -. -.

to vrijemq i magnetski tokopada~ .a'%nergija niagrietslibg toka tr@i 2 % ~ ...

djelatnom..otporu n a m o w i i i i a h d - - ' 5 t ~ p o ~ T g n e m o shcionarno stanje nag10 pRrirn&nem9.. kotvu jezgri . (moment t, na. 37:3:10); neb$ . ni tada ' u - prvom trenutku d o 5 do promjene magnetskog-toka, iako- Ce se s m ~ j i t i mG6_kLYit$5r: T a F v ~ ~ ~ ~ k ~ . T f ~ ~ . ~ ; ~ ~ n ~ ~ j q s ~ r u j e . ~ u ~ n a m o ~ u , koja Ce postepeno rasti, dok opet ne postigne F j e . ost ii,-kad Cei to1 postiCi LriZjSEsT-ki5jTi . -. -. . . ;ie~.itiiaoFpCj6.~~canja -kotve.

U drugom primleru pmmotrimo prilike u transformatoru kojemu j e r i m a m ~ a m ~ o ~ ~ ~ ~ l j u ~ ~ n - ~ i - ~ ~ u , ~ a - s e k ~ ~ ~ ~ ~ e ~ s ~ z ~ e , ; s i i 5cvbrene. k se &?g@i~i. u transf~rZ$t@i~~akii hi+kp-spqjiflo sekundarne ste-

a k e ? U_normal.nom pogonu, daklei pnj-e nastanka. kratkog .. . .. spoja, izmje- . . .

niEni tok, koji proizvodi struja magnetiziranja, obuhvacen je sekundarnim riam~otom. ~i5tpostavimo da u momcritu nast%ka kratkog-spoja taj tok ni~T-j?dnaknuli. Ako dakle u momentu nastanka kratkog spoja sekun- darrii namot obumac'aa nGki tok, taj tok mora ostati konstantan, uz pretpostavku da je djelatni otpor sekundarnog namota R = 0. htodobno fe izmje- niEni tok obuhvaken primarnim namotom morati i dalje postojati, da bi u primarnom namotu inducirao protuelektromotornu silu, koja se suprotstavlja narinutom naponu iz mreie. Da-bi se odriao ko.nstantan tok u sekundarnom namotu potrebna je istosmjerna struja u sekundarnom namotu. Trenutna. pojavaistosmjerne komponente sekundarne struje izmi- jenih b i a obuhvaken primarnim namotom, kad se ne bi istodobno poja- vili-istosiiljerna: komponenta primarne struje. Osim toga, proizvodnja izmjeniEnog , toka obuhvacenog primarnim nam5toiiC traii izmjeniEnu struju u prirnarnom namotu. Taj bi tok proizveo izmjeniEni tok kroz sekundarni namot, da se nile pojavila i izmjeniEna komponenta sekundarne struje. Prema tome i u primarnom i u sekundarnom namotu teku i isto- smjefna i izmjeniEna komponenta struje kratkog spoja. Izmjenihe komponente struje podriavaju se narinutim naponom i one fe ostati i nakon nestanka istosmjerne komponente struje, k6ja opada kako se energija toka troSi u djelatnom otpol-u namota. VeliEina istosmjerne komponente struje ovisi '~' '~elifini toka obuhvaCenog sekundarnim namotom u momentu nastanka kratkog spoja.

Da karakteriziramo brzinu promjene neke veliEine, obiEno uvodimo pojam vremenske konstante. U strujnom krugu, u kojem su u seriju spojeni otpor R i induktivitet L, kroz koje je u momentu nastanka kratkog spoja tekla struja i,, promjena struje odredena je rjegenjem diferencijalne jednadibe

koje glasi i = i, - tR1L . . . (2.28)

Izraz (2.28) moiemo pisati u obliku i = io -'IT . . . (2.29)

gdje je

vremenslta ko.nstanta strujnog kruga. Omjer induktiviteta (Q s) i djelatnog otpora (Q) ima dimenziju vremena (s). $to znaEi da neki strujni krug ima vremensku konstantu T sekunda? Ako postavimo da je t = T, za izraz (2.29) moci Cemo napisati

jer je e = 2,7182.. . Vremenska je konstanta, dakle, vrijeme nakon kojega ce promjenljiva veliEina opasti na 0,368 poEetne vrijednosti (sl. 2.11). Vre-

menska konstanta moie se definirati i kao vrijeme za koje bi promjenljiva velifina postigla vrijednost nula, ako bi se promjena nastavila onom brzinom koju je imala u prvom momentu (crtkana linija na sl. 2.11). Tangens kuta nagiba tangente imosi

Slika 2.11. Znafenje vrernenske konstante

Jednadiba tangente na krivulju u ta&i t = 0 glasi

odakle se za t = T dobiva i = 0.

Ako poznamo vremensku konstantu, moiemo neposredno odrediti kad Ce biti dostignuta desetina, stotnba itd. poEetne vrijednosti (sl. 2.12). To odredujemo izrazom

i log -+

t = ~ - . . log e

Postavimo li, naime & = 10, dobit Cemo t = 2,303 T, za 20 = 100 dobi- 'l 2

vamo t = 2.2,303 T itd.

Vremensku konstantu moiemo mjesto induktivitetom prikazati i magnetskim tokom, pa je

jer je !P = w Q, = Li, gdje je w broj zavoja.

'Slika 2.12. Krivulja opadanja struje (2.28) u polulogaritarnskorn

di jagrarnu

U izrazu (2.35) imamo i tumaEenje radi Eega bi tok ostao stalno nepromijenjen, ako pretpostavimo da je R = 0. Vremenska konstanta je tada neizmjerno velika, pa Ce i promjenljiva veliEina - u nagem sluEaju tok, a za sluEaj prikazan u (2.28) struja - ostati stalno jednaka ,pEetnoj vrijednosti (i = io).

Naravno da provedena promatranja vrijede i za sluEaj kad razmatrana veliEina postiie neku konaEnu vrijednost razliEitu od nule. Ako tu ko- naEnu vrijednost oznaEimo sa is, a poEetnu vrijednost sa i,, promjenu Clemo moCi prikazati izrazom

gdje prvi Elan predstavlja stacionarnu struju, a drugi Elan prolaznu struju, koja je za t = 0 razlika izmedu poEetne i konaEne vrijednosti struje.

B. Prilike u generatoru za vrijeme trajanja kratkog spoja

Pretpostavimo da uzbudeni sinhroni generator mtira u praznom hodu, dakle s otvorenim stezaljkama. Magnetski tok koji proizvode amperzavoji rotora (uzbudeni namot) obuhvaeen je uzbudnirn namotvm, a dio toga toka

1,

, ,

obuhvaken je i namotom statora. Velifina toka~o.b~~ai..ena&st~t,~,rs~i.m na~o_t_om.ovisi~medusobnom poloiaju rot0ra.i statora. BuduCi da-,.se pri nagloj -,,--.-..- ~romjeni ----... prilika ..--, ...... ne moie naglo promijeniti tok, prilike ,,u gene- : ratoru za vrijeme trajanja kratkog spoja ovisit Ce o tokuobuhvakenom n~m0tom~st.atora u trenutku nastanka kratkog spoja.

Razmotrimo najprije prilike u generatoru, ako kratki spoj na stezalj- lcama nastane u trenutku kad je tok obuhv~statorskim~namatarn. .ma= ksimalan. Poloiaj rotora prema statorskom namotu u trenutku kratkog ---.. spoja prikazan je na sl. 2.13a. Radi bolje preglednosti namot rotora i statora prikazan je sa po jednim zavojem.

I

Slika 2.13. Magnetski tokovi u sinhronom generatoru za vrijeme kratkog spoja ako kratki spoj nastane u momentu kad je tok obuhvafen namotom statora maksimalan; (a) u -momentu nastanka kratkog spoja, (b) fetvrt periode nakon nastanka kratkog

spoja, (c) pola periode nakon nastanka kratkog spoja I

U-trenutku nastanka kratkog spoja u n-.ptu ~ , t + t o r a g . ~ ~ . s t r u j e , j.e-r. i

-- ._ -. . -. I smo pretpostavih da je generator'6ioioi p-nom h~du, .a- i , ,nap~~ nas te-

z a r j k ~ a . j ~ . ~ ~ : ~ ~ e ~ r i . u X , j e r je tokkoji obuhvaka statorski nam0.t-m_a&i- ma&%. Kad ne bi bilo kratkog-Ypoj'a na stezaljkama generatora, tok obuhvaken statorskim namotom mijenjao bi se radi okretanja rotora prema izrazu vs-= .cos 9, gdje je @,, rnaksimalni tok, a 9 kut zakretanja

1 rotora fstvarni kut za generator s jabim parom ~ o l o v a ~ , . a . . e l t i , ..kut.

I za generator s viSe pan polova). Z& nastanka kratkog spoj a na stezalj-' kama, mebutirn, ni tot- i jmvaken n ~ ~ o ~ ~ : s t ~ t o r a a " n i tok objlvaben

E namotom rotora, ne moie se promijeniti, ako p r e t p o s x a o da. Je djelat* i _otpor n a r n ~ . ~ 5 ~ - n i ' R o t o r r : s e okreke i sve je manji dio toka proizve- ! denog pl uzbudnog n,amota obuhvaeeri statorskim namotom, p&se radi

odrianja toka pojavl ju-@~@~au statorsk0.m emdu koja treba. da bude tolika da odrii ukupni _ _ _. . . tok . . . na . Eonstantnoj . . . . . . . veliEini. Cetvrtinu periode

. . . . . 1 ' (19 =?) nakon nasta,nka kratkog spoja (sl. 2.13b) tok pmizveden uzbud- i t ----*-- ... . .

nirn..n=atom.n&.b-itL. obu-hvaken stat.or.s_kig- .n,eoto?, pa ., b e . kr0.z statz_m"at.i_..pPr_qtjecati tolika struja da. protjera onoIiki tok, koli@,;je p.ost9a.o- u trenut.ku:nii$t.~ia Xiatkog spoja. Dal'n'im Ak okretanjem. fotora t n k p r o i z s r e d g n o ~ 1 ~ b ~ g ~ . . n a m o & ~ , a obuhvaken od stators og .n.am_q:@, postaie sve veki, a k i m a suprotan smjer od onog koji. je. h a o u trenutku &astanka k r a k o g s m pa ~t5Ti]a"~Statorskom n-otu i dalje mora rasti. Sada naime ne_s.amo da m o r a ~ o i z v e s t j tok kojil:j:eZ:postojao u tre- p t k u nastanka kratkpg~ spoja,~.neg!goi~~roiua.mpenavoje koji...&C e su-

46 /

rotstaviti magnetskom tooku~~proiz~edenom od uzbudnog namota. S t ru ja f k t ~ e rn?ksj.na!ng .vrijednost .polo.v%XpjiiCide (6.=3 nakon nast- KratEg-spoja, jer se daljnjim zakretanjem rotora ponovno smanjuje tok pioi%eden od uzbudnog namota, a obuhvaken namotom statora. Odria- .- nje03T~5bu5GaCenog statorskim namotom traiit Ce u ovom sluEaju pul- zir$.~m struiu. u st-atpru (sl.L2.14), koju moZemo rastaviti u dvije kom- - -- ponente: istosmjernu (i,') i izmjenifnu, koja se superponira na istosmj ernu kom~onen1.u~

Slika 2.14. Struja u statorskom namotu (is) sinhronog generatora za vrijeme kratkog spoja, ako kratki spoj nastane u momentu (9. = 0) kad tok obuhvafen statorskim namotom (YS) maksimalan (eS napon na stezaljkama. prije kratkog spoja)

'w Promotrho sada prilike u generatoru, kada do kratkog spoja dode u momentu (6 = 0) kad tok obuhvaken statorskim namotom bude jednak nuli ( cp , = 0). Prilike u neoptereCenom generatoru u tom trenutku prikazane su na sl. 2.15a. Buduki da u trenutku kratkog spoja ne postoji tok obuhvaken statorskim namotom, uz pretpostavku da je R = 0, ne smije se ni nakon nastanka kratkog spoja pojaviti tok. Zakretanjem rotora iz poloiaja koji smo oznaEili sa 9 = 0, povekat Ce se tok proizveden namotom mtora, a obuhvaken namotom statora, pa be radi toga da bi se odriao cp, = 0, poteCi kroz kratkospojeni namot statora struja koja ke proizvoditi amperzavoje koji be se suprotstavljati amperzavojima proizve- denim od struje u rotoru. Maksimalni tok proizveden namotom rotora,

z a obuhvaken namotom statora, bit Ce za 9 = - odnosno za poloiaj 2 rotors prikazan na sl. 2.15b, pa Ce u tom trenutku i struja u statorskom namotu morati biti maksimalna (sl. 2.16). Daljnjim zakretanjem rotora, a u trenutku kad je 9 = n, dobi ke rotor u poloiaj prikazan na sl. 2.15c, kada Ce biti cp, = 0, pa Ce i struja u statoru biti is = 0. Daljnjim pomakom rotora tok proizveden namotom rotora, a obuhvaken namotom statora, rast be, ali u izmijenjenom smjeru, pa t e i struja u statorskom namotu, da bi proizvela tok koji se supmtstavlja toku rotora, promijeniti smjer. Radi toga je struja kratkog spoja u statoru izmjenifna struja jednake frekvencije, kao i frekvencija struje opteretenja.

SluEajevi prikazani na sl. 2.13.-2.16. graniEni su sluEajevi pa su, naravno, moguki i svi medusluEajevi, odnosno kratki spoj moie nastati pri bilo kojem poloiaju rotora.

Slika 2.15. Magnetski tokovi u sinhronorn generatoru za vrijerne kratkog spoja, ako kratki spoj nastane u mornentu kad je tok obuhvaCen narnotorn statora jednak nuli.

a) u rnomentu nastanka kratkog spoja b) Cetvrt periode nakon nastanka kratkog spoja C) pola periode nakon nastanka kratkog spoja

U dosadagnjim razmatranjima promatrali smo samo namot jedne faze statora, ali slifnim rezoniranjem dolazimo i do prilika u sinhronom generator~, ako uzmemo u obzir namote svih triju faza koje su raspore- dene po statoru. Tok proizveden namotom rotora miruje u odnosu na rotor, a rotira sinhronom bninonl u odnosu na stator. Ako pretpostavimo da je raspodjela magnetelcog poija u zraEnom rasporu sinusna, tok proizveden namotom rotora moiemo rastaviti u tri toka nepomifna prema statoru, ali vremenski promjenljiva po zakonu sinusa. Ta tri toka medu-

Slika 2.16. Str i~ja u statorskorn narnotu (is) sinhronog generatora za vrijerne kratkog spoja, ako kratki spoj nastane u momentu (8 = 0) kad je tok obuhvafen statorskirn namotorn (cp,) jednak nuli (cp, = 0). (e, napon na stezaljkama generatora prije kratkog

spoja)

sobno su pomaknuta za 1200, a njihove trenutne vrijednosti ovise o poloiaju rotora, pa ih moiemo .prikazati relacijama

( P R ~ = QSln cos Q . . . (2.37a) ( F S ~ = Qsm cos (8 - 120') . . . (2.37b) cprs = QSm cos (19 - 240') . . . (2.37~)

gdje je as, maksimalna vrijednost toka, a 6 kut izmedu uzduine osi polova rotora i osi namota faza R (sl. 2.17). Kut 6 je funkcija vremena, jer je 8 = wt.

Ako npr. nastane kratak spoj u momentu 6 = 60°, tokovi obuhvakeni pojedinim fazama namota statora iznosit be: cp,, = 0,5 a,,, cpss = 0,5 Q,,

- 1,O @,,. Radi magnetske tromosti, a uz pretpostavku da je dje- i (PTS - - latni otpor R = 0, takvi tokovi trajno ke obuhvatati namote pojedinih faza, pa ke se - da bi se takvi tokovi o!riali - pojaviti u pojedinim fazama istosmjerna komponenta struje (is na sl. 2.14). Naravno da ke smjer i veliEina struje ovisiti o smjeru i velifini toka koji treba odr-

05 FAZE R

0 , 0.5 FAZE T

Slika 2.17. Definicije uzduine i poprebe osi, te osi narnota statora u sinhronorn generatoru

iavati, pa se moie pojaviti i slufaj da u jednoj od faza ne bude istosmjerne komponente struje kratkog spoja (u fazi R kad je 6 = 90' i 6 = 270°, u fazi S za 6 = 30' i 210°, a u fazi T za 6 = 150' i 330'). Tok proizveden od rotora, koji dakle rotira sinhronom brzinom, djelovat 6e na statorski namot, pa be taj tok - ovisno o poloiaju robra - nastojati ili oslabiti ili pojaEati tok obuhvaken namotom statora. To na- sto janje, radi odrianja konstantnosti toka, dovest be do pojave izmje- niEne komponente struje kratkog spoja u namotima statczra.Vrijednost izmjenifne komponente struje u pojedinim fazama ovisit be o medusobnom poloiaju rotora i namota tih faza, pa 6e fazni pomak medu strujama u pojedinim fazama iznositi 120'. Na sl. 2.18. prikazane su struje u faznim namotima za slufaj nastanka kratkog spoja u trenutku kad je

= 45'. U svim sluEajevima nacrtani su tokovi koji moraju ostati kon- 'stantni (cpRs, psS i ( P T ~ prikazani punom linijom), kao i tokovi proizvedeni od rotorskog namota, koji bi bili obuhvateni od statorskih namota poje-

1 Visokonaponska rasklopna postrojcnja 49

dinih faza kad ne bi postojao kratki spoj (yR:, yS/ i yT l prikazani crtka- nom linijom nakon nastanka kratkog spoja). U svim sluEajevima izmje- niEna se komponenta struje superponira na istosmjernu komponentu; amplitude izmjeniEnih komponenata struja u svim fazama medusobno su jednake, dok je vrijednost istosmjerne komponente stmje kratkog spoja ovisna o toku u trenutku nastanka kratkog spoja (ovisna dakle o trenutku nastanka kratkog spoja), a suma istosmjernih komponenata struja jednaka je nuli.

Tok obuhvafen rotorskim namotima konstantan je i takav fe ostati i nakon nastanka kratkog spoja, Eemu se suprotstavljaju tokovi statora. Istosmjerna komponenta struje kratkog spoja u statorskim namotima proizvodi tok koji u odnosu na stator hliruje i Eija je indukcija sinusno raspodijeljena u zraEnom rasporu, isto onako kako je to bilo u trenutku kratkog spoja. Tome toku, koji u odnosu na stator miruje, bit fe u rotoru potrebna izmjeniEna struja, da bi se odriao konstantan tok obuhvafen rotorskim namotom. S druge pak strane, izmjeniEne komponente strujs kratkog spoja u trima fazama proizvest fe tri izmjeniEna toka, koji se mogu zamijeniti jednim sinusno rasporedenim tokom, ali koji rotira sinhronom brzinom. U odnosu na rotor, rezultantni tok proizveden od izmje- niEnih komponenata struja kratkog spoja konstantan je tok, koji f e - opet da se odrii tok obuhvafen namotima rotora - trebati u rotorskom namotu istosmjernu struju. Struja u rotoru bit fe dakle sastavljena od istosmjerne i izmjeniEne komponente struje. Pojava j edne i druge komponente struje nefe medutim ovisiti o trenutku nastanka kratkog spoja. Bez obzira na trenutak nastanka kratkog spoja pojavit fe se naime isti tokovi (gledajufi stator kao cjelinu) proizvedeni kako od istosmjerne, tako i od izmjeniEne komponente struje kratkog spoja u statorskim namotima, a cjelokupni tokovi statora (a ne tokovi pojedinih faza) mjerodavni su za pojavu struja u rotorskom namotu.

Sva dosada provedena razmatranja osnivaju se na pretpostavci da su djelatni otpori jednaki nuli. Ako medutim uzmemo u obzir djelatne otpore, nefe se mofi odriati konstantan tok koji je zateen u trenutku kratkog spoja, jer fe se njegova energija troiiti za pokrivanje gubitaka u namotima i ieljezu. Radi toga f e tok za teen u trenutku nastanka kratkog spoja postepeno opadati, dok potpuno ne nestane. Gubici dovode do smanjenja toka proizvedenog od namota statora, pa tok proizveden rotorskim namotom sve viSe prodire u namot statora, dok se konaEno ne uspostavi stanje kao da imamo generator opterefen reaktancijom konstantne veliEine, jer je djelatni otpor namota generatora vrlo malen u odnosu na njegovu reaktanciju. Prema tome i istosmjerna i izmjeniEna

A 'RS

I 'SS

1 komponenta struje kratkog spoja u statoru opadaju, s tom razlikom,

I da istosmjerna komponenta potpuno nestane, dok Ce se izmjeniEna komponenta konaeno stabilizirati i ostati sve dok traje kratak spoj. UzevSi

Faza S

i

'lika 2.18. Strule kratkog s w j a u statorskim namotima za slueaj nastanka kratkog spoja kad je 6 = 450

u obzir utjecaje na rotor, o Eemu je vei. bilo govora, moiemo tvrditi da izmjeniEna komponenta struje u namotu rotora opada kao istosmjerna komponenta struje u statoru, a istosmjerna komponenta struje u rotom kao izmjeniEna komponenta struje u statorskom namotu.

Na sl. 2.19. prikazana je promjena struje kratkog spoja u statorskom namotu za sluEaj kad nema istosmjerne komponente, i za sluEaj kad se ta komponenta pojavljuje.

Potrebno je da sada odredimo izraze za induktivitete i meduinduktivitete.

Induktivitet faznog namota mijenja se s poloiajem rotora; najveti je kad se uzduina os rotora poklopi s osi namota, a najmanji kad popreEna os padne zajedno s osi namota. Period promjene jest 180°, a maksimum za fazu R pojavljuje se pri 9 = O0 i 6 = 180'. Takav zahtjev zadovo- voljava izraz

LR = Go + LR' cos 26 . . . (2.40a)

Takva promjena induktiviteta (Lit. 4) dobro odgovara stvarnim promjenama (sl. 2.23).

Gore navedeni izraz potjeEe iz slijedetih razmatranja. Induktivitet faze R proporcionalan je toku koji proizvodi struja toga namota, dok su ostali namoti bez struje. Taj tok moiemo podijeliti u dva dijela: dio VIR, koji se zatvara u samom statoru, i dio (P~R, koji prelazi u rotor, pa je radi toga ovisan o poloiaju rotora prema namotu faze R. Dio toka (PZR moiemo prikazati relacijom

(PIR = L ~ R i~ . . . (2.41)

Drugi dio toka, da bi se uzelo u obzir kretanje rotora, treba rastaviti u uzduinu i popreEnu komponentu toka. Buduki da je protjecanje sinusno rasporedeno na obodu statora, moiemo raEunati da u smjeru uzduine osi djeluje protjecanje OR cos 9, koje proizvodi tok y ~ d , a da u smjeru popreEne osi djeluje protjecanje - OR sin 8, koje proizvodi tok (PR~. Kad bi se uzduina os poklapala s osi namota, toku y ~ d odgo,varao bi induktivitet LRd. Buduki da ta poklapanja trajno ne postoje, odnosno javljaju se samo u pojedinim momentima, za te tokove moiemo postaviti

( P R ~ = LRd iR cos 8 . . . (2.42a)

qRp = - LRP iR sin 9 . . . (2.42b)

To su tokovi u uzduinoj i poprehoj osi, a da se dobije tok faze R treba te tokove projicirati u 0s R, pa za tok koji prelazi u rotor imamo

( P 2 ~ = ( P R ~ COS 8 - ( P R ~ sin 9 . . . (2.43)

a odatle yPR = LRd iR cos2 8 + LRq iR sin2 9 . . . (2.44)

Ukupan tok koji obuhvaka fazu R, a proizveden je strujom iste faze, dobiva se kao zbroj tokova V l R (2.41) i (P,R (2.44), pa je

yn = LR iR = (LIR LRd cos2 9 + La sin2 9) iR . . . (2.45)

Iz (2.45) se vidi da je induktivitet faze R jednak izrazu u zagradi, pa pojednostavnjanjem dobivamo

1 LR = L ~ R + -j- ( L R ~ + LRJ +

Kad usporedimo taj izraz sa (2.40a), dobivamo da je

Za fazu S imamo sliEno, ali s tom razlikom da se maksimum postiie za 9 = 120' i 300°, jer je os faze S prema osi faze R zakrenuta za 120'. Izraz za induktivitet faze S dakle glasi

~ n a l o g n o tome, za fazu T imamo (faza T zakrenuta je prema fazi R za ,240' ili za -120')

Buduki da su svi namoti na statoru izvedeni jednako, mora biti

LRo = Lso = LTo = Lo . . . (2.48) kao i

LR1 = L{ = L; = L1 . . . (2.49)

pa su izrazi za induktivitete faza

Ls = Lo + L, cos 2 (9 - 120°) . . . (2.50b) LT .= Lo + LI cos 2 (9 + 120') . . . (2.50~)

Medusobni induktivitet namota dviju faza takoder se mijenja s poloiajem rotora, pa njegovu vrijednost moierno odrediti slienirn postupkom kao i induktivitet faznog namota. I sada nloiemo tok koji proizvodi struja iR, a obuhvata ga namot faze S, podijeliti u dva dijela: dio (PISR, koji se zatvara u statoru, i dio (P~sR, koji prelazi u rotor. Dio toka u statoru imosi

dok tokove koji prelaze u rotor moiemo - kao i prije - rastaviti u uzduinu yRd (2.42a) i popreEnu (PR,, (2.42b) komponentu. To su tokovi proizvedeni strujom iR, a da se dobije tok obuhvaken namotom faze .S, treba te tokove projicirati na os faze S. Prema tome tok proizveden strujom u fazi R koji prelazi u rotor, a obuhvaken je namotom faze S, iznosi

(P~SR = y ~ d cos (8 - 120') - yRq sin (8 - 120') ,. . . . (2.52)

jer je os faze S za 120' zakrenuta prema osi faze R, pa je - uzevSi u obzir relacije (2.42a) i (2.42b). -

(P?sR = LRd iR cos 9 cos (8 - 120') + t L,, ia sin 6 sin (0 - 120') . . . (2.53)

Ukupan tok proizveden strujom iR, a obuhvaCen namotom faze S, iznosi dakle

~ S R = Mh's iR = [MISR t L R ~ cos fl cos (fi - 120°) t + L~~ sin 8 sin (8 - 120°)] iR . . . (2.54)

lz (2.54) dolazimo do izraza za meduinduktivitet

LRd-LRq cos (2 8- 120°), + 2

k0j.i analogno izrazu (2.40) moiemo pisati

MSR = - MSRo + LR' cos .(2 8 - 120°) u kojemu je

LR,Z + L R ~ MSRO = - M~~~ +

1 dok je LR' = - (LRd - Lap), kao i u izrazu (2.47b).

2

Radi simetrienosti izvedbe .i radi jednakog medusobnog djelovanja moiemo postaviti

MSRo = MRSo = MRTo = MTRo = MSTo = MTSo = Ma . . . (2.57)

pa kad uzmemo u obzir medusobni pomak osi faznih namota, meduinduktiviteti iznose

MTn = MRT = - Mo + L1 cos (2 8 + 120') . . . (2.58~)

I sada se promjena meduinduktiviteta u ovisnosti o poloiaju rotora dobro poklapa s promjenom odredenom prema (2.58). To pokazuje i sl. 2.24 (Lit. 4), kaja vrijedi za isti agregat kao i sl. 2.23.

Induktiviteti namota na rotoru L,, Led, Lvq konstantni su uz veC spomenute pretpostavke (zanemarenje utjecaja utora na statoru i zanemarenje zasieenja ieljeza). To vrijedi i za meduinduktivitet Mmpd izmedu uzbudnog namota i uzduinog priguSnog namota.

Meduinduktivitet izmedu uzbudnog namota i namota faze R bit be najveei kad se uzduina os poklopi s osi faze R. Zakretanjem za 180° od toga poloiaja bit 6e postignut isti meduinduktivitet, ali suprotna predznaka. Promjena je sinusna. Meduinduktivitet izmedu faze R i uzbudnog namota iznosi, dakle

MmR = M, cos 9. . . . (2.59)

gdje je Mm maksimalna vrijednost meduinduktiviteta. Ako uzmemo u obzir pomak medu osima pojedinih faza, t e Einjenicu da se za sve faze pojavljuje isti maksimalni meduinduktivitet, meduinduktiviteti izmedu uzbudnog namota i pojedinih faza h o s e

Potpuno iste odnose imamo za meduinduktivitete izmedu uzduinog priguSnog namota i namota pojedinih faza, pa je

Mudn = MRud = Mud COS 9. . . . (2.60a)

Muds = Msed = Mpd cos (8 - 120°) . . . (2.60b)

- Mud COS (fi + 120') M p r i ~ = M ~ p d - . . . (2.60~) r

Slika 2.24. Primjer promjene meduinduktiviteta izmedu faze R i S u ovisnosti o poloiaju rotora. TaEke prikazuju rezultate mjerenja na sinhronom motoru 15 kVA, 220 V, 1800 okrlmin. Mjerene vrijednosti dobro se poklapaju s teoretskom promjenom MRS = - - 1,14 + 0,796 COS (29 -120')

m H (Lit. 4)

Slika 2.23. Primjer promjene induktiviteta faze R u ovisnosti o poloiaju rotora. Tafke prikazuju rezultate mjerenja La sinhronom motoru 15 kVA, 220 V, 1800 okrlmin. Mjerene vrijednosti dobro se poklapaju s teoretskom promjenom LR = 2,36 + 0,796 cos (29) mH

(Lit. 4)

KonaEno, sliEne odnose imamo za meduinduktivitete izmedu poprefnog priguinog namota i namota pojedinih faza, ali s tom razlikoln da je popreena os pomaknuta za 90°, pa je

M p q ~ = MEpB = - M,, sin 9 . . . (2.61a)

Mp,s = Msvq = - M,, sin (6 - 120') . . . (2.61b)

M p q ~ = MT~,, = - MOg sin (6 + 120') . . . (2.61~)

U relacijama (2.60) i (2.61) Mpd i MPO znaEe maksimalne meduinduktivitete. UvrStavanjem vrijednosti induktiviteta i meduinduktiviteta u izraze

za tokove (2.38), dobivamo za tokove obuhvaeene faznim namotima

pn = - Lo iR + M, (is + iT) - L1 iR cos 26 - - L, is cos (26 - 120') - L, iT cos (26 + 120') + + (M, i, + Mvd ipd) cos 6 - M,, i,, sin 6 . . . (2.62a)

qs = - Lo is + M, (iR + iT) - L, iR cos (2 6 - 120°) - -L1is CCXS (26-120')-LliT COS 2 6 + + (M, in, + Mpd ipd) cos (6 - 120') - - M,, i,, sin (6 - 120') , . . (2.62b)

qT = -Lo iT + M, (iR + is) - L1 iR cos (2 6 + 120') - - Ll is COS 2 6 - L, iT COS (2 6 + 120') + + (M, i, + Mpd ipd) cos (6 + 120') - - M,, i,, sin (6 + 120') . . . (2.62~)

UvrStavanjem u (2.39) vrijednosti za induktivitete i meduinduktivitete dobivamo izraze za tokove obuhvaeene namotima na rotoru

y, = - M, [iH cos 6 + is cos (6 - 120°) + + iT cos (6 + 120°)] + L, i, + Mmod ivd . . . (2.63a)

q v d = - Mpd [in cos 6 + is cos (6 - 120°) + + iT cos (6 + 120°)] + Mmpd i, + Lqd ivd . , . (2.63b)

ypq = - Mpq [iR sin 9 + is sin (6 - 120°) + + iT sin (6 + 1 20°)] + , L,, is, . . . (2.63~) I Izrazi za tokove u sinhronom generatoru mogu se znatno pojednostav-

niti transformacijom varijabla. To znaEi, uvest 6e se fiktivne struje definirane stvarnim strujama, pa Ce se - u nGem sluEaju - tokovi prikazati pomoCu novih varijabla. Jednadibe se tada mogu rijeSiti za nove varijable, a iz tih rjeSenja odreduju se - poznavajuki vezu izmedu novih i starih varijabla - stvarne struje. Analogno se mogu uvesti fiktivni tokovi

I i fiktivni naponi. Supstituciju novih varijabla treba - u opeem sluEaju - promatrati kao posve matematiEku operaciju, .pa nije ni potrebna fizikalna interpretacija fiktivnih odnosa supstituiranih veliEina. U ovom sluEaju, me-

I dutim, upotrebljena transformacija varijabla moie se fizikalno interpre-

I tirati, o Eemu Ce jog biti govora. Upoznajmo se prije toga s novim fiktivnim strujama, s kojima bemo zamijeniti stvarne struje u statorskim namo- i I

tima. ~ t v a r h e struje moiemo prikazati izrazima u kojima su id, iq i io nove fiktivne struje

iR = id cos 6 - i, sin 6 + i, . . . (2.64a)

is = id cos (6 - 120°) - iq sin (6 - 120') + i, . . . (2.64b)

iT = id cos (6 + 120°) -i, sin (6 + 120') + i, . . . (2.64~)

Struje u rotorskim namotima ostaju nepromijenjene. Ako izraz za iR (2.64a) pomnoiimo sa cos 6, onaj za is (2.64b) sa

cos (6 - 120°), a izraz za ir (2.64~) sa cos (6+ 120°), te ako sve tri tako dobivene jednadibe zbrojimo, dobit Cemo novu varijablu id. Na isti naein dobivamo novu struju i,, s razlikom da jednadibe (2.64) treba mnoiiti sa sin 6, sin (6 - 120°), odnosno sa sin (6 + 120'). Nova struja i, dobiva se zbrajanjem triju jednadiba (2.64). Prilikom odredivanja novih struja id, i, i i, treba uzeti u obzir i slijedefe relacije

sin 6 cos 6 + sin (6 - 120°) cos (6 - 120') + + sin (6 + 120') cos (6 + 120°) = 0 . . . (2.65~)

cos 6 + cos (6- 120') + c.os (6 + 120') = 0 . . . (2.65d)

sin 6 + sin (6- 120') + sin (6 + 120°) = 0 . . . (2.65e)

Noae su struje, dakle

2 id = - [iR cos 6 + is cos (6 - 120') +

3 + iT cos (6 + 120°)1 . . . (2.66a)

2 = - - P [in sin 6 + is sin (6 - 120') +

+ iT sin (6 + 120°)] . . . (2.66bj

Kao Sto moiemo provesti transformaciju varijabla za struje, tako moiemo i za tokove. Za nove tokove qd, qq i p, moiemo napisati izraze analogne izrazima (2.66) s tim, da mjesto iR, is i iT piSemo q ~ , qs i q ~ . Tada dobivamo

2 cp, = 3 [qR cos 6 + q~ cos (6 - 120') +

+ c p ~ COS (6 + 120°)]

2 V, = - - [ c p n . sin9 + ~s sin (e - 120°) + 3

+ ( p ~ sin (6 + 120°)] . . . (2.67b)

Uvritavanjem vrijednosti za VR (2.62a), ys (2.6213) i c p ~ (2.62~) dobivamo

3 Vd = - (Lo + Mo + - L1) id + Mnl im + Mpd ind 2

. . . (2.68a)

3 cp, = - (Lo + M, - - L,) i, + M,, i,, 2

. . . (2.68b)

Vo = - (Lo - 2 M,) i, . . . (2.68~)

Za tokove obuhvakene namotima na rotoru prikazane pomoku novih struja dobivamo

- 3 Mpd id f Mmpd im + Lpd ipd (ppd - - - . . . (2.69b)

Izraze (2.69) dobili smo kad smo mjesto veliEina u uglatim zagradama u (2.63) uvrstitili id odnosno i, prema (2.66a), odnosno (2.66b).

Jednadibe za tokove postale su znatno jednostavnije jer su, prvo, svi koeficijenti konstante neovisni o poloiaju 6 rotora, i drugo, postignuta je separacija varijabla (u ovom sluEaju struja), jer se u pojedinim izrazima pojavljuje ili samo id ili samo i,. Jednadibe (2.68) omogubuju dalje da se uvedu nove veliEine. Izrazi u zagradama predstavljaju induktivitete u novom sistemu varijabla, koji su konstante i neovisni o poloiaju rotora.

Sada moiemo dati i fizikalnu sliku prilika na osnovu novih varijabla. Protjecanja namota svake faze sinusno su rasporedena uzdui oboda statora i mijenjaju se s promjenom momentane vrijednosti struja u pojedinim fazama. Uzevii u obzir da su osi namota .medusobno pomaknute za 120°, kao rezultantno protjecanje dobiva se (O na sl. 2.25) protjecanje koje rotira sinhronom brzinom u istom smjeru kao i rotor generatora. Na sl. 2.25. prikazano je rezultantno protjecanje u smjeru od statora prema rotoru, jer je pretpostavljeno da protjecanje uzbudnog namota rotora, a prema tomu i tok proizveden od tog namota, ima smjer od rotora prema statoru. To je u skladu s jednadibama (2.68), u kojima je kao pozitivni smjer toka uzet smjer od rotora prema statoru. Buduki da rezultantno protjecanje rotira istom bninom kao i rotor, rezultantno protjecanje maie se rastaviti u dvije komponente: uzduinu Od = - O cos Oo i popreEnu 0, = + O sin 0, (sl. 2.26). Treba napomenuti da bismo do istog rezultata doili kad bismo komponente protjecanja odredivali prema jednadibama

(2.62). Na sl. 2.26. protjecanje O oznaEeno je kao negativno, jer su sve veli- Eine koje se odnose na stator oznaEene tim predznakom - vidi izraze (2.38), (2.39) itd. Osim toga treba naglasiti da je konstanta 213 samo posljedica odabrane transformacije, a ne utjeEe na konaEni rezultat.

Prema tome struju id moiemo zamisliti kao struju u fiktivnom namotu, koji rotira istim brojem okretaja kao i namoti na rotoru, i koji se nalazi u takvom poloiaju da njegova os pada uvijek zajedno s osi uzbudnog namota. VeliEina struje u tom fiktivnom namotu koji rotira bit ke tolika da Ce proizvoditi upravo toliko protjecanje u uzduinoj osi, koliko Ce iznositi zbroj protjecanja struja u stvarnim faznim namotpna. Na isti na'Ein moiemo zamisliti struju i, ali s razlikom da se os fiktivnog namota, kroz koji protjeEe ta struja, poklapa s poprefnom osi rotora. Struja io iden- tiEna je s nultom komponentom struje i pojavljuje se samo onda ako zbroj struja u trima fazama nije jednak nuli.

f 0s FAZE R

' r FAZE T

Slika 2.26. Rastavljanje rezultantnog .protjecanja 8 na uzduinu Qd i poprernu Oq komponentu rezultantnog protjecanja

statora

Struje id i i, proizvode dakle tokove koji su stacionarni s obzirom na rotor, pa radi toga tim se tokovima suprotstavljaju konstantni magnetski otpori. Tok proizveden strujom id jednak je prvom Elanu na desnoj strani izraza (2.68a), pa je izraz u zagradi induktivitet fiktivnog rotirajukeg namota kroz koji protjeEe struja id. Taj induktivitet nazivamo uzduinim sinhronim induktivitetom sinhronog generatora (Ld), a pomnoien s kruinom frekvencijom nazivamo ga uzduinom sinhronom reaktancijom

Analogno tome prvi je Elan na desnoj strani izraza (2.68b) tok proizveden strujom i,, a izraz u zagradi jest induktivitet fiktivnog rotirajukeg na-

mota kroz koji protjeEe struja i,,. Taj induktivitet nazivamo popreEnim sinhronim induktivitetom generatora (L,), a reaktanciju koja mu odgovara popretinom sinhronom reaktancijom

3 X, = o L* = w (Lo + Mo - - L1) 2

. . . (2.70b)

Prema (2.68~) dobivamo nultu reaktanciju

X, = w (Lo - 2 M,). . . . (2.70~)

Koristefi gore navedene induktivitete moiemo izraze za tokove napisati u slijedehem obliku

dok izrazi za tokove obuhvakene namotima na rotoru ostaju nepromije- njeni (2.69).

, Napon na stezaljkama uzbudnog namota moiemo prikazati relacijom

dok su priguSni namoti kratko spojeni, pa je

Uvodenjem operatora p = dldt za Laplaceovu transformaciju (Lit. 10. i 11) moiemo jednadibe (2.72) napisati u obliku

v m =PCP, + im~m . . . (2.73a)

0 = P Ppd + i ~ d T P ~ . . . (2.73b)

0 = P P P ~ + i ~ g TP, . . . (2.73~)

UvrStavanjem izraza (2.69) u (2.73) dolazimo do izraza -

3 ~ n , = - - id P M ~ + i m ( P L ~ + ~m) + ipd PMrnpd 2 . . ..(2.74a)

0 = - - 2 i .9 PMP~ + ip9 (PLPQ + rpq) . . . (2.74~)

5 Visokonaponska rasklopna postrojenja 65

Iz tih jednadibi moiemo odrediti i,, ipd i i,,, pa uvrgtavanje u jednadibe (2.71) dobivamo slijedki izraz za tok u uzduinoj osi

Za tok u poprekoj osi dobivamo

U izrazu za tok u uzduinoj osi imamo dva Elana: prvi predstavlja udio protjecanja uzbudnog namota, a drugi udio protjecanja struje id u stva- ranju uzduine komponente toka. Prema tome je izraz u vitifastoj zagradi induktivitet, koji nazivamo uzduinim induktivitetom, odnosno - pomno- ienog s kruinom frekvencijom - uzduinom reaktancijom sinhronog generatora. Za uzduinu reaktanciju dakle vrijedi relacija

Vrijednost funkcije u momentu t = 0 dobit eemo ako postavimo p = 00, pa je

Izraz (2.79) predstavlja reaktanciju u trenutku nastanka kratkog spoja, pa je ona nazvana poZetnom (subtranzientnom) uzduZnom reaktancijbm sinhronog generatora.

Reaktancija generatora funkcija je vremena, pa njezinu vrijednost u stacionarnom pogonu za t = oo odredujemo ako u (2.78) uvrstimo za p = 0. Tada dobivamo

Xd (0) = Xd. . . . (2.80)

Prema tome u stacionarnom pogonu reaktancija sinhronog generatora ima vet u (2.70a) odredenu vrijednost, koja je nazvana uzduZnom sinhronom reaktancijom.

Iz (2.77) dobivamo popreEnu reaktanciju - vrijednost u zagradama pomnoiena s kruinom frekvencijom

3 X, (p) = Xu- - w P M2P, 2 P LP4 + ~ P Q

pomoCu koje moiemo odrediti pozetnu (subtranzientnu) popreEnu reaktanciju sinhronog generatora, ako postavimo p = 00,

Uz p = 0 dobivamo popreEnu sinhronu reaktanciju

x, (0) = x, koja je veC definirana relacijom (2.70b).

U praktifkim rafunima upotrebljava se i prelazna (tranzientna) reaktancija sinhronog generatora, koju moiemo definirati kao pofetnu reaktanciju kad ne postoje prigugni namoti na rotoru. U tom bi slufaju jednadibe tokova - analogno izrazima (2.69) i (2.71) - glasile

M. ti + L, i,,, (Pnl = - - . . . (2.83~) 2

dok bi naponska jednadiba - analogna izrazu (2.74a) - glasila

UvrStavanje i, iz (2.84) u (2.83a) dobivamo izraz za tok u uzduinoj osi

pa je i izraz za uzduinu reaktanciju generatora bez priguSnih namota na rotoru

Postavljanjem p = 00 dolazimo do reaktancije u momentu nastanka kratkog spoja za generator bez prigugnih namota, koju nazivamo prelaznom (tranzientnom) uzduinom reaktancijom sinhronog generatora

Sinhronu uzduinu reaktanciju dobivamo za p = 0, a ona je jednaka onoj generatora s priguSnim namotima (2.70a) i (2.80), jer se u stacionarnom pogonu generator jednako vlada i s priguSnim namotima kao i bez njih, budufi da u stacionarnom pogonu kroz priguine namote ne prot jee struja.

PopreEni induktivitet za generator bez priguSnih namota konstantna je velifina, jer u popreEnoj osi rotora nema namota. Radi toga je

pa je prelazna (tranzientna) popreha reaktancija jednaka sinhronoj po- preEnoj reaktanciji

koja je vef definirana relacijom (2.70b). Da odredimo reaktanciju generatora, koja se pojavljuje kad kroz gene-

rator teku struje inverznog sistema, zamislimo da smo na bilo koji naEin narinuli struje inverznog redoslijeda u statorski namot generatora. Struje u pojedinim fazama, dakle, iznose

iR = Im cos 6 is = I , cos (6 + 120')

i, = I, cos (6 - 120°)

UvrStavanjem u (2.66) dolazimo do komponenata struja u novom sistemu, pa je

id = Im COS 2 6 . . . (2.91a) i , = - I , sin 2 6 . . . . (2.91b)

i , = 0 . . . (2.91~)

Uz kratkospojeni uzbudni namot (v, =O) jednadibe uzduinog i popreEnog toka - prema (2.75) i (2.77) uzevSi u obzir da je p = m, a uvodeCi oznake L," i L, kao poretne induktivitete - glase

p,j = - id L'' . I,

= -bL, (Po = 0

Induktivitet L/ definiran je relacijom (2.79), a L," relacijom (2.82). Ako sada tok faze R prikaiemo uzduinom i popreEnom komponentom toka, polazeki od izraza analognog izrazu (2,.64a), dolazimo do izraza

Ld" - L/ v i t = - I m cos 3 6 . . . (2.93)

2 I Induktivitet faze za inverzni sistem struja - ako zanemarimo struju tro- -struke frekvencije, Sto moiemo uEiniti jer je ta struja malena u usporedbi sa strujom. norrnalne frekvencije - jest

odnosno inverzna reaktancija sinhronog generatora jest

Inverznu reaktanciju mogli bismo odrediti (Lit. 7) uz pretpostavku da uz kratkospojeni uzbudni namot narinemo na stezaljke generatora trofazni napon inverznog redoslijeda. Ako i tada zanemarimo struje viSih frekvencija, doki kemo do slijedekeg izraza za inverznu reaktanciju

Izraz (2.96) daje donju, a izraz (2.95) gornju granicu inverzne reaktancije. Razlika izmedu ta dva izraza ovisi o omjeru X,"/Xdf'. Tako imamo za

Ta razlika postaje joS manja ako uzmemo u obzir. i reaktancije izvan generatora (Lit. 5).

Nulta reaktancija je vef definirana relacijom (2.68c), pa ona iznosi

a moie se javiti samo onda ako je nul-tarka generatora posredno ili neposredno uzemljena.

Reaktancije obiEno prikazujemo u relativnim veliEinama (x ) , koje su definirane relacijom

gdje su X reaktancija u omima, S, nazivna snaga u MVA, a U , linijski napon u kV. Relacija (2.98) izvodi se ovim razmatranjem. Kao relativnu reaktanciju moiemo definirati omjer izmedu pada napona u reaktanciji, kad kroz nju teEe nazivna struja, te nazivnog faznog napona

Mno"znjem brojnika i nazivnika sa 3 V , dolazimo do relacije (2.98), jer je 3 Va2 = Un2.

U tab. 2.1. navedene su granice i srednje vrijednosti relativnih reaktancija, prema podacima (Lit. 4. i Lit. 12). Podaci u njemaEkoj literaturi (Lit, 2) neSto se razlikuju od onih u tab. 2.1.

TABLICA 2.1

ProsjeEne relativne reaktancije (iznad crte) i granice relativnih reaktancija (ispod crte) sinhronih generatora i kompenzatora

1) Generatori s viSe okretaja obiEno imaju manju, dok generatori s manje okretaja veCu reaktanciiu. I

2) Nulta reaktancija ovisi u y 0,l Xd" do 0,7 xd"

velikoj mjeri izvedbi namota statoru.

D) Nadoknadne sheme reaktancija sinhronih generatora

U literaturi (Lit. 13. i 14) se Eesto navode nadoknadne sheme, koje prikazuju reaktancije sinhronog generatora. Takve nadoknadne sheme prikazane su na sl. 2.27. PoEetna uzduina reaktancija definirana je nadoknadnom shemom, u kojoj pored reaktancije rasipanja statorskog namota (X,) postoje, medusobno paralelno spojene (sl. 2.27a) reaktancija definirana meduinduktivitetom statora i rotora (X,), reaktancija rasipanja uzbudnog namota (X,,) i reaktancija rasipanja uzduinog dijela priguinog namota (Xpdr). Ako nema priguznog namota, odnosno ako je njegovo djelovanje prestalo, moiemo smatrati da je rasipna reaktancija tog namota postala neizmjerno velika, pa dolazimo do sheme prikazane na sl. 2.27b, koja predstavlja nadoknadnu shemu za prelaznu reaktanciju sinhronog generatora. U stacionarnom pogonu nema djelovanja rasipanja uzbudnog , namota na stator, pa, tada i reaktanciju rasipanja uzbudnog namota moiemo smatrati neizmjerno velikom. Shema na sl. 2 .27~ predstavlja na- I

doknadnu shemu za sinhrcmu reaktanciju.

nodokmdna shema za

4 "zdUinu Slika 2.27. Nadoknadne sheme reuktam+ za uzduine reaktancije sinhro-

I d nog generatora

UsporedujuCi nadoknadnu shemu za poEetnu uzduinu reaktanciju Xd" sa sl. 2.27. i s relacijom (2.79),koja je izvedena iz pojedinih induktiviteta i meduinduktiviteta nakon transformacije u nove varijable, moCi Cemo iz (2.79) doCi do X/ definirane nadoknadnom shemom sa sl. 2.27a, ako pretpostavimo da su svi meduinduktiviteti medusobno jednaki.. Dalje, ako postavimo da je

3 X,, = w Lo + - 2 w L, . . . (2.100a)

te da su induktiviteti namota na rotoru

3 - w L,, = X,, + X, . . . (2.100d) 2

pa ako u (2.79) uvrstimo vrijednosti iz (2.100), dobit Cemo da je

?to bai odgovara nadoknadnoj shemi sa sl. 2.27a.

Na isti naEin dolazimo iz (2.87), koji daje vrijednost prelazne uzduine reaktancije (Xi), do relacije

Sto je ba.5 reaktancija odredena prema nadoknadnoj shemi prikazanoj na sl. 2.27b.

KonaEno je sinhrona uzduina reaktancija (Xd) jednaka - prema sl. 2.27~ - zbroju X,, i X, Sto odgovara relaciji (2.100~).

Analogno moiemo i popreEne reaktancije prikazati nadoknadnim shemama (sl. 2.28). Sada medutim treba postaviti reaktanciju rasipanja statorskog namota (X,,,) u popreEnoj osi i reaktanciju rasipanja popreEnog dijela priguSnog namota (X,,,). Postavljajubi

te uvrStavajuki navedene vrijednosti u (2.87), dolazimo do relacije

koja baS odgovara nadoknadnoj shemi na.sl. 2.28a, Sto prikazuje poEetnu popreEnu reaktanciju sinhronog generatora.

Sinhrona popreha reaktancija (X,) odredena je relacijom (2.103c), Sto odgovara nadoknadnoj shemi na sl. 2.28b.

nodokmdna shema zo

a) pdelnu popfnu renktanc~u

XP"

nodokrndno shema .?a

sinhmm p o p h rmktanc~u Slika 2.28. Nadoknadne sheme za

poprehe reaktancije sinhronog generatora

E. Struje kratkog spoja

Po1azeC.i od struja id i i,, koje moiemo - kako je vek spomenuto - zarnislitl kao struje u fiktivnim rotirajubim namotirna, dolazimo do struja u pojedinim fazama. U stacionarnom pogonu struje id i i, su konstantne, a njih -tjera n a p n - koji je takoder konstantan - a djeluje na krajevima tih zamigljenih rotirajubih namota. I za vrijeme prelazne pojave taj napon ostaje konstantan, jer moiemo smatrati da je to narinuti napon. VeliEina napona koja djeluje na uzduini i popreEni namot ovisi o momentu nastanka kratkog spoja, pa napon moiemo rastaviti u dvije komponente Vd = Vm cos 6 i Vq = - Vm sin 6 . Kut 6 ovisi o opterekenju generatora, pa je za neo~terebeni generator 6 = 0. < ,

Struju kratkog spoja id (proizvedenu naponom Vd), neposredno nakon nastanka kratkog spoja u fiktivnom namotu Eija os pada zajedno s uzduinom osi rotora, mogli bismo rastaviti na tri dijela, koja moiemo prikazati relacijom

SkraCivanjem Elanova dogli bismo do izraza V, cos 6 IXL, Sto predstavlja istosmjernu struju (u fiktivnom rotirajukem namotu!) koja bi tekla neposredno nakon nastanka kratkog spoja, a reaktancija namota u tom trenutku jednaka je pofetnoj uzduinoj reaktanciji Xd".

Prvi dio struje idl mogli bismo nazvati poEetnom komponentom struje, a dobivamo je kao razliku dviju struja: prve, koju tjera kroz reaktanciju Xd" napon Vm cos 6 i druge, koju isti napon tjera kroz reaktanciju X;.

PoEetnu komponentu struje AIdl" moiemo dobiti iz relacije

A Idl" = Vm 1 1 -) cos d

Drugi dio struje, Sto moiemo nazvati prelaznom komponentom struje, takoder je razlika struja, koju moiemo prikazati relacijom

a predstavlja drugi Elan izraza (2.105a). KonaEno t rek dio struje h moiemo nazvati stacionarnom komponentom struje

v,n A Id, = - COS d Xa

Sto odgovara treeem Elanu izraza (2.105a).

Treba upozoriti medutim da su poEetna i prelazna komponenta struje definirane relacijama (2.106a) i (2.106b) samo razlike struja kratkog spoja, pa ih ne treba zamijeniti sa strujom kratkog spoja neposredno nakon njegovog nastanka i rasklopnom strujom o kojima be biti joS govora u t rdem poglavlju.

Osim struje idl, teEe kroz isti fiktivni rotirajubi namot i struja koju proizvodi tok koji je postojao u momentu nastanka kratkog spoja, a ne moie se trenutno promijeniti. Taj tok vezan je uz stator, a prema njemu

fiktivni namot rotira sinhronom brzinom.,)sim toga taj je tok proizvodio izmjeniEni napon u namotima statora prqe nastanka kratkog spoja, pa t e taj tok djelovati na fiktivni rotirajuti namot kao da je na stezaljkama toga namota napon V, cos ( o t + 6). Prema tome, u fiktivnom rotirajufem namotu t&i t e izmjeniena struja, pa 6e radi tih brzih promjena namot tom izmjenifnom naponu suprotstavljati poEetnu uzduinu reaktanciju XdJ' Izmjeniena struja u fiktivnom rotirajutem namotu iznosit ke, dakle

idz = - - Vm cos (a t + 6) . . . (2.105b) Xd"

pa 6e ukupna struja u tom namotu biti

-- I cos(aut + 6)) . . . (2.107) Xd"

Tolika bi struja tekla neposredno nakon nastanka kratkog spoja i tolika bi i trajno ostala kad se reaktancija generatora ne bi mijenjala, odnosno kad namoti ne bi imali djelatan otpor. Ako taj utjecaj uzmemo u obzir, te aka znamo da su vremenske konstante medusobno razlirite kad se radi o promjenama razlieitih komponenata struje id, (2.105a), koje su definirane relacijama (2.106), kao i kad se radi o promjeni struje id, (2.105b), moiemo odrediti velieine struje u svakom trenutku.

Detaljnjim razmatranjem (Lit. 5) dolazimo do izraza za pojedine vremenske konstante.

Vremenska konstanta pgetne komponente struje AId," (2.106a) def inirana je relacijom

dok je vremenska konstanta prelazne komponente struje A Id,' (2.106b) Z T7 I

Vremenska konstanta stacionarne komponente struje neizmjerno je velika, jer se ta komponenta s vremenom ne mijenja. Vremenska konstanta struje id? - prema citiranim razmatranjima - iznosi I

U gore navedenim formulama imam0 v d ranije upotrebljene oznake, osirn T, koji znaEi djelatni otpor namota statora.

Ako poznamo vremenske konstante generatora u praznom hodu, moiemo pomodu njih definirati vremenske konstante poretne i prelazne kompanente struje. Vremenska konstanta generatora u praznom hodu, kad pastoji priguhi namot, iznosi

gdje je uzet u obzir utjecaj uzbudnog namota na priguSni uzduini namot. Vremenska kontanta generatora u praznom hodu, kad nema priguSnog namota, iznosi

I - L m Tdo - - . . . (2.109b) T m

Uvodenjem vremenskih konstanta u praznom hodu u relacije (2.108) dobivamo

Td1' = rr Xd" Tdo - xd'

Prema tome, uzevSi u obzir promjenljivost struja za vrijeme kratkog spoja, struju id moiemo napisati u obliku

e - t/Td' + - ] cos 6 - Xd

-- I e-tlTa cos (W t + 6) Xd" I

Na analogan nafin - kao struju idl u (2.105a) - moiemo prikazati i struju i,,

Velifina X,' nije uSla u relaciju (2.112 a), jer je X,'= X , (2.89). Struju i,, opet moiemo razdijeliti na komponente. Poeetna komponenta struje i,, (koja je ujedno i prelazna komponenta) definirana je relacijom

a predstavlja prvi Elan izraza (2.112a). Drugi Elan je stacionarna struja u fiktivnom rotirajukem namotu, 8 j a se os poklapa s poprefnom osi rotora.

Analogno kao struju id*, moiemo definirati i struju i,,

i , = 5 sin ( o f + 6) . . . (2.112b) X,"

I sad? je i,, istosmjerna struja, a iQ, izmjenirna, ali u fiktivnom rotira- juCem namotu Eija se us poklapa s popreEnom osi rotora. Ukupna je struja, dakle

Da se odredi promjena struja, potrebno je poznavati vremenske konstante. Vremenska konstanta poEetne struje AI,," (2.113) iznosi (Lit! 5)

dok je za struju i,, vremenska konstanta ista kao i za struju id,. I

Ako uzmemo u obzir da je vremenska konstanta priguSnog namota u popreEnoj osi vremenska konstanta u praznom hodu u toj osi, moiemo postavifi P

Sada moiemo napisati izraz za struju i, uzevSi u obzir i smanjenje struje za vrijeme trajanja kratkog spoja, pa je

- 2 e-tl~a sin (w t + 6) 1 . . . Xu"

Pojednostavnirno izraze, pa promatrajmo struje uz pretpostavku da je generator u trenutku nastanka kratkog spoja bio neopterden. To znaEi, postavimo da je 6 = 0. Tada su struje - prema (2.111) i (2.118)

Pomobu tih struja - koristebi relacije analogne izrazima (2.64) - ali uzevSi u obzir da kratki spoj nastaje u trenutku kad je uzduina os zakrenuta za kut 6, prema osi faze R, odreduje se struja u fazi R (i, = 0, jer se radi o tropolnom kratkom spoju)

ill = id cos (w t + 6,) - iq sin (w t + 6,) . . . (2.120)

pa uvrStavanjem vrijednosti za id i iQ dobivamo

1 cos (w t + 6,) - - V, emtlTa 2

Za struje u ostalim fazama dobili bismo analogne izraze, s tom razlikom da za fazu S moramo mjesto o t + 6, uvrstiti w t + 6, - 120°, mjesto 6, uvrstiti 6, - 120°, a mjesto 2 w t + 6, postaviti 2 w t + 8, - 120° Za fazu 'I' mjesto - 120° treba postaviti + 120'.

Prvi Elan u (2.121) jest transformirana istosmjerna struja koju smo zarnigljali da teEe u fiktivnom rotirajukem namotu, koja je, promatrana s obzirom na nepomihe namote statora, izmjenirna struja normalne frekvencije. Prvi Elan je dakle izmjeniEna komponenta struje, kako smo je nazvali u tar. 2.3b. Drugi Elan je istosmjerna komponenta struje kratkog spoja. On je posljedica izmjenirne struje u oba fiktivna rotirajuba namota, jer je ta izmjeniEna struja, promatrana s obzirom na ne- pomiEni stator, istosmjerna struja. Trebi Plan jest posljedica razlike izmedu ipnjenirnih struja u dva fiktivna rotirajuba namota, a ta razlika nastaje od razliEitih reaktancija u uzduinoj i popretinoj osi.

Za turbogenerator, u kojega praktiEki nema razlike izmedu uzduine i poprehe reaktancije (XdN = Xq"), moiemo za struju u fazi R postaviti

' I vm &ITa cos 6, + - cos (w t + 6,) - - Xd Xd"

Za generator s izrazitim polovima, ali bez priguSnog. namota, struja u fazi R iznosi - jer je tada X/ = Xd' i Xun = Xp -

1 iR = vn [( - & ) e-tlTdl + - ' I V, e-tITa . cos (w t + 6,) - -

Xd 2

Iz oscilograma struje kratkog spoja na izvedenom generatoru mogu se odrediti sve potrebe velitine koje dolaze u jednadibi (2,121), U osci-

logramu struje kratkog spoja moie se lako odijeliti istosmjerna komponenta od izmjeniEne, iz pomaka priguzene sinusoide od apscise. Nakon eliminiranja istosmjerne ostaje samo izmjeniena komponenta, oko koje m0iem0 nacrtati anvelopu, koja spaja maksimalne vrijednosti. Jednadibu anvelope dobivamo ako uzmemo prvi Elan izraza (2.121) i postavimo da je cos (w t + 6,) = 1, pa izraz za anvelopu giasi

koju-uzevSi u obzir relacije (2.106) uz 6 = 0, kao $to smo. i pretpostavili - moiemo napisati i u obliku

a = A 4," e -t'2'u1' + dld,' e-'lTd' + A I ~ , . . . (2.125)

Iz nacrtane anvelope maksimalnih vrijednosti (sl. 2.29) moiemo neposredno odrediti poEetnu uzduinu reaktanciju i sinhronu uzduinu re-

Slika 2.29. Primjer anvelope maksimalnih vrijednosti izmjeniEne komponente struje kratkog spoja

aktanciju. Maksimalna ordinata anvelope (t = 0) - prema (2.124) - predstavlja omjer V , / X / , pa pomoku padataka o tjemenoj vrijednosti napona (V,) prije nastanka kratkog spoja odredujemo reaktamiju X/. Za stoti- njak periodastruja praktirki postiie stacionarnu vrijednost, pa moiemo raEunati da je t = m. Tada vrijednost anvelope iznosi V,,,/Xd, odakle se moie izraEunati Xd.

Pri odredivanju prelazne uzduine reaktancije potrebno je od vrijed-. nosti anvelope odbiti veliEinu V,/Xd,- pa tu novu vrijednost unijeti ,u polu- logaritamski dijagram (sl. 2.30). U tom dijagramu nova anvelopa (sa sma- njenim ordinatama) za veka vremena t predstavlja drugi Elan izraza (2.125), pa ako ielimo za mala vremena t odijeliti A Ifdl e-t/Td' od prvog flana izraza (2.125), potrebno je produljiti pravac do sjeciSta s ordinatom (crtkana duiina na sl. 2.30). SjeciSte s osi ordinata maksimalna je vrijednost drugog 6Iana izraza (2.120), koji - za t = 0 - iznod

odakle odredujemo prelanu uzduinu reaktanciju XL, jer je veC iz sl. 2.29. poznata reaktancija Xd. IZ dijagrarna na sl. 2.30. odredujemo i vremensku konstantu Td' kako je prikazao na sl. 2.11. ili 2.12.

v, $0

Xd 3.0 & A - - Mtt-Ft-H

Slika 2.30. Primjer odredivanja prelazne uzduine reaktancije Xd' i vremenske konstante Td

sinhronog generatora

Da odredimo vremensku konstantu TdR, treba takoder u polulogari- tamskom dijagramu (sl. 2.31) unijeti razlike izmedu a i sume drugog i treCleg Elana jednadibe (2.125). Postupit Cemo kao pri odredivanju vremenske konstante Ti.

Istosmjernu komponentu struje kratkog spoja mo5 herno iskoristiti za odredivanie vremenske konstante T , na vek o~ i san i naEin. ali i za odredivanje X,". kr i odredivanju X," treba-medutimApoznavati 4. Istosmjernu

Slika 2.31. Primjer odredivanja vremenske konstante Td" sinhronog ge-

neratora

komponentu struje u fazi R (za t = 0) omaEinio sa IRo , a u fazi S sa I,-,,. Tada je prema (2.121)

Dijeljenjem tih dvaju izraza mou Cemo odrediti kut 6, iz relacije

6, = arc tg Is0 -mtg 120° ) . . . (2.128a) ( I R o sin 120'

odnosno

k ( 2 5 . 1 6, = arc tg - 1 PoznavajuCi kut 6, kao i Xdn iz relacije (2.127a), odredujemo reaktanciju X,".

Vremenska konstanta T, odreduje se prema krivulji opadanja istosmjerne .komponente, na vet opisani nafin.

TABLICA 2.2

ProsjeEne vremenske konstante (iznad crte) i granice vremenskih konstanta (ispod crte) n sekundama sinhronih generatora

i kompenzatora

1) Generator veCe snage ima veCu vremensku konstantu (Llt. 12) 2) Vremenika konstanta TqN = Td//

Prilikom analize oscilograma zanemarili smo struju dvostruke frekvencije, Sto je moguke, jer je njezina vrijednost malena.

. . . ProsjeEne vrijednosti kao i granice unutar kojih se kreCu vremenske konstante, navedene su u tab. 2.2.

F. Ekvivalentne sheme sinhronog generatora

Pri izrafunavanju struja kratkog spoja u mreiama normalno se ne pravi razlika izmedu uzduinih i poprefnih reaktancija generatora s izrazitim polovima. To je uvedeno radi pojednostavnjenja rafuna, i radi toga jer ne nastaju znatnije razlike uvodenjem tog pojednostavnjenja, a pogotovo jer se utjecaj te razlike to viSe smanjuje, Sto se izmedu generatora i mjests kratkog spoja nalazi ve6a reaktancija (transformatori, vodovi). Prema tome pri odredivanju struja kratkog spoja u mreiama pretpostavlja se da su svi generatori turbogeneratori, pa za njih vrijedi izraz (2.122).

Prema ranije izloienom moiemo smatrati da u trenutku nastanka kratkog spoja generator ima poEetnu reaktanciju (XdP), nakon pekoliko perioda nestaje struja definirana prvim Elanom u uglatim zagradama izraza (2.122), pa se moie smatrati da generator ima prelaznu reaktanciju (Xi). To nije sasvim tafno, jer je reaktancija Xd' definirana prema sl. 2.30. za moment t = 0. Takvu aproksimaciju med,utim moiemo prihvatiti, jer je nakon nekoliko perioda t << Ti (tab. 2.2). Teoretski za t = 00, praktifki nakon nekoliko sekunda, generator se vlada kao da ima reaktanciju Xd. Prema tome ekvivalentna shema generatora u direktnom sistemu ovisi o momentu promatranja, jer se reaktancija za direktni sistem mijenja s vremenom (sl. 2.32). Za slufaj da narinemo na stezaljke napon inverznog redoslijeda generator Ce se - kako.smo vidjeli - vladati kao da irna reaktanciju Xi (2.96) i tu Ce reaktanciju imati cijelo vrijeme dok je narinut napon inverznog redoslijeda. Istu situaciju s obzirom na promjenljivost reaktancije imamo kad na stezaljke narinemo nulti napon (isti napon

u momenfu nekoliko period0 nekoliko sekurnfa

nos[mka kratkug nokon nostonko mkon nostcuka

kMtkog yojo kmfkcq spp 6p direktni

sistem

~;u[fi

sistem

Slika 2.32. Ekvivalentne sheme spoja generatora s izoliranom nul-tackom

6 Visokonaponska rasklopna postrojenja

na sve tri stezaljke). Nulti napon moie medutim protjerati struju kroz generator samo onda ako je nul-tafka generatora uzemljena. Prema tome za generator s neuzemljenom nul-taEkom nulta je reaktancija neizmjerno

Reaktanciju transformatora moiemo odrediti i pomoCu relativnog napolla kratkog spoja

shema spojn gdje su V,, nazivni fazni, a Unl nazivni linijski napon, dok je Ukl linijski

napon kratkog spoja. UvrStavanjem u (2.129) dobivamo

u momentu nekoliko period0 nnstonko krntkoq nnkon nostanka spqa krotkog spoja

nekdiko sekundn nakon nnstanko kmtkog sp@a

direktni sistem

sistem FX inerzni Slika 2.34. Shema spoja za pokus kratkog spoja transfor-

matora

nulti sistem a mnoienjem brojnika i nazivnika sa Unl dolazimo do izraza

Slika 2.33. Ekvivalentne sheme spoja generatora s uzemljenom nultaEkom

koji je analogan izrazu (2.98). Pri odredivanju reaktancije transformatora nije svejedno da li se

polazi od primarnog ili sekundarnog namota. Ako, naime, pokus kratkog spoja izvodimo tako da napon (sl. 2.34) narinemo na sekundarnu stranu, a primarni namot kratko spojimo, te ako pretpostavimo da je prenosni omjer Un1/Un,, nazivna struja sekundarnog namota bit Ce

velika (X, = oo, jer je struj'a jednaka nuli), dok je za generator s uzemljenom nul-tafkom nulta reaktancija X, (2.97).

Na sl. 2.32. prikazane su ekvivalentne sheme za generator s izoliranom, a nh-$1. 2.33. ekvivalentne sheme za generator s uzemljenom nul-tafkom.

2.4 REAKTANCIJE TRANSFOR.MATORA dok Ce napon kratkog spoja, potreban da protjera struju I,,, biti

A. Dvonamotni transformatori

Iz pokusa kratkog spoja odredujemo direktnu reaktaciju transformatora, koja je jednaka reaktanciji kratkog spoja. Pokus kratkog spoja izvodi se ovako (sl. 2.34): kratko se spoje sekundarne stezaljke, a na primarne se narine toliki trofazni napon da kroz namote tefe nazivna struja. Omje- fom tako definiranog napona Vkl (koji nazivamo naponom kratkog spoja) 1 nazivne struje Inl definirana je direktna reaktancija transformatora

Dijeljenjem napona sa strujom dobivamo reaktanciju transformatora, polazeCi sa sekundarne strane

Prema tome reaktanciju transformatora, polazeCi od sekundarne strane, razlikujemo od reaktancije promatrane s primarne strane. Relativni napon kratkog spoja medutim jednak je, bilo da se polazi od primarne, bilo od

sekundarne strane. Radi toga se kao karakteristifna veliEina transformatora i navodi relativni napon kratkog spoja (tab. 2.3). Napon kratkog spoja obiE110 sc navodi u procentima.

TABLICA 2.3.

Naponi kratkog spoja (ukVo) transformatora

Prilikom odredivanja struja kratkog spoja zanemarujemo struju magnetiziranja, jer je ona malena u usporedbi sa strujom kratkog spoja. U praznom hodu transformator ima znatno veCu reaktanciju od reaktancije

I

kratkog spoja. Ako sa I, omaEirno struju praznog hoda pri nazivnom naponu V,,, reaktancija transformatora u praznom hodu jest I

Gornji nazivni napon

kV

6 do 20 30 60 110 220

x m = h . . . (2.136) . :

I , Ako dalje uvedemo omjer

Uk O/o

3.5- 8 5 - 8 7 - 9 9 -11 11 -13

te uzmemo u obzir (2.130), moCi Cemo za (2.136) napisati

Postavimo li m = 0,l i uk = 0,l Sto - kao srednja vrijednost - odgovara odnosima koje imamo za transformatore, dobit Cemo

Reaktancija praznog hoda je prema tome oko 100 puta veCa od Xdl , pa .

i greSka koja nastaje zanemarenjem stru je magnetiziranja iznosi oko l0/o.

Ako pokus kratkog spoja izvedemo prema shemi na sl. 2.34, ali sa dvije zamijenjene faze, dakle s inverznim redoslijedom faza, doCi Cemo do iste reaktancije kratkog spoja kao i s direktnim redoslijedom faza. To znaEi da je inverzna reaktancija jednaka direktnoj, Sto vrijedi za sve dijelove mreie koji ne rotiraju.

U ekvivalentnim shemama transformator se moie prikazati njegovom reaktancijom u direktnom i inverznom sistemu (sl. 2.35).

Slika 2.35. Ekvivalentne sheme transformatora: (a) u direktnom, (b) u inverznom

sistemu

Sve navedeno vrijedi za transformatore bilo kakve izvedbe i bez obzira ria spoj namotl i uzemljenje nul-taEke. Nulta reaktancija medutim znatno ovisi o spoju, izvedbi i uzemljenju nul-taEke transformatora.

Promotrimo najprije transformator u spoju zvijezda-zvijezda. Podimo od transformatora s izoliranim nul-tafkama (sl. 2.36). Narinemo li na primarni namot nulti sistem napona, dakle na &e tri stezaljke isti napon, kroz transformator neCe proteCi struja ma koliki bio narinuti napon. Strujni krug nije zatvoren, a na sva tri namota djeluje isti napon. Prema tome nulta reaktancija neizmjerno je velika, jer reaktanciju:moiemo odrediti kao omjer narinutog napona i struje koja teEe kroz transformator.

Ako je nul-taEka prirnarnog namota uzemljena, strujni krug Ce biti zatvoren, jer tada uvijek pretpostavljamo da je izvor narinutog napona uzemljen (odnosno da su nul-taEke drugih transformatora uzemljene), pa Ce se struja zatvarati preko zemlje i uzemljenih nul-taraka (sl. 2.37). Kolika Ce poteCi struja, odnosno koliku Ce reaktanciju imati transfor-

Slika 2.36. Shema spoja transformatora Slika 2.37. Shema spoja transformatora u u spoju zvijezda-zvijezda s izoliranom spoju zvijezda-zvijezda s uzemljenom nul- nul-tackom (a) i ekvivalentna shema tatkom jednog namota (a) i ekvivalentna

spoja nultog sistema (b) shema spoja nultog sistema (b)

mator, ovisi o izvedbi transformatora. Svaka od struja proizvest t e tok @, s tim, da su tokovi svih namota u fazi. U trofaznom transformatoru Sa tri Stupa (sl. 2.38a) tokovi se ne mogu zbog toga zatvorlti kroz ieljezo, vec moraju traiiti put kroz zrak ili kotao transformatora. Tok mora da bude toliki da proizvede protuelektromotornu silu koja Ce driati ravnoteiu narinutom naponu, a buduCi da se tokovi zatvaraju kroz zrak, potrebna struja morat Ce biti relativno velika u usporedbi sa strujom, koja bi tekla, kad bi se tokovi zatvarali kroz ieljezo. U trofaznom transformatoru s pet jezgri (sl. 2.38b) kao i u sklopu od tri jednofazna transformatora (sl. 2.38c), Eiji su namoti spojeni u zvijezdu (sl. 2.37a), tokovi nultog sistema mogu se zatvoriti kroz ieljezo, pa potrebna struja odgovara struji magnetiziranja. U tim slutajevima (trofazni transformator s pet stupova ili sklop od tri jednofazna transformatora) nulta reaktancija je jednaka reaktanciji praznog hoda, koja je oko stotinu puta veCa od reaktancije u direktnom sistemu, pa moiemo smatrati da je neizmjerno velika, Sto odgovara pretpostavci o zanemarivanju struje magnetiziranja. Nasuprot tome trofazni transformator sa tri jezgre ima manju nultu reaktanciju, koja je 10 do 15 puta ve6a od reaktancije kratkog spoja.

To sve vrijedi onda ako napon nultog sistema narinemo na stezaljke namota, Eija je nul-tafka uzemljena. Napon narinut na stezaljke namota, Eija nul-tafka nije uzemljena, nete medutim uspjeti da protjera struju kroz namote, bez obzira na izvedbu transformatora, jer Cemo imati iste prilike kao na sl. 2.36. Ekvivalentna shema u nultom sistemu za trofazni transformator s tri jezgre s uzemljenom nul-tafkom jednog namota prikazana je na sl. 2.37b, dok za druge dvije izvedbe transformatora ekvivalentna shema odgovara sl. 2.36b.

Uzemljenje obiju nul-taEaka transformatora (sl. 2.39a) omoguCit Ee zatvaranje struja nultog sistema u oba namota, pa Cemo imati u transformatoru iste prilike kao pri opteretenom transformatoru ili kratkospojenom transformatoru, jer Ce se protjecanju u primarnim namotima suprotstavljati protjecanje u sekundarnim namotima. Radi toga je nulta reaktancija jednaka direktnoj reaktanciji transformatora (sl. 2.39b). Pot- pun0 iste prilike imamo u sluEaju kad se nulti sistem napona narine na sekundarnu stranu transformatora, pa je i ekvivalentna shema za oba sluEaja ista.

U nekim slutajevima uzemljuje se nul-taEka transformatora preko impedancije Z.. Kroz tu impedanciju protjeEe trostruka struja I , (sl. 2.40a), pa u ekvivalentnu shemu treba postaviti t r~ s t ruku impedanciju Z, (sl. 2.40b), da bi se osigurala vjernost prilika. Na sl. 2.40 prikazan je transformator s jednom uzemljenom nul-tafkom, a na sl. 2.41 s obje nul-tatke uzemljene preko irnpedancija.

Promotrimo sada transformator u spoju zvijezda-trokut. Ako nul-taEka zvijezde nije uzemljena, struje nultog sistema ne mogu se zatvoriti, bez obzira na to da li se nulti napon narine na stezaljke primarnog ili sekundarnog namota, pa moiemo raEunati da je nulta reaktancija neizmjerno

Slika 2.38. Tokovi nultog sistema: (a) u trofaznom transformatoru s tri jezgre, (b) u trofaznom transformatoru s pet jezgara i (c) u sklopu od tri jednofazna trans-

formatora

Slika 2.39. Shema spoja transforma- Slika 2.40. Shema spoja transformatora u spoju zvijezda-zvijezda s uze- tora u spoju zvijezda-zvijezda s nul- mljenim nul-tarkama obaju namota taEkom jednog namota uzemljenom (a) i ekvivalentna shema spoja nultog preko impedanci je (a) i ekvivalentna

sistema (b) shema spoja nultog sistema (b)

velika (sl. 2.42). Uzemljenjem nul-tafke bitno se mijenjaju odnosi. Struje I,, (sl. 2.43a) mogu se zatvoriti. Napon induciran u sekundarnom namotu protjerat Ce struje I,,, koje se mogu zatvoriti u namotu spojenom u trokut. Protjecanja primarnog namota bit Ce jednaka protjecanjima sekundarnog namota, pa Cemo imati iste prllike kao u opterekenom transformatoru, odnosno kao pri pokusu kratkog spoja. Radi toga je i nulta reaktancija jednaka direktnoj reaktanciji (sl. 2.43b). Ako medutim narinemo napon V, na namot spojen u trokut, imat Cemo prilike prikazane na sl. 2.42, pa Ce ekvivalentna shema izgledati kao na sl. 2.43b.

U slufaju da je nul-tafka transformatora zvijezda-trokut uzemljena preko impedancije Z, kao na sl. 2.40, treba u ekvivalentnoj shemi na sl. 2.43 u seriju s reaktancijom X, dodati impedanciju 3 Z,.

Konaho, da prikaiemo sve moguCnosti spojeva dvonamotnih visokonaponskih transformatora spomenimo i transformator u spoju trokut- trokut, u kojemu se ne mogu ni u jednpm slufaju zatvoriti struje nultog sistema, pa uvijek moiemo rafunati da je nulta reaktancija neizmjerno velika.

a)

, b ) 3Zn, X, = Xd 32,,

Slika 2.41. Shema spoja transformatora u spoju zvijezda-zvijezda s nul-tarkama uzemljenim preko impedancija (a) i ekvivalentna shema spoja nultog si-

0 o stema (b)

VeliEina nulte reaktancije ovisi o naponu prema kojemu se promatra. Prerafunavanje s napona na napon vrSi se i sada prema relaciji (2.135). Ovdje joS treba spomenuti da impedancije izmedu nul-tafke i zemlje treba prerafunati na isti napon kao i nultu reaktanciju, pa ih tek tako preraeunate unijeti u ekvivalentnu shemu (npr. sl. 2.41b). Osim toga, ako ielimo odrediti struje I,, (sl. 2.41. i 2.43) treba voditi rafuna ne samo o prijenosnom omjeru, veC i o spoju transformatora. Za spoj zvijezda- zvijezda (sl. 2.41) struju I,, odredujemo iz relacije

Slika 2.42. Shema spoja transformatora u Slika .2.43. Shema spoja transformatora spoju zvijezda-trokut s neuzemljenom nul- u spoju zvijezda-trokut s uzemljenom tafkom (a) i ekvivalentna shema spoja nul-tafkom (a) i ekvivalentna shema

nultog sistema (b) spoja nultog sistema (b)

jer je prijenosni omjer u tom slufaju jednak omjeru broja zavoja. Za spoj zvijezda-trokut treba medutim uzeti u obzir da je sekundarni namot spojen u trokut, pa za isti prijenosni omjer Un1/Un2 ima <3 puta veCi broj zavoja. Zbog toga struju I,, u ovom slufaju odredujemo iz relacije

B. Tronamotni transformatori

Nazivna snaga transformatora definirana je nazivnim naponom i nazivnom strujom, odnosno snagom za koju je transformator graden (Lit. 15), a naznafena je na natpisnoj plofici. Taj je podatak jednoznafan zadvo- namotne transformatore, jer se transformacija moie vriiti samo izmedu dva namota. Za tronamotne transformatore jedan podatak o nazivnoj snazi nije dovoljan, veC je potrebno definirati nazivne snage izmedu najmanje dva para namota. Neka imamo npr. tronamotni transformator 2201110135 kV, nazivnih snaga 75160125 MVA. To maf i da se izmedu namota 220 i 110 kV moie prenijeti 60 MVA (to je snaga transformacije 2201110 kV), izmedu 220 i 35 kV 25 MVA, a izmedu 110 i 35 kV opet 25 MVA. Nazivna snaga namota 220 kV iznosi 75 MVA, a odredena je iz analize istodobnosti opterehenja namotP 110 i 35 kV.

Pri odredivanju reaktancija tronamotnog transformatora potrebna su tri pokusa kratkog spoja. To mogu biti oni pokusi koji su prikazani na sl. 2.44. Pri svakom pokusu kratkog spoja na jedan se namot narine trofazni napon, drugi je namot kratko spojen, a treCi otvoren. Naravno da se moraju odabrati takvi pokusi kratkog spoja koji se vrSe izmedu svih moguCih parova namota. Koji Ce od dva namota biti kratko spojen ne

utjePe na rezultat. Napon treba povisivati sve dotle dok struja ne postigne onu vrijednost koja odgovara nominalnoj snazi transformacije za koju se vrSi pokus kratkog spoja. Sa Unl, Un, i U,, oznatimo nominalne (linijske) napone triju namota, a sa S,,,, Sn13 i S,,, nazivne snage transformacije medu namotima, odnosno manje od nazivnih snaga namotl koji sudjeluju u pokusu kratkog spoja. Za transformator o kojemu su podaci gore navedeni, iznose s,,, = 60 MVA, Sn,, = 25 MVA, a s,,, = 25 MVA. Potrebno je pofi od namota manje nazivne snage, da prilikom pokusa kratkog spoja ne dode do preopterekenja jednog od namota.

Iz pokusl kratkog spoja prikazanih na sl. 2.44. dolazimo do slijedekih reaktancija

Slika 2.44. Shema spoja za tri pokusa kratkog spoja na tronamotnom, trans-

formatom

Relativne napone kratkog spoja - analogno relaciji (2.130) - dobivamo iz izraza

Pri tome treba navesti i podatak za koju prividnu snagu vrijedi relativni napon kratkog spoja. Kao karakteristika transformatora normalno se navode naponi kratkog spoja u procentima, pomoCu kojih se odreduju reaktancije Xdlz, Xd18 i XdZa, koristefi relacije analogne relaciji (2.132). Na- ravno, ako mjesto relativnih napona kratkog spoja uvrstimo napon kratkog spoja u procentima, treba desnu stranu izraza podijeliti sa 100.

U ekvivalentnoj shemi transformator sa tri namota moiemo prikazati u direktnom sistemu sa tri reaktancije spojene u zvijezdu (sl. 2.45), koje odredujemo iz pokusfi kratkog spoja. Za pokus kratkog spoja izmedu namota (1) i (2) (sl. 2.44a), kad je namot (3) otvoren, moiemo postaviti

Za ostale pokuse kratkog spoja (sl. 2.44) postavljamo analogno

Iz jednadiba (2.143) moiemo odrediti sve tri reaktancije u ekvivalentnoj shemi (2.45b), pa dobivamo

Dogada se medtltim da je jedna od reaktancija u ekvivalentnoj shemi negativna, pa s takvom reaktancijom treba provesti r ahn .

Pretpostavimo da transformator 220/110/35 kV nazivnih snaga 75160125 MVA ima ove napone kratkog spoja

ukl2 = 10°/o za 60 MVA

uk13 = 5% za 25 MVA

ukza = 6OIo za 25 MVA

Reaktancije su tada (2.132)

Sve su reaktancije odredene za napon 220 kV, dakle za isti napon, jer je samo tako moguCe uCi s reaktancijama u ekvivalentnu shemu. Prema tome su pojedine reaktancije u ekvivalentnoj shemi (sl. 2.45)

Slika 2.45. Shema spoja tronamotnog transformatora (a) i ekvivalentna shema spoja direktnog sistema (b)

Inverzne reaktancije jednake su direktnim reaktancijama, jer Cemo doCi do istih rezultata ako pokus kratkog spoja izvedemo s inverznim sistemom napona (zamjena dviju faza).

I za tronamotne transformatore direktna i inverzna reaktancija, dobivene na osnovu pokusa kratkog spoja, ne ovise o spoju, izvedbi i o uzemljenju nul-tafke transformatora, dok je nulta reaktancija o tome. ovisna.

Promotrimo najprije transformator u spoju zvijezda-zvijezda-zvijezda (sl. 2.46).

Ako su nul-tarke svih triju namota izolirane, nulta komponenta struje ne moie ni teki, pa je za nulti sistem - s koje god strane promatrali - reaktancija neizmjerno velika (sl. 2.46a). U slufaju kad je uzemljena nul-tafka samo jednog namota, nulti sistem struja iz mreie, na koju je prikljufen uzemljeni namot, moie se zatvoriti preko nul-tafke (sl. 2.46b). Magnetski tokovi nultog sistema moraju se zatvoriti kroz zrak (ako postoje samo tri jezgre kao na sl. 2.38a), odnosno kroz nenamotane jezgre (ako takve jezgre postoje, kao na sl. 2.38b i 2.38~). Imamo dakle iste prilike kao u slufaju dvonamotnog transfonnatora u spoju zvijezda- zvijezda s uzemljenom nul-tafkom jednog namota, pa nulta reaktancija ovisi o izvedbi transformatora.

Slika 2.46. shema' spoja tronamotnog transformatora u spoju zvijezda-zvijezda- zvijezda i njegove ekvivalentne sheme nultog sistema (struje su nacrtane uz

predpostavku da su naponi nultog sistema narinuti na stezaljke namota 1)

!. 8

I Ako dva namota imaju uzemljene nul-tafke (sl. 2.46c), imamo s obzirom na ta dva namota iste prilike kao u dvonamotnom transfor-

i matoru s uzemljenim namotirna (sl, 2,39), jer se ,pored struja u namotu

. , :q .; na koji su narinuti naponi nultog sistema pojavljuju i struje u drugom I

1 uzemljenom namotu, koje se mogu zatvoriti preko nul-tafke. Nulta reak-

; . tancija jednaka je reaktanciji koja se dobiva iz pokusa krat,kog spoja 4 ; q 1 izmedu dva uzemljena namota. Ako su dakle uzemljeni namoti (1) i (2),

3 ! nulta reaktancija jednaka je-Xd, t' Xdz, Sto je vidljivo i iz ekvivalentne + i sheme na sl. 2.46~. Izmedu namota (3), koji nije uzemljen, i ostalih

namota nulta reaktancija neizmjerno je velika, jer se kroz namot ne mogu zatvoriti nulte struje.

1 : U slufaju kad su zvijezdiSta svih triju namota uzemljena, ekvivalentna shema za nulti sistem (sl. 2.46d) jednaka je ekvivalentnoj shemi

I :

I". 0 2 ) 3)

Slika 2.47. Shema spoja tronamotnog transformatora u spoju zvijezda-zvijezda-zvijezda s uzemljenjem nul-taeke preko impedancije i njegove ekvivalentne sheme nultog sistema (struje su nacrtane uz pretpostavku da su naponi nultog sistema

narinuti na stezaljke namota 1) I

94 I

za direktni sistem, jer se tada zbog nultog toka proizvedenog nultom strujom jednog namota pojavljuju struje koje se mogu zatvoriti i u ostalim namotima, pa imamo s obzirom na medusobne odnose protjecanja iste prilike kao za slufaj trofaznog kratk,og spoja.

Uzeinljenje nul-tafke transformatora preko impedancije dovodi do analognih ekvivalentnih shema kao i za dvonamotne transformatore. U svakom slufaju treba reaktanciji namota dodati trostruku irnpedanciju koja se nalazi lzmedu zvjezdiita i zemlje (sl. 2.47). Naravno da sve reaktancije i impedancije treba prerafunati na isti napon.

S obzirom na uzemljenje nul-tafke transformatora zvijezda-zvijezda- trokut moguCa su tri slufaja (sl. 2.48).

U prvom slufaju, kad nijedan namot nije uzemljea, reaktancije su za nulti sistem neizmjerno velike (sl. 2.48a), jer se ilulti sistem struja ne moie zatvoriti ma na koji namot narinuli napone nultog sistema.

U drugom slufaju, kad je jedan od namota uzemljen - na sl. 2.48b namot (1) - nulti sistem struja moie se zatvoriti preko uzemljene nul- tafke s time, da Cemo imati potpuno iste prilike kao u dvonamotnom transformatoru (spoj zvijezda-trokut sl. 2.43). Nasuprot tome nulti sistem napona narinut na prikljutnice namota spojenog u trokut i namota spojenog u zvijezdu s neuzemljenim zvjezdistem ne moie protjerati struju kroz namote. Nulta reaktancija za napon narinut na stezaljke uzemlje- nog namota jednaka je reaktanciji kratkog spoja, koja se dobiva iz pokusa kratkog spoja izmedu namota (1) i (3), dakle upravo Xdl t' Xd3.

U treCem slufaju - oba su namota spojena u zvijezdu uzemljena (sl. 2.48~) - nulte reaktancije odgovaraju direktnim reaktancijama za slu- Eajeve kad se narine napon na prikljufnice jednog od namot5 spojenih u zvijezdu. Ako medutim narinemo napone nultog sistema na prikljufnice namota spojenog u trokut, neCe poteCi struje nultog sistema, jer se ne mogu zatvoriti.

Postoj anje impedancije izmedu zvj ezdiSta i zemlje dovest Ce do dodatka trostruke impedancije u ekvivalentne sheme, analogno onome na sl. 2.47.

Transformator u spoju zvijezda-trokut-trokut moie imati nul-tafku namota spojenog u zvijezdu izoliranu (sl. 2.49a) ili uzemljenu (sl. 2.49b). U prvom slufaju sve su nulte reaktancije neizmjerno velike. U drugom slufaju pojava struja nultog sistema u namotu spojenom u zvijezdu trati struje u oba namota spojena u trokut, pa se transformator vlada kao da su namoti spojeni u trokut medusobno paraleho spojeni. Naponi nultog sistema narinuti na prikljuenice namota spojenih u trokut neCe moCi protjerati struju. Radi toga su nulte reaktancije neizmjerno velike, promatrano sa strane namota spojenih u trokut.

KonaEno, da kompletiramo pregled tronamotnih transformatora, spomenimo da transformator u spoju trokut-trokut-trokut ima, promatrano sa strane bilo kojeg namota, neizmjerno veliku nultu reaktanciju.

- q ~ l ,++--; 2, I 1 '03 -'d3

-4 3) L3 102

C) Jlot 3/02

- - Slika 2.48. Sherna spoja tronarnotnog transforrnatora u spoju zvijezda-zvijezda-trokut i njegove ekvivalentne sherne nultog sisterna (struje su nacrtane uz pretpostavku

da su naponi nultog sisterna narinuti na stezaljke narnota 1).

f /

I,, = 0

lo,= 0

I0,=0

a) 3 3 1 ~ 1 - - o I o !

! Slika 2.49. Shema spoja tronamotnog transforrnatora u spoju zvijezda-trokut-trokut i njegove ekvivalentne sheme. nultog sisterna (struje su nacrtane uz pretpostavku da

su naponi nultog sisterna narinuti n a stezaljke narnota 1). I

Transformatori u Stednom spoju

Kao za transformatore s odvojenim namotima, i za transformator u Stednom spoju direktna reaktancija odreduje se iz pokusa kratkog spoja. Trofazni transformator u itednom spoju spojen je u zvijezdu, a Eesto se izvodi s tercijarnim namotom spojenim u trokut.

Promotrimo najprije transformator u Mednom spoju bez tercijarnog namota. Pokus kratkog spoja izvodi se prema shemi na sl. 2.50, dakle analogno pokusu kratkog spoja dvonamotnog transformatora. Iz napona Vkl narinutog na prikljurnice (1) i struje I,,,, koju f e taj napon protjerati, odreduje se reaktancija kratkog spoja, koja je ujedno direktna reaktanci ja prema relaciji (2.129).

Slika 2.50. Pokus kratkog spoja transformatora u Stednorn spoju; trofazni napon narinut na stezaljke

------ (I), stezaljke (2) kratkospojene

Za odredivanje reaktancije kratkog spoja Stednog transformatora s tercijarnim namotom potrebna su - kao i za tronamotni transformator - tri pokusa kratkog spoja (sl. 2.51). Iz tih pokusa dolazimo do reaktancija - iz relacije (2.141) - za dva po dva namota, pomofu kojih odredujemo tri reaktancije spojene u zvijezdu prema relacijama (2.144).

L- J - Slika 2.51. Tri 'pokusa Bratkog spoja Stednog transformatora

sa tercijarnim namotom spojenim u trokut


Prema tome, u pogledu direktne i inverzne reaktancije transformator LI Stednom spoju bez tercijarnog namota analogan je dvonamotnom, a transformator u Stednom spoju s tercijarnim namotom tronamotnom transformatoru.

Ekvivalentnu shemu nultog sistema za transformator u Stednom spoju s uzemljenom nul-tatkom i s tercijarnim namotom moiemo prikazati - analogno shemi tronamotnog transformatora u spoju zvijezda-zvijezda- trokut (sl. 2.48~) - trima impedancijama spojenim u zvijezdu (sl. 2.52). U tako prikazanoj ekvivalentnoj shemi dolaze impedancije Zol, Zo2 i ZO3, koje treba joS odrediti. Ako na prikljuEnice (2) narinemo napon nultog sistema (sl. 2.53), struje Cle se kroz zavoje koji odgovaraju tim prikljufnicama i impedanciju Z,, moei zatvoriti, uz istodobnu pojavu struja u namotu spojenom u trokut. S obzirom na protjecanja imat eemo istu situaciju kao pri pokusu kratkog spoja izmedu namota (2) i (3), pa t e se - u sluEaju da je impedancija 2, premostena - transformator vladati kao da ima reaktanciju kratkog spoja X P 3 dobivenu iz pokusa na sl. 2.51~. Postojanje impedancije Z , u zvjezdigtu transformatora kroz koju teEe trostruka struja I,,, traiit Cle u ekvivalentnoj shemi impedanciju 3 Z,,

Slika 2.52. Ekvivalentna shema transformatora u Stednom spoju s uzemljenom nul- tafkom i tercijarnim namotom spojenim

u trokut

da bismo u ekvivalentnoj shemi imali iste padove napona kakve imamo u stvarnosti. Prema tome nultu impedanciju, uzevSi u obzir namote (2) i (31, dakle zbroj impedancija Z, , i Z,, na shemi sl. 2.52, moiemo prikazati izrazom

'Io2 1 1 Slika 2.53. Struje niltog sistema transformatora u Stednom spoju s tercijarnim namotom spojenim - - u trokut, ako se na stezaljke (2) narine istofazni

3102 napon

Sve reaktancije u (2.145a) preraEunate su na napon namota (2).

Ako na prikljuEnice namota (1) narinemo napon nultog sistema (sl. 2.54), kroz impedanciju Z , poteei 6e struja 3 I,,. S obzirom na odnose

1 3'o, f - Slika 2.54. Struje nultog sistema u transformatoru u

t-- Stednom spoju s tercijarnim namotom spojenim u

344 trokut, ako se na stezaljke (1) narine istofazni napon

protjecanja imat Cemo sada prilike analogne pokusu kratkog spoja na sl. 2.51b. Buduei da kroz Z , protjeEe struja I,,, koja odgovara naponu primarnog namota, treba Z , preraEunati na napon prikljufnica (2), jer se sve impedancije promatraju s obzirom na taj napon. Prema tome impedanciju koja odgovara sumi Z,, + Z,, moiemo odrediti iz relacije

ot~nreni I 0 2 - trokut

D

sistema u transfor- s tercijarnim namo- (1) narine istofazni ---- --- napon, stezaljke (2) kratko spoje i uzemlje,

310~ a tercijarni namot ostane otvoren

Kad narinemo napon na stezaljke (1) s uzemljenim stezaljkama (2) i s otvorenim trokutom ili bez namota spojenog u trokut (sl. 2.55), imat Cemo s obzirom na protjecanja iste prilike kao pri pokusu kratkog spoja na sl. 2.51a, dok 6e kroz impedanciju Z, te6i razlika struja 3 (Io2 - I,,). Ta razlika nastaje od struja 3 I,, i 3 I,,, koje teku u razliEitim smjerovima. Da odredimo reaktanciju Z, preraEunatu na napon stezaljki (2), treba Z, pomnoiiti s izrazom

gdje je prvi Elan omjer U2/U2 = 1 za prerafunavanje na napon stezaljke (2), a drugi Elan za preraEunavanje na napon stezaljke (1). Prema tome zbroj reaktancija Z,, + Zo2 (sl. 2.52) moiemo prikazati relacijom

b) zo2-xd2

Slika 2.56. Shema spoja i ekvivalentne sheme nultog sistema Stednog lransforniatora s tercijarnim namotom spojenim u trokut: (a) s uzemljenom nultaekom preko itnpedancije i 1 (b) a neposredno uxemljenom

nul-tafkom

Slika 2.57. Shema spoja i ekvivalentne sheme nultog sisterna Stednog transformatora bez tercijarnog namota: (a) s uzemljenom nul-tarkom preko impedancije i (b) s neposrednom

uzemljenom nul-taskom

Iz tri relacije (2.145) odredujemo tri impedancije u ekvivalentnoj shemi kao na sl. 2.52, koje iznose

Ili, ako upotrijebimo oznake iz relacije (2.144),

z,, = Xdl - 3 z, u2 (U1- U12 U,)

U Zo, = Xd3 + 3 Z,, ' U;

Na sl. 2.56a prikazana je ekvivalentna shema gtednog transformatora s tercijarnim namotom spojenim u trokut, s uzemljenom nul-tackom preko impedancije 2,. U shemu su unesene impedancije prema relacijama (2.147). Do nultih reaktancija za isti transformator s neposredno uzemljenom nul-tafkom dolazimo kad u relacije (2.147) uvrstimo 2, = 0. Ekvivalentna shema prikazana je na sl. 2.56b.

Kad ne postoji tercijarni namot spojen u trokut, nulta reaktancija odredena je relacijom (2.145c).Ekvivalentna shema prikazana je na sl. 2.57a za sluEaj kad je nul-taEka uzemljena preko impedancije 2,. Ako je nul-taEka neposredno uzemljena, dakle kad je 2, = 0, dolazimo do ekvivalentne sheme prikazane na sl. 2.57b.

2.5. REAKTANCIJE VODOVA I KABELA

Direktna reaktancija zraEnog voda jednaka je reaktanciji faze. Bu- dubi .da nema razlike teku li kroz vod struje direktnog ili inverznog sisterna, inverzna reaktancija jednaka je direktnoj.

Reaktancija faze ovisna je o geometrijskom rasporedu vodiEa i o promjeru samog vodiea, pa ju je mogube odrediti poznavajuei sliku glave stupa i presjek (odnosno promjer) vodiEa. Ovdje se nebemo baviti taEnim odredivanjem reaktancija, jer je za odredivanje struja kratkog spoja dovoljno raEunati s pribliinim vrijednostima reaktancija. Pri taEnom izrarunavanju reaktancija moie se upotrijebiti npr. Lit. 17. i 18.

Iz dijagrama na sl. 2.58. mogu se oEitati direktne i inverzne reaktancije zraEnih vodova u ovisnosti o presjeku i nazivnom naponu. Za vodove nazivnog napona iznad 30 kV moiemo raEunati s pribLiZnom direktnom reaktancijom od 0,4 Q/km, dok za vodove nazivnog napona 30 kV i niieg moiemo pribliino raEunati s reaktancijom od 0,35 Wkm. Dijagram na

Slika 2.58. Direktna i inverzna reaktancija zraf-

nih vodova

sl. 2.59. prikazuje ovisnost nulte reaktancije zrafnog voda bez zaStitnog uieta o nazivnom naponu i presjeku vodiEa. U dijagramu su ucrtane dvije grupe krivulja: gornja za kamenito tlo (vodljivost tla 20 pS/cm) . i donja za vlaino tlo (vodljivost tla 200 pS/cm). Podaci iz sl. 2.59. mogu se u prvoj aproksimaciji upotrijebiti i za zraEne vodove sa zaStitnim uietom.

krn

1.5

I / Slika 2.59. Nulta reak-

$0 tancija zrarnog voda bez Q 20 3 a, W f.0 220 kV zaStitnog uieta

Nulti djelatni otpor po fazi jednak je djelatnom otporu vodiEa pove- Canom za oko 0,15 Qlkm, zbog otpora tla.

htd 3 cm

4 5

6 1

I4 16 cm

Slika 2.60. Direktna i inverzna reaktancija voda izvedenog od

5 a A cmM 4o JO 60 vodira pravokutnog profila

U nekim sluEajevima potrebno je poznavati reaktanciju spojeva medu pojedinim dijelovima rasklopnog postrojenja ili elektrane, izvedenih pro- filnim golim vodiEima. Pribliino se moie raEunati s reaktancijom od 0,15 Wkm. TaEniji podaci o reaktanciji za pravokutne profile mogu se naCi u dijagramu na' sl. 2.60.

Direktna i inverzna reaktancija kabela za napone do 30 kV moie se odrediti iz dijagrama na sl. 2.61, a za uljne kabele iz dijagrama na sl. 2.62. Podaci o nultim impedaricijama nekih kabela navedeni su u tab. 2.4.

TABLICA 2.4.

Nulte impedancije nekih izvedaba kabela

Slika 2.61. Direktna i inverzna reaktancija trofaznih kabela za 1 do 30 kV. (Za kabele bez feliEne trake vrijednosti reaktancije su za

1O0lo manje)

Troiilni kabel s olovnim pla- Stom 10 kV

Slika 2.62. Direktna i inverzna reaktancija uljnih kabela

PriguSnice, o kojima je ovdje rijer, sluie za smanjenje struja kratkog spoja, a spajaju se u seriju s potroSaEima. Izvode se kao svici bez ieljeza, a slog priguinica sastoji se od tri priguSnice (za svaku fazu po jedna), koje medusobno nisu spojene (sl. 2.63).

P r e s j e k l . mmz i ~mpendancija

1 h2 /km

v, Slika 2.63. Shema spoja prigusnice Slika 2.64. Pokus kratkog spoja priguSnice

35

70

I

[ 50 TroZilni kabel sa tri olovna

plaSta 30 kV 95 - 150

120

Jednoiilni uljni kabel 110 kV 1 185

300

PriguSnica je karakterizirana: nazivnim naponom U, (linijski nazivni napon mreie), prolaznom nazivnom snagom S, i reaktancijom u postocima xO/o. Iz nazivnog napona i nazivne snage odredujemo nazivnu struju priguSnice

1,27 + j 1,76 -

+

l,13 + j 1,12 1,33 + j 0,92

-

1,12 + j 0,74 0,93 + j 0,62

-- 0,79 + j 0,30 0,69 + j 0,27 0,60 + j 0,24

Reaktanciju kratkog spoja (Xk) odredujemo analogno kao kod transformatora pokusom kratkog spoja (sl. 2.64). Iz podataka pokusa kratkog spoja odredujemo

vk Xk = - . . . (2.149) 1,)

dok je procentualna reaktancija

PoznavajuCli dakle nazivni napon, nazivnu snagu i procentualnu reaktanciju, reaktanciju priguSnice odredujemo - kao i za transformator - iz relacije

Za priguSnicu - kao i za transformator - direktna reaktancija jednaka je reaktanciji kratkog spoja (Xk). Inverzna reaktancija jednaka je

0 0 0 0 0 0

direkfni sisfem inverzni sistem nulti sislem

Slika 2.65. Ekvivalentne sheme priguSnice

direktnoj reaktanciji, jer nema dijelova koji rotiraju. Takoder je nulta reaktancija jednaka direktnoj reaktanciji, jer nema zapreke da se nulte komponente struje zatvore kroz prigugnicu. Prema tome za priguSnicu vrijede ekvivalentne sheme prikazane na sl. 2.65.

PotroSaEe, s obzirom na odredivanje struje kratkog spoja, moiemo podijeliti na pasivne i aktivne. U pasivne potroSaEe ubrajarno iarulje, sva otporna trosila, elektrolize i sl., dok u aktivne sinhrone i asinhrone motore.

Siilhroni motori (kao i sinhroni kompenzatori) vladaju se u slueaju kratkog spoja kao sinhroni generatori, pa njihovo postojanje u mreii dovodi do poveEanja struje kratkog spoja. Sve sinhrone strojeve treba prilikom odredivanja struja kratkog spoja tretirati kao sinhrone generatore.

Asinhroni motori medutim nemaju uzbudu neovisnu o mreii, kao sinhroni motori, pa njihov udio u struji kratkog spoja traje samo 1 do 2 periode. Radi toga Eemo pri odredivanju struja kratkog spoja rafunati da asinhroni motori imaju samo poEetnu direktnu reaktanciju, koja iznosi 25 do 30°/o preraEunato na nazivni napon i na prividnu snagu, koju motor uzima u punom opterkenju. Invenna reaktancija pribliino je jednaka direktnoj. reaktanciji. Nulta reaktancija - kao i u sinhronih strojeva - znatno je manja od direktne, a ima mafenje samo onda ako je nul-tafka asinhronog motora uzemljena, Sto se medutim u praksi nikada ne pojavljuje. Jednu do dvije periode nakon nastanka kratkog

spoja prestaje udio asinhronih motora u struji kratkog spoja, pa se tada moie asinhroni motor smatrati pasivnim potrogafem.

Prilikom odredivanja struja kratkog spoja obiEno ne uzimamo u rafun pasivne potroSaEe, jer raEun provodimo uz pretpostavku da se mreia nalazi u praznom hodu. Radi toga ih izostavljamo u ekvivalentnim shemama. No ako pak ielimo uzeti u obzir i pasivne potroSaEe - dakle poEi od opterdene rnreie - impedanciju pasivnog potroSaEa moiemo odrediti iz djelatne snage (P), jalove snage (Q) i faktora snage (cos cp). Impedancija pasivnog potroSaf a .jest

pa je djelatni otpor

a reaktancija

2.8. EKVIVALENTNE SHEME TROFAZNE MREZE

A. Reaktancije u ekvivalentnoj shemi

U ekvivalentnu shemu moiemo unijeti apsolutne vrijednosti (52) reaktancija. Pri tome medutim treba znati, da su u ekvivalentnim shemama transformatori zamijenjeni reaktancijama, pa je samim tim pretpostavljeno da je prijenosni odnos transformacije 1 : 1. Da bi se, medutim, odriali isti onakvi odnosi u mreii kakvi postoje u stvarnosti, potrebno je sve reaktancije (odnosno impedancije, ako se uzmu u obzir i djelatni otpori) prerafunati na isti napon. Prerafunava se - kako je veCl bilo spomenuto - prema formuli

gdje je U napon koji vlada na mjestu reaktancije X, koja je zadana u omima, a U' napon na koji ielimo preraEunati reaktanciju X. Napon U' moie biti bilo kakav, bez obzira na nazivne napone u, mreii, a bitno je da .napon U' bude jednak za sve dijelove mreie. Iz praktiEkih razloga, medutim, najpovoljnije je kao napon na koji be se prerafunati sve reaktancije u mreii odabrati onaj, koji se najEeSEe javlja u promatranoj mreii, ,jer kemo na taj nafin najmanje prerafunavati.

Osnova za odredivanje reaktancija transformatora, generatora i ostalih dijelova mreie normalno je procentualna reaktancija, uz koju je potrebno da bude navdena snaga na koju se odnosi ta procentualna reaktancija -U nekim slufajevima podatak o snazi nije potrebno posebno navoditi (generator, dvonamotni transformator), jer se samo po sebi razumije da

se radi o nazivnoj snazi. Podatak o snazi medutim potreban je npr. za tronamotni transformator, jer tada nazivne snage namotfi mogu biti ra- zlif ite.

Odredivanje reaktancije s obzirom na napon U', na koji ielimo prera- Eunati cijelu promatranu mreiu, najjednostavnije je pomoi.u. izraza

gdje je s o l o procentualna reaktancija, a Sn nazivna prividna snaga, odnosno snaga za koju vrijedi procentualna reaktancija. Reaktanciju X' dobit bemo u omima, ako U' uvrstimo u kV, a Sn u MVA. Reaktanciju s obzirom na nazivni napon odredujemo iz relacije

pa ako ielimo reaktanciju X preraEunati na napon U' moramo je innoiiti sa (U'/Un)2, Sto daje relaciju (2.155).

f@hV /0,5/ti5k V 20 NVA ZOUVA r r n ~ ~

Slika 2.66. Primjer mreie za odredivanje reaktancija

Na sl. 2.66 prikazana je jednopolna shema mreie s oznafenim karakteristikama generatora, transformatora, te reaktancijama vodova. Na sl. 2.67 tabelarno je prikazan raEunski postupak odredivanja reaktancija preraeunatih na napon 110 kV. Reaktancije generatora i transformatora odredene su prema (2.155), a vodova prema (2.154). Na sl. 2.67 prikazana je i ekvivalentna shema mreie s oznaEenim reaktancijama. Nul-taEke generatora medusobno su spojene, Sto je moguCe ufiniti, jer nul-taEke imaju isti potencijal.

Mjesto s apsolutnim vrijednostima reaktancija u omima (odnosno s apsolutnim vrijednostima irnpedancija, ako se ne zanemare djelatni otpori), pogodno je raEunati s relativnim .vrijednostima. UobiEajeno je da se te relativne vrijednosti nazivaju jedinifnim (per-unit) vrijednostima, jer su odredene u odnosu na odabrane osnovne velifine, koje sluie kao jedinice mjere. Napon, struja, snaga i impedancija (odnosno reaktancija) Eetiri su velifine koje se pojavljuju prilikom prorafuna mreie. JediniEne vrijednosti tih velifina definirane su relacijama

gdje su Uos,, I ,,,, S ,,,, Zos,, osnovne vrijednosti linijskog napona, struje, prividne snage i impedancije. Medu osnovnim vrijednostima moraju vri- jediti sve relacije koje vrijede za te velifine s pravim vrijednostima. Prema tome mora biti

Slika 2.67. Ekvivalentna shema mreie prikazane na sl. 2.66

Sve reaktancije prerahate na napon 110 kV (omaka j radi pojednostavnjenja ispdtena je)

Sosn = 6 Udsn Iusn . . . (2.158b)

Nije, dakle, moguC slobodan izbor svih osnovnih vrijednosti, jer Ce izborom dviju veliEina biti odredene ostale dvije. Obifno se slobodno odabire osnovni napon u kV i osnovna snaga u MVA. Tjme su odredene vrijednosti osnovne struje i osnovne irnpedancije iz relacija

Uosn - U20sn Zosn =

fi Iosn Sosn

Osnovnu vrijednost struje dobivamo u kA, a osnovnu vrijednost reaktancije u Q.

RaEunanje s jediniEnim vrijednostima provodi se po istim pravilima kao i raEunanje sa stvarnim vrijednostima. Izraze (2.158) pomolzl stvarnih vrijednosti moiemo napisati

Ako relacije (2.160) podijelimo sa (2.158), te uzmemo u obzir odnose (2.157), dobivamo

u = i z . . . (2.161a)

s = ui . . . (2.161b)

Dobivamo dakle relacije kao da se radi o jednofaznom sistemu, a bag tako je u ekvivalentnirn shemama prikazan simetriEni trofazni sistem. Takve relacije medutim daju rezultate koji vrijede za trofazni sistem.

Neka smo npr. odabrali kao osnovne vrijednosti So,, = 30 MVA i Uosn = 110 kV. Prema (2.159) ostale su osnovne vrijednosti

Dalje pretpostavimo da je u trofaznom sistemu na napon U = 115,5 kV prikljuEena impedancija Z = 250 52 (sl. 2.68). Struja je (2.160a)

u=(W Slika 2.68. Odredivanje jediniEnih vrijednosti Uosn = 110 kV. Sosn = 30 MVA

dok je snaga S = 115,5 . 0,266 = 53,4 MVA

RaEunajuf i s jediniEnim vrijednostima, jediniEni napon i jediniEna impedancija iznose

pa su struja i snaga prema (2.161)

Mnoienjem sa I,,, i So,, dobivamo 0,266 kA i 53,4 MVA. Osnovne vrijednosti povoljno je tako odabrati da se jedinihe vrijed-

nosti ne razlikuju mnogo od jedinice. Za cijelu rnreiu vrijedi ista osnovna vrijednost za snagu, dok se osnovna vrijednost napona rnijenja kao i prijenosni odnos transfonnacije prilikom prijelaza iz jednog u drugi dio mreie, koje su medusobno spojene transformatorima. Pri odre&vanju osnovnog napona treba pofi od po volji odabranog dijela mreie i odredivati osnovne napone prema prijenosnom omjeru transformatora. Za transformator dobivamo istu jediniEnu reaktanciju, bez obzira da li polazimo od viSeg ili niieg napona. Ako sa 2, oznaeimo reaktanciju transformatora preraEunatu na napon Ul, a sa 2, reaktanciju preraEunatu na napon U2, medu njima postoji odnos

gdje je Ul/U2 prijenosni omjer transfonnacije. Neka je So,, osnovna snaga, a U, = UoSn1, pa je jediniEna reaktancija odredena prema naponu U,,,,

JediniEna reaktancija, odredena prema naponu Uosn2, koji je

iznosi zz - 2 2 so,

ZZ=--- . . . (2.165) 2 o s n z u20snl

Kad uzmemo u obzir relacije (2.162) i (2.164), dobivamo konaEno

2 2 S o s n Ul ' - Z2 = - 21 Sosn -

(Z ) u20sni z1

U20snr

Za generatore, transformatore i ostale dijelove mreie, za koje je reaktancija zadana u procentima (xO/o), jediniEna je vrijednost

To medutim vrijedi samo u sluEaju ako su osnovna snaga i osnovni napon za odredivanje jedinienih vrijednosti jednaki nazivnoj snazi i nazivnom naponu generatora, odnosno transformatora, za koje vrijedi xO/o. Kad taj uvjet nije ispunjen, treba odrediti novu jediniEnu reaktanciju x' prema osnovnim vrijednostima koje vrijede za dio mreie u kojem se nalazi pro- I

matrani generator ili transformator. JediniEna reaktancija x' odreduje se i pomof u jediniEne reaktancije (2.167) iz relacije

jer je - prema (2.156) T 7.7

Slika 2.69. Primjer odredivanja jedinifnih vrijednosti reaktancija i ekvivalentna shema s jediniEnim reaktancijama

112

Analogno tome jediniEne vrijednosti preraEunate na nove osnovne vrij ednosti odreduju se formulom

gdje je x, jediniEna vrijednost za osnovne vrijednosti s indeksom (2), a x, za osnovne vrijednosti s indeksom (1).

Na sl. 2.69 nacrtana je ekvivalentna shema mreie prikazane na sl. 2.66, s naznaEenim jediniEnim reaktancijama, i pomokna tablica za odredivan je jedinirnih vrijednosti reaktancija. S odredivanjem osnovnog napona pof eto je od dijela mreie A. Za dio mreie B, koja je spojena s dije-

xta O/o = 10°/o za 60 MVA xis O/o = 5O/a za 25 MVA 2 2 3 O/o = 6"/0 za 25 MVA

1 1 X i = - (512 + 5 1 3 - ~ 2 3 ) =- (0,100 0,120 - 0,144) = 0,038

2 2

1 1 Xz = - (xi2 + - xi5) = - (0,100 + 0,144 - 0,120) = 0,062

2 2

1 1 x~ = - (x13 + 1 2 3 -XIS) = - (0,120 + 0,144 - 0,100) = 0,082

2 2

Slika 2.70. Odredivanje jedinirnih reaktancija tronamotnog transformatora


lom A preko transformatora prijenosnog odnosa 10,51115 kV, osnovni napon odreduje se iz relacije

u* U o s n ~ = U o s n ~ . . . (2.172)

U A

gdj e je UB/UA prijenosni omjer transformacije koj a povezuje dva dijela mreie (UA je napon na strani dijela mreie A, a UB na strani dijela mreie B), Odredivanje jediniEnih reaktancija za generatore i transformatore vrSeno je prema formuli (2.168), dok su jediniEne reaktancije vodova odredene iz izraza

X x = -- . . . (2.173) x o s n

Da bismo ilustrirali na joS jednom primjeru odredivanje jediniEnih reaktancija, odredimo jediniEne reaktancije za tronamotni transformator, o kojem su podaci naznaEeni na sl. 2.70. U tablici na sl. 2.70 prikazano je odredivanje jediniEnih reaktancija, analogno tablici na sl. 2.69.

Naravno da se jediniEne vrijednosti mogu upotrijebiti i za kompleksne izraze impedancija i snaga. Tako moiemo napisati

gdje su r jediniEni djelatni otpor, x jediniEna reaktancija, p jediniEna djelatna snaga, a q jediniEna jalova snaga. U relaciji (2.174) Z,,,,, je apsolutna vrijednost osnovne impedancije.

B. Ekvivalentne sheme direktnog, inverznog i nultog sistema

Pri odredivanju struja kratkog spoja potrebno je poznavati ekvivalentne sheme svih triju sistema: direktnog, inverznog i nultog.

U ekvivalentnirn shemama direktnog i inverznog sistema sve nul-taEke generatora i potroSaEa spojene su na povratni vod. U shemi nultog sistema nul-taEke su spojene s povratnim vodom samo kad su nul-tafke uzemljene bilo neposredno bilo preko irnpedancije.

Na slici 2.71 prikazana je jednopolna shema mreie, za koju je na slici 2.72 nacrtana shema direktnog sistema ( ~ o j a je istodobno i shema inverznog sistema, ali bez simbola za generatore, jer normalno raEunamo da elektromotorna sila ~os to i i samo u direktnom sistemu), a na sl. 2.73 sherna nultog sistema. Ekvivalentne sheme nacrtane su na dva naEina: prvi s rasporedom elemenata shema kakav je na jednopolnoj shemi, da bi se lakSe opazila veza izmedu jednopolne i ekvivaleptne sheme, i drugi s takvim rasporedom elemenata sheme da bi povratni vod

doSao na dno sheme, jer je takav naEin prikazivanja pogodniji za transformaciju sheme.

Slika 2.71. Primjer- jednopolne sheme mreie

Kao Sto se vidi na sl. 2.73, pojedini dijelovi u ekvivalentnoj shemi nultog sistema potpuno su odijeljeni od ostale mreie, Sto je posljedica nemogubnosti zatvaranja strujnog kruga nultog sistema (npr. transformator T, u spoju zvijezda-zvijezda bez uzemljene nul-taEke). Na daljnja pojednostavnjanja ekvivalentne sheme takvi dijelovi mreie nebe imati nikakvog utjecaja. Uzemljenja su spojena na povratni vod, jer je pretpostavljeno da on ima potencijal zemlje. .

Slika 2.72. Ekvivalentna shema direktnog i inverznog sistema za mreiu na sl. 2.71: (a) raspored kao u jednopolnoj shemi, (b) raspored s povratnim

vodom u dnu sheme

TRECE POGLAVLJE

STRUJE KRATKOG SPOJA

Slika 2.73. Ekvivalentna shema nultog sistema za mreZu na sl. 2.71: '(a) raspored kao u jednopolnoj shemi, (b) raspored s I - povratnim vodom u dnu sheme

Pojednostavnjenjem ekvivalentnih shema (paralelnim i serijskim spa- I

janjem reaktancija, transfiguracijama iz zvijezde u trokut ili obrnuto) I

dolazi se do shema s kdjima se ulazi u daljnji raEun.

Prilikom odredivanja struja kratkog spoja pretpostavljamo da gene- rat5F-~roizvodi simetriEne e I e k t r o ~ n ~ s i I e P r ~ C m 4 j % - -- . ---"-- ..-I -_._

Es = a2Ed ---. . . . (3.1b)

E T = u E ~ . . . (3.1~)

g a e - s u ER, Es, ET f a n e elektromotorne sile, a Ed fazna eleJktromotorna sila direEfiOg-ditema. Prema (2.18~) za- elekTromotoTnu silu inverznog --- ---- sistema moiemo postaviti

UvrStavanjem vrijednosti (3.1), te uzevSi u obzir da je a4 = a (2.8a), dobivamo

E' =1 (Ed+ a*f~ 1 3

E . = - E d(1-I-a-I-a2)=0 ' 3

. . . (3.3) - . /--- - 1

Za - - - elektromotornu - - -- - - - - siJu - nultog - sistema moiemo postaviti (2-18 a) - --..---- - -

UzevSi u obzir

Vd = Ed - Id Zd -- - - . _ _ _ ^ ^ l _ _ _ _ ._-- - . . . (3.5a) v. = -1. z.

I I - . . . (3.5b)

v, = - & Z , -- - . -----. . . . (3.5~)

Sto moiemo prikazati ekvivalentnim shemama na sl. 3.1.

direktni sistem invermi sistem nulti sistem I . .

'- ...s l & a ~ - ~ 1 ' ~ ~ ~ ~ k v i v a 1 e ~ ~ ~ n a ~ ~ m a direktnog, inverznog i nultog sistema za slueaj sirnetricnih ~eE~froiiioforniFiFisila generatora

BuduCi da s e -xo ra9 -k ra tkog spoja provodi uz pretpostavku da je --- gr-matrana mreia u praznom hodu, elektromotorna sila Ed jednaka je po Jznosu ~ i v n o m faznom naponu V, generatora. Kad bi se poSlood opte- reCene mreie, za Ed trebalo bi uvrstiti elektromotornu silu koja djeluje ~poEetnureaEfCnciju, kao Sto predvidajiu njemaEki propisi (Lit. 20).

Razmatranja prilika =a sve vrste kratkog spoja provedena su s impedancijama, dakle uz pretpostavku da se ne zanemaruje utjecaj djelatnog otpora. U svim numeriEkim- primjerima medutim zanemaren je djelatni - -- o_tpor. ~ U U U ~ ~ ~ l U T a j u U U n i j ~ s t o impedancije (Z) u formule treba uvrstiti reaktanciju j XJ:---- -- - - ' - - . -

- -

3.2. KRATKI SPOJ U TROFAZNOJ M R E Z I

A. Vrste kratkih spojeva

JJ.&-&znjm m r e z a ~ razlikujemo Zetiri vrste kratkih spojeva (sl. 3.2): &opolg-.LK3), jednop0lni~~tTi i5~o=i - (K2) - . - i dvopolni kratki spoj s isto-

Tropoinl krotki spoj ( ~ 3 ) Ovopolni kmtki spoj ( K 2 )

3ednopolni kmtkc spoj (K f ) Ovopolni kratkt s p j i

spoj so zemljon (KZZ)

Slika 3.2. Vrste kratkog spoja

vremenim spojem sa zemljom (K2Z). Jednopolni kratki spoj i dvopolni kFattki-spoj s istovremen~m spojem sa zemljom imaju znaEenje kratkog spoja samo onda ako je nul-tacks mreie uzemljena,TT_mreii u kojoj nul-tafka n j j e neposredno uzemljena (odnosno nije uzemljena preko relativno malog otpora) spoj jedne f az&akeml io~ dovodi.do2ewog spoja, koji nema karakteristike kratkog spoja, jer se pojavlju~u relativno male kapacitivneztruj_e_ --- --

Uirektni

sistern

1 I inverzni

U,=IO,S kV

Sn=20 MVA x&=15% xi = 12 %

x0=5 %

I j 0,w sistern

Urn,= 10 S kV S,,=20 MVA

nulti

IOsn = f100 &A sistern

Slika 3.3. Shema spoja generatora i ekvivalentne sheme

fO MVA M NVA

X=fO% ~ , = 3 0 " / ,

X i =20 9/. xo= 40 %

Slika 3.4. Shema spoja mreie i tablica za odredivanje jedinirnih reaktancija

119

O d ~ t i kratkog spoja ovise prilike u mreii za vrijeme trajanja kvara, p a j e potrebno svaku vrstu kvara promotriti posebno. Pri odredivanju prGka treba postupiti na slijedeCi naEin: odrediti struje i napone na mjestu kvara jednadibama koje karakteriziraju vrstu kratkog spoja, odrediti pomoCu struja i napona u fazama veliEine simetriEnih komponenata, i na kraju postaviti izraze koji karakteriziraju medusobnu vezu ekvivalentnih shema direktnog, inverznog i nultog sistema. Postupak Cemo najbolje rastumaEiti prikazom pojedinih kvarova.

a)

c) Slika 3.5. Ekvivalentna shema direktnog sistema

mreie na sl. 3.4.

Prikazi pojedinih vrsta kratkog spoja bit Ce popraCeni sa po dva numeriEka primjera. Prvi, gdj e se pretpostavlja da kratki spoj nastaje na stezaljkama generators (sl. 3.3), i drugi, pri kojem kratki spoj nastaje na sabirnicama s, (sl. 3.4). Na sl. 3.3. prikazana je shema spoja generatora s neposredno uzemljenom nul-taEkom, te ekvivalentne sheme s oznaEenim jediniEnim reaktancijama. Shema mreie prikazana je na sl. 3.4, dok su ekvivalentne sheme ucrtane na sl. 3.5, 3.6. i 3.7. Ekviva- lentne sheme, nakon transfiguracije trokuta u zvijezdu, pojednostavnjene su i svedene na jednu reaktanciju. Svaki sistem, dakle, zamjenjuje jedna ekvivalentna shema sa dva kraja K (mjesto kratkog spoja) i P (povratni vod). Za principijelna razmatranja moie se dakle ekvivalentna shema zamijeniti s pravokutnikom sa dvije prikljufnice, kao Sto je prikazano na sl. 3.8.

Slika 3.6. Ekvivalentna shema inver- Slika 3.7. Ekvivalentna shema nultog znog sistema mreie na sl. 3.4. sistema mreie na sl. 3.4.

Slika 3.8. Pojednostavnjeni prikaz ekvivalentnih shema direktnog, inverznog i nultog sistema

B. Utjecaj transformacije na odredivanje struja kvara

Stru'e Ln-apone iz ekvivalentnih shema treba preraEunati u struje i n a & p 9 j e d m i m - - ~ z ~ 6 & 4 ~ t ~ - j ~ - i i ~ r a J n j i filj r a E i i l JednoSfavno - -<----

preraEunavanje prema izrazirna (2.16) moguee je samo_&a, qko _se u mreii ne-nalaze transformatori, odnosno ako pg-stoje tra-nsformatori sam?--uspoju YyO, jer u tom sluEaju nema zakretanja ni vektora struje, ni vektora napona. Za svaki drugi spoj medutim treba uzeti u obzir i ta zakrekanja. U ovim rdimatranjima zanemarena je struja magnetgtra- nja, jer se radi o proraEunu struja kr3E0~c~qa'( taE2;4): - -

~r&trhno- spoj zvijezda-trokut (sl. 3.9), a radi pojednostavnjenja 1--_-

raEun prov5tlimmza sluEap3q"e pfijenosni omjer 1 : T (omjer napona, a ne omjer zavoja!). U _t%m- se sluEaju struja koja teEe u nam9tu.-spojenom u zviiezdu transformira -- ~Ifw-giiusppjenom u trokut - y_ sbuju ,- -.

SuQrotna smjera, koja je za fi manja od struje u namotu s p ~ j p o m u

Struje su unutar namota u trokutu zvijezdu, jer namot spojen u trokut ima za fi veki broj zavoja. Na pri- kljuEnice namota spojenog u trokut medutim izlazi struja koja je razlika struje dvaju namota. Uzevii u obzir prikaz na sl. 3.9, moiemo struje u namotu spojenom u trokut ( i i , i i i iT') prikazati strujama u namotu spojenom u zvijezdu, relacijama (ratunato s jedinirnim vrijednostima struja)

* Slika 3.9. Struje transformatora u spoju zvijezda-trokut +-

Struje u

~ j e z d i . - - lsd

- i ~ d

Sfruje unutar

lrokuta dok za struje na prikljutnicama namota spojenog u trokut (iRn, i g i i T N ) moiemo napisati - uzevSi u obzir i (3.6)

Struje izvun

Navedeni odnosi vrijede i za simetrirne komponente struja. Neka su simetrirne komponente struja na strani zvijezde id, & i io. Onda je

iRd = bd a2id; iTd = a id . . . (3.8a)

iRi = i.; iSi = a 4; iTi = alii . . . (3.8b)

iRa = iSo , = iTo = io . . . (3.8~)

122

Slika 3.10. SimetriEne komponente struja u transformatom spoja zvijezda-trokut

123

dok su struje direktnog sistema na prikljutnicama namota spojenog u trokut (3.7)

Struje inverznog sistema moiemo napisati u obliku

dok su struje nultog sistema

jer se struje nultog sistema ne mogu prenijeti preko trokuta (ekvivalentna shema za nulti sistem je prekinuta!). SimetriEne komponente prikazane su na sl. 3.10.

S t r u j e u

zv i jezdi

Struje 3 trokutu

Struje izvan

trokuta

i,"

- -1 Slika 3.11. Struje u fazama za

slutaj prikazan na sl. 3.10.

KoriStenjem relacija (2.4) i (2.5) za a i a2, te zbrajanjem komponenata, dolazimo do struja u namotu spojenom u trokut

. I - IR -- 0,577 (id + ii + i,) . . . (3.12a)

is' = 0,289 (id +ii) - 0,577 i, + j 0,500 (id - ii) . . . (3.12b)

i ~ ' = 0,289 (id +ii) - 0,577 i, - j 0,500 (id - ii) . . . (3.12~)

Na isti naEin dolazimo do struja na stezaljkama namota spojenog u trokut

iRN = - 0,866 (id + ii) 4- j 0,500 (id - ii) . . . (3.13a)

i/ = 0,866 (id + it) -k j 0,500 (id.- ii) . . . (3.13b) iTf' = - j (id - ii) ... . (3.13~)

Struje u fazama prikazane su na sl. 3.11.

Ako medutim podemo od struja koje dolaze iz mreie na strani trokuta (iRN, isN i iT1'), mora biti ispunjen uvjet da je iRN + isf' + iTf' = 0, jer se nulta struja ne moie tada zatvoriti (sl. 3.12). Osim toga mora biti

jer pretpostavljamo da u trokutu nema struje nulte komponente. Za struje u namotu spojenom u trokut moiemo (sl. 3.12) postaviti

in' iTt = iRff . . . (3.15a)

ist - inf = isff . . . (3.15b)

iT' - isr = iTN . . . (3.15~)

odakle, uzevSi u obzir i relaciju (3.14), dobivamo

Struje u namotu spojenom u zvijezdu - iz razloga navedenih ranije - imaju negativan predznak i za fi puta su vete od struja u namotu spojenom u trokut, pa kad jog uzmemo u obzir relacije (3.16), imamo

Ako struje iRn, is" i iT" rastavimo na simetrirne komponente prema (3,8), za struje direktnog sistema u namotu spojenom u trokut moti eemo pisati - uzevSi u obzir (3.16)

irdJ = - idJ' ( a - 1) . . . 3

dok za struje invennog sistema dobivamo

Za struje direktnog sistema u namotu spojenom u zvijezdu prema (3.17) imamo

1 isd .= - id1' (a - a2)

fi . . . (3.20b)

1 ,, iTd = - id (1 - a ) v5

. . . ( 3 . 2 0 ~ )

dok su struje inverznog sistema I

SimetriEne komponente struja, kad polazimo od mreie na strani namota spojenog u trokut, prikazane su na sl. 3.12.

PomoEu simetrirnih komponenata struja odredujemo struje u pojedinim namotima spoja u trokutu iz relacija

; 1- - 'I?

Struje izvan

trokuta - I , : N

Struje u

trokutu

Struje u

zvijezdi

Slika 3.12. Simetrifne komponente struje U

transformatoru spoja trokut-zvijezda

dok su struje u namotima spojenim u zvijezdu

iR = - 0,866 (idr' + i y ) - j 0,500 (id" - i in) . . . (3.23a)

is = j (id1' - i / ) .. . (3.23b)

iT = 0,866 (id" + i i N ) - j 0,500 (id" - i,"). . . . ( 3 . 2 3 ~ )

Na sl. 3.13 prikazane su struje u fazama, koje odgovaraju simetriEnim ltomponentama na sl. 3.12.

Prilikom odredivanja struja u namotu spojenom u zvijezdu, a pola- zeCi od struja u mreii na strani trokuta, treba naglasiti da je nulta ltom- ponenta struje neodredena, ta komponenta naime moie, ali ne mora, postojati u mreii na strani zvijezde, no to nije moguCe odrediti promatra- juCi struje u mreii na strani trokuta. Kad bi poznavali nultu komponentu '

struje (i'o) unutar trokuta relacija (3 .14) bi glasila iIR + i f s + ifT = 3 i'o pa bi se u (3.16) na desnoj strani pojavio joS Elan i'o. To medutim nema utjecaja na odredivanje struja direktnog i inverznog sistema, jer za njih vrijedi relacija (3 .14) . Naravno da bi se u tom sluEaju u namotima spojenim u zvijezdu morala pojaviti i nulta komponenta struje.

Dalje treba naglasiti da izrazi za struje vrijede samo za spoj prikazan na sl. 3.10 i sl. 3.12, dok za ostale spojeve transformatora treba provesti analogan postupak. Za transformator Y y O medutim nije potrebna nika- ltova posebna analiza, dovoljno je poCi od simetriEnih komponenata, pa odrediti jediniEne vrijednosti struja kao da transformacija ne postoji.

Struje izvan Struje u Struje u trokuta trokutu \ I: zvqezdi

Slika 3.13. Struje u fazama za sluEaj prikazan na sl. 3.12.

Pri odredivanju napona potrebno je takoder uzeti u obzir zakretanje, zbogpostojanja transformatora. Podimo od mreie na strani namota spojenog u zvijezdu, koji nazovimo sekundarnim namotom. Iz struja i reaktancija u ekvivalentnim shemama odredujemo simetriEne komponente napona u bilo kojoj taEki mreie. Na sl. 3.14. prikazana je shema spoja i ekvivalentne sheme bloka generator-transformator. Naponi v d , , v , , i v,, predstavljaju napone na sekundarnim stezaljkama transformatora, a v d ,

vi i vo napone na primarnim stezaljkama transformatora. Razlike izmedu tih napona padovi su napona u reaktancijama transformatora, kad ne bi bilo zakretanja vektora napona radi spoja transformatora. Moramo medutim uzeti u obzir i zakretanje vektora napona radi sheme spoja transformatora, pa zato zamijenimo ekvivalentne sheme na sl. 3.14 ekvivalentnim shemama na sl. 3.15, u kojima je ucrtan i transformator bez reaktancije, jer njegova je reaktancija posebno oznaEena ( x ~ T , x , ~ i x , ~ . ) . Tada polazimo od napona v d i vi (v, = 0 ) koji su veC odredeni, uzima- juCi u obzir pad napona u reaktancijama, pa raEun provodimo za trans-

- -

direktni

sistem " d ~

- Slika 3.14. Shema spoja i ekvivalentne sheme bloka genera-

nulti tor-transformator sistem vo= 0


- qn

7 -

Slika 3.15. Shema i ekvivaIen- tne sheme bloka generator- transformator s transformaci-

jom bez reaktancije Vd/ vo=o

Yd7 - "i

- "i2

formator bez reaktancije. RaEun dakle provodimo kao da na stezaljkama namota bez reaktancije, spojenih u zvijezdu, vladaju naponi vd i v,.

Komponente tih napona (VRI, V Y , V T ~ i VRB VS,, V T ~ ) prikazane su na sl. 3.16. BuduCi da su vd i vi naponi na namotima transformatora bez

\ Gdr \ \ - ,

/ eri

1 gri

Slika 3.16. Naponi i elektromotorne sile u transformaciji zvi-

jezda-trokut (sl. 3.14.)

reaktancija, elektromotorne sile (eRd. . . e ~ i . . .) jednake su naponima. Elektromotorne sile u namotu spojenom u trokut (e~;. . . eR; . . .) za fi puta su veCe od elektromotornih sila u namotu spojenom u zvijezdu, zbog veCeg broja zavoja. Radi toga moiemo za direktni sistem postaviti

e d = v d f i

eSdl = a2 vd fi eTdf = a vd fi

a za inverzni sistem eR; = vi fi

To su linijske elektromotorne sile, pa fazne veliEine dobivam.0 (sl. 3.16) iz relacija

Uzevii u obzir da je e ~ d " + esd" + eTd" = 0, dolazimo do faznih elektromotornih sila

UvrStavanjem vrijednosti iz (3.24), kad znamo da elektromotorna sila ima suprotan predznak od narinutog napona, dobivamo za narinute napone na primarnoj strani

VTd" = - - vd (a - up) fi . . . (3.28~)

Isti postupak moiemo provesti za inverzni sistem napona, pa Cemo dobiti

I sada moiemo uzeti u obzir (2.4) i (2.5), pa za napone na strani trokuta dobivamo

vRff = - 0,866 (vd 4- v,) 4- j 0,500 (vd - vi) . . . (3.30a) vS'f = 0,866 (vd + vi) 4- j 0,500 (vd - vi) . . . (3.30b)

vT" = - j (vd - v.) . . . (3.30~) Na sl. 3.17 prikazani su fazni naponi odredeni za prilike prikazane na sl. 3.16.

Do istih napona na primarnim stezaljkama transformatora (vR", vs", VT") dolazimo ako podemo od elektromotornih sila u generatoru (zakre- nutih za 210" prema naponima u mreii na sekundarnoj strani transformatora) i od elektromotorne sile odbijemo padove napona u direktnoj i

Slika 3.17. Fazni naponi u transformatoru zvijezda-trokut (bez padova

napona)

invennoj reaktanciji. Naravno da samo direktna komponenta struje izaziva pad napona u direktnoj reaktanciji, a inverzna komponenta struje u invennoj reaktanciji. Na sl. 3.18. prikazane su elektromotorne sile, komponente struja (sl. 3.10), padovi napona i naponi na stezaljkama generatora, odnosno naponi na primarnim stezaljkama transformatora.

Slika 3.18. Odredivanje napona na stezaljkama generatora (primarnim stezaljkama transformatora) pomofu padova napona u generatoru

'L C. Tropolni krntki spoj -- Tropolni kratki spoj moiemo prikazati shemom na sl. 3.19. m k e

$a slufaj tropolnog-.gatkog spoja karakterizirane su relacijama . - .--. _.._ ._.._____. .- 1

VR = VS = VT -__I.------_

. . . (3.31)

IR +IS +IT.= 0 . . . (3.32) __.-

Pomobu t lh- relacija odreduj emo vrij ._._____._._____.._ ednosti kom~onenata - ---------.- s t r u k i na- ~ona...-~~~&,d@,e,k.t~g~ S ~ ~ Z ~ T E ~ ~e lzrazom (2.18b) ~1! . rn .o~u .k~ u.vrStavanj em vnj ednosti E-(mJ-do'firvamo -_-_,

/

-J'rikaz tropolnog kratkog spoja

- -- I V. (1 + a + a2) = o . . . (3.33) 3 .

Za napon inverznog sistema - koristeki izraze (2.18~) i (3.31) - dobivamo

Dalje je struja nultog sistema iz izraza (2.18a) i (3.32)

Konaho iz relacija (3.5) odredujemo da je

Ii = 0 . . . (3.37)

V, = 0 . . . (3.38)

Prema tome samo kroz direktne reaktancije teEe struja, koju tjera elektromotorna sila Ed, dok su stezaljke K i P kratko spojene (sl. 3.20). Kroz invenne i nulte reaktancije nema struja i pored toga Sto su njihove ste-

SLika 3.20. Prilike u sluraju tropolnog kratkog spoja (prikaz pojednostavnjenim ekvivalentnim shemama)

zaljke K i P kratko spojene, jer nema elektromotornih sila inverznog i nultog sistema.

Struje u pojedinim fazama odredujemo pomoCu relacija (2.16) i relacija (3.35), (3.36) i (3.37), pa dobivamo I

Napon u pojedinim taEkama ekvivalentnih shema moiemo odrediti iz relacija koje su analogne izrazima (3.5).

Na sl. 3.21a prikazana je ekvivalentna shema generatora sa sl. 3.3, s oznaEenom jediniEnom strujom koju - analogno relaciji (3.36) - odredujemo iz' izraza (ako impedanciju zamijenimo reaktancijom)

gdje je e d jediniEna elektromotorna sila, a xd jediniEna reaktancija direktnog sistema. Kako je ve6 spomenuto, raEunamo da je jediniEna elektromotorna sila

e d = 1,O + j O . . . (3.41)

i~ = aid = (- 0,500 + j 0,866) (- j 6,666) =

= 5,773 + j 3,333

Slika 3.21. Struje tropolnog kratkog spoja na prikljurni-

cama generatora

Ako poznamo struju id, i uzmemo u obzir da je ii = 0 (3.37) i i, = 0 (3.35), struje u fazama odredujemo iz relacija (3.39), koje napisane jedinirnim velirinama glase

ig = id . . . (3.42a)

Na sl. 3.21b u tropolnu shemu generatora unesene su jediniEne vrijednosti struja, dok su u vektorskom dijagrarnu prikazane struje i elektromotorne sile.

Za mreiu prikazanu na sl. 3.4. postupano je ovako (sl. 3.22): najprije je odredena struja id (3.40) na osnovu pojednostavnjene ekvivalentne sheme direktnog sistema (sl. 3.5~). Zatim je odredeno razgranjavanje struja u shemi na sl. 3.5b (sl. 3.22b), te konaEno razgranjavanje struja u

Slika 3.22. Raspodjela struja za sluraj tropolnog kratkog spoja u mreZi prikazanoj na sl. 3.4.

kompletnoj ekvivalentnoj shemi (sl. 3.22~). Na sl. 3.22~ navedeni su osim struja i naponi za pojedine karakteristiEne taEke mreie. OznaEene vrijednosti napona prikazuju razliku napona izmedu promatrane taEke mreie i povratnog voda. Napon npr. na stezaljkama generatora G, (sl. 3.4) odredujemo iz relacije

VdGi = ed - i d ~ l XdGi . . . (3.43)

gdje je idol struja koja teEe kroz reaktanciju Xdcl generatora. Do relacije (3.43) dolazimo iz (3.5a), koju u jediniEnim vrijednostima moiemo napisati

V ~ G ~ = ed - (- j id) ( j xd) . . . (3.44)

Analogno odredujemo napone u svim taEkama mreie. Da odredimo struje u fazama u svim dijelovima mreie, koristit femo

relacije (3.42) u koje za id treba uvrstiti struju u promatranom dijelu mreie. Tako dobivene struje u fazama predstavljaju, naravno, jediniEne fazne struje, pa da se dobiju stvarne struje, treba ih mnoiiti sa I,,,, koje su za promatranu mreiu navedene u tablici na sl. 3.4. Prilikom odredivanja struja i napona treba medutim uzeti u obzir zakretanje do kojeg dolazi zbog postojanja transfonnatora.

Na sl. 3.23 prikazana je promatrana mreia s naznaEenim naponima i strujama. Struje koje daju generatori, odnosno struje na pr imar im stranama transformatora, odredene su prema relacijama (3.13), koje za tropolni kratki spoj glase

iR" = - 0,866 id j 0,500 id . . . (3.45a)

is" = 0,866 id j 0,500 id . . . (3.45b)

iTN = - j id . . . (3.45~)

Naponi na primarnim prikljufnicama generatora odredeni su prema (3.30), Sto za tropolni kratki spoj moiemo napisati u obliku

eR" = - 0,866 vd + j 0,500 vd . . . (3.46a)

eS" = 0,866 vd + j 0,500 vd . . . (3.46b)

eT" = - j vd . . . (3.46~)

Treba napomenuti, da relacije (3.13) i (3.30) vrijede za promatrani spoj transformatora. Za druge spojeve analogne relacije moiemo odrediti na naEin prikazan u 3.2B.

Slika 3.24. Prikaz jednopolnog - kratkog spoja

D. Jednopolni kratki spoj Koristeki relaciju (3.16a) odredujemo struju u fazi R

Do jednopolnog kratkog spoja moie doCi samo u sluEaju kad je nul- taEka uzemljena. Tada be na mjestu kvara nastati prilike prikazane na sl. 3.24. Jednopolni kratki spoj faze R karakteriziran je slijedeeim odnosima

V R = 0 . . . (3.47)

Struja u direktnom siste~nu (2.18b) iznosi, dakle

Slilta 3.25. Prililre za slufaj jednopolnog kratkog spoja (prikaz po-

jednostavnjenim ekvivalentnirn shemarna) u inverznom sistemu (2.18~)

dok je struja u nultom sistemu (2.18a) -

direktni

sistem

P

Prema tome je

BuduCi da je VR = 0, bit Ce (2.16a)

Vd + vi + vo = 0

Iz (3.52) Vd = - Vi - V,, pa je - prema (3.5a)

- v i - V , = Ed--IdZd

UvrStavanjem vrijednosti za Vi i V, iz (3.5b) i (3.5~) dobivamo

IiZi + I,Z, = Ed-IdZd

KonaEno, uzmemo li u obzir (3.51), dolazimo do izraza za struju

inverzni 1-J 3,Q5 -; , 1 sistem

q=4375

nulti

srstem

P

Prema (3.52) i (3.55) ekvivaientne sheme direktnog, inverznog i nultog sistema spojene su u seriju, kao na sl. 3.25, s tim da je K-prikljuEnica direktnog sistema spojena na P-prikljuEnicu nultog sistema (ili inverznog sistema), a K-prikljuEnica nultog sistema (ili inverznog sistema) spojena na P-prikljuEnicu inverznog sistema (ili nultog sistemh). Taj redoslijed spajanja potreban je da bi se zadovoljila relacija (3.52).

Slika 3.26. Struje i naponi jednopolnog kratkog spoja na prikljufnicarna generatora (prilike u ekvivalentnim shemama)

139

Slika 3.27. Sirnetrifne kornponente elektromotorne sile, struje i napona za jednopolni kratki spoj na prikljufnicama

generatora

dok su struje u ostalim fazama na mjestu kratkog spoja jednake nuli, Sto vrijedi samo na mjestu kvara, jer polazne pretpostavke vrijede za mjesto kvara.

Ako impedancije zamijenimo reaktancijama i preraEunamo na jedi- niEne vrijednosti, relaciju (3.55) moiemo napisati

JediniEne vrijednosti napona izmedu stezaljki K i P odredujemo - prema (3.5) - iz relacija

gdje je ve6 uzet u obzir izraz (3.51), dok napone u pojedinim taEkama mreie odredujemo iz relacija analognih izrazima (3.57). Tada u (3.57) treba uvrstiti struje i reaktancije u pojedinim dijelovima mreie.

i ~ = i d + i i + i ~ = 3 i d = - j 3 . 3 , 1 2 5 = - j g , 3 7 5 is = ax i d + aii + io = id (ax + a + 1) = 0 i~ = aid + ax ii + io = id (a + ae + 1) = 0

Slika 3.28. Struje i naponi jednopolnog kratkog spoja na prikljutnicarna gene-

ratora

dkektni

sistem

Vd = ed - x,j = 1,000 - 5-j 44984 I( - 1,774 , 0,2462 = 0,5640

vi = - itxi = - b ~ d = inverzni - - - 1,774 - 0,1984 = - 0,3519 sktem

vo = - - loxo = - = - - 1,774 0,1202 = - 0,2121

nulti -j f, 774 0,2127 Slika 3.29. Struje i naponi za jednopolni

sistem kratki spoj u ekvivalentnim shemama 'na sl. 3.5. (pojednostavnjene ekvivalentne

P sheme)

direkfni sisiem

direktni

sisrern

inverzni I I

sistem

nulti sisiem

Slika 3.30. Struje i naponi za jednopolni kratki spoj u ekvivalentnim shemama mreie na sl. 3.5. (transfigurirane

ekvivalentne sheme)

Na sl. 3.26 prikazane su ekvivalentne sheme za jednopolni kratki spoj na prikljuEnicama generatora (sl. 3.4) s oznaEenim strujama i naponima, dok su na sl. 3.29, 3.30 i 3.31 prikazane ekvivalentne sheme (od pojedno- stavnjenih do kompletnih shema) za promatranu mreiu (sl. 3.5). i

1 i

; ;I Podaci o strujama i naponima u ekvivalentnim shemama sluie za odre- 8 . ;

, ,: divanje faznih struja i faznih napona. Ovdje treba naglasiti da izrazi za ! ,;I fazne napone i struje, od kojih se poSlo pri odredivanju prilika za sluEaj

1 jednopolnog kratkog spoja, vrijede samo za mjesto kvara, ali ne vrijede ! za ostale taEke u mreii. Struje i napone u ostalim dijelovima mreie treba

::I , ., medutim odrediti pomotu struja i napona u ekvivalei~tnim shemama.

Prema (2.16), za jedinikne vrijednosti struja u fazama moiemd na- i pisati I

inverzni

sistem

+ -j 1774 nu/ti i sistem

Slika 3.31. Struje i naponi za jednopolni kratki spoj, u ekvivalentnim shemama mreie na sl. 3.5. (Icompletne ekvivalentne sheme)

gdje su i,,, ii i i, jedinitne struje u promatranom dijelu mreie. Uzmemo li u obzir (2.4) i (2.5), za struje u fazi S i T dobivamo

is = i, - 0,500 (id + ii) - j 0,866 (id - ii) (3.59a)

iT = i,, - 0,500 (id + ii) i- j 0,866 (id - ii) (3.59b)

Pri odredivanju faznih napona polazimo takoder od izraza analognih relacijama (2.16)

v~ = vd + vi + v0 . . . (3.60a)

vs = a2 vd f a vi + v, . . . (3.60b)

Analogno izrazima za struju moiemo napisati

vs = v, - 0,500 (vd 4- vi) - j 0,866 (vd - vi) . . . (3.61a)

VT = V, - 0,500 (vd + vi) + j 0,866 (vd - vi) . . . (3.61b)

Na sl. 3.27 prikazane su simetrifne komponente elektromotornih sila generatora (sl. 3.26), struja i napona na prikljufnicama generatora, dok su na sl. 3.28 prikazane fazne struje i fazni naponi istog generatora za jednopolni. kratki spoj na p'rikljufnicama.

Na sl. 3.32 prikazane su struje i naponi u promatranoj mreii. Treba napomenuti da su smjerovi struje, oznafeni na shemi,, tako odabrani kao da sve struje teku prema mjestu kvara.

E. Dvopolni kratki spoj

Dvopolni kratki spoj prikazan je shemom na sl. 3.33. Za takvu vrst kvara vrijede odnosi

Is + IT = 0 . . . (3.62)

IR = 0 ... . .(3.63)

vs = v, . . . (3.64)

ys =v, Slika 3.33. Prikaz eopolnog kratkog spola

Za btruju u direktnom sistemu tada dobivamo (2.18b)

u invel.znom sistemu (2.18~)


1 ;I 1 I/

1 a u nultom sistemu (2.18a)

Za komponente napona moiemo postaviti

1 1 V . = - (VR + a2 V S + a V T ) = - [VR + V S (a2 + a)] . . . (3.67b) ' 3 3

pa je Vd = V i . . . (3.68)

Buduhi da je I , = 0, mora - prema (3.52) - biti i

Prema tome (3.5a) i (3.5b) moiemo napisati u obliku

Ekvivalentna shema inverznog sistema spojena je dakle u seriju s ekvivalentnom shemom direktnog sistema (sl. 3.34), i to tako da se prikljuEnice K spoje medusobno, kako bi se osiguralo ispunjaje uvjeta (3.66) i (3.69). Ekvivalentna shema nultog sistema ne u t j d e na prilike u mreii.

Slika 3.34. Prilike u sluraju dvopolnog kratkog spoja (prikaz pojednostavnjenim ekvl-

valentnim .shemama)

Uzmemo li u obzir relacije (3.16), dobit 6emo za struje u fazama

dok je I R = 0 na mjestu kratkog spoja. Upotrebom jediniEnih vrijednosti dobivamo za struju na mjestu kvara,

kad zanemarimo djelatne otpore,

dok za napone. u bilo kojoj taEki mreie moiemo postaviti

v d = e d - j i d x d . . . (3.72a)

v. , = - j i i x i . . . (3.72b)

jer se u pojedinim dijelovima mreie struja id razlikuje od struje - ii. Na sl. 3.35. prikazane su ekvivalentne sheme generatora (sl. 3.3), sa

strujama i naponima u njima. Prilikom unoSenja oznaka smjera struje proveden je princip da su te oznake uvijek takve kao da struje teku prema mjestu kvara. Radi toga je u ekvivalentnoj shemi invennog sistema izmijenjen predznak struje. S tako izmijenjenim predznakom treba pro-

L' Slika 3.35. Struje i naponi dvopolnog kratkog spoja na prikljuc'nicama ge-

- neratora (prikaz u ekvivaletnim T shemama)

Slika 3.36. SimetriEne komponente elektromo- tome sile, struja i napona i naponi za dvopolni kratki spoj na pri- kl juEnicama generatora

Slika 3.37. Struje i naponi za slufaj dvopolnog hatkog spoja stezaljkama

VT = a Vd + aevi + vo = vd (a + az) =

generatora - -- vd = - 0,444

Slika 3.38. Struje i naponi za s l u h j dvopolnog kratkog spoja u ekvivalentnim shemama mreie na sl. 3.5. (pojednostavnjene ekvivalentne sheme)

I I

Slika 3.39. Struje i naponi za sluraj dvopolnog kratkog spoja

I u ekvivalentnim shemama

I mreie na sl. 3.5 (transfiguri-

rane ekvivalentne sheme) I I I

vesti daljnji rafun. Iz struja i napona na sl. 3.35 dolazimo do simetriEnih komponenata (sl. 3.36) prema (3.8) i do struja (3.58a, 3.59) i napona (3.60a i 3.61) u pojedinim fazama (sl. 3.37).

Na sl. 3.38 do 3.40 prikazane su ekvivalentne sheme mreie sa sl. 3.5, s naznafenirn strujama i naponima, dok su na sl. 3.41 prikazane struje i naponi u fazarna. Pri odredivanju struja i napona na strani trokuta upotrebljene su relacije (3.13) i (3.30).

Slika 3.40. Struje i naponi za slufaj dvopolnog kratkog spoja u ekvivalentnim shemama mreie na sl. 3.5 (kompletne ekvivalentne

sheme)

F. Dvopolni kratki spoj s istovremenim spojem sa zemljom

Kao i za jednopolni kratki spoj, dvopolni s istovremenim spojem sa zemljom poprima opisano znaEenje samo u sluEaju kad je nul-taEka mreie uzemljena.

Prilike u sluEaju dvopolnog kratkog spoja s istodobnim spojem sa zemljom prikazane su na sl. 3.42, a karakterizirane ovim relacijama

Slika 3.42. Prikaz dvopolnog %'"r'O kratkog spoja s istovremenim

spojem sa zemljom

12 >,:;j~- 8 0' cjj

a IP IaJ

/ ,'I*

In = O . . . (3.73)

Vs = 0 . . . (3.74)

VT = 0 . . . (3.75)

Iz izraza za fazu R dobivamo

I R = Id + I i + I . = 0 . . . (3.76)

Sto znaEi da je zbroj komponenata struja jednak nuli. KoristeCi uvjete (3.74) i (3.75) dobivamo za komponente napona

Prema tome je Vd = vi = vo

Iz uvjeta (3.76) i (3.78) dolazimo do medusobnog spoja ekvivalentnih shema kao na sl. 3.43. Prema tome ekvivalentne sheme inverznog i nultog sistema medusobno su spojene paralelno i tako paralelno spojene

Slika 3.43. Prilike za sluEaj dvopolnog kratkog spoja uz istovremeni spoj sa zemljom

(prikaz pojednostavnjenim ekvivalentnim shemamal

vezane su u seriju s ekvivalentnom shemom direktnog sistema. Da odredimo struju u direktnom sistemu podimo od relacija (3.5)

koje, uzevSi u obzir (3.76) i (3.78), moiemo napisati

Ako sada iz treCe jednadibe odredimo I , i uvrstimo ga u drugu, pa iz prve i druge jednadibe odredimo Id , dobit Cemo

Do izraza (3.80a) dolazi se i pomoeu relacija (3.5), (3.76) i (3.78).

Iz relacija (3.79) i (3.80a) odredujemo struje u inverznom i nultom sistemu, pa je

Slika 3.44. Struje i naponi za slufaj dvopolnog kratkog spoja s istovremenim spojem sa zemljom na prikljuhicama generatora (prikaz u ekvi-

valentnim shemama)

- - ; -; -- no- so-'to -

- .-

bd Vrr

Slika 3.45. Simetrifne komponente elektromotorne sile, struja i napona za dvopolni kratki spoj s istovremenim spojem sa zemljom na prikljufnicama generatora

dok pomobu relacije (3.39) (3.80) odredujemo struje u pojedinim fazama

Upotrijebimo li jediniEne vrijednosti i ako zanemarimo djelatne otpore za (3.80), moiemo napisati

-6,032 +j 5,7f5 i ~ = id + i i + i , = 0

i s = a e i d + aii + io = (an- 1 ) id + ( a - 1) i i = -- - 1,500 (id + ii) - j 0,866 (id - ii) =

j ff,430 = - 6,032 + j 5,715

- -- 1,500 (id + ii) + j 0,866 (id - ii) =

= 6,032 + j 5,715

Slika 3.46. Struje i napon kod dvopolnog kratkog spoja s istodobnim spojem sa zemljom

na stezaljkama generatora

Slika 3.47. Struje i naponi dvopolnog kratkog spoja uz istovremeni spoj sa zemljom u ekvivalentnim shemama mreie na sl. 3.5. (pojednostavnjene ekvivalentne sheme)

Slika 3.48. Struje i naponi dvopolnog kratkog spoja s istodobnim spojem sa zemljom u ekvivalentnim shemama mreie na sl. 3.5. (transfigurirane ekviva-

lentne sheme)

I

dok za struje u inverznom i nultom sistemu dobivamo

io = j e3 Xi . . . (3.81f) xd xi + xd to + xi xo

Napone izraEunavamo iz formule

Slika 3.49. Struje i naponi dvopolnog kratkog spoja uz istodobni spoj sa zemljom u ekvivalentnim shemama mreie na sl. 3. 5.

(kompletne ekvivalentne shenie)

koju dobivamo iz (3.5) i (3.79a). Na sl. 3.44 do 3.46 prikazane su prilike za sluEaj dvopolnog kratkog

spoja uz istovremeni spoj sa zemljom na stezaljkama generatora, dok su na sl. 3.47 do 3.50 prikazane prilike u mreii za sluEaj iste vrste kratkog spoja.

G. Kiatki spoj preko impedancije

Izvedene formule vrijede za neposredne kratke spojeve. U nekim sluEajevima medutim potrebno je razmatrati prilike u sluEaju kada do kratkog spoja dolazi preko impedancije ZK (sl. 3.51).

Za tropolni kratki spoj moiemo postaviti (sl. 3.51a)

Slika 3.51. Kratki spojevi preko impedancije

dok za napone iz (3.83) dobivamo

VRt = V R - I R ZK

V i = Vs - Is ZK

VTt = VT - IT ZK

Za napon u direktnom sistemu - izmedu prikljurnica K i P u ekvivalentnoj shemi - moiemo napisati, uzmemo li u obzir (3.85) I

1 V d = - (VR + a V S + a2VT) = 3 I

Prvi Plan jednak je radi (3.83) nuli, dok je vrijednost drugog Elana upravo jednaka produktu struje u direktnom sistemu (2.18b) i impedancije ZK.

I

Za napon medu prikljuPnicama K i P u inverznom sistemu, uzmemo li opet u obzir (3.85) i (2.18c), moiemo postaviti

Za struju u nultom sistemu vrijedi i sada (3.35), pa je i V o = 0. Polazdi od (3.5a) i (3.86) za struju u direktnom sistemu, moCi Cemo

1 postaviti I

\ Id ZK = Ed - Id Zd . . . (3.88a) pa je

Iz (3.5b) i (3.87) moiemo napisati

jer je uvijek Zg + Zi > 0, pa je i Vi = 0.

Pri odredivanju prilika za sluPaj tropolnog kratkog spoja mjerodavna je dakle samo ekvivalentna shema direktnog sistema, u kojoj je medu prikljuEnicama K i P spojena impedancija ZK (sl. 3.52).

Slika 3.52. Prilike za slufaj tropolnog kratkog spoja preko impedancije F l ~ p FB (prikaz pojednostavnj- nom ekvivalentnom she-

mom)

Za jednopolni kratki spoj (sl. 3.51b) moiemo postaviti

VR' = 0 . . . (3.90)

1s = 0 . . . (3.91)

IT = 0, . . . (3.92)

dok za napon VR' imam0

V R t = V R - I R Z K = 0 . . . (3.93)

Za struje u direktnom, inverznom i nultom sistemu, prema (3.50), dobivamo kao (3.51)

Budufi da je (3.93) V R = I R ZK . . . (3.95)

prema (2.16a) dobivamo

V d + V i + V o = I R Z K . . . (3.96)

pa je - uzmemo li u obzir (3.5a)

- V i - V o = Ed-IdZd- IRZK . . . (3.97)

UvrStavanjem vrijednosti iz (3.5b), (3.5~) i (3.94), dobivamo

I,, Zi + Id Zo = Ed - I d Zd - 3 Id ZK . . . (3.98)

Odakle dolazimo do relacije

Osim toga (3.96) moiemo napisati, uzevSi u obzir i (3.94)

Imamo dakle tri ekvivalentne sheme spojene u seriju, u koju je uklju- Pena i trostruka impedancija ZK (sl. 3.53).

Za dvopolni kratki spoj moiemo postaviti (sl. 3.51~)

I s + IT = 0 . . . (3.101)

I R = O . . . (3.102)

V; = VTt . . . (3.103)

Za struje u direktnom i inverznom sistemu prema (3.65) i sada dobivamo

Id = - I i . . . (3.104) dok je I , = 0

Za V i moiemo (sl. 3.51~) pisati

V i = V S - I S ZK


Slika 3.53. Prilike za slu- Eaj jednopolnog kratkog spoja preko impedancije @rikaz pojednostavnjenim ekvivalentnim she-

mama)

pa je napon u direktnom sistemu, uzevSi u obzir (3.103)

jer je V R = VR', te jer je uzeta u obzir i (3.105). Za napon u inverznom sistemu dobivamo

Ako odbijemo (3.107) od (3.106), imat Eemo

1 V d = V i + - ( a - a 2 ) I s Z ~ . . . (3.108)

3

pa je, ako uvaiimo (3.101) i (3.102),

Prema tome je

162

pa iz (3.5a) i (3.5b), uzmemo li u obzir i (3.104), dobivamo

vi + I ~ Z K = E ~ - I ~ z ~ . . . (3.112a)

vi = Id zi odakle je

Relacije (3.111) i (3.113) ukazuju na spoj medu ekvivalentnim shemama i impedancijom ZK koji je prikazan na sl. 3.54.

Slika 3.54. Prilike za slu- Eaj dvopolnog kratkog spoja preko impedancije (prikaz pojednostavnjenim ekvivalentnim she-

mama)

Za dvopolni kratki spoj s istovremenim spojem sa zemljom (sl. 3.51d) moiemo postaviti, kao i za sluraj bez impedancije,

Iz izraza za struju u fazi R (2.16a) dobivamo

Za napone na mjestu kvara moiemo postaviti

V R = VRf . . . (3.118a)

V s = V ~ + I z Z K = I z Z K . . . (3.118b)

VT = VTf + IZ ZK = IZ ZK . . . (3.1184

gdje je IZ struja kroz impedanciju ZK, koja je jednaka

IZ = Is + IT . . . (3.119)

Naponi u pojedinim sistemima jesu

1 1 BuduCi da je a2 + a = - 1, te uz dopunu (3.120~) s --Iz ZK i +-IZ ZK, 3 3 dobivamo

I

gdje je IZ = 3 I,, Sto slijedi iz (2.18a) i (3.119). Prema tome moiemo postaviti I

v d = v i = v o - ~ I o Z K . . . (3.122)

Kad uzmemo u obzir (3.117) i (3.122), moiemo relacije (3.5) napisati I I

u ovom obliku I Vd = Ed - Id Zd . . . (3.123a)

Postupkom kao u odjeljku F) ovog poglavlja dolazimo do struje u direktnom sistemu

Id = Ed

Zd + Zi (Zo + 3 ZK) Zi + (Z, + 3 ZK)

koju moiemo napisati i u obliku I

I

Za struje u ostalim sistemima - analogno izloienom u odjeljku F) ovog poglavlja - dobivamo

dok su naponi u pojedinim sistemima

Medusobni spoj ekvivalentnih shema prikazan je na sl. 3.55.

Slika 3.55. Prilike za sluEaj dvopolnog kratkog spoja s istovremenim spojem sa zemljom (prikaz pojednostavnjenim ekvivalentnim shemama)

Pri i z b o r ~ ~ p - ~ k ~ ~ ~ o & - p & - ~ - - g o t r e b n o je znatj-za k 4 u se v r s t ~ ~ ~ ~ ~ g _ ~ ~ ~ _ a ~ ~ ~ ~ , 1 i ~ j e ~ , , ~ a i v e ~ g ~ s j ~ j a , j e r je velieina s i u s h a t k a g spoia, - -w.In&- mje~od~y,ng~ z&taj-jzb~. "S

Odredimo veliEinu sguje u odnosu na struju za sluraj tropolnog kratkog-spaoja,&oju --. moiemo premg(3.36) i (3.39a)-~api<aF~uU~'li6Z~~- . - .

Ako uvedemo om!- . .-

zi a = - . . . (3.128a) Z d

L o

moiemo struju za slufaj jednopolnog kratkog spoja odrediti iz relacije, koriste6i (3.55a)

Za struju dvopolnog kratkog spoja - prema (3.70) - dobivamo

dok prema (3.81) za dvopolni kratki spoj s istovremenim spojem sa zemljom imamo

Medusobne odnose velieina struja moiemo zgodno prikazati u koordinatnom sistemu a (128a) i B (128b), ako uvedemo relativne velifine struje u odnosu na struju tropolnog kratkog spoja

Uz k,, k,, i k, kao parametre moiemo u koordinatnom sistemu a, B ucrtati krivulje konstantnih relativnih velieina struja u odnosu na struju tropolnog kratkog spoja. Usporedbom relativnih veli5ina struja odreduju se podrufja u kojima se pojavljuje najveka struja za odredenu vrstu kratkag spoja (sl. 3.56). Granice izmedu podrufja pojedinih vrsta kratkog spoja odredene su relacijama koje dobivamo izjednafenjem relativnih velifina struja, pri femu za relativnu velieinu struje tropolnog kratkog spoja treba postaviti k3 = 1. Tako za granicu podruEja izmedu jednopolnog i dvopolnog kratkog spoja dobivamo (k, = k,)

a za granicu podrufja izmedu dvopolnog i tropolnog kratkog spoja (k, = k,) i,mamo

a,, = fl- 1 = 0,732. . . . (3.133b) I

Granica podruEja izmedu tropolnog i dvopolnog kratkog spoja s istovremenim spojem sa zemljom (k, = k,,) odredena je relacijom

a;?, = + ,9 + 1-(1 + B), . . . (3.133~)

Kao granicu podruEja izmedu dvopolnog kratkog spoja i dvopolnog s istovremenim spojem sa zemljom dobivamo (k, = k,,)

dok je granica izmedu jednopolnog i dvopolnog kratkog spoja s istovremenim spojem sa zemljom (k, = k,,) odredena relacijom

-

Prema tome u podruEju oznaEenom sa K3 na sl. 3.56 najveCu struju imamo za sluEaj tropolnog kratkog spoja, u podruEju K2Z za.sluEaj dvopolnog kratkog spoja s istovremenim spojem sa zemljom, u podruEju K2 za sluEaj dvopolnog, a u podruEju K1 za sluEaj jednopolnog kratkog spoja. Sve to vrijedi za mreiu s uzemljenom nul-tafkom, jer tada Z, ima konaEnu vrijednost. Za mreie sa izoliranom nul-taEkom, medutim, nulta impedancija ima beskonaEno veliku vrijednost, pa je B = 0, te za takvu mreiu vrijede odnosi na apscisi dijagrama na sl. 3.56.

Dijagram na sl. 3.56 taEan je ako su kutovi impedancije Zd, Zi i Zo medusobno jednaki, odnosno ako raEunamo samo s reaktancijom (uz zanemarenje djelatnih otpora).

Za veliEinu struja kratkog spoja, koje se odreduju pomoCu poEetnih reaktancija generatora (X;), moiemo postaviti da je a E 1, jer su tada direktna i inverzna reaktancija praktiEki medusobno jednake. To vrijedi i za sluEaj kratkog spoja na prikljuEnicama generatora, te za sluEaj kratkog spoja daleko od generatora. Prema tome za spomenute veliEine struja kratkog spoja mjerodavan je tropolni kratki spoj kad je ZiIZo $ 1 (odnosno kad je X$X0 $ 1) ili jednopolni kratki spoj kad je Zi/Zo > 1. Za mreiu s izoliranom nul-taEkom medutim dolazi u obzir samo tropolni kratki spoj.

Pri izraEunavanju veliEine struja koje se odreduju pomoCu sinhrone reaktancije (Xd), ako se radi o kratkom spoju na prikljuEnicama generatora, moiemo postaviti da je a = 0,l do 0,3. Tada je za velike vrijednosti Zo (X,) mjerodavan dvopolni, dok je za praktiEne vrijednosti 2, (ako je mreia neposredno uzemljena) mjerodavan jednopolni kratki spoj. U sluEaju kratkog spoja udaljenog od generatora omjer a postajat Ce to veCi, Sto je veCa reaktancija izmedu generatorskih prikljutnica i mjesta kratkog spoja.

Dijagram na sl. 3.56 moie posluiiti, osim za odredivanje vrste kratkog spoja pri kojem se pojavljuje najveta struja u jednoj od faza, i za pribliino odredivanje maksimalne struje kratkog spoja, ako poznajemo struju u sluEaju tropolnog kratkog spoja.

3.3. STANJE MREZE I ODREDIVANJE STRUJA KRATKOG SPOJA

Vrijednost struja kratkog spoja ne ovise samo o vrsti kratkog spoja, karakteristikama i medusobnoj vezi pojedinih dijelova mreie, nego i o tome koji su od postojetih dijelova mreie u pogonu. To vrijedi za cijele elektrane, kao i za pojedine agregate u njima.

Tu se sukobljavamo s rnnogo nepoznanica. Jedna je od moguCnosti pretpostavka da su u pogonu svi generatori, svi transformatori i svi vodovi koji postoje. Takva pretpostavka sigurno dovodi do prevelikih struja kratkog spoja, pa Ce u nekim sluEajima dovesti do predimenzio- niranja postrojenja. Korisno je ipak poznavati struje kratkog spoja i uz takvu pretpostavku, jer one predstavljaju maksimalne vrijednosti koje se uopCe mogu pojaviti u promatranoj mreii. Bolje poznavanje prilike u elektroenergetskom sistemu dovodi do pretpostavki, pa i rezultata, bliiih stvarnim prilikama. U elektroenergetskim sistemima u kojima rade hidroelektrane i termoelektrane nije dovoljno promatrati samo jedno stanje u mreii, jer su prilike u njoj ovisne o dotoku vode hidroelektranama. Da se odrede karakteristiEne situacije, obiEno je dovoljno promatrati dva stanja: u doba velikih voda i u doba malih voda u hidroelektranama i to u oba sluEaja u trenutku maksimalnog opterekenja. TaEno odredivanje stanja u mreii u ta dva momenta spojeno je s mno- gim poteSkoCama, jer se radi o nizu promjenljivih veliEina i jer se, normalno, radi o prilikama u buduCnosti, koje nije moguCe taEnije poznavati. Radi toga stanja mreie odredujemo uz pretpostavke koje pribliino odgovaraju prilikama u mreii.

Za razdoblje velikih voda mogle bi se prihvatiti slijedeCe pretpostavke:

protoEne hidroelektrane - svi agregati u pogonu, hidroelektrane s dnevnom i nedjeljnom akumulacijom - svi agre-

gati u pogonu, hidroelektrane sa sezonskom akumulacijom - svi agregati u pogonu,

radi spreEavanja preljeva, hidroelektrane s velikom akumulacijom za viSegodiSnju regulaciju -

svi agregati izvan pogona, jer se akumulacija puni u vrijeme velikih voda,

termoelektrane - dopunjuju manjak snage do maksimalnog opte- reCenja; stavljanje u pogon termoelektrana prema redu ekonomienosti; potrebno voditi raEuna o rezervi za opskrbu sistema kao cjeline i pojedinih podrufja, Sto ovisi o konfiguraciji mreie.

U razdoblju malih voda mogli bismo prihvatiti slijedebe pretpostavke:

protoEne hidroelektrane - raEunati s onoliko agregata u pogonu, koliko ih je dovoljno za iskorigtavanje malih voda,

hidroelektrane s dnevnom i nedjeljnom akumulacijom - svi agregati u pogonu; ako se radi o elektroenergetskom sistemu u kojemu je udio hidroelektrana malen, odnosno onoliko agregata u pogonu, koliko ih je dovoljno za iskoriktenje malih voda,

hidroelektrane sa sezonskom akumulacijom - svi agregati u pogonu,

hidroelektrane s velikom akumulacijom za viSegodiSnju regulaciju - svi agregati u pogonu,

termoelektrane - svi agregati u pogonu. Mnogo je tef e pronaki kriterije za odredivanje broja transformatora

i vodova u pogonu, te naEina zahraranja zamki u mreii za dva spomenuta perioda. Radi toga je najkorisnije pretpostaviti da su svi transformatori i svi vodovi u pogonu, te da su sve zamke zatvorene. Takva pretpostavka dovodi u veCini sluEajeva do vekih struja kratkog spoja od onih koje Ce se u stvarnom pogonu pojavljivati, ali odstupanja neCe biti znatna, jer se situacija u pogonu neke bitno razlikovati od pretpostav- ljene.

U pogledu uzemljenja nul-tafke transformatora - u neposredno uzemljenoj rnreii - trebalo bi uzeti u obzir stvarno stanje u mreii, no ako to nije poznato, treba raeunati da je u svakoj transformatorskoj stanici uzemljen po jedan transformator.

3.4. UDARNA STRUJA KRATKOG SPOJA

A. Definicija i nuZnost poznavanja udarne struje

Udarna struja I, jest maksimalna tjemena vrijednost struje kratkog spoja (sl. 3.57). Prema izloienome a odjeljku 2.3, maksimalna trenutna

islosmjerna komponenta

- 7

struje kmtkoq spojo I' Slika 3.57. Uz definiciju udarne struje kratkog

spo~a

vrijednost struje pojavit C.e se onda kada kratki spoj nastane u trenutku kad je napon jednak nuli, jer Ee se tada pojaviti maksimalna istosmjerna komponenta struje kratkog spoja. Maksimalna tjemena vrijednost u strujnom krugu bez djelatnog otpora pojavit C.e se polovinu periode nakon nastanka kratkog spoja (t, = 0,01 sekunda). U krugu s djelatnim otpo-

170

rom maksimalna struja pojavit Ce se prije nego Sto prode polovina periode (t, < 0,01 sekunda), to ranije, Sto je omjer djelatnog otpora i reaktancije veCi (sl. 3.58).

Slika 3.58. Izmjenirna i istosmjerna komponenta struje kratkog spoja za razlirite omjere R / X u prvoj periodi nakon

nastanka kratkog spoja

Poznavanje udarne struje potrebno je da bi se odredila maksimalna naprezanja dijelova postrojenja, aparata .i namota u strojevima, jer te uredaje treba tako dimenzionirati da mogu izdriati maksimalna naprezanja.

B. Odredivanje udarne struje kratkog spoja

Prilikom odredivanja udarne struje kratkog spoja ne moiemo zanemariti djelatni otpor, ako se radi o kratkom spoju neSto dalje od generatora, jer bi to dovelo do znatne gregke, pogotovo s obzirom na istosmjernu komponentu struje kratkog spoja. PolazeCi od jednadibe (2.122),

koja vrijedi ako je djelatni otpor zanemaren, moiemo izraz za struju kratkog spoja, uzimajuki u obzir djelatni otpor, napisati u obliku

' I 1 + -- sin (w t - cp) + 7 e - t l T u m sin cp Zd z,1

U (3. 134) V, znaEi tjemenu vrijednost faznog napona, dok je ,

zdt/ = XdgR + Zdm . . . (3.135a)

Z i = X d i + Zdm . . . (3.135b)

Zd = Xdv + Zdtn . . . (3.135~)

gdje su XdgR1 X d i i Xdg reaktancije generatora, a Z , impedancija od pri- kljuEnica generatora do mjesta kratkog spoja. Vremenske konstante koje I

dolaze u izrazu (3. 134) mogu se definirati ovim relacijama

t Xdg' f Zdm Tdm' = Tdo . . . (3.136b)

x d g dm

gdje su Xd,,r i R, reaktancija, odnosno djelatni otpor mreie od prikljuEnica generatora do mjesta kratkog spoja, a r djelatni otpor statorskog namota I

generatora, koji zanemarujemo u svim izrazima, osim u (3.136~). Do relacija (3.136) dolazimo iz (2.110) i (2.108~). Velifina cp zadana je relacijom

q = arc tg x',," + Xd, . . . r + R,

n koji za r + R, = 0 (zanemaren djelatni otpor) postaje - , pa (3.134) 2 prelazi u (2.122) uz 9, = 0.

Iz (3.134) dolazimo do izraza za udarnu struju, ako postavimo t = t,, gdje je t, vrijeme nakon nastanka kratkog spoja kad se pojavljuje maksimalna struja, a to se dogada kada je

I

sin (w t-q) = 1 . . . (3.138) odnosno kad je

J L

o t - cp=- . . . (3.139) 2

Iz (3.139), ako cp izrazimo u stupnjevima, dobivamo

gdje je f frekvencija mreie. Prema tAme je udarna struja, ako uzmemo u obzir .njezinu apsolutnu vrijednost

1 1 + - + - e- tu;Top.a sin cp Zd Zd" 1

Buduki da je t, 2 0,01 sek., moiemo bez vefe pogreSke postaviti da je

e - tulTdm' 1 . . . (3.142)

Tdm' na priklju~nicama generatora iznosi naime izmedu 0,2 i 3,3 Sek. (tab. 2.2), dok Tdmt teii prema Tdi Sto je vefa impedancija izmedu prikljuEnica generatora i mjesta kratkog spoja, dakle kao graniEni sluEaj Td,' moie postifi vrijednost T d i tj. izmedu 1,5 i 10,O sek. (tab. 2.2). Krajnje granice unutar kojih se krefe (3.142) jesu 0,951 i 0,999. Ako dakle (3.142) postavimo jednako l, uEinit Cemo u najnepovoljnijem slueaju pogreSku od 1,5°/o, jer drugi Elan izraza (3.141) sudjeluje tada sa oko 30Vo u ukupnoj udarnoj struji.

UzevSi u obzir (3.142), relaciju (3.141) moiemo napisati u obliku

Zgodno je (Lit. 20) da se udarna struja prikaie faktorom k, koji je definiran omjerom

gdje je Ik" ef ektivna vrijednost izmjeniEne komponente struje kratkog spoja neposredno nakon njezina nastanka, a definirana je relacijom

pa je k - uzimajufi u obzir da je V, = V $ Z " Zd" ) - t ' lTdmn + L + k = I---

' ... zd'

Dvije velif i:ne utj:Eu na k: omjer Zd"/Zd' i omjer RIX, gdje su R = r + + R,, a X = Xdg + Xdm. (3.136~). Prvi omjer kreCe se u granicama

jer najmanju vrijednost postiie kad do kratkog spoja dode na prikljufnicama generatora, dok se maksimalna vrijednost postiie kad se izmedu

I generatora i mjesta kratkog spoja nalaze velike impedancije, pa se tada ' ! 1 ,

moie postaviti da je Zdn E 2;. Drugi je omjer

R T -2- . . . (3.147a) X - Xdon

Najmanji je dakle kad se kratki spoj dogodi na prikljuhicama generatora.

Omjer Zdf'lZ; utjeEe na prvi i drugi Elan, dok omjer R/X utjeEe na prvi i treCi Elan. Pogledajmo najprije utjecaje na zbroj prvog i drugog Elana. S poveCanjem omjera ZdfrlZ; prvi Elan postaje sve manji, a drugi veCi, pa je utjecaj prigugenja sve manji. Osim toga, s poveCanjem omjera Z / l Z d f poveCava se i vremenska konstanta TNdm (3.136a), pa i to utjeEe na poveeanje zbroja prvog i drugog Elana, s poveeanjem omjera Zdf'lZ;. S druge pak strane (poveCanje omjera RIX dovodi do smanjenja vremena t, (3.140), Sto utjeEe na poveCanje prvog flana, uz konstantni omjer Zd"/Zdt. Prema tome poveCanje obaju omjera dovodi do povebanja zbroja prvih dvaju Elanova. Taj utjecaj medutim nije znatan, jer npr. za 2/12; = 0,70 i RIX = 0 zbroj prvih dvaju Elanova iznosi 0,925, a za ZdNIZ; = 0,90 i RIX = 2,O zbmj iznosi 0,981, uz ina<e iste uvjete. Naravno da je za sluEaj kada je 2 / 1 2 ; = 1 z b r ~ j prvog i drugog Elana jednak 1. TreCi Elan, medutim, kako je veC spomenuto, ovisi samo o omjeru RIX , a njegova vrijednost naglo opacia s povekanjem omjera RIX, pa se moie i zanemariti kad RIX postane veCe od 2, Sto se u praksi rijetko dogada.

Zbroj prvih dvaju Elanova vrlo je blizu jedinici, pa je za praktiEke raEune dovoljno uzeti u obzir relaciju

k = 1 + e- tu/Tam sin cp . . . (3.147b)

Da se izbjegne rafunanje neki propisi navode ovisnost velifine k o omjeru RIX. Tako njemaEki propisi (Lit. 20) daju ovisnost prikazanu na sl. 3.59, pa se udarna struja odreduje - uzimajuki u obzir (3.144) i (3.145) - iz izraza

I, = k Ik" fi . . . (3.148)

Prema njemaEkim propisima (Lit. 20) moie se pri dredivanju struje Ik"

(3.145) zanemariti djelatni otpor ako je R 5 0,3 X. Naravno da se zanemarenje djelatnog otpora ne odnosi na omjer k. Uz zanemarenje djelatnog otpora, udarnu struju adredujemo iz izraza

u kojemu je X d n = XdVn + Xdm . . . (3.150)

gdje je Xdm reaktancija mreie izmedu prikljuEnica generatora i mjesta kratkog spoja. Izraz (3.149) najEeSCe se upotrebljava u praksi.

Izraz (3.149) vrijedi za tropolni kratki spoj, dok se u sluEaju jednopolnog kratkog spoja udarna struja kratkog spoja odreduje iz relacije

..-

u kojoj je veliEina k definirana relacijom (3.147b), odnosno krivuljom na sl. 3.59. Dovoljno je da se omjer RIX odredi prema djelatnom otporu i reaktanciji u direktnom sistemu, dakle isti omjer kao i pri tropolnom kratkom spoju. U (3.151) znaEi

X i = Xi, + Xi, . . . (3.151a)

gdje su Xi, inverzna reaktancija generatora, a Xi, inverzna reaktancija mreie od prikljuEnica generatora do mjesta kratkog spoja, dok je

gdje analogno Xog predstavlja nultu reaktanciju generatora, a Xom nultu reaktanciju mreie izmedu prikljuEnica generatora i mjesta kratkog spoja.

~~~~ Slika ru djelatnog 3.59. Ovisnost otpora faktora (R) i k reaktancije (3.144) o omje- (X)

4.0 0.5 4.0 R/X 4.5

OznaEavanje reaktancija koje dolaze u formulama za izraEunavanje struja kratkog spoja, kao sume reaktancije generatora i reaktancije ostale mreie, ima svoj pravi smisao samo onda kad se radi o napajanju mreie jednim generatorom. U drugim sluEajevima suma predstavlja samo sim- boliEku operaciju, kojom se ieli pokazati koju od reaktancija generatora treba postaviti u ekvivalentnu shemu, da bi se odredila ukupna mjerodavna reaktancija od nul-tafke generatora do mjesta kratkog spoja.

Poseban je problem odredivanja omjera RIX za veCu mreiu. Da bi se odredio omjer RIX, potrebno je cijelu mreiu svesti na jednu rezultantnu impedanciju, pa iz nje odrediti omjer RIX. Takav je raEunski postupak medutim za neSto veCu mreiu dugotrajan. Postavljanjem mreie na izmje- niEni model mogufe je mjerenjem odrediti djelatni otpor i impedanciju, a odatle i omjer RIX.

Da bi se pojednostavnio raEun (Lit. 20), moie se kao mjerodavan omjer RIX uzeti najmanji omjer dijelova mreie kroz koji se zatvara struja kratkog spoja ili dio struje kratkog spoja, odnosno moie se pribliinim raEunom odrediti rezultantna veliEina k. Za tri paralelno. spojena dijela mreie (sl. 3.60) rezultantnu veliEinu k odredujemo iz relacije

Slika 3.60. Shema spoja za prikaz pribliinog odredivanja relativne veliPine k za vise

paralelno spojenih dijelova mreie

gdje je I," efektivna vrijednost izmjeniEne komponente ukupne struje kratkog spoja odredene prema (3.145), odnosno prema relaciji IkN=V/Xdm" (ako se zanemare djelatni otpori). U (3.152) I,,,", Ik2" i IkSN su efektivne vrijednosti struja koje teku'kroz paralelne grane, dok su k,, k, i k, veli- Eine odredene prema omjerima RIX (sl. 3.59) za svaku granu posebno.

Slika 3.61. Shema spoja za prikaz pribliinog odredivanja rezultantne velifine k za vise paralelnih dijelova mreie spojenih u seriju s daljnim dijelom 1

mreze

Pri odredivanju pribliine vrijednosti za k za dio mreie spojene prema shemi na sl. 3.61 potrebno je najprije odrediti veliEinu k, za paralelno spojene dijelove mreie prema (3.152), pa pomoku dijagrama sa sl. 3.59 odrediti rezultantni omjer R,/X,. Velicina rezultantne impedancije Z, za 1 paralelno spojene dijelove mreie izraeunava se iz relacije

I

pa se pomotu Z, i R,/X, mogu odrediti rezultantni djelatni otpor R, i 1 rezultantna reaktancija X, za paralelno spojene dijelove mreie. Ukupni

djelatni otpor - uzevSi u obzir i u seriju spojenu impedanciju - odreduje se sada iz izraza

R = R, + R, . . . (3.154a)

a analogno i ukupna reaktancija

Velifine R i X sada su osnova za odredivanje veliEine k za cijelu mreiu prikazanu na sl. 3.61.

U numeriEkom primjeru, uz prijedlog za reviziju ameriEkog standarda (Lit. 22) za odredivanje omjera RIX, ukupni djelatni otpor mreie (R) odreduje se neovisno o reaktancijama, kao da dijelovi mreie (generatori, transformatori, vodovi) imaju samo djelatni otpor. Analogno tom ukupna reaktancija mreie (X) odreduje se neovisno o djelatnom otporu.

C. Propisi za odredivanje udarne struje kratkog spoja

Njemaeki propisi (Lit. 20) uzimaju u obzir opadanje struje kratkog spoja radi priguSenja, Sto je uzeto u obzir omjerom R/X (sl. 3.59). Prema njemaEkim propisima, napon koji djeluje pri kratkom spoju treba da bude za 10°/o viSi od pogonskog napona mreie, pa bi mjesto (3.149) i (3.151) trebalo pisati

Razlog tome poviSenju jest u predopterdenju generatora prije nastanka kratkog spoja. U trenutku nastanka kratkog spoja gen~rator ima - kako je pokazano u poglavlju 2 - poEetnu reaktanciju Xde , pa je elektromo-

Slika 3.62. Elektromotorna sila E" generatora u momentu nastanka

i kratkog spoja (I struja opteretenja prije nastanka kratkog spoja)

torna sila koja djeluje na kratkospojenu mreiu odredena sumom napona na stezaljkama generatora V i pada napona u poEetnoj reaktanciji (sl. 3.62). Elektromotornu silu E" moiemo odrediti iz relacije

12 Vlsokonaponska rasklopna postrojenja 177

E" = d (V f I Xdg" sin cp)? f ( I XJ," cos cp)? . . . (3.157)

koja, prikazana u jediniEnim vrijednostima, ako rafunamo s nazivnom strujom opterecenja i nazivnim naponom kao osnovnim velitinama (poglavlje 2.8a), glasi

e" = d ( 1 f xdgl'sin &)2 f (xdgn cOS . . . (3.158)

VeliEina e" u najnepovoljnijem slufaju moie iznositi i l,2 ali uzmemo li u obzir da svi generatori neCe biti opterekeni nazivnom strujom i ne6e raditi s niskim faktorom snage, moiemo pribliino postaviti da Ce e" biti jednak 1,l.

Po ameriEkim propisima (Lit. 21), udarna struja kratkog spoja odreduje se prema ekvivalentnoj shemi u kojoj su asinhroni motori predsta- vljeni poEetnim reaktancijama. Iz takve sheme odreduje se efektivna vrijednost izmjeniEne komponente struje kratkog spoja

v xliN = - . . . (3.159) Xd"

Efektivna vrijednost udarne struje kratkog spoja dobiva se iz efektivne vrij ednosti izmjeniEne komponente, prema relaciji

I,, el = k' Ik" . . . (3.160)

U (3.160) treba uvrstiti k' = 1,6 za sluEaj kratkog spoja u mreii koja ima nazivni napon viSi od 5 kV, a k' = 1,5, ako se radi o rnreii s nazivnim nazivnim naponom niiim od 5 kV. Za dijelove mreie koji se napajaju neposredno iz generatora treba postaviti k' = 1,6 i pored toga Sto je napon mreie niii od 5 kV.

Da bismo odredili tjemenu vrijednost struje definirane. relacijom (3.160), moiemo postaviti

Iael = k' I, / / = d- . . . (3.161)

gdje je I , istosmjerna komponenta struje kratkog spoja, dok je efektivna vrij ednost jednaka korijenu iz zbroja kvadrata komponenata struje. Iz (3.161) istosmjerna komponenta struje s kojom rafunaju ameriEki propisi iznosi

pa je tjemena vrijedriost struje

I , = Ik" fi f I , = Ik" (fi f vk'" 1) . . . (3.163)

Da usporedimo veliEinu udarne struje odredenu po ameriEkim i njemafkim propisima, moiemo prema (3.163) odrediti veliEinu

koja po svojem znafenju potpuno odgovara velifini k - u (3.155) i sl. 3.59 - prema njemarkim propisima. Za k' = 1,6 dobivamb k" = 1,883, dok za k' = 1,5 dobivamo k" = 1,791.

Prema tome za kratke spojeve u neposrednoj blizini generatora (vrlo malen omjer RIX) udarna struja odredena prema njemafkim propisima bit Ce neSto veCa od udarne struje odredene prema ameriEkim propisima i to radi laktora 1,l koji dolazi u (3.155). Za kratke spojeve udaljenije od generatora udarna struja odredena prema njemaEkim propisima manja je od one odredene prema amerifkim, radi smanjenja istosmjerne komponente struje kratkog spoja (utjecaj omjera RIX na sl. 3.59), Sto ameriEki propisi ne uzimaju u obzir.

3.5. RASKLOPNA STRUJA KRATKOG SPOJA

A. Definicija rasklopne struje kratkog spoja i rasklopne snage sklopke

Rasklopna struja efektivna je vrijednost one struje kratkog spoja, koja protjefe kroz sklopku u trenutku otvaranja kontakata. Pri odredivanju rasklopne struje - prema danaSnje/m shvaCanju - mjerodavna je pofetna reaktancija generatora (Xd ). Prije desetak godina u Evropi je smatrano da je pri odredivanju rasklopne struje dovoljno raEunati s prelaznom reaktancijom ( X d generatora.

Efektivna vrijednost rasklopne struje odredena je relacijom

Ir = V I ~ . . . (3.165)

gdje je Ik" efektivna vrijednost izmjenifne komponente struje tropolnog kratkog spoja odredene omjerom efektivnog faznog nazivnog napona (V,) na mjestu kvara i impedancije mreie od nul-tafke generatora do mjesta kvara (Zd

vn xkR = - . . . (3.166) ZdN

dok je I , istosmjerna komponenta struje kratkog spoja u trenutku otvaranja kontakata sklopke. Impedancija Z/ definirana je relacijom (3.135a).

Prilikom odredivanja rasklopne struje normalno se posebno ne odreduje veliEina istosmjerne komponente, vet se - ukoliko se uopCe uzima u obzir utjecaj te komponente struje na rasklopnu struju - efektivna vrijednost izmjeniEne komponente mnoii s faktorom veCim od 1 (veC prema brzini isklapanja sklopke), odnosno s faktorom manjim od 1, ako se radi o relativno dugim vremenima isklapanja. Radi toga Cemo u daljnjim razmatranjima.rasklopnom strujom smatrati efektivnu vrijednost izmjeniEne komponente struje kratkog spoja, dok Cemo u poglavlju o propisima za odredivanje rasklopne struje navesti faktore kojima trebamo mnoiiti tako odredenu struju da bismo doSli do struje mjerodavne za izbor sklopke. Osim toga, u veCini praktiEkih sluEajeva mogu se pri odredivanju rasklopne struje zanemariti djelatni otpori, pa se efektivna vrijednost izmjeniEne komponente struje odreduj e iz relacije

gdje je Xd" nadoknadna reaktancija mreie od nul-tafke generators, koji su prikazani pofetnim reaktancijama, do mjesta kratkog spoja. U formuli (3.167), uz oznaku za struju, naveden je indeks 3, Sto znaEi da se radi o struji tropolnog kratkog spoja. 0 vrsti kratkog spoja pri odredivanju mjerodavne rasklopne struje za izbor sklopke, bit Ce govora kasnije.

Izbor sklopke, medutim, ne vrSi se prema rasklopnoj struji, nego prema rasklopnoj snazi koja je definirana rasklopnom strujom i nazivnim naponom mreie u kojoj je ugradena sklopka. Prema tome je rasklopna snaga definirana izrazom

rasklopna snaga jednog pola sklopke, jer je V, fazni napon. BuduCi dg sklopka mora biti dimenzionirana za najveCu struju koja se moie pojaviti, rasklopnu snagu treba odrediti prema struji u najviSe 'opterebenoj fazi i za najnepovoljniju vrstu kratkog spoja. A buduCi da svaki od tri pola sklopke mora biti sposoban da prekine tu najveCu struju, svaki od njih mora biti i dimenzioniran za rasklopnu snagu koja odgovara naj- veCoj struji u jednoj od faza, jer u svakoj od faza moie doCi do najveCe struje. Rasklopna snaga sklopke jednaka je dakle

gdje su I,,n,, najveCa rasklopna struja u bilo kojoj od faza, a U, linijski nazivni napon mreie. Izraz (3.169) jednak je izrazu za prividnu snagu u trofaznom simetrifnom sistemu, a vrijedi tada samo u sluEaju kad kroz sve tri faze teku jednake struje. Izraz (3.169) za rasklopnu snagu medutim vrijedi i onda ako samo u jednoj fazi t&e struja I , ,,, jer je rasklopna snaga sklopke zbroj rasklopnih moguCnosti triju polova, a sva tri pola moraju biti u stanju da prekinu struju I,,,,. Snaga S (3.169) mjerodavna je za izbor sklopke.

Rasklopnu snagu obiEno oznakvamo u MVA, pa u (3.168) i (3.169) treba uvrstiti struju u kA, a napon u kV.

I

B. Izbor vrste kratkog spoja za odredivanje rasklopne snage

Dijagram na sl. 3.56 prikazuje vrste kratkog spoja u koordinatnom sistemu Z,/Zd i Z,/Zo za koje se pojavljuju najveCe struje, pa moie posluiiti pri izboru vrste kratkog spoja mjerodavne za odredivanje rasklopne snage.

Ako zanemarimo djelatne otpore te uzmemo u rarun poEetne reaktancije generatora (Xi, i Xd,"), te reaktancije od prikljuenica generatora do mjesta kratkog spoja (X,, i Xdm), omjer a = Z,/Zd moiemo napisati u obliku

Omjer je Xig/Xdg0 = 1 za turbogeneratore, dok je za generatore s izrazitim polovima Xi,/Xdgn neSto veCi od 1, prema relacijama (2.95) i (2.96). Prema tome u sluEaju kratkog spoja na sabirnicama generatora moiemo

rakunati da je u 1. Takva aproksimacija vrijedi to vEe, Sto se izmedu pi-ikljufnica generators i mjesta kratkog spoja nalazi viSe reaktancija (vodovi, transformatori), jer su tada Xi, i Xdm sve veCi i jer su Xim i Xdrn medusobno jednaki. Prema tome moiemo smatrati da, za pretpostavke s kojima se raeuna rasklopna struja, uvijek vrijedi

odnosno da se maksimalna rasklopna struja pojavljuje ili u sluEaju tropolnog, ili jednopolnog kratkog spoja (sl. 3.56).

U kojem Ce sluEaju rasklopna struja biti veCa u sluEaju jednopolnog "

od one u sluEaju tropolnog kratkog spoja ovisi o omjeru ,8 = 3, Omjer Zo

moiemo - uz zanemarenje djelatnih otpora - definirati relacijom

gdje je X, nulta reaktancija od nul-taEke generatora do mjesta kratkog spoja, odnosno gdje je Xo, nulta reaktancija generatora, a Xom nulta reaktancija mreie od prikljuhica generatora do mjesta kratkog spoja. Ako je

odnosno - uzevSi u obzir (3.171) - ako je

prilike pri jednopolnom kratkom spoju bit Ce mjerodavne za odredivanje rasklopne snage, jer Ce se u slufaju jednopolnog kratkog spoja pojaviti veCa struja nego u sluEaju tropolnog.

Takav zakljuEak vrijedi samo onda kad se radi o mreii s uzemljenom nul-tafkom. Ako, medutim, nul-tafka nije uzeinljena, X, je vrlo veliko, pa omjer Xd"/X, teii k nuli. Budu6i.da je a 1 (sl. 3.56), za odredivanje rasklopile snage mjerodavan je tada samo tropolni kratki spoj.

Rasklopnu snagu za sluEaj tropolnog kratkog spoja - uzevSi u obzir zanemarenje dj elatnog otpora i istosmj erne komponente struje - odredujemo iz relacije

u",, Sk3 = - . . . (3.174)

X/

koj u dobivamo uvritavanjem (3.167) u (3.169).

Rasklopna struja za jednopolni kratki spoj odredena je relacijom

dok je rasklopna snaga u tom slufaju - uzevSi u obzir (3.169)

bez obzira na finjenicu - kako je vet naglaSeno - Sto struj,a Ik," teEe samo u jednoj fazi. Kako s dovoljno tafnosti moiemo postaviti (3.171) da je X d n = X,, izraz za Ski moiemo napisati i u obliku

Ski = 3 un2 . . . (3.176b)

2 X d N + XO Sto se najfeSfe upotrebljava u praksi.,

C. Izbor mjesta kratkog spoja za odredivanje rasklopne snage sklopke

Sklopka treba da je tako odabrana da bude sposobna isklopiti naj- veCu struju koja se moie pojaviti kroz njezine kontakte. Odnosno, sklopka treba da isklopi najveCu rasklopnu snagu koja odgovara toj najvekoj struji.

mjesto' ,a" &mtko9 s ~ o j a mjesto ,, b "

sklopka kmtkoq spoja

Slika 3.63. Pretpostavljena mjesta kratkog spoja za odredivanje rasklopne snage

sklopke

Da se odredi najveka rasklopna snaga koja se za promatranu mreiu moie pojaviti u promatranom rasklopnom postrojenju, normalno se po- laai od pretpostavke da je kratki spoj nastao na sabirnicama rasklopnog postrojenja, za koje ielimo odrediti rasklopnu snagu sklopki. Kao mjerodavnu uzet kemo najvefu rasklopnu snagu izmedu onih koje smo odredili za prilike u doba velikih i malih voda u hidmelektranama, te za sluEaj tropolnog i jednopolnog kratkog spoja.

Slika 3.64. Mjesto kratkog spoja za odredivanje rasklopne snage sklopke u odvodima koji opskrbljuju potroSaEe

Slika 3.65. SluEaj kratkog spoja na sabirnicama za dvostruki vod napajan s jedne strane

Tako odredena rasklopna struja (rasklopna snaga) ne protjefe kroz sve sklopke pmmatranog rasklopnog postrojenja, iako je ona najveka rasklopna struja koja se pojavljuje u dotifnom postrojenju. Radi toga pri odredivanju rasklopne snage sklopke treba jednom pretpostaviti da je kratki spoj nastao na sabirnicama rasklopnog postrojenja (kratki spoj na mjestu a - sl. 3.63) u kojemu se nalazi promatrana sklopka, a drugi put da je nastao na odvodu neposredno pored sklopke, ali na suprotnoj strani sabirnica (kratki spoj na mjestu b - sl. 3.63).

Promotrimo nekoliko tipifnih situacija koje se pojavljuju u mreiama.

Za sklopke B, C i D na sl. 3.64, koje se nalaze u vodovima ili u trans-. f ormatorskim odvodima preko kojih se samo snabdijevaju potroSaEi odnosno na koje nisu prikljueeni ni generatori ni sinhroni motori (ili sinhroni kompenzatori), ima smisla promatrati jedino kratki spoj na mjestima b, c i d, jer samo u slueaju kratkog spoja na odvodu, struja kratkog spoja protjeEe kroz sklopku. No i pored toga domljno je pretpostaviti da je kratki spoj nastao na sabirnicama (s na sl. 3.64). VeliEina struje kratkog spoja neke se naime promijeniti ni uz pretpostavku da je kratki spoj nastao na sabirnicama (s) ili u neposrednoj blizini sklopke na strani odvoda (b, c ili d), jer je reaktancija izmedu sabirnica i mjesta b, c i d zanemarivo malena. Treba napomenuti da se struje ucrtane na sl. 3.64. ne pojavljuju istovremeno. I za sklopku A u dovodnom vodu najveCa ire se struja pojaviti uz pretpostavku kratkog spoja na sabirnicama za slufaj kad se napajanje vrSi jednim vodom.

NeSto je drukeja situacija ako se rasklopno postrojenje napaja preko dva voda (sl. 3.65). U sluEaju kratkog spoja na sabirnicama, uz ukljufena -oba voda (sl. 3.65a), od ukupne struje koja protjeEe kroz sabirnice

I, + 1:: samo dio I? protjeEe kroz sklopku A. Postavlja se pitanje da li je moguEe zamisliti situaciju u mreii pri kojoj bi uz kratki spoj na istim sabirnicama potekla kroz sklopku A veCa struja? Takva situacija nastaje kad zamislimo da je vod, paralelan s vodom u kojemu se nalazi sklopka A, isklopljen (sl. 3.65b). Tada kroz sklopku A protjeEe struja I;, koja je ve6a od struje I, na sl. 3.65a. Struja I? prema ekvivalentnoj shemi - za sluEaj tropolnog kratkog spoja - na sl. 3.66; iznosi

Slika 3.66. Ekvivalentna shema spoja za slufaj kratkog spoja

K na sabirnicama u shemi spoja na sl. 3.65.

dok je struja I,' uz X, = co

12' = v

XI + X, Prema tome je uvijek

1; >I*

U sluC!ju kratkog spoja na strani odvoda (sl. 3.67), kad su oba voda uklopijena (sl. 3.67a), kroz sklopku A prot jee struia I,, jer se mjesto

ELEKTRANE 'J - . u - u

ELEK TRANE ,( -\ m t-4- '. 1

Slika 3.67. Slufaj kratkog spoja na strani odvoda za dvostruki vod napajan s jedne Mrane

kratkog spoja napaja sa dviju strana. Ako zamislimo da je za isto mjesto kratkog spoja sklopka na drugom kraju voda isklopljena, kroz sklopku A protjecat be struja I,' (sl. 3.67b). Struju I, moiemo odrediti i prema shemi na sl. 3.66, Sto iznosi

Struja I,' iznosi

pa je uvijek

ELEKTRANE ir'O r-z- u - -

/,=a - POTROJACI

-

Slika 3.68. Struja kroz sklopku na poretku dvostrukog voda napajanog s jedne strane

Prema tome kad postoji dvostruki vod napajan s jedne strane uvijek Ce se - uz shemu spoja prikazanu na sl. 3.65 - veCa rasklopna struja dobiti ako se pretpostavi da je jedan od vodova isklopljen. Unaprijed se medutim ne moie reCi da li Ee struja kratkog spoja biti veEa u sluEaju kratkog spoja na sabirnicama ili na strani odvoda, jer ovisi o reaktancijama pojedinih vodova.

EL EK TRANE ELEKTRANE

f -\ I-)--- Ll

EL EK TRANE 5% f-\ I '-r'

( -- I--- '-/ %-a 4 1 2 ZNE

Slika 3.69. SluEaj kratkog spoja na sabirnicama za dvostruki vod napajan s dvije strane

Izloieno vrijedi za .klopke na kraju dvostrukog voda, dok sklopke na pde tku dvostrukog voda treba smatrati sklopkama na vodovima koji opskrbljuju potrobai5e. Struja kroz sklopku koja protjete u slutaju kratkog spoja na strani odvoda (sl. 3.68) jednaka je naime struj.i kratkog spoja na sabirnicama.

Slika 3.70. Ekvivalentna shema spoja za sluraj kratkog spoja na sabirni-

n cama u shemi na sl. 3.69.

Shema spoja dvostrukog voda napajanog sa dvije strane prikazana je na sl. 3.69. Ako se pojavi kratak spoj na sabirnicama i ako su sve sklopke ukljuEene, kroz sklopku A pmtjecat Ce dio struje (I,) iz elektrana koje se nalaze na strani sklopke (sl. 3.69a). Ako je, medutim, isklopljen vod u kojemu se ne nalazi promatrana sklopka, kroz sklopku A protjecat Ce ukupna struja kratkog spoja koju daju elektrane na strani sklopke (I,'). Naravno da je ukupna struja (I, + I,) iz spomenutih elektrana u prvom sluEaju (oba voda ukljuEena) vefa od struje (I,') u drugom sluzaju (jedan vod iskljuEen), ali je u drugom sluEaju struja kroz sklopku A ipak v&a. Iz ekvivalentne sheme (sl. 3.70) moiemo nairne odrediti da je

I, = v . . . (3.182)

X2X4 + X, + X4 x,

te da je

Slika 3.71. SluEaj kratkog spoja na strani odvoda za dvostruki vod napajan s dvije strane

pa je I,' > I, . . . (3.184)

a) EL EK TRANE

U sluEaju kratkog spoja na strani odvoda (sl. 3.71) kroz sklopku A protjecat Ce struja iz elektrana sa strane sabirnica (I,) i struja iz elektrana na strani sklopke (I, odnosno I,'). Ako pretpostavimo da su oba voda ukljuEena (sl. 3.71a), kroz sklopku A protjecat Ce struja I, + I,, koju odredujemo prema ekvivalentnoj shemi na sl. 3.70,

r_--rr 13 , 4 u y

cv p - - - c -

A '. -/

Iz rJ

Uz pretpostavku da je drugi vod isklopljen (sl. 3.71b), kroz sklopku A protjecat Ce struja I, + I,', koja iznosi

EL EK TRANE

1 4 = G + G /-\ ---J - \

L ,I

v I, + I,' = - + v

X, X, i X,

ELEKTRANE 6)

ELEKTRANE

1*1=/3' f-' ---< -; \/

Dakle je uvijek 1, + I=' > Il + I= . . . (3.186)

Prema tome i u sluEaju napajanja dvostrukog voda sa dvije strane, veCa struja kratkog spoja kroz sklopke pojavljivat ce se ako pretpostavimo da je u trenutku kratkog spoja jedan od vodova iskljufen. Da li Ce se veka struja kratkog spoja pojaviti ako se pretpostavi da je kratki spoj nastao na sabirnicama ili pak na strani odvoda ne moie se unaprijed reCi, jer to ovisi o velifini. reaktancija.

" ' l OSTALE - ELEKTRANE

I , f-'

6)

Slika 3.72. Pretpostavlje- na mjesta kratkog spoja za odredivanje rasklopne snage sklopke u elektrani

CV

f, 12 +I3

Na sl. 3.72 prikazana je jog jedna tipiEna shema spoja, koja moie dobro posluiiti kao ilustracija odredivanja rasklopne snage sklopke s obzirom na pretpostavku o mjestu kratkog spoja. Promotrimo struje koje protjeEu kroz sklopku A. Ako pretpostavimo da je kratki spoj nastao na sabirnicama (sl. 3.72a), kroz sklopku A protjecat Ce dio struje I, koju proizvodi generator, koji je prikljuEen preko sklopke A na sabirnice. Ako medutim zamislimo da je kratki spoj nastao pored sklopke na strani generatora, kroz sklopku A protjecat ke struja iz drugog generatora I2

(ili iz drugih generatora, ako ih ima viSe od dva u promatranoj elektrani) te iz ostalih elektrana koje postoje u elektroenergetskom sistemu (I,). Pri izboru sklopke mjerodavna je, naravno, veCa struja. Ako se radi o elektrani s generatorima jednakih karakteristika, uvijek be kroz sklopke koje spajaju generatore sa sabirnicama potehi veCa struja, ako se raEuna s kratkim spojem na strani generatora (sl. 3.72b). Za generatore razli- Fitih karakteristika to nije mogube unaprijed rebi, jer to ovisi o karakteristikama pojedinih generatora i udjelu ostale mreie u struji kratkog spoja.

Normirane rasklopne snage sklopaka medusobno se znatno razlikuju (npr, za napon 30 kV postoje sklopke rasklopne snage 400, 600 i 1000 MVA), pa je Eesto puta evidentno da je dovoljno provesti raEun samo za sluEaj kratkog spoja na sabirnicama. Osim toga Eesto se u praksi nastoji u isto rasklopno postrojenje postaviti jednake sklopke radi omo- gukavanja njihove medusobne zamjene, pa je u tom sluEaju dovoljno odrediti rasklopnu snagu sklopke kroz koju Ce protjecati najveCa struja kratkog spoja. Normalno je sklopka preko koje se opskrbljuju potroSaEi ona, kroz koju protjeEu najveCe struje kratkog spoja, bez obzira na snagu koju traie potr&.aEi u normalnom pogonu. U nekim sluEajevima, medutim, neophodno je provesti raEun kratkog spoja uzimajuCi u obzir njegovo mjesto, kad postoji moguknost da se takvim raEunima pokaie, kako je mogube postaviti sklopke manje normirane rasklopne snage.

D. Odredivanje rasklopne snage u dijelu mreZe

-Prilikom projektiranja novog rasklopnog postro j enja, koje -be biti pri- kljuEeno na postojebu mreiu, treba odrediti i struje kratkog spoja. Uko- liko je raEun kratkog spoja za postojeCu mreiu veb proveden (takvi raEuni normalno se periodiEki provode), mogu se koriitenjem tih podataka odrediti struje kratkog spoja i u novom rasklopnom postrojenju.

NOVO RASKLOPNO POSTROJENJE

Slika 3.73. Sherna prikljurka novog rasklopnog postrojenja na sabirnice N postojeCe mreie

Neka je npr. potrebno projektirati novo rasklopno postrojenje (sl. 3.73) koje be vodom odredene duljine i presjeka biti prikljuEeno na postojebe sabirnice N u postojeboj mreii. .Iz raEuna kratkog spoja za mreiu poznato je da je u sluEaju kratkog spoja na sabirnicama N rasklopna snaga za tropolni kratki spoj S k t , a za jednopolni Skl . Poznava-

njem tih dviju veliEina mogu se odrediti direktna i nulta reaktancija cijele mreie. Direktna (XdnN) i nulta realrtancija (X,,) odredena iz rasklopnih snaga, predstavljaju reaktancije koje zamjenjuju cijelu posto- jeCu mreiu, odnosno to su reaktancije do kojih bismo doili kad bismo proveli sva pojednostavnjenja (paralelno spajanje i transformacije) mreie i cijelu mreiu sveli na jednu reaktanciju (kako je to npr. uEinjeno r ~ ? sl. 3.5. za mreiu na sl. 3.4). Iz (3.174) moiemo odrediti reaktanciju Xd, , koja je

dok iz (3.176b) odredujemo zbroj dvostruke reaktancije Xdnn (UZ pretpostavku da je direktna jednaka inverznoj reaktanciji) i reaktancije X,,,,, pa je

3 Li",, 2 X d c + X,, = - . . . (3.188)

s1<1

Uvritavanjem Xd/ iz (3.187) u (3.188) dobivamo

Poznajemo li XdrrP i XOn za postojebu mreiu, te direktne i nulte reaktancije qnovog voda (Xdv i Xov) i paralelno spojenih transformatora (Xdf i X,t), odredujemo ekvivalentne sheme mreie (sl. 3.74) do mjesta kratkog spoja (sabirnice B na sl. 3.73). Zbroj triju reaktancija na sl. 3.74a u promatranom sluEaju jest direktna (X;), a na sl. 3.74b nulta reaktancija X, za odredivanje rasklopne snage na sabirnicama B prema relacijj (3.174), odnosno (3.176b).

Slika 3.74. Ekvivalentne sheme spoja za odredivanje rasklopne snage na sabirnicama B novog rasklopnog postrojenja prikazanog Xo'Xon + 'ow "or

na sl. 3.73.

Ako nam, medutim, nisu poznate rasklopne snage Skl i Sk3 u postrojenju na koje se vrii prikljuEak novog dijela mreie, moiemo pobi od pretpostavke da su rasklopne snage u sluEaju kratkog spoja na tim sabirnicama jednake rasklopnim snagama sklopaka koje su ugradene u rasklopno postrojenje. Na taj naEin nalazimo se na strani sigurnosti s obzirom na rasklopne snage u novoizgradenom dijelu mreie.

JoS nepovoljniju osnovu za raEun dobivamo ako pretpostavimo da je reaktancija postojebe mreie zanemarivo malena (Xd/ = 0 i Xon = 0).

Rasklopna snaga izraEunata uz tu pretpostavku uvijek je veCa od stvarne, pa bi to Eesto dovodilo do izbora sklopaka s prevelikom rasklopnom snagom. Takvu pretpostavku, medutim, moiemo prihvatiti samo onda kad - - - se radi o odredivanju rasklopne snage na sekundarnoj strani transformatora male snage, koji je prikljuEen na relativno veliku mreiu. Ako se npr. radi o transfomatoru snage 600 kVA prenosnog omjera 30110 kV i napona kratkog spoja od 6O/o, njegova reaktancija na naponu 10 kV iznosi

Rasklopna snaga mreie na sabirnicama, na koje treba prikljueiti transformator, iznosi Sk3 = 400 MVA, pa je reaktancija mreie (3.187) prera- Eunata na 10 kV

Prema tome rasklopna snaga na sekundarnoj strani transformatora iznosi

u n 2 - - 1 02 Sks = = 9,76 MVA

Xdnf' + Xdt 0,25 + 10,O

Ako se zanemari reaktancija mreie (XdnH = 0) doCi C.e se do rasklopne snage -

U2" - lo2 Sk3 = - - -- = 10,OO MVA Xdt 10

Zanemarenje reaktancije mreie je opravdano to viSe, St0 je veCa reaktancija novog dijela rnreie i Sto je veCa rasklopna snaga na mjestu prikljufka.

Zamjena utjecaja rnreie jednom reaktancijom (jednom u direktnom, a jednom u nultom sistemu) moguCa je samo onda kad je novi dio mreie prikljuEen tek na jednom mjestu na postojebu mreiu. Ako se novi dio mreie napaja iz n taraka mreie, postojeCu mreiu treba nadomjestiti sa

Slika 3.75. Shema spoja novog rasklopnog postrojenja dvama novim vodovima na dvije sabirnice (A i B) postojefe mreie

reaktancija, koje spajaju sve taEke napajanja medusobno i sve taEke napajanja s povratnim vodom. Ako npr. treba odrediti struje kratkog spoja u sluEaju kratkog spoja na sabirnicama C (sl. 3.75) novog rasklopnog postrojenja, koje je na postojeCu mreiu prikljuEeno preko sabirnica A i B, postojeCu mreiu treba zamijeniti sa tri reaktancije: X A izmedu sabirnica

I A i povratnog voda, XD izmedu sabirnica B i povratnog voda, te X A O izmedu sabirnica A i B (sl. 3.76). PostojeCa mreia zamijenjena je sa tri

Slika 3.76. Ekvivalentna sherna za odredivanje rasklopne snage na sabirnicarna

prerna shemi spoja sa sl. 3.75. povrami vod P 0

reaktancije, Sto odgovara relaciji (3.190), jer postoje dvije (n = 2) pojne taEke za novu mreiu. Odredivanje tih reaktancija provodi se postepenim pojednostavnjivanjem mreie, jer se te reaktancije ne mogu odrediti i i podataka o rasklopnim snagama u sluEaju kratkog spoja na sabirnicama A i B.

1 y-c Slika 3.77. Nadoknadna sherna po-

i J stojefe mreie za sluraj da se novi dio napaja iz tri tarke (A, B i C )

Ako se novo rasklopno postrojenje napaja iz tri taEke (A, B i C na sl. 3.73, postojeCu mreiu treba zamijeniti sa Sest reaktancija.

E. Propisi za odredivanje rasklopne struje

Po njemaEkim propisima (Lit. 20) rasklopna struja raEuna se prema izrazu

jer se prema njemaEkim propisima raEuna sa 10°/o vidim naponom od nazivnog, kako je spomenuto u 3.4C. VeliEina p ovisi o najkratem vre-

menu koje Ce proteCi od nastanka kratkog spoja do trenutka odvajarija ltontakata i o omjeru izmedu struj,e kratkog spoja koju daje generator i nazivne struje generatora. Ovisnost veliEine p o navedenim veliEinama prikazana je na sl. 3.78.

Slika 3.78. Ovisnost velifne u o omjeru struje kratkog spoja i nazivne struje za razlifita najkrada vremena od nastanka kratkog spoja do odvajanja

kontakata.

Treba napomenuti da u vrijeme od nastanka kratkog spoja do trenutka odvajanja kontakata ne treba uraEunavati udegeno vremensko zatezanje releja (koje je potrebno radi selektivnosti zagtite), jer sklopka treba da bude sposobna da prekine struju i u najkrabem mogufem vremenu.

Osim toga treba naglasiti da je za odredivanje velifine p potrebno uzeti u .obzir raspodjelu struje kratkog spoja na pojedine generatore i na osnovu te raspodjele odrediti omjer izmedu struje kratkog spoja i nazivne struje generatora. Da bismo ilustrirali postupak, posluiimo se jednostavnom shemom prikazanom na sl. 3.79. Na vet opisani naEin naj-

Slika 3.79. Raspodjela struje kratkog spoja na generatore radi odredivanja velifine p.

prije se odreduje nadoknadna reaktancija mreie (Xd") od nu1-taEke generatora do mjesta kratkog spoja, a zatim struja na mjestu kratkog spoja - ne uzimajuti u obzir veliEinu ,u - prema relaciji

Poznavajufi ukupnu struju i reaktancije mreie, mogufe je odrediti udio svakog od generatora u napajanju mjesta kratkog spoja (IK3~", IK,gn i

IK3Cn, na sl. 3.79). Tada se za svaki generator posebno (ili za sve u jednoj elektrani, ako su svi istih karakteristika) odreduje omjer izmedu navedene struje kratkog spoja i nazivne struje (IlrA, IrrB i InC na sl. 3.79). Po- mobu tih omjera i najkrabeg vremena do otvaranja kontakata sklopke, kroz koje protjeEe ukupna struja kratkog spoja, a na osnovu dijagrama sa sl. 3.78, odreduje se veliEina p za svaki generator (pA prema omjeru ItiaAf'/IrrA, ,uB prema omjeru IK3gn/InB itd.), Rasklopna snaga za sklopku na mjestu kratkog spoja sada se moie odrediti iz relacije

Sve navedeno vrijedi za tropolni kratki spoj. Za jednopolni kratki spoj rasklopna struja odreduje se prema njemafkim propisima, iz izraza

dakle i opet se rafuna sa 10°/o povigenim naponom, ali se ne uzima u obzir veliEina p (odnosno pretpostavlja se da je uvijek p = I), jer je vremenska konstanta struje jednopolnog kratkog spoja znatno v&a od vremenske konstante tropolnog kratkog spoja.

Rasklopna snaga odreduje se iz relacije (3.169).

U rasklopnoj struji odredenoj prema njemaEkim propisima nije uzet u obzir utjecaj istosmjerne komponente struje kratkog spoja. Nasuprot tome ameriEki propisi (Lit. 21) uzimaju u raEun taj utjecaj, ali ne pret- postavljaju da je napon za 100/0 viSi od nazivnog. Rasklopna struja tropolnog kratkog spoja odreduje se dakle iz relacije

gdje je v veliEina ovisna o vremenu isklapanja sklopke. Pod vremenom isklapanja sklopke razurnijeva se vrijeme od trenutka kad je narinut pun napon na svitak za isklapanje sklopke do prekidanja struje kratkog spoja. AmeriEki propisi razlikuju slijedeka vremena isklapanja: 2 periode (0,033 sek), 3 periode (0,05 sek), 5 perioda (0,083 sek) i 8 perioda (0,133 sek). Vrijeme isklapanja u periodama vrijedi za frekvenciju 60 Hz. Za sklopke s navedenim vremenima isklapanja vrijeme od nastanka kratkog spoja do odjeljivanja kontakata ne srnije biti manje od 1, 2, 3, odnosno 4 periode (0,0165; 0,033; 0,05, odnosno 0,067 sek.). Veliliina v iznosi

vrijeme isklapanja v

2 periode (0,033 sek) 1,4 3 periode (0,050 sek) 192 5 perioda (0,083 sek) 1,1

8 perioda (0,133 sek) 1,o 13 Visokonaponska rasklopna postrojenja

Za sklopke generatorskog napona, ako rasklopna struja prije mnoienja sa 21 (dakle odredena iz omjera V,, /Xdgf) daje rasklopnu snagu veCu od 500 MVA, treba primjjeniti vecu vrijednost 11 i to - ovisno o vremenu isklapanja

vrijeme isklapanja 1'

2 periode (0,033 sek) 1,5 3 periode (0,050 sek) 1,3 5 perioda (0,083 sek) 1 2 8 perioda (0,133 sek) 1,1

Za jednopolni kratki spoj rasklopna struja odreduje se iz relacije

gdje v ima iste vrijednosti kao za tropolni kratki spoj.

U prijedlogu za izmjenu ameriEkog standards (Lit. 22) uveden je utjecaj vremenske konstante istosmjerne komponente struje kratkog spoja, te utjecaj vremena od nastanka kratkog spoja do odvajanja kontakata (vrijeme odvajanja kontakata) na veliEinu v. Taj utjecaj prikazan je na sl. 3.80 do 3.82, na kojima je vremenska konstanta karakterizirana omjerom RIX . Poznavajuki dakle vrijeme isklapanja sklopke (Ts na sl. 3.80. do 3.82), vrijeme odvajanja kontakta (T,), omjer R / X i poloiaj mjesta kratkog spoja u odnosu na generatore, moie se iz dijagrama sa sl. 3.80. do 3.82. odrediti velifina v, a pomotu nje iz formula (3.195) i (3.196) rasklopne struje.

T, vrijeme isklapanja sklopke To vrijeme odvajanja kontakata v veliEina iz relacije (3.195) R djelatni otpor od nul-tarke generatora X reaktancija ) do mjesta kratkog spoja

Slika 3.80. Dijagrarni za odredivanje veliEine I * za rasklopnu struju tropolnog kratkog spoja koja protjeEe kroz najviie jednu transformaciju

Prijedlog za izmjenu amerifkih propisa u znatnoj mjeri ublaiava zahtjeve, jer za sve sklopke koje su samo neSto vise udaljene od generatora doki ke se do omjerd RIX vekih od 0,1, pa Ce postati v = 1,O.

T, vrijeme isklapanja sklopke To vrijeme odvajanja kontakata v velirina iz relacije (3.196) R djelatni otpor od nul-tarke generatora Xreaktancija } do mjesta kratkog spoja

Sleka 3.81. Dijagrami za odredivanje velirine v za rasklapnu struju jednopolnog kratkog spoja, koja protjere kroz najviSe jednu transformaciju

T, vrijeme isklapanja sklopke To vrijeme odvajanja kontakata v velieina iz relacije (3.195. i 3.196) R djelatni otpor od nul-tarke generatora X reaktaneija ) do mjesta kratkog spoja

Slika 3.82. Dijagrami za odredivanje veliEine v za rasklopnu struju tropolnog i jednopolnog kratkog spoja koje protjeCu kroz dvije ili vise transformacija

I 3.6. STRUJA MJERODAVNA ZA UGRIJAVANJE ZA VRIJEME

TRAJANJA KRATKOG SPOJA i

A. Odredivanje struje mjerodavne za ugrijavanje

Struja mjerodavna za ugrijavanje za vrijeme trajanja kratkog spoja efektivna je vrijednost struje kratkog spoja, jer je efektivna vrijednost izmjeniene struje tolika, da bi proizvela istu toplinu kao istosmjerna struja iste velifine. Efektivna vrijednost izmjeniEne struje definirana je relacijom

I

gdje je I efektivna vrijednost struje, i momentana, dok je t vrijeme promatranja. Za sinusnu struju konstantne amplitude, ako integriramo u 1

n I

granicama od 0 do t = -- (gdje je n cijeli broj, a f frekvencija), dobi- 4 f i

vamo da je I = ~,,' /fi , gdje je 1, tjemena vrijednost izmjenifne struje. Momentana vrijednost odredena je naime relacijom i = I , sin w t. Efek-

1 I

tivna vrijednost izmjeniEne struje konstantne amplitude nije dakle funkcija vremena t, ako promatramo krajem svake Eetvrtine periode, a manje I

vremensko razdoblje nije za praksu ni od kakva mafenja. Struja kratkog spoja, medutim, nije izmjeniEna struja konstantne am-

plitude, jer se njezina veliEina s vremenom mijenja, pa efektivna vrijednost takve struje nije neovisna o trajanju promatranja i kad bismo se ograniEili na Eetvrtinu periode ili njezine vigekratnike. Radi toga je potrebno - da bisrno odredili efektivnu struju kratkog spoja - uzeti u obzir njezine promjene od trenutka nastanka do prekida struje kratkog spoja.

Podimo zato od relacije za momentanu vrijednost struje kratkog spoja. I

Uz pretpostavku da kratki spoj nastane u moment. kad je napon jednak nuli, momentane vrijednosti odredujemo iz relacije (3.134). U vekini prak- tiEkih slueajeva moiemo impedancije zamijeniti reaktancijama, pa relacija (3.134) glasi

Ako uzmemo u obzir da je efektivna vrijednost prve poluperiode izmje- I

niEne komponente struje kratkog spoja (kad ne bi bilo priguienja) jednaka I

moiemo za (3.198) napisati

X," i = - I d f f fi {[( 1 - --) e- t lTdmr' + xd' sin (w t - q) + e - NTa- sin p,

Xd + "J . . . Uvedimo odnose

Xd 0 = - Xdn

a za reciproEne vrijednosti vremenskih konstanata - uvaiivSi relacije (3.136) i (3.201) - uvedimo oznake

Tada (3.200) moiemo napisati u obliku

UvrStavanjem (3.203) u (3.197) dobivamo izraz za efektivnu .vrijednost struje kratkog spoja, odnosno za struju I t mjerodavnu za ugrijavanje za vrijeme . trajanja kratkog spoja. Kvadrat omjera struje mjerodavne za ugrijavanje I t i struje I d " (3.199) iznosi, dakle

sin (wt-q) + e - r t sin. I'd t . . . (3.204)

Kvadriranjem izraza u vitiEastoj zagradi dolazimo do relacije koja je osnova daljnjim razmatranjima

0

U (3.205) dolaze dvije velirine o i o', koje nisu medusobno nezavisne. Reaktancije kojima su definirani omjeri o i a' (3.201) jesu zbroj reaktancija generatora i mreie do mjesta kratkog spoja, pa za (3.201) moiemo napisati

o = I d g + Xd,,, . .. . (3.206a)

Xdg" + Xdm

Uvodenjem omjera

te nakon dijeljenja brojnika i nazivnika relacije (3.206) sa Xdo" dobivamo

Ako iz (3.208a) odredimo o,,,, pa tu vrijednost uvrstimo u (3.208b), dobit kemo

0, - 1

Prema tome za odredene karakteristike generators, jer a, i o,' ovise samo o karakteristikama generator& omjer o' ovisi o omjeru o. Relaciju za 0

(3.209) treba uzeti u obzir prilikom odredivanja efektivne vrijednosti struje kratkog spoja, jer se o' ne moie odabrati neovisno o o.

Integriranjem izraza (3.205), a nakon korjenovanja, dolazi se do omjera struje mjerodavne za ugrijavanje i efektivne wijednosti izmjeniE- ne komponente struje kratkog spoja. Integriranje treba provesti izmedu vrijednosti 0 i vremena t = 0,20 n, gdje je n bilo koji prirodni broj,dakle uz pretpostavku da kratki spoj traje n perioda. Pri tome treba imati u vidu Pinjenicu da izrarunate vrijednosti za It vrijede toEno samo kad se integracija provede do cijele periode.

U izrazu (3.205) prvi, drugi, treCi, peti, Sesti i osmi ovise samo o izmjeniEnoj komponenti struje kratkog spoja, fetvrti Elan ovisi samo o istosmjernoj komponenti, a sedrni, deveti i deseti Elan ovisi i o izmjenib noj i o istosmjernoj komponenti struje kratkog spoja.

Ako usporedimo prilike za sluEaj kratkog spoja na stezaljkama tur- bogeneratora s vrlo visokirn omjerom a, = 15,O i za sluEaj kratkog spoja na stezaljkama generatora s izrazitim polovima s vrlo malim omjerom a, = 4,50, vidjet Eemo (sl. 3.83) da se ovisnost I1/Id" o trajanju kratkog spoja medusobno znatno ne razlikuju. Ovdje treba naglasiti da skoro ni ne postoji razlika medu omjerima a', za razliEite tipove generatora. Zbog svega toga povoljno je za razmatranje prilika u nekoj mreii odabrati takve karakteristike generatora koje odgovaraju strukturi generatora u promatranoj mreii,pa prorarun struje mjerodavne za ugrijavanje provesti na osnovu tako odabranih karakteristika generatora. Za mreiu u kojoj je udio hidroenergije praktieki jednak udjelu termoenergije moie se raEunati sa a, = 9,50. U tom sluEaju ovisnost It/IdW nalazi se izmedu ovisnosti I&" za 0,=15,0 i a, =4,50 (sl. 3.83) i to u podruEju vremena koja su za praktiEni prorafun interesantni.

Uz pretpostavku da je ag=9,50 na sl. 3.84 prikazane su ovisnosti omjera I11Id" za niz vrijednosti a , i RIX o lrajanju kratkog spoja. IZ dijagrama na sl. 3.84 moguee je odrediti omjer I,fIdV interpolacijom za bilo koji am, ' i RIX. U relaciji (3.205) Eetvrti, sedmi, deveti i deseti Elan ovise o omjeru

RIX, jer se u njima pojavljuje veliEina Y (3.202c), koja ovisi o tom omjeru. Istina je da i ostali Elanovi ovise o omjeru W X , jer se u njima pojavljuje

Slika 3.83. Ovisnost 1111,~" o trajanju kratkog spoja za R/X = 0 i u,,, = 0

I0

Slika 3.84. Ovisnost IdId" o trajanju kratkog spoja za razliEite omjere Qar i

RIX

fazni pomak cp, koji je ovisan o RIX (3.137), ali je utjecaj faznog pomaka . malen, pa ga se moie zanemariti. Zbog toga moiemo relaciju (3.205) po-

dijeliti u dva dijela: prvi koji obuhvaka prvi, drugi, treki, peti,Sesti i osmi Elan i drugi, koji je prikazan Eetvrtim, sedmim, devetim i desetim Elanom. Prvi dio (n) - za odrecteni a, i a,' - ovisi samo o a, (sl. 3.85) uz zanemarenje utjecaja faznog pomaka cp, dok drugi dio (m) praktiEki ovisi samo 0 RIX, (sl. 3.86) jer Elanovi (sedmi, deveti i deseti) u kojima se pojavljuje a, (u a i a' imaju vrlo male vrijednosti, pa se utjecaj a, moie zanemariti.

Poznavajuki vrijednosti n i m iz dijagrama na sl. 3.85 i 3.86, efektivna struja kratkog spoja odreduje se iz relacije

I t = I," d x . . . (3.210)

u kojoj se I," odreduje iz (3.199). 180 n

49

47

46

45

43

42

4 1

0 0

t o t l s l 10.0 0

Slika 3.85. Vrijednost n prvog, drugog, Slika 3.86. Vrijednost m Cetvrtog, sed- treCeg, petog, Sestog i osmog Clana rela- mog, devetog i desetog Clana relacije

cije (3.205) (3.205)

Pri odredivanju efektivne struje kratkog spoja potrebno je - u ovom sluEaju - poznavati dakle veliEinu izmjeniEne komponente struje kratkog spoja, neposredno nakon nastanka kratkog spoja. Pomoku istih veliEina (m i n) moiemo odrediti efektivnu vrijednost struje kratkog spoja, odnosno struje mjerodavne za ugrijavanje, ako podemo od trajne struje kratkog spoja, koja je definirana izrazom

U tom sluEaju imamo

jer je

U tu svrhu bi trebalo odrediti krivulje m' = o2 m i n' = o2 n, koje bi se moglo izraEunati iz podataka sa sl. 3.85. i 3.86.

Slika 3.87. Utjecaj zanemarenja razlike izmedu pofetne i prelazne reaktancije na omjer I,;I,l"

U nekim sluEajevirna (Lit. 23) polazi se od pretpostavke da je a,' = 1, odnosno da su poPetne i prelazne reaktancije generatora medusobno jednake. Uz takvu pretpostavku zanemaruje se utjecaj poEetne reaktancije. Postavljanjem a,' = 1,00 postaje (3.209) i a' =LOO, pa prvi, peti, Sesti, i sedmi Elan (3.205) postaju jednaki nuli. Da se prikaie utjecaj takve pretpostavke na sl. 3.87 prikazana je ovisnost I t / Id r ' koja vrijedi kad se uzmu u obzir razlike izmedu poEetne i prelazne reaktancije @una crta) i kad se pretpostavi da je u,'=l (crtkano). Pokazuje se da je razlika tim veCa Sto je mjesto kratkog spoja bliie generatoru (manja vrijednost a,) i Sto je veki omjer RIX.

B. Propisi za odredivanje struje mjerodavne za ugrijavanje

NjemaEki propisi (Lit. 24) navode naEin na koji se odreduju veliEine n i m iz relacija (3.210). Da se skrati raEunski postupak, veliEine n i 771 Eitaju se iz dijagrama prikazanih na sl. 3.88. i 3.89. Dijagram za n nacrtan je bez obzira na veliEine n, i 0,' i predstavlja vrijednosti s ko-

Slika 3.88. Velifina n u ovisnosti o trajanju Slika 3.89. Velifina m u ovisnosti kratkog spoja i omjera (3.206a) prema njemaf- o trajanju kratkog spoja i velifini

kim propisima VDE 0103 1.61. k (sl. 3.59) prema njemafkim propisima VDE 0103 1.61.

jima se moie raEunati u sistemu koji ima karakteristike generatora sliEne onima u NjemaEkoj, dakle u elektroenergetskom sistemu u kojem su u velikoj veCini turbogeneratori. Dijagram za m nacrtan je s veliEinom k (sl. 3.59) kao parametrom.

CETVRTO POGLAVLJE

GLAVNI ELEMENT1 RASKLOPNIH POSTROJENJA

4.1. SABIRNICE I NJIHOVA OPREMA

Sabirnice su elektrirka okosnica rasklopnog postrojenja. One pove- zuju vodovekojima se dovodi e n e r g i vodo$,ma_koji_ je. dalje.odvode. - Svi su vodovi -&f lFXspGjGEiSa~nicari~&-pa su one za normalan pogon kasklopnog p o s t r ~ i i ~ ~ a - & n ~ ~ - S z F O $ i ~ - . --

Sabirnice s e icvode pd n e w a k r e n i h ili aluminijskg vodifa. - - . - . . - - - .. - - I,%.-rasklopna postrojenja u n u t a ~ j e ~ i ~ v e & e j e ' d ~ ' r i a ~ i v n o g napona 35 kV do1az.e. u 0-bzir okrugli, plosnati ili U-profili, dok se za takva postrojenja viSeg napona, bilo unutarnje bilo vanjske izvedbe, upotrebljavaju uieta ili cijevi.

Izbor presjeka sabirnica vrSi se

a) s obzirom na maksimalnu struju u normalnom pogonu,

b) s obzirom na poviSenje temperature sabirnica za vrijeme trajanja kratkog spoja i

c)-_s_ obzirom na mehaniEko naprezailje u sluraju kratkog spoja.

B. Izbor presjeka sabirnica s obzirom na maksimalnu struju u normalnom pogonu

Pod maksimalnom strujom u normalnom pogonu, mjerodavnom za izbor presjeka sabirnica, razumijevamo najveCu struju koja u normalnom pogonu tere kroz najviSe opterebeni dio sabirnica. Prema najviSe opte- refenom dijelu dimenzioniraju se cijele sabirnice.

Ugrijavanje iznad temperature okoline mj erilo je za odredivanje do- puStenog opterekenja sabirnica, uz pretpostavku da maksimalna struja traje neogranifeno dug0 vremena. DopuSteno je poviienje temperature sabirnica za 30° C iznad temperature okoline. DopuStena opterefenja odredena su eksperimentalno. U tab. 4.1. i 4.2 navedena su dopuStena trajna opterefenja za bakrene i aluminijslte plosnate profile, u tab. 4.3. i 4.4. za okrugle, a u tab. 4.5, za U-profile.

TABLICA 4.1.

DopuStena trajna optere6enja u A bakrenih plosnatih profila (poviienje temperature za 30° C) (Lit. 25)

PreporuEuje se za sablmlce, ostall profili za spoj sabirnica i aparata

TABLICA 4.2. DopuStena trajna optere6enja u A aluminijskih plosnatii profila

(DoviSenje tem~erature za 300 C) [Lit. 25)

Visina X

Sirina mm

12 X 2 15 X 2 20 X 2 25 X 3 30 X 5 40 X 5 40 X 10. 50 X 5' 50 X lo* 60 X 5' 60 X lo* 80 X 5 80 X 10. 100 X 10. 120 X lo*

O b o j e n i v o d i f i N e o b o j e n i v o d i E i

broj vodifa po fazi broj vodifa po fazi

N e o b o j e n i v o d i f i

broj vodiEa po fazi

I I I1 1 Ill 1 yL5O

I I I I I I

PreporuEuje se za sabirnlce, ostali profill za spoj sabimica i aparata

110 140 185 270 400 520 750 630 920 750 1100 950 1400 1700 2000

O b o j e n i v 0 d i i . i

broj vodifa po fazi

I 1 I\ / Ill I 50 lR

Ugrijavanje plosnatih profila odredeno je uz pretpostavku da je dulja stranica presjeka okomita na povrSinu poda, te da je razmak pojedinih vodiEa jednak Sirini v0dii.a. Osim toga navedena dopuitena trajna opte- reCenja vrijede za horizontalan raspored sabirnica (sl. 4.la), dok za verti- kalan raspored (sl. 4.lb) treba smanjiti dopuStena trajna opterekenja za 10 do 15"/0 (korekcioni faktor 0,85. . . 0,90), radi smanjenog hladenja viSe poistavljenih sabirnica.

Poloieni poloiaj vodiEa (tab. 4.6) dovodi do slabijeg odvodenja topline, pa su i dopuaena trajna opterekenja manja. DopuStena opterekenja odreduju se tada tako da se podaci iz tab. 4.1. i 4.2. pomnoie s korekcionim

TABLICA 4.3.

DopuStena trajna optere6enja u A okruglih profila (povigenje temperature za 30° C) (Lit. 25)

200 240 315 460 700 900 1350 1100 1620 1300 1860 1650 2300 2700 3200

125 155 205 300 450 600 835 700 1025 825 1200 1060 1540 1880 2200

225 270 350 510 780 1000 1500 1200 1800 1400 2100 1800 2600 3100 3500

2060 1750 2450 1980 2800 2450 3450 4000 4600

TABLICA 4.4.

DopuStena trajna optereeenja u A bakrenih i aluminijskih cljevl (poviSenje temperature za 30" C) (Lit. 25)

1850 1550 2200 1800 2500, 2200 3100 3600 4200

2800 2300 3300 2650 3800 3300 4600 5400 6100

B a k a r A l u m i n i j Promjer

vodif vodiE i vodif vodii:

2500 2100 3000 2400 3400 2900 4200 4800 5500

6

8

10

Unu- Vanjski B a k a r A l u m i n i j

125

160 250

480

30 " I

neobojeni vodif

230 285 320

350 420 470

670 770 820

800 920 1000

mm neobojeni obojeni vodif 1 vodif vodif

120

150 210

410

540 900

20

30

50

60

65 - 200 380

360 430 480

550 650 800

1100 1200 1400

1250 1500 1600

16 14 12

26 24 22

44 42 40

54 52 50

60 - 160 316

500

870

410

680

325 280 400 1 350 430 385

500 600 650

950 1100 1200

1200 1300 1450

430 520 580

850 970 1000

1000 1150 1275

TA

BL

ICA

4.

5.

Dop

uSte

na t

rajn

a op

tere

den

ja u

A b

akre

nih

i a

lum

inij

skih

U-p

rofi

la

(pov

iSen

je t

emp

erat

ure

za 30°

C)

(Lit

. 25)

Ozn

a-

ka

5 6 7 8 10

12

14

16

18

20

Ba

ka

r

Alu

min

ij

h

mrn

i

rnrn

ob

ojen

i vo

diE

I n

eob

ojen

i vo

diE

. ob

ojen

i vo

diE

I n

eob

ojen

i vo

diE

s 1111

Ill

11 I

g

r

oul

ul

wr

OO

2

5 T

zj;tl

mm

0

0

0

L L

cn

- -"<m

I 3

gg::

r

0

=; .

3g

gg

g

X<

00

s3

z

.

333-

: o

ulo

cn

%

% pg

rn

2

S K 5'

tl

2. <

2

D

Bojenjem sabirnica povefava se odvodenje topline, pa su radi toga posebno navedena dopuStena opterefenja za obojene, a posebno za ne- obojene vodiee.

Zbog Evrstofe u postrojenjima do 35 kV ne izvode se sabirnice profila manjeg od 40 X 5 mm, dok je za napone 110 kV i viSe minimalni presjek, odnosno promjer, odreden zahtjevom sprefavanja pojave korone. Tako je za rasklopno postrojenje nazivnog napona 110 kV najmanji presjek uieta 95 mm2, a najmanji promjer cijevi 30 mm, dok je za napon 220 kV najmanji presjek uieta 300 mm2, a najmanji promjer cijevi 50 mm.

Profil, odnosno presjek vodiEa za sabirnicu, odreden prema maksimalnoj struji u normalnom pogonu, polazna je taEka pri dimenzioniranju sabirnice. Tako odabrani profil treba medutim kontrolirati s obzirom na ugrijavanje i s obzirom na mehaniEko naprezanje u sluEaju kratkog spoja.

C. Kontrola presjeka sabirnica s obzirom na ugrijavanje za vrijeme kratkog spoja

Usprkos kratkom vremenu kroz koje teEe struja kratkog spoja, ugrijavanja vodiEa moie u nepovoljnom sluEaju izazvati oltefenje sabirnica. PoviSenje temperature nastaje brzo i moie se raEunati da se za vrijeme trajanja kratkog spoja toplina ne odvodi u okolinu, pa je ugrijavanje proporcionalno toplini koja se stvara u vodiEu. Uz navedenu pretpostavku moiemo postaviti jednadibu

G c A 6 = I t 2 r t . . . (4.3)

gdje su: G masa vodiEa (kg), c specifiEna toplina vodiEa (Wslkg, OC), A 6 povilenje temperatura (OC) za vrijeme trajanja k ra tk~g spoja, It efektivna vrijednost stmje kratkog spoja (A) za vrijeme t (s) trajanja kratkog spoja, a T djelatni otpor (9) vodifa. Lijeva i desna strana izraza (4.3) predstavljaju toplinu razvijenu u vodiEu za vrijeme trajanja kratkog spoja. Ako otpor T izrazimo pomofu duljine 1 (m), presjeka q (m2) i speci- fiEnog otpora e (52 m2/m), dolazimo do izraza za povilenje temperature

Ako, dalje, za masu vodiEa postavimo G = y q 1, gdje je y gustofa vodiEa (kg/m3), dobit femo

Prilikom odredivanja specifiEnog otpora e treba uzeti u obzir utjecaj promjene temperature, prema relaciji

gdje su: a temperaturni koeficijent, e0 specifiEni otpor na temperaturi Go, a 6, temperatura u trenutku nastanka kratkog spoja. U (4.5) treba uvrstiti srednji specifiEni otpor izmedu temperature vodiEa u trenutku prekida stmje kratkog spoja (8, OC) i temperature vodiEa u trenutku nastanka

kratkog spoja (8, OC). Taj srednji specifiEni otpor moiemo odrediti iz relacije

do koje dolazimo ako uzmemo da je

Pri odredivan j u potrebnog presjeka posluiimo se relacijom (4.5), pa kemo dobiti

Za bakrene sabirnice dopdtena je normalno najviSa temperatura 8, = 200 OC, a za aluminijske 8, = 180 OC. U oba sluEaja treba raEunati s temperaturom 6, = 65 0C u trenutku nastanka kratkog spoja (35 0C temperatura okoline u najnepovoljnijem sluEaj u, a 30 OC poviSenje temperature u normalnom pogonu). Prema tome povigenje temperature za vrijeme trajanja kratkog spoja iznosi

za bakar A 6 = 135 OC za aluminij A 6 = 115 OC

SpecifiEni otpor za materijal koji se upotrebljava za sabirnice pri 20 OC

za bakar go = 0,0178 . l o - = Q m2/m za aluminij eo = 0,0286 - Q m2/m

pa je za navedene temperature, a prema (4.7) uz temperaturni koeficijent a = 0,004, specifiEni otpor

bakra e .= 0,0258 . Q m2/m aluminija e = 0,0403 . Q m2/m

Srednja specifiEna toplina iznosi

za bakar c = 367,3 Wslkg, OC za aluminij c = 908,5 Wslkg, OC

dok je gustofa

bakra y = 8,9 lo3 kg/m3 aluminija y = 2,7 . lo3 kg/m3

Uzevli sve to u obzir, izraz (4.9) za bakrenu sabirnicu glasi

qcu = 7,s It f i 1 0 - ~ m2 . . . (4.10a)

a za aluminijsku sabirnicu

Za praksu je povoljno ako struju izrazimo u kA, a presjek u mm2, pa je

q,, = 7,s It fi mm2 . . . (4.10b)

Naravno da izrazi (4.10) i (4.11) vrijede samo za navedene granice temperatura.

Presjek odreden prema (4.9) jest presjek potreban da se sprijeEi po- viSenje temperature vodiEa iznad dopuitene granice za vrijeme trajanja kratkog spoja, a moie da bude i veki i manji od presjeka potrebnog radi ugrijavanja u normalnom pogonu. Svakako da ke kao mjerodavan biti odabran veki od ta dva izraEunata presjeka.

D. Kontrola presjeka sabirnica s obzirom na mehanirka naprezanja

a) 0 silama medu paralelnim vodiEima

Magnetsko polje oko okrugle iice moiemo odrediti iz i z r aa (Lit. 26)

I d s x r d ~ = - - . . . (4.12) 4 n r3

gdje su: I struja koja protjeEe kroz vodif, dselement vodifa, a r udaljenost izmedu tog elementa i taEke u kojoj ieiimo odrediti jakost magnetskog polja. Ako h t izmedu ds i r oznafimo sa a (sl. 4.2), izraz (4.12) moiemo napisati u obliku

I ds sin a dH=-- 4 n r2

I v Za ds moiemo napisati

Slika 4.2. Prikaz za odredivanje sila medu paralelnim voditima

uzimajuki u obzir kut izmedu ds i r, a za udaljenost izmedu ds i taEke A

a ,.=- sin a

gdje je a udaljenost izmedu A i vodiEa Eiji je element ds. UvrStavanjem dobivamo

I sin a da dH = -- 471 a

Integriranjem u granicama a, do a, (sl. 4.2) dolazimo do jakosti magnetskog polja u taEki A, ;to je posljedica struje u paralelnom vodizu duljine 1. Vrijednost integrala jest

H (A) = - I

I JSin a da = - (COS a, - cos a2) . . . (4.17) 4 n a 4 n a

a1

Ako poloiaj taZke A definiramo udaljeno3u s od kraja paralelnog, vodiea, (4.17) moiemo napisati u obliku

+ l - s H (s) = -- I . . . (4.18)

d(1- s ) ~ + a2

dok za beskonaho dug, vodiE u bilo kojoj taEki na paralelnom vodiEu jakost magnetskog polja iznosi

jer je tada a, = 0, a a, = n. Sila na jedinicu duljine elementa vodiEa ds, kroz koji protjeEe struja

I,, a koji se nalazi u magnetskom polju struje I,, moie se odrediti iz jednadibe

dF - = I, B, . . . (4.20) dsz

gdje je B, magnetska indukcija koja odgovara jakosti magnetskog polja H, od struje I,. BuduCi da je B, = ,u H,, t e d a je u jedinicama medu- narodnog sistema

p = 4 n lo- ' Hlm . . . (4.21)

sila na vodiE konaEne duljine u taEki A - uzevSi u obzir relaciju (4.18) - jest

dF I, I, - 1 0 - ~ [ v ~ + ] Nlm . . . (4.22) ds2 a s2 + a2 q(1 - s ) ~ + a2

dok za vodiEe beskonahe duljine silu. na jedinicu duljine odredujemo iz formule - uzimajuki sada u obzir relaciju (4.19)

Sila po jedinici duljine izlazi u njutonima po m, struje treba uvrstiti u amperima, a razmak izmedu vodiEa u m. Ako mjesto njutona kao jedinicu za silu ielimo upotrijebiti kilopond (kp), moramo izraze (4.22) i (4.23) mnoiiti sa 0,102, jer je 1 N = 0,102 kp. Tada dobivamo

dF --(s) = 1,02 ---- ] kplm . . . (4.24) ds2 a

i

-. dF = 2,04 - I1 I2 10 kplm ds, a

Izvod navedenih izraza polazi od polja proizvedenog strujom I, i njegovog djelovanja na vodiE kroz koji protjeEe struja I,. Do istih izraza doSli bismo kad bismo poili od polja proizvedenog strujom I,.

Usporedujuei izraze (4.24) i (4.25) dolazimo do zakljuEka da za ko- naEnu duljinu vodiEa dobivamo manju silu. Normalno se - kako eemo joS vidjeti - raEun izvodi prema (4.25), pa je interesantno znati kolika pogreika nastaje prilikom takvog raEuna. Omjer izmedu izraza (4.24) i (4.25) prikazuje omjer stvarne sile i sile odredene uz pretpostavku da su vodiei beskonaEno dugi. Taj je omjer

gdje su f sila po jedinici duljine prema (4.24), f, sila prema (4.25), S a 1 = - . Na sl. 4.3. prikazana je ovisnost omjera flf- ,o_ 1 za razliEite 1

1 all. Maksimalna sila pojavljuje se u sredini, dakle za 1 = 7, pa za taj - sluEaj izraz (4.26) glasi

Slika 4.3. Ovisnost omjera f/f- (4.26)

jednosti omjera 2 (razmak medu 1

vodirima prema duljini vodira) I

Ovisnost fmoJfm o omjeru all prikazana je na sl. 4.4. Sve navedeno odnosi se na silu po jedinici duljine, koja je za vodiP

konaEne duljine ovisna o udaljenosti od kraja vodifa, dok je ta sila za vodiEe beskonarne duljine konstantna. Za naprezanje, medutim, vaina je ukupna sila koja djeluje na yodie, koju moiemo definirati izrazom

F = - ds, I :: . . . Integriranjem (4.22) dobivamo

-- F = 2 1 , (fl+ a2-a) N . . . (4.29)

a

i to je ukupna sila na vodif duljine 1, dok je ukupna sila na vodiE iste duljine, ako pretpostavimo da raspodjela sil3 odgovara vodiEu beskonaEne duljine

1112 110-7 N F m = 2 - . . . (4.30) a

Izraz (4.30) dobiven je integriranjern (4.28) relacije (4.23). I sada moiemo naEiniti omjer FIF,, koji pokazuje kako se odnosi ukupna sila, uzmemo

Slika 4.4. Ovisnost omjera fmax/fm (4.27) i FIFm (4.31) o omjeru udaljenosti medu vodiEima (a) i duljine vodica (1)

li u obzir konaEne duljine vodiEa, prema sili koja se dobiva ako pretpostavimo da je vodiE, u Eijem se polju nalazi promatrani vodiE, besko- naEno dug. Za taj omjer moiemo postaviti

Ovisnost (4.31) prikazana je na sl. 4.4. Pri malim omjerima all, koji se normalno javljaju u rasklopnim po-

strojenjima (vef u najmanjim takvim postrojenjima omjer all jest oko

0,3, dok je u neSto veeim manji od 0,1), opravdano je raEunati kao da se radi o beskonaeno dugim vodiEirna, (tj. kao da je omjer FIF, = 1). UZ takvu pretpostavku raEuna se s neSto vefom silom nego Sto se stvarno pojavljuje (sl. 4.3. i 4.4).

Izvedene formule vrijede za okrugle vodife, pa je svakako od interesa poznavati sile u slufaju upotrebe plosnatih sabirnica. Podimo od paralelnih sabirnica zanemarivo male jlirine (b s 0), prikazanih na sl. 4.5. Ako pretpostavimo jednoliku raspodj elu struje u vodiEu, kroz element dx sabirnice (1) protjefe struja

Slika 4.5. Odredivanje stle medu paralelnim plosnatim vodifima zanemarivo male

Sirine ( b 0)

Jakost magnetskog polja u taEki sabirnice (2), koja je udaljena T od sabirnice (I), odredena je relacijom analognom izrazu (4.19), jer se radi o polju beskonaEno dugog vodiEa. Uzmemo li u obzir sl. 4.5. i relaciju (4.31a) za jakost polja, moiemo napisati

Za silu na element duljine ds, i visine dy sabirnice (2) moiemo, analogno izrazu (4.20), napisati

Uzmemo li u obzir dq je

i permeabilnost (4.21), dobivarno za silu

dx dy ( ) 2 I lo-' Nlm . . h2 T

Izraz (4.32) daje vrijednost sile u smjeru udaljenosti T (sl. 4.5), koju mo- Zemo rastaviti u dvije medusobno okomite komponente. Suma komponenata koje padaju u ravninu vodifa, uzevSi u obzir sve elemente drugog vodifa, jednaka je nuli, pa je potrebno poznavati samo horizontalnu komponentu (Fh). S obzirom na oznake na sl. 4.5, moiemo postaviti

Osim toga vrijedi da je r2 = e2 + (y - x)z . . . (4.34).

Dakle, za (4.32) moiemo napisati

Silu na jedinicu duljine dobivamo integriranjem izraza (4.35) u granicarna z a x i y o d o d o h

h A

-- e dFh - 2 . I , I , - -10-7 . . . (4.36) ds, h2

odakle dobivamo

Naravno da (4.37) vrijedi za vodiEe vrlo male Birine (b S 0), kakvi se ne pojavljuju u praksi, pa je razmatranje potrebno pro5irit.i na vodife konafne 5irine .(sl. 4.6). Izraz (4.37) predstavlja samo dio sile na vodif, I , i I , predstavljaju takoder samo dio struje, pa bi mjesto I , i I , trebalo

Slika 4.6. Odredivanje sile medu paralelnim plosnatim vodiEima konaEne iirine b

pisati dl, i dl,, mjesto e = c + v + z, a mjesto dFh/ds, treba da bude (dFhlds2)". UzevSi u obzir da je, prema sl. 4.6

moiemo pisati

lo- ' ( 2 arc tg h (%;)'L 2 I l I , - -

b2h c + v + z

lntegriranjem u granicama za v i z od 0 do b dolazimo do sile na jedinicu duljine u N/m

gdje je p (v, z) jednak izrazu u vitifastoj zagradi (4.39). RjeSenjem dvostrukog integrala dolazimo do sile na jedinicu duljine. Omjer izmedu sile prema (4.40) i sile medu okruglim vodifima (4.23) nazovimo korekcionim faktorom k, koji odredujemo iz izraza

k = z j d v / p b2 h (v, z) dz . . . (4.41)

Vrijednosti k moiemo prikazati krivuljama (Lit. 29. i 30), koje su ucrtane u dijagramu na sl. 4.7. Omjer k moie imati vrijednost koja se znatnije razlikuje od 1 samo ako je

a-b < 2 h +<b

a to se moie dogoditi kad se radi o niskom naponu (mali a) i o profilu velike visine (h). Za visoke napone prema tome vrlo rijetko f e biti PO- trebno rafunati sa k 9 1, i samo onda kad se radi o sabirnicama koje se sastoje, od jednog vodifa. Ako je, meautim, sabirnica sastavljena od viSe vodifa, potrebno je uzeti u obzir omjer k, jer se radi o malim razmacima medu vodifima, pa se k moie i znatno razlikovati od 1. Upotreba dijagrama sa sl. 4.7. bit fe prikazana u odsjeEku o sastavljenim vodifima.

b) 0 silama medu vodiEima koji nisu medusobno paralelni

U rasklopnim postrojenjima postoje i spojevi aparata sa sabirnicama, koji nisu paralelni s njima, pa je korisno znati odrediti sile medu takvirn vodifima. U praksi se, medutim, normalno ne odreduju naprezanja u spojnim vodifima, vef se njihove dimenzije odabiru u odnosu na dimenzije sabirnica ili prema pribliinim formulama.

Slika 4.7. Vrijednost omjera k (4.41) u ovisnosti o dimenzijama plosnatih sabirnica i o njihovom razmaku

Da se upoznamo s nafinom odredivanja sila, razmotrimo nekoliko karakteristiEnih sluEajeva.

Poitimo od vodiEa savijenog u obliku slova L (slika 4.8). Analognim razmatranjem kao pri odredivanju izraza (4.16) dolazimo do relacije za jakost polja u tarki A

n jer je a, = -. Upotrijebimo li oznake sa sl. 4.8, jakost polja jest

2 I H (A) = - 1,

4 n y v m

Slika 4.8. Odredivanje sile na vodiC koji s drugim vodirem Nni pravi kut

dok je sila na jedinicu duljine - uzimajuti u obzir relacije (4.20) i (4.21)

jer kroz oba dijela vodifa protjefe ista struja. Ako pretpostavimo da je 1, = oo (sl. 4.8), sila koja djeluje na jedinicu

duljine okomito postavljenog vodifa iznosi

Ukupna sila koja djeluje na vodif odreduje se iz relacije (4.28) s grani- d

cama integracije od - do l,, pa kad je 1, konafna duljina, iznosi 2

a kad je 1, beskonafno veliko

gdje je d promjer vodifa. Na sl. 4.9. prikazana je velifina sile po jedinici duljine za k o n a h u

(4.45) i beskonabu (4.46) duljinu vodifa, a n a sl. 4.10. vrijednosti omjera FIF, u ovi~nosti o omjeru duljine vodiEB l,lZ,, a za razlifite omjere 2 l , / d

Slika 4.9. Sila po jedinici duljine za sluEaj kad je

1 1 = 0,s i JL = 20 12 dl2

f prema (4.451, a f m prema (4.46)

Kad je l1 / l2 > 1 moie se bez znafajnije pogreSke odredivanje sile na vodif provesti prema formulama (4.46) i (4.48).

Na srednji dio vodifa savijenog u obliku slova S (sl. 4.11) sile nastaju djelovanjem struja koje protjefu kroz oba horizontalna dijela, ali je njihovo djelovanje medusobno suprotno, pa je rezultantna sila diferencija tih dvaju djelovanja. Naravno da je potrebno raPunati s istom strujom u . svim dijelovima vodifa.

0 0.2 0.4 0,6 0.8 ( 0 f,Z 4.4 r.6 f , 8 1 , % 0 - 1.2

SIika 4.10. Vrijednost omjera FIF - (4.47) prema (4i48) - u ovisnosti d

o omjeru 11/1, za razlifite omjere ldT

Analogno slufaju za vodif na sl. 4.8, a uzimajuti u obzir da je polje u tafki A (sl. 4.11) razlika dvaju polja definiranih izrazima analognim relaciji (4.43) - granice integracije su sada a, do a, i B, do Bz - moiemo napisati da je sila na jedinici duljine

Slika 4.11. Odredivanje sile nasrednji dio vodita savijenog u obliku slova S

Ako sada pretpostavimo da je 1, = 1, = m, dobivamo za silu po jedinici duljine

Na sl. 4.12. prikazane su sile f (4.49) i f , (4.50), uz pret~ostavku da je 1, = 1, i da je 1, = 2 1,.

I

=212 -i

i

Slika 4.12. Sile po jedinici duljine f (4.49) i f, (4.50) na srednji dio vodira savijenog u obliku slova S

Kad je vodiE savijen u obliku slova S, pojavljuju se sile i medu paralelnim dijelovima (dijelovi duljine 1, i 1, na sl. 4.11). U tom sluEaju jakost magnetskog polja odredujemo prema (4.17), ali uz uvjet da za kosinuse kutova uvrstimo omjere definirane na sl. 4.13. Tada silu po jedinici duljine dobivamo iz relacije

Slika 4.13. Odredivanje sile medu paralel- I I

C nim dijelovima vodira savijenog u obliku * slova S

1

- s3 V i 2 T K ] Nlm

Uz pretpostavku da je 1, = m, dobivamo

m - d F I2 f - --- = - 10-7 sa ) Nlm

ds3 l2

Na sl. 4.14. prikazana je sila po jedinici duljine za konaEnu duljinu dijela vodiEa 1, (4.51), kao i sila (4.52), uz pretpostavku da je drugi paralelni dio beskonafno dug.

Slika 4.14. Sile po jedinici duljine f (4.51) i f m (4!52) na paralelni dio vodiEa radi djelovanja struje u drugom paralelnom dijelu

Na dio vodiEa duljine 1, (sl. 4.13) djeluje, osim sile odreaene relacijom (4.51), koja je posljedica struje u paralehom dijelu vodiEa, joS i sila prouzrokovana strujom u okomitom dijelu vodiEa duljine 12, koju moiemo odrediti iz relacije (4.45). Ta relacija - uzevSi u obzir oznake na sl. 4.13. - glasi

Omjer izmedu f (4.51) i f' (4.45a) pokazuje koliko je puta sila prouzrokovana strujom u okomitom dijelu vodiEa veba od sile koja je posljedica struje u paralelnom dijelu vodiEa. Taj omjer je prikazan na sl. 4.15. Vidi se da je djelovanje srednjeg dijela vodifa uvijek veke, pa je zanemarenje djelovanja paralelnog dijela vodiEa to viSe opravdano, Sto je omjer 1,/1, manji. Pri tome treba napomenuti da sila prouzrokovana paralehim vo- difem djeluje u suprotnom smislu od sile okomitog vodifa, pa spomenuto zanemarenje - ako do njega dode - dovodi do vebe sigurnosti pri odredivanju naprezanja.

Slika 4.15. Ornjer izmedu f (4.51) i f' (4.45 a)

Kad je vodiE savijen u obliku slova U (sl. 4.16), na srednji dio vodiEa I

djeluju sile koje su posljedica obaju preostalih dijelova vodif a. Oba dijela vodiEa daju sile koje djeluju u istom smjeru. Jakost magnetskog polja dijela vodiEa duljine 1, odredena je relacijom (4.43), a jakost polja dijela vodiEa duljine 1, analognom relacijom, pa je sila po jedinici duljine srednjeg dijeIa vodiEa odredena izrazom

Uz pretpostavku da je 1, = 1, = 00, dobivamo

Na el. 4.17. prikazane se veliEine f uz pretpostavku da je 1, = lz i l3 = 2 12.

Uz navedene pretpostavke sila jm vrlo se malo razlikuje se sile f.

Slika 4.16. Odredivanje sile na srednji dio vodiEa savijenog u obliku slova U

A Y

l3 = 2 [, - - - - -

djelovanjc 1, (2. Elan )

a)elovanje 1, (I . f lan )

- f

Slika 4.17. Sila po jedinici duljine f (4.53) na srednji dio vodifa savijenog u obliku slova U

Sile izmedu vodiEa razliEitih faza, koji su medusobno okomite, znatno su manje od sila medu tako postavljenim vodiEima iste faze, pa ih moiemo zanemariti (Lit. 27), a da ne nastanu veke pogregke.

c) Vrsta kratkog spoja i sile meau vodiEia

Podimo od pretpostavke da se radi o okruglim vodiEima relativno malog promjera u odnosu'na njihovu medusobnu udaljenost (a), te da je duljina vodiEa u odnosu na njihov razmak velika. Tada moiemo pri odre-

' divanju sile medu vodiEima upotrijebiti izraz (4.23).


U sluEaju dvopolnog kratkog spoja kroz dva vodih protjeEu struje Eije momentane vrijednosti moiemo prikazati izrazima (uz pretpostavku da je kratki spoj nastao u fazama R i S)

iR = Iniz [sin (io t - a) + e - tlTa sin a] . . . (4.55a)

is = -Im2 [sin (w t - a) + e-'lT0 sin a] . . . (4.55b)

U (4.55) kut a karakterizira moment nastanka kratkog spoja, dok je T, vremenska konstanta istosmjerne komponente struje kratkog spoja defi-

,Z

nirana relacijom (3.202~). Za a = kratki spoj Ce nastati u trenutku

kad napon bude prolazio kroz nulu, dok Ce se za a = 0' nastanak kratkog spoja vremenski poklapati s maksimalnom vrijedno5Cu napona.

Za struju kratkog spoja moiemo upotrijebiti jzraze (4.55), jer praktiEki razmatramo samo prvu polovinu periode nakon na-a kratkog spoja, pa u tom razdoblju moiemo pretpostaviti da se reaktancija generatora ne rnijenja, odnosno da su vremenske konstante T/ = Ti = 00.

Momentanu vrijednost sile medu vodiEima moiemo dakle o d r d t i izrazom

odnosno izrazom - ako uzmemo u obzkrelacije. (4.55)

Da bismo izbjegli apsolutne vrijednosti, jer ielimo usporediti prilike za razlizite vrste kratkog spoja, definirajmo momentane vrijednosti sile u odnosu na silu koja djeluje kad u vodiEima teEe tjemena vrijednost samo izmjenibe komponente struje kratkog spoja. Ta sila iznosi

pa je relativna momentana vri jdmst tile

Uzmemo li jog u obzir da je tjemena vrijednost izmjeniline komponente struje dvopolnog kratkog spoja

gdje je V efektivna vrijednost f aznog napona, dobivamo

Odredimo uz koje uvjete i kada se pojavljuje maksimalna sila, Eija je momentana vrijednost funkcija vremena t i kuta a. Parcijalnim deriJira- njem dobivamo uvjete ekstrema. Parcijalne su derivacije

da2 -- 2 [sin (w t - a) + e -tlT* sin a] . d a

! [ c ~ s ( w t - a ) - e - ~ ~ ~ ~ c o s a ] = 0 . . . (4.61b)

Iz (4.61a) i (4.61b) slijedi

I cos (w t - a) = e-tlTa cos a . . . (4.62a)

1 pa je tg a = w T, . . . (4.63)

gdje je a kut pri kojem se za odredenu vremensku konstantu postiie maksimalna sila na sabirnicu. UvrStavanjem (4.63) u bilo koju jednadibu (4.61), odnosno (4.62), dobivamo

w T,sinwt + cosw t = e-tlTa . . . (4.64)

odakle moiemo odrediti vrijeme t kad dolazi do maksimalne sile na sabirnicu.

Moie se pokazati pomoCu drugih parcijalnih derivacija da se radi o maksimumu, ali taj izvod neCemo prikazati radi opseinosti. To vrijedi i za ostale razmatrane vrste kratkog spoja.

I kut a i vrijeme t ovisni su samo o vremenskoj konstanti T,. Na sl. 4.18. prikazane su momentane relativne vrijednosti sile prema relaciji (4.58) za nekoliko vrijednosti vremenske konstante T,, a za kut a pri kojem se postiie maksimalna sila.

Pri tropolnom kratkom spoju .moiemo razlikovati silu na srednji od sile na krajnji vodiE (sl. 4.19), buduCi da su normalno sabirnice postavljene u istoj ravnini.

Promotrimo najprije silu na srednji vodiE. Momentane vrijednosti sile moiemo odrediti iz relacije

jer uz isti smjer struja u fazama S i T sile na vodir R djeluju u suprotnim smjerovima. Uzmimo u obzir relacije za struje u sluEaju tmpolnog kratkog spoja

iR = Ima [sin (w t - a) + e - 'IT. sin a] . . .

Na sl. 4.20. prjkazane su momentane relativne vrijednosti sile na sred- njj vodiE za iste vremenske konstante kao i za sluEaj dvopolnog kratkog spoja.

I I I I I I 4005 qOr0 0,OfS 9020 0,025 s 9030

Slika 4.20. Momentane relativne vrijednosti sila na srednji vodiC (sl: 4.19a) za sluraj tropolnog kratkog spoja uz razli- Cite vremenske konstante (T,) istosmjerne komponente

struje kratkog spoja

Momentanu vrijednost sile na vanjski vodiE (sl. 4.19b) u sluEaju tropolnog kratkog spoja moiemo prikazati relacijom

Uzimajuki u ubzir (4.66) i nakon uredenja dobivamo

-

+ [sin (wt-a) + e-"Tasina]2. 2

[COS (W t -- a) - e - cosa] ) . . . (4.76)

Iz (4.76), uvaiivgi (4.60) kao i odnos Xi Xd", dolazimo do momentane relativne vrijednosti sile na vanjski vodiE

- ~ B V - [sin (w t-a) + e-t1T~sina]2 + 9421 - - -

f Z 0

1 + - [sin (w t - a) + e-tlTa sjn a] . v 3

[COS (W t -a) + e-uTasin a]

Sada su parcijalne derivacije

-- = 2 [sin (wt-a) + e-tlTasina] . d t

1 [w cos (o t - a) - - e-tlTa sin a] = 0 . . . (4.78a)

T a

[COS ( o t - a) - e-uTa cos a] + 1 4- - [sin ( o t - a) + e - tlTa sin a12 -

v 3

Iz (4.78b) dobivamo

cos (co t-a) - e - t l T a ~ ~ ~ a - - sin ( o t-a) + e-'ITasi, a

- sin (w t - a) 4- e-uTa sin a = - 2 v 3 +

cos (ot-a)-e-uracosa

Dijeljenjem (4.78a) sa sin ( o t - a) + e-tlTa sin a, te uvrgtavanjem vrijednosti (4.79), imamo

[m sin ( o t ---a) - I Ta e-tlTa cos a]-. [cos (w t - a) - e -UT. cos a] =

23 1

- I - [ w c o s ( w t - a - e - " 7 ' a s i n u ] .

Ta - [sin (w t - a) + e-tlTa sin a] . . . (4.80)

Rastavljanjem sinusi i kosinuss razlik5, a nakon skrabivanja, dolazimo do izraza (4.64). UvrStavanjem vrijednosti iz (4.64) u (4.78b) dobivamo

sin" t [ 2 vT(1 + w T, tg a) (w T, - tga) + + (1 + w T, tg a)? - (tg a - w T,)'] = 0 . . . (4.81)

Iz izraza u u g l a t i zagradama odredujemo

1 2 V3 [(w T")" I.] + 4 w T, A = - - - - - 2 (wT,)2-l-2V3wTa

Na sl. 4.21. prikazane su momentane relativne vrijednosti sile na vanjski vodir prema (4.77) za iste vrijednosti vremenskih konstanta kao i na sl. 4.18. i 4.20, uzirnajuti u obzir kut a koji daje maksimalnu vrijednost sile za pojedinu vremensku konstantu.

Slika 4.21. Momentane relativne vrijednosti sila na vanjski vodii: (sl. 4.1%) za sluEaj tropolnog kratkog spoja uz razli- ute vremenske konstante (T,) istosmjerne komponente .

struje kratkog spoja

Pri dvopolnom kratkom spoju s istodobnim spojem sa zemljom moiemo struje u fazama, izmedu kojih je do510 do kratkog spoja, prikazati relacijama

iH = [sin (w t - a) + e -'IT. sin a] . . . (4.84a)

is = I,,, [sin (w t - a - y) + e -"To sin (a + y)] . . . (4.84b)

gdje su I,,, tjemena vrijednost izmjeniEne komponente struje, a y kut izmedu struja u dvjema fazama (sl. 4.22). Tjemena je vrijednost struje

gdje X, nulta reaktancija. Izraz (4.84~) slijedi iz (3.131) kad postavimo Xi = Xd". Za kut y moiemo .postaviti (sl. 4.22)

Slika 4.22. Struje u sluEaju dvopolnog kratkog spoja s

iz istodobnim spojem sa

zeml jom

VeliEina kuta 6 slijedi iz (3.81), pa je

Sila na vodiE odredena je izrazom

iz Eega uvrStavanjem vrijednosti iz (4.84), a nakon sredivanja, dobivamo

{COS y [sin (w t - a) + e-'lTasin a]' -

- [COS (Q t - a) - e-'ITa cos a])

dok su relativne vrijednosti sile - uzevSi u obzir (4 57a)

{cos y [sin (w t - a) + e-t/To sin a12 -

-s iny [sin(w t-a) + e-'lTnsina]

[COS (w t - a) - e - L I T * ~ ~ ~ a]) . . . (4.89)

Istim razrnatranjem kao onim za silu na vanjski vodii: pri tropolnorn kratkom spoju, jer (4.89) irna slii:an oblik kao (4.77), dolazimo do uvjeta maksimuma, a ta dva uvjeta su: relacije (4.64) i (4.82), gdje je

Sila na vodii: ne ovisi samo o t i a nego i o kutu y, koji je funkcija omjera izmedu direktne i nulte reaktancije (4.85) i (4.86). Kako iz vei. provedenih razmatranja .moiemo konstatirati da vremenska konstanta ne moQ izmijeniti odnos izmedu velii3na sila za razliEite vrste kratkog spoja, dovoljno je razmotriti relativnu velirinu sile za T, = m. Tada je (4.90) A = cotg y, pa je (4.82)

t g a = c o t g y - ~ ~ o t ~ ~ ~ + 1 . . . (4.91)

Na sl. 4.23. prikazane su momentane relativne vrijednosti sile za razlifite vrijednosti Xdu/X0. Vidi se da ni u jednom sluEaju sila ne postaje ve6a od one sile koja se pojavljuje pri dvopolnom kratkom spoju, ali bez dodira sa zemljom. Zs Xd"/X, = 0 imamo potpuno iste prilike kao i pri dvopolnom kratkom spoju (y = x).

Ako usporedimo relativne maksimalne sile koje djeluju na vodiE za razlifite sluEajeve kratkog spoja (51. 4.24), moierno konstatirati da ma-

,ksimalne sile djeluju pri tropolnom kratkom spoju i to na srednji vodiE, pa su za mehaniEko dimenzioniranje sabirnica mjerodavne struje tropolnog kratkog spoja.

Slika 4.23. Momentalne relativne vrijednosti sila za sluraj dvopolnog kratkog spoja s istodobnim spojem sa zemljom za vremensku konstantu Ta = m, a za razlifite omjere

Xdn/xo

Pri odredivanju te maksimalne sile moiemo upotrijebiti relaciju

gdje je Iks efektivna vrijednost izmjenirne komponente struje tropolnog kratkog spoja neposredno nakon nastanka kratkog spoja, dakle je

v zk3 = - . . . (4.93)

Xdt'

dok je q. veliEina ovisna o vremenskoj konstanti, a definirana relacijom koja slijedi iz (4.67)

q. = 2 ~3 [sin (w to - a,) + e - 'alTo sin a,] . [COS (a to - a,) - e -'olT0 cos a,] . . . (4.94)

235

& sekunda

Slika 4.25. Ovisnost velifine' q, (4.94) o vremen-

skoj konstanti Ta

Slika 4.24. Maksimalne relativne vrijednosti sila za sluraj dvopolnog i' tropolnog kratkog spoja

gdje su to i a, vrijeme (nakon nastanka kratkog spoja) i kut kada odnosno pri kojem se pojavljuje maksimalna sila. Vrijeme to odredeno je relacijom (4.64), a kut a, slijedi iz izraza (4.74). Na sl. 4.25. prikazana je ovisnost .velitine p, o vremenskoj konstanti, jer je p, ovisno samo o toj

Slika 4.26. Pogled odozgo na najfeSfu izvedbu sabirnica

veliirini. Vremenska konstanta ovisi o omjeru R/Xdm, kako je to pokazano u trekem poglavlju. Vrijednost veliEine p, varira u vrlo Sirokim granicama, od p, = ~3 do p, = 4 VX Minimalna vrijednost postiie se za Ta =0, a maksimalna T, = m. U blizini generatora p, be dakle imati veliku, a daleko od generatora (npr. u niskonaponskoj mreii) malu vrijednost.

d) Naprezanje sabirnica

Sabirnice moiemo shvatiti kao uklijeStenu gredu s jednolikim kon- tinuiranim opterebenjem. Razmak medu osloncima 1 jednak je razmaku medu potpornim izolatorima (sl. 4.26). Moment savijanja moiemo odrediti iz formule (Lit. 33)

gdje je f sila po jedinici duljine pri tropolnom kratkom spoju prema (4.92), a x udaljenost od jednog oslonca. Ovisnost momenta savijanja o udaljenosti od oslonca prikazana je na sl. 4.27. Maksimalni je moment savijanja

pa je to mjerodavni moment za dirnenzioniranje sabirnica. Izostavljen je predznak, jer naprezanje o njemu ne ovisi. Sabirnice su napregnute na savijanje, pa se naprezanje odreduje iz omjera momenta savijanja i momenta otpora (W)

Momenti otpora za plosnate i okrugle sabirnice naznaEeni su na sl. 4.28, a u tab. 4.7. za U-profile (dimenzije U-profila navedene su u tab. 4.5). Prelazom na Medunarodni sistem ~edinica naprezanja su izraiena u nju-

tonima po m" pa naprezanja izraiena TehniEkim sistemom jedinica u kp/cm2 preraEunavamo ovako

Pomoku (4.99) .moiemo dopugtena naprezanja u kp/cm2, kako se obiEno nalaze u priruEnicima, preraEunati u N/m2.

Slika 4.27. Moment savijanja kon'tinuirano opte- reCene grede uklijestene

,na oba kraja

TABLICA 4.7.

Momenti otpora i tromosti U-profila

Slika 4.28. Moment otpora i tromosti plosnatih i okrugUh sabirnica

Naprezanje prema (4.98) bilo bi postignuto kad bi sila koja djeluje na sabirnicu bila konstantna. Radi promjene sile dolazi do titranja sabirnica, na koje utjeEe i vlastita frekvencija samih sabirnica. Ta promjena naprezanja uzima se u obzir frekventnim faktorom VS, pa (4.98) glasi

M,, U = V S - . . . (4.100)

W

Slika 4.29. Ovisnost frekventnog faktora sabirnice (v,) o omjeru vlastite frekvencije sabirnice ( c~ ) i frekvencije mreie (c)

Uz pretpostavku da naprezanje sabirnice. ne prelazi granicu elastiE- nosti (Lit. 38), frekventni faktur vs moiemo odrediti iz dijagrama na sl. 4.29. Frekventni faktor ovisi o omjeru vlastite frekvencije sabirnice (c,) i frekvencije mreie (c). Za vlastite frekvencije znatno manje od frekvencije mreie (c, <c) promjena frekventnog faktora mijenja se s frekvencijom c, (Lit. 34), pa maksimum nastupa znatno nakon nastanka kratkog spoja, kad vef nastaje smanjenje sile radi prigusenja. Radi toga je i frekventni faktor manji od 1. Kad je c, = 2 c dolazi do najvefih naprezanja, jer se frekventni faktor stalno povefava, a kad je c, 3 c sabirnica titra u ritmu sile koja na nju djeluje, pa je zbog toga za vrlo visoke vlastite frekvencije i frekventni faktor .vs = 1. Na sl. 4.30. prikazana je ovisnost frekventnog faktora o vremenu za tri razlifite visine

Slika 4.30. Ovisnost promjene frekventnog faktora (v,) za cl < c, cl = 2c i cl > c. Sila se mijenja po

1 zakonu 9, = - (1 - cos 2 o t )

2

vlastite frekvencije sabirnice. U dijagramima na sl. 4.30. nije uzeto u obzir prigusenje, pa oni sluie samo kao ilustracija.

Za sabirnice dopugten0 je naprezanje do konvencionalne granice terenja a,,? (Lit. 24); to je granirno naprezanje pri kojem trajna deformacija ne prelazi vrijednost 0,2O/0. Buduki da je sabirnica opterefena na savijanje, maksimalno vlarno naprezanje pojavit ke se na izborenom rubu sabirnice, dok ke najveke tlarno naprezanje biti na udubljenom rubu sabirnice. Uz izvjesna zanemarenja, dijagrami rastezanja za bakar i aluminij mogu se prikazati sa dva pravca (sl. 4.31a). Ako pretpostavimo da promatrani presjek sabirnice za vrijeme opterekenja ostaje ravan, moment savijanja s obzirom na neutralnu os presjeka moie se prikazati izrazom

hI2

M = y a d q J - hl2

gdje su y udaljenost elementarnog presjeka dq od neutralne osi, a a naprezanje tog elementarnog presjeka. Raspodjela naprezanja u popreEnom presjekusabirnice, kad moment savijanja postigne toliku vrijednost da na rubu sabirnice zavlada naprezanje a,,?, prikazana je na sl. 4.31b. Tada je naprezanje odredeno relacijom

pa je za pravokutni presjek

preqek

sabirnice

I Slika 4.31. Naprezanje po presjeku sabirnice: (b) pri opterefenju kad je na rubovima naprezanje upravo jednako granici tecenja 00.2, (c) za daljnje povefanje opterefenja i (d) za opterefenje kad je na cijelom presjeku postignuta granica teeenja, a uz pretpostavku da odnos naprezanje-rastezanje odgovara

dijagramu (a)


gdje su h visina, a b Sirina sabirnice, pa je moment savijanja prema (4.101)

jer je moment otpora pravokutnog presjeka. Daljnjim povefanjem 6

opteretenja naprezanje na rubu neCe moCi dalje rasti, jer je vet postignuta granica teEenja, pa je materijal postao plastiEan, ali Ce granicu teEenja dostiCi i oni dijelovi presjeka koji se nalaze dalje od ruba (sl. 4.31b). Kad se i u sredini presjeka, u njegovoj neutralnoj osi, postigne granica tefenja, naprezanje t e se mo6i prikazati kao na sl. 4.31~. Tada je a = a,,,, pa uvrStavanjem u (4.101) dobivamo

Prema tome, ako dopustimo da se materijal sabirnice optereti do granice teEenja, tj. da naprezanje smije postiCi vrijednost a,,,, moment savijanja mogao bi biti za 50010 veti od onoga koji bi bio dopusten kad bismo do- *

pustili da se samo na rubu sabirnice pojavi naprezanje a,,,.

Pri odredivanju naprezanja mora se, osim toga, voditi raEuna i o sli- jedetem: kada se dostigne granica teEenja dolazi do popugtanuja materijala na mjestu ukljegtenja, jer se baS tu pojavljuje i najveCi moment savijanja. Radi toga viSe nemamo toliki moment savijanja, pa je sada

1 r 3 1 ,> J L* taj moment -- mjesto , kakav je vladao dok je naprezanje odgova- 16 12

ralo prilikama prikazanim na sl. 4.31b. Kad i to uzmemo u obzir, moiemo postaviti

To znaEi, ako provedemo raEun prema (4.100), te ako pri tom uzmemo da smo moment savijanja odredili prema (4.97), moiemo postaviti

Postavlja se joS pitanje, s kolikim frekventnim faktorom vs treba raE unati?

Najvedi progib, pa prema tome i najveee naprezanje, ne nastupaju trenutno. Za njihovu veliEinu mjerodavan je odnos izmedu vlastite frekvencije sabirnice i frekvencije rnreie, te moguhost da sabirnica, koja je poEela titranje kao elastiEan nosaf, za vrijeme titranja pcstane neela- stifna, jer je dostignuta granica teEenja. Pomotu omjera frekvenciji odreden je frekventni faktor, Eija je vrijednost prikazana na sl. 4.29, ali vrijedi samo onda ako se radi o elastiEnom nosaim. Ispitivanjem (Lit. 34) je utvr- deno da se sabirnica vlada kao elastiEan nosaE za koji vrijede frekventni faktori sa sl. 4.29, ako maksimalno naprezanje nije veCe od 0,8 a,,,', gdje

je a,,,' najveCa vrijednost granice teEenja, ovisna o materijalu i profilu sabirnice. U tab. 4.8. (Lit. 25) navedeni su podaci o minimalnoj i maksimalnoj granici teEenja. PrekoraEenjem te granice (0,8 a,,,'), Sto je dopu- Steno sve do 2 oOs2 - gdje je a,,, najmanja granica teEenja - amplituda progiba smanjuje se zbog plastiEnosti materijala s istodobnom promjenom vlastite frekvencije, pa zato ni ne dolazi do progiba koji su bili osnova za odredivanje frekventnog faktora sa sl. 4.29. Radi toga krivulja za po- druEje vs > l nema praktiekog znafenja.

TABLICA 4.8.

Najmanja i najveda granica te6enja bakrenih i aluminijskih profila koji se upotrebljavaju za sabirnice (Lit. 25)

Iz svih tih razloga proraEun naprezanja prema (4.106) provodimo uz pretpostavku vs = 1, pa se zadovoljavamo ako je

Ako je, medutim, o > 2 a,,, korisno je provesti naknadnu kontrolu pomotu frekventnog faktora (sl. 4.29), i utvrditi nije li vs < 1, Sto bi mo-, glo dovesti do zakljuEka da je ispunjen uvjet a 5 2 a,,,. Pri provodenju te naknadne kontrole potrebno je odrediti vlastitu frekvenciju sabirnice. NaEin odredivanja vlastite frekvencije opisan je u slijedeeem odsjeku.

Sve dosada navedeno vrijedi za sabirnice koje su izvedene od jednog profila. Kad se radi o velikim strujama, korisno je izvesti sabirnicu od vEe profila.

B a k a r

Plosnati profili

U-prof ili

Cijevi

A l u m i n i j

Plosnati profili

U-profili

Cijevi

Sirina ili debljina

stijenke

3 d o 8 m m 8 mm

U 3 d o U 8 U 8 d o U14

do 3 mm 3 mm

do 5 mm do 10 mm do 10 mm

do U 5 U 5

do 6 mm

Visina ili

promjer

sve visine -- -

. -

do 60 mm

do 40 mm do 60 mm do 120 mm

-

NaEin izrade

sabirnice

vuEena ili

valjana

vuPena ili

valjana pre~ana

Granica terenja N/mf

najmanja u0.2

-

sve

2,5 . 1,5 . lo8

2,5 . 10' 1,5 . 10'

2,5 . 10' 1,5 . lo8

0,9 - 10' O,8 . 10' 0,7 - 10' 0,5 10'

1 0 P 3 , 3 . lo8 2,5 . lo8

3,5 lo3 2,5 a lo8

3,3 10' 2,5 . 10'

1,l . lo8 1,O . lo8 0,9 10' 1,l . 10'

preSana 0'8 . 10' 0,5 . lo8

vueena 1-46-10- 1,O . 10' 1,l . lo3

1,0 . 10'

Pri sastavljenim sabirnicama treba razlikovati naprezanje koje nastaje medusobnim djelovanjem struja u svim fazama, od naprezanja koje nastaje radi struja u vodifima iste faze. Naprezanje zbog medusobnog djelovanja struja triju faza odreduje se prema (4.107), uz napomenu da moment otpora sabirnice treba odrediti uzimajuki u obzir oblik, dimenzije i razmak profils od kojih je sastavljena sabirnica.

4.32. Smjer djelovanja sile na sastavijene sabirnice

Moment otpora sabirnice, kad sila djeluje paralelno s duljom strani- com plosnatog profila (sl. 4.32a), odreden je kao zbroj momenata otpora pojedinih dijelova sabirnice. Ako je smjer sile paralelan s uiom strani- com plosnatog profila (sl. 4.32b), te ako je medusobni poloiaj dijelova sabirnice fiksiran samo jednim umetkom, ukupni moment otpora odreden je takoder zbrojem momenata otpora pojedinih dijelova sabirnica. Nasuprot tome, ako sila djeluje kao na sl. 4.32b, ali ako postoje dva ili vise umetaka (izmedu dva potporna izolatora) koji onemoguCuju medusobni uzduini pomak, ukupni je moment otpora radi ukrukenja veki od zbroja momenata otpora dijelova sabirnice. Moie se rafunati da moment otpora sabirnice sastavljene od plosnatih profila sa dva ili viSe umetaka iznosi 60°/o (Lit. 24) momenta otpora dijelova odredenih s obzirom na os y - y (sl. 4.32b). Za U profile treba uzeti 50°/o momenta otpora s obzirom na os y -y. Na sl. 4.33. navedeni su momenti otpora sastavljenih sabirnica prerafunatih na oznaEenu simetralu. Tako odredene momente otpora treba pornnoiiti sa 0,6, da se dobije moment otpora s kojirn treba

43 33 fib' ~ , ' ~ h b ~ 3 ' 2 ~ , = - :6 hbZ

(umeci se nrrlaze samo rzmdu blrzu postavl/en[h profila)

Slika 4.33. Momenti otpora sabirnica sastavljenih od plosnatih profila

uCi u daljnje rafune. Podaci o momentima otpora sabirnica sastavljenih od U-profila mogu se naki u prirufnicima (npr. Lit. 25).

Silu, koja je posljedica medusobnog djelovanja struja u pojedinim vodiEima podijeljene sabirnice, moiemo odrediti iz izraza

f p = 2 (i)' lo-' Nlm . . . (4.108) a1n

gdje su: I,, udarna struja tropolnog kratkog spoja, n broj jednakih vodifa od kojih je sastavljena sabirnica, k,, korekcioni faktor prema (4.41), prikazan na sl. 4.7. i to izmedu krajnjeg i n-tog vodifa, dok je a,, razmak izmedu simetrale krajnjeg i n-tog vodifa (sl. 4.34). Potrebno je odrediti silu na krajnji vodif, jer na njega djeluje maksimalna sila. Na taj vodii: djeluju, naime, sile me u istom srnjeru, Sto nije slufaj kad se radi o vodiEu koji nije u krajnjem poloiaju. Prilikom odredivanja korekcionog faktora k (sl. 4.7) treba uzeti u obzir da je korekcioni faktor funkcija odnosa

kao i omjera blh. U rafun treba uzeti struju tropolnog kratkog spoja, jer naprezanje materijala sabirnice ne ovisi samo od struje u samoj sabirnici, vet. i od struja u ostalim fazama. .Najve6e naprezanje radi struje u promatranoj sabirnici nastat ke pri tropolnom ili jednopolnom kratkom spoju, ovisno o tome koja je struja veCa. Pri jednopolnom kratkom spoju, medutim, nema djelovanja struja u drugim fazama, pa ke ukupno naprezanje u svim praktifkim sluEajevirna biti najveke pri tropolnom kratkom spoju.

Slika 4.34. Udaljenosti pojedinih vodiEa od krajnjeg vodiEa (vodiE 1)

za izraz (4.108)

Na sl. 4.35. navedeni su izrazi za a,, i dl, za neke najEeSCe izvedbe spojenih sabirnica. Cesto se suma u (4i108) naziva reduciranom udaljenoSCu, koja je definirana sa

Vlastita frekvencija sabirnica prema (4.112) ne uzima u obzir otcjepe za prikljuEak aparata na sabirnice. Postojanje tih otcjepa utjeEe na vlastitu frekvenciju sabirnice. Prema (Lit. 35) koeficijent promjene vlastite frekvencije nastale radi postojanja otcjepa odreduje se formulom

Slika 4.38. Ovisnost faktora nesimetrije (u) o omjeru 1'11. (1') udaljenost spoja otcjepa na sabirnice od bliieg potpornog izolatora, (1) razmak medu potpornim izolatorima

sabirnica

U toj formuli indeks k oznaEava krute, a indeks e elastihe otcjepe. Krutim otcjepom smatramo onaj, koji ispunja jedan od dva slijedeka uvjeta: a) moment tromosti presjeka otcjepa pribliino je jednak momentu tromosti presjeka sabirnice, a duljina je otcjepa jednaka ili manja od 60°/0 duljine sabirnice izmedu dva potporna izolatora; b) moment tromosti presjeka otcjepa manji je od momenta tromosti presjeka sabirnice, a duljjna otcjepa jednaka je ili manja od 30°/o duljine sabirnice izmedu dva potporna izolatora. U (4.114) su Ik i I, momenti tromosti presjeka otcjepa, I je moment tromosti presjeka sabirnica, lk i 1, duljine otcjepa, 1' udaljenost spoja otcjepa na sabirnicu od bliieg potpornog izolatora, qk i q, su povrSine presjeka otcjepa, dok je q povrSina presjeka sabirnice. Veligne uk i u, definirane su nesimetrifnoibu spoja otcjepa i ovisne su o omjeru udaljenosti (1') spoja odcjepa na sabirnicu od bliieg potpornog izolatora i duljini sabirnice ( 1 ) izmedu dva potporna izolatora. Ovisnost ul; odnosno u, o I'll prikazana je na sl. 4.38.

Na sl. 4.39 prikazan je primjer sa dva otcjepa, s oznakama upotreblje- nim u (4.114).

Slika 4.39. Primjer dijela sabirnica sa dva otcjepa

Faktor xl odreden je uz pretpostavku da se otcjepi nalaze u ravnini sabirnica, pa ako taj uvjet nije ispunjen treba i z d i t i daljnju korekturu, uzimajubi u obzir kut 6 (sl. 4.40) koji otcjep zatvara s ravninom sabirnice. Utjecaj takvog poloiaja otcjepa uzima se u obzir faktorom x,, koji se odreduje iz relacije (Lit. 36. i 24)

gdje su 1 i 1' duljine definirane na sl. 4.39, 6 kut prikazan na sl. 4.40, x1 velitina prema (4.114), uzirnajuei u obzir sve otcjepe na promatranom dijelu sabirnica izmedu dva potporna izolatora, dok je x,' veliEina prema (4.114), ali za otcjepe koji se nalaze na dijelu sabirnica duljine 1 - 1'.

Poznavajubi x, i x, korigiranu vlastitu frekvenciju sabirnica, odredujemo

c1' = C1 X I X a

E. Potporni izolatori

a) Op6enito o. potpornim izolatorirna

Potporni izolatori nose sabirnice i ostale neizolirane vodife u rasklopnom postrojenju. Potporni izolator izolira goli vodif od uzernljenih dijelova i preuzima na sebe sile koje djeluju na sabirnice. Radi toga potporne izolatore treba odabrati prema nazivnom naponu sabirnice i prema velifini sile koja se prenosi na njih.

Sliki, 4.43. Duljina sabirnice 1 mjerodavna za L lredivanje sile na potporni izolator

U odsjefku D ovog poglavlja odredena je sila f po jedinici duljine sabirnice, pa mnoienjem s duljinom 1 (sl. 4.43) dobivamo silu

F , = f l . . . (4.115e)

Slika 4.44. HvatiSte i krakovi sile, koja djeluje na potporni izolator

za koju moierno smatrati da ima hvatiSte u polovini visine sabirnice (sl. 4.44). Pri izboru potpornih izolatora mjerodavna je sila F,, koja djeluje na najviSe opterebeni izolator.

S obzirom na izvedbu i mehanifku Evrstobu, razlikujemo dva tipa izolatora: porculanski, i onaj od umjetnih smola (araldit i sl.). Prema DIN normama (njemarke industrijske norme) porculanski izolator ima kapu i podnoije od ljevenog Zeljeza (sl. 4.45). Porculanski izolator nema istu EvrstoCu po cijeloj visini. Do pucanja moie dobi neposredno ispod kape (krak sile h + b, sl. 4.44) ili neposredno iznad podnoija (krak sile h + b,). DopuSteni moment savijanja MI za presjek neposredno ispod kape manji je (radi manje povrgine presjeka) nego dopuSteni momenat savijanj a M2

Slika lator

4.45. Porculanski potporni izo- (oznaPene dimenzije za izolator

10 kv)

Slika 4.46. Odredivanje dozvoljene sile s hvatiStem u polovini visine

sabirnice za porculanski izolator

Slika 4.47. Dozvoljena sila s hvati- Stem u polovini visine sabirnice za porculanske izolatore prema DIN

normama

Slika 4.48. Rebrasti potporni izolator od araldi- ta (oznatene dimenzije

za izolator 10 kV)

za presjek neposredno iznad podnoija. DopuSteno mehaniEko naprezanje potpornih izolatora definirano je silom F,),, pa razlikujemo

grupu A F,, = 3679 N (375 kp) I

grupu B F,, = 7358 N (750 kp)

grupu C F,, = 12273 N (1250 kp)

Poznajemo li dopuStene momente savijanja M, i M, moiemo odrediti i maksimalnu dopuStenu silu F, s obzirom na presjek neposredno ispod kape, odnosno s obzirom na presjek neposredno iznad podnoija. Maksi- malno dopuStene sile iznose

M, F,,, = - h + b?

DopuStena je ona sila (F,, ili F,,) koja je manja. Za h = 0 manja je F,),, dok je za vebe visine sabirnica manja F,,. Prema tome je M, = F,, b,. Na I sl. 4.46. prikazan je primjer ovisnosti F, od h, te dopuStena sila na sabirnicu. Na sl. 4.47. prikazana je ovisnost dopuStene sile F, o visini (h) hva- tiSta sile iznad gornjeg ruba kape za potporne porculanske izolatore izvedene prema DIN-normama.

\

Rebrasti izolatori od umjetnih smola (sl. 4.48) nemaju ni metalne kape ni podnoija, a konstrukcija im je takva da su iste EvrstoCe i u gornjem i u donjem dijelu. Za rebraste izolatore grupe su definirane silom F,,, koja djeluje h, iznad gornjeg ruba izolatora. Tako je npr. za grupu A (sila F,, = 3679 N, odnosno 375 kp) krak h, jednak 30 mm. Ako sa b oznaEimo razmak izmedu gornjeg ruba i najopterecenijeg presjeka pri dnu izolatora (sl. 4.49), dopuStenu silu na polovini visine sabirnice odredujemo iz izraza

gdje je h udaljenost hvatiSta sile F, od gornjeg ruba izolatora (sl. 4.49). Pr i maloj visini h (h < h,) sila F, moie biti i veea od F,,.

Slika 4.49. HvatiSte i krakovi sile, koja djeluje na rebrasti potpor-

ni izolator

I PreporuEuje se, medutim, da se radi sigurnosti dopuStena sila F, uzme

za 30°/o manja od one dobivene iz dijagrama na sl. 4.47, odnosno iz formule (4.115h).

U nekim sluEajevima radi velikih sila nije moguCe izaei ni s potpornim izolatorom grupe C, pa se tada postavljaju po dva potporna izolatora u svaku potpornu taEku.

b) Utjecaj titrania na ~prezanje potpornih izolatora

Ako sa F,' oznaEimo silu koja djeluje u hvatiStu, ali ne uzimajuei u obzir utjecaj titranja, t e ako je pomnoiimo s frekventnim faktorom v,, dobit Cemo silu F, s kojom treba provesti daljnji rafun, kako je veC opisano u prethodnom odsjefku. Dakle

F, = v, F,' . . . (4.115k)

Frekventni faktor v, u ovisnosti o relativnoj frekvenciji c,/c prikazan je na sl. 4.50. Treba naglasiti da se i sada radi o vlastitoj frekvenciji sabirnice, koja se odreduje na v& opisani nafin. I ovdje treba uzeti u obzir naprezanje sabirnice, jer frekventni faktor na sl. 4.50. vrijedi samo onda kad je

u f u1 < 0,8 u ~ . ~ ' . . . (4.1151)

Slika 4.50. Ovisnost frekventnog faktora potpornog izolatora (v*) o omjeru vlastite frekvencije sabirnice (cl) i frekvencije mreie (c)

gdje su: a naprezanje sabirnice radi djelovanja struja u ostalim fazama, a, naprezanje krajnjeg vodiEa radi struje u ostalim vodiEima iste faze (a, dolazi u obzir samo pri sastavljenoj sabirnici), a a,,,' najvefa granica teEe- nja materijala sabirnice (tab. 4.8). Kad je, naime, ispunjena nejednadiba (4.1151) sabirnica se, kako je spomenuto, vlada kao elastihi nosaf. Ako je, medutim, naprezanje sabirnice

treba raEunati sa v, = 1, jer se u tom sluEaju sabirnica viSe ne vlada kao elastiEna greda, kako je to spomenuto u odsjeEku o naprezanju sabirnice.

TABLICA 4.9. Izolatorski lanci za rasklopna postrojenja

Oznake prema DIN-normama: kapastl izolatod K, masivni izolatori VK, Stapni izolatori VKL

256

Da se izbjegne odredivanje vlastite frekvencije sabirnica, moie se postaviti da je frekventni faktor

Stapni

Tako odredeni frekventni faktor ima najveCu mogufu vrijednost, jer je pri o + a, = 0,8 ao,,' frekventni faktor jednak 1. Naravno da v,' ima samo teoretsko znafenje, jer tada izabiremo potporni izolator kao da je na sabirnici postignuto maksimalno naprezanje do kojega sabirnicu jog moiemo smatrati elastiEnim nosafem. Radi toga je pogodno prvu kontrolu izvrSiti s frekventnim faktorom v,' pa ako se ustanovi da se i pored tako visokog frekventnog faktora moie iziCi s mehaniEki najslabijim potpornim izolatorom, nije ni potrebno odredivati vlastitu frekvenciju sabirnica i frekventni faktor prema sl. 4.50. Ako spomenuti uvjet nije ispunjen, potrebno je, naravno, raEun provesti s frekventnim faktorom prema sl. 4.50.

Masivni Nazivni Slika 4.51 Tipovi visecih izolatora: (a) kapasti, (b) masivni i (c) Stapni izolatori

Kapasti izolatori

C) Yisedi izolatori kao nosaEi sabirnica

izolatori izolatori I

napon kV

U rasklopnim postrojenjima u kojima su sabirnice izvedene od uieta, kao nosaEi sabirnica upotrebljavaju se visefi izolatori. Dolaze u obzir izolatori u obliku kape - kapasti (sl. 4.51a), masivni (4.51b) i Stapni (4.51~) izolatori. U tab. 4.9. naveden je broj Planaka za pojedine nazivne napone. Dimenzije pojedinih tipova visefih izolatora mogu se nafi u pri- ruEnicima (Lit. 40). Za rasteretne, a Eesto i za nosive lance, preporuEljivo je upotrijebiti dvostruke lance, jer je u rasklopnim postrojenjima veta vjerojatnost pojave luka nego na vodovima, i jer pad sabirnica moie izazvati znatna oStefenja u rasklopnom postrojenju.

viseti 1 rasteretni lanac ! lanac

17 Visokonaponska ravklopna postrojenja 251

3 X M 6012 il i 1 X L 7519

2 X M 7512

ili

i 4 X M 7512 1 1 X L 75/14

"O 1 K 170/280 ili

4 X M 8512 1 X L 85/14

7 X M 7512 ili

7 X M 8512 2 X L 85/14

F. Provodni izolatori

Provodni izolatori imaju zadatak da izoliraju gole vodife od zida ili metalnih dijelova. Upotrebljavaju se pri prolazu vodira iz prostorije u prostoriju, iz jednog dijela oklopljenog rasklopnog postrojenja u drugi, ili iz rasklopnog postrojenja u slobodan prostor.

Medu provodnim izolatorima razlikujemo dva tipa: oni unutar prostorija (sl. 4.52a i 4,53a) i oni koji se barem jednom polovinom nalaze na otvorenom (sl. 4.52b i 4.53b). Osim toga razlikujemo provodne izolatore za okrugle vodife (sl. 4.52) i za plosnate vodife (sl. 4.53).

Slika 4.52. Provodni izolator za okrugle vodire

Izbor provodnih izolatora vrSi se prema nominalnom naponu i prema maksimalnoj trajnoj struji u normalnom pogonu, dok se kontrola izabranog tipa vrSi s obzirom na mehanifko naprezanje i ugrijavanje u slufaju kratkog spoja. Pri izboru provodnih izolatora potrebno je uzeti u obzir i veliEinu struje radi ugrijavanja vodifa u provodnom izolatoru.

Provodni izolatori za okrugle vodife proizvode se normalno za 200, 400, 600, 1000, 1500 i 2000 A, Sto odgovara maksirnalnoj trajnoj struji u normalnom pogonu. Kontrola s obzirom na ugrijavanje za vrijeme kratkog spoja vrii se na isti naein kao i za sabirnice. Za veCe struje upotrebljavaju se provodni izolatori s vodifima plosnatog profila. Takav provodni izolator

pogodno je upotrijebiti i za manje struje, kad su u ostalom postrojenju upotrebljeni plosnati vodifi.

Slika 4.53. Provodni izolatori za plosnate vodire

Radi velikog kraka sile na ,provodni izolator proizvodi se samo grupa B (sila Fpo =7358 N ili 750 kp) i grupa C (sila Fpo = 12273 N ili 1250 kp). Odredivanje dopui-tene sile vrSi se prema istini principima kao za potporni izolator.

G. NosaEi sabirnica

Postoji niz izvedaba nosafa sabirnica. Treba razlikovati nosafe za okrugle i za plosnate sabirnice. Na sl. 4.54. prikazan je nosaf za okruglu sabirnicu, a na sl. 4.55. za plosnatu. Prikazana izvedba n0sai.a za plosnatu

I

Slika 4.54. Nosac' okrugle sabirnice

sabirnicu postavlja se koso. na sabi,rnicu, da se ona uklijeSti meau dva vijka. Za sabirnicu sastavljenu od viSe vodifa moie se upotrijebiti nosaE prikazan na sl. 4.56.

Slika 4.55. NosaE za plosnatu sabirnicu (s ozna- kom poloiaja sabirnice)

sobirnica -

I I Slika 4.56. NosaE za sabirnicu sastavljenu od Petiri vodiEa

260

A. Upotreba i izbor

RastavljaEi (sl. 4.57) sluie za to da vidljivo odvoje dio rasklopnog postrojenja koje nije pod naponom, od dijela koji je pod naponom. Njihov je, dakle, primarni zadatak da povebaju sigurnost osoblja koje treba da radi na dijelu rasklopnog postrojenja, pri Eemu naroEito naglaSavarno da poloiaj noieva rastavljaca mora biti vidljiv.

Slika 4.57. Izvedba rastavljafa za napon 35 k V

Izbor rastavljafa vrSi se prema nazivnom naponu, maksimalnoj struji u normalnom pogonu, uz kontrolu s obzirom na udarnu struju kratkog spoja (mehanifka EvrstoCa) i s obzirom na struju kratkog spoja mjerodavnu za ugrijavanje (dopuSteno povisenje temperature).

Maksimalna struja kroz rastavljaf u normalnom pogonu mjerodavna je za izbor rastavljara prema nazivnoj struji (nazivna struja je tolika struja koja moie trajno t&i kroz rastavljaf, a da temperatura vodiEa ne prek0rai.i dopuitenu granicu). Obiho se proizvodi ogranifen broj tipova rastavljaEa s obzirom na nazivnu struju. Broj tipova je normalno to manji, Sto je viSi nazivni napon, jer su za visoki nazivni napon troSkovi za kontakte i vodljive dijelove maleni u usporedbi s troLkovima za izolatore i postolje. Zato se npr. za napon 110 kV proizvodi obiEno sarno jedan tip rastavljaEa i to za najvku nazivnu struju koja praktiEki moie doCi u obzir. U tab. 4.10. navedene su nadme struje aa koje se najEeSCe izvode rastavljaei.

Nakon Sto je odabran rastavljai. prema nazivnoj struji, potrebno je izabrani rastavljar kontrolixati s obzirom na mehaniEka naprezanja i ugrijavanje za vrijeme trajanja kratkog spoja. MehaniEko naprezanje odredeno je udarnom strujom, a izdriljivost rastavljaca ovisna je o njegovoj konstrukciji. Tvornice koje proizvode rastavljaEe navode podatke o udarnoj struji (tjemena vrijednost) i o struji mjerodavnoj za ugrijavanje, koju moie

rastavljaf izdriati 1 sekundu. U tab. 4.11. navedeni su radi primjera podaci o tim dvjema strujama prema njemafkim DIN-normama. Ako kratki spoj traje dulje od 1 sekunde, dopuStena struja odreduje se izrazom

gdje su Ih dopuStena struja kroz 1 s, a t trajanje kratkog spoja u sekundama. Relacija (4.1 18) izlazi iz uvjeta jednakosti razvij enih toplina za razlifita trajanja kratkog spoja.

TABLICA 4.10.

TABLICA 4.11.

Izvedbe rastavljda prema nazivnoj struii

DopuStena udarna struja i dopulkna mjerodavna struja za ugrijavade (efektivna vrijednosti s tmje kratkog spoja) kroz 1 sekundu, u

ovisnosti o nazivnoj struii rastavljaEa

kV

* PojaCana izvedba

220

Nazivna I DopuStena struja i udarna

rastavljata struja .

A i kA

200 ' 25 400 1 35

50 100 (150)*

2000-6000 150 I

Ako se kontrolom ustanovi da rastavljaf odabran prema maksimalnoj struji u normalnom pogonu ne moie da izdrii bilo mehanifka naprezanja bilo ugrijavanje za vrijeme kratkog spoja, odabire se rastavljaE veCe nazivne struje, da bi se sprijefilo njegovo oStef enje u sluEaju kratkog spoja.

110 10

DopuStena struja

kroz 1 s

k A

15 21 30

60 (75)* 75

RastavljaE se normalno ne upotrebljava za prekidanje struje, veC se isklapanje vrSi kada kroz rastavljaf ne tefe struja. Otvaranjem kontakata rastavljaEa pojavit 6e se luk medu kontaktima, posljedica Eega mogu biti znatna oStefenja u rasklopnom postrojenju. RastavljaE nema, naime, ni uredaja ni medija za gaSenje luka. Kad se, medutim, radi o malim strujama, moie se upotrijebiti i rastavljaE za njihovo prekidanje. Pri tome je vaino da se isklapanje izvrSi Sto je moguCe brie. Tako je (tab. 4.12)

35

TABLICA 4.12.

Mogu6nost prekidanja struje pomo6u rastavljaEa montiranog okomito, uz brzo isklapanje (Lit. 58)

rastavljafem moguCe prekinuti struju praznog hoda ttansformatora nazivne snage od nekoliko stotina kVA, kao i struju opterefenog transformatora od nekoliko desetaka kVA. RastavljaEem je moguCe prekinuti i kapacitivnu struju (prazan hod) zrafnog voda duljine do oko 20 km i napona do 10 kV. Medutim tvornice koje proizvode rastavljare ne garan- tiraju obiEno ni toliku sposobnost rastavljaEa za prekidanje struje. Treba naglasiti da je za mogufnost isklapanja transformatora u praznom hodu mjerodavna veliEina struje magnetiziranja. Struja magnetiziranja moie za manje transformatore, do 250 kVA, iznositi 3O/o do lZO/o, a za vefe, od 250 kVA do 1600 kVA, od 2010 do 10°/o nazivne struje. Radi toga je neophodno poznavati velifinu struje magnetiziranja prilikom donoSenja odluke o isklapanju transformatora u praznom hodu. Pri isklapanju potrebno je osim toga voditi raruna o naponu na stezaljkama transformatora, jer s poviSenjem napona raste i struja magnetiziranja. Podaci o mogub nostima isklapanja pomofu rastavljafa vrijede samo za rastavljaEe koji su montirani tako da noievi u uklopljenom stanju stoje okomito, jer se tada postiie najpovoljniji uzgon luka. NaroEitu painju prilikom prekidanja struje rastavljafem treba obratiti na pogon za otvaranje kontakata, jer mora biti osigurano brzo otvaranje, Sto nije uvijek slufaj ako se radi o pogonu s polugama. Prekidanje struje ne smije se vrSiti rastavljafima koji nemaju istodobno otvaranje kontakata svih triju faza.

Transformator u praznom hodu

Nazivni napon kV

Nazivna snaga transformalora kVA

Najveca struja praznog hoda A

G

400

6

Optereceni transfoi-mator

10

315

3

30

50

1,O

20

250

1,25

Nazivni napon kV

Opterecenje Iranslormatora kVA

Nazivna struja translormatora A

30

250

1 ,o

10

50

3

6

75

7

20

50

1,5

Jedan je od uvjeta dobrog funkcioniranja rastavljaEa da se ne otvori u sluEaju kratkog spoja. To se postiie njegovom ispravnom konstrukcij om (Lit. 56. i 58) i izbjegavanjem nepovoljnog prikljueka spojnih vodova koji bi mogli prouzrokovati otvaranje rastavljata. Na sl. 4.58a prikazan je

u ostalih izvedaba prikazanih na sl. 4.59. Najmanju povrkinu trebaju ra- stavljaM s jednirn izolatorom (sl. 4.60), Cija je izvedba kompliciranija.

Normalno su rastavljairi svih triju faza tako mehanieki spojeni, da se uklapanje i isklapanje vrSi istovremeno za sve faze. Iznimno se za napone do'lO kV izvode rastavljaEi s uSicama na noievima, koji se isklapaju i uklapaju pomoCu izolirane motke i to svaki pol posebno. Takvi rastavljaEi upotrebljavaju se samo u najmanjim rasklapnim postrojenjima.

Upravljan je rastavljaEem rueno je ili pneumatsko. RuEno upravljanj e vrSi se preko poluga vezanih s osovinom rastavljafa. Za pneumatski pogon potreban je komprimirani zrak, koji djelovanjem na stap u cilindru po- krete osovinu rastavljaEa. Pneumatskim pogonom moie se upravljati i iz komandne prostorije, dok je pri upravljanju ruEnim pogonom potrebno do& do Celije ili polja gdje se nalazi rastavljaE. U nekim sluEajevima rastavljaEirna se upravlja i motornim pogonom, Sto se takoder moie obav- ljati iz daljine. Pri motornom pogonu motor istosmjerne struje zakrete osovinu rastavljaf a.

Slika 4.58. Povoljni (a) i nepovoljni (b) prikljufak na rastavljaf s obzirom na silu koja dlelu~e na

otvaranje rastavljafa

povoljni, a na sl. 4.58b nepovoljni smjeStaj prikljuEnih vodova. Sila na noi rastavljaEa je to v d a , Sto je udaljenost od vodiEa manja i Sto je struja kratkog spoja v&a.

U nekim sluEajevima upotreblj avaju se rastavljaEi koji osim glavnih noieva imaju i noieve za uzemljenje koji sluie za uzemljenje zraenonog

1 voda ili kabela nakon isklapanja (sl. 4.57). ObiEno su glavni noievi i noievi za uzemljenje medusobno tako mehaniEki povezani, da se oni za uzemljenje ne mogu uklopiti kad je rastavljaE zatvoren, dnosno da se glavni noievi ne mogu ukl~pit i kada su uklopljeni noievi za uzemljenje.

B. Izvedbe

Za napone do ukljuEivo 35 kV upotrebljavaju se rastavljairi izvedeni, u principu, kao rastavljar na sl. 4.57.

Za viSe napone postoji niz konstrukcija koje omoguhju razliEite izvedbe rasklopnih postrojenja. Glavna je t e h j a da se konstruira s malom tlocrtnom povrSinom kako u otvorenom, tako i u zatvorenom poloiaju. Na sl. 4.59. prikazani su rastavljari sa dva i tri izolatora, a na sl. 4.60. s jednim izolatorom. RastavljaE u kojega se srednji izolator pomiEe izmedu dva krajnja izolatora (sl. 4.59~) treba manji razmak medu rastavljaeima razliEitih faza, jer mu kontakti ne izlaze iz njegove ravnine, Sto je slutaj

Slika 4.59. Izvedba rastavljafa za napone iznad 35 kV sa dva ili 'tri izolatora

Tiatnu I'an/ska UnutraJnja Sredstvo POkiOpac opruqa 0bloq cqiv rebrasta cqev z a ggaien&

Slika 4.60. Izvedbe rastavljaEa za napone iznad 35 kV s jednim izolatorom

4.3. UREDAJI ZA PREKIDANJE STRUJE

U visokonaponskim postrojenjima za prekidanje struje dolaze u obzir: visokonaponski osiguraEi, sklopke i uEinski rastavljaEi. Njihova upotreba ovisi o nazivnom naponu, struji u normalnom pogonu, te o struji kratkog spoja. I

B. Vbokonaponski osiguraEi

Visokonaponski osiguraEi sastoje se od porculanske cijevi u kojoj je smjeSteno viSe paralelno spojenih tankih srebrenih vodiEa na posebnim nosaEima, koji ~siguravaju odredeni poloiaj vodiEa. Cijev je ispunjena kremenim pijeskom (sl. 4.61). Krajevi cijevi provideni su metalnim ka- pama na koje su spojeni vodiEi i koje dolaze medu kontakte postolja osi- guraEa (sl. 4.62).

Prolazom struje kroz vodiee osigurafa, a radi djelatnog otpora, razvija se toplina, od koje dio zagrijava vodife, dok se drugi dio predaje okolini. Tu pojavu moiemo prikazati jednadibom

"&arno Kontaktni t ic0 za

igla poklopac izbacivanje f ica f ica

Slika 4.61. Presjek kroz visokonaponski osiguraf

I stoljem

gdje su: i (A) momentana vrijednost struje kroz osiguraf, R (52) djelatni otpor vodiEa u osiguraEu, t (s) vrijeme, M (kg) masa vodiEa u osiguraEu, c (Wslkg, OC) specifiEna toplina vodiEa, 9 (OC) temperatura vodiEa, A (m2) povrSina vodifa, a #? (W/m2, OC) koeficijent prelaza topline. Prema tome lijeva strana (4.119) prikazuje toplinu koja se zbog prolaza struje razvija u osiguraEu za vrijeme dt, dok na desnoj strani prvi Elan predstavlja toplinu koja se troE za ugrijavanje vodifa, a drugi toplinu koju vodiE predaje okolini. Postavimo sada da je

gdje je eo (Q m2/m) specifieni otpor na 0 OC, dok je a temperaturni koeficijent. Masa vodiEa osigurafa M moie se prikazati kao

gdje je y (kg/m3) gustoes vodiEa, a povrSina vodiEB

A = d x l . . . (4.122)

gdje je d (m) promjer vodiEa. Uzmemo li u obzir da je q = d2 ~ 1 4 , nakon uvrStavanja i sredenja dobivamo

~rilikom'odredivanja izraza (4.123) uEinjeno je nekoliko pojednostavnjenja. Po510 se od pretpostavke da je poEetna temperatura 0 OC, da bi se pojednostavnilo pisanje formula. Dalje je pretpostavljeno da je toplina koja se predaje okolini proporcionalna povrSini plaSta, Sto vrijedi pribliino za dugu iicu u mirnom zraku. Konstante materijala (specifiEni otpor, speci- fiEna toplina) ovisne su o temperaturi. BuduCi da se radi samo o princi- pijelnom prikazu prilika, raEunat kemo da je specifiEna toplina konstantna, dok Cemo za specifiEni otpor uzeti u obzir samo linearnu ovisnost, a kvadratiEna ovisnost o temperaturi bit Ce zanemarena. I kad bismo uzeli u obzir sve te ovisnosti, zanemarili bismo Einjenicu da su prilike u izvedenom osiguraEu znatno kompliciranije, jer su vodiEi okruieni kremenim pijeskom, jer se ne radi o ravnom vodieu, jer postoji i uzduino odvodenje topline radi kapa na krajevirna osiguraEa itd. Sve to treba imati u vidu kad se razrnatraju rezultati dobiveni iz :elacije (4.119). Medutim, kako Ce se pokazati, rezultati se ne razlikuju bitno od eksperimentalno utvr- denih odnosa.

Promotrimo najprije graniEni sluEaj kad vodiE osigurafa dostigne temperaturu taljenja, ali se ne rastaljuje, jer se sva toplina razvijena u njemu predaje okolini. VodiE, dakle, ostaje na konstantnoj temperaturi, i kroz njega protjeEe graniEna izmjeniEna struja s efektivnom vrijednoSCu I,. Buduki da je temperatura konstantna, diferencijal d6 = 0 i 6 = 6,) gdje je 6, temperatura taljenja, pa je (4.123)

L Integriranjem u granicama od 0 do T, gdje je T vrijeme potrebno da vodiE dostigne temperaturu taljenja, i dijeljenjem sa T, dobivamo

0

U razlomku na desnoj strani nalaze se - osim promjera d - samo konstante ovisne o materijalu vodifa, pa se moie postaviti

I,2 = kl d3 . . . (4.126) odnosno

I , = k, . . . (4.127)

Iz (4.127) moie se izvesti ovisnost presjeka vodira u osiguraEu o nazivnoj struji I , (A) osigurafa. Izmedu granifne-struje I , i nazivne struje osi- guraEa moie se postaviti relacija

I , = k, I, . . . (4.128)

gdje je k , konstanta (obiEno neSto manja od jedinice). UvrStavanjem u (4.128) i uzimanjem u obzir odnosa izmedu promjera i presjeka, dolazimo do relacije

q = k,I,lJ3 . . . (4.129)

gdje je k, konstanta. Ispitivanjem visokonaponskih osiguraEa odredene proizvodnje ustanovljeno je (Lit. 42) da vrijedi odnos

odakle q dobivamo u mrn2, ako I , uvrstimo u A. Relacija (4.130) pokazuje da (4.129), pa prema tome i (4.127), mogu dobro posluiiti pri kvalitativnim razmatranjima.

Razmotrimo drugi graniEni sluEaj, kada je struja tako velika da izaziva taljenje osiguraEa u vrlo kratkom vremenu. U tom sluraju moiemo pretpostaviti da se toplina ne odvodi, pa za (4.123) moiemo napisati

Integriranjem lijeve strane od t = 0 do tt, gdje je tt vrijeme taljenja vo- diEa osigurafa, te integriranjem desne strane od 6 = 0 do a,, dobivamo

I Na desnoj strani su sve veliEine, osim promjera d, konstante i ovisne o materijalu vodiEa, pa moiemo napisati

,I I $ i2 dt = k, d4 . . . (4.133)

0

I struja I , (4.126) i vrijednost integrala (4.133) ovise o promjeru vodiEa pa uvrStavanjem vrijednosti za d iz (4;126) moiemo do& do izraza

I 8

i* dt = k, I , 3- . . . (4.134)

, odnosno, uzevSi u obzir i (4.128)

8

i Z d t = k,Z, ,x . . . (4.135)

Vrijednost integrala proporcionalna je - uz uEinjene pretpostavke - ugrijavanju vodiEa, a ovisna je o promjeni vrijednosti struje za vrijeme kratkog spoja. Da se ustanovi taj utjecaj, korisno je razmotriti dva krajnja slufaja: a) kratki spoj je nastao u trenutku kad napon prolazi kroz vrijednost nula, pa se pojavljuje maksimalna vrijednost istosmjerne komponente struje kratkog spoja i b) kratki spoj je nastao u trenutku kad je napon maksimalan, pa se pojavljuje samo izmjenicna komponenta struje

gdje je Ik efektivna vrijednost izmjeniEne komponente struje kratkog spoja. U konstanti ks uzete su maravno u obzir ranije upotrijebljene konstante, i prelaz od tjemene na efektivnu vrijednost struje kratkog spoja.

Uzirnajufi u obzir (4.129), iz koje moiemo odrediti I,, te nakon uvrfta- vanja u (4.141), dobivamo

Konstantu k, moiemo izraEunati poznavajufi karakteristike materijala osiguraea na osnovu prikazanih izvoda i ona iznosi

Slika 4.65. Ovisnost struje taljenja osigurara (it) o efektivnoj vrijednosti imjenitne komponente struje kratkog spoja (IK) i nazivne struje

osigurata (In)

Izraz (4.144) priliEno se dobro slaie s relacijom (4.141) koja je odredena teoretskim razmatranjem.

Naravno da (4.144) vrijedi za osigurafe odredene proizvodnje i odredenog tipa.

VeliEinu struje taljenja moiemo prikazati dijagramom kao Sto je onaj na sl. 4.65. Struje taljenja prikazane su za razliEite nazivne struje osigu- raEa, u ovisnosti o efektivnoj vrijednosti izmjeniEne komponente struje kratkog spoja. Odredivanje struja taljenja, prema (4.144) i prema sl. 4.65, ima smisla samo ako je manja od tjemene vrijednosti izmjeniEne komponente. Ako je, dakle, it 2 v~II,., prema (4.144) nefe dofi do pregaranja osigurafa u prvoj Eetvrtini periode. Medutim, budufi da dolazi do smanjenja porasta struje kad se ona pribliii tjemenoj vrijednosti, nefe dofi do pregaranja osiguraEa ni onda ako je it neSto manja od tjemene vrijednosti, jer je raEun proveden uz pretpostavkq da struja raste u pravcu. Za ostale vrijednosti struje it dijagram na sl. 4.65. daje taEne vrijednosti. Ako npr. efektivna vrijednost izmjeniEne komponente struje kratkog spoja, koja protjeEe kroz osiguraE nazivne struje 40 A, iznosi 20 kA, struja taljenja osiguraEa iznosit fe 7 kA. d

C) Prekidanje struje

Promotrimo ilajprije pojave do kojih dolazi od taljenja vodira u osi- guraEu do prekida strujnog kruga.

Pri vrlo velikim gustoCama (10000 A/mm" viSe) topljiva iica u osi- guraEu trenutaEno fe se ras'caliti po fitavoj duljini i naglo ispariti. Me-

kruto tekude ( plinovi(0 slonje I

Slika 4.66. Vodljivost (1) srebra u ovisnosti o temperaturi (8) 18 Visokonaponska rasklopna postrojenja 273

talne pare ekspandiraju u okolni kremeni pijesak, pa presjek rastaljene metalne iice gotovo trenutaEno postaje jednak nuli. Na sl. 4.66. prikazana je vodljivost srebra u ovisnosti o temperaturi (Lit. 41). Elektrirna vodljivost srebra pada s poviienjem temperature. Na temperaturi taljenja, a nakon rastaljenja, vodljivost pada na polovinu vrijednosti. S povekanjem temperature vodljivost i dalje pada, da bi postigla vrijednosti nula (izolator!) kad se sva koliEina srebra ispari. Srebro se vlada kao izolator sve dok ne nastupi ionizacija (oko 3200 OC). Daljnje poviSenje temperature dovodi do poveCanja vodljivosti srebra. Prema tome se otpor iice naglo poveCava do neizmjerno velike vrijednosti, kad je sva iica ispa- rena. S poveCanjem otpora smanjuje se struja kroz osiguraE od poEetne vrijednosti if (struja taljenja) na nulu i to u veCini sluEajeva prije nego Sto bi struja kratkog spoja postigla vrijednost nula.

Na sl. 4.67. prikazan je primjer oscilograma struje i napona za vrijeme djelovanja osigurafa. Nakon taljenja osiguraEa struja poEinje opadati, a radi induktiviteta (L) mreie inducira se napon, koji se superponira naponu izvora (v,). Ako sa v oznaEimo napon na osiguraEu, moiemo postaviti

i b //---

/ Struja kratkoq

/' spyb ne bi / postopo - asigura 6

/'

Slika 4.67. Tok struje i napona prije (t3 i nakon ( t ~ ) taljenja osiguraEa

jer djelatni otpor mreie moiemo zanemariti. BuduCi da struja nakon di .

taljenja vodiEa opada, - je negativno, pa je napon na osiguraru veCi dt

od napona mreie. Radi naglog opadanja struje pojavit Ce se znatno po- veCanje napona. Do sliEne situacije doCi Ce ako je gustoCa struje u osi- guraEu manja od navedene, ali veCa od 1000 A/mm? Tada Ce se iica u osigurafu rastaliti po cijeloj duljini, ali neCe doCi do spontanog isparavanja. Tanki vodiE raspada se u kapljice radi djelovanja povrSinskih naprezanja i radi djelovanja elektrornagnetskog polja. Zbog djelovanja tih sila dolazi naglo do formiranja kapljica. Medu kapljicama nastaju elektriEni lukovi. Metalne kapljice djelomirno poniru u okolni pijesak, a djelomiEno se isparavaju. Zbog intenzivnog hladenja luk se vrlo brzo gasi. I u tom sluEaju dolazi do velikih prenapona. Pri joi manjim gusto- Cama struje iica se rastali na jednom ili viSe kraCih dijelova, gdje je presjek sluEajno bio manji. Zbog nastalog elektriEnog luka iica se dalje topi, pa jedan dio rastaljene iice ponire u pijesak, a drugi se isparava. R-adi poveCanja otpora u osiguraEu struja opada sve dok se toplina razvijena u luku toliko ne smanji, da se luk ohladi ispod temperature ionizacije.

Zbog svega toga vodiE se u osiguraEu ne izvodi istog presjeka na cijeloj duljini. Vodifi u starijim osiguraEima imali su na polovini duljine neito smanjen presjek. Na taj naEin se postiie to da se najprije rastali i ispari samo dio duljine vodiEa, stvara se luk manje duljine, struja opada polaganije nego kad se stvori luk na cijeloj duljini vodifa, pa je i povi- Benje napona manje. Nakon toga dolazi do taljenja i isparivanja dijelova veCeg presjeka, Sto dovodi do produienja luka i do ponovnog poviienja napona. Nastojalo se osiguraE tako konstruirati da drugo poviienje napona ne bude veCe od prvog. No i pored toga bili su. prenaponi, koji su se javljali, visoki i premaSivali su dvostruku tjemenu vrijednost nazivnog napona.

Da bi se to poviSenje smanjilo, osiguraEi se danas izvode sa stepeno- vanim presjekom. Najmanji presjek ima vodiE na polovini duljine, pa se on sve viSe poveCava, Sto je vodiE bliie krajevima. Na taj naEin ostvaruje se poviSenje napona koje se kreCe oko 1,5 tjemene vrijednosti nazivnog napona.

Smanjenje poviienja napona dovodi do produljenja trajanja prekida struje (produljenja vremena tl na sl. 4.67), posljedica Eega je poveCanje koliEine energije koju treba u osiguraEu pretvoriti u toplinu. Ako, naime, relaciju (4.145) pomnoiimo s momentanom vrijednoSCu struje i diferen- cijalom vremena dt, dobit Cemo

v i d t = v , i d t - L i d i . . . (4.146)

Integriranjem lijeve strane i prvog Elana na desnoj strani od tt do tt r t,, a drugog Elana na desnoj strani od i = it do i = 0, dobit Cemo

f.4. 1. 1.

tt t r

Prvi Elan na desnoj strani predstavlja energiju koju ddje generator, dok je drugi Elan jednak magnetskoj energiji mreie, koja je akumulirana

LI mreii u trenutku taljenja osigurafa, jer u tom trenutku kroz osigurat protjeEe struja il. Zbroj tih dviju koliEina jednak je koliEini energije koju nazivamo energijom gaSenja. Sto je ta koliEina energije veCa, teie Ce se luk u osiguraEu ugasiti, jer Ce se razviti veba koliEina topline koju treba odvesti, da bi se dovoljno snizila temperatura u osiguraEu kako bi pala ispod temperature ionizacije. Na hladenje znatno utjefe kremeni pijesak koji se nalazi oko vodifa. Poslije isparavanja vodifa elektriEni luk ima na raspolaganju u pijesku kana1 vrlo malog presjeka, pa se radi dobrog kontakta s pijeskom intenzivno hladi. Kremeni pijesak odredene granulacije pokazao se je najpogodnijim radi dobrog odvodenja topline i velike brzine kojom u-njega difundiraju metalne pare.

Sposobnost prekidanja struje osiguraeem karakterizirana je energijom gasenja. Ako, naime, neki osiguraE moie prekinuti struju koja ima W, energiju gaSenja, moCi fe prekinuti i struju s energijom gaSenja W,, ako je W, 5 W,.

Teoretska (Lit. 43) i eksperimentalna (Lit. 47) ispitivanja su pokazala da energija gaSenja ovisi o velifini struje kratkog spoja, uz ostale najnepovoljnije ckolnosti. Najnepovoljnije je za osiguraf ako njegovo taljenje nastupi 0,5 do 1,5 ms (kod 50 Hz) prije nego Sto je napon generatora postigao tjemenu vrijednost (Lit. 46), radi relativno velikog udjela energije iz generatora. Maksimalnu energiju gaSenja postiiemo pri tzv. kri- tiEnoj struji kratkog spoja (Ik,), koja se moie prikazati kao vigekratnik nazivne struje osiguraEa (I,,). Moderni osiguraEi imaju slijedefi omjer IkrlI, u ovisnosti o nazivnoj struji:

nazivna struja (I,) omjer

Pri vetim strujama kratkog spoja energija gaienja postaje sve manja,

u prvom redu radi smanjenja magnetske energije + Lit?, Sto n;ogu 2

pokazati slijedefa razmatranja. Struja tropolnog kratkog spoja odreduje se iz relacije

Velieinl: i, imamo u (4.142), pa je

jer su sve ostale veliEine, osim I,., konstantne za promatrani tip osigurafa. Izgleda na prvi pogled neshvatljivo da je magnetska energqa mreie manja kad je struja kratkog spoja vefa. No to kemo shvatiti, alio uzmemo u obzir da na magnetsku energiju ima veei utjecaj induktivitet mreie, koji je obrnuto proporcionalan struji kratkog spoja, dok je struja i, proporcionalna trekem korijenu struje kratkog spoja, pa smanjenje induktiviteta vise utjefe nego povekanje struje taljenja.

Na sl. 4.68. prikazan je primjer ovisnosti energije gaSenja o struji kratkog spoja.

Slika 4.68. Primjer ovisnosti energije gaSerija (w,) o omjeru struje lrrat,kog

spoja (11;) i kritiEne struje (11:~)

Zbog svega toga rasklopna snaga osrguraEa moie biti i vrlo velilca.

d) Izbor osiguraEa

Izbor osigurata vrSi se prema nazivnom naponu mreie i prema nazivnoj struji.

OsjguraEi opisane izvedbe izraduju se za nazivne napone do ukljuEivo 35 k ~ . -

Nazivna struja osiguraEa odabire se prema dijelu mreie koji ke Stititi osiguraE. Za dalekovod se odabire osiguraE preina naj.eCoj struji koja . se moie pojaviti u norinalnom pogonu, a za kabel prema najveeoj do- puStenoj trajiloj struji, koja je odredena s obzirom na dopuSteno ugrijavanje. Nazivna struja osiguraEa postavljenih za zaStitu transformatora odreduje se prema nazivnoj struji transformatora, ali tako da nazima struja osigurara bude pribliino dva puta veka od nazivne struje trans- forn~atora, kako bi se sprijefilo pregaranje osigurata pri uklapanju transformatora. Isto vrijedi za osiguranje kondenzatorskih baterija. Za osiguranje naponskih transformatora upotrebljava s e osiguraE najmailjz nazivne struje. Neke tvornice, naime, proizvode osiguraEe od 2 A, a neke od 6 'A, kao osigurate najmanje nazivne struje.

Prema provedenom razmatranju o prekidanju struje moglo bi se zakljufiti da osiguraf koji moie prekinuti Ik, moie prekinuti i svaku ve6u struju. Medutim radi mehanifkih naprezanja osigurafa ipak postoji gornja granica, koja je vrlo visoka. Tvornica Siemens (Lit. 25) navodi (tab. 4.13) npr. da osiguraf nazivne struje 6 A za napon 30 kV moie prekinuti struju rasklapne snage 1500 MVA.

Iz tab. 4.13. je vidljivo, osim toga, za koje nazivne struje spomenuta tvornica proizvodi osigurafe za pojedine nazivne napone.

TABLICA 4.13. Rasklopne snage osiguraEa (Lit. 25)

Naravno da se spomenute rasklopne snage odnose na struju kratkog spoja, koja bi potekla kad ne bi postojao osigurai: koji 6e je prekinuti prije nego Sto postigne tjemenu vrijednost Maksimalnu struju - defi- niranu kao struju taljenja it - moiemo odrediti prema relaciji (4.141). Tvornica Siemens za svoje osigurafe daje (Lit. 25) tablicu i dijagram (sl. 4.69) prema kojima se moie odrediti struja it. Odredivanje struje it vrSi se u dva koraka. Prvi je odredivanje struje taljenja pri efektivnoj vrijednosti izmjenirne komponente struje kratkog spoja I K = 10 kA. Ta struja taljena itlo odreduje se iz tablice na sl. 4.69, prema nazivnoj struji osiguraEa. Drugi je korak odredivanje faktora

Nazivni napon (kV)

Nazivna str~ija (osiguraEa (A)

6 10 15 25 40 60

100 150 200

gdje je I , struja kratkog spoja u kA, Sto moiemo ofitati iz dijagrama na sl. 4.69. Struja taljenja it, maksimalna struja kroz osigurar, odreduje se tada iz relacije

. . . it = f it lo (4.152)

Pr i odredivanju selektivnosti zaStite osigurafima potrebno je poznavati ovisnost vremena taljenja osigurafa u ovisnosti o velifini struje i to za relativno male struje. Prirnjer za takvu ovisnost prikazan je na sl. 4.70 (Lit. 25).

3

Slika 4.69. Struje taljenja osigurata za efektiwru struju kratkog spoja 10 kA (tabela) i faktor f za odredivanje struje talenja za struju

razlititu od 10 kA (dijagram)

.

6 10

Slika 4.70. Ovisnost vremena taljenja osiguraEa o veliEini struje za osiguraEe razliCitih nazivnih struja

Rasklopna snaga (tropolno) MVA

I,, i i t10 A kA

6 1 0,707 ..........

10 j 1,33 ..

1,90 ti 1 3,25 - .. 40 ! 5,43 - - - . . - -. 60 7,58

20

450 450 450 450 450 450 400 400 400

100 ' .. -. . .

150 ....... .-

200

30

12,4 - - - - 16,O

18,5

800 800 800 800 800 700 700 700 -

1200 1200

' 1200 1200 1000 1000 1000 - -

1000 1000 1000 1000 1000 - - - -

1500 1500 1500 1500 - - - - -

C. Sklopke

a) ElektriEki luk

Isklapanjem sklopke kroz koju protjeEe struja, pojavit 6e se elek- triEki luk medu kontaktima sklopke. U trenutku rastavljanja kontakata ugrije se njihov metal toliko da dolazi do taljenja i isparavanja radi vrlo velike gusto6e struje na dodirnoj plohi neposredno prije rastavljanja. Prostor medu kontaktima postaje radi toga vodljiv za struju, pa ona nastavlja protjecati i pored toga Sto su se kontakti rastavili. Vodlji-

Slika 4.71. Vodljivost du- Sika kod 1 at u ovisnosti o temperaturi (Lit. 60)

vast medu kontaktima raste radi termoionizacije, Sto je posljedica visokih temperatura. Molekuli plina raspadaju se na ione i elektrone, a njihova ionizacija, a s tirn i vodljivost, naglo rastu s porastom temperature (sl. 4.71). Visoke temperature vladaju u jezgri luka, Eiji je presjek propor-

Slika 4.72. Temperatura u elektrienom luku u ovisnosti o udaljenosti od sredista luka (Lit. 62) D I 1 - X ---

udaljenosl od

sredislo luka

uaaljenost od srediila luka

cionalan s jaEinom struje, dok se temperature naglo smanjuju s udalja- vanjem od jezgre (sl. 4.72). Temperature u jezgri luka dostiiu i do 20000 OK (Lit. 63).

Napon koji vlada medu kontaktima tjera struju kroz vodljivi stupac plinova, u kojemu se zbog elektriEnog polja elektroni velikom brzinom krecu prema anodi, a ioni prema katodi. Pri tome se mogu u prostoru luka, pojaviti novi nosioci naboja radi udarne ionizacije (sudar Eestica) i radi termiEke emisije elektrona (emisija elektrona iz uiarene katode zbog djelovanja elektriEnog polja).

Otpor luka (7,) ovisan je o ionizaciji prostora medu kontaktima, stupanj ionizacije ovisi o temperaturi, a ova o koliEini topline (Q Ws) koja se akumulira u luku. Ta toplina je razlika izmedu topline razvijene u luku, koja je proprocionalna produktu napona (ul) i struje (i,) luka, i topline koja se predaje okolini. Otpor luka odredene duljine i u odrede- noill mediju jest funkcija struje il. Ta ovisnost otpora luka moie se prikazati karakteristikom (sl. 4.73) napon-struja, jer otpor je omjer izmedu

Slika ' 4.73. Karakteristika napon- struja luka (a) i karakteristika na-

pon-struja za otpor nezavisan o struji (b)

napona i struje. U istom dijagramu prikazana je radi usporedbe (pravac b) i karakteristka napon+truja za otpor nezavisan o struji.

Ako sa Q (Ws) oznaEimo toplinu koja se akumulira u lulru, ovisnost otpora luka moiemo (Lit. 61) prikazati relacijom

rl = 71, e - QiQo . . . (4.153)

gdje su rlo i Qo konstante ovisne o duljini luka i mediju u kojem gori luk. VeliEina rl, je otpor medu kontaktima kad je Q = 0, dok je Q, toplina uz koju otpor luka pada na 0,367 rlo. Deriviranjem po vremenu, jer ielirno razmatrati prilike kad je struja luka izmjeniena, a uzimajuCi u obzir da je Q, pa prema tomu i rl, funkcija vremena, te nakon uvrSta- vanja vrijednosti za rl, iz (4.153), dobivamo

Akumuliranu toplinu moiemo, dalje, prikazati relacijom

dQ = (vl il - Po) dt . . . (4.155)

gdje su Po dt toplina koju luk predaje okolini, a v~ il dt toplina razvijena u luku prolazom struje il. UvrStavanjem dQ iz (4.155) u (4.154), i uzevSi u obzir da je

te da su i napon i struja luka funkcije vremena, dolazimo do izraza

koji predstavlja ovisnost napona luka vl (t) o bilo kakvoj promjeni struje il (t). Ako je struja luka

I il = Ik sin to t . . . (4.157)

I rjesenj e diferencijalne jedmnadibe jest

gdje je

i

Vl = 2 Po sin (w t q ~ ) I

p, = arc cotg 2 (0 iE . . .

Velifina 9 je vremenska konstanta luka, tj. vrijeme potrebno da otpor luka poraste na vrijednost erl, ako struja postane jednaka nuli (vl it = O),

SLika 4.74. Ovisnost napona luka (vl) o stmji luka (il) za razlitite velifine 09 (4.160) uz kanstantnu duljinu luka i uz konstantno odvodenje topliie

282

te ako predaja topline okolini ostane konstantna (Po = konst). Na sl. 4.74. prikazano je nekoliko krivulja vl (t) za razlifite vrijednosti to 6 = konst. i za konstantni omjer P,lIk. Treba naglasiti da prikazana promjena napona luka vrijedi za konstantan razmak medu kontaktima. Naravno da promjena razmaka, odnosno duljine luka, utjefe na otpor, a prema tome i na napon luka.

Pad napona u luku moiemo podijeliti na dio neposredno uz kontakte i na dio u ostalom prostoru medu kontaktima (sl. 4.75). Pad napona uzdui luka moie se prikazati relacijom

ano do katoda <= = 1 =--=--- + --==.--- --- - - _ _ _ -

gdje su a = a, + ak (sl. 4.75), a ll razmak medu kontaktima. VeliPine a i p su ovisne o temperaturi luka, o tlaku i mediju medu kontaktima, o materijalu i izvedbi kontakata. Opadanjem temperature jezgre luka poveCava s e pad napona po jedinici duljine (p) i pad napona neposredno uz kontakte (a). PoveCanjem tlaka medija u kojemu gori luk pov&ava se takoder pad napona luka. Na napon luka znatno utjefe medij u kojemu luk gori. U tab. 4.14. navedeni su podaci o relativnom padu napona

TABLICA 4.14.

Relativni pad napona po jedinici duljine luka (Lit. 56)

Relativni pad napona po jedinici duljine I luka

Zrak DuSik Kisik Ugljirni dioksid

1

1

2,s

1,7 Vodena para 4,4 Vodik I 13.5

po jedinici duljine luka (zrak ima pad napona 1) za neke medije. Naj- veCi relativni pad napona ima vodik, pa se zbog toga i upotrebljavaju ulje (u parama ulja ima oko 70°/o vodika) i voda (dvije trekine vodika).

Energija luka odredena je relacijom

Odvodenje te topline osnovni je uvjet za gaSenje luka, jer o tomu ovisi temperatura, a o temperaturi vodljivost medija. Sto je kraCe vrijeme trajanja luka ti postiiu se povoljnije prilike u sklopki.

b) GaSenje luka

GaSenje luka kompliciran je proces na koji utjeEu elektrifke, magnetske, kemijske, termodinamiEke i hidrodinamiEke pojave. Koja ke od tih pojava prevladati i preuzeti glavni utjecaj na gaienje luka ovisi o vrsti sklopke i p mediju za gdenje luka. U svim slufajevima, medutim, za gaSenje luka potrebno je: a) vrlo brzo povekati razmak medu kontaktima, kako bi se Eim prije (radi smanjenja energije luka) postigla udaljenost na kojoj Ce se luk ugasiti i koja ke biti dovoljna da se sprij&i njegovo ponovno paljenje; b) smanjiti presjek luka, kako bi se povekao n j e g ~ v pad napona (vaino za gaSenje luka istosmjerne struje) i c) pri tome ~sigurat i intenzivno odvodenje topline.

GaSerlje luka izmjeniEne struje olakSano je Einjenicom da napon mreie i struja luka nakon svake polovine periode prolaze kroz vrijednost nula. U trenutku kad struja prolazi kroz vrijednost nula gasi se luk, koji Ce se ponovno pojaviti ako je napon potreban za ponovno paljenje luka manji od napona mrefe, odnosno ako je napon mreie dovoljan da svlada elektriEnu Evrstoku razmaka medu kontaktima. Nasuprot tome, ako je napon potreban za ponovno paljenje luka veCi od napona mreie luk se neke ponovno upaliti i gGenje Ce biti postignuto. Elektritha Evr- stoCa prostora medu kontaktima ovisi s jedne strane o prilikama prije gaSenja luka, a s druge strane o intenzivnosti hladenja. Prema tome elek-

trifna EvrstoCa funkcija je i vremena, kao i napon mreie koji vlada medu kontaktima. Ako je elektriEna Evrstoba - nakon gagenja luka - stalno veCa (sl. 4.76a) od napona mreie, luk se neCe ponovo upaliti. Ako, medutim, u jednom trenutku napon mreie postane veCi (sl. 4.76b) od elektriEne Evrstoke, luk Ce se ponovo upaliti do ponovnog prolaza struje kroz nulu.

Na sl. 4.77. prikazano je gasenje luka u strujnom krugu u kojemu postoji samo djelatni otpor (cos p7 = I), a na sl. 4.78. gaSenje luka u induktivnom strujnom krugu (cos p7 = 0).

U prvom su sluEaju struja (i,) i napon mreie (v) u fazi. Napon luka (v,) u fazi je sa strujom. Struja de teci sve dok je napon luka inanji od napona mreie. Smanjenjem struje raste napon luka, pa u trenutku t,, Sto odgovara taEki A (sl. 4.77), dolazi do izjednaEenja napona luka i nn- pona mreie, pa i do gaSenja luka. Radi daljnjeg povekanja razmaka lcon- talcata i hladenja prostora medu k o n t a k h a povekava se elekiriEna Evr- stoka. To povekanje prikazano je pravcem kroz taPke A i B. TaEka C simetriEna je s obzirom na os apscisa s ta&om B, a pravac kroz taEku C i D simetriEan je s pravcem kroz taPku A i B. U trenutku td, kad elel:- triEna Evrstoka (pravac kroz C i D) medu kontaktima postane jednaka naponu mreie ponovo se pali luk, struja il raste, a napon luka v, pada. Struja luka slijedi napon mreie, pa se opadanjem napona sm~q ju j e i stxuja, 8to dovodi do povekanja napona luka. U trenutku t,' ponovo dolazi do gaSenja luka i do ponavljanja opisane pojave. Produljenjem luka zbog povekanja rzmaka medu kontaktima brie raste elektriEna EvrstoCa medu kontaktima, pa Ce se luk konaEno ugasiti (momenat t,") kad elek-

Slika 4.76. Promjena elektrirne PvrstoCe (vl) prostora medu kontaktima sklopke i napona nlreie (v) nakon prolaza struje kroz nulu; (tp) momenat

ponovnog paljenja luka

I

Slika 4.77. Promjena struje luka (ir), napma 1uka (vr) i .napona mreie (v) prije konaenog gabenja luka za strujni k~i lg s djdatnim otporom (cos p = 1)

285

Slika 4.78. Promjena struje luka (il), napona luka (vr) i napona mreie, (v) prije konafnog gaienja luka za strujni krug s induktivnim otporom (cos p, = 0)

trifna Evrstoka postane tolika da napon mreie neke biti dovoljan da ponovno uspostavi luk medu kontaktima sklopke.

Na sl. 4.78. prikazane su prilike gaSenja luka u induktivnom strujnom krugu. ElektriEna Evrstoba medu kontaktima mijenja se nakon ga5enj.a luka po pravcu kroz taEku A, odnosno po pravcu kroz taEke B i C, k o ~ l je simetriEan s obzirom na os apscisa. Napon medu kontaktima u trenutku gageqja luka jednak je OA, pa radi kapaciteta mreie (dolazi do prelazne pojave koja je opisana u sljedekem poglavlju) ne moie on trenutaeno narasti na napon mreie u tom momentu. Porast napona medu kontaktima mijenja se po pravcu kroz taEke A i C, pa se u trenutku t, koji odgovara taEki C, kada je napon medu kontaktima jednak elektriE- noj Evrstohi, ponovno pali luk. Luk gori sve do ponovog prolaza struje lcroz nulu, kad se ponavlja vek opisana pojava, ako elektriEna Evrstoka ne postane tolika da onemoguki ponovo paljenje luka. Napon medu kontaktima nakon konaEnog gaSenja luka postaje jedriak naponu mreie, ali tek nakon prelazne pojave, koja ovisi o induktivitetu i kapacitetu mreie. Utjecaj te pojave na gaSenje luka bit ke prikazan u slijedehem poglavlju.

C) Pojave nakon gaScnja luka

Buduki da je mreia preteino induktivna, te da u njoj postoje kapa- citeti, nakon konaPnog gaSenja luka dolazi do titranja napona medu kontaktima sklopke. Tu prelaznu pojavu moiemo principijelno odrediti iz sheme na sl. 4.79. Napon medu kontaktima sklopke (nazvan i prekidnim naponom), nakon konaEnog gaSenja luka, moiemo prikazati izrazom

v9 = ~ ~ ( l - e - ~ ~ c o s w , t ) . . . (4.163) ,

mi Slika 4.79. Nadoknadna shema mre- i e za odredivanje titranja napona medu kontaktima sklopke nakon ko-

nafnog gaHenja luka

gdje je a reciprocna vrijednost vremenske konstante

a w, kruina frekvencija prekidnog napona

Na sl. 4.80. prikazana je promjena napona medu kontaktima sklopke. Uz pretpostavku da je kruina frekvencija prekidnog napona znatno veka od kruine frekvencije napona mreie (Sto je uvijek i ispunjeno), moiemo napon mreie za vrijeme nekoliko prvih perioda smatrati konstantnim.

Pon~obu dijagrama na sl. 4.80. mogu se definirati karakteristiene veli- Eine. Faktor amplitude y odreden je omjerom izmedu maksimalne vri- jedilosti prekidnog n a p n a V,, medu kontaktima i tjemene vrijednosti napana mreie Vm

Slika 4.80. Promjena napona medu kontaktima nalcon konafnog gaHenja luka

gdje je V efektivna vrijednost napona mreie. Napon mreie nazivamo i povratnim naponom. Vrijeme t, jest trajanje od konafnog gaSenja luka do pojave maksimalnog prekidnog napona. Ono je odredeno relacijom I

Slika 4.81. Ovisnost faktora amplitude y (4.166) o omjeru stvarnog (P) i maksimalno mogufeg opterkenja (Po) mreie za nekoliko mreia za kojo I

su karakteristike navedene u tablici

288

I I

I

gdje je f, frekvencija prekidnog napona. ProsjeEna brzina porasta prekidnog napona odredena je nagibom pravca s sa sl. 4.80. Tu brzinu porasta odredujemo iz relacije

Ako se poznaju dvije od navedenih karakteristienih velieina, moie se odrediti treCa.

Zanemarimo li prigufenje, faktor amplitude postiCi Ce maksimalnu vrijednost Y,~,, = 2, dok Ce prosjetna brzina porasta iznositi h v,,,, = = 4 f , V m .

Visina prekidnog na ona i frekvencija tog napona znatno utjefu na l konaEno gaSenje luka. to je veCi prekidni napon i Sto je viSa frekvencija prekidnog napona,,to teie je postiCi konafno gaSenje luka.

Kao primjer visine prekidnog napona navodimo rezultate ispitivanja (Lit. 64). Na sl. 4.81. prikazana je ovisnost faktora amplitude y (4.166) o opterekenju promatrane mreie. Smanjenje faktora amplitude s pove- Canjem opterebenja posljedica je djelovanja djelatnog otpora s kojim moiemo prikazati djelatno opteretenje. Moiemo smatrati (Lit. 56) da je taj otpor prikljufen paralelno kontaktima sklopke. Sto je veCe optere- Cenje, to je manji djelatni otpor, a veCe priguSenje prekidnog napona. U mreiama vrlo visokog napona opteretenje je daleko od sklopke, pa je i utjecaj djelatnog otpora manji. Radi toga je u takvim mreiama i veCi faktor amplitude.

Frekvencija prekidnog napona odredena je karakteristikama mreie, pa se naziva i vlastitom frekvencijom mreie, koja je odredena relacijom (4.165). Vlastita frekvencija mreie postaje sve manja Sto je nazivni napon veCi, jer s poviSenjem napona obifno raste i induktivitet kratko- spojenog kruga, kao i kapacitet, radi vebe duljine vodova. Osim toga na vlastitu frekvenciju mreie utjeEe shema spoja mreie, koja ostaje pri- kljuEena na izvore nakon isklapanja sklopke. S obzirom na shemu spoja treba razlikovati dva granifna slufaja: a) napajanje jednog voda s jedne strane preko transformatora uz malu rasklopnu snagu na mjestu sklopke (shema spoja 1 na sl. 4.82), kad je vlastita frekvencija visoka i b) sklopka

SHEtlA SPOJA 1 SHEMA SPOJA 2 SHEMA SPOJA 3 SHEMA SPOJA 4

Slika 4.82. Tipihe sheme spoja s obzirom na vlastitu frekvenciju mreie


u velikoj mreii s velikom rasklopnom snagom (sheme spoja 2 na sl. 4.82), kad ostaju u neisklopljenom dijelu mreie ukljuEeni dalekovodi, pa je radi velikih kapaciteta i vlastita frekvencija malena. Ostali sluEajevl prikazani na sl. 4.82. (sheme spoja 3 i 4) predstavljaju medusluEajeve s obzirom na visinu vlastite frekvencije mreie (sl. 4.83). Vlastita frekvencija mreie ovisi, osim toga, o izvedbi generatora: generatori s izrazitim polovima imaju uz istu nazivnu snagu veCu reaktanciju pa radi toga (sheme spoja 3 i 4) i mreia ima manju vlastitu frekvenciju. UtjeEe jog i to radi li se o zraEnim vodovima ili kabelima (sheme spoja 2), jer je u kabela produkt LC v&i nego u zraEnih vodova, pa kabelska mreia ima manju vlastitu frekvenciju.

Kao Sto se moie vidjeti i iz gore spomenutih graniEnih sluEajeva, normalno se ne pojavljuju istodobno visoke vlastite frekvencije mreie i velike rasklopne snage.

Na sl. 4.84. prikazana je ovisnost vlastite frekvencije mreie o naponu mreie, prema projektu sovjetskog standarda i prema francuskom standardu (Lit. 56). Odredivanje vlastite frekvencije mreie standardom potrebno je radi ispitivanja rasklopne moCi sklopke. U standardima je odredena i vlastita frekvencija mreie u sluEaju isklapanja s tmje kratkog spoja, koja odgovara polovini nazivne rasklopne snage sklopke.

Vrlo visoka frekvencija prekidnog napona (red veliEine 100 kHz) pojavit 6e se medu kontaktirna sklopke uz priguhicu, jer priguSnica uz relativno velik induktivitet ima veoma malen kapacitet.

Ako kratki spoj ne nastane neposredno iza sklopke, veC na vodu daleko od sklopke, pojavit be se medu kontaktirna sklopke prekidni napon, koji

4 - Shema spoja 4. st. 4.82 : a) genemtori s

25 izrazitim p~lovirna, 6) fur&- I g e m tor i

20 \

Slika 4.83. Ovisnost vlastite frekvencije mreie fp o naponu mreie i o sherni spoja (sheme spoja prikazane su na sl. 4.82)

Ce se mijenjati sa dvije frekvencije. Dvije vlastite frekvencije posljedica su podjele mreie na dva dijela (sl. 4.85a). Medu kontaktima sklopke djeluje razlika napona dvaju dijelova mreie (sl. 4.85b i 4.85~).

RaEunsko odredivanje vlastite frekvencije neSto kompliciranijih mreia traii dugotrajne raEune (Lit. 65, 66) ili znatna pojednostavnjenja (Lit. 44). Osim toga razvijen je niz metoda mjerenja vlastite frekvencije mreie a da se ne prekida opskrba potroSaEa (Lit. 67, 68. i 69), te modeli mreie za odredivanje iste veliEine (Lit. 70. i 71).

Slika 4.84. Vlastita frekvencija mreie u ovisnosti o naponu mreie: (a) prema prijedlogu sovjetskog standarda i (b) prema francuskom stan-

dard~. S , nazivna rasklopna snaga sklopke

shema a ) spoja -- ---

Slika 4.85. Prekidni napon .medu kontaktima sklopke u sluraju kad kratki spoj a e nastane neposredno iza sklopke

d) Faktor naprezanja sklopke pri prekidanju struje kratkog spoja

U novijoj literaturi (Lit. 72) pojavljuje se pojam ))faktora naprezanja I

sklopke~c (facteur de severite, Schwerefaktor), koji je definiran produk- 1 tom struje kratkog spoja Ik u trenutku prekidanja struje kratkog spoja, tjemene vrijednosti prekidnog napona V, (sl. 4.80) i brzine porasta pre-

I

kidnog napona A v, (4.168). Faktor naprezanja sklopke jest i

Sto je veki faktor FK bit Ce teie prekinuti struju kratkog spoja. Taj faktor posljedica je razmatranja utjecaja mjesta kvara na vodu na brzinu porasta prekidnog napona.

Promotrimo, dakle, najprije taj utjecaj. Podimo od ekvivalentne sheme mreie (sl. 4.86). Brzina porasta prekidnog napona medu kontaktima sklopke S jednaka je razlici bnina porastg napona na kontaktima 1 i 2 sklopke. Odredimo najprije brzinu porasta na kontaktu, 2 iz slijedeheg razmatranja. Da bi se sprijeEilo dalje protjecanje struje kratkog spoja

Slika 4.86. Nadoknadna shema za odredivanje bnine porasta prekidnog napona medu kontaktima sklopke na pofetku voda

nakon njezina prolaza kroz nulu, bilo bi potrebno narinuti toliki napon koji bi kroz krug protjerao struju po iznosu jednaku, a po smjeru su- protnu, struji kratkog spoja, koja bi tekla da nema toga napona. Prema tome trrba da bude i

V,, = Z Ik . . . (4.170)

gdje su Z valni otpor voda na kojemu je nastao kratki spoj, a V,, prekidni napon na kontaktu 2. Prema tome je

BuduCi da je 4 = Ik sin w t, dobivamo \

l a kako nas interesira porast u trenutku prolaza struje kroz nulu (t = O), brzina porasta prekidnog napona iznosi

gdje je Ik efektivna vrijednost struje kratkog spoja. Valni otpor voda je

gdje su L,, i C,, induktivitet, odnosno kapacitet voda po jedinici duljine. Ako brojnik i nazivnils pomnoiimo sa L,,, dobit Cemo

pa uvrgtavanjem u (4.173) imamo

gdje su c = 1 / d m brzina Sirenja vala u vodu, a Xu, = w L,, reaktancija voda po jedinici duljine.

Isto razmatranje moiemo provesti za kontakt 1 promatrane sklopke. Ako pretpostavimo da se sabirnice na koje je neposredno prikljuEena sklopka S napajaju preko n vodova, bilo bi potrebno narinuti n puta niii napon da bi se sprijeEilo dalje protjecanje struje kratkog spoja nakon njezina prolaza kroz nulu, a uz pretpostavku da su svi vodovi jednaki. Uz istu pretpostavku jeste brzina porasta prekidnog napona

pa tu velifinu moiemo zanemariti u daljnjim razmatranjima, jer iznosi za mjesta s velikom rasklopnom snagom (mnogo vodova) oko 10°/o velifine A v,, (Lit. 72).

Tjemena vrijednost prekidnog napona jednaka je dvostrukoj tjemenoj vnjednosti napona. frekvencije 50 Hz na mjestu sklopke. Tjemena vrijednost napona osnovne frekvencije jednaka je padu napona od ,mjesta kvara do sklopke, pa je prekidni napon

Do dvostruke vrijednosti dolazimo iz (4.163) ako zanemarimo priguSenje i postavimo w, t = n. U (4.178) 1 je udaljenost kvara od sklopke.

Prema (4.176) i (4.178) moiemo zakljufiti: a) brzina porasta i tjemena vrijednost prekidnog napona proporcionalne su struji kratkog spoja; b) brzina porasta prekidnog napona opada s povekanjem napona mreie, jer je tada, uz ostale nepromijenjene odnose (generatori u pogonu, konfigu- racija rnreie) i struja kratkog spoja manja (do takvog zakljufka dolazimo i na osnovu sl. 4.83, jer je bnina porasta napona proporcionalna s frekvencijom povratnog napona) i c) brzina porasta i tjemena vrijednost napona manje su za kabelske mreie, jer su za kabel i bnina Sirenja vala (c 150000 kmls, dok je za zralmi vod c s 300000 kmls) i reaktancije (X,,) po jedinici duljine manje nego za zra5ni vod, pa je faktor naprezanja sklopke manji.

U trofaznim mreiama brzina porasta i tjemena vrijednost povratnog napona ovise o vrsti kratkog spoja i o naEinu uzemljenja nul-taEke (Lit. 72), pa se kao srednje vrijednosti mogu postaviti i

Iz navedenih relacija A v, dobivamo u kVlps, ako I k uvrstimo u kA, dok V, dobivamo u kV, ako 1 uvrstimo u km, a I k u kA.

Na osnovu relacija (4.179) i (4.180) moiemo zakljuEiti a) pri kratkom spoju neposredno uz sklopku struja kratkog spoja, a

prema tome i brzina ~o ra s t a prekidnog napona, bit be velike, dok be tjemena vrijednost prekidnog napona biti vrlo malena (1 E 0), pa be tada i faktor naprezanja sklopke (4.169) biti malen;

b) ako kratki spoj nastane daleko od sklopke bit ke 1 veliko, ali be struja kratkog spoja postati manja (radi vebe reaktancije), a time i bnina porasta napona;

c) maksimalno naprezanje sklopke pojavit ke se pri kratkom spoju na I: maloj udaljenosti od sklopke, jer ke tada i struja kratkog spoja i bnina

porasta napona biti skoro isto tako velike kao u sluEaju kratkog spoja neposredno uz sklopku, dok i.e tjemena vrijednost napona postati dosta velika (utjecaj duljine 1). Moie se dogoditi da sklopka nebe moki prekinuti struju kratkog spoja i pored toga Sto ima dovoljnu rasklopnu snagu za isklapanje kratkog spoja neposredno na mjestu ugradnje.

Do gornjih zakljuEaka dolazirno ako .odredimo faktor naprezanja sklopke (4.169) pomobu (4.179) i (4.180). Struju kratkog spoja moiemo prikazati relacijom

< gdje je X , reaktancija rnreie do sabirnica na koje je prikljuEena proma- * trana sklopka. Uzmemo li u obzir spomenute relacije, dobivamo za faktor naprezanja sklopke

FK = 0,425 1 Ik3 = 1

Deriviranjem FK po 1 i izjednaEenjem s nulom dobivamo da se maksimalni faktor naprezanja sklopke pojavljuje kada kratki spoj nastane na udaljenosti od

Xm km lmm = - - . . . (4.183) 2 XVl

odnosno uzevSi u obzir da je X,, 0,4 Qlkm, na udaljenosti

lm, = 1,25 X,,, km . . . (4.185)

Na sl. 4.87. prikazana je ovisnost faktora naprezanja sklopke o udaljenosti 1 za X,,,/X,, = 10.

Iz relacije (4.185) dolazimo takoder do l,,, u ovisnosti o rasklopnoj snazi pri kratkom spoju na sabirnicama. Mnoienjem i dijeljenjem s kva-

Slika 4.87. Primjer ovisnosti faktora naprezanja sklopke o udaljenosti kratkog spoja od sklopke

dratom linijskog napona (Un2), te uzimajuki u obzir da je rasklopna snaga tropolnog kratkog spoja na sabirnicama Sk3 = Un2/X,, iz (4.185) dobivamo

Un2 l,,, = 1,25 - . . . (4.186) S k 3

Na sl. 4.88. prikazana je ovisnost l,, o Sk3 za razliEite nazivne napone mreie.

Pogledajmo joS kako se mijenja opasna zona za sklopku (zona u kojoj se pojavljuje faktor naprezanja sklopke, koji ne moie savladati sklopka) u ovisnosti o rasklopnoj snazi na mjestu ugradnje sklopke (SkJ0). Ako sa Shan oznaEimo nazivnu rasklopnu snagu sklopke, omjer izmedu stvarne rasklopne snage Sk3 u ovisnosti o mjestu kratkag spoja (u ovisnosti o udaljenosti 1) i nazivne rasklopne snage sklopke moiemo odrediti iz relacije

Na sl. 4.89. prikazana je ovisnost omjera (4.187) o 1 za razliEite vrijednosti SkaolSksn. Za donju granicu opasne zone moie se - kao prva aproksimacija (Lit. 72) - uzeti samo tjemena vrijednost prekidnog napona. Ako dakle postavimo V, = konst (odabirubi za V, onu vrijednost koju sklopka moie podnijeti), u koordinatnom sistemu duljine 1 i struje kratkog spoja Ik dobit bemo hiperbolu iz (4.180) (krivulje V, = konst na sl. 4.89). Na ordinati diagrama na sl. 4.89. imamo struje kratkog spoja u vek spomenutom mjerilu. Pri veboj tjemenoj vrijednosti napona sklopka ne bi mogla prekinuti struju, pa podrueje desno od krivulje V, = konst predstavlja opasnu zonu. Za gornju granicu (s obzirom na udaljenost od sklopke) moie se uzeti samo brzina porasta napona A v,. Ako u (4.179)

Slika 4.88. Ovisnost lmax (4.186) o rasklopnoj snazi na mjestu ugradnje sklopke (Sks) i nazivnog napona mreLe (Ud

Slika 4.89. Opasna zona u ovisnosti o rasklopnoj snazi na mjestu sklopke (Skso) i o udaljenosti mjesta kratkog

spoja

uvrstimo za A v, onu brzinu porasta napona koju moie podnijeti sklopka (A v, = konst), dobit Cemo u dijagramu na sl. 4.89. horizontalan pravac (Ik = konst). PodruEje iznad pravca A v, = konst ima veCu brzinu porasta

29 6

napona, pa s obzirom na tu veliEinu predstavlja opasnu zonu. Prema tome opasnu zonu imamo u podruEju imad i desno od V, = konst., i iznad h v, = konst. PromatrajuCi, dakle, prilike uz odredenu rasklopnu snagu na mjestu ugradnje sklopke (Skso/Ska,, = konst), moCi Cemo konstatirati da je duljina opasne zone to veCa Sto je veCa rasklopna snaga na mjestu ugradnje sklopke, pa je radi toga i veCa vjerojatnost da sklopka zakaie, jer je vjerojatnost kvara po jedinici duljine voda konstantna. Osim toga se pokazuje da je povdjno odabrati sklopku neSto veCe rasklopne snage od one koja bi bila potrebna s obzirom na rasklopnu snagu u slufaju kratkog spoja na mjestu ugradnje sklopke.

e) Isklapanje malih induktivnih i kapacitivnih struja

Prilikom prekidanja struje magnetiziranja, odnosno isklapanja transformatora u praznom hodu, pojavljuju se veliki prenaponi radi prekida struje prije njenog prirodnog prolaza kroz nulu (sl. 4.90). To je posljedica male struje, koja omoguCuje brz porast otpora luka i pored toga Sto luk joS gori. GaSenjem luka prije nego Sto je struja postigla , vrijednost

nula ostaje u transformatoru akumulirana energija 2 L i2, gdje je , i 2 struja koja je tekla neposredno prije gaSenja luka. Ta energija mora se utroSiti u titrajnom krugu transformator-kapacitet (sl. 4.90a), pa treba da bude zadovoljena jednadiba

gdje je C kapacitet kruga, a V napon na kapacitetu. BuduCi da je kapacitet transformatora malen, mora napon postati velik (sl. 4.90b), pa se

Slika 4.90. Nadoknadna shema isklapanja transformatora u praznom hodu (a), te promjena struje i napona prije i nakon gaSenja luka u sklopki (b)

radi toga pojavljuju veliki prenaponi u slufaju isklapanja neopteretenog transformatora.

Zbog toga je povoljno - ako se radi o transformatoru koji dobiva napon s obje strane (transformator koji spaja dva dijela mreie s elektranama) - najprije iskloplti njegovu sklopku na strani viSeg napona, a tek onda onu na strani niieg napona, kako bi se prekidala veCa struja.

Do znatnih prenapona moie doCi pri isklapanju voda u praznom hodu, odnosno pri prekidanju kapacitivne struje. Ugasi li se konaEno luk nakon prolaza struje kroz nulu, na kapacitetu Ce ostati napon jednak naponu u trenutku gaSenja (sl. 4.91). Taj napon vlada na kontaktu sklopke na strani

I napon mreie

Slika 4.91. Isklapanje voda u praznom hodu: (a) nadoknadna shema spoja, @) promjena struje i napona prije i nakon gaSenja luka

voda. Napon mreie mijenja se i dalje, pa Ce medu kontaktima sklopke u najnepovoljnijem sluEaju vladati dvostruka tjemena vrijednost napoila mreie. Ako je, mebutim, elektrifna fvrstota medu kontaktima dovoljno porasla, neCe doCi do ponovog paljenja luka. Ukoliko nije postignuta dovoljna EvrstoCa, upalit Ce se luk ponovo. Ako je vod kratak, odnosno ako je kapacitet malen, luk se neCe ugasiti nakon prvog prolaza kroz nulu

A

" Slika 4.92. Promjena struje i napona za vrijeme isklapanja kratkog

neopterekenog voda

(sl. 4.92), nego tek onda kad napon postigne vrijednost napona mreie. U sluCaju isklapanja dugog voda, nasuprot tome, luk Ce se ugasiti nakon prvog prolaza kroz nulu (sl. 4.93), pa fe na vodu ostajati sve veCi napon. Ako ne bi postojali odvodnici prenapona na vodu, moglo bi doCi do proboja izolacije voda. Radi toga sklopke koje treba da prekinu kapacitivnu struju moraju prekidanje izvrSiti u vrlo kratkom vremenu i biti spmobne da sprijefe ponovo paljenje luka.

1 l v

I I v

Slika 4.93. Promjena struje i napona za vrijeme isklapanja dugog neopterdenog voda

Do slifne situacije kao pri isklapanju neopteretenog transformatora dolazi prilikom isklapanja voda koji je prikljufen na rasklopno postrojenje u kojemu postoji dozernna prigugnica (Petersenova priguSnica, sl. 4.94). Isklapanjem sklopke S neCe se prekinuti struja u sve tri faze isto-

, I ,

I dozemna priguinico

~likci 4.94. Shema spoja i ekvivalentna shema isklapanja rasklopnog postrojenja s priguSnicom

dobno, pa be npr. u fazi T teki struja i nakon Sto su lukovi pogaSeni u ostalim polovima sklopke. Tada se strujni krug moie prikazati nadoknad- dom shemom sa sl. 4.94b. Radi male struje doki ke do njena prekida prije prirodnog prolaza kroz nulu. Energija u magnetskom polju priguSnice utroSit ke se u krugu LCT, jer je sklopka isklopljena i u krugu nema kapaciteta CIr. Zbog malog kapaciteta CT (kapacitet transformatora i sabirnica) napon u krugu L-CT bit ke visok prema (4.188). To vrijedi medutim onda, ako je vod koji se isklapa posljednji od postojekih vodova ili ako je on jedini. U protivnom slufaju kapacitetu CT treba dodati kapacitet ostalih vodova, pa ke napon biti znatno manji.

f) Izvedbe sklopki

Prema izvedbi razlikujemo slijedeke tipove sklopki: zrafna sklopka, sklopka s magnetskim djelovanjem, uljna sklopka, malouljna sklopka, I

hidromatska (ekspanziona) sklopka i pneumatska sklopka. U njima se koristi jedno ili istodobno vEe sredstava za gGenje luka. To su: povekanje razmaka medu kontaktima, intenzivno produljenje luka djelovanjem magnetskog polja, strujanje plinova i tekukina uzduino ili popreEno .na luk, bilo da je strujanje posljedica djelovanja samog luka, bilo da se to ostvaruje pomoku neovisnog izvora energije, dodir luka s dielektrikom u uskim rasporima, podjela luka na viSe kratkih lukova. S obzirom na medij koji sudjeluje u gaSenju luka, razlikujemo sklopke s plinovitim (zrak, komprimirani zrak) i tekukim (ulje, voda) medijem. Radi visokih temperatura za vrijeme postojanja luka u sklopki, svi mediji sudjeluju u gaSenju kao plinovi ili pare, od kojih na gaSenje najviie utjere vodik radi visoke toplinske vodljivosti i velikog pada napona po jedinici duljine luka. Vodik I

ima, naime, oko 17 puta veku vodljivost, a izaziva oko 13,5 puta veki pad napona nego zrak. Radi toga se i upotrebljavaju ulje i voda kao medij za gaSenje luka.

1) Z r a E n e s k l o p k e

Luk, koji gori u atmosferi, produljuje se i mijenja svoj poloiaj radi djelovanja magnetskog polja koje se stvara oko njega, i radi uzgona to- plim zrakom koji se ugrijava lukom. Zbog toga su u zraEnim sklopkama potrebni znatni razmaci izmedu kontakata i uzemljenih dijelova, da ne bi za vrijeme trajanja luka doglo do kratkih spojeva bilo neposredno medu fazama, bilo preko metalnih dijelova kukiSta.

Radi toga se za visoke napone izvode zraEne sklopke samo kao ,rasta- vljaEi na s t u p u ~ , za napone 6 do najviSe 30 kV. GaSenje luka vrSi se produljenjem razmaka medu rogovima (sl. 4.95). Rasklopna snaga takvih I

rastavljaEa na stupu vrlo je malena. Rasklopna struja ne smije biti veka (Lit. 56) od

60 I = - A . . . (4.189) U

gdje je U nazivni napon mreie u kV. Prema tome rastavljaE na stupu moie se upotrijebiti za prekidanje struja praznog hoda transformatora i za isklapanje neopteretenih vodova. ,

' 300

~ l i k a 4.95. Rastavljar na stupu

2) S k l o p k e s m a g n e t s k i m p u h a n j e m

Ideju gaSenja luka magnetskim puhanjem prikazuje sl. 4.96. Struja koju treba prekinuti protjeEe kroz svitak. Na taj naEin ta struja proizvodi magnetski tok koji se zatvara preko polova N-S, medu kojima se nalaze kontakti sklopke. Magnetsko polje djeluje silom F na elektriEni luk, te ga potiskuje na rogove kontakta i tako ga produljuje. Veka duljina luka izaziva pojarano hladenje i deionizaciju. Vrlo vainu ulogu u ovom procesu treba pripisati brzom kretanju luka kroz miran zrak, Sto je analogno djelovanju ))protuvjetracc na nepomiEan luk.

Znatno poboljSanje se postiie ako se luk djelovanjem magnetskog polja dovede u uski raspor izmedu ploEa od izolacionog materijala (sl. 4.97). To poboljSanje posljedica je neposrednog dodira s hladnim izolacionim materijalom. S obzirom na vladanje luka, treba razlikovati Siroke i uske raspore. Uskirn se smatra raspor Eija je Sirina jednaka ili manja od promjera luka. Kad se luk nade u uskom rasporu, promijenit ke se njegov promjer, U liirokom rasporu, nasuprot tome luk gori kao u slobod-

nom prostoru. Napon luka po jedinici duljine, koji gori u uskom rasporu, moie se prikazati relacijom

a = us + 0,151 V / C ~ . . . (4.190)

gdje su: us pad napona (V/cm) nepomiEnog luka koji gori u uskom rasporu, v brzina luka u mls, i struja luka u A, a 6 Sirina raspora u m. Ovisnost veliEine us o Sirini raspora prikazana je na sl. 4.98.

Slika 4.96. Princip djelovanja Slika 4.97. Princip sklopke s uskim sklopke s magnetskim puhanjem rasporom

I

Slika 4.98. Ovisnost pada napona (u,) po jedinici duljine nepomirnog luka

o Sirini raspora !

Dalje poboljSanje moguCe je postiCi razbijanjem luka u viSe manjih lukova, koji gore u uskim rasporima, te produljenjem luka, Sto se postiie povoljnim konstruktivnim rjeienjem.

PRESJEK C-C

k J / Y \ \ / PRESJEK A-A

SLika 4.99. Izvedba komore za gaSenje luka produljenjem luka i suienjem raspora

Na s1.'4.99. prikazana je izvedba komore za gaSenje luka, u kojoj se luk 30 dulje traje, sve vEe produljuje i dolazi u sv,o uie raspore. Produ- ljenje luka postiie se pogodnim rasporedom otvora na izolacionim ploEama ili postavljanjem rogova na dno izolacionih ploEa. Na sl. 4.100. prikazana

Slika 4.100. Skica sklopke s cik-cak rasporedom otvora na izolacionim ploEama (razmak medu plorama karikiran)

je skica konstrukcije sklopke sa cik-cak rasporedom otvora na izolacionim. plofama, a na sl. 4.101. skica sklopke s rogovima, za skretanje luka medu izolacionirn plof ama.

Sklopke s magnetskim puhanjem i uskirn rasporima izvode se za napone do 24 kV i za rasklopne snage do 750 MVA.

izolaciona p(oEa s rogovima

V

Slika 4.101. Skica sklopke s rogovima za skretanje luka medu izolacionim plof ama

3) U l j n e s k l o p k e

Uljna sklopka najstariji je tip sklopke za visoki napon. Prekidanje struje vrSi se medu kontaktima u ulju (sl. 4.102). Kontakti triju polova smjeSteni su u zajednifki kotao. Luk gori u prostoru ispunjenom uljnim parama i plinovirna, na Sto se raspada ulje nakon isparavanja. Uljne pare

ulje --

Slika 4.102. . Princip djelovanja uljne sklopke (prikaz jednog

pols)

--- kontakt

potiskuju ulje i podiiu mu nivo u sklopki (sl. 4.103). Povekanjem razmaka medu kontaktima povekava se prostor ispunjen parama, Sto sve vise podiie nivo ulja, uz istodobno strujanje zraka kroz otvor na poklopcu sklopke, koji se nalazi iznad razine ulja. Ako je rasklopna mob sklopke dovoljna,

luk se mora ugasiti prije nego Sto bi pofelo ulje izlaziti kroz otvor na poklopcu. Povekanjem napona i rasklopne moki sklopke povekava se potreban volumen ulja, a time i volumen sklopke.

Za vrijeme gorenja luka naglo se Siri prostor ispunjen uljnim parama i ulje udara u poklopac i stijenke kotla, Sto moie - narofito ako su struje kratkog spoja velike - dovesti do oSteCenja poklopca ili kotla, a to moie izazvati eksploziju sklopke radi naglog isparenja ulja. Takva eksplozija dovodi do zapaljenja razljevenog i rasprSenog ulja, a festo i do potpunog uniStenja postrojenja. Moguka je, osim toga, i tzv. sekundarna eksplozija uljne sklopke. Ona ke nastati ako u slufaju stvaranja eksplozivne smjese plinova i zraka u sklopki iznad ulja dode do iskrenja bilo radi preskoka izolatora bilo radi otvaranja kontakata.

Slika 4.103. Prilike u uljnoj sklopki za vrijeme gorenja luka

Za viSe napone svaki pol uljne sklopke izvodi se u posebnom kotlu, da bi se sprijeEio kratak spoj medu polovima unutar sklopke i da bi se smanjila kolifina ulja. No i pored toga za jedan pol sklopke 220 kV potrebno je oko 20 t-ulja.

Glavna mana uljnih sklopki jest opasnost od eksplozije. Osim toga u ulju se stvara Eada kao posljedica gorenja luka, pa je potrebno redovito profiikavanje ulja. Upotreba negorivih izolacionih tekukina (npr. klori- ranog difenila) ne dolazi u obzir radi njihova raspadanja za vrijeme ga- Senja luka u agresivne kiseline, koje nagrizaju organske izolacione mate- rijale i omogukuju stvaranje vodljivog sloja na porculanskim izolatorima.

Povekanje rasklopne moki uljne sklopke postiie se ugradnjom komore za gaSenje na svaki pol sklopke (sl. 4.104), koja omogukuje intenzivno

I strujanje uljnih para uzdui luka. U trenutku otvaranja kontakta luk gori samo u komori za gagenje, u kojoj zbog toga poraste tlak. Daljnjim pomicanjem pomihog kontalita oslobada se otvor na komori za gaSenje kroz

I koji struje uljne pare i na taj nafin pomaiu deionizaciju. Djelovanje ! komore za gaSenje jeste to jafe, Sto je struja koju se prekida veka. Pri

malim strujama uljna sklopka s komorom za gaSenje djeluje kao obifna ! uljna sklopka. Daljnja je prednost uljne sklopke s komorom za gaSenje

ta, Sto komora preuzima na sebe pofetno poviSenje tlaka ulja, pa u znatnoj I mjeri rasterekuje poklopac i stijenke sklopke.

Da se djelovanje eventualne eksplozije uljne sklopke ogranifi na najmanji moguki dio rasklopnog postrojenja, potrebno ga je izvesti tako da kotao uljne sklopke bude zidom odvojen od ostalog postrojenja (sl, 4,105),

I 20 Visokonaponska rasklopna postrojenja 305

neporniEni kontakt

u/je

- pomifni kontakt

Slika 4.104. Komora za ga5enje u Slika 4.105. SmjeStaj uljne sklopke uljnoj sklopki u rasklopnom postrojenju

Radi svih nabrojanih nedostataka danas se u vetini zemalja ne proizvode uljne sklopke, iako joS irna starih postrojenja s takvim sklopkarna. Engleske i sjevernoameriEke tvornice jog i danas proizvode uljne sklopke i za vrlo visoke napone.

4) M a l o u l j n e s k l o p k e

Da se izbjegnu opasnosti od eksplozije, a iskoriste dobra svojstva ulja kao medija za gaSenje luka, konstruirane su tzv. malouljne sklopke, u kojima ulje ne sluii za izolaciju medu fazama i prema masi, V& samo za

Slika 4.106. Princip djelovanja malouljne sklopke

gaienje luka. Na taj naEin koliEina ulja iznosi tek mali dio koliEine koja je potrebna u uljnoj sklopki. Izolacija prema uzemljenim dijelovima i

medu polovima tada je porculan ili neki drugi kruti izolacioni materi~al. U svim malouljnim sklopkama djelovanjem luka i ulje i u l ~ n e pare dolaze pod tlak, i u pogodnom trenutku struje uzdui ili popreEno na luk produ- ljujuCi ga, odvodeCi ionizirane plinove i regenerirajuei prostor medu kontaktima. Princip rada malouljne sklopke prikazan je na sl. 4.106. Nepo- sredno nakon otvaranja kontakata luk gori u zatvorenoj komori za gaHenje luka, zbog isparavanja ulja u komori raste tlak, koji Ce dovesti do intenzivnog strujanja kroz otvor Eim ga pomiEni kontakt oslobodi, jer tada zbog naglog sniienja tlaka dolazi i do naglog isparavanja ugrijana ulja.

Postoji niz izvedaba malouljnih sklopki. U nekima je strujanje ulja i plinova pod tlakom ovisno samo o poloiaju pomiEnog kontakta (sl. 4.107. i 4.108), dok je u drugima ovisno o tlaku u lromori (sl. 4.109). Otvaranjem kontakta (sl. 4.107) najprije se oslobadaju otvori koji omoguCuju strujanje popreEno na luk, a zatim oni koji dovode do uzduinog strujanja. PoveCani tlak u komori za gaSenje s diferencijalnim stapom (sl. 4.108) podiie stap, radi Eega se povisuje tlak u prostoru iznad stapa. To povigenje tlaka dovodi do strujanja ulja Eim pomiEni kontakt oslobodi otvor na vrhu d ~ f e - rencijalnog stapa. Na sl. 4.109. prikazana je komora koja omoguCuje strujanje kad tlak unutar komore poraste toliko da svlada silu elastirnog prstena koji pritiskuje komoru i zatvara otvore za strujanje.

*renc[jolni

stap

Slika 4.107. Izved- Slika 4.108. Izvedba komore za gaSenje malo- ba komore za ga- uljne sklopke s diferencijalnim stapom genje malouljne sklopke s popref- nim i uzduinim

strujanjem

Slika 4.109. Izvedba rnalouljne sklopke s elastifnorn kornororn

za gaSenje

5) H i d r o m a t s k e s k l o p k e

Hidromatske sklopke u principu su malouljne sklopke s elastiEnom komorom (sl. 4.109), u kojima je medij za gaSenje luka voda mjesto ulja. I

Vodi se dodaje u malom postotku sredstvo za sprgavanje smrzavanja (glikol), koje osim toga povebava koliEinu para za vrijeme trajanja luka, Sto povoljno utjeEe na njegovo gaSenje. Radi ograniEene izolacione spo- sobnosti vode potrebno je na samoj sklopki predvidjeti dodatne noieve koji se otvaraju kad pomiEni kontakti sklopke dostignu krajnji poloiaj (sl. 4.110). Radi vodljivosti vode moie prerano do6i i do luka medu kontaktima prilikom uklapanja. Ta je opasnost to ve6a, Sto je napon vili. Radi toga se hidromatske sklopke za napone iznad 10 kV izvode s posebnim uredajem za dovodenje vode u komoru samo za vrijeme isklapanja. U uklopljenom stanju pomiEni kontakt pritiskuje stap za dovodenje vode u komoru za gaSenje (sl. l l l a ) . Prilikom isklapanja pomiEni kontakt naglo kreCe, a s njim i dotada pritisnuti stap, koji 6e ubaciti vodu u komoru za gaSenje (sl. l l lb) .

Hidromatske sklopke izvode se za napone do 60 kV.

6) P n e u m a t s k e s k l o p k e I

U pneumatskim sklopkama luk se gasi pomo6u komprimiranog zraka, koji struji uzdui ili popreEno na luk. Komprimirani zrak proizvcdi se u posebnom kompresorskom uredaju. !

Slika 4.110. Vanjski iz- gled hidrornatske sklopke

Q/ bJ C l

Slika 4.111. Djelovanje,stapa za dovodenje vode u kornoru za gaSenje za vrlleme isklapanja hidromatske sklopke

Na sl. 4.112. prlkazana je komora za gaSenje luka komprirniranlm zrakom, u kojoj zrak struji okomito na luk, a na sl. 4.113. komora u kojoj zrak struji uzdui luka. Otvaranjem pomifnog kontakta (sl. 4,112) zrak struji na mjesto luka, produljuje luk i nakon prolaza struje kroz nulu u cijelom prostoru medu kontaktima uspostavlja se ista probojna EvrstoCa. Radi toga se komore s takvim strujanjem zraka Eesto upotrebljavaju za sklopke do 15 kV, ali je njihova upotreba za viSe napone nepogodna radi velikog potroSka zraka i poteSkoCa pri ostvarenju dovoljnih razmaka medu kontaktima. Izvedba prema sl. 4.113. upotrebljavana je u poEetku

Slika 4.112. Skica komore za gaSenje luka komprimiranim zrakom u kojoj

zrak struji okomito na luk

Slika 4.113. Skica komore za gaSenje luka komprimiranim zrakom, u kojoj zrak struji uz-

dui luka

razvoja pneumabkih sklopki, no kasnije se preSlo na izvedbu prikazanu na sl. 4.114. U toj izvedbi luk neposredno nakon otvaranja kontakata gori u komprimiranom zraku, ali p0teSkot.e brtvenja ograniEuju tlak na 14 do 15 at. Pove6anjem brzine kontakata smanjuje se trajanje luka, Sto se postiie povdanjem broja komora za gaienje, spojenih u seriju, Sto se normalno upotrebljava za viSe napone (60 kV i viSe).

Slika 4.114. Skica komore za gaSenje luka komprimiranim zrakom s dva pomiEna kontakta i gorenjem luka u atmosferi

g) ViSestruko prekidanje strujnog kruga

Za gaSenje luka potrebno je, osim intenzivnog hladenja, i Sto brie produljenje luka, a Sto se postiie Sto briim pomakom kontakata. B~zina pomaka treba da bude to vda, Sto je v d i povratni napon i Sto je veki nazivni napon sklopke. Brzina pomaka ograniEena je tromo5t.u pomiEnog kontakta, ali se brzina povetanja razmaka medu kontaktima moie postiti viSestrukim prekidanjem, pri Eemu se prekidna mjesta spajaju u seriju.

Slika 4.115. Skica komore za gaSenje luka komprimiranim zrakom s dva pomiha kontakta

Na taj naein brzina produljenja luka postaje onoliko puta ve6a od brzine pomaka kontakata, koliko ima prekidnih mjesta. Maksimalna rasklopna mot. sklopke s viSestrukim prekidanjem postiie se samo onda, ako se povratni napon jednoliko podijeli medu sva kontaktna mjesta. To se postiie postavljanjem kapaciteta ili visokoomskih djelatnih otpora paralelno prekidnim mjestima (sl. 4.116). Da bi se prekinuo ostatak struje koja

Slika 4.116. Shema spoja visokonaponskih djelatnih otpora u sklopci s viSestrukim prekidanjem

nakon gaSanja luka teEe kroz otpoe, potreban je u seriju spojeni rasta- vljaE koji 6e se otvoriti neposredno nakon gaSenja luka.

Pored nazivnog napona i nazivne struje, nazivna rasklopna mot glavna je karakteristika sklopke. Rasklopna mot. tropolne sklopke definirana je kao zbroj rasklopnih moCi triju polova. BuduCi da su polovi medusobno jednaki, rasklopna moi. sklopke odredena je relacijom

gdje su U, linijski napon mreie na mjestu ugradnje sklopke, a I, efektivna vrijednost struje u trenutku otvaranja kontakta. VeliEina struje I , odreduje se prilikom ispitivanja sklopke iz oscilograma struje (sl. 4.117).

U trenutku otvaranja kontakta izmjeniEna komponenta ima tjemenu vrijednost I,, a istosmjerna vrijednost I,. Efektivna vrijednost struje iznosi

TABLICA 4.15

Preporuka IEC za normiranje sklopaka (iz 1957. godine)

~az ivn i , . 1 ~~~~~~~a napon snaga kV MVA

Linijski napon Up dobivamo iz pretpostavke da je prekidni napon jednak faznom naponu.

Nazivne rasklopne moki sklopaka normirane su. U tab. 4.15. navedene su DIN-norme, a u tab. 4.16. IEC-preporuke za visokonaponske sklopke.

Sklopka radena za viSi napon moie se upotrijebiti u mreii niieg napona, ali pri tome treba uzeti u obzir smanjenje njezine rasklopne moki. U protivnom sluEaju uz smanjenje napona, a uz nepromijenjenu rasklopnu mot, povekala bi se struja koju sklopka ne bi mogla prekinuti. Unutar najviSeg (U,) i najniieg napona (Ud) sklopka ima nazivnu rasklopnu mot uz povekanje rasklopne struje sa smanjenjem napona (sl. 4.118). Pri manjim naponima rasklopna mot sklopke smanjuje se proporcionalno s naponom, jer sklopka nije sposobna da prekine veku struju.

Sklopka mora da ima nazivnu rasklopnu mot za svaki induktivni faktor snage izmedu 0,15 i 1,O. Osim toga sklopka mora biti sposobna da pri

Nazivna struja A

TABLICA 4.15.

NjemaEkc norme za sklopke (DIN 43610, iz VIII. 1951 godine)

I Nazivni 1 Do~uStene era: 1 Nazivna 1 I nice napona rasklop. snaga I I V - I MVA I Nazivna struja A I

nazivnom naponu uklopi nazivnu uklopnu struju, koja je jednaka 1,8 fi- strukoj nazivnoj rasklopnoj struji.

Sklopke upotrebljene za brzo ponovo uklapanje moraju biti sposobne da nakon prekidanja i ponovog uklapanja isklope struju koja odgovara nazivnoj rasklopnoj moti sklopke.

Buduti da je mogutnost gaSenja luka ovisna o vlastitoj frekvenciji, o njoj je ovisna i rasklopna moC sklopke. Ako je sklopka gradena i ispitana za rasklopnu mot S, uz faktor amplitude yo (4.166) i vlastitu frekvenciju

mreie fp,, njezina rasklopna moh, uz drugi faktor amplitude (y) i drugu vlastitu frekvenciju (f,), odreduje se iz relacije

gdje je a konstanta ovisna o upotrebljenom mediju za gaSenje luka (za komprimirani zrak a 2,7 kHz, a za ulje a B 170 kHz). Primjer ovisnosti rasklopne moCi sklopke o vlastitoj frekvenciji mreie prikazan je na sl. 4.119.

Slika 4.117. Odredivanje rasklopne struje iz oscilograma struje kratkog spoja (t, momenat otva-

ranja kontakta)

Slika 4.118. Ovisnost rasklopne mo6i (S) i rasklopne struje- ( I ) o

naponu mreze

Slika 4.119. Primjer ovisnosti rasklopne moCi sklopke o vlastitoj frekvenciji mreie (Lit. 73)

Da bismo definirali vremena koja karakteriziraju rad sklopke, posluiimo se dijagramom sa sl. 4.120. Vrijeme isklapanja moiemo podijeliti na vlastito vrijeme isklapanja i na trajanje luka. RaEuna se da isklapanje porinje od trenutka kad sklopka dobije komandu za isklapanje. Analogno vrijeme uklapanja moiemo podijeliti na vlastito vrijeme uklapanja i na trajanje luka, koje je znatno krate od trajanja luka za vrijeme isklapanja. Ako se radi o brzom ponovom uklapanju, treba razlikovati vrijeme prekida (od rastavljanja do ponovog dodira kontakata) i vrijeme beznapon-

poroioj komanda za

zatwrena sklopka dodcr kontakata castavljonje - - - kontakata

komando z a hvnafno 99- do+ luka - - -. o t m n a --

C vrijeme pmkido

sklopka

vrtjeme - isklopanfb

Slika 4.120. VremensM dijagram poloiaja kontakata sklopke za vrijeme isklapanja i ponovnog uklapanja

vrijeme uklUpar!ja

beznaponska pauza I

vladtto wue - - 2s isklapponja

- t rapqe

luka - L

vlasttfo vrijeme - - - uklwanja

b

t r ~ j a n j s - - luka

4.4. MJERNI TRANSFORMATORI

Uredaji za mjerenje i zaStitu u visokonaponskirn postrojenjima ne pri- kljuEuju se neposredno na vodove visokog napona, jer bi takav prikljuEak - kad bi i bio izveden - traiio izgradnju vrlo slrupih mjernih instrumenata i releja radi visokih napona (izolacija, dimenzije instrumenata i releja) i velikih struja (presjeci vodifa, sile medu voditima). Da se to izbjegne, upotrebljavaju se mjerni transformatori kojima je zadatak da pogonske struje i pogonske napone transformiraju na veliEine koje omogu- Cuju upotrebu instrumenata i releja izgradenih za nazivne struje od 5 A odnosno 1 A, i za nazivne napone od 100 V (u starijim rasklopnim postrojenjima moie se naCi naponske mjerne transformatore za nazivni napon 110 V).

Razlikujemo strujne i naponske transformatore. Prvi sluii za transformaciju struje od velifine koja protjeEe kroz vod, generator ili transformator, na veliEinu koja se moie pustiti kroz instrument ili relej. Druga vrsta mjernih transformatora - naponski - transformiraju visoki napon na onaj, koji mogu izdriati uredaji za mjerenje i zaStitu.

B. Stfujni mjerni transformatori

a) Djelovanje

Strujni mjerni transformatori principijelno su izvedeni kao svaki transformator sa ieljezom, a sastoje se od primarnog i sekundarnog namota, te od ieljezne jezgre od limova (sl. 4.124a). Primarni namot prikljuEen je u seriju s potrosaEima, odnosno s generatorima, pa struja kroz taj namot praktiEki ne ovisi o prilikama na sekundarnoj strani. Na sl. 4.124b prikazana je ekvivalentna shema strujnog transformatora, dok je na sl. 4.124~ prikazana ekvivalentna shema za prijenosni omjer 1 : 1.

Promotrimo prilike u strujnom mjernom transformatoru s prijenosnim omjerom 1 : 1. Na sekundarne stezaljke prikljuEen je mjerni instrument ili relej irnpedancije Z, a kroz primarni namot teEe struja I,. Dio struje I, potreban je za odriavanje magnetskog toka, pa mora biti

1, - I. = 1, . . . (4.194)

gdje su I, struja magnetiziranja, a I, struja u sekundarnom namotu. Rela- cija (4.194) vrijedi za prijenosni omjer 1 : 1, dok za prijenosni omjer n, : n, vrijedi

1, nl - I. n, = b n2 . . . (4.195)

Da bi kroz impedanciju Z, prikljuEenu na sekundarne stezaljke, protekla struja I,, potrebno je da na stezaljkama vlada napon U,, koji je jednak 1,Z. Elektromotorna sila E, ve6a je za pad napona u reaktanciji Z, od napona U,. 0 potrebnoj veliEini elektromotorne sile ovisi indukcija u ieljezu, prema relaciji, koja vrijedi za sinusni napon,

Slika 4.124. Shema spoja (a), ekvivalentna shema spoja (b) i ekvivalentna shema spoja (c) uz prije-

nosni omjer 1:l strujnog transformatora

gdje su f frekvencija (5-9, a q (me) presjek ieljeza u jezgri za koju je - prema krivulji magnetiziranja za upotrebljenu vrstu ieljeznih limova - potrebna odredena struja magnetiziranja I,. Struja magnetiziranja za promatrani strujni transformator i za konstantnu primarnu struju ovisi, dakle, samo o impedanciji Z, odnosno pri istim prilikama o naponu U,; pa. vrema tome i elektromotorna sila E, i napon U,, ovise takoder samo o im- hedanciji Z. UsporedujuCi strujni transformator s transformatorom snage moiemo konstatirati razliku, koia je posljedica naEina prikljuEka. Trans- - - formator snage prikljuEen je piraielno potrogaEima, odnosnb generatorima, pa promjene na sekundarnoj strani praktiEki ne utjeEu na visinu napona na primarnim stezalj kama. Prema tome je struja magnetiziranja praktiEki neovisna o prilikama na sekundarnoj strani transformatora. S druge pak strane, napon na sekundarnoj strani transformatora snage - ako zanemarimo pad napona u transformatoru - ovisi samo o narinutom naponu na primarnoj strani, dok u strujnom mjernom transfomaturu - ako analogno zanemarimo struju magnetiziranja - struja u sekundarnom namotu ovisi samo o struji u primarnom namotu (koju bi po analogiji mogli nazvati narinutom strujom).

Iz tih razlika slijedi i razliEito vladanje tih dviju vrsta transformatora u praznom hodu i kratkom spoju. U praznom hodu kmz primarni namot transformatora snage teEe struja magnetiziranja, koja ovisi o naponu na koji je prikljuEen primarni namot. Pri praznom hodu strujnog transformatora - otvoren sekundarni namot - kroz primarni namot teEe struja

I, koju trebaju potroSaei, odnosno koju proizvode generatori. U sekundarnom namotu nema struje, pa nema ni protjecanja koje bi se suprotstavilo protjecanju primarne struje. Radi toga ukupna primarna struja sluii za magnetiziranje jezgre, Sto uz I, = 0 izlazi i iz relacije (4.194), odnosno (4.195), jer je sada I, = I,,. Tolika struja magnetiziranja - kad primarna struja ostane u granicama nazivne struje strujnog transformatora - dovest Ce do znatnog poveCanja indukcije u ieljeznoj jezgri, Sto Ce s jedne strane uzrokovati povefanje gubitaka u ieljezu, a s druge povigenje napona na stezaljkama strujnog transformatora.

Da bismo kvalitativno prikazali promjenu napona, podimo od petlje histereze (sl. 4.126a). I sada imamo situaciju koja se razlikuje od one u ufinskim transformatorima, gdje su tok i elektromotorna sila sinusni, dok struja magnetiziranja sadrii, osim osnovnog vala, i valove trostruke i viiih frekvencija. Nasuprot tome, u strujnom je transformatoru struja I,, pa je prema izloienom i struja magnetiziranja I, u praznom hodu sinusna. Zato tok i elektromotorna sila ne mogu biti sinusni radi oblika krivulje magnetiziranja, odnosno petlje histereze. Radi nagle promjene toka u podruEju u kojem je tok blizu vrijednosti nula, dolazi do znatnih napona, kako je polrazano na sl. 4.126. Napon na sekundarnim stezaljkama bit Ce to veCi, bto je veki broj amperzavoja primarne strane, Sto je veCi presjek ieljezne jezgre (za istu indukciju veCi tok!) i Sto je manja sekundarna nazivna struja (viie zavoja sekundarnog namota!).

Jedino efikasno sredstvo sprefavanja takvih poviienja napona jest: ne ostavljati otvoren sekundarni namot strujnog transfonnatora.

Nasuprot tome nema nikakve opasnosti za strujni transformator ako su sekundarne stezaljke kratko spojene. Tada je elektromotorna sila u transformatoru vrlo malena, jer ona treba da iznosi upravo koliki je pad napona u sekundarnom namotu. Radi toga je i struja magnetiziranja malena. Sekundarnu struju moiemo prema (4.195) prikazati relacijom

pa kad je I, S 0, Sto nastaje kad su sekundarne stezaljke kratko spojene, sekundarna struja u promatranom strujnom transformatoru ovisi samo

I Slika 4.125. ~ektorski dijagram struja i napona u strujnom

transformatoru

PoveCanje gubitaka dovodi do ugrijavanja jezgre. Strujni transformator s vise amperzavoja moie se toliko ugrijati da izgori izolacija i da ieljezni limovi izmijene magnetska svojstva, fime on, s obzirom na tarnost mjerenja, postaje neupotrebljiv dok se ne promijeni ieljezna jezgra. Ugri- javanje ieljezne jezgre moiemo pribliino odrediti iz relacije (Lit. 48)

gdje su V f gubici u ieljezu (Wlkg) pri indukciji u praznom hodu. Izraz (4.197) vrijedi uz pretpostavku da nema odvodenja topline u okolinu, pa. prema tome daje nepovoljniju sliku od one koju treba ofekivati u stvarnosti.

Napon na stezaljkama transformatora zna porasti toliko da moie ugro- ziti izolaciju strujnog transformatora, i dovesti u opasnost posluino osoblje. Elektromotorna sila, a prema tome i napon na sekundarnim stezaljkama jer se radi o praznom hodu, odredeni su relacijom

Slika 4.126 Primarna struja (i), tok (@) i elektromotorna sila (e) sekundarno otvorenog strujnog transformatora, te tok (W) i elektromotorna sila (e') sekundarno krat-

kospojenog transformatora 21 Visokonaponska rasklopna postrojenja 321

o primarnoj struji. To vrijedi tim taEnije Sto je veCa nazivna snaga strujnog transfonnatora. Ona, dakle, u normalnom pogonu - i pored kratko- spojenih sekundarnih stezaljki - nete postati bitno veta od struje koja f e tehi kroz sekundarni namot, kad je na njegove stezaljke prikljuEena reaktancija Z, konaEne velirine. Strujni transformator moie, dakle, trajno ostati u pogonu s kratkospojenim sekundarnim stezaljkama.

To, medutim, nije sluEaj s uEinskim transformatorom, jer fe kroz njegov sekundarni namot tada protjecati znatno veCa struja nego u normalnom pogonu (i do 20 puta v d a , Sto ovisi o reaktanciji transformatora), a to bi sigurno dovelo do nedopuStenog ugrijavanja.

b) Taznost strujnih transfonnatora

Razlikujemo strujnu i kutnu pogreSku strujnih transformatora. Strujna pogreika u postocima odredena je relacijom

K I 2 - I l A i = 100°/o . . . (4.200)

I1

gdje je K prijenosni omjer (omjer primarne i sekundarne nazivne struje), dok su I, i I , apsolutne vrijednosti primarne i sekundarne struje. Kutna pogreSka (8) definirana je kutom izmedu primarne i sekundarne struje (sl. 4.125). Strujna pogreSka je pozitlvna ako je A i (4.200) pozitivno, dok je kutna pogreSka pozitivna ako sekundarna prethodi primarnoj struji.

Klasa taEnosti strujnog transformatora jednaka je dopuStenoj apsolutnoj strujnoj pogreSci u postocima pri nazivnoj snazi i 120°/o nazivne primarne struje. Treba naglasiti da je dopuStena strujna pogreSka jednaka i za nazivnu struju i za 1200/0 od nazivne struje. Tako npr. strujni transformator klase taEnosti 1 ima dopuStenu strujnu pogregku od * 1°/o za 120°/o nazivne stmje. Prema preporukama IEC (iz 1966. godine) razlikujemo slijedeee klase taenosti strujnih transformatora: 0,l; 0,2; 0,s; 1, 3 i 5. Za pojedine klase taEnosti propisane su dopuStene pogreSke u ovisnosti o struji optereeenja. DopuStene stmjne pogreSke prikazane su na sl. 4.127a, a dopuStene kutne pogreSke na sl. 4.127b. Za klase 3 i 5 greSka ne smije biti vefa od 3,0010 odnosno 5,00/0 za podruEje od 0,5 I,, do 1,2 I , , dok za podruEje ispod 0,5 I, preporuke ne odreduju dopuStenu strujnu pogregku. Za klase 3 i 5 granice kutnih pogreSaka preporukama nisu og- ranif ene.

PogreSke strujnih transformatora ne ovise samo o struji nego i o veli- Eini impedancije prikljuEene na sekundarne stezaljke, te o faktoru snage te irnpedancije. Prepomke IEC preciziraju da propisane granice pogre- Ske vrijede aka se prikljurena impedancija kreCe izmedu '14 do 4/4 nazivne impedancije (nazivnog tereta) strujnog transformatora, te ako je faktor snage prikljurene impedancije cos cp = 0,8. Za strujne transformatore klase 3 i 5 granica se kreke izmedu 2/4 i 414 nazivne impedancije.

Jedna od karakteristika strujnog transformatora jest prijenosni omjer koji je definiran omjerom nazivne primarne i nazivne sekundarne struje. Imamo npr. strujni transformator prijenosnog omjera 50015 A. To medut~m ne znaEi da je omjer broja zavoja u istom omjeru, tj. 1 : 100, vet da je uz greSku koja je definirana klasom tarnosti - sekundarna struja 100 puta manja od primarne. Da bi se, naime, Sto viSe eliminirao utjecaj struje

magnetiziranja, omjer broja zavoja izvodi se neSto. manji od omjera nazivnih struja. Ako je npr. za navedeni prijenosni omjer struja strujni transformator izveden s omjerom broja zavoja 1 : 99, sekundarna struja Ce biti i a oko 10/o veCa nego u sluraju kad bi omjer zavoja bio 1 : 100.

Slika 4.127. Dozvoljene strujne i kutne pogreSke strujnih transformatora prema njematkim

propisima

Kad bi strujni transformator bio izveden s omjerom zavoja koji je jednak prijenosnom omjeru struja, strujna pogreSka bi uvijek bila negativna (crtkana krivulja na sl. 4.128). Smanjenjem broja zavoja sekundarnog namota, krivulja koja prikazuje ovisnost pogreSke o opterehenju po- m i 2 se prema podruEju pozitivne pogreSke (puno izvurena krivulja na sl. 4.128).

Da ukaiemo na ovisnost pogreike strujnog transformatora o faktoru snage prikljuEene impedancije, posluiimo se sl. 4.129, koja se osniva na vektorskom dijagramu struja (sl. 4.125). Ako zamislimo da je na stezaljke sekundarnog namota prikljuEena impedancija konstantnog iznosa, ali pro- mjenljivog faktora snage cos p, elektromotorna sila E uz konstantnu primarnu struju ostat Ce nepromijenjena, pa se ni struja magnetiziranja I, nece mijenjati. Fazni pomak tp izmedu E i I, ostat Ce takoder nepromijenjen. Vrh vektora struje I,, koja ostaje po iznosu konstantna, opisivat Ce krug sa srediStem u ishodiStu 0, pa Ce se na tom krugu nalaziti i vrh vek-

Slika 4.129. Ovisnost strujne pogreSke o faktoru snage impedancije sekundarne

strane stmjenog transfonnatora

Slika 4.128. Utjecaj smanjenja broja zavoja sekundarnog namota

tora I:, koji je jednak razlici izmedu I, i I,. Ako se promijeni kut q, struja I,' zatvarat Ce nov kut p sa smjerom elektromotorne sile, a to Ce odredivati i novu taEku na krugu 1. Ako sada nacrtamo krug 2 sa sredigtem u A (vrh vektora struje magnetiziranja), ali sa istim polumjerom kao i krug 1 (veli- Eina struje I,), razmak izmedu krugova u smjeru struje 1,'predstavljat Ce veliEinu strujne pogregke, jer kad ne bi postojala pogreska, bilo bi I,' = I,. Najvefa strujna pogreika pojavit Ce se kad bude 9 = y, dakle pri izrazito induktivnom optereCenju strujnog transformatora.

c) Snaga strujnog transformatora

Prema (4.196) elektromotorna sila u sekundarnom narnotu jest

E, = 4,44 n, f q B V . . . (4.201)

pa uz struju I,, snaga koja se prenosi na sekundarnu stranu iznosi

Potrebna snaga na sekundarnoj strani strujnog transformatora moie se prikazati relacijom

P, = IZ2 (2, + 2) . . . . (4.203)

gdje su 2, i Z impedancije definirane na sl. 4.124. PoveCanjem, dakle, impedancije prikljuEene na sekundarne stezaljke povetava se i potrebna snaga koju transformator mora da prenese na sekundarnu stranu. TO praktiEki znaEi da je za veCi broj mjernih instrumenata i releja priklju- Eenih na sekundarnoj strani strujnog transformatora potrebna i veCa snaga (oni se uvijek spajaju u seriju, jer se tako osigurava protjecanje iste struje kroz sve prikljuEene instrumente i releje). Da bi se tada odriala pogreSka unutar dopuStenih granica, mora struja magnetiziranja ostati malena, Sto se postiie malom indukcijom B, pa je potrebno radi veCe snage strujnog transformatora poveCati presjek q ieljezne jezgre. Prema tome konstrukcija strujnog transformatora ovisi o potrebnoj snazi na sekundarnoj strani.

I MoguCnost prijenosa snage na sekundarnu stranu vet izvedenog struj-

nog transformatora ovisi o produktu indukcije B i struje I,, jer su sve ostale veliEine u (4.202) za izvedeni transformator konstante. Ovisnost

I

snage strujnog transformatora o indukciji B, odnosno o elektromotornoj sili E, (ona je proporcionalna s indukcijom), moie se uoEiti pomoCu kri- !

I vulje magnetiziranja (sl. 4.130). Razmatranje taEno vrijedi uz pretpostavku da je struja magnetiziranja I, u fazi sa strujom I,. Promatrajmo, dakle,

I strujni transformator kroz Eiji primarni namot protjeEe struja I,, te pove- Cavajmo postepeno impedanciju Z. Za malu impedanciju bit Ce potrebna

I i mala elektromotorna sila, prema tome i mala indukcija B,, te mala struja magnetiziranja I, (sl. 4.130a). Snaga P, (4.202) proporcionalna je povrSini pravokutnika osnovice I , i visine B,. PoveCanjem impedancije Z (sl.

i 4.130b) raste indukcija, ali i pored smanjenja struje I, raste snaga koja se prenosi na sekundarni namot. Taj porast snLa,ge P, postiiat te se sve dok

I porast indukcije ne bude kompenziran porastom struje magnetiziranja. Daljnjim porastom impedancije Z (sl. 4.130c), a radi zasikenja ieljezne

i jezgre, naglo ke rasti stmja magnetiziranja, pa be sekundarna smga po-

Kao Sto se vidi, o sekundarno prikljuEenoj impedanciji ovisi struja magnetiziranja, pa prema tome i pogreSka strujnog transformatora. Radi toga je prilikom odredivanja karakteristika strujnog transformatora potrebno znati kakvi fe instrumenti ili releji i koliko Ce ih biti prikljuEeno na sekundarnu stranu strujnog transformatora, jer o tomu ovisi njegova konstrukcija. Nazivnu sekundarnu snagu strujnog transformatora, Sto je

Slika 4.131. Primjer ovisnosti sekundarne snage (P2) stmjnog transformatora o elektromotornoj slici (E2) odnosno o indukciji (B)

Slika 4.130. Prikaz sekundarne snage strujnog transformatora u ovisnosti o prikljutenoj impedanciji na sekundarnim stezaljkama uz pretpo-

stavku da je II u fazi s I,,

stajati sve manja, dok za Z = oo ne postane jednaka rnuli. Na sl. 4.131. prikazan je primjer ovisnosti sekundarne snage o elektromotornoj sili. Treba napomenuti da dijagrami na sl. 4.130. s obzirom na struje prikazuju odnose za prijenosni omjer 1 : 1. Za drugi prijenosni odnos trebalo bi umjesto sa stru jama, raEunati s amperzavo jirna.

maksimalna snaga do koje se moie opteretiti strujni transformator ako se ieli ostati u granicama pogreike, moie se definirati na dva naEina: stariji je pomofu nazivne impedancije Z, koja se maksimalno smije prikljuEiti na sekundarne stezaljke (nazivnu impedanciju nazivamo i nazivnim bre- menom) i noviji, pomoCu nazivne snage. Nazivna snaga definirana je relacijom

P,, = IZn2 Z, VA ' . . . (4.204)

gdje je I,, nazivna sekundarna struja.

d) Vladanje strujnog transformatora pri poveeanoj primarnoj struji

Za vladanje strujnog transformatora u pogonu nisu vaine samo njegove karakteristike opterefenja do nazivne struje, veC i karakteristike strujnog transformatora kad kroz primarni namot protjeEu struje znatno vefe od naziunih.

PoveCanjem primarne struje, uz konstantnu impedanciju na sekundarnoj strani, raste pogreSka strujnog transformatora. Ako prirnarna struja toliko naraste da indukcija znatno prede koljeno na krivulji magnetiziranja, porast sekundarne struje bit Ce proporcionalan s porastom primarne struje, jer tre se tada strujni transformator vladati kao transformator bez ieljeza. Sekundarna struja ne teii, dakle, k nekoj graniEnoj vrijednosti. Ovisnost sekundarne struje o primarnoj prikazana je na sl. 4.132. Na ordinati je relativna sekundarna struja (omjer izmedu stvarne, I,, i nazivne sekundarne struje I,,), a na apscisi relativna primarna struja (omjer izmedu stvarne, I,, i nazivne primarne struje I,,), da bi se eliminirao utjecaj prijenosnog omjera. Na sl. 4.132. oznaEeno je podruEje nazivnih struja (I,lI,, = 1 i I,lI,, = 1). Crtkani pravac predstavljao bi ovisnost relativnih struja, kad bi strujna pogreika bila jednaka nuli (A i = O), odnosno kad bi relativne struje bile jednake. Ovisnost prikazanu na sl. 4.132. nazivamo i nadstmjnom karakteristikom strujnog transformatora.

Vladanje strujnog transformatora u podruEju struja iznad nazivne karakterizirano je strujnimviSekratnikom (n). To ie vigekratnik primarne nazivne struje (odnosno relativna primarna struj a I,/I,,), pri ko j emu stru j - na pogreSka, uz sekundarno prikljuEenu nazivnu impedanciju, iznosi 10°/o.

Slika 4.132. Ovisnost relativne sekundarne struje (12/11,2) o relativnoj primarnoj struji

f (Ii/Ini). Crtkani pravac vrijedi za strujni

transformator bez strujne pogreSke

Pri odredivanju strujnog viSekratnika moiemo upotrijebiti nadstrujnu karakteristiku strujnog transformatora. Na sl. 4.133, osim pravca A i = 0 koji prikazuje ovisnost relativnih struja transformatora bez strujne pogre- Ske, ucrtan je i pravac za negativnu strujnu pogreSku od 10°/o (A i = 10°/o), koji je dobiven smanjenjem ordinata pravca Ai=O za 10°/o. Apscisom taEke u kojoj se sijete nadstrujna karakteristika s pravcem A i = 10°/o odreden je strujni vEekratnik. Za strujne transformatore, kojih su nadstrujne karakteristike prikazane na sl. 4.133a i 4.133b, iznosi n = 4 odnosno n = 10.

gdje je Z, stvarno prikljuEena impedancija. Pribliino relacija vrijedi, jer s prikljufkom manje impedancije postaje i potrebna elektroniotorna sila manja, a time i struja magnetiziranja, Sto izaziva i manju pogresku. U stvarnosti dolazi do neSto veCeg strujnog viSekratnika (10 do 20°/o) nego Sto se dobiva prema (4.205) radi toga, jer struja magnetiziranja nije proporcionalna s elektromotornom silom. Na sl. 4.134.,' prikazane .su nadstrujne karakteristike strujnog transformatora za nazivno breme Z, = 3,6 9, iz kojih je vidljiv utjecaj bremena na strujni viSekratnik..

In1

Slika 4.134. Ovisnost strujnog viSe- Slika 4.135. Prirnjer promjene hmpedan- kratnika o bremenu na sekundar- cija brojila i nadstrujnog releja u slu- noj strani strujnog transformatora Eaju poveCanja sekundarne struje (Lit. 48)

Prerna preporukama IEC (iz 1966. godine) razlikujemo strujne transformatore za mjerenje i strujne transformatore za zaStitu, pa su i posebno definirane karakteristike transformatora u podrueju iznad nazivne struje.

U tom podruEju vladanje strujnog transformatora za mjerenje karakterizirano je nazivnom sigurnosnom strujom (I,,), koja je definirana kao prirnarna struja kod koje produkt sekundarne struje Ins i nazivnog prijenosnog omjera K, nije veEi od 0,9 Iis. Ako prijenosni omjer napiSe- mo pomoCu nazivnih struja dolazimo do relacije

0 4 5 0 1 ~ / 1 , , 5 0 5 I0 f1/fn1 f5 Slika 4.133. Nadstrujne karakteristike strujnih transformatora:

a) n = 4, b) n = 10

Posebno treba naglasiti - iako je to veC spomenuto - da je strujni viSekratnik ovisan o prikljuEenoj impedanciji, pa ako nije posebno napo- menuto, strujni viSekratnik se odnosi na nazivnu impedanciju Z,. Ukoliko na sekundarnu stranu nije prikljuEena nazivna impedancija, novi strujni viSekratnik moie se pribliino odrediti iz relacije

gdje je F, faktor sigurnosti definiran omjerom nazivne sigurnosne struje i nazivne primarne struje strujnog transformatora, Sto nije niSta drugo nego veC definirani strujni vigekratnik. Standardne vrijednosti faktora sigurnosti su F, = 5 i F, = 10.

Da bi se uzeo u obzir utjecaj viSih harmoniEnih Elanova sekuhdarne struje, koji se pojavljuju zbog zasieenja ieljeza pri velikim stnijama, navodi se - prema preporukama IEC za strujne transformatore za zaStitu - sloiena pogreSka definirana izrazom

-

koja je odredena kao omjer efektivne vrijednosti razlike izmedu trenutnih vrijednosti sekundarne struje pomnoiene nazivnim prijenosnim omjerom i trenutnih vrijednosti primarne struje (vrijednost korijena u relaciji za pi,) i efektivne vrijednosti primarne struje (XI). S obzirom na sloienu pogrelku, preporuke razlikuju dvije klase tafnosti (5P i lop), koje su definirane dopuitenom sloienom pogreikom od 5Vo i 10°/o. NajveCa primarna struja, uz koju strujni transformator ima dopuStenu slofenu p9greiku, nazvana je nazivna primarna granicna struja tafnosti. Omjer izmedu nazivne primarne, granice struje tafnosti i nazivne primarne struje strujnog transformatora nazvan je granifnim faktorom tafnosti. Standardne su vrijednosti toga faktora: 5, 10, 15, 20 i 30. Granifni faktor taPnosti analogan je, dakle, strujnom vigekratniku s razLikom da je definiran sloienom, a ne strujnom pogregkom, te da se uvodi - pored klase tafnosti 10P - jog i klasa 5P. Preporukama je takode odredena klasa taPnosti pri nazivnoj struji, pa klasa 5P ima dopuitenu strujnu pogreSku pri nazivnoj struji od -t 1010 (klasa I), a klasa 10P strujnu pogreSku od * 3O/o (klasa 3).

Izborom strujnih transformatora s malim strujnim visekratnikom Stite 'se prikljueeni instrumenti od prevelikih struja. Ta zaStita samo je prividna, ako se na sekundarne stezaljke prikljufi manja impedancija od nazivne. Radi toga je potrebno - ako prikljuceni instrumenti nemaju dovoljnu impedanciju - prikljueiti u seriju dodatnu impedanciju. Pri, razmatranju ispunjenja zahtjeva za ispravno optereeenje strujnog transformatora, treba u nekim s1ueajevin;la uzeti u obzir da se prilike u instrumentima i relejima sa ieljezom mijenjaju s porastom struje. Induktivni pad napona ne raste proporcionalno sa strujom radi zasiCenja ieljeza, Sto je ekvivalentno smanjenju impedancije s porastom struje. Na sl. 4.135. prikazana je promjena impedancije jednog brojila i jednog nadstrujnog ieleja.

Povekanjem sekundarne struje raste i elektromotorna sila. Ona je proporcionalna struji, .aka je sekundarna irnpedancija konstantna. TO dovodi do znatnog povebanja sekundarnog napona, pogotovo kad se radi o vebim snagama strujnog transformatora. VeCa snaga, naime, znafi i veCe nazivno breme, koje uz istu sekundarnu struju traii veCi sekundarni

e) Karakteristike strnjnog transformators

S obzirom na aparate koji Ce biti prikljufeni na sekundarnu stranu strujnih transformatora, te s obzirom na prilike u strujnom krugu u koji Ce biti ukljufen primarni namot strujnog transformatora, treba odabrati takve karakteristiie strujnog transformatora koje ke osigurati potreban stupanj taenosti i potrebnu sigurnost u pogonu.

Da se strujni transformator potpuno definira potrebno je - osim nazivnog napona i frekvencije mreie - poznavati slijedeke karakteristike: prijenosni omjer, klasu tafnosti, nazivnu snagu, strujni visekratnik, termifku granifnu struju i dinarnieku granifnu struju.

Primarna nazivna struja odabire se prema maksimalnoj struji koja tefe kroz primarni namot u normalnom pogonu. Vaino je primarnu nazivnu struju odabrati tako da se maksimalna struja u normalnom pogonu znatno ne razlikuje od nje. Osobito treba izbjegavati izbor strujnih transformatora znatno veCe nazivne struje, radi eventualnog kasnijeg proSi-

renja, jer be to nepotrebno dovoditi do znatnijih greiaka mjerenja, PO- gotovo pri malim opterekenjima. Pri izboru primarne nazivne strule treba imati u vidu i Einjenicu da su strujni transformatori gradeni tako da mogu trajno izdriati i 20°/0 veku struju od nazivne.

Strujni transformatori se izvode za slijedeke primarne nazivne struje:

10-12,5-15-20-25-30-40-50-60-75 A

te za 10 ili 100 puta vece struje. Deblje otisnute vrijednosti feSCe se upotrebljavaju. Ima slueajeva kad se upotrebljava transformator primarne nazivne struje i od 5 A, pa i niie, da bi se odijelio visoki napon od mjerenja i zaStite.

Kao sekundarna nazivna struja odabire se normalno 5 A, a u nekim slueajevima i 1 A. Za velike primarne nazivne struje (4000 A i vise) odabire se sekundarna nazivna struja i od 10 A.

Strujni transformatori sekundarne nazivne struje 1 A upotrebljavaju se u slufaju v k i h udaljenosti izmedu strujnih transformatora i na njih prikljufenih instnunenata i releja, kako bi se uz iste gubitke mogli upotrijebiti spojni vodovi manjeg presjeka.

Upotrebom strujnih transform.~tora s nazivnom sekundarnom strujom od 1 A dolazi se - pri vecim snagama strujnih transformatora i vekim strujnim viSekratnicima - u slufaju kratkog spoja do nedopu- Steno visokih napona na sekundarnim stezaljkama. Ispitni napon sekundarnog dijela strujnih transformatora i na njih prikljufenih instrurne- nata i releja iznosi 2000 V. Ako npr. upotrijebimo strujni transformator snage 240 VA, uz nazivnu sekundarnu struju od 1 A napon na sekundarnoj strani iznosit Ce 240 V. Pri npr. desetorostrukoj sekundarnoj struji, do koje moie lako doki u sluEaju kratkog spoja, kad je strujni viSekratnik n = 10, napon bi porastao na 2400 V, kad bi napon na sekundarnim ste- zaljkarna bio sinusan. BuduCi da pri tolikoj struji dolazi do zasiCenja jezgre, napon Ce biti joS vebi od 2400 V, Sto Ce lako dovesti do proboja izolacije. Da se postigne sigurnost, mwa biti ispunjena nejednaiba.

gdje je Ik efektivna,vrijednost izmjeniEne komponente struje kratkog spoja. Produkt I k i omjera I,,/I,, predstavlja struju u slueaju kratkog spoja, koja bi tekla u sekundarnom namotu kad bi pogrebka bila jednaka nuli. Na taj naEin rarunamo s veCom strujom u sekundarnom namotu od one koja Ce stvarno kroz njega protjecati, pa to unosi u raeun izvjesnu sigurnost.

Strujne transformatore sa sekundarnom nazivnom strujom 1 A treba, dakle, samo tamo upotrebljavati gdje se ne pojavljuju vrlo visoke struje kratkog spoja i gdje se mofe iziki s manjim nazivnim snagama strujnog transformatora. Spomenuti uvjeti gotovo su uvijek ispunjeni u rasklopnim postrojenjima iznad 60 kV

Radi sniienja sekundarnog napona moie se u slueaju vrlo visokih primarnih nazivnih struja (4000 A i viSe) odabrati takoaer sekundarna nazivna struja od 10 A, jer tada uz isti broj zavoja primarnog namota napon E, (4.201) postaje za 50°/o manji.

Cesto se zbog budubeg proSirenja mreie ieli imati prespojiv strujni transformator. Takav be transformator neposredno nakon postavljanja raditi s manjom primarnom nazivnom strujom, dok be. kasnije, kad opterekenje poraste, nakon prespajanja moCi biti upotrebljen za veCu primarnu nazivnu struju. Pri tome ne treba zaboraviti da u svakom slufaju sekundarna nazivna struja mora ostati nepromijenjena, jer i nakon prespajanja ostaju isti instrumenti i releji. Prespajanje se normalno vrSi na primarnoj strani.

Slika 4.136. Strujni transformator prespojiv u omjeru 1:2 na strani primarnog namota

Primjer prespajanja na primarnoj strani pokazan je na sl. 4.136. Prikazani strujni transformator moie se prespojiti u omjeru 1 : 2. Tako npr. prijenosni omjer moie biti 10015 A i 20015 A. Za manju primarnu struju oba dijela primarnog namota spojena su u seriju (sl. 4.136a), dok su za vebu dijelovi primarnog namota paralelno spojeni (sl. 4.136b). Na analogan nafin moie se ostvariti prespajanje primarnog napona u omjeru 1 : 2 : 4. Prespajanjem na primarnoj strani ne mijenja se broj amperzavoja, pa radi toga ne dolazi ni do promjene snage ni do promjene po- greSke.

a) b ) IOO/SA 200/5~

Slika 4.137. Primjer strujnog transfdrmatora s otcjepima na sekundarnoj strani: (a) spoj za

k prijenosni omjer 10015 A, (b) spoj za prijenosni omjer 20015 A

Prelazom na manji prijenosni omjer pomocu otcjepa na sekundarnom namotu (sl. 4.137) smanjuje se nazivna snaga strujnog transformatora,

naravno uz odrianje iste pogreSke. Ako je npr. transformator prespojiv u omjeru 1 : 2, sa smanjenjem prirnarne nazivne struje na polovinu smanjuje se i nazivni broj ampenavoja. Radi toga dolazi do smanjenja nazivne snage strujnog transformatora na fetvrtinu. Do smanjenja snage dolazi zbog smanjenja broja zavoja na polovinu (4.202) i radi isto tolikog smanjenja indukcije, Hto je nuino da se postigne potrebno smanjenje struje magnetiziranja (4.195), kako bi se odriala klasa tafnosti. S druge pak strane, ako strujni transformator, prespojen na manji prijenosni omjer, ima npr. strujni viSekratnik n = 10, taj isti transformator kad bude radio s dvostrukim prijenosnim omjerom, uz iste prikljuEne instrumente ili releje, imat be pribliino dvostruk strujni viiekratnik (n = 20). Tada je naime prikljutena tetiri puta manja impedancija od one koja odgovara nazivnoj snazi, ako je bila postignuta nazivna snaga za manju primarnu nazivnu struju. Radi toga se normalno ne izvode strujni transformatori sa sekundarnim prespajanjem, osirn u slu6ajevima kad ne postoji moguCnost prespajanja na primarnoj strani (Stapni strujni transformatori).

U rasklopnim postrojenjima strujni transformatori klase taEnosti 0,5 upotrebljavaju se samo za prikljueak brojila kad se traii velika tafnost, npr. za obrafun potrognje energije vrlo velikih potroSafa. Strujni transformatori klase 1 dolaze u obzir za pogonska mjerenja, pogotovo za mjerne instrumente i releje koji pored strujnog irnaju i naponski svitak, pa na taenost njihova pokazivanja ne utjefe samo strujna, veb i kutna pogrebka. Na strujne transformatore klase 3 prikljufuju se obifno releji koji imaju samo strujni svitak.

Naravno da Ce se na strujni transformator klase 1 prikljueiti npr. i ampermetar (ima samo strujni svitak);ako je takav strujni transformator trebalo upotrijebiti radi drugih mjernih instrumenata.

Po,trebna nazivna snaga transformatora odreduje se prema potroSnji instrumenata i releia. koii be biti ~rik1iuEen.i na struini transformator. " , " Pri tome ng treba zanemariti potrAak ; vodovima k<ji spajaju strujne transformatore s instrumentima .i relejima. U tab. 4.17. navedene su gra-

TABLICA 4.17.

Potrognja instrumenata i releja koji se prikLiuEuju na strujni transformator

Mjerni instrument ili relej

Pokazni ampermetar Registracioni ampermetar Pokazni vatmetar po fazi Registracioni vatmetar po fazi ~ je la tno i jalovo brojilo po fazi Nadstrujni relej Termirki relej Diferencijalni relej Usmjereni relej Distantni relej

PotroSak VA

0,7 . . . 3 3 ... 4 1 ... 3

3 1 3

7 ... 10 186

2 ... 10 6 ... 20

nice potroSnje u VA za pojedine vrste mjernih instrumenata i releja. Tafne podatke treba uzeti iz list2 tvornica.

S obzirom na strujni vigekratnik, razlikujemo strujne transformatore za prikljurak mjernih instrumenata i za prikljuEak releja. Radno podruEje instrumenata i brojila poklapa se s normalnim podruEjem rada strujnih transformatora, tj. izmedu 10 i 120°/0 nazivne struje. Znatno veCe struje od nazivnih Stetne su za mjerne instrumente, jer razvijaju prevelike za- kretne momente, pa mogu dovesti do mehanifkog ostekenja instrumenta. U brojilima, osim toga, zbog previsoke magnetske indukcije, moie doCi joS i do oSte6enja ieljeznih jezgri, Sto dovodi do netaEnog rada brojila. Tako oSteCeno brojilo moie dulje vremena ostati u pogonu a da se nastala pogreSka ne opazi. Radi toga se preporufuje, da se upotrebe strujni transformatori sa strujnim vigekratnikom manjim od 5 ( n < 5).

Nasuprot tome, za strujne transformatore na koje Ce biti prikljufeni releji, od velike je vainosti Sto vjernija transformacija u podrufju velikih struja, jer to osigurava ispravan rad releja. PreporuEuje se da za nadstrujne nezavisne releje i za termiEke releje bude n > 5, ali manji od 10, za prikljuEak diferencijalnih i o struji zavisnih releja n > 10, dok za prikljufak distantnih releja joS vedi.

TermiEka granika struja (It,,) najveka je efektivna vrijednost primarne struje koju strujni transformator pri kratkospojenom sekundarnom namotu moie izdriati 1 sekundu, a da se ne ugrije iznad dopuStene temperature. TermiEka granifna struja kreke se obiEno izmedu 60 i 120 x I,,, Sto ovisi o izvedbi. TaEan podatak naveden je u listama tvornica. Ukoliko kratki spoj traje dulje od 1 sekunde, nova termifka granica odreduje se iz formule

Postavljanjem medutransformatora (primjer je prikazan na sl. 4.138) moguCe je promijeniti prijenosni qmjer. Postavljanje medutransformatora dolazi u obzir za neka mjerenja (mjerenja zbroja snaga i zbroja energije) i za neke zaStitne uredaje (diferencijalna zaStita), te u sluEajevima kad se ieli zaitititi mjerni instrument od prevelikih struja, koje su posljedica visokog strujnog viSek atnika glavnog strujnog transformatora. P

gdje je t trajanje kratkog spoja. Dinamifka granifna struja (Idin) strujnog transformatora tjemena je

vrijednost koju moie strujni transformator izdriati (pri kratkospojenom sekundarnom namotu), a da ga ne oStete sile koje uzrokuje ta struja. Ako se radi o Stapnom transformatoru koji ima primarno samo jedan vodif, njegova dinamifka graniirna struja praktiEki je neizmjerno velika. Ostali strujni transformatori izvode se za dinamieke graniEne struje od 200 do 250 x I,,. TaEan podatak moie se naCi u listama tvornica.

Prilikom izbora strujnih transformatora potrebno je kontrolirati da

Postavljanjem medutransformatora dobivamo kaskadni spoj strujnih transformatora, pa glavni strujni transformator treba da pokrije i cijeli vlastiti potroSak medutransformatora. PogreSke glavnog transformatora i medutransformatora zbrajaju se, pa ako svaki za sebe ima klasu taE-

I

medutransformator T-TW

li Ce odabrani transformator izdriati struje kratkog spoja. TermiEka gra- niEna struja mora biti veCa od struje mjerodavne za ugrijavanje za vrijeme trajanja kratkog spoja, dok dinarniEka graniEna struja odabranog strujnog transformatora mora biti v&a od udarne struje kratkog spoja.

Slika 4.138. Primjer spoja strujnog medutransf ormatora

nosti 0,5, cijeli slog ima klasu tafnosti 1. Strujni vigekratnik sloga (na sekundarnoj strani medutransformatora) niii je i od onog strujnog transformatora koji ima manji strujni vsekratnik. Ako glavni strujni transformator ima n = 10, a medutransformator n = 4, slog 6e imati n (4, jer se pogregke zbrajaju.

g) Izvedbe strujnih transformatora

Strujni transformatori izvode se kao suhi, zamkasti, Stapni i malouljni.

Glavna je izolacija suhih strujnih transformatora (sl. 4.139) naroEito oblikovan porculanski izolator. Sekundarni namot sa ieljeznom jezgrom smjeiten je u popreEnoj rupi. Malih je dimenzija i moie se montirati u bilo kojem poloiaju. Izraduje se za nazivne napone do 35 kV, ali samo za unutarnju montaiu.

Slika 4.139. Suhi strujni transformatv za nazivni napon 10 kV (proizvod

~Rade KonEar~)

Primarni namot zamkastih strujnih transformatora namata se kroz dva provodna izolatora. Zbog velikih mehaniEkih naprezanja koja se javljaju unutar zamke kada kroz nju teku struje kratkog spoja, pm- vodni se izolatori pojaEavaju metalnim konstrukcijama na glavama i u sredini. Zamkasti strujni transformatori ugraduju se tarno gdje je nepo-

godna Stapna izvedba radi malih primarnih struja ili gdje je potrebna moguknost prespajanja na primarnoj strani. Za male primarne struje Stapni strujni transformator ima i malo amperzavoja, pa su nepogodni ako je potrebna veka nazivna snaga (4.202). Prespajanje na primarnoj

Slika 4.140. Zamkasti strujni transformator za nazivni napon 10 kV (proizvod rRade Konfar4

Slika 4.141. Stapni strujni transformator za nazivni napon 35(30) kV (proizvod .Rade KonEaru)

strani zamkastih strujnih transformatora mogube je izvesti, ali se pojavljuju izvjesne poteSkoke jer se - radi ulaza na jednoj, a izlaza na drugoj strani - primarni namot ne moie podijeliti na dva jednaka dijela (Lit. 48). Zamkasti strujni transformator moie se montirati u bilo kojem pa- loiaju, a izvodi se za napone do 35 kV.

Slika 4.142. Malouljni s tmjni transformator za nazivni napon 10 kV (proizvod

~ R a d e Koneara)

Stapni strujni transformatori (sl. 4.140. i 4.141) upotrebljavaju se gdje- god je to mogube s obzirom na veliEinu struje, radi praktiEki neizmjerne velike dinamiEke graniEne struje. Normalno se, naime, takvi transformatori izvode za primarne nazivne struje od 100 A i viSe. Budubi da je primarni

Slika 4.143. Malouljni strujni transformator za nazivni napon 220 kV

(proizvod aRade KonEara)

27, Visokonaponska rasklopna postrofenja

z- jeZqm sekundarni namot 2

iezgra 2

Slika 4.144. Primjer izvedbe strujnog transformatora s dvije jezgre

namot izveden od samo jednog vodifa, Stapni transformatori mogu se prespajati samo sekundarno, a mogu se ugraditi u bilo kojem poloiaju. Normalno se izvode za napone do 35 kV.

T .t R

Slika 4.145. Shema spoja strujnih transformatora: za sluraj (a) mjerenja u jednoj fazi, (b) u dvije faze i (c) u sve tri

faze

U malouljnim strujnim transformatorima oba izvoda prolaze paralelno kroz zajedniEki izolator. Za niie napone do 35 kV izvode se s metalnim kotlom u kojemu su smjeSteni namoti i ieljezna jezgra (sl. 4.142), dok se za viSe napone (60 kV i viSe) i namoti i jezgra nalaze u izolatoru (sl. 4.143), dok su u novijim izvedbama namoti i jezgra, smjeiteni u kotlu na dnu izolatora.

Za unutarnju montaiu i za napone do 35 kV izvode se strujni transformatori od umjetnih smola.

Vrlo Eesto se izvode stmjni transformatori sa dvije jezgre, koje imaju razliEite mjerne karakteristike (najEeSCe razliEite strujne viiekratnike). Obje jezgre imaju zajedniEki primarni namot (sl. 4.144).

h) Uzemljenje strujnih transformatora

Metalno kuCiSte i jednu od sekundarnih stezaljki strujnog transformatora treba neposredno uzemljiti, da bi se posluino osoblje zagtitilo u sluEaju spoja izmedu primarnog i sekundarnog namota. ObiEno se na svim strujnim transformatorima u rasklopnom postrojenju uzemljuje ista sekundarna stezaljka, i to ona koja se ne nalazi na strani sabirilica.

Ovdje treba napomenuti da se kod nas primarne stezaljke strujnog transformatora oznaEavaju velikim slovima K i L , a sekundarne malim slovima k i 1. IEC preporuEa oznake PI i P2 za primarne,'a Sl i S2 za sekundarne stezaljke.

Na sl. 4.145. prikazani su spojevi strujnih transformatora za mjerenje struje u jednoj, dvije i sve tri faze. U svim sluEajevima jedna od sekundarnih stezaljki spojena je na stezaljku za uzemljenje, koje su preko zajedniEkog voda uzemljene.

C. Naponski mjerni transformatori

a) Djelovanje i karakteristike

Naponski mjerni transformator izveden je kao normalan transformator snage koji je prikljuEen paralelno s potroSaEima na praktiEki konstantan napon. Osnovna je razlika izmedu njega i transformatora snage da je relativno slabo optereCen, kako bi pogreSka mjerenja ostala malena. Struja magnetiziranja ovisna je samo o primarnom naponu.

Prijenosni omjer naponskog transformatora definiran je omjerom nazivnog primarnog i nazivnog sekundarnog napona. Nazivni primarni napon jednak je ili linijskom nazivnom naponu mreie (npr. 110 kV) - ako se radi o dvopolno izoliranom naponskom transformatom - ili faznom nazivnom naponu (npr. l l ~ / f l k ~ , ali i tada transformator mora biti dimenzioniran da moie trajno izdriati napone 110 kV) - ako se radi o jednopolno izoliranom naponskom transformatoru. U prvom slu- Eaju sekundarni nazivni napon uvijek je 100 V, a u drugom je uvijek 1oo /v5 v.

Naponska pogreSka naponskog transformatora definirana je analogno strujnoj pogreSci strujnog transformatora. Odredena je relacijom

gdje je K prijenosni omjer. Kutna pogreSka definirana je analogno isto- imenoj pogreSci strujnog transformatora.

I sada je klasa tafnosti jednaka naponskoj pogregci u procentima pri naponu koji je u granicama od 0,8 U,, do 1,2 U,,,. Prema njemaEkim propisima razlikujemo slijedebe klase tafnosti naponskih transformatora: 0,l; 0,2; 0,5; 1 i 3. DopuStene kutne pogres'ke su redom prema klasi: 5', lo', 20' i 40', dok za klasu 3 nije odredena dopuStena kutna pogregka.

U pripremi su preporuke IEC o naponskim transformatorima, koje predvidaju iste klase taEnosti kao i njemaEki propisi.

Nazivna snaga (u VA) naponskih transformatora jest snaga kojom se moie opteretiti transformator, a da pogreSka ne prede dopuStenu granicu. Pri vebim opterebenjima pogreSka naponskog transforrnatora raste s povekanjem opterebenja, pa za dvostruko opterekenje moie doseki i tri puta veku pogres'ku. GraniEna termiEka snaga naponskog transformatora jest ona snaga kojom se transformator moie trajno opteretiti, a da temperatura ne prede dopuStenu granicu. Ta snaga je obiEno nekoliko puta veka od nazivne snage naponskog transformatora. Potrebna nazivna snaga odreduje se prema potroSku instrumenata i releja koji be biti prikljuEeni na sekundarnu stranu naponskog transformatora. Informativni podaci o potrogku navedeni su u tab. 4.18.

TABLICA 4.18.

PotrGnja instrumenata i releja koji se priklju6uju na naponski transformator

Naponski transformatori odredeni su, dakle, slijedekim karakteristikama: prijenosnim omjerom, klasom tafnosti i nazivnom snagom.

Mjerni instrument ili relej / Potroiak VA

Pokazni voltmetar 1 ... 10 Registracioni voltmetar I 1 ... 10 Pokazni vatmetar, po fazi 1,5.. . 5 Registracioni vatmetar, po fazi I . . . 1 3

b) Izvedbe naponskih transformatora

Djelatno ili jalovo brojilo, po fazi Mjerilo frekvencije Sinhronoskop Podnaponski relej Usmjereni relej Distantni relej

Razlikujemo dva tipa naponskih transformatora: dvopolno izolirani i jednopolno izolirani.

Dvopolno izolirani naponski transformator (sl. 4.146) ima dva visokonaponska prikljufka, dok jednopolno izolirani (sl. 4.150) irna samo jedan visokonaponski prikljufak, jer drugi je kraj visokonaponskog namota spojen s metalnim kuCiStem i uzemljen.

2 ... 3 1 . . . 1,5

10. 1 ... 7 1 ... 8

1

Oba tipa naponskih transformatora mogu se upotrijebiti za mjerenje u trofaznom sistemu i to spajanjem u slog naponskih transformatora. Da bismo ostvarili slog naponskih transformatora, potrebna su dva dvopolno

Slika 4.146. Malouljni dvopolno izolirani naponski transformator za nazivni napon 35 (30) kV (pro-

izvod aRade KonEarcO

izolirana (sl. 4.147a), odnosno tri jednopolno izolirana (sl.4147b) naponska transformatora. U prvom slufaju mogu se mjeriti samo linijski, a u drugom i linijski i fazni naponi.

R S T ff~lo~'+ . napo[; slog dvopolno tm[nstom izoliranih , usr

v v

slog jednopdno izol i ranh

. . noponskih tmnsformatom

R S T

Slika 4.147. Slogovi naponskih transfonnatora

Slog jednopolno izoliranih naponskih transformatora moie posluiiti i za mjerenje napona nul-tafke prema zemlji. U tu svrhu potreban je i tercijarni namot na svakom naponskom transformatoru, koji se spajaju u trokut (sl. 4.148). Na krajevima trokuta vlada napon koji je proporcionalan naponu nul-tafke. Da bi bila moguea upotreba voltmetra s pod- rufjem mjerenja do 100 V, prijenosni omjer takvog naponskog transformatora treba da bude

100

normalni pogon zernni spoj faze R

Slika 4.148. Shema spoja sloga od tri jednopolno izolirana naponska transformatora s tercijarnirn narnotom. Naponi primarnog i tercijarnog namota u

slufaju zemnog spoja faze R

Nazivni napon tercijarnog namota treba da bude 10013 V. Na sl. 4.148. .

prikazani su primarni naponi i naponi na tercijarnom namotu. U normalnom pogonu zbroj napona na tercijarnom namotu, koji je spojen u trokut, , jednak je nuli (u, = 0). U sluEaju zemnog spoja faze R, naponi be na dvije zdrave faze porasti na iznos linijskog napona, pa 6e zbroj napona na tercijarnom namotu iznositi upravo trostruko (u,) od napona jedne

faze tercijarnog narnota (a) u normalnom pogonu.

Ukoliko ne postoji tercijarni namot, mjerenje napona U, moguCe je ostvariti upotrebom pomobnog transformatora, prema sherni spoja prikazanoj na sl. 4.149.

Slika 4.149. Shema spoja pornoC.nog naponskog transformatora za mjerenje napona nul-taPke za slueaj kad ne postoji tercijarni namot

na glavnom naponskom transformatoru

Mjesto sloga od dva dvopolno izolirana ili tri jednopolno izolirana transfomatora moie se upotrijebiti i trofazni naponski transformator sa pet stupova, koji omoguiruju mjerenja kao sa tri jednopolno izolirana transformatora s tercijarnim namotom. Za mjerenje napona nu1.-tafke potreban je poseban namot na vanjskim stupovima, u kojemu nema napona u nomalnom pogonu, jer je zbroj tokova jednak nuli. U sluEaju nesimetrije napona, kroz Eetvrti i peti stup zatvara se tok koji u njima inducira napon proporcionalan naponu nul-taEke. Takvi transformatori danas se sve rjede upotrebljavaju.

Suhi naponski transformatori izvode se za napone do 3 kV, dok se za napone do 35 kV upotrebljavaju bilo uljni, bilo malouljni (sl. 4.146. i 4.150) naponski transformatori. Prednost treba dati malouljnim trans-

Slika 4.150.' Malouljni jednopolno izolirani naponski transformator za nazivni napon

35 (30) kV (proizvod ~ R a d e Konfaru)

forn~atorima radi manje opasnosti (zapaljenje ili eksplozija) u sluEaju kvara. Za unutarnju montaiu, a za napone do 35 kV izvode se naponski transformatori s izolacijom od umjetnih smola.

Za napone do 35 kV upotrebljavaju se i jednopolno i dvop01110 izolirani transformatori. Za ilapoile viSe od 35 kV sve veci dio troSkova za izgradnju naponskog transformatora otpada na izolator, pa je za te napone ekonomirnija upotreba sloga od tri jednopolno izolirana (potrebna tri izolatora), nego sloga od dva dvopolno izolirana transformatora (potrebna fetiri izolatora).

Radi toga se naponski transformatori za 110 kV i vise napone izvode samo kao jednopolno izolirani (sl. 4.151). Svi aktivni dijelovi smjegteni su u izolator napunjen uljem, dok metalna glava izolatora sluii kao uljni konzervator. Na glavi izolatora obiEno se nalaze dvije stezaljke, izmedu kojih je spoj s primarnim namotom.

Slika 4.151. Malouljni jednopolno izolirani naponski transformator za nazivni napon 220 kV @roizvod

,Rade Konfar(0

Normalno se naponski transformatori izvode sa zatvorenom ieljez~lom jezgrom, ali u novije vrijeme za visoke napone upotrebljavaju se mjerni naponski transformatori s otvorenom jezgrom. U transformatorima s otvorenom jezgrom magnetski bok zatvara se kroz zrak. Jezgra ima oblik stupa, a naj f eSCe je sloiena od radijalno postavljenih limova. Otvorenom jezgrom znatno se smanjuju dimenzije transformatora i pojednostavnjuje izoliranje, jer otpada izolacija prema jarmu. Zbog malog promjera jezgre s namotima cijeli aktivni dio transformatora moie se smjestiti u porculanski izolator, koji je tek neSto veCi od obirnog potpornog izolatora za

isti napon. Otvorena jezgra uzrokuje veCu struju magnetiziranja. Pogre- Ska koju izaziva struja magnetiziranja zbog padova napona moie se otkloniti prikladnim kompenzacionim spojevima.

C) Kapacitivni naponski transformatori

Za mjerenje napona, mjesto naponskih transformatora opisanih u odjeljcima a) i b) ovog poglavlja, mogu se upotrijebiti provodni izolatori, koji medu slojevima izolacije imaju metalne cilindre, a predstavljaju obloge kondenzatora spojenog u seriju (sl. 4.152), ili pak kondenzator predviden za prikljucke visokofrekventnog uredaja. Prikljurkom voltmetra na dio kondenzatorii spojenih u seriju (sl. 4.153) moguCe je mjerenje na-

Slika 4.152. Shema provodnog izolatora. (A) vodie, (B) izolacija, ( C ) metalni umeci

Slika 4.153. Prikljueak voltmetra na dio kondenzatora

pona koji djeluje na sve kondenzatore spojene u seriju. Upotrebom elek- trostatskog voltmetra, koji ne uzima struju, za omjer napona moiemo postaviti

c, X k l f . . . (4.209) v2 CI

Sto slijedi iz jednakosti struja kroz kapacitete C, i C,. Upotrebom mjernog instrumenta, koji uzima neku snagu, omjer napona postaje ovisan o velirini prikljurene impedancije, kako f e kasnije biti pokazano. Da se ta ovisnost Sto viSe eliminira, prikljuruje se priguinica koja je u rezonanciji s kapacitetom C,, a da se ostvari mogutnost upotrebe instrume-

nata i releja za napon 100 V, postavlja se i naponski transformator, Eiji je primarni namot spojen na stezaljke kapaciteta C,. Opisana shema spoja prikazana j e na sl. 4.154aj dok je ekvivalentna shema spoja prikazana na sl. 4.154b. Impedancije Zt (popreha impedancija naponsfiog-transformatora, obrnuto proporcionalna struji magnetiziranja) i Z, (impedancija prikljuEenih mjernih instrumenata) prikazane su u ekvivalentnoj shemi nadoknadnom impedancijom Z , koja je

Impedancija Z, predstavlja zbroj impedancije priguSnice i impedancije naponskog transformatora.

c~ transforma tor

Slika 4.154. Shema spoja mjerenja s kapacitivnim djeliteljem napona (a) i ekvivalentna shema spoja (b)

UzevSi u obzir ekvivalentnu shemu, moiemo postaviti

I, = I2 + I ,

v1 = I, Z , + I, z, v, = I, zp + v3 = I,Z,

v, = I, z UvrStavanjem (4.211a) u (4.211b) dobivamo

v, = (I, + I,) Z , + I, Z ,

dok je iz (4.211~) i (4.211d)

Odatle dobivamo za omjer napona mreie (V,) i napona (V,) koji djeluje na mjerni instrument

1 Zanemarimo li djelatne otpore, moiemo postaviti Z , = -

j w C1 , 2 2 =

- 1 - - i Z, = j w L,, pa (4.213) glasi j w C,

Ako se ieli da omjer napona bude ovisan samo o kapacitetima C , i C, (dakle o mjestu prikljuEka uredaja za mjerenje), mora se postiCi da izraz u zagradi bude jednak nuli. Iz tog uvjeta slijedi da mora biti

Naravno da osim induktiviteta i kapaciteta postoje i djelatni otpori, pa Ce i uz postignuti uvjet (4.215) postojati izvjesna ovisnost omjera napona o impedanciji Z. Ako je, medutim, uvjet (4.215) ispunjen za nazivnu frekvenciju mreie, pogreSka omjera napona pojavljivat Ce se pri svakom odstupanju od nazivne frekvencije. TaEnost mjerenja ovisna je, dakle, o frekvenciji mreie.

Drugi izvor pogreSke, koji ne utjeEe na indul~tivni (obiEni) naponski transformator, jest utjecaj promjene temperature na kondenzator. Pro- mjenom temperature mijenja se vrijednost djelomiEnih kapaciteta, pa radi toga opet nije ispunjena relacija (4.215). Nejednolikim ugrijavanjem mijenja se C,/C,, pa i to djeluje na omjer napona, Sto izaziva daljnju pogreiku mjerenja.

Naravno da u kapacitivnom naponskom transformatoru postoje i isti uzroci pogreSaka kao u obiEnom naponskom transformatoru.

U pogonu se kapacitivni naponski transformator drukEije vlada od induktivnog naponskog transformatora. Ulaz prenaponskog vala u induktivni naponski transformator moie dovesti do znatnih oSteCenja. Nasuprot tome, u kapacitivnom naponskom transformatoru strmina prenaponskog vala smanjuje se zbog nabijanja parcijalnih kapaciteta. Radi toga je raspodjela napona uzdui kondenzatora pribliino linearna, pa su parci- jalni kondenzatori jednako napregnuti. Kapacitivni naponski transformatori osjetljiviji su na prenapone pogonske frekvencije, do kojih dolazi radi kratkih ili zemnih spojeva, odnosno radi uklapanja ili isklapanja u mreii. Zbog tih prenapona moie doCi do rezonancije u krugu mjerenja. Da se to smanji ili sprijefi, obiEno se postavljaju dodatni nelinearni elementi u strujni krug (Lit. 54 i 55).

Znatna naprezanja za svaki naponski transformator izaziva kratak spoj na sekundarnoj strani. U induktivnom naponskom transformatoru, tada dolazi do poviSenja temperature radi preopterekenja strujom. Efi- kasna zaStita su osigurafi. U sluEaju kratkog spoja na sekundarnoj strani

kapacitivnog naponskog transformtaora dolazi - radi velikih struja - do znatnog poviSenja napona u rezonantnom krugu, pa ako nisu podu- zete posebne zaStitne mjere, to dovodi do oSteirenja parcijalnog kondenzatora C, (sl. 4.154a). ZaStita se ostvaruje postavljanjem dodatne prigu- Bnice (sl. 4.155), koja ima krivulju magnetiziranja s izrazitim koljenom.

Slika 4.155. Shema prikljufka dodatne priguSnice za

kapacitivni naponski transformator

Kad struja postigne odredenu vrijednost, dodatna priguSnica postaje za- sibena. To dovodi do promjene induktiviteh u krugu, pa radi toga vise , niti ne postoji rezonancija u krugu kapacitet-priguSnica. Na taj nairin spreirava se poviSenje napona na parcijalnom kapacitetu C,.

0 200 MO 600 kV 800 nazivni napon mreie

Slika 4.156. Cijena kapacitivnih (1) i induktivnih (2) naponskih transformatora u ovi-

snosti o nazivnom naponu mreie

Kapacitivni naponski transformator za vrlo visoke napone jeftiniji je od induktifnog naponskog transformatora (sl. 4.156). Relativno visoka cijena kapacitivnim naponskim transformatorima za napone niie od 110 kV i - u usporedbi s induktivnim naponskim transformatorima - mali porast cijene s porastom nazivnog napona, uvjetovano je Einjenicom da su troSkovi za mjerni dio kapacitivnog mjernog transformatora prak- tiEki neovisni o naponu, dok su tro5kovi za kondenzatorski dio propor-

cionalni naponu. Uzrok relativno briem porastu cijene induktivnim naponskim transformatorima s porastom napona jest u irinjenici da troSkovi za izolaciju primarnog namota, kao i ukupna teiina transformatora, rastu brie nego proporcimalno s poveiranjem napona.

Upotreba kondenzatora za prikljuirak visokofrekventne telefonije istodobno i kao kondenzatora za mjerenje napona (shema spoja prikazana na sl. 4.157) ima opravdanje naroirito u sluirajevima kad je potrebno mjerenje napona samo u jednoj fazi, jer se prijenos visokofrekventnih signala vrSi preko jedne faze.

vod n rasklopno

I" postmjenje I 7

spojni

VFT

Slika 4.157. Shema prikljufka kapacitivnog naponskog transformatora na kondenzator za visokofrekventnu

telefoniju

U sluraju nagle promjene primarnog napona moie doCi do pojave dodatnih napona u sekundarnom krugu, Sto moie dovesti do pogreSnog djelovanja releja (usmjereni, distantni releji), pogotovo ako se radi o brzim relejima.

i

4.5. TRANSFORMATORI SNAGE

A. Osnovni podaci transformatora

Osnovni podaci transformatora snage jesu: prijenosni omjer, nazivna snaga, spoj transformatora, napon kratkoga spoja, moguirnost promjene prijenosnog omjera i nairin hladenja.

Prijenosni omjer jest omjer zavoja primarnog i sekundarnog namota transformatora. Taj je omjer praktiEki jednak omjeru primarnog i sekundarnog napona transformatora u praznom hodu. Prijenosni omjer se navodi kao omjer nazivnih napona primarnog i sekundarnog napona, pa su na taj nairin istodobno navedeni podaci o prijenosnom omjeru i nazivnim naponima. Nazivni naponi za trofazne napone znaire uvijek linijske napone.

S obzirom na smjer energije, razlikujemo silazne i uzlazne transformatore. U silaznom transformatoru energija viSeg napona transformira

se na niii napon, dok je u uzlaznom smjer energije od niieg na viSi napon. Da bi se kompenzirao pad napona u transformatoru i djelomifno u mreii, normalno se ne izvode transformatori prijenosnog omjera koji taCno odgovara nazivnim naponima mreia (npr. 110110 kV), vet se obiEno za nazivni napon sekundarnog namota odabire onaj koji je za 5O/o veCi od nazivnog napona mreie. Pod sekundarnim naponom ovdje razumijevamo napon na koji se transfonnira energija. Tako se npr. silazni transformator gradi za prijenosni omjer 110/10,5 kV, a uzlazni - koji povezuje mreie istih nazivnih napona - za prijenosni omjer 115,5/10 kV. U nekim slufajevima, medutim, isti transformator moie sluiiti i kao uzlazni i kao silazni, kad povremeno dolazi do promjene smjera energije radi ener- getskih prilika u mreii. U tim sldEajevima izbor prijenosnog omjera ovisi o naponskim prilikama u mreiama koje transformator povezuje.

Za prijenosni omjer tronamotnih transformatora vrijedi analogno sve ono Sto vrijedi za dvonamotne transformatore.

Nazivna snaga transformatora jest prividna snaga za koju je dimenzioniran transformator, a dobiva se iz izraza

Sn = fiz272 Uzn . . . (4.216)

gdje su I , , nazivna sekundarna struja, a U,,, nazivni sekundarni napon. Ta definicija, iako se nalazi u veCini pro-pisa, nije u skladu s onom koja se normalno upotrebljava za definiranje nazivne snage strojeva. Nazivna snaga strojeva definirana je kao izlazna snaga, pa bi izlaznu snagu transformatora trebalo odredivati pomofu sekundarnog napona pri nazivnoj struji (kako je to npr. predvideno u talijanskim propisima), a ne pomoCu sekundarnog napona u praznom hodu. Sekundarni napon optereCenog transformatora ovisi o faktoru snage, pa se nazivna snaga moie definirati samo pri odredenom faktoru snage opteretenja. Za tronamotne transformatore potrebno je, medutim, poznavati nazivnu snagu svakog namota. Ako su npr. nazivne snage: primarnog namota 60 MVA, sekundarnog 40 MVA, a tercijarnog 20 MVA, transformirana snaga medu dva namota ogranifena je onim namotom koji ima manju nazivnu snagu. U navede- nom primjeru moie se izmedu primarnog i sekundarnog namota trans- formirati snaga od 40 MVA, a izmedu primarnog i tercijamog, kao i izmedu sekundarnog i tercijarnog, od 20 MVA. Prilikom izbora nazivnih snaga za pojedine namote treba u nekim slufajevima (prikljuEak sinhronog kompenzatora na tercijarni namot) voditi rafuna i o faktoru optere- Cenja na pojedinirn namotima, te o istodobnosti optereCenja pojedinih namota.

Za vezu izmedu visokonaponskih mreia najEeSCe se upotrebljavaju slijede6i spojevi transformatora: YyO, Dy5 i Yd5 (sl. 4.158). Spoj YyO upotrebljava se za transformatore manjih snaga, pogotovo u slufaju kad su obje nul-taflre uzemljene bilo neposredno, bilo preko priguSnice. Takav spoj transformatora moie se upotrijebiti i kad su obje nul-tafke izolirane prema zemlji. Ako je, medutim, potrebno uzemljiti nul-tafku samo na jednoj strani, upotrijebit femo transformator spoja Dy5 ili Yd5, u ovisnosti o tomu koja nul-tafka treba da bude uzemljena. Ako se u takvom sluEaju upotrijebi transformator u spoju Yy, mora ,postojati i tercijarni namot spojen u trokut, jer bi inafe nulta reaktancija bila visoka, pa bi uzemljenje nul-tatke bilo neefikasno. Transformator u spoju Yd5 naro-

fito je pogodan za vezu elektrane s mreiom, bilo da su generatori spojeni na sabirnice generatorskog napona, bilo da su u bloku s transformatorom spojeni na sabirnice. Generator je povoljno spojiti na namot spojen u trokut, jer na taj naEin trefi nadval ne prelazi u mreiu.

"Y 0 "Y 5 Yd5

A C A B C A B C

a b c

a b c a b c e

Slika 4.158. Sheme spoja i vektorski dijagrami najfeSce upotrebljavanih spojeva dvonamoinih

transformatora

Danas se sve feSCe upotrebljavaju tronamotni transformatori, pogotovo kad se radi o vrlo visokim naponima i kad su u transformatorskoj. stanici tri razlifita napona. U tom slufaju se obifno izvodi spoj YyOd5 (Sto znafi da su namoti najviSeg i srednjeg napona spojeni u zvijezdu, dok je tercijarni namot spojen u trokut). Na taj nafin moguCe je uzemljenje obiju nul-tafaka viSeg napona, jer se normalno uzemljuju mreie viieg napona. Spomenuti spoj upotrebljava se i kad je jedna nul-tafka uzemljena, te kad je predvideno postavljanje sinhronog kompenzatora, koji se tada prikljufuje na namot spojen u trokut. Tronamotni transformatori mogu doCi u obzir u elektranama, npr. za prikljufak vlastitog potroSka (na treCi namot) ili za transformaciju energije dvaju generatora preko jednog transforma-

tora. U prvom slueaju dolazi u obzir spoj Yd5y0, a u drugom Yd5d5. U oba sluEaja generatori su prikljuEeni na namot spojen u trokut. Transfor- macija energije dvaju generatora preko jednog transformatora dolazi u obzir ako se radi o prikljuEku na mreiu vrlo visokog napona. Sheme spoja i vektorski dijagram spomenutih tronamotnih transformatora prikazani su na sl. 4.159.

Napon kratkog spoja kreCe se normalno izmedu 3,5 i 13°/o (tab. 2.3). Manji napon kratkog spoja imaju transformatori manje nazivne snage i niieg napona.

Promjenom broja zavoja bilo na primarnom bilo na sekundarnom namotu transformatora mijenja se prijenosni omjer, pa to omogukuje i promjenu napona na sekundarnoj strani (s obzirom na smjer energije) transformatora. Razlikujemo transformatore s otcjepima i regulacione trans- furmatore.

U transformalorima s otcjepima prijenosni se omjer moie mijenjati samo ako transformator nije pod naponom, dakle za svaku promjenu prijenosnog omjera potrebno ga je iskljufiti. Transformatori s otcjepima izvode se obiEno sa tri poloiaja preklopke (npr. 30 kV + 50/0/10,5 kV, pa je moguCe ostvariti prijenosni omjer 31,5/10,5 kV, 30/10,5 kV i 28,5/10,5 kV). U nekim sluEajevima izvode se transformatori i sa pet poloiaja preklopke (npr. 30 kV f 2 X 5°/o/10,5 kV). UobiEajeni su otcjepi f 4O/o ili f 5O/o, ali se grade i transformatori s otcjepima f 2,5O/o i + 7,5O/o. Izvedba otcjepa s obzirom na konstrukciju transformatora nepoieljna je (radi pojave aksijalnih sila medu namotima kao posljedica nesimetrije namota, radi potrebe jakog izoliranja otcjepa da bi se sprijeEile posljedice reflek- tiranja vala prenapona na otvorenim otcjepima, te radi Eesto, teSko izve- divih izvoda otcjepa iz namota), pa je otcjepe potrebno izbjegavati, ako nisu neophodno potrebni.

U regulacionom transformatoru, medutim, moie se pnijenosni omjer mijenjati i za vrijeme pogona, dakle i u slufaju kad je transformator optereten, Sto znaEi da se prijenosni omjer moie mijenjati a da se ne prekida pogon. Takav transformator izvodi se s vekim brojem otcjepa, pa npr. prijenosni omjer 110 kV f 10 X 1,5°/o/31,5 kV znairi da postoji 21 moguCi poloiaj regulacione sklopke i to u skokovima od po 1,65 kV na visoko- naponskoj strani. Prema tome, za navedeni transformator moguki su prijenosni omjeri 126,5/10,5 kV, 124,85/10,5 kV, . . . 95,15/10,5 kV i 93,5/10,5 kV. Regulacioni transformatori grade se najviSe za regulaciju u granicama od & 10 do + 20°/o. Napon jednog stepena iznosi oko 1,5 do 2O/o. Kakav opseg regulacije treba odabrati ovisi o prilikama u mreii.

Regulaciona sklopka moie se u principu smjestiti ili na stranu viSeg ili na stranu niieg napona. Obieno se postavlja na stranu viSeg napona, jer su tam0 struje manje, pa je regulaciona sklopka lakSa i jeftinija. U principu je povoljnije da je namot s otcjepima smjeSten na strani na kojoj se viSe mijenja napon, kako ne bi dolazilo do poviSenja indukcije u ieljezu.

Regulacioni transformatori najEeS6e se izvode kao jedna jedinica, u kojoj je smjeStena i regulaciona sklopka. Ima, medutim, izvedaba u dvije jedinice, od kojih je jedna dvonamotni transformator fiksnog prijenosnog omjera, a druga transfomator u Stednom spoju, s regulacionom sklopkom pomoku koje se vrEi promjena prijenosnog omjera. S obzirom na sigurnost pogona izvedba u dvije jedinice u prednosti je pred drugom izvedborn, jer

mA m8 mC Q Q Q I 7 1

4 b C a b c

a B

Slika 4.159. Sheme spoja i vektorski dijagrami najfe8C.e upotrebljavanih spojeva tronamotnih transformatora


u sluEaju kvara u transformatoru s regulacionom sklopkom dvonamotni transformator ostaje u pogonu.

Za generatore u hidroelektranama, koji spajaju generatore s mreiom, nije potrebno predvidjeti regulacione transformatore, jer se promjena napona moie posti& regulacijom napona na generatoru, dok upotreba transformatora s otcjepima nije iz veC navedenih razloga preporuEljiva. U ter- moelektranama, medutim, ekonomiEnije je ostvariti veliki opseg regulacije napona regulacionim transformatorima nego izgradnjom generatora s mo- guCnoSCu takve regulacije napona.

S obzirom na hladenje transformatora razlikujemo: hladenje prirodnim strujanjem zraka pored stijenki kotla transfonnatora ili prigradenih hladionika, hladenje prisilnom ventilacijom, prisilnom cirkulacijom ulja kroz hladionik koji se hladi, ili prirodnim strujanjem ili prisilnom ventilacijom, te konaEno hladenje u posebnom hladioniku kroz koji prisilno cirkulira ulje, a hladi se vodom.

B. Paralelan rad transformatora

U transformatorskim stanicama vrlo je Eest sluEaj da su dva ili viSe transformatora medusobno paralelno spojeni. Da bi bio moguC paralelan rad transformatora i omoguCilo se puno iskoriStenje njihove nazivne snage, potrebno je da za transformatore koji moraju biti spojeni paralel-no budu ispunjeni s1ijedeC.i uvjeti:

a) da imaju jednake prijenosne omjere, b) da imaju pribliino jednake nazivne napone, c) da pripadaju istoj grupi spoja, d) da imaju pribliino jednake napone kratkog spoja, odnosno da se

naponi kratkog spoja medusobno ne razlikuju vise od 10°/o od aritmetiEke sredine napona kratkog spoja svih transfomatora,

e) da omjer nazivnih snaga ne bude veCi od 3 : 1. Ako prijenosni omjeri nisu medusobno jednaki (npr. 30110 i 30/10,5

kV), transformator s veCim sekundarnim naponom protjerat Ce - i.p.rije nego.30 je prikljuEeno opterekenje na sekundarnu stranu - stmju izjed- naEenja kroz oba transformatora (sl. 4.160a). Ako je razlika faznih napona A V, a impedancija jedne faze transfomatora 2, struju izjednaEenja moiemo odrediti iz izraza

Postavimo joS da je

gdje su V, fazni nazivni napon,uk napon kratkog spoja u "10, a I, nazivna stmja transformatora, pa be biti

Slika 4.160. Struje u paralelno spojenim transformatorima - razliEitim prijenosnim omjerima: . (a) neoptereteni i (b) optereteni transformatori

Ako joS postavimo da je

gdje je u relativna razlika u O/o napona na sekundarnoj strani, dobivamo za odnos struje izjednaEenja i nazivne struje transformatora

Ako je, dakle, relativna razlika napona v = 5O10, a napon kratkog spoja uk = 5010, struja izjednaEenja iznosit Ce 0,5 nazivne struje. To znaEi da je jog neopterebeni transformator vef upola opterefen. Opterefivanjem na sekundarnoj strani povefavat Ce se optereeenje jednog, a srnanjivati opteretenje drugog transformatora (sl. 4.160b), pa Ce brzo doCi do punog opterebenja jednoga od njih. Koliko Ce biti moguCe ukupno opterebenje, a da ne dode do ~reo~terekenia j edno~ od transformatora. ovisi i o faktoru snage optereCenia. svakok siu~aj; moguCnost opter&ivanja paralelno spojenih transformatora znatno ie mania od zbroia niihovih nazivnih snags, i ta moguCnost je to manja, Sto jeVveCa razliKa p6jenosnih omjera i Sto je manji napon kratkog spoja. Radi toga nije dobro da se paralelno spajaj u transf ormatori razliEitih prijenosnih omjera.

Nazivni naponi transformatora ne moraju biti medusobno potpuno jednaki. Mogu se npr. paralelno spojiti dva transformatora koji imaju prijenosne omjere 30110 kV i 31,5/10,5 kV, jer imaju iste prijenosne omjere

ako su svi ostali uvjeti ispunjeni. Ako je napon jednak niiem nazivnom naponu pogotovo neCe biti nepogodnih posljedica, no kad je napon jednak npr. viSem nazivnom naponu, u transformatoru niieg nazivnog napona teCi Ce neSto poveCana struja magnetiziranja, ali to ne moie imati nepo- voljne posljedice, jer je transformator graden tako da moie izdriati i pogon s naponom, koji je za 5O10 viSi od nazivnog.

Transformatori iste spojne gmpe mogu se bez daljnjeg spojiti paralelno, no treba voditi rafuna o tome da se na istu sabirnicu spoje istoimene stezaljke, kako na primarnoj, tako i na sekundarnoj strani transformatora. Paralelno spojiti moiemo npr. transformatore Dy5 i Yd5.

Paralelnim spajanjem tr?nsformatora razlifitih grupa spoja potekla bi vrlo velika struja izjednafenja. Za najmanji moguCi fazni pomak (30')

Slika 4.161. MoguCnosti paralelnog rada transformatora u spoju Yd5 s trahsformatorom u spoju Ydll

medu naponima na sekundarnoj strani pojavila bi se npr. razlika napona od preko 50°/o od nazivnog, pa bi ta razlika uz uk = 10°/o protjerala struju izjednafenja, koja bi (4.220) 2,5 puta bila veCa od nazivne struje transformatora. Radi toga se ne mogu paralelno spojiti transformatori razli- Eitih grupa spoja. Zamjenom stezaljki, medutim, moguCe je paralelno spojiti transformatore u spoju grupe 5 s transformatorima grupe 11 a da ne dode do struja izjednafenja. Na sl. 4.161. prikazane su potrebne zamjene stezaljki na transformatoru grupe 11, da bi bio moguC paralelan rad s transformatorima grupe 5.

A u.',=o v~~ Slika 4.162. ~otdehna

mjerenja z-a odreaivanje grupe spoja transformatora metodom dvaju volt-

3- . b a8 metara

U pogonu je kojiput potrebno ustanoviti grupu spoja kojoj pripada transformator koji se ieli prikljufiti. To narofito vrijedi za transformator na kojem se vrSe prespajanja. Grupu spoja moguCe je odrediti tzv. metodom dvaju voltmetara. Potrebno je medusobno kratko spojiti stezaljku a sa stezaljkom A. PrikljuEkom sekundarnih stezaljki na trofazni napon moguCe je izvrSiti mjerenja triju napona i to: izmedu stezaljki b i B, izmedu stezaljki c i B, te izmedu stezaljki b i C (sl. 4.162). Na taj naEin geometrijski su odredeni svi vrhovi trokuta vEih i niiih napona u vektorskom dijagramu, ako te trokute nacrtamo tako da irn vrhovi a i A padnu zajedno. Trokuti napona za grupu spoja 5 prikazani su na sl. 4.163, dok su trokuti napona za neke druge grupe spoja nacrtani na sl. 4.164.

Promotrimo npr. slufaj kad se mjerenja napona prema sl. 4.162. vrSe na transformatoru grupe spoja 5. Rezultat mjerenja prikazan je na sl. 4.163, pomoCu koje moiemo odrediti veliEinu napona UBb, UBc i UCb u odnosu na napon U,. Napon UBb odredujemo iz pravokutnog trokuta BGb, pa je

Ako jog uzmemo u obzir prijenosni omjer transformatora, koji moiemo odrediti iz pokusa praznog hoda, pa ako postavimo

dobit f emo

Slika 4.163. Primjer odredivanja .grupe spoja 'prema mjerenjima na s1. 4.162.

(primjer vrijedi za grupu 5)

Pri odredivanju napona UBc upotrijebit femo pravokutni trokut BFc, pa je 1 I

odakle, uzimajufi u obzir (4.222), dobivamo I I

KonaEno, pri odredivanju napona Ucb upotrijebit femo pravokutni trokut Cab, iz kojega slijedi

U

UZCb = UZ1 + U2, . . . (4.226) a odatle

UCb = U, 1 + k2 . . . (4.227) I

I

. Ako mjerenjem napona prema sl. 4.162. dobijemo napone koji su jed- 1 naki onima odredenim relacijama (4.223), (4.225) i (4.227), znaEi da se radi o transformatoru grupe spoja 5. I

Na analogan naEin mogu se izvesti izrazi i za ostale grupe spoja. Na sl. 4.164. pcikazani su trokuti napona i crtkano tri napona koja se mjere

I

metodom dvaju volfmetara, te relacije iz kojih se mogu odrediti omjeri napona UBb, U B ~ odnosno Ucb i napona U?.

Postupak odredivanja grupe spoja jest slijedefi: odredi se prijenosni omjer iz pokusa praznog hoda, odrede se naponi prema sl. 4.162, pa se izraEunaju.omjeri UBb/U,, UB,/U, i Ucb/U,. Usporedisnjem rezultata mje-. renja s vrijednostima omjera sa sl. 4.164. odreduje se grupa spoja transformatora.

Vrijednosti omjera napona za druge grupe spoja transformatora mogu se na&i npr. u (Lit. 76).

CRUPA 0 -

CRUPA 5

C

b

0

GRUPA 4 4

A 0 C

Slika 4.164. Poloiaj trokuta napona i omjeri mjerenih napona za odredivanje grupe spoja metodom dvaju

voltmetara

Prvi de transformator biti, dakle, preoptereden za 18O/o, dok de tredi - s najvedim naponom kratkog spoja - biti optereden tek sa 88O10 nazivne iinage,

Iz izloienog se moie zakljuEiti da paralelno spajanje transformatora razliEitih napona kratkog spoja nije nemoguke i da se moie provesti samo u sluEaju nuide, jedino onda, ako je ukupno opterekenje manje od zbmja nazivnih snaga transformatora. Za koliko se ukupno opterekenje mora razlikovati od zbroja nazivnih snaga ovisi o razlici naponi kratkog spoja Paralelno spajanje takvih transformatora kao trajno rje- Senje nije medutim ekonomski opravdano radi nemoguknosti iskorigtenja pune snage transformatora.

Jednakost padova napona - prema (4.228) - i po iznosu i po fazi bit ke postignuta samo onda kad je omjer izmedu djelatnog otpora R i reaktancije X, koji 5ne impedanciju Z, konstantan za sve paralelno spojene transformatore. Taj uvjet je normalno ispunjen u transformatorima pribliino jednakih nazivnih snaga. Ako je, medutim, odnos nazivnih snaga veki od 3 : 1, postojat ke tolika razlika izmedu omjera RIX u transformatorima da de izazvati struje izjednaEenja radi razlike padova napona i pored toga Sto su naponi kratkog spoja medusobno jednaki. Da to ilustriramo, prikaiimo (sl. 4.166) padove napona u dva transformatora iste snage, istih napona kratkog spoja, ali razliEitih omjera RIX, odnosno razlieitih kutova medu djelatnim otporima i impedanci jama, a uz pretpostavku da kroz oba transfgrmatora teku jednake struje, Sto bi bilo poieljno s obzirom na moguknost iskorStenja transformatora. Na sekundarnim stezaljkama takvih i tako opteretenih transformatora vladat ke razlisti naponi (V,, i V,, na sl. 4.166), pa ke u paralelnom spoju razlika napona (6V) protjerati struju izjednaEenja k%z transformatore.

Slika 4.166. Naponi na sekundarnim stezaljkama transformatora jednakih nazivpih snaga, jednakih ,napona kratkog spoja, opteretenih jednakim stfujama, ali s razlieitirn omjerima R/X odnosno razliEitim kutevirna medu impedancijom i djelatnim

otporima

C. Kontrola u pogonu

Moguknost opterekenja transformatora ovisna je o ugrijavanju. Gra- nica ugrijavanja odredena je propisima odredenim graniEnom temperaturom, a ovisna je o upotrebljenoj izolaciji.

Prema propisu JUS dopugten0 je graniEno poviSenje srednje temperature u namotu za 60 OC (odnosno za 65 OC ukoliko se radi o transformatoru s prisilnom cirkulacijom ulja), dok je graniEno dopugteno povi- Senje temperature ulja (mjereno Sto je moguke bliie gornjoj razini) za 55 OC, ako je ulje u glavnom kotlu zagtikeno od dodira sa zrakom, odnosno za 50° C, ako ta zaStita ne postoji. Navedena graniEna poviSenja temperature vrijede uz slijedeke pretpostavke s obzirom na temperaturu okolnog zraka: najviSa temperatura 40 OC, prosjeEna dnevna temperatura do 30 "C, a prosjeEna godiSnja temperatura do 20 OC. Ako se radi o hladenju vodom, navedena graniena povsenja temperature vrijede uz pretpostavku da v d a na ulazu u hladionik nema viSu temperaturu od 25 OC.

DopuSteno trajanje preopterekenja ovisno je o opterekenjima u prethodnom vremenskom razdoblju i o vremenskoj konstanti transformatora.. Uzimajuki u obzir vremensku konstantu, dopuSteno trajanje preopterekenja moie se odrediti postupkom opisanim u (Lit. 741. Kao ori- , - - -

j entacione vrijednosti navodiho dopuStena trajanja 'preopterekenja u ovisnosti o veliEini preopterekenja i prethodnom o~terekeniu Iza uline , - ~ - " transformatore gradene irema sknd&du JUS odndsno preha preporukama IEC)

preopteretenje prethodno opterekenj e u OIo od u Olo od nazivne snage

nazivne snage 50°/o 75O/o 90°/o

10"lo 180 min. 120 min. 60 min. 20°10 90 min. 60 rnin. 30 min.

I 3O0/o 60 min. 30 min. 15 min, 40°10 30 min. 15 min. 8 min. 50010 15 min. 8 min. 4 min.

Buduki da ulje u transformatorima, osim za odvodenje topline, sluZi i kao izolacija, kontrola elektriene probojne Evrstoke ulja jedna je od vainih pogmskih kontrola. ElektriEna probojna EvrstoQ ispituje se u aparatu s taEno definiranim elektrodama, izmedu kojih je razmak 2,5 mm. Prema JUS-u se smatra da ulje u transformatoru irna dovoljau elektriEnu Evrstotu, ako probojna Evrstoda iznosi za transformatore

nazivnog napona do 35 kV barem 80 kV1cm nazivnog napona iznad 35 do 110 kV barem 120 kV/cm nazivnog napona iznad 110 do 220 kV barem 140 kV1cm

Ukoliko kontrola probojne Evrst0i.e pokaie da ulje ne odgovara navedenim zahtjevima, potrebno ga je profistiti, da bi se u prvom redu odstranila voda koja se sakupila u njemu. ProEiSkavanje ulja vrSi se posebnim centrifugama, sve dok se ne postigne dovoljna elektriEna probojna Evrstoka (poieljna vrijednost 200 kV/cm). Novo transformatorsko ulje pripremljeno za punjenje treba da ima probojnu Evrstoku od barem 200 kV/cm.

Kontrola ugrijavanja transformatora obavlja se terrnometrom (iivin ili otporni) za mjerenje temperature ulja, koji se smjeStava u ))diepcc u poklopcu transformatora, kako bi se izmjerila najviSa temperatura ulja. Osim toga, za kontrolu visine ulja postoji uljokazno staklo.

Zadatak je priguhica koje se wdje razmatraju da smanje struje kratkog spoja. Iste priguhice mogu se upotrijebiti, no Sto je vrlo rijedak sluEaj, da omoguCe paralelan rad transformatora sa znatno razliEitim naponima kratkog spoja.

PriguSnica je izvedena kao svitak bez ieljeza, a spaja se u seriju s potroSaEima i izvorima (sl. 4.167). Trofazna priguSnica s ~ t o j i se od tri medusobno elektriEki odijeljene prigusnice.

Slika 4.167. PrikljuPak ' Slika 4.168. Odredivanje priguinice u odvodu napona kratkog spoja

prigdnice

PriguSnica je karakterizirana nazivnim naponom, prolaznom snagom i naponom kratkog spoja. Nazivni napon priguSnice odreden je nazivnim naponom rnreie, prema kojemu je dimenzionirana izolacija priguSnice. Prolazna nazivna snaga priguSnice jest snaga koja moie trajno prolaziti kroz prigugnicu, a da se namot ne ugrije iznad dopuStene temperature. Prolazna nazivna snaga (S,) odnosi se na trofamu priguSnicu (slog od tri primnice), pa je naz iha struja odredena izrazdm

gdje je U, nazivni linijski napon. Napon kratkog spoja definiran je na analogan naEin kao i napon kratkog spoja transformatora. Narinemo'li, nairne, na stezaljke pr imnice jedne faze (sl. 4.168) toliki napon da kroz priguinicu poteEe nazivna struja, napon na stezalj karna bit te jednak

naponu kratkog spoja (Vk). Napon kratkog spoja u postocima odredit Cemo izrazom

Faktor fi dolazi radi toga jer su U , linijski, a Vk fazni napon. Razlika apsolutnih vrijednosti napona prije i nakon priguSnice (gu-

bitak napona) moie se dovoljno tatno odrediti iz relacije

A V = I X s i n p . . . (4.236) pri Eemu je zanemaren djelatni otpor i uzeto u obzir da je fazni pomak medu naponima V, i V, malen (sl. 4.169). Ako znamo da je X = V,/I,, te da je relativni pad napona u procentima

AV u = j h = 100 . . . (4.237)

U" a nakon uvrStavanja u (4.236), dobivamo.

I u 010 = uk - sin p . . . (4.238)

I n

Prema tome u normalnom pogonu, kad je faktor optereCenja (cos p) obiEno visok, priguSnica izaziva malu razliku napona.

Slika 4.169. Odredi- vanje razlike napona I u priguinici (djelatni

otpor zanemaren) I sin p

PriguSnice se upotrebljavaju za napone do 35 kV, a izvode se za napone kratkog spoja 5, 6 i 10°/o.

Prilikom izbora potrebno je odabranu priguSnicu kontrolirati s obzirom na udarnu struju i struju mjerodavnu za ugrijavanje. Prema nje- maEkim propisima termitka granirna struja iznosi 20 I,, a dinamiEka graniEna struja 50 I,.

Oznake za kabele s aluminijskim vodiEem iste su kao one kabela s vodiEima od bakra, samo Sto se prema jugoslavenskom standardu prije oznake presjeka stavlja slovo A (npr. IPO 13-A 3x120 mm2), a prema njemaEkom umeke se izmedu N i K slovo A (npr. NAK ili NAKBA).

Kabeli s metaliziranim iilama imaju metalnu foliju iznad izolacije I

svakog vodifa. Prema njemaEkom standardu oznaEuju se kao normalni I kabeh, ali se izmedu slova N i K umeke slovo H (Hochstadterovi kabeli). Jugoslavenski standard ne razlikuje kabel s metalnom folijom od onog

I bez te folije. Na primjer

IPO 13 (NHKBA) - kabel s vodiEima od bakra, s metaliziranim iilama, olovnim plaStem, zaStitnim ovojem, armiran EeliEnom trakom i vanjskim ovojem

IPO 13-A (NAHKBA) - kao IPO 13 (NHKBA), samo s vodiEima od aluminij a 1

Kabeli s pojedinaEnirn olovnim plaStevima imaju taj plaSt iznad izolacije svake iile, koje su spletene, a oko spletenih ii lanamotani su Ee- liEni oklop i zaStitni ovoj. OznaEuju se kao normalni kabeli, samo Sto se, prema naSem standardu, izmedu P i 0 umeke slovo Z, a prema nje- nlaEkom standardu izmedu slova N i K slovo E. Na primjer

IPZO 13 (NEKBA) - kabel s vodiEima od bakra, s pojedinaEnim olovnim plaStevima, unutarnjim zaititnim ovojem, oklopom od EeliEne trake i vanjskim zaStitnim ovojem.

IPZO 13-A (NAEKBA)- kao IPZO 13 (NEKBA), samo s vodifima od aluminija.

Kabeli s pojedinaEnim olovnim plaStevima izvode se i s metalnim folijama ispod olovnih plagteva. S obzirom na oznake vrijedi spomenuto za kabele s metalnom folijom bez olovnih plasteva. Takvi kabeli oznaEuju se, na primjer

IPZO 13 (NHEKBA) - kao NEKBA, samo s metalnim folijama, IPZO 13-A (NAHEKBA) - kao NHEKBA, samo s vodiEima od alu-

minija.

Normalni kabeli upotrebljavaju se za napone do 15 kV, oni s metaliziranim iilama za napone 15 i 20 kV, dok se kabeli s pojedinaEnim olovnim plaitevima normalno upotrebljavaju za napone iznad 15 kV, a izvode se za napone od 3 do 60 kV. Kabeli sa pojedinaEnim olovnim plaStevima za 30 kV i viSe izvode se s metalnim folijama.

Pri polaganju u zgradama, gdje je kabel zagtifen od mehaniEkog oSte- I

benja i djelovanja vlage na olovni plait, upotrebljava se goli kabel I (omake prema jugoslavenskom standardu I P 0 00, I P 0 00-A, IPZO 00, IPZO 00-A, a prema njemaEkom standardu NK, NAK, NHK, NAHK, NEK, NAEK, NHEK ili NAHEK). Ako postoji opasnost od titranja, ne preporuEuje se upotreba golog kabela. Za polaganje u zgradama dolaze u obzir slijedete izvedbe kabela: IPO 01 (NKA) ili analogan kabel prema I

visini napona - kad je kabel izvrgnut djelovanju vlage; IPO 10 (NICB) I

ako postoji opasnost od titranja; IPO 30 (NKF) - kad je kabel optereken na vlak; i IPO 20 (NKR) - kad je kabel jako optereken na vlak.

Za polaganj e u zemlju upotreblj avaju se slijedeke izvedbe kabela: IPO 13 (NKBA) - kad se ne postavljaju posebni zahtjevi s obzirom na mehaniEka naprezanja; IPO 33 (NKFA) - u sluEaju opterekenja na vlak (npr. strma kosina) i IPO 23 (NKRA) - u slufaju jakog opterkenja na vlak (npr. vrlo strma kosina).

Slika 4.173. Uljem punjeni niskotlarni kabel

Izvedbe upotrebljene za napone do 60 kV ne mogu se primijeniti za vrlo visoke napone zbog nesavrgenosti izolacije (u izolaciji se nalaze ostaci zraka ili plinova) i zbog nejednolikog rastezanja sastavnih dijelova kabela (kabelska masa ima veki koeficijent rastezanja od ostalih dijelova), Sto pri hladenju dovodi do stvaranja Supljina. To dovodi do ionizacije, rastvaranja izolacije i konafno, do proboja kabela. Da se premoste spomenute poteSkoke potrebno je: a) onemogukiti nastajanje Supljina unutar izolacije i b) podiki prag poEetka ionizacije iznad najvebe jakosti polja. Prvu potegkoku moie se otkloniti upotrebom rijetkog ulja za impregna- ciju papirne izolacije, dok za svladavanje druge potegkoEe postoje dva naEina: primjena vamjskog tlaka na normalan kabel, pri Eemu je ulje ili

Slika 4.174; Uljem punjeni niskotlatni trofazni kabel


plin odijeljeno dijafragmom od izolacije kabela (poviSenim tlakom duSika od 1 na 15 ata podiie se prag ionizacije od 5,7 kV/mm na 19 kV/mm), te uvodenje plina ili ulja pod visokim tlakom u izravan dodir s izolacijom.

Slika 4.175. Uljem punjeni niskotlaEni trofazni kabel s aluminijskim plaStem

Razlikujemo uljne i plinske kabele. Tehnika kabela najviSih napona u punom je razvoju, pa danas postoji niz razlitiitih izvedaba. Uljni kabeli se izvode kao jednoiilni (sl. 4.173) i kao troiilni (sl. 4.174, 4.175. i 4.176). Ulje u kabelima prikazanim na sl. 4.173. do'4.175. nalazi se pod tlakom od oko 1 do 1,5 atp, dok je u kabelu na sl. 4.176. pod tlakom od 15 atp. Plinski troigni kabeli Eesto se izvode na isti naEin kao i uljni prikazan na sl. 4.176.

Slika 4.176. , Uljni niskotlaEni trofazni kabel u EeliEnoj cijevi

Kako bi se osiguralo da Sirenje ulja zbog ugrijavanja ne rasteie plaSt kabela, a pri hladenju da ne dode do praznina u njemu, postavljaju se tlaEne pasude na jednom ili ea oba kraja kabela, a po potrebi i uzdui

njegove trase. U tlaEnim posudama za niskotlarne kabele postoji niz metalnih jastuka u kojirna se nalazi plin pod tlakom. Metalni jastuci stlaEuju se kad u posudu ulazi ulje iz kabela, a tlaEe ulje i vrabaju ga u kabel kad se ulje ohladi. Za visokotlaEne kabele elastiEni jastuci su napunjeni uljem, a prostor izmedu njih i stijenka posude ispunjen je plinom pod tlakom. Tlak ulja u visokotlaEnom kabelu i posudama odriava se pomobu uljnih pumpi na kraju kabela, gdje zbog sigurnosti moraju postojati i rezervne pumpe. Da se dopuni plin u plinskom kabelu na jednom kraju (kod dugih na oba kraja) postavljaju se rezervne boce s plinom.

B. Izbor .presjeka

Izbor presjeka kabela vrSi se prema maksimalnoj struji u normalnom pogonu i prema ugrijavanju za vrijeme trajanja kratkog spoja.

Nonnalno se odreduje najprije potreban presjek kabela prema maksimalnoj struji u normalnom pogonu, a tada se polazi od opteretenosti kabela ukopanog u zemlju (na dubini od 70 cm), uz pretpostavku da u neposrednoj blizini ne,ma drugih kabela. U tab. 4.19. i 4.20. navedeni su podaci o opteretivosti bakrenih, odnosno aluminijskih troiilnih kabela, uz navedene pretpostavke (jedan u zemlju ukopani kabel). Pri tome je raEunato da je temperatura tla 20 OC, da temperatura vodiEa kabela ne prelazi 65OC za kabele do 6 kV, 55OC za kabele 10 do 20 kV, te 45OC za kabele 30 do 60 kV.

Ako su kabeli poloieni u zemlju jedan pored drugoga sa razmakom od 7 cm, najveba trajno dopuStena struja manja je od one navedene u tab. 4.19. i 4.20. Korekcioni faktor za odredivanje opteretivosti kabela ako je nekoliko njih poloieno u zemlju jedan kraj drugoga sa razmacima od oko 7 cm, iznosi (uz temperaturu tla od 20 OC)

TABLICA 4.19.

Opteretivost bakrenih trozlnih kabela (jedan kabel poloien u zemlji)

Kabel IPZO 13 (NHEKBA)

20 kV 1 30 kV / 45 kV 1 60 1 kV

Kabel IPO 13 (NKBA)

3 kV 6 kV 10 kV

TABLICA 4.20.

Opteretivost aluminijskih troiilnih kabela (jedan kabel poloien u zemlji)

broj kabela korekcioni faktor

1 1,oo 2 0,90 3 0,80 4 0,75 5 0,70 6 0,65 8 0,62

10 0,60

Ako se pri polaganju kabela u zemlju upotrijebi zaStitni pokrov iznad kabela, pa radi toga izmedu kabela i pokrova mogu nastati praznine, treba im opteretivost smanjiti za 10 do 20°/o.

Ako kabel nije poloien u zemlju, odvodenje topline je slabije, pa je potrebno korigirati najveCu trajno dopetenu struju. U sluEaju da se raEuna s temperaturom zraka od 20 OC, korekcioni faktor iznosi

za jedan kabel 0,80 za tri kabela, ako je razmak medu njima jednak

promjeru kabela 0,74 za tri kabela, ako se dodiruju 0,65 za Sest kabela, ako je razmak medu njima jednak

promjeru kabela 0,70 za Sest kabela, ako se dodruju 0,60

Navedeni podaci o korekcionim faktorima vrijede, kako je spomenuto, za temperaturu tla ili zraka od 20 OC, pa je potrebno uvesti daljnju korekturu ako se temperature razlikuju od 20 OC. Spomenuti korekcioni faktori imose

temperatura nazivni napon kabela tla ili zraka 1-6 kV 10-20 kV 30-40 kV

Presjek mm?

10 16 25 35 50 70 95 120 150

Ako npr. treba odrediti opteretivost troiilnog aluminijskog kabela 10 kV prosjeka 70 mm2, koji je poloien u zemlju u istom kanalu sa jog dvaka- bela, te ako je temperatura tla 30 OC, posluiit Cemo se tab. 4.20. iz koje se oEitava 160 A kao dopuStenu opteretivost kabela. Uzimajuki u obzir korekcione faktore 0,80 (tri kabela poloiena u zernlju) i 0,85 (temperatura tla 30 OC), dobivamo da je najvde trajno dopuSteno opterekenje

Kabel IPZO 13 (NAHEKBA)

Pri odredivanju potrebnog presjeka s obzirom na ugrijavanje za vrijeme trajanja kratkog spoja vrijede iste pretpostavke kao kad se radi o golim vodiEima (poglavlje 4.1C). Za kabele, medutim, raEun treba provesti uz slijedeke dopuSteno poviSenje iznad najviSe dopuStene temperature u normalnom pogonu

Kabel IPO 13 (NAKBA)

za kabele do 3 kV (Cu ili Al) A 6 = 150°C za kabele iznad 3 do 20 kV (Cu ili Al) A 6 = 120 OC za kabele iznad 20 kV (Cu ili Al) A 6 = 1OOOC

---- 60

- - - - - - 170 190 215 245

- - - - - - - -- - 1 2 0 q 30 k;- 1 45 kV

Potreban presjek odreduje se - prema izrazu (4.9) iz relacije

LO kV

50 70 90 110 130 160 190 225 255 290 340 385 -

3 kV

65 - - 90 110 135 170 195 230 260 290

gdje su a velieina ovisna o materijalu i o dopuStenom poviSenju temperature, It struja kratkog spoja mjerodavna za ugrijavanje u kA, dok je t trajanje kratkog spoja u sekundama. VeliEina a iznosi

6 kV

60

340 385 440

335 . 390 445 -

185 I 350 240 1 405

za kabele s bakrenim vodiEma do 3 kV a = 7,l iznad 3 do 20 kV a = 7,9 iznad 20 kV a = 8,7

105 130

300 400

za kabele s aluminijskim vodiEima do 3 kV a = l l , l iznad 3 kV do 20 kV a = 12,4 imad 20 kV a = 13,6

160 185 215 250 275 320 360 415

85 1 80

130 160 / 155 195 190 230 1 225

460 530

Ako je potrebni presjek kabela, odreden prema ugrijavanju za vrijeme trajanja kratkog spoja, veki od presjeka izabranog prema maksimalnoj struji u normalnom pogonu, mjerodavan je veti presjek, Presjek

160 175 200 230 255 295 280 335 1 320 390 370

270 305

260 295

kabela odreden s obzirom na struju kratkog spoja za neko rasklopno postrojenje najmanji je presjek kabela koji se smije upotrijebiti u dotit- nom rasklvpnom postrojenju.

4.8. ODVODNICI PRENAPONA

A. Svrha

U mreii se pojavljuju prenaponi radi prelaznih pojava pri promjeni stanja u mreii (kratki spojevi, isklapanja i dr.), te radi atmosferskih prainjenja. Rasklopna postrojenja i aparati u njima gradeni su tako da mogu izdriati odredena naponska naprezanja, ali je nemogube sprijeEiti da se u mreii pojave prenaponi vebi od onih koje mogu izdriati izolatori, aparati i transformatori u rasklopnom postrojenju, Sto naroEito vrijedi za prenapone zbog atmosferskih prainjenja.

Da bi se sprijeEilo Stetno djelovanje tih-prenapona, potrebno je spri- jeEiti prodor opasnih prenapona do rasklopnog postrojenja, odnosno spri- jeEiti prodor do dijelova postrojenja u kojima previsoki prenaponi mogu izazvati najveke Stete. Potrebno je te prenapone prije ulaska u rasklopno postrojenje smanjiti toliko da ne izazovu oStekenja ili ako ih vek izazovu, da do njih dode na dijelovima postrojenja manje vrijednosti i onih koji se lakSe mogu zamijeniti.

Da se sve to postigne, potrebno je provesti koordinaciju izolacije u rasklopnom postrojenju, koja se sastoji u izoliranju pojedinih dijelova opreme za razliEite izolacione nivoe. Prema njemaEkim propisima razlikujemo tri nivoa:

a) gornji izolacioni nivo odnosi se na izolaciju od krutog, tekukeg ili stlaEenog materijala (npr. unutarnja izolacija transformatora, kabela i kondenzatora), kao i na sve zatvorene ili teSko pristupaEne preskoEne staze u zraku, zatim na prekidna mjesta rastavljaEa, uEinskih rastavljafa, sklopaka, nosaEa osiguraEa i sl., nadalje na medusobnu izolaciju odvojenih mreia;

b) donji izolacioni nivo odnosi se na izolaciju izmedu vodiEa i zemlje, a taj se nivo odnosi na potporne i provodne izolatore, na izolatore za nadzemne vodove, zatim na sklopke, rastavljafe, pa u nekim sluEajevima i na naponske i strujne transformatore,

c) zagtitni izolacioni nivo je najniii od t i j u izolacionih nivoa, a 'ostvaruje se upotrebom odvodnika prenapona koji ima zadatak da prenapon iz mreie snizi na napon koji odgovara zstitnom izolacionom nivou.

Prema naSim standardima o koordinaciji izolacije postoji jedan izolacioni nivo, te zaStitni nivo. Izolacioni nivo definiran je podnosivim udarnim naponom za val oblika 1,2/50 p, dok je visina jednaka gornjem izolacionom nivou po njemaEkim propisima.

U tab. 1.4. navedeni su podaci o izolacionim nivoima (podnosivim naponima) prema njemaEkim propisima. Gornji nivo odgovara podnosivom udarnom naponu za val 1/50 p, a donji podnosivom udarnom naponu za odrezani val.

Da bi se postigao zaStitni izolacioni nivo upotrebljavaju se ventilni odvodnici, cijevni odvodnici i zdtitna iskrigta.

B. Ventilni odvodnici

Ventilni odvodnik sastoji se od iskriSta spojenog u seriju s nelinearnim otpornikom (sl. 4.177), a prikljuEuje se izmedu vodiEa i zemlje. Kad napon vodiEa prema zemlji postigne toliku visinu da dode do preskoka iskriSta (proradni napon odvodnika), kroz nelinearne otpore proteCi Ce struja Eija se ovisnost o naponu moie prikazati relacijom

gdje su: i struja kroz odvodnik, u napon koji djeluje na odvodnik, k konstanta, a n eksponent ovisan o svojstvima otpora. IskriSte se sastoji od pojedinih iskriSta s razmacima od 0,l do 1,5 mm. Nelinearan otpornik sastoji se od plofica sitnozrnatog silicijevog karbida, a ima otpornu karakteristiku koja odgovara relaciji (4.240).

Slika 4.177. Presjek kroz ventilni odvodnik

Porastom napona izmedu vodiEa i zemlje radi prenaponskog vala, Sto je posljedica atmosferskog prainjenja, pojavit Ce se luk medu iskriStima odvodnika, kad napon postigne visinu proradnog napona odvodnika koji .ovisi o broju i razmacima iskriSta (sl. 4.178). Radi nelinearnosti otpora naboj odlazi u zemlju preko relativno malog otpora (radi velikog napona), zbog Eega Ce napon ostati praktifki na .visini proradnog napona odvodnika. Na taj naE,in mjesto daljnjeg povigenja napona, do Eega bi doglo kad ne bi bilo odvodnika prenapona, napon (preostali) ostaje na visini zaStitnog izolacionog nivoa. Nestankom prenapona na vodu porast Ce otpor, Sto be dovesti do znatnog smanjenja struje i do gaSenja luka u

iskriStu, pa kroz odvodnik i pored djelovanja pogonskog napona neCe protjecati struja. Ventilni odvodnik ima to manji preostali napon i to sigurnije prekida struju nakon nestanka prenapona Sto je veCi eksponent 71 u relaciji (4.240). To je vidljivo iz dijagrama na sl. 4.179, u kojem je prikazana ovisnost napona o struji za linearni otpor (n = 1) i za nelinearne otpornike (n = 4 i n = 6). Ventilni otpornici izraduju se danas za najmanje n = 6.

skog napona mreie. U nekim visokonaponskim mreiama koeficijent uzemljenja ne prelazi 0,75, pa u takvim sluEajevima nazivni napon srnije iznositi 75O/0 najviSeg linijskog napona. U rnreiama s indirektno uzemljenom nul-taEkom koeficijent uzemljenja moie prijeei 0,8, a u mreiama s kom- ~enziranom strujom zemnog.spoja moie biti i veCi od 1,00, Sto je sluEaj s koeficijentom uzemljenja i u rnreiama s izoliranom nul-taEkom. Nazivni napon odvodnik3 spojenih izmedu faze i zernlje odreden je u svim slu-

Slika 4.178. Prornjena napona radi djelovanja odvodnika

U

Nazivni napon ventilnog odvodnika jednak je najviSem naponu na mjestu ugradnje odvodnika. Odabrani nazivni napon odvodnika mora biti jednak ili veCi od najviie efektivne vrijednosti napona pogonske frekvencije, koja se na mjestu ugradnje odvodnika moie pojaviti u normalnom pogonu i za vrijeme kvara. Da se odredi taj najviSi nivo, dovoljno je odrediti napon u zdravim fazama u sluEaju spoja sa zemljom jedne od faza. Koliki nazivni napon odvodnika treba odabrati ovisi o najviSem efektivnom linijskom naponu mreie i o najviSem efektivnom naponu izmedu zdrave faze i zemlje za vrijeme spoja sa zemljom jedne od faza u bilo kojoj taEki mreie, Sto ovisi o naEinu uzemljenja nul-tafke mreie.

promjeno napon0

kad ne bi-bi(o odvodnika

Nazivni napon odvodnika moiemo odrediti tzv. koeficijentom uzemljenja, koji j e def iniran omjerom izmedu najviSeg efektivnog napona zdrave faze prema zemlji za vrijeme kvara i najviSeg linijskog napona u normalnom pogonu. U mreE s neposredno uzemljenom nul-taEkom koeficijent uzemljenja ne prelazi 0,8, Sto je normalno ispunjeno kad je omjer izmedu nulte i direktne reaktancije mreie veCi od 0, a manji od 3. Tada nazivni napon odvodnika mora iznositi barem 80°/0 najvGeg linij-

I I

. .

gorq? izolacioni nivo

'Slika 4.179. Ovisnost napona o struji kroz nelinearni otpornik prema (4.240) za razliEite vrijednosti eksponenta n

Eajevima kao produkt koeficijenta uzemljenja i na jviSeg linijskog napona. U nacrtu preporuke IEC bilo je predvideno da nazivni napon odvodnika u zvjezdiStu transformatora za mreie s izoliranom ili posredno uzemljenom nul-taEkom iznosi 60°/o, a za mreie s direktno uzemljenom nul- taEkom 40°/o najviSeg linijskog napona mreie. To pitanje, medutim, nije potpuno raSESCeno, jer se d l j e n j a i dosadaSnja iskustva u pojedinim zemljama razlikuju, pa se u novijim nacrtima preporuka IEC pitanje odvodnika napona u zvjezdiStu transformatora niti ne tretira.

Druga je karakteristika ventilnih odvodnika nazivna struja rastere- Cenja. Proizvode se odvodnici za Eetiri nazivne struje rastereeenja: 1,5, 2,5, 5 i 10 kA. Za 10 kA razlikujemo odvodnike za normalne i za teie uviete rada. Odvodnik za teie uviete rada mora biti s~osoban da izdrii i u sliEaju da proradi pri unutarnjim prenaponima, jer iakvi prenaponi normalno dulje traju od atmosferskih. Prema niemaEkim ~ropisima odvodnik mora biti siosoban da izdrii, a da se ne dgteti, 30 &as<opnih udarnih valova struje s tjemenom vrijednoSCu koja je jednaka nazivnoj struji s trajanjem Eela vala od 10 ,us i s trajanjem hrbata 20 ,us.

U tab. 4.21. navedena su ispitivanja prema IEC i naSim standardima, koja moraju da izdrie ventilni odvodnici a da se ne oltete.

Osim toga, odvodnik prikljuEen na normalni izmjenihi napon mora izdriati 20 strujnih valova oblika 8/20 ,us sa tjemenom vrijednoSCu jed-

TABLlCA 4.21.

VeliEine stmja za ispitivanie ventilnih odvodnika prenapona (prema IEC)

nakom nazivnoj struji rastereCenja (Eetiri grupe po 5 valova, vremenski razmak medu grupama 25 do 30 minuta, a vremenski razmak medu valo- virna u grupi 50 do 60 sekunda). Nakon ispitivanja proradni napon ne smije se prornijeniti za viSe od 10°/o, a preostali napon za viSe od 8°/o, u usporedbi s naponima prije ispitivanja. Ispitivanja, medutim, pokazuju da ventilni odvodnici vete nazivne struje rasteretenja za isti prenapon imaju manji preostali napon (sl. 4.180), Bto moie utjecati na izbor karakteristika ventilnog odvodnika.

Za niske napone odvodnici se izraduju za nazivnu struju rasterecenja od 1,5 i 2,5 kA, za napone 3 do 25 kV za 2,5, 5 i 10 kA, za napone od '25 do 123 kV za 5 i 10 kA, dok za napone od 123 kV i viSe samo za nazivnu struju rasteretenja od 10 kA. U Sjedinjenim Amerirkim Driavama uve-

I Nazivna struja ventilnog odvodnika

10 kA 1 5 kA 1 2,5 kA I 1.5 kA

250 kV

Pmstaf i napon

260

f50

I,,= 2.5 kA

5 k A

roo .IO k A

50 .

0 400 200 300 400 500 600 700 800 kV f000 prenapon

Slika 4.180. Utjecaj nazivne struje rasterecenja (I,,) ventilnog odvodnika i prenapona na preostali napon (primjer za odvodnik

nazivnog napona 35 kV)

Ispitivanje dugim pravokutnim valom:

struja (A) trajanje (ps)

~spit ivhje kratkotrajnim udarnim valom (4110 ps):

struja (kA)

I deni su posebni nazivi ventilnih odvodnika prema nazivnoj struji raste- reCenja: station type-heavy duty type (staniEni tip - tip za velike zahtjeve) za odvodnik nazivne struje od 10 kA, intermediate type (srednji tip) za 5 kA, distribution type-line type (distributivni tip - linijski tip) za 2,s k h i secondary type (sekundarni tip) za 1,5 kA.

75 1000

65

150 2000

100

OpCenito se moie reCi da efikasnost, odnosno neefikasnost zaStite od direktnog udara groma igra veliku ulogu pri izboru nazivne struje rasterekenja. Pod efikasno zaStiCenim postrojenjem smatra se postrojenje u kojem su, osim njega samog, zaStiCeni od direktnog udara groma i svi prikljuEeni vodovi pomoCu zaStitnih uieta, na duljini od barem 1000 m od postrojenja. U neefikasno zaStiCena postrojenja treba postaviti odvodnike s vebim nazivnim strujama rasterekenja, jer su izloiena direktnim udarima groma. Raspored samog postrojenja utjeEe na izbor nazivne struje rastereeenja. U sluEaju kad je na transformatorsku stanicu prikljureno viSe vodova, val - koji dolazi jednim vodom - grana se i na ostale vodove, pa to smanjuje struju rasteretenja. Dalje moramo pri odredivanju nazivne struje rasterekenja znati potrebni zaStitni nivo izolacije, jer kako je veC spomenuto, odvodnici veCe nazivne struje rastereCenja imaju manji preostali napon.

Efikasnost zaStite odvodnikom ovisna je i o udaljenosti odvodnika od StiCenog dijela postrojenja. Prilikom odredivanja maksimalne udaljenosti treba uzeti u obzir duljinu voda (sl. 4.181) od mjesta prikljuEka odvodnika

50 500

25

Slika 4.181. Skice smjeStaja odvodnika

ne trGi se

10

l

I I D

(radi djelovanja refleksije vala) i duljinu vodiEa od mjesta prikljutka odvodnika - ukljuEivSi i duljinu samog odvodnika - do njegovog uzemljenja (radi reaktancije vodiEa i odvodnika). Moie se pretpostaviti (Lit. 83): a) da je strmina vala prenapona od kojeg treba Stititi postrojenje 1000 kV/,us, iako se u postrojenjima efikasno zaStiCenim od direktnog udara groma ne pojavljuju valovi vekih strrnina od 500 kVl,us (ta pretpostavka je uEinjena da bi se uzeli u obzir i najnepovoljniji sluEajevi); b) da je odvodnik izolator sve do napona koji je jednak proradnom naponu, te da nakon prorade ostaje konstantan prewtali napon; c) da napon po - gonske frekvencije ima tjemenu vrijednost; d) da se transformator u toku prvih nekoliko mikrosekunda od pojave prenapona ponaSa kao konden-

i zator; e) da su uzemljenja odvodnika i StiCenog transformatora medusobno kratko spojena, f) da je struja rasterebenja 5 kA (samo u 3,5O/o sluEajeva

dalekovod

t

- Lit. 83. - pojavljuje se veda struja rasteretenja u efikasno zaStiCenim postrojenjima); g) da postoji samo jedan dalekovod (Sto je najnepovoljniji slufaj) i h) da oprema u postrojenju moie izdriati vrlo kratko vrijeme napon definiran relacijom

Ovdje su: k koeficijent povedanja udarnog izolacionog nivoa opreme s obzirom na oblik prenaponskog vala, jer se radi o nestandardnom valu [moie se raEunati (Lit. 83.) sa k = 1,15 kao s prvom aproksimacijom], Ui

Slika 4.182. Dijagram za odredivanje maksimalno dozvoljenog razmaka izmedu priklju- Eka odvodnika i Sticenog dijela postrojenja (oznake na sl. 4.181) - crtkano prilrazani

podaci za primjer u tekstu

donji izolacioni nivo, U,, maksimalna efektivna vrijednost linijskog napona (dolazi 2/3 pod korijenom, jer drugi Elan treba da bude jednak tjemenoj vrijednosti napona prema zemlji u normalnom pogonu). PolazeCi d navedenih pretpostavki, odredene su krivulje prikazane na sl. 4.182.

Pomotu njih je mogute odrediti maksimalno dopuStenu udaljenost odvodnika od dijela postrojenja koje treba zagtititi. Pri tome je potrebno poznavati joS i visinu napona na odvodniku, koju moiemo odrediti iz relacije

& = & + umuz . . . (4.242)

gdje je Up preostali napon struje rasteretenja od 5,O kA. Da se odredi razmak 1 (sl. 4.181), potrebno je odrediti omjer izmedu U, (4.241) i U, (4.242) i omjer a/U,. VeliEinu a treba izmjeriti u izvedenom ili projekti- ranom postrojenju. UnoSenjem tih .dvaju omjera u dijagram na sl. 4.182. dobiva se omjer l/Uo, iz kojega se odreduje maksimalno dopuSteni razmak 1. Treba napomenuti da se moie podi od poznatog razmaka 1, pa na analogan naEin odrediti duljinu a.

Pokaiimo na primjeru upotrebu dijagrama na sl. 4.182. Neka se radi o vodu 110 kV (U,,,, = 125 kV), na Eijem se kraju nalazi odvodnik prenapona s veliEinom preostalog napona Up =.297 kV, te neka donji izolacioni nivo o,preme iznosi Ui = 525 kV; a visina a = 10 m. Prema navedenim veliEinama dobivamo

Iz dijagrama (crtkano na sl. 4.182) dobivamo

IzraEunati maksimalni razmak 1 vrijedi, naravno, uz navedene pretpostavke. Za rasklopna postrojenja s vide vodova istog napona moEe se razmak 1 neSto povetati, ali se to ne preporufuje za postrojenja viSih napona i za vainija postrojenja zbog zadtite i udaljenijih aparata u Stide- nom postrojenju.

U postrojenjima neefikasno zagtidenim od direktnog udara groma treba odvodnike postavljati neposredno pred transformatore zbog moguknosti pojave valova vrlo visokih amplituda i strinina.

Radi sigurnosti da be postavljeni odvodnik u sluEaju potrebe izvrSiti svoj zadatak, potrebno je svake dvije gd ine ispitati ventilni odvodnik na proradni napon.

C. Cijevni odvodnici

Cijevni odvodnik je zagtitno iskriSte s uredajem za gaSenje luka. Nakon paljenja luka struja Ce protjecati izmedu vodifa i zemlje, s tom razlikom nasuprot ventilnim odvodnicima, da izmedu vodifa i zemlje nema otpornika. Cijevni odvodnik snizit Ce, dakle, prenapon voda na iznos napona jednak padu napona u luku, koji je znatno niii od zaStitnog nivoa izolacije i znatno ni2i od preostalog napona ventilnog odvodnika. Struja rasterekenja, koja protjefe kroz cijevni odvodnik, jednaka je struji kratkog spoja mreie, pa moie oStetiti dijelove mreie ako predug0 traje. Radi toga je potrebno osigurati brzo gaSenje luka. Cijevni odvodnik ima zbog toga cijev malog promjera (sl. 4.183), od materijala koji se pod utjecajem luka

Slika 4.183. Pre- sjek kroz cijevni odvodnik (jedna od izvedaba). I-iskriSte, L-lurna komo- r a

isplinjava (vulkanfiber, tvrda guma, polivinilklorid i sl.). Visokoionizirani plinovi luka rnijesaju se s plinovima stijenka cijevi, i ta smjesa struji iz cijevi (do 2 m dug plamen), koja je otvorena samo na donjoj strani. U trenutku prolaza struje kroz nulu luk se gasi. U mreiama s malom strujom kratkog spoja moie se dogoditi da je kolirina razvijenih plinova tako malena te ne moie osigurati gaSenje luka, dok u mreiama s vrlo velikom strujom kratkog spoja velika kolifina plinova dovodi do eksplozije odvodnika. Prema preporukama IEC predvidaju se dva tipa cijevnih odvodnika: odvodnici nazivne struje 30 kA za zaStitu rasklopnih postrojenja (to je tjemena vrijednost normiranog strujnog vala koji cijevni odvodnik mora izdriati a da se ne oSteti), te nazivne struje 65 kA za zaStitu vodova. Prema istim 'preporukama odvodnici za postrojenja grade se za maksi- I

malnu struju kratkog spoja (efektivna vrijednost izmjenif ne komponente) 1,5 i 3,O kA (do nadvnog napona 18 kV), te jog i za 6,O kA za nazivne napone iznad 18 kV do 40 kV (za viSe napone nisu predvideni cijevni odvodnici za zaStitu postrojenja). Za iste odvodnike nije odredena minimalna struja kratkog spoja, jer bi oni trebali da prekinu svaku struju kratkog spoja koja se praktiPki moie pojaviti, a manja je od maksimalne struje odvodnika. Odvodnici za vodove, medutim, grade se za nazivne napone od 9 do 25 kV za slijedeke minimalne i maksimalne struje kratkog spoja: 0,3i1,5, 0,4/3,0, 0,6/5,0 i 1,0/10,0 kA, za napone od 30 kV: 0,3/1,5, 0,4/3,0, 0,9/6,0 i 1,0/10,0 kA, a za napone od 40 do 145 kV: 0,3/1,5, 0,4/3,0, 0,9/5,0 i 1,0/10,0 kA. Cijevne odvodnike treba tako odabrati da minimalna 1

I

struja kratkog spoja bude veCa od minimalne struje odvodnika, a maksimalna struja kratkog spoja na mjestu ugradnje manja od maltsimalne struje odvodnika.

S obzirom na nazivne napone cijevnih odvodnika vrijede isti kriteriji kao 23 ventilne odvodnike.

ZaStitno iskriite sastoji se od dvije elektrode, od kojih je jedna spojena na fazu, a druga na zemlju. Odredivanje tehniEkih svojstava zaititnog iskriSta svodi se samo na odredivanje razmaka elektroda. U tab. 4.22. navedeni su razmaci elektroda prema.IEC (nacrt uputa).

TABLICA 4.22.

Razmaci zaStitnih iskriita (prema nacrtu uputa IEC)

- Preskok na iskriStu predstavlja zemni spoj, odnosno kratki spoj u ovisnosti o uzemljenju nul-taf ke. U slufaju neposredno uzemljene nul-taf ke teCi ke struje kratkog spoja koje - radi zaStite dijelova postrojenja kmz koje teku te struje - treba iskljufiti u Sto je moguke kraCem vremenu. Zbog toga je vrlo korisno upotrijebiti sklopke s jednopolnim ponovnim uklapanjem. Postoji, dalje, opasnost da se luk medu elektrodama neCe gasiti sam od sebe, pogotovo kad se radi o velikim strujama.

Preskokom na iskriStu nastaje odrezan val, koji dodatno napreie izolaciju namota transformatora radi nejednolike raspodjele napona izmedu zavoja. Ta opasnost je to vefa, Sto je iskriSte bliie transformatoru.

Prilikom isklapanja neopterekenih transformatora ili vodova pojavljuju se prenaponi medu kontaktima sklopke, koji mogu dovesti do preskoka na iskristu, Sto opet dovodi do velike struje medu kontaktima sklopke kad su njeni kontakti vet rastavljeni. Moie se dogoditi da sklopka ne uspije prekinuti tu struju, Sto 6e uzrokovati njeno oSteCenje.

Radi svega toga zaStitna iskriita se malo upotrebljavaju.

NajviSi napon mreie kV

12 24 36 72,5

123 z 123 245 z

Razrnak iskriSta mm

40 100 150 180 47 0 610

1070

Najniii preskoEni napon 50 Hz

kV

15 40 57

107 170 225 400

PET0 POGLAVLJE

SHEME SPOJA GLAVNIH STRUJNIH KRUGOVA

5.1. VRSTE SHEMA SPOJA

Izrada sheme spoja prvi je korak pri projektiran ju rasklopnog postrojenja. Shema pokazuje koliko be biti generatora, transformatora i odvoda, naEin njihova medusobnog spoja, predvidene aparate u svakom odvodu i naEin njihova spajanja, zatim predvidena mjerenja, zaStitu, signalizaciju i upravljanje. Shema, dalje, prikazuje cijelo postrojenje (s viSe ili manje detalja) s obzirom na njegovo funkcioniranje, ali ne daje prostorni raspored i naEin izvedbe, Sto je u vekini sluEajeva mogube odrediti tek nakon Sto je odredena shema spoja. Izrada shema, medutim, nije od vainosti samo za projektiranje i izgradnju, vek i za odriavanja u pogonu.

U rasklopnom postrojenju razlikujemo glavne strujne krugove, strujne krugove zaStite i mjerenja, te pomokne strujne krugove. Glavni strujni krugovi sluie za razvod energije, a vodiEi koji ih saEinjavaju nalaze se pod visokim naponom. Strujni krugovi zaStite i mjerenja najEeSbe su prikljueeni na sekundarne stezaljke strujnih ili naponskih transformatora, dok su pomobni strujni krugovi najfeike napajani iz pomoknog izvora istosmjerne struje.

Razlikujemo viSe vrsta shema spoja, a njihova upotreba ovisi o tome Sto se ieli prikazati upotrebljenom shemom i s koliko detalja se ieli prikazati rasklopno postrojenje.

Kao osnova za projektiranje sluii jednopolni shema spoja, na kojoj su prikazani samo glavni strujni krugovi i to jednopolno, dok su shematski - pored odvoda i bez spojeva - oznaEeni svi mjerni instrumenti i zaStitni releji (sl. 5.1). Na jednopolnoj shemi, osim toga, naznaEene su glavne veliEine kojima je karakteriziran pojedini aparat ucrtan u shemu.

U nekim sluEaj.evima crta se i principna shema, na kojoj su ucrtane samo sabirnica, odvodi, te rastavljaEi i sklopke, kako bi se dobila slika o medusobnoj povezanosti odvoda. Tada se rastavljaee i sklopke prikazuje pojednostavnjenim simbolima (sl. 5.2).

Shema djelovanja (sl. 5.3) prikazuje tropolno sve glavne strujne krugove, kako bi se mogla oznaEiti funkcija svih uredaja u postrojenju, te kontrolirati ispravnost spojeva. Na sl. 5.3. nacrtani su samo vodovi mjerenja i zagtite, dok su - radi pojednostavnjeilja prikazivanja -- ispuSteni vodovi za upravljanje i signalizaciju. Prilikom crtanja sheme djelovanja obitno se ne vodi ratuna o prostornom rasporedu pojedinih aparata, 25 Visokonaponska rasklopna postrojenja 385

Na osnovu sheme djelovanja izraduje se shema vezivanja, koja uzima u obzir prostorni smjeStaj aparata, a u nju se ucrtane sve stezaljke na aparatima, redne stezaljke od kojih polaze i na kojima zavrHavaju iilo

350/5A f5 YA, ti I

Slika 5.1. Primjer jednopolne sheme spoja

Slika 5.2. Principna

shema spoja

odvoda na sl. 5.1.

kabela, te kabeli za sve strujne krugove u rasklopnom postrojenju. Shema vezivanja je izvedbena shema na kojoj se, pored ostalog, nalaze i oznake rednih stezaljka koje treba da se poklapaju s oznakama u postrojenju

Slika 5.3. Shema djelovanja odvoda na sl. 5.1. (nacrtani'samo vodovi za mjerenje i zaftitu)

Posebna vrst shema jesu strujne sheme, s kojima se obiEno prikazuju djelovanja pomoCnih strujnih krugova. One se crtaju bez obzira na medusobni prostorni smjeStaj pojedinih kontakata i aparata, a glavna im je svrha da omoguCe jednostavnu i efikasnu kontrolu ispravnosti spoja. Upotreba strujnih shema bit Ce prikazana u poglavlju o shemama pomoC- nih strujnih krugova.

5.2. OPCENITO 0 SHEMAMA GLAVNIH KRUGOVA

A. Kriteriji za izbor shema

Kao osnovili kriteriji za izbor sheme glavnih strujnih krugova mogu se navesti: sigurnost pogona, moguCnosti uzdriavanja i pregleda, te eko- nomiEnost postrojenja. Prilikom ocjene sigurnosti pogona treba uzeti u obzir prilike u mreii unutar koje Ce biti izgradeno rasklopno postrojenje, te utjecaj eventualnih kvarova u postrojenju na potroSaEe, koji 6e biti napajani iz dotiEnog rasklopnog postrojenja. OStrina zahtjeva u pogledu osiguranja izvodenja radova uzdriavanja i pregleda ovisi o ulozi rasklopnog postrojenja u elektroenergetskom sistemu, kako s obzirom na proizvodnju, tako i s obzirom na opskrbu potroSaEa, pri Eenlu naroEito treba voditi raEuna o sigurnosti osoblja koje vrSi radove. U nekim rasklopnim postrojenjima moie se zahtijevati da se svi radovi na pregledu i uzdriavanju moraju izvriiti bez prekida pogona, ili s prekidom samo u dijelu postrojenja, dok se u nekim sluEajevima moie dopustiti i prekid pogona za vrijeme jednog dijela tih radova. Pod ekonomiEno36u postrojenja razumijevamo zahtjev da se ispune navedeni uvjeti o sigurnosti i moguknosti remonta sa Sto manje aparata, a naroEito sklopaka kao naj- skupljih aparata u rasklopnom postrojenju, te da se osigura pun0 kori- Stenje ugradenih aparata i transformatora.

Osim tih zahtjeva potrebno je naroEito imati u vidu pogonsku elastiE- nost postrojenja, Sto je potrebno da bi postrojenje izvrSilo svoj zadatak ne toliko u normalnom pogonu, koliko u sluEaju kvara kako u postrojenju samom, tako i u mreii. Osim toga elastienost postrojenja karakterizirana je mogu6noS6u njegova proSirenja, Sto ne mora, baB u svakorn sluEaju biti osigurano.

Pored svih tih zahtjeva treba da postoji i stalna teinja za pojedno- stavnjenjein shema radi pojednostavnjenja izvedbe, bolje preglednosti u pogonu i manje vjerojatnosti krivih manipulacija.

Na izbor sheme utjeEu slijede6e okolnosti: uloga i napon rasklopnog postrojenja (rasklopno postrojenje u elektrani, u prenosnoj, razvodnoj ili distributivnoj mreii); vainost postrojenja u mreii (EvoriSte elektrana, veza dvaju dijelova mreie i sl.); broj i snaga generatora i transformatora. te broj i vainost prikljuEenih vodova; pogonski zahtjevi, i to posebno zahtjev za odvoj enim pogonom dijelova postrojenja; potreba proSirenja rasklopnog postrojenja; tip i sigurnost upotrebljenih aparata; posebni zahtjevi na odriavanje radi lokalnih prilika (taloienje pragine, zasolja- vanje, zaledivanje); prilike u sluEaju kratkog spoja s obzirom na veliEinu rasklopne snage, udarnih struja i struja mjerodavnih za ugrijavanje,

narorito kad je potrebno smanjiti struje kratkog spoja (dolazi u obzir za niie napone); potreba prikljurka pomoCnih pogona (pojavljuje se u veeim elektranama).

B. Ocjena sigurnosti shema

Da bi se ocijenila sigurnost pogona, potrebno je u prvom redu poznavati vjerojatnost kvara svakog od elemenata u postrojenju. Pojave kvarova, medutim, ne ovise samo o kvaliteti i konstrukciji ugradenih dijelova, nego i o uzdriavanju i manipulaciji. Zbog toga je potrebno takve analize temeljiti na iskustvu one mreie, u kojoj Ce raditi promatrano postrojenje. Zbog ilustracije navedeni su u tab. 5.1. podaci o kvarovima i o trajanju popravka kvarova u SSSR-u (Lit. 84). Da bi se uzela u obzir i potreba odriavanja i pregleda, treba poznavati periodiPnost remonta i njegovo trajanje. U tab. 5.2. navedeni su radi primjera podaci o rokovima revizije i kontrole (Lit. 85) i njihovo trajanje, prema iskustvima u SSSR-u it. 84).

r l Poznavajuti statistike kvarova, te broj aparata i duljinu vodova, moguCe je odrediti broj kvarova u godini i trajanje prekida pogona. Ako sa n oznarimo broj kvarova na promatranom aparatu ili vodu u godini, sa N broj aparata (N = 100) ili broj kilometara voda ( N = 100) na I

koji se odnosi broi kvarova n, te ako sa t oznarimo trajanje prekida ka6 posljedicu jednog kvara (tab. 5.1), relacija

prikazuje trajanje prekida pogona radi kvarova na jednom aparatu. Ako jog T podijelim~ s brojem sati u godini (8760 hlgod), dobivamo ovu vjerojatnost prekida pogona radi kvara na jednom aparatu

T n t - P=---- . . . (5.2) 8760 N 8760

I

TABLICA 5.1.

ProsjeEni broj kvarova i prosjeEno trajanje popravka kvarova u SSSR-u (Lit. 84)

C

g eGIE - d

II .- J 6 --- -

a - a .a; m . r ~ d P '; . - N w a a'- a _ L > L & t a u

--

.2 2 ZT gs ." L?

--

0 0 0 D r c ' r C ' -

5 . f b b b b q q q . . . . . . . . o m e r l m - m c n c - " 2 K- 2" Z? z- z- z- " 4 0

- 0 - - w m S s G Z G G

d d( & & V)

0 a ~ r o , ; w w u , V)

- - l m s Z E ; S E ; S C S ,, II II II II II II II II

; JJiZg2S$ - m a a .K 2 2 .K .z .K .K .K

C C ~ C ~ C C C m 8 : 2 ? 2 P I J ? % Z X " " B g 8 B 8 m P z

3 M M , M ~ ~ ~ & Y Y Y Y 3 3 3 3 3 2 & & & a a a a a + + + m + m + + +

a P

prosje~no trajanje

popravka kvara ( t )

48 8 6 6 4 5 3

Prosjefan broJ

kvarova godini (n)

0:5 1,s 1,o 0,s 0,Ol

1:O 2,s

Transformatori Sklopke za 110 kV i vise Sklopke za 20-35 kV Sklopke za 10 kV i niie Rastavljafi svih napona Zrafni vodovi, 100 kV i viSe Zrafni vodovi, 35 kV i niie

Vjerojatnost kvara

n t P = 8160.

27,4 . lo-' 13,7 . lo-' 6,9 . 3,4 10-6 0,05 . 10-a 5,7 . lo-' 8,6 . lo-'

Rolifina (N)

100 kom. 100 kom. 100 kom. 100 kom. 100 kom. 100 km 100 km

Postojanjem viSe aparata i transformatora spojenih u seriju (sl. 5.4a). a uz pretpostavku da kvar na jednom elementu sheme ne utjeEe na ostale elemente, poveCava se vjerojatnost kvara, koja se moie odreditj kao zbroj vjerojatnosti kvarova na elementima spojenim u seriju. Ako sa p!,, ps,

Slika 5.4. Primjeri shema za izrafunavanje vjerojatnosti prekida pogona

p.l. i p p oznaEimo vjerojatnosti lrvara na rastavljaEu, sklopki, transformatoru odnosno vodu, a sa b,,, b s , b.]. i b V broj tih elemenata spojenih u seriju, vjerojatnost kvara za shemu na sl. 5.4a odredit Cemo iz relacije

Za shemu na sl. 5.4a vjerojatnost kvara iznosi - uzimajuCi u obzir podatke iz tab. 5.1.

p = (4 . 0,05 + 2 . 6,9 -I 2 . 27,4 + 80 . 5,7) . lo-" =

= (0,2 + 13,s + 54,s + 456,O) . lo-"

= 524,s . lo-" 0,52

Ako su dijelovi ili elementi postrojenja spojeni paralelno, te ako kvar u jednoj paralelnoj grani ne utjeEe na pogon druge paraleine grane (postojanje selektivne zaStite!), vjerojatnost kvara na obje paralelne grano istodobno iznosi

P = P I P , . . . (5.4)

gdje su p , vjerojatnost kvara na jednoj, a p , na drugoj grani. Ako postoji n paralelnih grana, vjerojatnost istodobnog kvara na svim granama iznosi

Da to ilustriramo, posluiimo se shemom sa sl. 5.5, te odredimo vjerojatnost prekida pogona izmedu sabirnica A i E, te sabirnica A i I?. U prvom sluEaju vjerojatnost prekida pogona iznosi

Slika 5.5. Primjer sheme za odredivanje vjerojaino- sti prekida pogona (p-vjerojatnost prekida pogona

na dijelu sheme)

Analogno tome moiemo odrediti vjerojatnost prekida pogona za shemu na sl. 5.4b. BuduCi da se radi o istim elementima izmedu sabirnica 110 i 35 kV, te o istim izmedu dva sistema sabirnica 110 kV, moiemo postaviti

UzimajuCi u obzir podatke iz tab. 5.1, dobivamo

pa je vjerojatnost prekida pogona izmedu sabirnica 35 kV

Ako bi, medutim, svaki kvar na jednom od elemenata u paralelno spojenoj grani izazvao prekid pogona u obje grane (svaki kvar je kratki spoj, a ne postoji selektivna zaStita), vjerojatnost prekida pogona za shemu na sl. 5.4b iznosila bi

Tada su, naime, iste prilike s obzirom na prekid pogona kao da su svi elementi spojeni u seriju.

Uzmemo li u obzir jog i potreban remont, dobili bismo veCu vjerojatnost prekida pogona. Pri odredivanju vjerojatnosti prekida zbog revizija i remonta treba uzeti u obzir da se istodobno mogu vrSiti remonti na cijelom nizu elemenata, a za trajanje prekida pogona mjerodavan je onaj elemenat, Eiji je remont najdulji. Ako se, medutim, radi o paralelno spojenim elementima - ukoliko oni mogu preuzeti ukupno optereeenje - njihov remont ne dovodi do prelrida pogona.

5.3. SHEME SPOJA DIJELOVA POSTROJENJA

Naravno da nije mogube prikazati sve sluEajeve do kojih moie do& u praksi, pogotovo kad se radi o vekim i kompliciranijim postrojenjima. Potrebno je, medutim, poznavati principe i moguknosti izvedbe shema za pojedine dijelove postrojenja.

Treba naglasiti da su prilikom razmatranja shema spoja pojedinih dij elova postrojenja ucrtani samo oni aparati koji su znaEajni za izlaganje, dok su ispugteni - radi preglednosti - oni elementi na koje ne utjeEe razmatrano pitanje.

A. Shema prikljuzka odvoda

Ako u rasklopnom postrojenju postoje sabirnice, svaki odvod priklju- Een je na sabirnice preka rastavljafa, koje nazivmo sabirniEkim rasta- vljaEima. Tek iza sabirniEkih rastavljafa-.-- pro-matrano sa sabirnica - dolaze ostali aparati (sklopke, gsi_gu~&i,gj& transformatori i sl.). Redo-

I slijed ostalih aparata i njihova upotreba ovise o vrsti odvoda i o njegovoj ulozi u mreii i rasklopnom postrojenju.

a) Jednostrake sabirnice-

U raskiopnom postrojenju s malo odvoda dovoljne su jednostruke a sabirnic; (sl. 5.6), ako s e uop?G-~eli postrojenje sa sabirnicama. U tom

Slikak:s+Prikljufak odvoda na jednostruke sabirnice (jednopolna i tropolna shema spoja) . . 1

sluEaju svaki rad (EEkenje, izmjena sumnjivih izolatora, pregled spojeva i sl.) i svaki kvar na sabirnicama zahtijeva obustavu pogona cijelog rasklopnog postrojenja, pa svi odvodi ostaju bez napona, a potroSaPi priklju- &,------- cen~narasklopno jmstrojenje bez energije. Ni radovi (godiSnja revizija - traje nekoliko sati), a niti kvarovi n-a sabirnicama nisu tako Eesti da bi I

to iskljuEivalo upotrebu jednostrukih sabirnica. To pogotovo-vyijedi ako na rasklopna postrojenje nisu prikljuEeni vrlo osjetljivi potroiafi, kojima bi prekid dobave elektrifne energije znaPio veliku Stetu ili mogao izazvati

nesreku. Izgradnjom postrojenja s jednostruklm sabirnicama prema sl. 5.6. unaprijedJ~ g r e d e n p~-klj,uE,aus,v!h vodova na isti napon, jer su spojeni s istim sabirnicama, pa se napon na sabirnicama mora odriavati na onoj visini koja ke zadovoljavati sve potroSaEe.

I

=a: ~hnostruke sabirnice' s uzduinim rastavljarem (A) i uzduhom sklopkom (B)

Slika 5.8. Jednostruke sabirnice s premogtenjem sklopke

Da se omo uki o d v o j e n ~ ~ ~ n n ~ ~ ~ h p o _ t _ r o S ~ ~ s ~ e e ~ ~ & ~ n i c e postavi 1 uz ,u~nzr@~yv_ai: (sl, 5,7a). Rastavljafem je mogube podijeliti

u-=a dijela, Sto omogukuje odijeljeno napajanje preko posebnih transformatora (kao na sl. 5.7a) ili posebnih generatora, pa se prema tome

mogu-na svako-m dii_e& gabirnie- odriavati razliEiti napopi (naravno u uskim granicama oko nazivnog napona mreie). U tom sluEaju je potrebno da budu u skladu moguenosti transformacije (odnosno proizvodnje) s po- trebama odvoda na pojedinim dijelovima sabirnica, pa &jeni pogon obiEno dovo$i do skbi jeg iskonitenja transformatora (odnosno genera- toFa))_ G5upiranjec&@a treka odrediti ve6 prilikom izgradnje, pa to ~ i e - i z a z v a t i - potegkoee uzkasnijem razvoju. Osim toga, p r i prijelazu od DoPona sa zatvorenim na o ~ a _ i S o t v v o ~ n i m ,uzduinim ras;avlja~ev, potreban je reki.eogoEa barem na - j+-om dijelu- sabirnica, da se omo: gu%-33id$~Ts!ay'jaEa. Da bi se Ebjegao grekid p p g y moie-je - - _ X I

~stavit i uz uina ~ & Z . & X h L ~ - g a t ) i r n 1 c e , $to~~.oy_eca~a~~ast i { "_~_st ;asklopnog p o s t ~ ~ e ~ ~ a l ! ~ ~ ~ v e f a v a -. i -hvesticije, uza sve ostale -..- mane -uz_d_uinag-rast_a~ac_a:--

Uz sheme su navedeni podaci o prosieEnom brojq-&hpka(s2_i =stax- liaEa IT) DO odvodu. Ta_k,o npr. za shemu na sl. 5.7b prosjeEni broj sllopaka po odvodu iznosi

n + l 1 s - = -

n

(n = broj odvoda), jer svaki odvod ima jednu sklopku, a osim toga postoji uzduina sklopka u sabirnicama. Za istu shernu prosjeEni je broj rastav- ljaEa po odvodu __--

n + 2 \ 7 " -

n

i e r su pored sabirniEkog rastavljaEa za svaki odvod potrebna joi dva mz-taalj~ji! g-prik_ljuEak uzduine sklope.

&&inMmgo_na moie se-&~ye6ag_-~~ta_v1j,agj,emL pre,m,m&t%?a_ gomo6u r a s t a v l j a ~ d s n 8 ) . U sluEaju - kvara ------- sklopke -- - ---- na jednom_odvodu - -.

LS, na sl. 5.8) odvod se prikljuEuje na sabirnice -preko rastav1jai.a R,, dok r8'stavljaEi R, i R, ostaju otvffeni. Kratki-spoj na taKori~"p'ajan6m dovodu iskljuEit be sklopke drugih odvoda kroz. koje protjere struja kratkog spoja, Sto be dovesti prekida napajanja i svih ostalih dovoda.

Do pveeanja kontinuiteta pogona dovodi ishema (sl. 5.9) s-gqzxLn_im rastavlja~~rii m e b ~ dva o d a U normalnom je pogonu rastavljaE R,

>tvo,ren (sl. 5.9a), a svaki vod prikI$F5ri-n2i sabirnice preEo vlastite sklopke, dok je u sluEaju kvara ili revizije sklopke S, (sl. 5.9b) rastavljae R; zatvoren, rastavljaEi R, i R, ostaju otvoreni, a oba s_e odvoda napajaju preko zajedniEke sklopke. Kvar na jebom odvodu dovodi do prekida pogona obaju odvoda spojenih na zajednifku sklopku.

b) Dvostruke sabirnice

Dvostrukim sabirnicama znatno se poveeava elastiEnost u pogonu, ito je glavna prednost takvih sabirnica, pa se zbog elastienosti u prvom redu i grade takva rasklopna postrojenja. Naravno da se izgradnjom dvostrukih sabirnica poveeava i sigurnost u pogonu, omogueuju EiSeenja i popravci jednih sabirnica a da se ne prekida pogon na drugom sistemu .-- -sabirniqa.

Svaki odvod moie se prikljuEiti bilo na jedne, bilo na druge sabirnice, pa su za to potrebna i dva sabirnieka rastavljaEa (sl. 5.10), dok_ostala glavna opsma odvoda ostaje nepromijenjena u usporedbi s izvedbom sa jednostrukim sabirnicama. Pr--1juEak oavoda na dvostruke sabirnice,

Slika 5.9;"'~ednostruke sabirnice s poprehim rastavljah rndu dva odvoda

Slika 5.10. Prikljurak odvoda na dvostruke sabirnice (jednopolna i tropolna sherna spoja) - U broju sklopaka i rastavljaea ubrojena sklopka i dva rastavljaea

u spojnorn polju

grlkazan .na. sl. 5.10, naj jednostavnija je izvedba, pa, se ... najEeSbe i upotrebljava . . (evropska izvedba).

Mogube su i z _ v e d b e ~ ~ ~ s ~ ; ~ l ) sa dvije., s_klgpk_e ,po -odvodq,, (ameriEka izvedba), 15% jep~y_.e~~s~ig?lrn~st~~jeru sluraju kvara~il i revi~zije jedne. . - . . . . -- - glopke o_dod-je u pot~u~nosLop.reml~.n. No iakva izvedba traii pove- 6ane investicije. radi , d v d ~ t ~ k o g ~ broja. sk1opaka.i . rastadjaC,a. IzostG- Tjanjkm rGtavljaEa iza sklopke (glflano od strane sabirnica) ne bi se mnogo postiiloj j e r se ne bi moglo pristupiti popravku ili reviziji jedne sklopke dok j e odvod p0.d. naponom.

Slika 5.11.' Prikljurak odvoda na dvostruke sabirnice s dvije sklopke

po odvodu

PrikljuEak odvoda s a . po . d.5j.e. . sklopke .o.mvguCa.ya...u~2trebu Sam0 ~ - ~ ~ 5 T Z j 1 ; ~ p r i k l j u f a k dvaju t r ans fo~a to ra na sabirnice (Sb

---r.- 1

~ h k a 5.12. Mogucnost prikljutka transformatora na dvostruke sabirnice s po dvije sklopke po odvodu (n, = broj vodova,

nt = broj transformatora = 2)

pije mogube kad se upotrijebe ranije navedene sheme). Za uklapanje i - izklapanje -transformatora, koji su spojeni svaki na svoje sabirnice, upotrebljavaju se sklopke odvoda. ZaStita transformatora djeluje na sklopke prikljuEene na vlastite sabirnice transformatora. Kvar na jednim sabirnicama ne dovodi do prekida pogona ni na jednom od odvoda, jer se pogon normalno vodi s ukljufenim svim sklopkama i rastavljafima. Uz opisanu mogu6nost svodi se broj sklopaka i rastavljafa na manju kolifinu, nego Sto na prvi pogled izgleda. Ovo relativno smanjenje to je veCe, Sto je manji broj odvoda.

Ako ne postoji transformacija u rasklopnom postrojenju, upotreba sheme sa dvije sklopke po odvodu dovodi do znatnog povetanja investicija, Sto je vrlo rijetko opravdano, pogotovo s obzirom na sigurnost modernih sklopaka. Smatra se, naime, da ta shema daje vebu sigurnost nego Sto je normalno potrebna.

Slika 5.13. Prikljurak odvoda na dvostruke sabirnice s tri sklopke za dva odvoda

Na sl. 5.13. prikazana je izvedba sa tri sklopke za dva odvoda, koja omogubuje medusobno spajanje odvoda i minio sabirnica. Prikljufak obaju odvoda na sabirnice I vrSi se uklapanjem sklopaka S, i S,, a na sabirnice I1 uklapanjem sklopaka S, i S,. U slueaju odvojenog pogona odvoda ukljuEene su sklopke S, i S,, a iskljufena sklopka S,. Ako se ieli mimoiei i sabirnice I i sabirnice 11, ukljufuje se samo sklopka S,. NemoguCe je, medutim, odvod 1 prikljueiti na sabirnice I1 uz istodoban prekid pogona odvoda - 2. . '

Shema spoja sa tri sklopke za dva odvoda srednje je rjeSenje izmedu sheme spoja na sl. 5.10. i 5.11, jer treba u prosjeku 1,5 sklopaka po odvodu. Shema spoja sa tri sklopke za dva odvoda nije naSla primjenu u Evropi zbog relativno visokih t d k o v a izvedbe i relativno male elastifnosti u pogonu. Nasuprot tome, ona osigurava znatnu sigurnost u pogonu. Pogon postrojenja prema takvoj shemi zamilljen je s uklopljenim s v h sklop-

Slika 5.14. Sheme dviju izvedaba dvostrukih sabirnica

~ i i k a 5.15. Prikljueak odvoda na jednostruke sabirnice u rasklopnom postrojenju s pomoCnim sabirnicama: (a) normalni

pogon, @) pogon u slutaju kvara sklopke Si

kama i rastavljafima, kad je moguke izvrSiti popravak i pregled svake sklopke a da se ne prekida pogon za bilo koji odvod. Kvar na jednim sabirnicama ne dovodi do prekida pogona ni na jednom odvodu.

Osim dvostrukih sabirnica postavljenih prema sl. 5.14a, kada nije mogu6e postaviti jedan odvod nasuprot drugom, primjenjuje se i raspored sabirnica u obliku slova U (sl. 5.14b), jer time se postiie smanjenje duljine rasklopnog postrojenja za isti broj odvoda. Naravno da se za obje izvedbe moie upotrijebiti ista shema spoja odvoda.

U nekim slufajevima - pogotovo u velikim industrijskim postrojenjima, gdje je radi osjetljivosti potrogafkih uredaja s obzirom na prekid dobavs energije potrebno imati veliku sigurnost i vrlo elasticnu moguknost odvojenog pogona - izvode se rasklopna postrojenja s trostrukim, pa i tietverostrukim sabirnicama. Prikljutiak odvoda izvodi se u principu. kao i sa dvostrukim sabirnicama (sl. 5.10).

C) PomoCne sabirnice

Izgradnjom pomoknih sabirnica u postrojenju s jednostrukim sabirnicama omogukeno je uklapanje rezervne sklopke (SR na sl. 5.15), koja je montirana u rasklopnom postrojenju, u bilo koji odvod jednostavnim uklapanjem rastavljafa. Na sl. 5.15a prikazan je poloiaj rastavljatia u normalnom pogonu, a na sl. 5.15b u slufaja kvara na sklopki S,. Analogno se moie postupiti ako je kvar nastao na sklopki bilo kojeg odvoda. Ako nije predviden odvojen pogon u rasklopnom postrojenju, a potrebno je odriati pogon odvoda i za vrijeme kvara i revizije sklopaka, korisno je upotrijebiti shemu s pomoknim sabirnicama.

Slika 5.16. Prikljurak odvoda na dvostruke sabirnice u rasklopnom postrojenju s pomoCnim

sabirnicama

Izgradnja pomoCnih sabirnica u postrojenju s dvcstrukim sabirnicama (sl. 5.16) moie doCi u obzir kad je predviden odvojen pogon glavnih sabirnica, a ieli se imati montirana rezerva za sklopke u odvodima. Upo- treba rezervne sklopke ista je kao u postrojenju s jednostrukim sabirni- 1 I cama (sl. 5.15), s tom razlikom Sto je rezervnu sklopku moguCe prikljuEiti na bilo koje glavne sabirnice. Ako, medutim, nisu u pogonu obje glavne I

sabirnice, postoji moguknost upotrebe sklopke spojnog polja kao rezervne 1 sklopke i bez pomoCnih sabirnica.

d) Postrojenje bez sabirnica

Kad je predvideno manje odvoda (3 do 5), mogu se izvesti postrojenja

I bez sabirnica. Na sl. 5.17. prikazana je shema spoja za pet odvoda. Upo- treba prikazane sheme za viSe od 5 odvoda znatno komplicira izvedbu. Svaki odvod nalazi se izmedu dvije sklopke, Sto je svakako znak sigurnosti. To se postiie s malo sklopaka (s = 1). Radi toga se izvedbom postrojenja prema shemi na sl. 5.17. smanjuju investicije u usporedbi s postro- I

jenjem s jednostrukim i pomoCnim sabirnicama. ObiEno je ta razlika I manja Sto je odvoda viSe. Svaku sklopku moguke je pregledati i popraviti

I

I a da se ne prekida pogon ni na jednom odvodu. Shema bez sabirnica nije I

I elastifna, jer postoji samo jedno normalno uklopno stanje s ukljuEenim 5 I

I

I

I I T T

Slika 5.17. PrikljuEak odvoda na postrojenje bez sabirnica

svim sklopkama i rastavljafima, pa za odvojen pogon nastaju znatna ogranifenja s obzirom na grupiral~je odvoda. Osim toga ne postoji jednostavno rjeSenje za poveCanje broja odvoda u veC izgradenom postrojenju.

Na sheme spoja rasklopnih postrojenja bez sabirnica osvrnut Cemo se u poglavlju o shemama postrojenja s ogranitenim brojem odvoda.

B. Spojno polje

a) Izvedba i upotreba

U rasklopnim postrojenjima s dvostrukiin (i vigestrukim) sabirnicama - izvedba s jednom sklopkom po odvodu (sl. 5.10) - izvodi se normalno i spojno polje (sl. 5.18a), koje omoguCuje spajanje dvaju sistema sabirnica, a moie pos1ui;iti u razliEite svrhe. U rasklopnim postrojenjima sa dvije sklopke po odvodu (sl. 5.11) i sa tri za dva odvoda (sl. 5.13) ulogu spojne sklopke moie preuzeti bilo koja od njih.

- - -

Slika 5.18. Shema spoja spojnog polja u postrojenjima s dvostrukim sabirnicama

Ukoliko su dvostruke sabirnice uzduinim rastavljaeima podijeljene na dva dijela (sl. 5.18b), u spojnom polju treba predvidjeti po dva rasta- vljaEa sa svake strane sklopke, Sto omoguCuje ostvarenje svih kombinacija medusobnog spajanja dijelova sabirnica.

U rasklopnom postrojenju s trostrukim sabirnicama shemom spoja sa sl. 5.19a moguCe je ostvariti spajanje sabirnica I i 111, te I1 i 111, dok je shemom spoja prikazanom na sl. 5.19b moguCe spojiti bilo koja dva sistema sabirnica.

Spojnu sklopku u spojnom polju moguCe je upotrijebiti kao rezervnu sklopku u bilo kojem odvodu. Na sl. 5.20a prikazan je polozaj sklopaka i rastavljaEa u normalnom pogonu, a na sl. 5.20b poloiaj kad je sklopka A u kvaru. U tom slutaju treba sklopku A demontirati, a njezino mjesto premostiti vek pripremljenim vodifima. Tada jedna od sabirnica sluii kao veza izmedu spojne sklopke i odvoda u kojem je demontirana sklopka, pa je na taj naEin ta sabirnica neupotrebljiva za druge svrhe. Ako je, naime, kako je vet spomenuto, Eesto potreban drugi sistem sabirnica npr. 26 Visokonaponska rasklopna postrojenja 401

Slika 5.19. Sheme spojnog polja u postrojenju s trostrukirn sabirnicama

Slika 5.20. Upotreba spojne sklopke za zamjenu sklopke u odvodu

za odvojen pogon dijelova mreie, zamjena demontirane sklopke sa sklopkom u spojnom polju nebe biti moguba, pa je u tom sluEaju opravdana izvedba s pomobnim sabirnicama.

Spojno polje moie dalje posluiiti kao sklopka za paralelno spajanje generatora (u elektrani) ili dijelova mreie, koji u nekoj situaciji napa- jaj u odvo jena potroSaEka podruEja. U daljnjem izlaganju govorit bemo o paralelnom spajanju dvaju generatora, iako se to odnosi i na dvije grupe generatora, odnosno na dva dijela elektroenergetskog sistema, u kojima radi i vebi broj elektrana. Pretpostavimo, dakle, da se sabirnice I napajaju iz generatora A, a sabirnice I1 iz generatora B (sl. 5.21), te da je

na sabirnice I prikljuEen vod a, a na sabirnice I1 vod b. Naravno da se moie raditi i o v%e vodova prikljuEenih na oba sistema sabirnica, no to zbog jednostavnosti prikazivanja nije pretpostavljeno. Odvojen pogon bio je uspostavljen radi potrebe odrianja razliEitih napona, ili iz bilo kakvih pogonskih razloga, Sto nije rijedak slufaj.

Radi izmijenjenih prilika u mreii potrebno je prijebi na'paralelan rad generatora, odnosno na paralelan rad dijelova mreie. Prijelaz na paralelan rad bez spojnog polja moie se izvrSiti sarno isklapanjem sklopke jednog od generatora (npr. generatora B), ali pri tome potroSaEi koji su bili napajani iz isklopljenog generatora (odvod b) ostaju bez energije. Za vrijeme beznaponske stanke moie se izvrSiti isklapanje i uklapanje ra-

Slika 5.21. Poloiaj sklopaka i rastavljafa u sluEaju odvojenog pogona u rasklopnom postrojenju s dvostrukim sabir-

nicarna

Slika 5.22. Poloiaj sklopaka i rastavljafa nakon sinhronizacije za rasklopno postrojenje na sl. 5.21.

stavljaEa na odvodima B i b, kako bi se postiglo da svi generatori i odvodi budu spojeni na sabirniqe I (konaEno stanje prikazano je na sl. 5.25). Nakon toga moie se izvrliti sinhronizacija, a uklapanje provesti I

sklopkom generators. Moie se, dakle, prijeei s odvojenog pogona na pogon 1 s jednim sabirnicama, ali uz prekid opskrbe dijela potroSaEa. Taj prekid, ma koliko bio liratak, nepoieljan je i treba ga izbjegavati.

I

Prijelaz bez prekida pogona moie se postiti upotrebom spojnog polja. U tom sluEaju, a nakon Sto je postignut sinhronizam dvaju generatora, uklapa se spojna sklopka, uz uvjet da su prije uklapanja sklopke uklopljeni i I ;stavljaEi spojnog polja. Stanje nakon uklapanja spojne sklopke prikazano je na sl. 5.22. Tada je potrebno prespojiti odvode b i B sa

Slika 5.23. Poloiaj rastavljata i struje prilikom prespajanja odvoda b sa sabir- birnica I1 na sabirnice I

~ l i l i a ' 5.24. Poloiaj rastavljafa i struje prilikom prespajanja odvoda B (vicli sl. 5.23) sa sabirnica I1 na sabirnice I I

404 i

sabirnica I1 na sabirnice I. To prespajanje vrSi se rastavljaEima, kako je prikazano na sl. 5.23. i 5.24, gdje su radi pojednostavnjenja ucrtane samo struje odvoda B i b. Na sl. 5.23a prikazano je stanje koje odgovara onome na sl. 5.22. Buduti da su sabirnice medusobno spojene preko spojnog polja, ne postoji zapreka da se uklopi i drugi rastavljaE odvoda b (sl. 5.23b). Tada struja iz generatora B dotjeEe odvodu b djelomiEno neposredno, a djelomiEno preko spojnog polja. Nakon toga moie se isklopiti bilo koji od rastavljaEa odvoda b budufi da nefe dofi do prekida strujnog kruga (Sto bi izazvalo luk medu kontaktima rastavljaEa), jer se strujni krug moie zatvoriti preko drugog uklopljenog rastavljaEa ili neposredno (sl. 5.23a), ili preko spojnog polja (sl. 5.23~). Ako u naSem sluEaju isklopimo rastavljaf koji spaja odvod b sa sabirnicama I1 (sl. 5.23c), ostat 6e odvod b prikljuEen na sabirnice I, a struja iz generatora B dotje- cat be odvodu b preko spojnog polja. Na taj je naEin odvod b prespojen na sabirnice I a da se ne prekida pogon. Preostaje joS prespajanje odvoda B sa sabirnica I1 na sabirnice I. Postupak je analogan onome za prespajanje odvoda b kao Bto je prikazano na sl. 5.24. Nakon prespajanja odvoda B svi su odvodi prikljureni na sabirnice I, pa je moguCe isklopiti najprije sklopku, a zatim i rastavljare u spojnom polju (sl. 5.25).

Slika 5.25. Poloiaj sklopaka i rastavljara nakon prijelaza na zajednirki pogon na jednim sabirnicama za rasklopno

postrojenje na sl. 5.21.

Upotrebu spojnog polja, da se ukaie na razliEite moguenosti, ilustri- rajmo primjerom koji se moie pojaviti u praksi. U shemi spoja na sl. 5.26. spojno polje upotrebljeno je kao veza izmedu vainijih i manje vainih potroSaEa, s namjerom da se osigura opskrba energije za vaillije potrogaee. U prikazanom primjeru elektrana radi paralelno s ostalom mreiom preko jednog voda, a generatori elektrane nisu dovoljni, s obzirom na svoju snagu, da opskrbe potroBaEe prikljufene na sabirnice elektrane. U sluEaju prestanka dobave energije iz mreie generatori be biti preoptereeeni, Sto be dovgsti do djelovanja zagtite generator5 i do isklapanja njihovih sklopaka, te konaEno do prestanka opskrbe svih potroSaEa. Da se to ne dogodi, generatori i vainiji potroSaEi prikljuteni su na jedne sabirnice (sabirnice

ma+ vaini vain$' veza s o~talom potroSaEi potroSa& m m m

Slika 5.26. Primjer upotrebe spojne sklopke za odvajanje vaLnih od manje vainih potrogaf a

I1 na sl. 5.26), dok se odvodi za manje vaine potroSaEe i odvod A, koji elektranu spaja s ostalom mreiom, spajaju na druge sabirnice (sabirnice I na sl. 5.26). RastavljaEi i sklopka u spojnom polju uklopljeni su i spojno polje Eini vezu izmedu dva sistema sabirnicg. PomoCni spojni krugovi su tako spojeni da se u sluEaju ispada sklope u odvodu A isklapa automatski i spojna sklopk?, pa na taj naEin ,ostaju bez energije manje vaini potro- SaEi, ali ne dolazi do preopteretena generator& pa se opskrba vainijih potroSaEa nastavlja bez prekida.

b) PremJtenje sklopke u odvoda

Demontiranje sklopke i premoStenje njezina mjesta svakako znaEi dulji prekid pogona, pa se na vainim odvodima - pogotovo u rasklopnim postrojenjima najviieg napona - postavljaju posebni rastavljaEi za pre- moStenje sklopke u odvodu, Sto omoguCuje njeno izbacivanje iz'pogona za nekoliko minuta, te pregled i eventualni popravak bez demontiranja.

Takvo premoitenje sklopke prikazano je na sl. 5.8. za rasklopno postrojenje s jednostrukim sabirnicama. Tada, medutim, kako je veC spomenuto, kvar na vodu uzrokuje isklapanja sklopaka u odvodima koji dovode energiju u to rasklopno postrojenje.

U rasklopnom postrojenju s dvostrukim sabirnicama premogtenu sklopku zamjenjuje spojna sklopka, pa tada premoStenje dobiva punu vrijednost. Na sl. 5.27. i 5.28. prikazane su dvije mogubnosti premoStenja. Na shemama sa sl. 5.27a i 5.28a prikazan je poloiaj rastavljaEa u normalnom pogonu, a na shemama sa sl. 5.27b i 5.28b poloiaj rastavljasa za vrijeme kvara na sklopki A.

Shema na sl. 5.27. (izvedba s vise rastavljaEa) elastiEnija. je, jer je moguke premostiti sklopku bez obzira na koji je sistem sabirnica priklju- Een odvod u kojemu se nalazi sklopka koju treba premostiti. Uz smanjen broj rastavljaEa (uiteda: jedan rastavljaE po odvodu) moguke je rasta-

Slika 5.27. PremoStenje sklopke rastavljafem - izvedba s v&im brojem rastavljafa

Slika 5.28. PremoStenje sklopke rastavljafem - izvedba s manjim brojem rastavljafa

vljaE za premoStenje prikljuEiti samo na jedne sabirnice (sabirnice I1 na sl. 5.28), dok svi ostali odvodi moraju biti spojeni na druge sabirnice.

Naravno da i ovdje vrijedi sve ono Sto je spomenuto za upotrebu spojne sklopke, kao rezervne, ako su oba sistema sabirnica potrebna za normalan pogon.

ogtekenom transformatoru, veb i one svih ostalih transformatora (sl. 5.31b). U prvom sluEaju dolazi, dakle, do isklapanja - naravno uz pretpostavku da je upotrebljena adekvatna zaitita - samo ogtekenog transforrnatora, dok u drugom sluEaju dolazi do obustave pogona cijele transformatorske stanice.

Iste prilike kao u sluEaju paralelnih transformatora imamo i onda kad .s obje strane transformatora postoje elektrane, a u transformatorskoj stanici je samo jedan transformator. Tada je potrebno postaviti sklopke s obje strane jednog transforrnatora.

0) dl elek trane elektme

Slika 5.32. Shema spoja kad postoji jedan transformator i napajanje

samo s jedne strane

Ukoliko postoji samo jedan transformator, te ako se napajanje moie vriiti samo s jedne strane, dovoljno je postaviti sklopku samo na strani dovoda energije (sl. 5.32a), jer ke isklapanjem te sklopke biti prekinuta struja kratkog spoja u sluEaju kratkog spoja u transformatoru ili na sabirnicama sekundarne strane. Za osiguranje transformatora male snage mogu se mjesto sklopke upotrijebiti osiguraEi (sl. 5.32b), ali samo kad je mogube rastavljaEem prekinuti struju praznog hoda. Naravno da se mjesto obiEnog rastavljaea moie upotrijebiti uEinski rastavljai: bilo u seriji s osiguraEem (za veke rasklopne snage), bilo bez osiguraEa, ako je rasklopna snaga u granicama rasklopne moki uEinskog rastavljafa.

Za tronamotne transformatore potrebno je sa svake strane postaviti sklopku, pa i kad se napajanje vrii samo s jedne strane, jer bi u protivnom sluEaju kratki spoj na bilo kojoj strani doveo do isklapanja cijelog transformatora. Kratki spoj ha jednoj strani transforrnatora, medutim, ne onemogukuje transformaciju preko preostalih dvaju namota.

I

b) Zvjezdigte transformatora

Zvjezdigte transformatora moie biti izolirano prema zemlji, spojeno sa zemljom preko prigugnice ili djelatnog otpora, odnosno neposredno spojeno sa zemljom.

. 0) 6)

& * - Slika 5.33. Spoj zvjezdiSta transformatora sa zemljom: (a) zvjezdiSte izoli-

rano, (b) zvjezdiite neposredno uzemljeno

Slika 5.34. Shema spoja priguinice za uzemljenje zvjezdiita transformatora

Kad je zvjezdiite transformatora izolirano od zemlje, Eesto se izmedu zvjezdista i zemlje postavlja odvodnik prenapona (sl. 5.33a). Takav odvodnik postavlja se u zvjezdigte transformatora i kad je predvideno nepo-

411

sredno uzemljenje zvjezdista, jer se normalno ne uzemljuju svi transformatori. Kad je zvjezdiite uzemljeno preko rastavljaEa (st 5.33b), odvodnik prenapona je premosten.

Kad je zvjezdiste uzemljeno preko prigusnice, potrebno je da postoji moguknost isklapanja prigusnice, .odnosno rastavljanja prigusnice od nul- taEke transform'atora. To omogukuje shema sa sl. 5.34a kad u transformatorskoj stanici sa dva transformatora postoji jedna prigusnica, a shema sa sl. 5.34b kad postoje dvije prigusnice. Prilikom izbora sheme spoja prigugnica treba uzeti u obzir i eventualni odvojeni pogon transformatora, jer to traii i odvojen pogon prigugnica. Radi toga se, kad u transformatorskoj stanici postoje tri i vise transformatora, moie postaviti zahtjev da se izvedu dvostruke sabirnice za prikljuEak prigusnica.

E. Shema spoja zrarnog voda i kabela

Osim sabirniEkog rastavljaEa i sklopke na odvodu zraEnog voda ili kabela, postavlja ju se na izlazu iz rasklopnog postrojenja izlazni rastavljaE i rastavljaE za uzemljenje (sl. 5.35).

Slika 5.35. Poloiaj izlaznog rastavljafa i rastavljafa za uzemljenje u

odvodu zrafnog voda (ili kabela)

Izlazni rastavljaE postavlja se da bi se omogukilo vidljivo rastavljanje rasklopnog postrojenja od zraEnog voda ili kabela. Isklopljeni rastavljaE omogukuje pregled i popravak sklopke, bez opasnosti po osoblje od napona iz iskljueenog voda, bilo da taj napon dolazi iz elektrane na drugom kraju voda, bilo da je posljedica atmosferskih prainjenja.

RastavljaE za uzemljenje, koji je obiEno izveden na istom postolju s izlaznim rastavljaf em, sluii za neposredno spajanje sa zemlj om, krajeva zraEnog voda ili kabela. Zadaka je tog rastavljaEa da odvodi naboj koji je preostao nakon isklapanja voda ili kabela, odnosno da odvodi naboj koji bi se mogao pojaviti za vrijeme prekida pogona, kako bi se zagtitilo oso-

blje pri radovima. Izlazni rastavljaE je obiEno mehaniEki povezan s rasta- vljaEem za uzemuenje, da se onemoguki istodobno uklapanje obaju rastavljafa.

U svaki odvod zraEnog voda postavlja se slog odvodnika prenapona (po jedan u svaku fazu) radi zastite rasklopnog postrojenja od prenapona (~1. 5.36). I

a) bl

VFK- viso&ofrekventni kondenzator

Slika 5.36. Shema spoja odvoda zraEnog voda: (a) jednopolna, (b) tropolna shema

Slog naponskih transformatora, ukoliko je potreban u odvodu, postavlja se u svakom sluEaju iza sklopke (gledano sa strane sabirnica), kako bi se mogao izmjeriti napon voda i prije nego st0 je sklopka uklopljena. Kad je zraEni vod, ili kabel, spojen s mreiom u kojoj nema izvora energije, ne treba postavljati naponski transfomator u odvod zraEnog voda, jer ako vod nije spojen na sabirnice rasklopnog postrojenja sigurno je da na njemu nema napona. S druge pak strane, na poEetku voda vlada upravo napon sabirnica, kad je on spojen na njih, a napon je sabirnica poznat jer postoje naponski transformatori u mjernom polju. Nasuprot tome, ako je vod spojen s mreiom u kojoj postoje izvori energije, potrebno

je postaviti naponske transformatore, da bi se - prije prikljuEenja sklopke - znalo da li je vod pod naponom. Naponski transformatori mogu, osim toga, posluiiti i za sinhronizaciju dvaju dijelova mreie.

Kao Sto je vef spomenuto, naponske transformatore u odvodu priklju- Euje se najEeSfe neposredno na vod, radi poteSkofa pri izvedbi.

Vodovi ujedrio sluie za prijenos razgovora, signala, mjerenja i sl., Sto se prenosi pomoCu visokofrekventne struje. Da bi bilo moguEe u visokonaponski vod slati, odnosno preuzimati iz njega, te visokofrekventne struje, spaja se na vodiE visokofrekventni kondenzator, koji za visokofrekventne struje predstavlja malen, a za struje industrijske frekvenci je velik otpor. Da se sprijeEi Sirenje visokofrekventnih impulsa po cijeloj mreii, te da se smanji potrebna snaga visokofrekventnih signala, postavlja se na krajevima voda visokofrekventna priguSnica, koja mora biti dimenzionirana i s obzirom na struju voda u normalnom pogonu. Visokofrekventna pri- auSnica i visokofrekventni kondenzator vostavliaiu se samo u iednu fazu ioda (sl. 5.36), a iza izlaznog rastavl ja~ai rastivijaea za uzemfienje (gledano sa strane sabirnica), da bi se osigurala moguenost komunikacija i kad vod nije u pogonu.

U nekim slufajevima visokofrekventni signali dolaze jednim vodom, pa se dalje prenose drugim, prema drugom rasklopnom postrojenju, a da ne postoji mogufnost primanja signala u rasklopnom postrojenju u ko ji ulaze oba ta voda. To prenoSenje signala treba da bude osigurano bez obzira na poloiaj rastavljaEa i sklopaka (sl. 5.36). Veza medu vodovima ostvaruje se visokofrekventnim kondenzatorima i filterima za premostenje.

5.4. SHEME SPOJA RASKLOPNM POSTROJENJA

A. Rasklopna postrojenja s viSe odvoda

U rasklopnim postrojenjima s viSe odvoda normalno je najpovoljnije predvidjeti sabirnice. Sheme spoja svih dijelova u postrojenjima sa sabirnicama opisane su u poglavlju 5.3.

B. Rasklopna postrojenja s malo odvoda

U rasklopnim postrojenjirna s malo odvoda, a naroEito kad se ne raEuna s daljnjim proiirenjem, povoljno je izvesti rasklopno postrojenje bex sabirnica.

a) Transformator na kraju voda

Ako se radi o prijenosu jednim vodom i sa po jednim transformatorom na poEetku i na kraju voda, mogufe je upotrijebiti shemu spoja u bloku transformator-vod-transformator, u kojoj je vod s transformatorima pogonska cjelina. Takva shema spoja (sl. 5.37) mogufa je jer su svi dijelovi bloka spojeni u seriju, pa kvar na jednom dijelu dovodi do obustave pogona cijelog bloka. Radi toga se moie smatrati da je dovoljna jedna sklopka na poEetku spomenutog bloka, te da svaki kvar koji se javlja

smjer ene91;O

L- - - ------- - .- --J aJe/o~a"/i zd t i t e t m f i r m a t a r a ---------

smjer enerqGe - I , . ,

Slika 5.37. Blokspoj transformator-vod-transformator: (a) s djelovanjem za- Stite transformatora na udaljenu sklopku, (b) s rastavljacem za kratki spoj

unutar bloka treba da djeluje na tu sklopku. To je lako ostvariti ako nastane kratak spoj, jer ke struja kratkog spoja - ma gdje se on pojavio - protjecati kroz tu jedinu sklopku, odnosno kroz strujne transformatore postavljene neposredno uz sklopku. PoteSkoCa se pojavljuje ako djeluje neka preventivna zaStita transformatora (Buchholzova zaitita) na kraju voda, kad jog nema struje kratkog spoja, pa je tada potrebno iskljuEiti transformator da bi se sprijeEilo Sirenje kvara. Kvar se ne moie registrirati na poEetku voda, pa je potrebno osigurati djelovanje te zastite na sklopku na poEetku voda. Impuls za isklapanje sklopke mora se sigurno prenijeti s kraja na poEetak voda, Sto iziskuje dodatne investicije. Radi toga se u novije vrijeme traii rjeSenje postavljanjem rastavljara za kratak

smjer energie

b) Ta ,/ 1; Slika 5.38. Blokspoj vod-transformator: (a) s djelovanjem zaStite trans-

formatora na udaljenu sklopku, (b) s rastavljaeem za kratki spoj, (c) sa sklopkama na obje strane transformatora

spoj na kraju voda (sl. 5.37b). ZaStita transformatora na kraju voda daje impuls za uklapanje tog rastavljaea, posljedica Eega je tropolni kratki spoj na kraju voda. Struja kratkog spoja djeluje na zaStitu na poEetku voda, Slo dovodi do isklapanja sklopke na njegovu poiretku.

Shema na sl. 5.37. vrijedi za sluiraj ako se napaja samo s jedne strane. '

Kad bi postojala moguCnost napajanja sa dvije strane, potrebno bi bilo postaviti joS jednu sklopku izmedu sabirnica i transformatora na drugom kraju voda, s istodobnim povezivanjem zaStite transformatora na poEetku voda s tom sklopkom. Ako bismo se odluEili da postavimo rastavljar za kratki spoj, trebali bismo takav rastavljaE postaviti i na poEetalr voda, na koji bi djelovala zaStita transformatora na njegovu poiretku.

SluEaj prikazan na sl. 5.37. dosta je rijedak, jer se radi o izoliranom vodu viSeg napona. CeSke transformator postoji samo na kraju voda, dok je njegov poEetak prikljuEen na sabirnice nekog veCeg rasklopnog postrojenja. Na sl. 5.38. prikazana je shema spoja takve veze u tri varijante, kad postoji mogutnost napajanja s obje strane. U prvoj varijanti (sl. 5.38a) potrebno je osigurati djelovanje zaStite transformatora i na sklopku, koja se nalazi na poEetku voda. U drugoj (sl. 5.38b) je potreban samo jedan rastavljair za uzemljenje i pored moguirnosti dvostranog napajanja, dok su u treiroj varijanti (sl. 5.38c), koja se normalno izvodi, predvidene sklopke s obje strane transformatora.

L

b) Transformatorska stanica u vodu

Vrlo iresto je potrebno prikljuEiti transformator na vod za opskrbu manjih podruEja, koji se nalaze u njegovoj neposrednoj blizini (sl. 5.39). U malim mreiama to se dogada na vodovima 10 kV, u srednjim i na naponu 35 kV, a u velikim joS i na vodovima 110 kV.

Slika 5.39. Principne sheme transformatorskih stanica prikljufenih na vod

Najjednostavniji priklGEak transformatorske stanice prikazan je na I I sl. 5.40a. Transformator je zagtiiren sklopkom (za viSe napone) ili uEin-

skim rastavljacem i osiguraEima (za niie napone i veCe snage), odnosno I obiEnim rastavljaEem i osiguraeima (za niie napone i manje snage). Glavna I je mana takvog prikljuirka ta Sto je nemoguCe napajanje transformatorske

stanice u sluiraju kvara na bilo kojem dijelu voda. PoboljSanje se postiie

Slika 5.40. Prikljufak transformatora na vod: (a) bez rastavljafa u vodu, (b) s rastavljafem u vodu

ugradnjom rastavljaEa u vod (sl. 5.40b), Sto omoguCuje, nakon isklapanja sklopaka A na krajevima voda i izoliranja mjesta kvara, daljnje napajanje transformatorskih stanica.

Najskuplje rjeSenje sigurno jest ono koje predvida po tri sklopke u svakom EvoriStu (dvije u vodu, a treCa u odvodu transformatora), pa se takvo postrojenje vrlo rijetko izvodi.

Za napone iznad 35 kV do ukljuEivo 110 kV (odnosno do 132 kV, ako se taj napon upotrebljava u promatranoj mreii) nastoji se odabrati shema spoja koja treba Sto manje sklopaka. Primjeri takvih dviju shema spoja prikazani su na sl. 5.41. U shemi na sl. 5.41a odvodi s transformatorom postavljeni su medu dvije sklopke. U sluEaju kvara na vodu isklapaju se dvije susjedne sklopke, posljedica Eega je prekid pogona samo jednog transformatora. U sluiraju kvara na transformatoru, potrebno je da budu isklopljene takoder dvije susjedne sklopke, bilo prijenosom impulsa za upravljanje, bilo zatvaranjem rastavljaEa za kratki spoj (RKS na sl. 5.41). Nakon isklapanja sklopaka iskljuiruje se - ruirno ili automatski - rasta- vljaE izmedu transformatora i voda, poslije Eega se sklopke mogu ponovo uklopiti. Za shemu spoja na sl. 5.41b potreban je minimalan broj sklopaka, ali svaki kvar izaziva prekid pogona svih transformatora prikljurenih na vod. Djelovanje zaStite transformatora analogno onome sa sheme na sl. 5.41a. To isto vrijedi i onda kad je upotrebljen rastavljaE za kratki spoj.

U stanicama sa dva transformatora moguCe je za prikljuEak na vod upotrijebiti niz shema razliEite elastiEnosti i. sigurnosti. Za niie napone moie se prikljuirak izvrSiti prema shemama na sl. 5.40. Za napone iznad 35 kV do ukljuirivo 110 kV (odnosno do 132 kV) mogute je prikljuEak 27 Visokonaponska rasklopna postrojenja 417

Slika 5.41. PrikljuEak transformatora na vod sa smanjenirn brojem sklopaka

izvesti na viSe naEina (sl. 5.42. db 5.47), u ovisnosti o vainosti potroSaEa prikljueenih na transformatore i u ovisnosti o vodu na koji su transforma- - - tori prikljufeni.

S obzirom na djelovanje zaStite transformatora moguCa su dva rjeSe- nja: zaStita transformatora djeluje na dvije najbliie sklopke (potrebna veza izmedu zaStitnih releja i sklopaka) ili zaStita transformatora djeluje na rastavljaE za kratki spoj, pa sklopke isklapaju radi djelovanja struje kratkog spoja. Zbog toga je na shemama sa sl. 5.42. do 5.44. crtkano naznaEen rastavljar za kratki spoj. Na ostalim shemama (sl. 5.45. do 5.47) sklopke se nalaze u neposrednoj blizini transformatora, pa za povezivanje zaStite transformatora i najbliiih sklopaka ne nastaju poteSkoCe.

Slika 5.42. Shema s jednom sklopkom za prikljuEak dvaju transformatora na vod

Na sl. 5.42. prikazana je shema spoja s jednom sklopkom za prikljurak dvaju transformatora na vod. Takva shema je povoljna kad se radi o vodu koji nije i neCe biti znaEajan za prijenos energije i kad ne nastaju poteSkofe radi prekida prijenosa. Sliema se moie upotrijebiti kad se ne ocekuje progirenje stanice. Za vrijeme pregleda sklopke vo$ je podijeljen

I

Slika 5.43. Shema s jednom sklopkom za pkiklju~ak Eetiri transformatora na vod-prosirenje prema sl. 5.42.

, //;//:/

na dva dijela, ali mogufnost napajanja oba transformatora ostaje. Tada, meautim, ne smiju transformatori biti na sekundarnoj strani medusobno spojeni, da bi se sprijeEio prijenos energije preko njih, a s tim i njihovo preoptereeenje. Kvar na dijelu voda dovodi do prekida pogona i pridruienog transformatora i obrnuto. Vod se moie brzo ukljuEiti nakon isklapanja rastavljaEa na transformatorskom odvodu, a transformator

RKS -rssfav[ot zo krotki spoj

------

' RKS RKS ' \ R$'S I.++* #lk7/-b

-------

Slika 5.44. Shema s dvije sklopke za prikljuEak dvaju transformatora na vod

, + 1-7-+0

\ / \ / , \ x \ \ / , \ RKS - rastav~ot

\ \ \ \ krufki spa/ \

\

. --a_- -

RK: #lt;~-~ \

isklapanjem rastavljafa prema vodu. Potreban je kratak prekid pogona dijela voda za ukljuEivanje i iskljuEivan je pridruienog transformatora. Kvar izmedu transformatorskih prikljuEaka dovodi do potpune obustave pogona, sve dok se ne odijeli mjesto kvara od ostale mreie.

Na sl. 5.43. prikazana je moguCnost postavljanja daljnjih dva ju transformatora na prikljuEak kao na shemi sa sl. 5.42. Kvar na jednom od zajedno prikljuEenih transfomatora dovodi do obustave pogona i pridruienog transformatora.

Upotrebom dviju sklopaka za prikljuEak dvaju transformatora (sl. I

5.44) povebava se kontinuitet pogona voda na koji su prikljuEeni transformatori. Ta shema moie se upotrijebiti kad ne nastaju poteikobe za pogon sistema radi prekida voda. Pregled i popravak sklopaka medu transformatorskim odvodima moie se izvrsiti a da se ne prekida prijenos vodom. Osim toga transformatori se mogu uklapati i isklapati a da se ne prekine veza medu dijelovima voda. Ako se npr. ieli iskljuEiti transformator T,, najprije treba ukljuEiti sklopku S, koja je u nonnalnom pogonu otvorena (naravno da treba ukljuEiti i rastavljaEe s obje strane sklopke, koji su normalno takoder otvoreni). Tada su rastavljaEi R, i R, I

Slika 5.45. Shema s tri sklopke za prikljufak dvaju transformatora na vod

paralelno spojeni, pa se moie bez opasnosti otvoriti rastavljaE R,, nakon Eega je transformator T, prikljuEen na vod samo preko sklopke S,. Otva- ranjem te sklopke transformator TI konaEno je iskljuEen. Da se ukljuEi transformator T, treba postupiti obrnutim redom: ukljuEiti sklopku S,, zatim rastavljaE R,, te konafno iskljuEiti sklopku S,. Dogodi li se kvar na jednom od transformatox4 dolazi do isklapanja pridruienog dijela I

voda, koji se moie uklopiti nakon iskapEanja rastavljaEa R,, odnosno R,. I u slufaju kvara na jednom dijelu voda prestaje napajanje pridruienog transformatora. Transformator se moie ponovno ukljuciti nakon isklapanja rastavljaEa R,, odnosno R,. Kvar na sklopki S, izazvat Ee potpun prekid pogona, no koji be se moEi nastaviti preko sklopke S,.

Shema sa tri sklopke (sl. 5.45) pogodna je kad se radi o vodu koji je vaian za prijenos energije i Eije je ponovo uklapanje vezano uz izvjesne pote8koEe. Pregled i popravak sklopke medu transformatorskim odvodima uzrokuje prekid u prijenosu, ali je i pored toga moguta dobava

energije transformatorima koji tada ne smiju biti medusobno spojeni na sekundarnoj strani, radi opasnosti od njihova preopterekenja. U sluf aju kvara na transformatoru nebe dobi do prekida pogona na vodu. Kvar na sklopki u vodu uzrokuje potpunu obustavu i prijenosa i transformacije;

Slika 5.46. Shema s tri sklopke i s premostenjem za prikIjuEak dvaju transformatora na vod

pogon transformatora moie se uspostaviti nakon isklapanja rastavljara s obje strane sklopke, dok je za pogon cijelog voda potrebno izmijeniti sklopku.

Slika 5.47. Shema s Eetiri sklopke za prikljueak dvaju transfomatora na vod

PoboljSanje pogonskih prilika postiie se postavljanjem premogtenja medu transformatorskim odvodima (sl. 5.46). Tada nije potreban prekid prijenosa u slutaju pregleda i popravka sklopke medu transformatorskim

odvodima, jer se prijenos moie vrBiti preko premoStenja. U takvoj situaciji kvar na transformatoru dovodi do prekida veze medu dijelovima voda. Veza se moie uspostaviti nakon isklapanja rastavljata neposredno pred transformatorom. Kvar na jednom dijelu voda izaziva prekid pogona pridruienog transformatora.

Najelastirnije rjeSenje jest shema sa Eetiri sklopke (sl. 5.47), jer u tom je sluraju moguhe izvrSiti popravak na bilo kojoj sklopki u rasklopnom postrojenju a da se ne prekida pogon.

Koliki utjecaj ima shema spoja pokazuju slijedeki podaci o investici- jama za sheme na sl. 5.42. i 5.44. do 5.47, te za sluEajeve kad se upotrebljavaju jednostruke i dvostruke sabirnice (podaci se odnose na napon 132 kV - Lit. 87)

shema s jednom sklopkom (sl. 5.42) 100°/0

shema sa dvije sklopke (sl. 5.44) 125O/o shema sa tri sklopke (sl. 5.45) 147%

shema sa tri sklopke i premogtenjem (sl. 5.46) 154O/o shema sa Eetiri sklopke (sl. 5.47) 178O/o shema s jednostrukim sabirnicama 208OIo shema s dvostrukim sabirnicama 23Z0/o

Kao Bto se vidi, pretpostavljeno je da investicije za postrojenje prema shemi s jednom sklopkom iznose 100°/o. N a r a v n o , ~ svim je slueajevima pretpostavljeno da u rasklopno postrojenje ulaze dva voda i da postoje dva transformatora iste snage.

5.5. .SHEME SPOJA ZA SMANJENJE STRUJA KRATKOG SPOJA

Struje kratkog spoja mogu se smanjiti izborom pogodne sheme spoja i bez posebnih priguinica. Smanjenje struja kratkog spoja naroEito je vaino za rasklopna postrojenja niieg napona, jer se tako mogu smanjiti investicije za njihovu izgradnju (upotreba sklopaka manje rasklopne mohi i sl.).

Slika 5.48. Primjer odvojenog pogona transformatora

na strani niieg napona

Smanjenje struja kratkog spoja najjednostavnije se moie postifi izbjegavanjem spajanja transformatora na strani niieg napona (sl. 5.48). U tom sluraju mogu se pojaviti poteSkofe u vezi sa sigurnoSCu opskrbe

potrogafa, Sto je mogube barem djelomirno rijeSiti uzduinim rastavljarem u sabirnicama. Ako, naime, dode do kvara na jednom od transforrnatora, drugi transformator moie - zatvaranjem uzduinog rastavljara - preuzeti dio opterehenja odtekenoga, uz smanjenje dobave vlastitim potro- Saf ima.

~ i i k a 5.49. Prirnjer postavljanja priguHnice u sabir-

nice niieg napona medu transformatore

Struje kratkog spoja mogu se smanjiti, pri shemi sa sl. 5.48, postavljanjem priguinice u sabirnice medu transformatorske prikljuenice na strani niieg napona (sl. 5.49). Tada je, uz istodobno smanjenje struja kratkog spoja, .omogufena opskrba potrogaea na oba dijela sabirnica iz

Slika 5.50. Prirnjer pri- kljuEka prigusnice za smanjenje struje kratkog spoja u dijelu ras-

klopnog postrojenja

oba transformatora. S obzirom na prilike pri kratkom spoju povoljnije" je Sto je napon kratkog spoja prigugnice veCi i Sto je nazivna struja (prolazna nazivna snaga) prigusnice manja, S druge pak strane, smanjenjem nazivne struje priguSnice smanjuje se elastienost veze izmedu

dva dijela sabirnica. Treba medutim naglasiti, da se ni u jednom slufaju ne moie ostvariti manja struja kratkog spoja, nego ona odvojenih sabirnica.

OpCenito promatrano, nije narofito povoljno postavljati priguSnice medu dovode, jer tada kroz priguSnicu protjefe samo dio te struje. Zato se nastoji priguSnicu postaviti tako da kroz nju mora da prolazi ukupna struja kratkog spoja (sl. 5.50). Prednost je takvog postavljanja priguSnice da ona smanjuje struje kratkog spoja za grupu odvoda. Prema tome narofito je povoljno postaviti priguSnicu kad se radi o mnogo advoda. Iz istih razloga postavlja se primnica u spojno polje (sl. 5.51), kako bi se smanjile struje kratkog spoja na odvodima prikljufenim na dio sabirnica.

Znatnije smanjenje investicija radi smanjenja struja kratkog s p ~ j a postiie se kad je moguCe radi toga upotrijebiti tip sklopke manje rasklcpne moCi (npr. mjesto sklopaka 600 MVA sklopke od 400 MVA). Ukoliko i pored postavljanja priguSnica nije mogube upotrijebiti manji tip sklopke, obiEno nema opravdanja upotreba prigugnica, jer se tada postiiu samo manje uStede u rasklopnom postrojenju.

SESTO POGLAVLJE

MJERENJA U RASKLOPNIM POSTROJENJIMA

6.1. OPCENITO 0 MJERENJIMA U RASKLOPNIM POSTROJENJIMA

Kad se govori o mjerenjima u rasklopnim postrojenjima, misli se na mjerenja koja se u veCini slufajeva trajno vrSe u pogonu, pomoCu instrumenata koji su stalno prikljufeni (normalno na sekudarne stezaljke mjernih transformatora). Takva mjerenja nazivamo pogonskim mjerenjima, jer se pomoCu njih vrSi kontrola prilika u pogonu, dok mjerne instrumente nazivamo pogonskim mjernim instrumentima.

* Pri pogonskim mjerenjima normalno se upotrebljavaju instrumenti klase tafnosti 1,5, dok se za rasklopna postrojnja bez stalne posade mogu upotrijebiti i instrumenti klase tafnosti 2,5. Spomenute klase tafnosti vrijede za sve mjerne pogonske instrumente, osim za brojila prema kojima se vrSi obrafun energije, kad se zahtijeva klasa tafnosti 0,5.

Pogonski instrumenti koji pokazuju vrijednosti mjerenih veliEina mogu biti pokazni i registracioni. Na pokaznim instrumentima mogu se ofitati vrijednosti samo u trenutku ofitavanja, dok registracioni instrumenti, pored pokazivanja vrijednosti u trenutku ofitavanja, jog i registriraju izmjerene velifine. Osim takvih pogonskih instrumenata, upotrebljavaju se integracioni instrumenti (brojila) koji registriraju kolifinu energij b.

BuduCi da su mjerni instrumenti prikljufeni na sekundarne strane mjernih transformatora, nazivne struje instrumenata iznose 5, odnosno 1 A, dok je nazivni napon 100 V.

6.2. PRIKLJUCAK MJERNIH INSTRUMENATA

A. Ampermetri

U odvodu se mjeri struja ili u jednoj ili u sve tri faze. U veEini visokonaponskih odvoda dovoljno je mjeriti struje samo u jednoj fazi (sl. 4.145a), jer se pretpostavlja da je optereCenje simetrifno i jer se kontrola simetrifnosti opterekenja vrSi na generatorskim odvodima. gdje se jafina struje mjeri u sve tri faze (sl. 4.145~). U nekim slufajevima je poieljno da se jaEina struje moie oEitati na dva mjesta u rasklopnom

postrojenju (na Celiji i komandnoj ploEi), pa se tada na isti strujni transformator prikljuEuju dva ampermetra u seriju.

' %- Jedna od sekundarnih stezaljki strujnog transformatora treba da bude uzemljena, da bi se otklonila opasnost za osoblje u sluEaju proboja izmedu prirnarnog i sekundarnog namota. ObiEno se na svirn strujnirn transforma- torirna uzemljuje stezaljka na strani sabirnica.

Voltmetre prikljuEujemo na sekundarne strane naponskih transformatora, koji su prikljureni na sabirnice ili na odvode.

Pri mjerenju triju linijskih napona, odnosno triju faznih napona, nije normalno potrebno predvidjeti viSe od jednog voltmetra, jer se njegovo preklapanje na bilo koji od napona moie provesti jednostavnom preklopkom. Nasuprot tome, preklopka se ne upotrebljava za mjerenje struja u v%e faza jednim ampermetrom, jer je tada potrebno prespojiti

c ne samo ampermetar na drugi strujni transformator, veC i prethodno kratko spojiti strujni transformator na koji je bio prikljuren ampermetar.

Na sl. 6.la prikazana je shema spoja voltmetra s preklopkom za mje- mjerenje samo'linijskih napona, a na sl. 6.lb voltmetar s preklopkom za mjerenje linijskih i faznih napona.

Slika 6.1. Shema spoja prikljutka voltmetra s preklopkom

Radi zaStite osoblja u rasklopnom postrojenju, potrebno je uzemljiti sekundarnu stranu naponskih transformatora. ObiEno s> uzemljuje jedna od sekundarnih stezaljki. Treba, medutim, voditi rafuna o tome da se u istom rasklopnom postrojenju uzemlji stezaljka koja odgovara istoj fazi. To je naroEito vaino ako je u rasklopnom postrojenju predvidena sinhronizacij a.

C. Mjerenje snage

a) Djelatna snaga

U visokollaponskim mreiama normalno se za mjerenje snage upotrebljava vatmetar sa dva mjerna sistema, koji taEno pokazuje u trofaznom sistemu s izoliranom nul-tafkom. Ako .je medutim nul-taEKa uzemljena bilo neposredno bilo preko priguinice, pokazivanje vatmetra nije taEno pri jednopolnom ili dvopolnom kratkom spoju s istodobnim spojem sa zemljom, odnosno pri zemnom spoju, jer se tada struja zatvara i kroz

Slika 6.2. Shema spoja prikljurka vatmetra s dva mjerna sistema

zemlju kao kroz Eetvrti vodif. Suma struja kroz tri faze nije tada jednaka nuli, Bto je uvjet da bi rad vatmetra sa dva mjerna sistema bio ispravan. U mreiama s neposredno uzemljenom nul-tarkom spoj sa zemljom je kratak spoj, koji treba iskljuEiti u roku od najviSe nekoliko sekunda, pa gregka pokazivanja praktiEki ne utjefe na mjerenje. Nasuprot tome, zemni spoj u mreii koja je uzemljena preko priguSnice moie trajati i dulje, pa je za to vrijeme pokazivanje vatmetra pogregno. To nas obiEno u pogonu ne smeta, jer se prema vatmetru normalno ne vrSi obrafun.

Na sl. 6.2. prikazana je shema spoja prikljufka vatmetra sa dva mjerna sistema. Vatmetar je prikljufen na sekundarne strane strujnih i naponskih transformatora. Ako se radi o odvodu u kojemu se mijenja smjer energije, potrebno je odabrati vatmetar s nulom u sredini skale. Prilikom spajanja vatmetra treba voditi raEuna o fazama u kojima se nalaze strujni transformatori, kako bi se na mjerne sisteme prikljurili naponi koji odgovaraju baS tim fazama. Ako za mjerenje uzimamo npr. struje u fazama R i T, na mjerni sistem kroz Eiji strujni svitak protjeEe struja

Slika 6.3. Shema spoja prikljufka vatmetra s dva mjerna sistema, ali s obrnutim smjerom energije prema sl. 6.2.

aze R treba narinuti napon izmedu faza R i S (struja faze S ne dovodi e u vatmetar!), dok na mjerni sistem kroz Eiji strujni svitak protjeEe truja faze T trebanarinuti napon izmedu faze T i S. Na osovinu atmetra djeluje moment koji je proporcionalan snazi (sl. 6.4a)

P = In URS cos (30' + plH) + IT UTS cos (30' - p ~ ) . . . (6.1) Jednostavnu kontrolu moiemo provesti ako pretpostavimo da su struje,

aponi i fazni pomaci u pojedinim fazama medusobno jednaki. Tada obivamo

Slika 6.4. Struje i naponi u svicima vatmetra s dva mjerna sistema: (b) suprotan smjer energije u odnosu na (a)

'428

P = IU [cos (30° + q) + cos (30° - p,)] =

= IU (cos 30° cos p, -- sin 30° sin p, + cos 30° cos p, + + sin 30° sin p,) = ~3 IU cos p, . . . (6.1a)

Sto upravo daje djelatnu snagu u trofaznom sistemu.

Ako za spoj i smjer energije na sl. 6.2. vatmetar ima isbravan otklon, promjena smjera energije uz isti spoj dovest Cle do suprotnog otklona kazaljke. Tada su vektori struja zaokrenuti za 180° (sl. 6.4b), pa je

P' = IR URS cos [180° - (30' + pR)l + IT UTS cos [180° - (30' - pT)] = - - - [IR URS cos (30' + 9) + IT UTS cos (30° - vT)] . . . (6.2)

Da se postigne ispravan otklon instrurnenta dovoljno je izmijeniti pri- kljufke za strujne grane vatmetra (sl. 6.3), pa on reagira kao da se nije promijenio smjer energije.

U nekim slufajevima korisno je poznavati zbroj optereeenja u viSe odvoda, postavljanjem jednog zajedniEkog vatmetra.

Ako strujni transformatori u odvodima imaju iste prijenosne omjere (250/5 A na sl. 6.5), dovoljno je paralelno spojiti sekundarne namote strujnih transformatora i sumu struja dovesti u vatmetar. No tada se ne moie upotrijebiti vatmetar nazivne struje 5 A. Nazivna struja vatmetra treba da iznosi 10 A (2 X 5 A) kad se radi o dva odvoda, odnosno 5 n A, ako je n broj odvoda. Skala vatmetra treba da bude takva kao da je prijenosni omjer strujnog transformatora nIn1/5n A, gdje je Inl primarna nazivna struja jednog strujnog transformatora (500/10 A za sluEaj prikazan na sl. 6.5).

Upotreba vatmetra nazivne struje veCle od 5 A moie se izbjehi postavljanjem dvaju medutransformatora (sl. 6.6) na koje su prikljuf ene sekundarne strane strujnih transformatora na odvodima. Medutransformator ima toliko primarnih namota koliko ima odvoda, dok je prijenosni omjer

. . .

Slika 6.5. Zbrajanje optereeenja dvajil odvoda sa strujnim tranformatorima istih prijenosnih omjera

Slika 6.6. Zbrajanje opterefenja dvaju odvoda sa strujnim transformatorima istih prijenosnih omjera pomo6u meflutransformatora

odmd I. odvod t odvod 3.

Slika 6.7. Zbrajanje opterefenja triju odvoda sa strujnim transformatorima razliEitih prijenosnih omjera pomofu zajednirkog meflutransformatora

5 n15 A. Ako naime u jednom od primarnih namota tePe struja i (u ostalim primarnim namotima nema struje!), u sekundarnom namotu teEe i' = iln, odnosno i' = i/2 u sluEaju sa sl. 6.6. Na skalu vatmetra unijete su vrijednosti kao da je vatmetar prikljuren na strujne transformatore

I prijenosnog omjera n In,/5 A. Pomotu medutransformatora moie se mjeriti i zbroj o$tereCenja od-

voda na koje su postavljeni strujni transformatori razliEitih prijenosnih omjera. Shema spoja za mjerenje zbroja opteretenja triju odvoda pri-

I kazana je na sl. 6.7. Ako sa I,,, I,, . . . Ink oznaPimo primarne nazivne struje strujnih transformatora u odvodima, prijenosni omjer prvog primarnog namota prema sekundarnom namotu medutransformatora odredujemo iz relacije

1 2 Ink - . . . (6.3) 5

I n , 5- I n 1

Ink

U brojniku naime mora biti 5 A, jer je svaki primarni namot medutransformatora prikljuren na sekundarni namot strujnog transformatora u odvodu, a u nazivniku desne strane relacije (6.3) imamo struju medu-

I transformatora, koja teEe u sekundarnom namotu kad se u primarnom namotu p03avi nazivna struja. Strujni transformatori na odvodima sa sl. 6.7. imaju prijenosne omjere 30015, 10015 i 40015 A, pa vatmetar trebn da ima skalu kao da je prikljuEen na strujne transformatore 80015 A ( 2 Ink& A). Prijenosni omjeri primarnih namota prema sekundarnom

I namotu medutransformatora jesu prema (6.3): 511,875 A, 510,625 A i 512,500.A. Prema tome, kad u primarnim namotima teku struje od po 5 A, u sekundarnom namotu teCi Ce takoder 5 A, ako su primarne struje u fazi. Relacija (6.3) vrijedi kad su nazivne sekundarne struje strujnih transformatora ejednake nazivnoj struji vatmetra. Ako taj uvjet nije ispunjen, prijenosne omjere medutransformatora odredit Cemo iz omjera

2 Ink In, -- . _ _ in, - . . . (6.4) iwn ' in, In1

iwn -- I n k

gdje su iwn nazivna struja vatmetra, a in, nazivna sekundarna struja strujnih transformatora. Nazivnik desne strane relacije (6.4) i sada je nazivna sekundarna struja medutransformatora.

Ako je za sluEaj sa sl. 6.7. iwn = 1 A, prijenosni omjeri medutransformatora bit be: 510,375 A, 510,125 A i 510,500 A. Tada suma sekundarnih struja iznosi upravo 1 A.

Isti se rezultat postiie kad se mjesto zajedniEkog medutransformatora postave pojedinaEni na svaki strujni transformator na odvodima (sl. 6.8). Prijenosni omjeri pojedinarnih mjernih transformatora odrc- duju se na isti naEin kao i prijenosni omjeri pojedinih primarnih namota prema sekundarnom namotu medutransformatora.

Na sl. 6.9. prikazana je shema spoja vatmetra sa tri mjerna sistema.

Slika 6.8. Zbrajanje optereCenja tri odvoda sa strujnim transformatorima razli- Pitih prijenosnih omjera pomoCu pojedinahih medut,ransformatora

I

b) Jalova snaga

Za mjerenje jalove snage upotrebljava se instrument koji je izveden 1 isto kao i vatmetar. Takav instrument zove se varmetar. Da bi pokazivao optereeenje jalovom snagom, mjesto opterefenje djelatnom snagom, po-

R S T /-\

Slika 6.9. Shema spoja prikljurka vatmetra s tri mjerna sistema

Slika 6.10. Prikaz moguknosti prikljuEka naponskih svitaka varmetra s tri mjerna sistema (induktivno jalovo opteretenje)

trebno je da se naponski svitak prikljufi na napon koji je za 90° zakrenut prema naponu potrebnom za mjerenje opteretenja djelatnom snagom.

Prikaiimo najprije vatmetar sa tri mjerna sistema. Pri mjerenju djelatne snage kroz svaki od mjernih sistema protjeEe struja jedne faze, dok je na naponski svitak narinut fazni liapon odgovarajuEe faze. Zakretni moment vatmetar proporcionalan je djelatnoj snazi trofaznog sistema

Da bi se postigao zakretni moment proporcionalan jalovoj snazi, potrebno je na svaki naponski svitak narinuti napon koji je za 90° zakrenut prema svakom pojedinom iz relacije (6.5). Potraiimo koji su to naponi. Ako kroz strujni svitak tefe struja faze R, na naponski svitak treba narinufi fazni napon V R (sl. 6.10a) kad se radi o vatmetru. Zakrenimo napon V R za 90° pa fe se zakrenuti vektor poklopiti sa smjerom linijskog napona U S T . Ako dakle ielirno mjeriti jalovu snagu, trebamo na naponski svitak narinuti linijski napon UsT. Analogno za ostala dva sistema dobivamo da na njihove naponske mitke treba narinuti linijski napon UTR,, odnosno U R S . Prema tome bi jalova snaga koju bi pokazivao varmetar iznosila

Q' = InUsT COS (90' - vR) + ISUTn COS (900 - 9 s ) f

no buduCi da su linijski naponi za fi vefi od faznih, varmetar 6e poka- zivati za toliko vebu snagu, pa njegovo pokazivanje treba podijeliti sa <3 da bi se dobila prava jalova snaga. Dakle

1 Q = --(IRUST fi sin ( p ~ + IsUTR sin (ps .+ lTURs sin vT) . . . (6.7)

Smanjeno pokazivanje varmetra normalno se postiie postavljanjem pred- otpora u naponsku granu.

Shema spoja varmetra sa tri mjerna sistema prikazana j e na sl. 6,11,


Slika 6.11. Shema spoja varmetra s tri mjerna sistema

Vektorski dijagrami na sl. 6.10, te relacije (6.6) i (6.7), vrijede za induktivno ialovo opterekenje. U slur aju kapacitivnog optereeenja (sl. 6.12) . -

relacije (6&j i (6.7)-glase

Q' = IRUsT cos (90' + cpR) + ISUTR cos (90' + vs) + + ITURs cos (90' + cp~) . . . (6.8)

pa je 1

Q=--

fl (IRUST sin c p ~ + IsUTR sin cps + I T U ~ s sin VT) .

. . . (6.9)

Slika 6.12. Prikaz mogu&nosti pri- kljuEka naponskih svitaka varmetra s tri mjerna sistema (kapacitivno

jalovo opterecenje)

Pri kapacitivnom opteretenju kazaljka varmetra otklonit t e se dakle na protivnu stranu od one pri induktivnom optereeenju.

Pri izmijenjenom smjeru energije dovoljno je zarnijeniti stezaljke strujnih grana (sl. 6.13) na varmetru, da se dobiju isti otkloni kao pri neizmijenjenom smjeru.

II

smjer eneqie I

Slika 6.13. Shema spoja varmetra s tri mjerna sistema s obrnutim smjerom energije prema sl. 6.11.

U najviSe slurajeva upotrebljava se varmetar sa dva mjerna sistema, zbog istih razloga koji vrijede za upotrebu vatmetra sa dva mjerna sistema. I tada je, medutim, potrebno pronaCi napone koji su za 90° zakrenuti prema naponima narinutim na naponske svitke vatmetra (sl. 6.14). Tako na naponski svitak mjernog sistema, kroz Eiji strujni svitak protjere struja faze R, treba narinuti fazni napon VT, ali s izmijenjenim prikljuEnicama (-VT), dok na drugi naponski svitak treba nari-

Slika 6.14. Prikaz mogutnosti prikljuEka naponskih svitaka varmetra s dva mjerna sistema

(induktivno jalovo opterecenje)

nuti napon VR, ako kroz strujni svitak protjeEe struja faze T. Izmjereno jalovo opterebenje iznosi tada

Q' = IRVT cos [90° - (30' + VR)] + ITVR cos [90° + (30' -,(PT)I . . . (6.10)

a buduCi da i u fazni naponi za fi puta manji od linijskih, treba (6.10) I rnnoiiti sa fi da se dobije prava jalova snaga pa je

Q = ~ [IRVT sin (300 + cpR) - ITVR sin (300 - cpT)] . . . (6.11) I

I sada se moie jednostavno provesti kontrola postavljanjem da je IR = IT, VR = VT i cpR = (PT, pa je I

Q = *I V [sin (30° + cp) - sin (30° - cp)] = I

= fi I v (sin 300 cos cp + cos 30° sin cp -sin 30° cos cp + + cos300sincp) = 3 1 V s i n c p = f i I ~ s i n c p . . . ( 6.11a)

I

Za kapacitivno opterebenje imamo odnose prikazane na sl. 6.15. Dola- zimo, kao i za varmetar sa tri mjerna sistema, do suprotnog otklona kazalike.

Slika 6.15. Prikaz mogubnosti prikljurka naponskih svitaka

varmetra s dva mjerna sistema (kapacitivno jalovo opterebenje)

Za kapacitivno opterebenje nairne dobivamo

Mnoienjem sa fi i nakon pretvaranja cosinus5 u sinuse, imamo

Q = fi [IRVT sin (30° - cpR) - ITVR sin (30° + cpT)] . . . (6.13)

Postavljanjem da je IR = IT, VR = VT i ( p ~ = (PT dobivamo

Q = V [(sin 30° - cp) - sin (30° + cp)] =

= fi I v (sin 300 cos cp - cos 30° sin cp - sin 30° cos cp - - cos 300 sin cp) =

= - 3 I ~ s i n ~ = - - f l 1 ~ s i n ~ . . . (6.13a)

Slika 6.16. Shema spoja varmetra s dva mjerna sistema

Shema spoja varmetra sa dva mjerna sistema prikazana je na sl. 6.16. Pri izmijenjenom smjeru energije imamo iste odnose kao i za varmetar sa tri mjerna sistema.

D. Mjerenje faktora snage

Za kontrolu u pogonu povoljnije je poznavati djelatno i jalovo opterebenje nego djelatno opterebenje i faktor snage (cos cp). U oba sluEaja, naime, mogu se odrediti prividna snaga i faktor snage, odnosno prividna i jalova snaga. U sluEaju mjerenja djelatne i jalove snage mjere se veli- Eine koje su medusobno neovisne, jer se mogu i proizvoditi praktiEki neovisno jedna od druge.

U starijim postrojenjima - pa i nekim novijim - nabi be se ipak cos q-metar.

Strujni svitak (sl. 6.17) u elektrodinamskom sistemu proizvodi mag-. netsko polje u kojem se nalaze dva pomiEna naponska svitka, medusobno pomaknuta za 90°. Ako npr. kroz strujni svitak protjeEe struja faze R, naponske svitke treba prikljuEiti na linijske napone izmedu faze R i . ostalih dviju faza. Zakretni moment izmedu strujnog svitka i svitka prikljuEenog izmedu faza R i S jest

U~~ M, = c iR --- cos (30° + cp) sin a . . . (6.14) R

gdje su c konstanta, a a kut medu svicima. Na drugi naponski svitak, koji je mehaniEki spojen s prvim, a zakrenut prema prvom za 90°, djeluje zakretni moment

URT M = c iR - cos (30° - cp) sin (90° - a) . . . (6.15) R

Slika 6.17. Shema spoja cos cp-metra

Sistem je u ravnoteii kad su oba zakretna momenta medusobno jednaka. Iz jednakosti momenata dolazimo do relacije

cos (30° - cp) = c, tg a . . . (6.16) cos (30° cp)

Prema tome je otklon kazaljke (a) cosy-metra funkcija faznog pomaka struje, pa ta Einjenica omogufuje mjerenje faznog pomaka.

E. Brojila

a) Brojila djelatne energije

Mjerni sistem brojila sastoji se od dva elektromagneta. Kroz svitak (strujni) jednog elektromagneta protjefe struja proporcionalna struji opteretenja (strujni elektromagnet), a kroz drugi (naponski svitak) struja proporcionalna naponu (naponski elektromagnet). Elektromagneti stoje jedan nasuprot drugom, a izmedu njih se nalazi vrtiva aluminijska ploEa.

Magnetski tok strujnog elektromagneta @, proporcionalal~ je struji I, a tok naponskog elektromagneta @, naponu U. Oba toka induciraju u aluminijskoj ploEi struje koje za tokom zaostaju za 90°, pa na plofu djeluju dva momenta. Ukupni moment moiemo prikazati relacijom

M = k @,@, sin y . . . (6.17) gdje je y fazni pomak medu tokovima @, i @,. Zanemarimo li gubitke u ieljezu i uz pretpostavku da naponski svitak nema djelatnog otpora (struja u naponskom svitku zaostaje 90° za naponom) tok @, bit Ce u fazi sa strujom I, dok be tok @, zaostajati 90° za naponom U (sl. 6.19a). Kut medu tokovima iznosit Cle

y = 90°-cp . . . (6.18) gdje je cp fazni pomak izmedu struje i napona. Prema tome be moment biti

M = k @,a, sin (90° - cp) = k @,@, cos cp . . . (6.19)

BuduCi da su tokovi proporcionalni struji I, odnosno naponu U, moment Cle biti proporcionalan djelatnoj snazi (P)

M = k , IU cos cp = k,P. . . . (6.20)

Ako uzmemo u obzir gubitke u ieljezu i ohe radi struje u aluminijskoj ploEi, tok @, proizveden od struje I zaostaje za strujom za kut 6, (sl. 6.19b). Radi djelatnog otpora naponskog svitka imat Ce struja kroz taj svitak fazni pomak manji od 90°, pa Cle radi pomaka toka @, i pomaka toka @, u suprotnom smjeru kut medu tokovima biti manji od 90°-cp, zbog fega moment neCe biti proporcionalan djelatnoj snazi. Da se to postigne, postavlja se medu stopalima naponskog elektromagneta magnetski shunt koji premoSCuje stopala, pa se veCi dio toka proizveden naponskim svitkom zatvara .preko premoitenja, a manji prolazi kroz aluminijsku plofu. Samo taj manji dio toka ulazi u relaciju (6.17). On je na sl. 6.19b oznaEen sa @,, i zaostaje za naponom U za kut 90° + 8,. Kut je medu tokovima, dakle

y = 90° - cp + (8, - 8,) . . . (6.21)

Slika 6.19. Tokovi strujnog (@,) i naponskog elektromagneta (Qn) u mjernom sistemu brojila: (a) uz zanemarenje gubitaka, (b) u izvedenom

brojilu

pa Ce moment brojila biti proporcionalan djelatnoj snazi samo ako je 6, = d,,. To se moie postiti pogodnim dimenzioniranjem magnetskog shunta (udeSenje kuta 6,) i dodatnim namotom od nekoliko zavoja oko jezgre strujnog elektromagneta, koji je namot optereken petljom od otpornog materijala. Pomicanjem premoitenja petlje mijenja se njen otpor, a time i kut 6,.

Aluminijska ploEa vrti se takoder medu polovima permanentnog magneta, pa se pojavljuje koEni moment proporcionalan' brzini vrtnje. Alu- minijska ploEa imat Ce onu brzinu vrtnje pri kojoj je zakretni moment jednak momentu kofenja. Brzina vrtnje bit Ce jednaka djelatnoj snazi, koja je odredena naponom U i strujom I, pa Ce brojilo registrirati na. brojfaniku, spojenom preko zupEanika s osovinom aluminijske ploEe, koliEinu energije.

Ako dakle pretpostavimo da je postignuta jednakost 6, = 6,, doti Cemo do relacije (6.19), odnosno (6.20), pa prema tome i do zakljuEka da se brojila djelatne energije spajaju isto kao i vatmetri. To, naravno, vrijedi za brojila sa dva (sl. 6.2) i sa tri mjerna sistema (sl. 6.9.).

Ukupni moment brojila sa tri mjerna sistema - analogno relaciji (6.17), a prema sl. 6.20. - iznosi

M = k (aJRflnR sin y~ + @ss@ns sin ys. + + @ S T @ ~ T sin YT) . . . (6.22)

r- +"R

Slika 6.20. Struje, naponi i tokovi mjernih sistema brojila djelatne energije s tri mjerna sistema

gdje je y kut medu tokovima. UzimajuCi u obzir fazni pomak izmedu struje i toka, odnosno izmedu napona i toka, moiemo postaviti da je

Analogno vrijedi za ostala dva mjerna sistema. BuduCi da su tokovi proporcionalni strujama odnosno naponima, te da mora biti ispunjen uvjet 6, = 6,, relaciju (6.22) moiemo napisati u . obliku

Brojilo prema tome registrira energiju trofaznog sistema.

Ukupni moment brojila sa dva mjerna sistema dobivamo iz relacije = (@SR@~RS sin VR + @ST@~TS sin VT) . . . (6.25)

Do relacije (6.25) dolazimo prema sl. 6.21. Kutovi y~ i y~ jesu kutovi medu tokovima, koji iznose (sl. 6.21)

4, t " I

Slika 6.21. Struje, naponi i tokovi mjernih sistema brojila djelatne energije s dva mjerna sistema

Ako uzmemo u obzir da su tokovi proporcionalni strujama, odnosno naponima, te da mora biti postignuta jednakost 6, = 6,, ukupni moment iznosi

M = kl [IRURS cos (30' + cpR) + I T U ~ ~ cos (30'- yT)] . . . (6.27)

koji je proporcionalan snazi u trofaznom sistemu, Sto izlazi iz (6.la). Kao i pri mjerenju snage, i sada se postavlja pitanje da li treba upo-

trijebiti brojila sa dva ili sa tri mjerna sistema. S obzirom na taEnost mjerenja, brojila se vladaju kao vatmetri. TaEnost mjerenja, medutim, ima za brojila u nekim sluEajevima veCu vainost. Moramo nairne razlikovati brojila za pogonsku kontrolu od onih na temelju kojih se vrSi obraEun energije bilo s potroiafima, bilo s poduzetima koja vrSe distribuciju elektriEne energije.

Kad se radi o brojilima za pogonsku kontrolu, obiEno nismo osjetljivi na pogreike u njihovu pokazivanju za vrijeme zemnog spoja u mreii s priguSnicom u nul-taEki tranformatora, a pogotovo ne na pogreike za vrijeme kratkotrajnog jednopolnog kratkog spoja u mreii s neposredno uzemljenom nul-tafkom. Radi toga se za pogonsku kontrolu mogu upotrijebiti brojila sa dva mjerna sistema.

Kad brojilo sluii za obraEun energije, a pogotovo kad se radi o velikim kolirinama energije, treba upotrijebiti brojilo sa tri mjerna sistema u mreiama s nul-taEkom uzemljenom preko priguinice, dok je brojilo sa dva mjerna sistema dovoljno taEno za mreie s neposredno uzemljenom ili izoliranom nul-taEkom.

Ako se u odvodu moie promijeniti smjer energije (jednom se energija dovodi na sabirnice, a drugi put sa njih odvodi), jedno brojilo nije dovoljno, jer bi pokazivalo razliku dovedene i odvedene energije. Zbog toga se postavljaju dva brojila prikljuEena na iste strujne transformatore, ali sa zamijenjenim prikljuirnicama za strujne svitke (sl. 6.22). Samom zamjenom prikljuirnica ne bi bilo niSta postignuto, jer bi oba brojila opet pokazivala razlike energija, pa su zato u njih ugradeni zapori povratnog hoda, koji spreEavaju okretanje aluminijske ploEe u obrnutom smjeru. To je mehaniirki jednostavan urebaj, koji omoguiruje okretanje u jednom smjeru bez koirenja. Jedno brojilo pokazuje, dakle, koliEinu energije koja (sl. 6.22) ima smjer od sabirnica, a drugo onu koja dolazi prema sabirnicama.

do preopteretenja namota ili do veirih pogreSaka. Ako, dakle, brojilo pri- kljuEimo na mjerne transformatore s izmijenjenim prijenosnim omjerima prornijenit ire se konstanta brojila, koja se moie odrediti iz relacije

1; u,,' i c l = - - 2- U"c . . . (6.28) i,,' u,,' In Un I

gdje su Infli,,' i Un'lu,' prijenosni omjeri novih mjernih transfonnatora. Ako npr. brojilo za prijenosne omjere 20015 A i 10000/100 V mjernih transformatora ima konstantu C = 10, nova konstanta nakon prikljuiraka na druge mjerne transformatore prijenosnih omjera 35015 i 30000/100 V iznosit ire

b) Brojila jalove energiie

Slika 6.22. PrikljuEak dvaju brojila za razlieite smjerove djelatne energije

Pri preciznim mjerenjima energije potrebno je strujne svitke brojila prikljuiriti na posebne jezgre strujnih transformatora i to posebnim vodovima od svake prikljuirnice strujnog transformatora do broiila.

V~ -- konstanta. Nema medutim nikakve zapreke. da se brojilo prikljuiri na strujne i naponske transformatore drugih prijenosnih omjera, uz uvjet da su sekundarna nazivna struja i sekundarni nazivni napon ostali nepro- mijenjeni. Veka odstupanja od nazivnih sekundarnih veliirina dovela bi

Spoj brojila jalove energije moie se izvesti prema istim shernama spoja koje vrijede za varmetre (sl. 6.11. i 6.16). Takva shema spoja naziva se spoj sa zakretanjem od 90°. S obzirom na pomak tokova dvaju elektromagneta vrijedisve Sto je spomenuto prilikom prikaza rada brojila djelatne energije. I u brojilima jalove energije mora se postiiri da kutovi 6, i 8 , budu medusobno jednaki.

Za brojilo sa tri mjerna sistema vrijedi shema spoja na sl. 6.11, dok je dijagram struja, napona i tokova prikazan na sl. 6.23. Uzimajuti u obzir relaciju (6.17), ukupni moment iznosi

M = k ( @ , , @,ST sin y R . + Qss @nTR sh Y S + @,T @ ~ R S sin Y T ) . . . (6.29)

gdje je y~ kut medu tokovima, a jednak je

Y R = iaoO - VR.

Analogno vrijedi za vs i yr. Uzimajuiri u obzir da mora biti 8 , = 8 , , te da su tokovi proporcionalni strujama, odnosno naponima, ukupni moment iznosi

pretpostavka : d, = dS

Slika 6.23. Struje, naponi i tokovi mjernih sistema brojila jalove energije s tri mjerna sistema i sa zakretom od 900 (induktivno opteretenje)

443

M = k, (IR UsT sin c p ~ + I S U T R sin cps + IT U R S sin c p ~ ) . . . (6.31)

Ukupni moment proporcionalan je dakle jalovoj snazi trofaznog sistema, jer je izraz u zagradi jednak onome u (6.7).

Pri kapacitivnom opterefenju (sl. 6.24) kutove medu tokovima dobivamo iz relacije

y = 180° + cp . . . (6.32)

Slika 6.24. Struje, naponi i tokovi mjernih sistema brojila jalove energije s tri mjerna sistema i sa zakretom od 900 (kapacitivno opterebenje)

gdje je y~ = 180° - (30° f c p R ) . . . (6.35a)

y~ = 180' + (30' - cpT) . . . (6.35b)

Uzimajufi u obzir da su tokovi proporcionalni strujama, odnosno n a p - nima, dobivamo za ukupni moment #

M = k~ [IR V T sin (30' + c p R ) - IT V R sin (30'- Y T ) ] - . (6.36)

Ukupni moment proporcionalan je, dakle, jalovom opteretenju trofaznog sistema 5to izlazi iz relacije (6.11).

pa je ukupni moment

M = -k, (IR UST sin cpR + Is UTR sin cps + IT URS sin c p T ) . . . (6.33)

negativan u odnosu na moment za induktivno jalovo opterefenje s istim faktorom snage.

Brojilo sa dva mjerna sistema spaja se kao i varmetar (sl. 6.16). Na sl. 6.25. prikazane su struje, naponi i tokovi mjernih sistema za takvo brojilo. Ukupni momenat iznosi

M = k ( D s ~ @,,T sin Y R + @ST @,,R sin YT) . . . (6.34)

Slika 6.25. Struje, naponi i tokovi mjernih sistema brojila jalove energije s dva mjerna sistema sa zakretom od 900

(induktivno opteretenje)

Slika 6.26. Spoj strujnog svitka brojila jalove energije: (a) shema spoja, (b) struje i tok

61 Slika 6.27. Spoj naponskog svitka brojila jalove energije:

(a) shema spoja, (b) naponi i tok

Pri kapacitivnom optereeenju analognim razmatranjem dofi femo do zakljurka da moment ima suprotan smjer, kako je to pokazano i za varmetar sa dva mjerna sistema.

Mjerenje jalove energije moie se provesti brojilima spojenim na isti narin kao brojila djelatne energije. Da se postigne ispravno pokazivailje broji!a, potrebno je djelatni otpor prikljuriti paralelno sa strujnim svitkom (sl. 6.26a), i u seriju s naponskim svitkom (sl. 6.27a).

Slika 6.28. Struje, naponi i tokovi triju mjernih sistema brojila jalove energije s paralelnim i serijskim djelatnim otporirna (induktivno opteretenje)

Postavljanjem djelatnog otpora paralelno sa strujnim svitkom struja se grana na struju kroz svitak koja zaostaje za ukupnom strujom, pa i Ink proizveden od te struje zaostaje za ukupnom strujom. Fazni pomak 6, ovisi o veliEini otpora i o karakteristikama svitka, pa se moie postiti potreban fazni pomak izborom djelatnog otpora. Na sl. 6.26b prikazan je vektorski dijagram struja i toka, uz pretpostavku da strujni svitak nema djelatnog otpora ni gubitka u ieljezu.

Spajanjem djelatnog otpora u seriju s naponskim svitkom, samo dio (U,) ukupnog napona djeluje na naponski svitak. Magnetski tok ovisan je o tom naponu i zaostaje za njim za 90°. Fazni pomalt (6,) za ukupnim naponom ovisi i sada o veliEini djelatnog otpora i o karakteristikama svitka, pa se na njega moie utjecati promjenom djelatnog otpora. Na vektorskom dijagramu napona i toka, nacrtanom na sl. 6.27b, zanemareni su djelatni otpor naponskog svitka i gubici u ieljezu.

Pogodnim izborom paralelno i serijski spojenih otpora moie se postiti jednakost faznih pomaka 6, i 6, uz istodobno kompenziranje utjecaja otpora svitaka i gubitaka u ieljezu.

Ukupni moment brojila sa tri mjerna sistema (sl. 6.28) iznosi

M = k [QsR anR sin (360° -(pH) + Qss @,,s sin (360° - cps) + + QST QnT (sin 360° - VT)] . . . (6.37)

Tokovi su proporcionalni sa strujom, odnosno s naponom, pa zbog toga relacija (6.36) prelazi u

M = - k, (IR VH sin (PR + IS VS sin cps + IT VT sin cpT) . . . (6.38)

Moment je, dakle, proporcionalan jalovom opteretenju trofaznog sistema. Promjena predznaka moguta je zamjenom poEetaka i krajeva bilo strujnih, bilo naponskih svitaka.

Pri kapacitivnom opteretenju (sl. 6.29) dolazimo do izraza (6.38), ali s pozitivnim predznakom.

Ukupni moment brojila jalove snage sa dva mjerna sistema (sl. 6.30) iznosi

M = k {QSR anRs sin [360° - (30° + yR)] + @ ~ T S sin (30' - vr)) . . . (G.39)

446

Slika 6.29. Struje, naponi i tokovi triju mjernih sistema brojila jalove energije s paralelnim i serijskim djelatnim otporima (kapacitivno opteretenje)

odakle je

M = - k, [IR URS sin (30° + cpn) -IT UTS sin (30' - VT)] . . . (6.40)

Izraz u zagradi proporcionalan je jalovom opteretenju trofaznog sistema, Sto izlazi iz relacije (6.11a).

Za kapacitivno opteretenje (sl. 6.31) ukupni je moment

M = k {DsR DnRs sin [360° - (30° - (PR)] t

+ Q,T QnTS sin (30° + cpl.)) . . . (6.41) pa je

M = - k, [IR URS sin (30'-cpR) -IT UTS sin (30° + VT)] . . . (6.42)

I sada je izraz u uglatoj zagradi proporcionalan jalovom opteretenju, Sto se moie vidjeti iz (6.13a).

Kao i u brojilu sa tri mjerna sistema, i u brojilu sa dva mjerna sistema momenti imaju suprotan predznak prema momentinla brojila sa zakretom od 900, koji su ranije opisani. 0 tomu treba povesti raEuna prilikom pri- kljuEka brojila.

Slika 6.30. Struje, naponi i tokovi dvaju mjernih sistema brojila jalove energije s paralelnim i serijskim djelatnim otporima

(induktivno opteretenje)

Slika 6.31. Struje, naponi i tokovi dvaju mjernih sistema brojila jalove energije s paralelnim i serijskim djelatnim otporima

(kapacitivno opteretenje)

Da bi se omogukilo udegenje kuta 6, izmedu napona i toka naponskog svitka (sl. 6.27), neke tvornice mjesto serijskog otpora upotrebljavaju kombinaciju otpora (sl. 6.32).

Na sl. 6.33. prikazan je prikljuEak brojila jalove energije sa tri mjerna sistema s paralelnim i serijskim djelatnim otporima, a na sl. 6.34. pri- kljuEak brojila jalove energije sa dva mjerna sistema.

Za mjerenje djelatne i jalove induktivne energije u odvodu u kojemu djelatna energija moie teCi samo od sabirnica (ili samo prema'sabirnicama) i koji moie biti samo induktivno (ili samo kapacitivno) optereken, dovoljno je po jedno brojilo djelatne i jalove energije (sl. 6.35). Ako je medutim moguCe i kapacitivno opterehenje, potrebno je postaviti dva brojila jalove energije, od kojih Ce jedno registrirati induktivnu, a drugo kapacitivnu jalovu energiju. Da bi se odvojeno registrirale te. dvije jalove energije, treba u oba brojila ugraditi zapore povratnog hoda, kao i u brojilima djelatne energije (sl. 6.22).

a) In' mjerna sistema

bJ dva mjema sistema

Slika 6.32. Shemaspoja otpornika uz naponski svitak brojila jalove energije prema izvedbi tvornice Landis i Gyr

Slika 6.33. Prikljutak brojila jalove energije s tri mjerna sistema i s paralelnim i serijskim djelatnim otporima

Slika 6.34. Prikljufak brojila jalove energije s dva mjerna sistema i s paralelnim i serijskim djelatnim

otporima 29 Visokonaponska rasklopnn postrojenja

Slika 6.35. PrikljuEak brojila za djelatnu i jalovu energiju u slu- Eaju kad je moguC samo jedan smjer energije i samo induktivno

jalovo opterkenje

smjer eneqte od sabimica

I I I T

Slika 6.36. PrikljuEak sloga brojila jalove energije za razliEite smjerove djelatne energije

450

Registriranje jalove energije, ako ona moie postati i induktivna i kapacitivna, kad se mijenja smjer djelatne energije, nije moguCe postiki bez dodatnog usmjerenog releja (sl. 6.36) koji ukljuruje brojila u ovisnosti o smjeru djelatne energije. Tada su za registriranje jalove energije potrebna Eetiri brojila jalove energije, po dva za svaki smjer, od kojih jedno registrira induktivnu, a drugo kapacitivnu energiju. Brojila Za kapacitivnu energiju na shemi (sl. 6.36) spojena su tako da se kapacitivna energija registrira kao negativna jalova energija.

F. Mjerila frekvencije

U rasklopnirn postrojenjima upotrebljavaju se dvije vrste mjerila frekvencije: preteino ona s jezifcima, a iznimno ona s kazaljkom. Obje vrste mjerila prikljuEuju se kao voltmetri.

Mjerila s jeziEcima koriste pojavu mehanifke rezonancije EeliEnih pera u obliku jezif aca, koji titraju pod utjecajem elektromagneta spojenog na napon mreie. Svaki jeziEac rezonira.na drugu frekvenciju, koja se obiEno razlikuje od frekvencije susjednog jezieca za 0,5 Hz. Kad mjerilo nije prikljufeno, vidi se niz jednakih bijelih zastavica, koje miruju. Kad se mjerilo prikljuEi zatitraju jeziEci Eija je frekvencija rezonacije jednaka, ili vrlo bliza, frekvenciji mreie. To se titranje pokazuje kao prividno produljenje bijele zastavice. Ako je npr. frekvencija mreie 50 Hz, rezonirat be jeziEac Eija je vlastita frekvencija upravo 50 Hz (sl. 6.37a). Susjedni jeziEci za 49,s i 50,5 Hz takoder titraju, ali znatno manje. S obzirom na to da jeziEac 50 Hz najviie titra, a susjedni titraju podjednako, moie se zakljuEiti da je frekvencija mreie upravo 50 Hz. Ako medutim dva su- sjedna jezifca titraju podjednako (49,5 i 50 Hz na sl. 6.37b), znaEi da je frekvencija mreie jednaka aritmetifkoj sredini frekvencija koje odgovaraju tim jeziEcima (49,75 Hz za primjer na sl. 6.37b). Takvim rezoniranjem moie se ocijeniti frekvencija mreie s taEnoSbu od skoro 0,l Hz. To je dovoljna taEnost za kontrolu u pogonu.

Slika 6.37. Primjeri pokazivanja mjerila frekvencije s jeziEcima

Za taEnije mjerenje za vodenje pogona mreie s obzirom na odriavanje frekvenci je, te kad se ieli registriranje frekvencije, upotrebljavaju se mjerila s kazalom. Takva mjerila izvode se kao kvocijentna mjerila indukcionog, elektrodinamskog tipa, ili pak s mekim ieljezom, te kao instrumenti s unakrsnim svicima prikljuEeni preko suhih ispravljaEa. Postoji niz izvedaba (Lit. 94), od lrojih be bit1 prikazan princip jedne od novijih

Slika 6.38. Osnovna shema spoja mjerila frekvencije s unakrsnim svicima (S1 i S*), koje ima znatnu noereSku kod viSih harmonifkih v ~ - - ~ ~

Elanova

(Lit. 93). Kad u mreii ne bi postojale viSe frekvencije, moglo bi se upo- tnjebiti mjerilo frekvencije prema shemi na sl. 6.38. Svitak S, instrumenta s unakrsnim svicima napaja se preko kondenzatora, dok je svitak S, prikljuEen preko priguinice L. Struje kroz svitke iznose

Slika 6.39. Ovisnost struja Il i I* o frekvenciji za shemu spoja na sl.

6.38.

v - f

Otklon instrumenta (a) s unakrsnim svicima ovisi o omjeru struja kroz svitke, pa je

Buduti da su L i C konstante, otklon kazaljke ovisi o frekvenciji mreie. Postojanje viiih harmoniEkih dovodi medutim do znatnijih pogreSaka i pored konstantnosti osnovne frekvencije. To se vidi iz dijagrama na sl. 6.39. Pojavom npr. napona trostruke frekvencije znatno vise 6e porasti

struja I, od struja I,, pa t e to dovesti do dodatnog povetanja otklona i pored toga ito se osnovna frekvencija nije promijenila. Utjecaj d i h har- monirkih moie se eliminirati ako se pored kondenzatora u istu granu postavi prigdnica (sl. 6.40), koja je u rezonanciji s kondenzatorom pri frekvenciji neito vetoj od normalne frekvencije mrete, Struja u toj grani tada je I -.

Slika 6.40. Osnovna shema spoja mjerila frekvencije unakrenim sviscirna, na. Eije pokazivanje nemaju praktiEki utjecaja viSi harmoniEki Elanovi

Pri frekvenciji f, javlja se rezonancija, pa je tada

1 W, L1 = -

wr C, Ako postavimo

Wr LI m = - R,

dobivamo

U drugoj grani, uz zanemarenje malog otpora priguinice, struja iznosi

gdje je f Y = - . . . . (6.51) z

dakle omjer stvarne frekvencije i normalne frekvencije mreie. Izborom omjera m (6.48a) i induktiviteta L, moie se postifi da je I, S I, za vibe harmonifike Elanove. Na sl. 6.41. prikazana je ovisnost struja 11 i 12 o frekvenciji za m = 2, f,/f, = 1,3, dok je L, tako odabran da za frekvenciju f, iznosi I, 0,7 I, ,,,.

Slika 6.41. Ovisnost struje Ir i Iz o frekvenciji za shemu spoja na sl. 6.40.

I b 1 G. Uredaji za sinhropizaciju

Uredaj za sinhronizaciju normalno se sastoji od dvostrukog voltmetra, dvostrukog mjerila frekvencije i sinhronoskopa. U dvostrukom voltmetru i u dvostrukom mjerilu frekvencije postoje dva mjerna sistema, koji su prikljuEeni na dva napona koja se usporeduju. Oba instrumenta sluie za

Slika 6.42. PrikljuEak dvostrukog voltmetra, dvostrukog mjerila frekvencije i sinhronoskopa

grubu orijentaciju o naponima i frekvencijama generatora ili mreia koje treba paralelno spojiti. Da bi se medutim utvrdila jednakost frekvencija i jednakost faznog pomaka medu naponima, naponi koji se usporeduju prikljuEuju se i na sinhronoskop. Shema spoja uredaja za sinhronizaciju prikazana je na sl. 6.42. (pretpostavljena je sinhronizacija mreia priklju- Eenih na dva sistema sabirnica). I

Sinhronoskop se normalno izvodi za jednofazni prikljuEak (sl. 6.43), a sastoji se od statora sa dva namotana pola i od rotora sa tri namota pomaknuta medusobno za 120°. Da se postigne okretno polje u rotoru s prikljuEkom na jedan napon, u seriju s namotima rotora spaja se djelatni otpor R, priguSnica L i kondenzator C. Struja IL zaostaje, a struja IC prethodi struji IR (~1. 6.43), pa se zamjenom poEetka s krajem namota

stator

Slika 6.43. Shema spoja i struje u rotoru sinhronoskopa

kroz koji protj.eEe struja IR, dobiva trofazni sistem struja, koji se malo razlikuje od sirnetriEnog trofaznog sistema. Takav sistem struja proizvodi okretno polje rotora. Namot statora proizvodi izmjeniEno polje iste frekvencije kao i mreia prikljuEena na stator, dok struje rotora proizvode okretno polje koje rotira prema frekvenciji mreie prikljuEene na rotor. Djelovanje sinhronoskopa osniva se na medusobnom djelovanju tih dvaju polja. Rotor se nastoji tako postaviti da se vektor okretnog polja poklopi sa smjerom izmjeniEnog polja u trenutku maksimalne vrijednosti izmje- niEnog polja.

Zamislimo da je u jednom momentu postignuto da se vektor okretnog polja poklopi s smjerom izmjeniEnog polja baS u trenutku kad izmjenirno polje ima maksimum, ali da je frekvencija struje u rotoru manja od frekvencije u statoru. Vektor okretnog polja, koji npr. rotira u smjeru kazaljke na satu, nakon jedne periode nafi fe se lijevo od smjera izmjeniEnog polja, kad izmjeniEno polje postigne maksimalnu vrijednost. Zbog toga fe se rotor zakrenuti u smjeru kazaljke na satu. Nakon daljnje periode pono- vit f e se isto, pa fe se zbog toga rotor okretati u smjeru kazaljke na satu. Kad je frekvencija struje u rotoru vefa od frekvencije struje u statoru, rotor f e se okretati u suprotnom smjeru. Smjer okretanja kazaljke koja je spojena s osovinom rotora pokazivat be, dakle, da li generatorima u

SEDMO POGLAVLJE

ZASTITA U RASKLOPNOM POSTROJENJU

7.1. OPCENITO 0 RELEJIMA

Relej je uredaj koji djelovanjem relativno male elektrifke ili mehanifke snage moie uklopiti ve6u snagu. To uklapanje moie relej izvrgiti bez vremenskog zatezainja ili s vremenskim zakagnjenjem.

Razlikujemo mjerne i pomobne releje. Mjerni su oni koji uz odrZavanje neke odredene tafnosti uzrokuju ili sprefavaju neko djelovanje, ako fizikalna velifina (struja, napon, snaga, broj okretaja i sl.) koja na njih djeruje' prekorafi odredenu vrijednost ili padne ispod nje. Pomobni releji su pak oni koji ne mjere, nego djeluju zbog pojave ili znatne promjene fizikalne velifine na koju su osjetljivi bez narofite tafnosti, te uslijed te promjene stanja dovode do uklapanja ili isklapanja kontakata.

ZaStitni uredaj sastavljen je od reIeja i pomobnih naprava (mjerni transformatori, pomobni releji, pomobni izvor struje), da bi zeititio neki dio postrojenja od posljedica nenormalnih pogonskih dogadaja ili da bi ogranifio 5tetu od veb nastalog kvara.

U zaStitnom uredaju moie biti jedan ili viEe releja (sloieni relej), koji mogu biti izvedeni u posebnim ili u zajedniekom kukigtu. Glavni flanovi sloienog releja jesu: a) poticajni fIan, koji be proraditi kad se prekoraEi ili podbaci udeSena vrijednost i koji stavlja u pogon ostaIe Elanove releja; b) usporni Elan, koji dopugta ili sprefava pokretanje daljnjih Elanova releja, Sto ovisi o vremenu koje je proteklo od djelovanja

d 1 SLika '7.1. Vrste kontdkata prems 17 vrsti sklapanja; (a) radni kontakt,

(b) mirni kontakt, (c) prijeklopni kontakt, (d) izbirni kontakt, (e) izmjeniCni kontakt, (f) prolazni

dr dz e f kontakt

poticajnog Elana; c) usmjerni Elan, koji dopuSta ili sprdava zatvaranje ili otvaranje kontakta, u ovisnosti o smjeru energije.

Osim magnetskih svitaka i ostalih mehanickih uredaja, u relejima postoje kontakti ko ji se otvaraju ili zatvaraju djelovanjem releja. Oni su najEeSCe izvedeni od srebra ili srebrnih legura. Kontakti se prema naEinu sklapanja dijele na (sl. 7.1): a) radne, koji su otvoreni kad je svitak releja neuzbuden ili nedovoljno uzbuden, b) mime, koji su zatvoreni ako je svitak releja neuzbuden ili nedovoljno uzbuden, c) prijeklopne, koji se sastoje od radnog i mirnog kontakta sa zajedniekim dovodom, d) izbirne, koji se sastoje od dva radna kontakta, te imaju srednji poloiaj pri kojem nije nijedan od dva strujna kruga zatvoren, e) izmjeniEne, koji imaju i radni i rnirni kontakt, koji spajaju razlieite strujne krugove i f) prolazne kontakte, koji samo kratkotrajno zatvaraju strujni krug i onda, ako je pripadni svitak uzbuden i dulje vremena.

7.2. NACINI OKIDANJA

NajEeSCe relej djeluje na isklapanje sklopke. Da se isklopi sklopka, potrebno je ukloniti neki zapor koji oslobada energiju akumuliranu u nategnutom peru ili komprirniranom zraku. Uklanjanje zapora vr5i se okidaeem. Svitak okidaEa napajan je najEeECe istosmjernom strujom iz akumulatorske baterije, rjede izmjenifnom iz strujnih transformatora.

A. Okidanje istosmjernom strujom

Prednosti okidanja istosmjernom strujom jesu: jednostavne i pregledne sheme spoja, lagan nadzor nad strujnim krugovima, nepostojanje dodatnog opterebenja strujnih i naponskih transformatora.

TR

Slika 7.2. Primjer okidanja istosmjernom strujom; (a) relej, (b) kontakt. releja, (c) okidaE sklopke, (d) pomoCni kontakt

ok~daEa

NajEeSte se okida radnom strujom (sl. 7.2), Sto se postiie uklapanjem svitka za okidanje u okidaEu sklopke (c) u strujni krug istosmjerne struje preko kontakta releja (b). Svitak releja (a) prikljufen je na sekundarni namot strujnog transformatora, pa relej djeluje kad struja u odvodu, odnosno na sekundarnoj strani strujnog transformatora prede odredenu vrijednost. BuduCi da kontakti zaStitnih releja za okidanje istosmjernom strujom nisu pogodni da preuzmu i isklapanje kruga istosmjerne struje, Eesto se u krug istosmjerne struje postavlja i pomotni kontakt (d) koji je mehaniEki vezan s osovinom sklopke, a otvara se kad se sklopka isklopi.

PotroSak okidaEa ovisi o izvedbi sklopke i njega samog, a krete se izmedu 20 i 200 W. OptereCenje je samo kratkotrajno, za vrijeme isklapanja sklopke.

B. Okidanje izmjenihom strujom

Okidanje izmjeniEnom strujom iz posebnog izvora praktiEki ne dolazi u obzir, a po izvedbi se jedva razlikuje od okidanja istosmjernom strujom.

Niti napajanje izmjeniEnom strujom iz naponskih transformatora ne dolazi u obzir. U sluEaju kratkog spoja, naime, napon moie toliko opasti da struja kroz svitak okidaEa neCe biti dovoljna za okidanje.

Slika 7.3. Primjer okidanja strujom iz strujnog transfonnatora s mirnim kontaktom; (a) relej,

(b) mirni kontakt releja, (c) okidaE sklopke

PraktiEki se okidanje izmjeniEnom strujom moie ostvariti jedino strujom strujnog transformatora, jer u trenutku kad je okidanje potrebno, kroz strujni transformator teEe velika struja (kratak spoj, preopteretenje). Svitak okidaEa normalno je prikljuEen na isti strujni transformator na koji je prikljuEen i zaititni relej. Takvi strujni transformatori moraju imati toliku snagu da sekundarna struja bude dovoljna za pokretanje zaStitnog releja i okidafa. U veCini sluEajeva dovoljni su strujni transformatori nazivne snage 30 VA.

Najjednostavniji naEin okidanja jest strujom iz strujnog transformatora pomoCu'mirnog kontakta (sl. 7.3). U normalnom pogonu sekundarna struja strujnog transformatora zatvara se kroz svitak releja (a) i mirnog kontakta (b). Svitak okidaEa sklopke (c) praktifki nema struje radi relativno velike impedancije u usporedbi s kontaktom (b). Kad sekundarna struja postigne vrijednost na koju je udeSen relej, otvara se kontakt releja i kroz svitak okidafa protjefe ukupna struja strujnog transformatora, Sto dovodi do isklapanja sklopke. Kontakt releja mora u ovom sluEaju biti dimenzioniran tako da moie izdriati i isklopiti vrlo velike struje kratkog spoja. PomoCni kontakt (d na sl. 7.2) nije potreban, jer se isklapanjem sklopke prekida i struja u sekundarnom namotu strujnog transformatora.

Da bi se izbjegla upotreba masivnih kontakata releja, Sto smanjuje i njegovu osjetljivost, izvodi se spoj za okidanje s radnim kontaktom i pomotnim strujnim transformatorom (sl. 7.4). Tada sekundarna struja strujnog transformatora ne protjefe preko kontakata releja (b) veC samo kroz njegov svitak (a), koji Ce - kad struja postigne udeSenu vrijednost

Slika 7.4. Primjer okidanja stxujom iz strujnog transformatora s pomobnim strujnim transformatorom; (a) relej, @) radni kontakt, (c) okidae sklopke, (d)

pomoCni strujni transformator

- zatvoriti radni kontakt releja (b). Tada se zatvara sekundarni krug pomoCnog strujnog transformatora (d), koji obiEno ima prijenosni omjer 511 A, a zasiten je veC kod struja 11eSto veCih od nazivne (mali strujni Gekratnik), pa radi toga ni struje kroz kontakte releja ne postiiu velike vrijednosti. Glavni je strujni transformator u normalnom pogonu neSto viSe optereten, jer je pomokni transformator tada otvoren na sekundarnoj strani pa djeluje kao prigugnica. PomoCni strujni transformator mora ,biti tako izveden da moie bez oSteCenja ostati otvoren na sekundarnoj strani.

U sluEaju upotrebe sheme spoja prikazane na sl. 7.4, a uz odrianje malih struja na kontaktima releja, ne mogu se postiCi veCe snage za

okidanje. Kad je to potrebno, moie se prirnijeniti shema spoja sa sl. 7.5. U normalnom pogonu sekundarna struja strujnog transformatora zatvara se preko svitka releja (a), primarnog namota pomocnog strujnog transformatora (d) i mirnog kontakta pomotnog releja (f). Mirnim kontaktom premoSten je svitak okidafa, dok je sekundarni krug pomobnog strujnog transformatora otvoren. Kad struja u vodu postigne udeSewu vrijednost, relej (a) zatvorit Ce radni koiltakt (b) i na taj Ce se naEin zatvoriti i sekun-

Slika 7.5. Primjer okidanja strujom iz strujnog transformatora s pomoCnim strujnim transformatorom i pomo6nim relejem; (a) relej, (b) radni kontakt releja, (c) okidat sklopke, (d) pomoCni strujni transformator, (e) pomo6ni relej, ( f ) rnirni

kontakt pomo6nog releja

darni krug pomoCnog strujnog transformatora, mirni fe se kontakt pomob nog releja otvoriti, pa Ce se strujni krug glavnog strujnog transformatora zatvoriti preko svitka okidaEa sklopke. PomoCni strujni transformator (d) izveden je kao onaj prikazan na sl. 7.4. Na opisani naEin postiie se to da preko kontakta releja protjdu male struje, ali da kroz svitak okidaEa protjdu relativno velike struje.

C. Izbor vrste okidanja

NajEeSCe se izvodi okidanje istosmjernom strujom. Ono se primjenjuje svagdje gdje vet postoji, ili se mora postaviti, akumulatorska baterija za upravljanje i signalizaciju ili za rasvjetu iz nuide. Okidanje istosmjernom strujom pogonski je posne pouzdano, ali traii briiljiv nadzor nad akumulatorskom baterijom.

Okidanje strujom mjernih transformatora izvodi se obitno samo u onim rasklopnim postrojenjima u kojima nema pomobnog izvora struje. To su obiEno manja postrojenja bez posluge. Takvo okidanje ne zahtijeva nikakve pomoCne izvore struje s uredajem za nabijanje, pa prema tome niti poseban nadzor.

7.3. NADSTRUJNI RELEJI

A. Upotreba i izvedbe i

Nadstrujni relej zaStitni je uredaj, koji reagira na velitinu struje u Stikenom dijelu mreie. On djeluje kad struja postigne ili prekoraEi ude- Senu vrijednost. Nadstrujni relej izvodi se kao prirnarni, kad kroz svitak protjeEe ukupna struja opterekenja, ili kao sekundarni relej, kad na njega

i I

djeluje sekundarna struja strujnog transformatora.

Slika 7.6. Prikljufak primarnog nadstrujnog

releja

Primarni nadstrujni relej (s1.'.7.6) nalazi se pod punim naponom dijela mreie koju Btiti, pa je njegovo udeienje i pregled spojeno s prekidom pogona. Osim toga kroz namot primarnog releja protjeEe ukupna struja, pa je potrebno da namot bude dirnenzioniran tako da bi mogao izdriati dinarniEka i termiEka naprezanja za vrijeme kratkog spoja. Zbog toga prirnarni releji moraju biti masivno izvedeni, Sto onemogufuje precizno djelovanje i ude5enje. Primarni releji novije izvedbe mogu izdriati

Slika 7.7. Skica nadstrujnog releja s preklopnom kotvom: (a) svitak (b) preklopna kotva, (c) kontakti, (d) kratkospojni bakreni prsten, (e) granirnik, (f) -pen, fiju silu treba

svladati relej

udarnu struju koja je i do 1000 puta vefa, dak je graniEna tenniEka struja (za vrijeme 1 sekunde) i do 250 puta vefa od nazivne struje releja. Obje veliEine ovise o konstrukciji i o fabrikatu, pa ih treba kontrolirati prema podacima iz tvorniPkih lista. Primarni nadstrujni releji nonnalno

se montiraju na dovod sklopki, jer je svitak okidaEa ujedno i svitak releja. Prikljutak sekundarnog nadstrujnog releja prikazan je na sl. 7.2.

do 7.5.

Slika 7.8. Skica nadstrujnog releja s okretnom kotvom; (a) svitak,. (b) okret-

na kotva, (c) pero, (d) kontakti

Slika 7.9. Skica nadstrujnog releja s uvlafnom kotvom; (a) svitak, @) uvlafna kotva, (c) kon-

takti

u

Nadstrujni releji izvode se kao releji s preklopnom kotvom (sl. 7.7), kao releji s okretnom kotvom (sl. 7.8), zatim s uvlaEnom kotvom (sl. 7.9) ili kao indukcioni releji (sl. 7.10). Kratkospojeni prsten releja s preklopnom kotvom (d na sl. 7.7) smanjuje titranje kotve. Kroz taj prsten, 30 Visokonaponska rasklopna postrojenja 465

Slika 7.10. Skica indukcionog nadstrujno'g releja; (a) svitak, (b) kratko spojeni bakreni prsten, (c) aluminijska ploEa, (d) kontakti, (e) pero, (f)

magnetska koEnica

naime, zbog struje u njemu, protjeEe dok a,, koji je u fazi pomaknut prema toku a,, zbog Eega se ukupni moment koji djeluje na kotvu mijenja u uskim granicama. Postojanje dvaju u fazi pomaknutih tokova u indukcionom releju (sl. 7.10) dovodi do znatnog momenta, kao posljedica medusobnog djelovanja toka @, i struje inducirane u aluminijskoj p10Ei od toka a,, i medusobnog djelovanja toka @, te struje radi toka a,. Moment, odnosno sila - da bi se zatvorili kontakti - treba da svlada silu pera (sl. 7.7, 7.8. i 7.10.) ili vlastitu teiinu kotve (sl. 7.9).

kontaktl

poluga vage

Slika 7.11. Principijelni prikaz nadstrujnog releja

Promjenom broja zavoja svitka ili promjenom natezanja pera postiie se i promjena struje pri kojoj be se zatvoriti kontakti releja.

Nadstrujne releje moiemo shematski prikazati vagom (sl. 7.11), jer se n a taj naEin dobiva najbolja slika o djelovanju releja.

I Slika 7.12. Vremenske karakteristike nadstrujnih releja; (a) karakteristika o struji neovisnog releja, fb) karakteristika o struji djelomiEno ovisnog releja

Trajanje djelovanja (od porasta struje do zatvaranja kontakata) releja s preklopnom, okretnom i uvlaEnom kotvom praktifki je neovisno o veliEini struje, dok je trajanje djelovanja indukcionog releja djelomiPno ovisno o velifini struje (sl. 7.12). Kao element nadstrujne za6tite u mreiama u prvom se redu upotrebljavaju releji kojima je trajanje djelovanja neovisno o veliEini struje (karakteristika a na sl. 7.12). Takve relej e nazivamo neovisnim nadstrujnim rele jima.

B. Neovisni nadstrujni releji

a) upotreba u radijalnoj mreii

Selektivnost zaStite nadstrujnim relejima ne moie se postici ako se ne predvidi i vremensko stepenovanje nadstrujnih releja. Pod selektiv- noScu zaStite razumijevamo njezino svojstvo da iskljufi samo dijelove mreie koji su ogteteni ili koji ne mogu ostati u pogonu radi nastalog kvara. Ostali dijelovi mreie moraju ostati uklopljeni, kako bi samo najmanji moguti broj potroSaEa ostao bez energije.

Promotrimo npr. radijalnu mreiu prikazanu na sl. 7.13. Neka na svim oznarenim mjestima postoje nadstrujni releji, te neka na mjestu A dode do kratkog spoja. Kroz svitke releja a, b i c proteti t e struja kratkog spoja, oni ire proraditi i - teoretski - svi be istodobno izazvati isklapanje sklopaka na mjestima a, b i c nakon 0,2 s, koliko npr. - za upotrebljene releje i sklopke - iznosi vrijeme od nastanka kratkog spoja do isklapanja sklopke (vrijeme isklapanja). Prema tome - takoder teoretski - cijela mreia napajana preko transformatora T, ostat ce bez napona. PraktiEki, medutim, ne moie se ostvariti takva precizna izrada releja, pa t e neki od njih djelovati brie, a neki sporije, Sto nije mogute unaprijed odrediti, te te iskljufiti jedan od tri spomenuta releja.

Poieljno je da impuls za isklapanje sklopke dade onaj relej koji je najbliii mjestu kvara (relej c na sl. 7.13), kako bi samo dio mreie desno od sabirnica pored tog releja ostao bez napona, dok bi ostali dio ostao u pogonu. To nije moguEe sa sigurnoSCu postiCt pomoCu releja Eije vrijeme djelovanja nije, stupnjevano.

Slika 7.13. Primjer mreie s vremenskim nestupnjevanirn nadstrujnirn relejima

Nasuprot tome, selektivnost se moie postiCi neavisnim nadstrujnim relejima, Eija se vremena djelovanja mogu udesiti tako da djeluju na isklapanje sklopke nakon odredenog vremena kako je radi primjera pokazano na sl. 7.14. Vremensko stupnjevanje provodi se na tom principu da se releji najudaljeniji od izvora energije udese na najkraCe vrijeme isklapanja (0,2 s na sl. 7.14), slijeddi relej, iduEi prema izvoru energije,

Slika 7.14. Primjer mreie (sa sl. 7.13) s - vremenskim stupnjevanim nadstrujnim relejima, dijagram ovisnosti vremena isklapanja o mjestu

kratkog spoja

za vremenski stupanj dulje (0,4 s na sl. 7.14) itd. Vremenski stupanj ovisi o taEnosti releja. Takvirn vremenskim stupnjevanjem postiie se to da be najprije djelovati relej koji je sa strane izvora energije najbliii mjestu

kvara, jer njegovo je vrijeme djelovanja najkrate. Naravno da t e proraditi i ostali releji koji se nalaze u dijelovima mreie kroz koje protjeEe struja kratkog spoja (a i b na sl. 7.14), ali be isklopiti ona sklopka na koju djeluje relej najbliii mjestu kratkog spoja (c na sl. 7.14). Isklapanjem te sklopke prestat Ce teCi struja kratkog spoja, pa Ce prestati i uzrok djelovanja ostalih releja, koji zbog toga neCe ni do6i do'stanja da bi dali impuls za isklapanje sklopke.

Slika 7.15. Principijelna skica vremenskog releja: (a) sa satnim mehanizmorn, (b) sa sinhronim motorom. (1) okidaf, (2) i (2') kontakti, (3) pem za vrafanje u potetni

poloiaj, (4) sinhroni motor, (5) spojka

Da bi se 'omoguCilo vremensko stupnjevanje, potrebno je uz nadstrujni, predvidjeti i vremenski relej. U toj je kombinaciji nadstrujni relej poticajni Elan, a vremenski usporni Elm.

Vremenski relej najlielke se izvodi (prerna sl. 7.15a) sa satnim mehanizmom. Taj qehanizam se stavlja u pogon oslobadanjem zapora u oki-

t i t Slika 7.16. Neovisna nadstrujna zaltita u tri faze

dafu, koji konstantnom brzinom pokreke polugu s kontaktom 2, sve dok se ne zatvori strujni krug dodirom kontakata 2 i 2'. Pomakom kontakta 2' mijenja se i udeienje vremenskog releja. Satni mehanizam moie biti izveden kao nonnalan sat na rufno navijanje, ili s perom koje se nategne djelovanjem okidafa. U vremenskom releju (sl. 7.15b) sinhroni motor tjera polugu. Relej se stavlja u pogon spajanjem spojke. Sinhroni motor

I > nadstrujni rele) t vmenskl relqe/

Slika 7.18. Neovisna nadstrujna zaHtita s dva nadstrujna releja po fazi u dvije faze (R1 i T1 udeSeni prema struji kratkog spoja, R2

i T2 prerna struji opterebenja)

ranom nul-tafkom ili s uzernljenjem preko priguSnice dovoljni nad- I I strujni releji u dvije faze (sl. 7.17). U oba slufaja, medutim, dovoljan

je samo jedan vremenski relej. U vekini sluEajeva izvode se svi releji u zajedniEkom kufigtu.

Glavni je ned-ostai&sp&a~ kombinacijeena&~uinIhj-~remenskih releja u tome da baS zakratkihs . , p.oje_v_a-u-blizini elektrana, kad sg struje kratkoe spola n a l w P ~ h ~ - ~ - a j d u _ I j a , $to je nepovoljno r a d m i f k i h na w n j a - ~ t i m d i j e l e v i m a mreie. -TEidstrujne releje u p d b 1 j e n e prema shemama na sl. 7.16. i 7.17. udeSavamo prema struji opterekenja. Nadstrujni relej npr. djeluje pri 40010 vekoj struji od maksimalne u normalnom pogonu. Ako medutim za svaku sklopku u radijalnoj mreii upotrijebimo dva nadstrujna (za svaku fazu) i dva vremenska releja (sl. 7.18), moie se postiki skrakenje vremena za slufaj kratkog spoja na vekem dijelu mreie. Da se postigne selektivnost, jedan od nadstrujnih releja @rzi nadstrujni relej) udesi se prema struji kratkog spoja, koristeei finjenicu da velifina te struje ovisi o mjestu kratkog spoja. Relej B u mreii na sl. 7.19b udeSen je npr. tako da proradi kad struja postigne vrijednost I K ~ (sl. 7.19a). Ta struja je

Slika 7.11. Neovisna nadstrujna zaStita u dvije faze

napajan je preko zasikenog strujnog transformatora, kako bi se osigurao pogon i za vrijeme kratkog spoja u mreii.

U mreiama s neposredno uzemljenom nul-tafkom potrebno je u sve tri faze postaviti nadstrujnu zaStitu (sl. 7.16), dok su u mreiama s izoli-

Slika 7.19. Vremensko stupnjevanje zagtite s po dva nadstrujna releja po fazi

tako odabrana da fe relej B proraditi ako nastane kratki spoj izmedu sabirnica i 80% duljihe voda (0,8 1, na sl. 7.19b), jer Ce u tom slufaju struja imositi v%e od ID ili biti upravo jednaka toj struji. Relej A, koji je ispred releja B, nefe proraditi, jer on je udeien na vetu struju. Vnjeme isklapanja za oba releja vrlo je kratko, npr. 0,2". Odabrana je ptoradna struja. koja odgovara mjestu kratkog spoja udaljenom 80% duljine,voda, jer releji ne rade bez pogreike. Kad bismo naime relej B udosili prema struji na kraju voda, u slufaju kvara neposredno iza releja C ne bisrno bili sigurni hote li proraditi releji B ili C. Takvirn ude- Henjem releja dio voda (od 80% do 100°/o duljine) ostaje nezaititen, jer nijedan od releja ne bi proradio u slufaju kvara na tom dijelu mreie. Da se ta mana ukloni, postavlja se drugi nadstrujni relej (R2 i T2 na sl. 7.18) koji je udegen prema struji opteretenja, i spojen s vremenskim relejem vremenski stupnjevanim kao pri upotrebi jednog nadstrujnog releja (sl. 7.14). Na taj se nafin smanjuje vrijeme isklapanja za 80°/o sluEajeva kratkog spoja.

Ako je struja, npr. IRA, odredena za 80°/o duljine voda, a uz pretpostavku da je nastao tropolni kratki spoj, brzi nadstrujni relej djelovat -

Ce u sluEaju dvopolnog kratkog spoja do 68,5O/o duljine voda - . 80 ('3 dok u slufaju jednopolnog kratkog spoja graniEna duljina do koje djeluje brzi nadstrujni relej ovisi o omjeru nulte i direktne reaktancije.

Opisana zaitita sa dva nadstrujna releja po fazi narofito je pogodna za zst i tu u mreiama srednjih napona s jednostranim napajanjern, u kojima je struja kratkog spoja znatno v d a od struje opteretenja, a napon na mjestu napajanja mijenja se unutar uskih granica.

b) Upotreba u dvastrano napajanoj mr&

Kad je mreZa napajana sa dvije strane, ne moie se opisanom nadstrujnom zagtitom postiti selektivno djelovanje, jer struje kratkog spoja do- tjefu sa dvije strane, pa takvo vremensko stupnjevanje nije jednoznafno definirano. Zbog toga se u dvostrano napajanim mreiama uz nadstrujni relej upotrebljava i usmjereni, da bi se pored veliEine struje uzeo u obzir i smjer energije.

U upotrebi nadstrujnih releja u dvostrano napajanoj mreii bit fe viSe govora u poglavlju o usmjerenim relejima.

Nadstrujni ovisni releji rade na indukcionom (sl. 7.10) i terrniEkom principu.

Poieljan oblik vremenske karakteristiie (sl. 7.12) indukcionog releja postZe se njegovom pogodnom konstrukcijom (izbor zasiCenja jezgre, zrafnog raspora i sl.).

Medu nadstrujne releje moiemo ubrojiti i one koji rade na tennifkom principu, jer njihovo je djelovanje ovisno o veliEini struje, odnosno tafnije o ugrijavanju radi prolaza struje. Oni se obifno izvode za prikljufak na strujne transformatore, a mogu se - osim za zaititu motora,

ispravljafa i sl. - upotrijebiti i za zaititu transformatora i generatora od preopterehenja, da bi se bolje iskoristili itiCeni strojevi. Termifki releji nafinjeni su od bimetalne trake, kojoj se obiEno dodaje i drugi bimetalni dio (sl. 7;20) koji nije grijan strujom, a zadatak mu je da kom-

Slika 7.20. Skica terrniEkog releja

penzira utjecaj temperature okoline na grijani dio. Radi grijanja strujom povisivat Ce se temperatura biietala, koji se sastoji od dvije razliEite metalne trake navaljane ili zavarene jedna na drugu, a koje imaju razlifite koeficijente rastezanja pri ugrijavanju. Zbog poviienja temperature grijana bimetalna traka se deformira, pa Ce na odredenoj temperaturi doti do zatvaranja kontakta.

Principijelno bi termifki relej trebao biti izveden tako da njegova vremenska konstanta bude jednaka vremenskoj konstanti Stihenog objekta.

C. Ovisni nadstrujni releji

t t t Slika 7.21. Neovisna nadstrujna zaStita (u dvije

faze) s terrnitkorn zaititom (u jednoj fazi)

Takav termiEki relej, koji bi bio termiEka slika Stikenog objekta, moie se, medutim, izvesti samo uz relativno visoke troSkove. Neke tvornice proizvode termieke releje pomoCu kojih se nastoji dobiti Sto vjernija termiEka slika transformatora, uvodeki u relej utjecaj temperature okoline i temperature ulja transformatora.

za okida! nu uredq za sklopke signaliznc~u

tokovi, zbog gubitaka, zaostaju za strujama koje ih proizvode za kut 8,, odnosno za kut 8, (sl. 7.24). Zakretni moment iznosi

Ako pretpostavimo da je 8, = 8,, a buduEi da su tokovi proporcionalni struji I, odnosrlo naponu U , moie se napisati I

Slika 7.22. Kombinacija nadstrujnog releja i termifkog releja u istoj fazi

TermiEki releji izvode se ili posebno ili u kombinaciji s neovisnim nadstrujnim relejom. Posebno izvedeni termiEki relej najEeSCe se upotrebljava kao zaStita u kombinaciji s nadstrujnim relejima, pa se tada u dvije faze postavljaju neovisni nadstrujni releji, kao zaStita od kratkog spoja, a u treEu fazu termiEki relej, kao zaStita od preopterekenja (sl. 7.21). Ako se u istoj fazi upotrijebe .i nadstrujni i termiEki relej, obiEno nadstrujni relej bez vremenskog zatezanja djeluje na isklapanje, a ter- miEki na signalizaciju (sl. 7.22). Djelovanjem nadstrujnog releja zatvara se kontakt kojim se premoStava termiEki relej, da bi ga se zagtitilo od preoptereeenja za vrijeme trajanja kratkog spoja.

7.4. USMJERENI RELEJI

A. Izvedbe i djelovanje

Usmjereni releji, kojih je zadatak da utvrde smjer energije u Stikenom dijelu mreie, mogu se izvesti kao indukcioni releji sa dva svitka (strujni i naponski), koji rade na istom principu kao brojila. Noviji releji, medutim, izvode se takoder kao indukcioni, ali s cilindriEkirn rotorom od bakra ili aluminija unutar kojeg je jezgra od ieljeznih limova, da bi se smanjio magnetski otpor (sl. 7.23). Tok jednog para polova proporcionalan je struji I, a tok drugog para polova naponu U. Kroz naponski svitak protjeEe struja I,, koja zaostaje za naponom za kut y,. Proizvedeni

Slika 7.24. Napon, struje i to- Slika 7.23. Indukcioni relej s cilin- kovi u indukcionom releju s

drirnim rotorom cilindriEnim rotorom

Osim toga moie se (sl. 7.24) postaviti da je

y, = 90° - a

M = k , I U cos (9 4- a)

Zakretni moment proporcionalan je dakle djelatnoj- snazi, kao da struja zaostaje (ili prethodi) za kut cp f a za naponom. Treba konstatiraii kako usmjereni releji i ne treba da mjeri pravu snagu, vek samo da konstatira njezin smjer. Osim toga usmjereni relej treba da djeluje za vrijeme kratkog spoja kad je cp S 90°, i kad bi zakretni moment bio malen ako bi a (7.4) bio j&ak nuli. Radi toga je povoljno da a bude izmedu 30° i 60°. Promjenom smjera energije promijenit Ee se predznak struje, p a j e i moment promijeniti predznak, Sto je dovoljno da bi usmjereni relej djelovao.

Usmjereni relej moie se ostvariti usporedbm struje i napona. Podimo od izraza za snagu prema (7.4)

P = I U cos (9 + a) . . . (7.5)

Ako desnoj strani dodamo

dobit Cemo

2 2

odakle je

Da bi se relacija (7.8) .iskoristila kao indikacija o smjeru energije u usmjerenom releju, moie se upotrijebiti vaga sa Eetiri svitka, spojena kao na sl.. 7.25. Djelovanje vage prema (7.8) osniva se na Einjenici da je sila

Slika 7.25. Principijelni prikaz izvedbe usrnjerenog releja pomoCu vage

proporcionalna kvadratu toka, dok je tok proporcionalan naponu, odnosno struji. Ako je za naznaEeni smjer struje

1; + +12>I;-+l' (sl. 7.25), pretegnut Ce lijevi krak vage, pa Ce se zatvoriti lijevi kontakti. Ako se medutim promijeni smjer struje (smjer energije), zatvorit Ce se desni kontakti.

To se moie postiCi usporedbom ispravljenih struja prema spoju na sl. 7.26a. U pomoCnim strujnim transformatorima vrii se zbrajanje, odnosno oduzimanje, pa se suma, odnosno diferencija, pojavljuje u treCim namotima. Nakon ispravljanja dovode se i suma i razlika u istosmjerni relej, Eiji zakret zavisi od toga da li je veCa apsolutna vrijednost sume ili razlike. Treba naglasiti da strujni transformator vrii geometrijsko zbrajanje, odnosno odbijanje, dok istosmjerni relej - jer se radi o isprav- ljenim strujama gdje nemaju nikakve uloge ni frekvencija ni fazni pomak - reagira sarno na aritmetiEku razliku apsolutnih vrijednosti sume ( U + I ( i razlike 1 U - I 1. Da se na to ukaie, na sl. 7.27. prikazana je

476

Slika 7.26. Principijelni prikaz izvedbe i prikljufak usrnjerenog releja s usporedbom ispravljenih struja (u b prornijenjen srnjer struje prema a)

geometrijska suma I U + I I i razlika I U - I ( za dva razliEita smjera energije. U prvom sluEaju je I U + I ( > I U - I I (sl. 7.27a), a u drugom ( U 4- I ( < 1 U - I I. Drugom sluEaju odgovara sl. 7.2613. Zakretni moment istosmjernog releja moiemo dakle prikazati relacijom

gdje su u ispravljena vrijednost struje proporcionalne naponu U, a i ispravljena vrijednost struje proporcionalne stru ji I.

Slika 7.27. Naponi, struje, njihova suma i diferencija koje djeluju u usmjerenom releju s usporedbom ispravljenih struja (u b promi-

jenjen smjer struje prema a)

B. PrikljuEak usmjerenog releja

Usmjereni relej treba, kako je vet spomenuto, da djeluje za vrijeme kratkog spoja i da samo registrira smjer energije. Da bi relej sigurno radio, zakretni moment mora biti dovoljno velik, kako bi zaStita pouzdano djelovala. Kako. nije potrebno da usmjereni relej mjeri pravu snagu, sigurnost djelovanja moie se postiCi pogodnim spojem. Jedan je od uvjeta, Sto je veC naglaieno, da fazni pomak (a + 40) izmedu napona i struje ne bude 900, jer bi tada (7.4) zakretni moment bio jednak nuli. To vrijedi i za releje s vagom (sl. 7.25) i za releje s usporedbom ispravljenih struja (sl. 7.26). Ako, naime, fazni pomak izmedu napona i struje iznosi 900, apsolutna vrijednost sume (U + I) bit Ce jednaka apsolutnoj vrijednosti razlike (U-I), pa Ce i P (7.8) i M (7.9) biti jednaki nuli. To se moie vidjeti i u dijagramu na sl. 7.27. Nadalje, da bi zaStita pouzdano djelovala, povoljno je da se fazni pomak znatnije razlikuje od 90°.

Osim toga, u izrazima za zakretni moment dolazi i napon koji za vrijeme kratkog spoja moie postati nula, ako se relej nalazi u neposrednoj blizini mjesta kratkog spoja. No u tom sluEaju neCe djelovati usmjereni relej, jer neCe postojati zakretni moment. To vrijedi za sve opisane izvedbe usmjerenih releja. Zbog toga naponske svitke releja treba prikljufiti na napon koji 6e osigurati funkcioniranje releja i u neposrednoj blizini mjesta kratkog spoja.

Ako promatramo napone na .mjestu tropolnog kratkog spoja (neposredni metalni kratki spoj), moiemo konstatirati da su svi naponi, i linijski i fazni, jednaki nuli, pa nema nikakve moguCnosti da usmjereni relej djeluje ako se nalazi u neposrednoj blizini mjesta kratkog spoja. Udalja- vajuCi se od mjesta kratkog spoja napon postaje veCi, a relej Ce moCi

Slika 7.28. Struje i naponi dvopolnog kratkog spoja za kratki spoj i ~ e d u faza S i T; (al) i (a2) na mjestu kratkog spoja, (bl) i (b2) na mjestu udaljenom od

kratkog spoja, (al) i (bl) uz zanemarenje djelatnog otpora

djelovati kad zakretni moment definiran relacijama (7.4) ili (7.9) postane veCi od proradnog momenta releja, koji je potreban da se relej pokrene. U okolini releja postoji dakle ))mrtva zonacc; ako, naime, unutar mrtve zone nastane tropolni kratki spoj, relej neCe reagirati radi preniske vrijednosti napona.

Za dvopolni kratki spoj mrtva zona ne postoji, ako ntlponski svitak releja prikljufimo na linijski napon koji zaostaje 90° za faznim naponom one faze, na koju je prikljufen strujni svitak (isto onako kako se prikljufuje varmetar, Sto je opisano u poglavlju 6.2). To znafi na isti usmjereni relej djeluju alternativno: struja IR i napon UST, struja Is i napon Urlr, odnosno struja IT i napon URS. U slufaju kratkog spoja medu fazama S i T, na sl. 7.28. prikazan je medusobni poloiaj struje IT i napona Uns koji djeluju na usmjereni relej. Analogno bismo dobili za dvopolne kratke spojeve izmedu R i S, te R i T. Za slufaj /tropolnog kratkog spoja udaljenog od mjesta prikljufka releja, struje i naponi prikazani su na sl. 7.29. Za usmjereni relej na koji djeluju struja IT i napon URS imam0 takoder

I osigurano djelovanje.

a) b)

Slika 7.29 Struje i naponi tropolnog kratkog spoja na mjestu udaljenom od kratkog spoji; (a) uz zanemarenje djelatnog otpora, (b) uzeviiu obzir

i djelatni otpor

Za mreie koje imaju izoliranu nul-tafku (ili nul-tafku prikljufenu

I preko priguinice) dovoljno je postaviti dva usmjerena releja (sl. 7.30). Da bi se ostvarila neovisna nadstrujna zagtita s usmjerenjem, potrebni su nadstrujni releji (I > na sl. 7.30), usmjereni relej (Us) i vremenski relej

I (t). Kad dode do kratkog spoja u mreii, najprije Ce proraditi nadstrujn~

1 relej i uklopiti naponski svitak usmjerenog releja, koji Ce - ako je smjer energije takav da zaStita treba da djeluje - zadriati zatvoren mirni kontakt, 6to Ce omogubiti zatvaranje istosmjernog kruga preko kontakata nadstrujnog i usmjerenog releja za uzbudu svitka vremenskog releja.

1 Zatvaranjem kontakta vremenskog rele ja isklapa se sklopka. Ako je medutim smjer energije suprotan, otvorit Ce se mirni kontakt usmjerenog releja, pa do uzbude svitka vremenskog releja neCe ni doCi i pored toga Sto je djelovao nadstrujni relej. Obifno se, Sto nije radi pojednostavnjenja

I

t t t ad nopanskih h s - Tomafom u mjermm

T potu

Slika 7.30. ZaStitr; s nee-,lsnim nadstrujnim i usmjerenim relejima za mreiu s izoliranom ili uzemljenom nul-tafkom preko priguSnice

prikazano na sl. 7.30, djelovanje usmjerenog releja prenosi preko pomob nog releja, Eiji se svitak uzbuduje preko konktakta usmjerenog releja, a tek pomoCni relej ukljuruje kontakte za zatvaranje strujnog kruga za uzbudu vremenskog svitka. To se izvodi zato da bi se usmjereni relej mogao naEiniti Sto preciznije.

Slika 7.31. Struja i napon nultog sisteza za jednopolni kratki spoj i dvopolni kratki spoj uz istodobni spoj sa zemljom; (a) uz zanemarenje djelatnog otpora, (b) uzevSi u obzir

djelatni otpor

U k to -uzm_li_enim--mre_zamaaaapotreban je joS j edan relej, da---bi s e obu Ii-"L vatili i jednopolni kratki ~~fliit'~'Kro~"sFfU-jni'~~S~fa~fog treCeg rTEjZ protjeEe n u l t a 7 i x p E K t a struje (taEnije: trostruka nulta komponenta, jer dobivena je .kao zbroj struja triju faza), a kroz naponski svitak nulta -komponenta napona (odnosno njezina trostruka vrijednost). Medu- sobni poloiaj struje I, i napona V, prikazan je na sl. 7.31. U svim sluta-

Slika;.?:?~) ZaStita s neovisnim nadstrujnim i usmjerenim relejima za mreiu s nep'bsfedno uzemljenom nul-tafkom (jedan usmjereni relej prikljufen na

nultu struju i nulti napon)

kratki spoj: R Ls' h kratki sp4 : R'- T' kratki spq': s'- T'

Slika 7.33. Struje i naponi na strani zvijezde transformatora u spoju zvijezda- trokut za sluEaj kratkog spoja na strani trokuta (zanemareni djelatni otpori)


Slika 7.34. ZaStita s tri neovisna nadstrujna i usmjerena releja, koja reagira i. na kratki spoj na sekundarnoj strani transformatora zvijezda-trokut

jevima postoji djelatni otpor, pa je osiguran zakretni moment. Na sl. 7.32. prikazana je shema spoja zaStite sa tri usmjerena releja, od kojih je srednji prikljuEen n a nultu struju i nulti napon. I kroz nadstrujni relej, koji sluii kao poticajni Elan za taj usmjereni relej, protjeEe nulta komponenta struje. Napon nultog sistema dobiva s e spajanjem u otvoreni trokut tercijarnih namotP sloga naponskih transformatora.

PoteBkoEe se pojavljuju u vezi s ispravnim pokazivanjem smjera energije, ako se unutar mreie koja je obuhvakena usmjerenom zaEtitom nalazi transformacija zvijezda-trokut, radi ko je dolazi do pojave struja koje ne odgovaraju strujama kratkog spoja na onoj strani transformatora, na kojoj je nastao kratki spoj (detaljnije o tomu bit ke govora u poglavlju o diferencijalnoj zaStiti transformatora). Tako se pri transformatoru prikazanom na sl. 7.33d u slufaju dvopolnog kratkog spoja na strani trokuta na primarnoj strani pojavljuju struje ucrtane u dijagramima na sl. 7.33a do 7.33~. Postavljanjem dvaju usmjerenih releja ne moie se osigurati ispravno djelovanje zaitite, pa se radi toga postavljaju tri usinjerena releja, koji zajedniEki djeluju na isti kontakt. Usmjereni releji spojeni su na struje u fazama IR, IS i IT, te na napone UsT, UTR i URS.

Na sl. 7.34. prikazana je shema spoja takve zaStite. Iz dijagrama na .sl. 7.35. moie se odrediti zbroj momenata koji djeluje na kontakt ~tr i ju mehaniEki spojenih usmjerenih releja. Prikazane su prilike za dvopolni kratki spoj medu fazama R'-S' (sl. 7.33). Moment je proporcionalan snazi koja je odredena relacijom

Slika 7.35. Struje i naponi za sluraj dvopolnog kratkog spoja medu fazama R' i S' (sl. 7.33) s kutevima izmedu struja i napona za odreaivanje zakretnih momenata; (a) uz zanemarenje djelatnih otpora, (b) uzevSi u obzir djelatne

otpore

+ITURs cos [180° - ($- + v )] B Moiemo postaviti da su UST = URS = U, UTR = 2 U sin - , IR = IT = I 2

i Is = 21, pa je B P = 6 IU sin cp sin - . . . (7.11) 2

Kut B kreEe se izmedu 60° i 180°, i kut v izmedu O0 i 90°, pa je snaga P uvijek pozitivna, Sto osigurava ispravno djelovanje releja. Analogno razmatranje moglo bi se provesti za dvopolni kratki spoj medu ostalinl fazama.

Treba spomenuti da bismo iste prilike kao na sl. 7.33. imali kad bismo razmatrali struje na strani trokuta, uz pretpostavku da kratak spoj nastaje na strani zvijezde, ako se napaja sa strane trokuta.

Dosada prikazane spojeve nazivamo spojevima sa zakretom od 90°, jer se sa faznom strujom kombinira linijski napon zakrenut za 90° prema pripadnom faznom naponu. Izvode se medutim usmjereni releji sa zakretom od 30°, pa se takvom releju kroz koji protjeEe struja IR narine linijski napon URT, uz struju Is napon Usn, a uz struju IT napon UTS. (~1. 7.36). U spoju sa zakretom od 30° moie se ostvariti zaitita bez nmrtve zonecc pri dvopolnom kratkom spoju sa tri mehaniEki povezana usmjerena releja (kao na sl. 7.34). U sluEaju naime kratkog spoja medu fazama S i T u neposrednoj blizini releja, kad bi postojali usmjereni releji samo u fazama R i T, zakretni moment releja u fazi T bio bi jednak nuli, jer tada je UTS = 0 (sl. 7.37a). Nasuprot tome relej u fazi S, prikljuEen na

napon UsR, imao bi znatan napon, ;to omoguhuje djelovanje usmjerenog releja. Analogno dobivamo i za kratke spojeve medu ostalim fazama. Odredivanjem snage koja je proporcionalna zakretnom momentu prema sl. 7.36. i 7.37. moie se konstatirati da je i za tropolni i za dvopolni kratki spoj jednoznafno odreden smjer energije.

Slika 7.36. Struje i naponi u sluEaju tropolnog kratkog spoja za usmjerene releje spojene sa zakretom od 300

Upotrebom spoja sa zakretom od 30° moie se ostvariti zaStita (sl. 7.38), koja ispravno djeluje i u sluEaju kratkog spoja u galvanski povezanoj mreii i u mreii u kojoj struje kratkog spoja prolaze kroz transformator u spoju zvijezda-trokut. Prikazana zaStita ima tri nadstrujna releja; kroz dva (A i B na sl. 7.38) protjefu struje faza (npr. IR i IT), a kroz treCi (relej C) polovina razlike izmedu jedne od tih struja i struje u treCoj fazi. Na shemi sa sl. 7.38. spoj je izveden tako da kroz treCi relej protjefe

1 struja -(IR -IS). Svitak treCeg releja spojen je tako da kroz sve zavoje

2

Slika 7.37. Struje i naponi u sluraju dvopolnog kratkog spoja za usmjerene releje spojene sa zakretom od 300

Slika 7.38. Zastita s neovisnim nadstrujnim i jednim usmjerenim relejem u spoju sa zakretom od 300 koja reagira na neposredni'kratki spoj i kratki spoj na drugoj strani transformatora u spoju zvijezda-trokut

protjefe struja IR, a samo kroz polovinu zavoja struja I , pa relej djeluje tako da kroz njega protjefe struja

BuduCi da se radi o mreii s izoliranom nul-tafkom, struja I iznosi f

Struje In i IT transformiraju se preko pomoCnih strujnih transformatora i dovode u strujni svitak usmjerenog releja. U sekundarnom krugu pomoCnih strujnih transformatora postoji preklopni kontakt upravljan pomobnim relejom PR1, koji preklapa kad prorade releji A i C. U naponskim krugovima postoje dva pomoCna releja, od kojih jedan (PR 3) uklapa kontakte kad prorade nadstrujni releji A i C, a drugi (PR 2) kad proradi nadstrujni relej B. Treba napomenuti da je na naponski svitak narinut - vet prema poloiaju kontakata - ili napon UTS ili napon UTR. Obrnuti smjer napona UTR odabran je radi toga Sto struja IR ima smjer obrnut

struji IT. Pretpostavljat kemo da u vektorskim diagramima struje irnaju isti smjer, pa ke se i odnosi prikazivati s naponom URT. U neuzbudenom stanju preklopkom pomoknog releja (PR 1) premoSten je pomokni strujni transformator kroz koji protjeEe struja IR, pa kroz usmjereni relej pro- tjeEe struja IT, dok je jedan kraj naponskog svitka stalno prikljuEen na napon faze T. ,

Promotrimo najpr.ije prilike u sluEaju kratkog spoja u mreii u kojoj izmedu mjesta kratkog spoja i releja nema transformacije zvijezda- trokut ili uopke nema transformacije (galvanski spojena mreia). Ako nastane tropolni kratki spoj, kroz relej ke poteki struje prikazane na sl. 7.39a. Reagirat ke sva tri nadstrujna i sva tri pomokna releja, pa ke zbog toga kroz usmjereni relej poteki struja - IR, a na njega ke djelovati napon UTn. U sluEaju dvopolnog kratkog spoja medu fazama S--T (sl. 7.39b) neke reagirati nadstrujni relej A (struja IR = 0), pa prema

1 tome ni PR 1 i PR 3, bez -obzira na to da li je struja - (IR -IT) kroz 2 relej B dovoljna da bi taj relej proradio. Zbog toga ke kroz usmjereni relej teti struja IT i na njega djelovati napon UTS, koji ke biti ukljuEen preko preklopnog kontakta pomoknog releja PR 3 i radnog kontakta releja PR 2. Pri dvopolnom kratkom spoju medu fazama R i S (sl. 3.39~) proradit ke nadstrujni releji A i C, jer je IT = 0, pa t e se uzbuditi pomokni releji PR 1 i PR 3. Na usmjereni relej djeluju struja - IR i napon UTR. Pri dvopolnom kratkom spoju medu fazama R-T (sl. 7.39d) sigurno ke

a) kmtki spq': R-S - T b) kmfki spoj: 5- T

iR -&

Slika 7.39. Struje i naponi u releju na sl. 7.38. za tropolni i dvopolne kratke spojeve u galvanski spojenoj mreii

kratki spoj: s'- T '

-

u r ~ kratki spoj: R'- T '

Slika 7.40. Struje i naponi u releju na sl. 7.38. za dvopolne kratke spojeve na sekundarnoj strani transformatora u spoju zvijezda-trokut (oznake prema

sl. 7.33)

proraditi nadstrujni releji A i B, pa ke na usmjereni relej djelovati struja IT i napon UTS. Ako medutim - Sto ovisi o velitini struje i uddenju releja - proradi i relej C, na usmjereni relej djelovat ke - IR i UTn.

Ako se izmedu mjesta kratkog spoja i releja nalazi transformator u spoju zvijezda-trokut, te ako nastane kratki spoj medu fazama S' i T' (sl. 7.33), kroz relej C neke biti struje (sl. 7.40a), pa ke na usmjereni relej djelovati struja IT i UTS. Pri kratkim spojevima medu fazama R' i S' (sl. 7.40b), te fazama R' i T' (sl. 7.40~) proradit ke sva tri nadstrujna releja (A, B i C), pa ke kroz usmjereni relej proteki struja -In i na njega djelovati napon UTR. ,

I

C. Upotreba usmjerenih releja

Kao Sto je pokazano na sl. 7.14, s jedne strane napajani jednostruki vodovi mogu se selektivno zagtititi nadstrujnim neovisnim relejima. Samo nadstrujnim relejima, medutim, nemoguke je ostvariti selektivnu zaStitu u mreii koja je napajana sa dvije strane, a sastoji se od jednostrukih vodova (sl. 7.41). U takvoj mreii valja upotrijebiti nadstrujne s usmjerenim relejima. Usmjereni releji treba da omoguke isklapanje sklopaka

t

Slika 7.41. Primjer vremenskog stupnjevanja zaStite dvostrano napajane mreie s nadstrujnim i usmjerenim relelima (neparni broj vodova)

samo kad energija ima smjer od sabirnica prema vodu u kojem se nalazi relej. Vremensko stupnjevanje treba provesti za releje na krajevima vodova prema generatoru I (releji A,, B,, C,, D, i E, na sl. 7.41), kao da postoji samo taj generator (prema principima stupnjevanja nadstrujne zaStite bez usmjerenog releja), dok stupnjevanje releja na krajevima prema generatoru I1 (releji A,, B,, C,, D? i E2) treba provesti kao da postoji samo generator 11. Na taj naEin dobivamo tzv protuhodno vremenski stupnjevanu zaStitu. Da se osigura selektivnost, usmjereni releji se postavljaju na krajevima vodova, promatrano od strane dvaju generatora. Aka se pode od vodova najbliiih generatorima (releji A, i E, na sl. 7.41), pa sve dalje od generatora (releji B, i Dl), doCi Ce se do voda koji je jednako (po broju vodova) udaljen od oba generatora, a na kojemu bi oba releja trebala da budu usmjereni releji (C, i C,), sa suprotnim smjerom djelovanja. Selektivnost se medutim moie ostvariti i s obifnim nadstrujnim relejima, Sto je i jeftinije, pa se u srednjem vodu postavljaju takvi releji.

Ako tada dode do kratkog spoja u K,, svi Ce nadstrujni releji u mreii proraditi, usmjereni releji A, i B, poloiajem kontakata omogueit Ce isklapanje sklopaka, a komandu za isklapanje dat Ce usmjereni relej A, nakon 0,2" i nadstrujni relej A, nakon l,8". Svi ostali releji prestat kc rac,iti i.~akon djelovanje releja A,, jer kroz njih viie neCe. protjecati struja kratkog spoja. Na taj ce naEin biti iskljuEen samo vod na kojemu je nastao kvar. U slufaju kratkog spoja na sabirnicama (K, na sl. 7.41) djelovat Ce releji na poEecima vodova koji napajaju oitecene sabirnice (releji A, i B,), Bto je s obzirom na selektivnost ispravno, jer ni vodovi nemaju nik-kve vafnosti kad su sabirnice na koje su prikljufeni u kratkom spoju. A k o s e pojavi kratak spoj u srednjem vodu (izmedu,

releja C, i C,), proradit Ce samo nadstrujni releji u cijeloj mreii, a komandu za isklapanje dat Ce samo releji u tom vodu (C, i C,), jer im je vrijeme djelovanja najkraCe.

+ nadstwni relej nadshqii i

-urm/rm/treni&$

Slika 7.42: Primjer vremenskog stupnjevanja zaStite dvostrano napajane rnreie s nadstrujnim i usmjerenim relejima (parni broj vodova)

Naravno da se srednji vod moie pojaviti samo onda ako postoji ne- paran broj vodova izmedu generatora. Postavljanje releja karakterizirano je tada sa dva nadstrujna releja isto vremenski udeSena na krajevima srednjeg voda. Ako medutim postoji paran broj vodova (sl. 7.42), postu- pamo i s obzirom na vremensko stupnjevanje i s obzirom na poloiaj usmjerenih releja kao u mreii s neparnim brojem vodova. Kao karakteristiku smjestaja releja u mreii s parnim brojem vodova dobivamo dva usmjerena releja istih vremena, ali suprotna smjera d jelovanja (releji B, i C, na sl. 7.42) s obje strane srednjih sabirnica mreie.

Slika 7.43. Primjer zaStite jednostrano napajane mreie s dvostrukim i visestrukim vodovima

U mreii sa sl. 7.43. i pored toga Sto se napajanje vrSi samo s jedne strane, nije dovoljna tek obiEna nadstrujna zaStita, radi postojanja dvostrukih i viSestrukih vodova. Da bi se osiguralo isklapanje samo oSte- Cenog voda, potrebno je na krajeve vodova (gledano od strane generatora) postaviti usmjerene releje. Vrijeme djelovanja tih usmjerenih releja treba da bude najkraCe Sto je moguCe (0,2" u primjeru sa sl. 7.43). Pr i kratkom spoju u K djelovat Ce releji na kraju oiteCenog voda (A, i A,). Nadstrujni relej (B, na sl. 7.43) na poEetku voda, koji je paralelan s oSte- Cenim vodom, neCe djelovati, jer ce relej A, prije proraditi. Releji C,

Slika 7.44. Primjer zaStite u prsten spojene mreie s jednom napojnom taEkom (neparni broj vodova)

udeSeni su na 1,4", da bi se osigurala selektivnost prema releju D na radijalnoj mreii, iako bi prema relejima A, i B, bilo dovoljno trajanje djelovanja od 1,O". Kao karakteristiku postavljanja releja u paralelnim vodovima treba spomenuti da se u sve medusobno paralelne vodove postavljaju jednaki releji (A, i B,, te A, i B, na sl. 7.43), te da se na krajevima paralelno spojenih vodova - ako se nalaze u mreii koja je napajana samo s jedne strane - vremena djelovanja usmjerenih vodova ude- Savaju na najkraCe moguCe vrijeme (A,, B, i C,), bez obzira na to gdje se paralelni vodovi nalaze u mreii.

Mreiu spojenu u prsten, a napajanu samo iz jedne tafke, treba s obzirom na nadstrujnu i usmjerenu zaStitu tretirati kao mreiu, napajanu

Slika 7.45. Primjer zaStite u prsten spojene mreie s jednom napojnom taEkom (parni broj vodova)

sa dvije strane (sl. 7.41. i 7.42). Vremensko stupnjevanje i smjeStaj usrnje- renih releja isti je u mreii spojenoj u prsten (sl. 7.44. i 7.45) kao i u otvorenoj mreii. I opet se pojavljuju vet spomenute karakteristike za mreiu s neparnim brojem vodova (sl. 7.44) i za onu s parnim (sl. 7.45).

-- t o r 6-<*92/( 0,6" " 0,6/l 4~~i-2 -to1; w 4 ~ ' 4 3 - - E A

e- 96" -2 46" 42: - 1,0" w+ 4 1 - a

D 8

Slika 7.46. Mreia spojena u prsten s napajanjern s dvije strane. Releji oznaf eni sa zvijezdicom ne djeluju sigurno selektivno

U mreiarna spojenim u prsten, koje se napajaju u dvije i viSe tafaka, nije moguCe ostvariti selektivnu zaStitu pomoCu nadstnijnih i usmjerenih releja. Kao primjer za to neka posluii mreia sa sl. 7.46. Vremensko stupnjevanje i smjeStaj usmjerenih releja isti su kao u dosada prikazanim mreiama. Promotrimo sada kako bi zaStita djelovala u slufaju kratkih spojeva K, i K,. U prvom sluraju, kad je kratki spoj dovoljno blizu sabirnica generatora, djelovao bi relej B pored releji A i C, ukoliko je struja u grani u kojoj nije doglo do kratkog spoja veCa od proradne struje releja, Sto ovisi o snazi generators i o mjestu kratkog spoja. Ako dode do kratkog spoja u K,, struja u neoSteCenoj grani imat Ce suprotan smjer, pa Ce - uz veC spomenuti uvjet - proraditi relej D, pored releji E i F. Analogno za kratke spojeve na drugom vodu moie se konstatirati da bi mogli proraditi releji A i E. Djelovanje releja B i D, odnosno A i E, u tim slufajevima nije poieljno, jer na taj nafin dolazi do razdvajanja generatora, iako je kvar nastao samo u jednoj grani. Naravno da bi do slifnih situacija doglo u mreiama spojenim u prsten, a napajanim u tri i vise tafaka.

7.5. NAPONSKI RELEJI

A. Izvedba

Naponski releji izvode se isto kao i strujni, s tom razlikom Sto se svitak releja prikljufuje na napon Eija promjena treba da djeluje na relej.

Naponski releji izvode se kao podnaponski ili nadnaponski. Prvi djeluju kad su udeSena vrijednost postigne ili podbaci, a drugi kad se ta vrijednost postigne ili prekorafi.

U podnaponskom releju je kotva elektromagneta u normalnom pogonu privufena, jer njegov je svitak trajno prikljufen na napon koji treba

Slika 7.47. Principijelni prikaz podnaponskog releja

a -preklopka b - truba c -signah i a r u ~ a

Slika 7.47a. Shema spoja za javljanje zemnog spoja pomoCu nadnaponskog releja

kontrolirati. Kad napon padne na udebenu proradnu vrijednost, ili ispod nje, pero prevladava silu kotve, Sto dovodi do zatvaranja kontakta (sl. 7.47).

Nadnaponski releji djeluju isto kao nadstrujni.

B. Upotreba naponskih releja

Naponski releji upotrebljavaju se u rasklopnim postrojenjima za javljanje zemnog spoja. Osim toga podnaponski releji upotrebljavaju se za zaStitu motora, a nadnaponski za zaStitu nekih generatora. Razmatrat Cemo samo upotrebu nadnaponskih releja za javljanje zemnog spoja, jer ostale primjene izlaze iz okvira visokonaponskih rasklopnih postrojenja.

Zemnim spojem nazivamo posredni ili neposredni spoj jednog vodifa sa zemljom ili uzemljenim vodljivim dijelovima voda ili postroj enja. DO zemnog spoja moie doCi samo u mreiama koje nemaju neposredno uzemljenu nul-taPku.

Za javlj anje nastanka zemnog spoja mogu se upotrijebiti slijedeCe pojave:

a) smanjenje napona izmedu vodiPa na kojem se pojavio zemni spoj i zemlje, jer dozemni napon toga vodiPa postaje manji od faznog napona. dok pri neposrednom zemnom spoju taj napon postaje jednak nuli;

b) poviSenje napona izmedu zdravih vodiEa i zernlje, jer dozemni naponi zdravih vodifa postaju veCi od faznog napona, a d sluPaju neposrednog zemnog spoja naponi izmedu zdravih vodiPa i zemlje postaju jednaki linijskom naponu;

c) pojavljivanje napona izmedu zvjezdiita i zemlje, jer geometrijski zbroj napona triju faza prema zemlji nije viSe jednak nuli. Taj napon nazivamo naponom zvjezdiSta.

Naj jednostavnije pokazuju nastanak zemnog spoja tri voltmetra koji mjere fazne napone; oni u normalnom pogonu imaju iste otklone, dok u sluEaju zemnog spoja nastaje razlika u pokazivanju (prema a i b). Takav naEin obifno se ne smatra dovoljnim, jer se zemni spoj moie zapaziti samo promatranjem instrumenata, a nema uredaja koji bi upozorio osoblje (koje ne mora stalno promatrati instrumente) da je doSlo do promjene pokazivanja voltmetra. Radi toga se upotrebljava nadnaponski relej ( 1. 7.47a), koji je prikljufen na tercijarni namot sloga triju jednopolni h naponskih transformatora, izmedu fijih prikljuenica vlada napon zvje- zdiSta. Kad se pojavi napon medu stezaljkama tercijarnog namota zatvorit Ce radni kontakt i preklopiti preklopni kontakt, preko kojih se uklapaju signalna iarulja (c) i truba (b). Truba Ce upozoriti osoblje da se pojavio zemni spoj u mreii. UklopniPar Ce preklopkom (a) obustaviti rad trube, ali Ce iarulja dalje svijetliti kao znak da i dalje postoji zemni spoj. Ako zemni spoj iiPezne, relej Ce svoje kontakte povratiti u poPetni poloiaj i tim Ce ponovno aktivirati trubu. UklopniPar Ce na to upozorenje prebaciti preklopku (a) u poEetni poloiaj i time uspostaviti pofetno stanje, a uredaj be biti sposoban da registrira nov zemni spoj, kad se pojavi. Prema tome i pofetak i kraj zemnog spoja bit Ce javljeni trubom.

A. Princip rada distantnog releja

Zbog dugog vremena djelovanja nadstrujnih i usmjerenih releja, i njihove nemoguCnosti selektivnog djelovanja vet u neSto kompliciranijo j mreii, upotrebljava se distantna zaStita. To je zaStita, Pije vrijeme djelovanja raste s udaljenoSCu kratkog spoja od releja. Ako, dakle, releji koji su najbliii mjestu kratkog spoja djeluju nakon najkraCeg vremena, bit Ce osigurano selektivno djelovanje zaStite u mreii bilo kakve konfiguracije.

Da prikaiemo princip djelovanja distantne zaStite posluiimo se mreiom sa sl. 7.48, te pretpostavimo da je nastao kratki spoj K. NajkraCe vrijeme djelr~vanja treba da imaju najbliii releji (C i D). Takav odnos vremeni djelovanja treba da postoji za bilo koje mjesto kvara. To se moie postiti upotrebom releja koji mjeri omjer izmedu napona i struje

na mjestu gdje je postavljen relej. Omjer napona i struje predstavlja veliEinu impedancije

T T

izmedu mjesta kvara i mjesta gdje je prikljuEen relej. Ako usporedimo veliEinu Z (7.15) s dijagramima na sl. 7.48, lako femo konstatirati da f e omjer UII biti to v&i, Sto se viSe udaljujemo od mjesta kratkog spoja. NaroEito veliku vrijednost ima Z u paralelnom zdravom vodu, jer je napon U visok, a struja I relativno malena. Ako se vrijeme djelovanja releja postavi u ovisnost o irnpedanciji Z (manja impedancija, krafe vrijeme djelovanja), dobit fe se selektivna zaStita i u vi5estruko uEvorenoj mreii. Malo detaljnijim razmatranjem prilika u mreii sa sl. 7.48. opazit eerno, medutim, da postoje releji koji se praktiEki nalaze na istom mjestu u mreii. To su releji u razliEitim vodovima, ali postavljeni uz iste sabir-

Slika 7.48. Struje u vodovima i naponi uzdui vodova za kratki spoj K u dvostrano napajanoj mreii

nice (npr. releji B i C, D i E itd.). Oni bi, prema ranije izloienom, imali isto vrij eme djelovanja, pa ne bi postojala selektivnost djelovanja. Da se to postigne releji moraju djelovati i kao usmjereni, pa oni omogufuju isklapanje sklopke samo kad energija ima smjer od sabirnica prema vodu.

Da se ostvari opisana zaStita, potrebna su Eetiri elementa: a) poticajni Elan, koji fe svojim djelovanjem konstatirati da je nastao kvar u mreii, b) mjerni Elan (distantni relej u uiem smislu), koji f e imjeriti impedanciju Z i na taj naEin utvrditi udaljenost mjesta kvara od releja, c) usmjereni Elan, kojeg je zadatak da ustanovi smjer energije, pa ili dopusti ili sprijeEi d jelovanje zaStite i d) vremenski Elan, kojim se odreduje vrijeme djelovanja zaStjte. Na sl. 7.49. prikazan je primjer vremenskog stepe- novanja distantne zaStite. Takva vremenska karakteristika naziva se ste- penastom karakteristikom i ona se normalno danas upotrebljava. Ako, naime, kratki spoj nastane izmedu A i B, distantna zaStita u A treba da djeluje nakon vremena t,; u sluEaju kratkog spoja izmedu B i C, vri-

jeme djelovanja iznosi t,, dok je za joS udaljenije kratke spojeve vrijeme djelovanja t,. Distantna zaStita s karakteristikom na sl. 7.49. moie se ostvariti shemom sa sl. 7.50, na kojoj je radi preglednosti zaStita prikazana samo u jednoj fazi. Pojavom struje kratkog spoja proradit f e nadstrujni relej (I >) i usmjereni relej (Us), ako je smjer energije od sabirnica

Slika 7.49. Primjer stepenaste vremenske karakteristike distantnog releja A

preda vodu (u sluEaju suprotnog smjera energije daljnji rad zaStite bit f e onemogufen). Zatvaranjem kontakata nadstrujnog i usmjerenog releja uzbudit fe se svitak vremenskog releja (t) i dovest 6e se napon pozitivnog pola akumulatorske baterije na jedan od kontakata distantnog releja. Ako se kratki spoj nalazi na vodu (sl. 7.49) izmedu taEaka A i B, distantni relej

rR

Slika 7.50. Primjer sheme spoja distantne zaitite u jednoj fazi

(Z <) zatvorit Ce svoj kontakt prije nego Sto vremeilski relej uspije zatvoriti kontakt a,, pa Ce preko pomoknog releja (PR2) sklopka biti isklopljena. Nasuprot. tome, ako se kratki spoj nalazi izmedu taEaka B i C (sl. 7.49) distantni relej neCe proraditi, jer je impedancija prevelika. Zbog toga Ce vremenski relej dospjeti da zatvori kontakt a,, pa Ee proraditi pomoCni relej (PRl), koji 6e preklopiti kontakte b, i b,. Prvi preklopni kontakt omogukit f e pridriavanje pomoCnog releja (PR1) i nakon prekida kruga preko kontakta a,, jer fe strujni krug svitka pomoknog releja biti prikljuEen preko kontakata strujnog i usmjerenog releja. Drugi preklopni kontakt (b,) prikljuEit Ce naponski svitak distantnog releja na otcjep sekundarne strane naponskog transformatora. Distantni relej Ee sada proraditi, jer Ce - radi niieg napona na naponskom svitku - mjeriti niiu impedanciju, koja je manja od impedancije za koju distantni relej proraduje. Zbog toga f e se zatvoriti kontakt distantnog releja, ali do isklapanja sklopke doCi Ce tek kad se na vremenskom rCleju zatvori kontakt a,. Poloiajem otcjepa na naponskom transformatoru odredena je taEka B na vodu (sl. 7.49), a poloiajem kontakta a, na vremenskom releju vrijeme t, drugog stepena distantne zaStite. Ako se konaEno kratki spoj nalazi dalje od C (sl. 7.49), distantni relej neCe proraditi, jer je impedancija - i pored smanjenja napona - veCa od one na koju relej reagira, ali f e do isklapanja sklopke doCi nakon Sto po&ni liontakt vremenskog releja dostigne kontakt as. Poloiajem kontakta a, odredeno je vrijeme djelovanja t rdeg stepena distantne zaStite.

B. Izvedbe distantnog releja I

Kao i ostali releji, i distantni se moie prikazati u obliku vage (sl. 7.51). I

Kroz namote protjeEe struja i proporcionalna struji kratkog spoja ZK, te struja u (treba upozoriti da je sa u oznaEena struja, da bi se razliko-

Slika 7.51. Principijelni prikaz izvedbe distantnog releja u obliku vage

vala struja proporcionalna naponu od struje i proporcionalne struji kratkog spoja!) proporcionalna naponu UK na mjestu kratkog spoja. Moiemo, dakle, postaviti

u = C,I UK . . . (7.16a)

Sile na krakove vage proporcionalne su kvadratima tokova, a tokovi - buduki da ieljezne jezgre nisu zasikene - proporcionalni su strujama. Moiemo, dakle, postaviti za sile na krakovima vage

Pu = cuz u2 . . . (7.17a) Pi = ci, i2 * . . . (7.17b)

Relej djeluje ako se vaga nalazi u ravnoteii ili ako prevlada moment od sile proizvedene svitkom kroz koji protjeEe struja i. Uvjet ravnoteie glasi -

odakle slijedi P,, 1, = Pi Ei

c,, u2 = ci i2 gdje su c,, i ci konstante u koje su ukljuEene konstante iz (7.16) i (7.17), te duljine krakova- (7.18). Iz (7.19) slijedi

gdje je k , konstantapri kojoj je vaga u ravnoteii. Budufi da je

moie se postaviti da je

Zgodno je ako se za prikazivanje djelovanja releja upotrijebi koordinantni sistem djelatnog otpora (R) i reaktancije (X) (sl. 7.52). U takvom koordinatnom sistemu relacija (7.22) prikazana je krugom sa srediStem u isho- diStu. Relacija Z = K predstavlja naime jednadibu kruga u polarnim

Slika 7.52. Podrurje djelovanja distantnog releja za izvedbu prema sl. 7.51.


koordinatama, u kojim je K polurnjer kruga. Ako je, dakle, reaktancija voda upravo I Zo I = K, vaga releja bit Ce u ravnoteii i kontakti releja bit ce zatvoreni, Pri 1 Z 1 < 1 Zo), Sto se postiie kad je relej bliie mjestu kratkog spoja (manji UK uz istu struju I R ) , pretegnut Ce moment desnog kraka vage, dok Ce pri 12 1 >') Zol prevladati moment lijevog kraka. Prema tome .kontakti Ce biti premoSteni za sve ( Z 1 < I Zo I, pa Srafirana .povr- Sina na sl. 7.52. predstavlja podruEje djelovanja releja.

U koordinatni sistem na sl. 7.52. moiemo unijeti i impedanciju voda. BuduCi da su djelatni otpor i reaktancija proporcionalni duljini voda (l), moiemo postaviti

z = z z , = z ~ ~ . . . (7.23)

gdje su Z,, R , i Xl impedancija, djelatni otpor i reaktancija po jedinici duljine, a svakoj duljini voda odgovara taEka u koordinatnom sistemu R X. Sve taEke leie na pravcu kroz ishodGte, koji zatvara kut YK s osi ordinata. Kut je odreden relacijom

Xl tg (~ I i = - . . . (7.24)

Rl

Sto je veCa duljina voda, taEka na pravcu bit Ce dalja od ishodiSta koordinatnog sistema S, koje odgovara mjestu prikljuEka releja. Na pravcu impedancije mogu se oznaeiti i duljine voda. Pri odnosima koji vrijede za dijagram na sl. 7.52. relej Ce djelovati ako kratki spoj nastane na udaljenosti,od 80 km (graniEna daljina) ili bliie od mjesta prikljuEka releja. Duljine voda moiemo oznaEiti i na apscisi. Produljenje pravca u fetvrti kvadrant ima smisla za promijenjeni smjer struje, Sto se moie rastuma- Eiti s dijagramom sa sl. 7.53. Ako mjesto uobiEajenog poloiaja vektora napona (u smjeru ordinate), kako je prikazano na sl. 7.53a, zakrenemo i napon i struju za kut rp~, past t e struja u smjer ordinate, a napon u smjer pravca impedancije (sl. 7.53b), jer je UK = IK Z. Pri suprotnom smjeru

Slika 7.53. Vektorski dijagrami struja kratkog spoja i napona na mjestu releja

struje imat Cemo iste medusobne odnose kao da je napon zakrenut za 180° (-UK na sl. 7.53b). Prema tome relej s karakteristikom sa sl. 7.52. djelovat Ce bez obzira na smjer struje, ako se kratki spoj nalazi unutar udaljenosti od 80 km s obje njegove strane.

Osim toga, relej s karakteristikom kao na sl. 7.52. u sluEaju kratkog spoja preko djelatnog otpora, tj. luka (Sto je normalno u zraEnim vodovima), neCe djelovati na istu daljinu kao u sluEaju neposrednog (metalnog) kratkog spoja. Zamislimo da je otpor luka Rl, pa Ce impedancija mjesto Z, (ako je kratki spoj nastao na graniEnoj dal'ini Z,,) dznositi Zl (sl. 7.54a). Relej, dakle, neCe djelovati jer je I Zl I > I Z, 1 Radi otpora luka Rl gra- niEna daljina 1,; djelovanja releja bit Ce manja (sl. 7.54b), jer je ta daljina odredena ukupnom impedancijom.

Slika 7.54. Utjecaj djelatnog otpora na granirnu daljinu djelovanja distantnog releja izvedenog prema sl. 7.51.

Da se smanji utjecaj otpora luka na graniEnu daljinu, mogu se releji izvesti u spoju kao na sl. 7.55. Na lijevi krak vage ne djeluje samo sila proizvedena strujom u, vei. i sila proizvedena strujom i, koja pr0tjei.e svitkom koji nema isti broj zavoja kao onaj na desnoj strani. Omjer bro- jeva zavoja tako je odabran, da svitak na lijevoj strani djeluje kao da

Slika 7.55. Principijelni prikaz izvedbe distantnog releja u obliku vage s krugom, Eije je srediSte

na ordinati, kao karakteristikom

kroz njega protjeEe struja ki. Ako radi pojednostavnjenja razmatranja postavimo da su sve konstante navedene u poEetku ovog poglavlja jednake jedinici, uvjet ravnoteie moiemo napisati

( u - ki l2 = i2 . . . (7.25)

Omjer izmedu u i i moiemo nazvati sekundarnom impedancijom z, pa je

a nakon uvritenja vrijednosti za i iz (7.26) u (7.25) dobivamo

Nakon kvadriranja, uzirnajuhi u obzir da je cp kut izmedu z i k (k pada u os R u koordinatnom sistemu R X), dobivamo

Jednadiba (7.28) prikazuje kruinicu u polarnim koordinatama, gdje su z radij vektor, a cp polarni kut. Krug prikazan jednadibom (7.28) ima polumjer 1, a polarne koordinate srediSta jesu r = k i cp = 0 (sl. 7.56).

Ako postavimo da je Z = K z . . . (7.29)

Slika 7.56. Podrutje djelovanja distantnog releja izvedbe

prema sl. 7.55.

gdje je K odnos izmedu impedancije na primarnoj i impedancije na sekundarnoj strani, dobit kemo iz (7.28) relaciju

Tada je polumjer kruga K, a pomak srediSta od ishodiSta koordinatnog sistema k K (sl. 7.57). Pomakom srediSta kruga iz ishodiSta, odnosno izvedbom kao na sl. 7.55, moie se smanjiti utjecaj otpora luka na graniEnu daljinu djelovanja releja (sl. 7.57). Promjena graniEne daljine ovisi o otporu luka. ObiEno se k izabere to veki, Sto je cpk manji (Lit. 98), kako bi se Sto viSe smanjio utjecaj otpora luka. Pri cpk < 60° povoljno je upotrijebiti relej sa k = 1 (konduktantni relej), u kojega krug prolazi kroz ishodiite koordinatnog sistema (sl. 7.58). Takav relej upotrebljava se za zrafne vodove srednjeg napona i za kabelske mreie.

Slika 7.57. Utjecaj djelovanja otpora na granitnu daljinu djelovanja distantnog releja izvedbe prema sl. 7.55.

Mjesto vage moie se upotrijebiti istosmjerni relej, kao za usmjereni relej (sl. 7.26). PrikljuEak se izvodi prema sl. 7.59, a ispravljaEima se dovodi geometrijska razlika struje u i struje k i, dok istosmjerni relej usporeduje samo aritmetieku razliku struje u - k i i struje i. Uvjet ravnoteie odretten je izrazom

l u - k i ( = l i l . . . (7.31)

Odnose za sluEaj kad je udaljenost kratkog spoja manja od graniEne daljine prikazuje sl. 7.60a, dok se prilike za sluEaj veke udaljenosti od graniEne daljine vide na sl. 7.60b.

Distantni relej moie se izvesti kao indukcioni s cilindriEkim rotorom. Relej ke biti u ravnoteii kad tokovi u njemu budu medusobno u fazi prema

I Slika 7.59. Principijelni prikaz

Slika 7.58. PodruEje djelovanja kon- izvedbe i prikljutak distantnog duktantnog releja (distantni relej releja s usporedbom ispravljenih

prema sl. 7,55. s k = 1) struja

Slika 7.60. Naponi i struje koje djeluju u distantnom releju s usporedbom ispravljenih struja; (a) udaljenost kratkog spoja manja, (b) udaljenost

kratkog spoja veCa od graniEne daljine

relaciji (7.1). Budufi da su tokovi proporcionalni strujama, a struje naponima, moie se pofi od napon5, koji djeluju na namote releja. Promotrimo djelovanje releja u sluraju tropolnog kratkog spoja. Shema spoja prikazana je na sl. 7.61. Na jedan od svitaka djeluje napon sastavljen od pada napona u impedanciji Zh,, kroz koju protjeEe razlika struja I# = IR - IT

Slika 7.61. Shema spoja distantnog releja izvedenog kao indukcioni relej s cilindrifkim rotorom za tropolni kratki spoj

i linijskog napona UTR, dok na drugi djeluje linijski napon UsT. Prema tome moiemo postaviti

UL = UTR -I- ZM (Ix - IT) . . . (7.31)

U2 = UST . . . (7.32)

Zakretni moment bit fe, kako je spomenuto, jednak nuli kad tokovi budu u fazi'ili u protufazi odnosno kad bude sin y, = 0, gdje je ly fazni pomak medu tokovima. U tom sluEaju velicina tokova, odnosno napon5, nema utjecaja, pa Ce rotor biti u ravnoteii kad je

gdje je I parametar (- oo 2 I $ 00). Naravno da f e zakretni momenat biti jednak nuli i onda kad je bilo koji od napona (U, ili u,) jednak nuli.

Slika 7.62. Naponi koji djeluju na svitke releja na sl. 7.61. u slufaju tropolnog kratkog spoja

Da se pokaie utjecaj udaljenosti kratkog spoja od mjesta releja na djelovanje releja spojenog prema shemi na sl. 7.61, promotrimo poloiaje vektora U, i U, za veCu udaljenost 1 > l,, (sl. 7.62a) i manju udaljenost 1 < l,, (sl. 7.62b) mjesta kratkog spoja od releja. Velieine struja jednake su u oba slufaja, dok su naponi na mjestu releja to veei, Sto je kratki spoj dalji, a buduki da se radi o tropolnom kratkom spoju, nema deformacije trokuta naponb. Izlazi da u prvom sluEaju (1, > l,,) U, zaostaje za U,, a u drugom (1, < l,,) U, prethodi ispred U,. U prvom sluEaju, dakle, relej neCe djelovati, dolt Ce u drugom zatvoriti kontakte. Osim toga se pokazuje da postoji graniEn? daljina l,, (1, < l,, < 1,) pri kojoj Ce naponi U, i U, biti u fazi. Promjena graniEne daljine moie se postiCi promjenom veliEine napona UTE, jer se na taj naEin moie promijeniti smjer napona U,.

Odredimo jog uvjete uz koje je zadovoljena jednadiba (7.33). BuduCi da se javljaju samo komponente direktnog sistema, nije potrebno uzimati u obzir ostale sisteme. Fazni naponi na mjestu kratkog spoja jesu

gdje je Z impedancija voda izmedu mjesta kratkog spoja i releja. Naponi koji djeluju na svitke releja jesu

U, = V7s - VII + ZJ, (In - IT)= = IR [ (a - 1) Z + (1 - a) ZM] = = (a - 1) (Z - Zll) In . . . (7.36)

U, = Vs-VT = (a2-.) I R Z . . . (7.37)

Uzimajuki u obzir relaciju (7.33) dobivamo

(a - 1) (Z - ZY) In = 1 (a2 - a) IR Z . . . (7.38) odakle sli jedi

I I

Relacija (7.39) predstavlja krug u kompleksnoj ravnini, koji se odreduje inverzijom pravca Sto se nalazi u nazivniku, te mnoienjem tako dobivene kruinice sa Zhl (sl. 7.63).

Da bi relej djelovao pri jednopolnom kratkom spoju, moramo upo-

i trijebiti spoj prema sl. 7.64. Strujni transformatori potrebni su u sve tri faze. Kroz jedan od tri namota pomoCnih strujnih transformatora protjete struja faze, a kroz drugi zbroj struja triju faza. Kroz tercijarni namot protjefe struja IH + ko (IR + IS +IT). Konstanta k, pojavljuje se zbog razlike u prijenosnim omjerima. Struja tercijarnog namota protjeEe kroz impedanciju Z,: pa pad napona na toj impedanciji djeluje na svitak releja Na isti svitak djeluje napon VR. Drugi svitak releja prikljuren je na

I / napon UTS. Iskustvo tvornice koja proizvodi takve releje pokazuje da je

i s obzirom na rad releja u sluEaju kratkog spoja povoljno preko otpora prllrljuEiti na svitak releja napon koji za l Z O prethodi (Lit. 100) pred

! naponom UTs Rotor releja i sada je u ravnoteii, kad su naponi svitaka u i fazi ili protufazi.

i Da bismo odredili struje i napone na releju, posluiimo se nadoknadnom I shemom jednopolnog kratkog spoja (sl. 7.65). Pretpostavimo da je kratki

I spoj nastao na kraju voda, a da se relej nalazi na njegovu pofetku. Buduti 1

je Id = Ii = I. = -IR (ako pretpostavimo da je kratki spoj nastao u fazi I 3

1 R), napone na pofetku voda moiemo prikazati relacijama

Slika 7.63. PodruEje dje- / lovanja releja na sl. 7.61 / u sluEaju tropolnog krat-

kog spoja I -Aa

Slika 7.64. Shema spoja distantnog releja izvedenog kao indukcioni relej s cilindriekim rotorom za sluEaj jednopolnog kratkog spoja

gdje su Z, direktna i inverzna, a Z,,, nulta impedancija mreie iz koje se napaja promatrani vod. Elektromotornu silu Ed na generatoru odre- dujernv prema shemi sa sl. 7,65.

Ed = Id (2 Zm + 2 Z + Zo, +Zo) . . . (7.41)

Slika 7.65. Ekvivalentna shema za jednopolni kratki spoj na kraju voda (Zm i ZO, inlpe- dancije mreie, Z 1 Zo impedancije voda; Vd, Vi i Vo naponi na krajy voda; Vd', Vi' i VO naponi na poretku voda)

Napon VR na poEetku voda moiemo pomoCu simetrifnih komponenata prikazati izrazom

pa uvrStavanjem za Ed vrijednosti iz (7.41) dobivamo

Napon U1, koji djeluje na svitak releja, jednak je

Pri tome je uzeto u obzir da je Is = IT = 0. Ako joS uvrstimo da je I,l = 1

= - IR, dobivamo 3

imamo

Linijski napon URS odreduje se iz relacije

UTS=VTf-Vi = a V d r +a2Vl+Vo'-a2Vi-aV;-V, '=

. = (a-a2) (Vi-V:) . . . (7.47)

UvrStavanjem vrijednosti iz (7.40) dobivamo

UzimajuCi u obzir zakret od 12O i relaciju (7.45), napon na 'drugom svitku releja jest

Na sl. 7.66. prikazani su naponi i struje za veCi (Zl > l,,) i manji (1, < l,,) razrnak izmedu releja i kratkog spoja. Kao i na sl. 7.62. vektorski dijagrami su radi pojednostavnjenja crtani uz pretpostavku da kratki spoj ostaje na istom mjestu; jednom se promatraju prilike na daljem, a drugi put na bliiem releju. Usporedbom smjerova vektora U, i U, mogu se konstatirati razliEiti smjerovi zakrets rotora.

Slika'7.66. Naponi koji djeluju na svitke releja na sl. 7.64. u slufaju jednopolnog kratkog spoja

Analogno kao za tropolni kratki spoj, a pomocu relacije (7.33), moglo bi se odrediti podrufje djelovanja releja.

UdeSenje vremena moie se postiCi odvojenim vremenskim relejom (npr. prema sl. 7.50) ili relejom u kojega je vrijeme od uzbude do zatvaranja kontakata ovisno o velifini mjerene impedancije. U prvom sluEaju stupnjevanje se postiie bilo prespajanjem na odvojak naponskog transformatora, bilo premoStenjem dijela namota naponskog transformatora. Za drugi tip postiie se ovisnost vremena o impedanciji pogodnom mehanif- kom konstrukcijom (promjena kraka vage i sl.). Noviji releji izvode se obieno s posebnim vremenskim relejom.

C. Primjeri praktiEkih izvedbi distantnih releja

Teinja je tvornica da proizvode distantnu zaStitu s najmanjim moguCim brojem distantnih releja, jer je taj Elan najskuplji dio ove zaStite. Novije izvedbe imaju samo jedan distantni relej sa dva, tri i Sest nadstrujnib releja.

Na sl. 7.67. prikazana je shema djelovanja distantnog releja s usporedbom ispravljenih struja (sl. 7.59). Osim distantnog releja postoji i usmjereni relej iste izvedbe (sl. 7.26), j er upotreblj eni distantni relej moie djelovati i pri suprotnom smjeru energije. U shemi na sl. 7.67. izostavljen j e radi poj ednostavnjenja vremenski relej i svi pomoCni releji, a prikazano je prespajanje na odredene struje i napone u ovisnosti o vrsti kratkog spoja. Nadstrujni releji djeluju u ovisnosti o vrsti kratkog spoja i preko preklopnih kontakata spajaju na pomoCne strujne transformatore struje i napone koji omogukuju ispravno djelovanje releja. Veli- Eine struja koje se dovode u pomoCni strujni transformator proporcionalne su padu napona u djelatnim otporima (RR, Rs, RT i Rz), koji se nalaze u sekundarnom krugu strujnih transformatora, dok je pad napona u tim otporima proporcionalan struji u vodovima.

Promotrimo djelovanje releja pri tropolnom kratkom spoju, kad Ce proraditi sva tri releja kroz koja protjeEu struje u fazama (IR, IS i IT). Kroz namot pomoCnog strujnog transformatora proteCi Ce struja proporcionalna razlici struja IR i IT, pa za struju kroz relej (IM) moiemo postaviti

R S T

I l l r u u u

Slika 7.67. Shema spoja distantne zaStite s jednim relejem s usporedbom ispravljenih struja

(radi pojednostavnjenja pretpostavljeno je da su svi faktori proporcio- nalnosti jednaki jedinici). Zbog preklapanja kontakata kroz svitke pomoC- nog strujnog transformatora protjecat C.e takoder struja proporcionalna linijskom naponu

UM = URT = VR - VT . . . (7.51) I

Prema ekvivalentnoj shemi za tropolni kratki spoj (sl. 7.68), s oznakama kao na sl. 7.65. za tropolni kratki spoj, vrijedi

Na poEetku voda napon direktnog sistema jest

jer je elektromotorna sila

Slika 7.68. Ekvivalentna shema za odredivanje napona na poEetku voda za sluEaj tropolnog kratkog spoja na kraju voda

Slika 7.69. Ekvivalentna shema za odredivanje napona na pofetku voda za sluraj dvopolnog kratkog spoja na kraju

voda

Sto izlazi iz prilika na mjestu kratkog spoja (Vd = 0). Fazni naponi na poEetku voda jesu

V R = V ; = I d Z . . . (7.56a)

pa je linijski napon na poEetku voda

Elektromotorna sila (sl. 7.70) iznosi

a komponente struja

I . = - 1 d Zom + Zo

z,, + z + z,, + z,

Sto sve izlazi iz uvjeta za kratki spoj na kraju voda. UvrStavanjem u izraze za komponente napona na poPetku voda (7.72), dobivamo

Slika 7.70. Ekvivalentna shema za odredivanje napona na pofetku voda za sluraj dvopolnog kratkog spoja s istodobnim spojem sa zem-

ljom na kraju voda

Napon Uy je dakle

U M = vs = Id {a2 [Z ( Z , + Z + Z,, + Z,) + z, + z + z,, + z,

Uzimajubi u obzir da je a2 + a = - 1, te nakon uvrStavanja vrijednosti za Z, iz (7.71), dobivamo

urn = I d z - {a2 [z,, + 3 z (1 + 2 k,) + 2 z,,,] + z,, + z + zom + z, I

+ zo,, - z , (1 + 3 k ~ ) ) . . . (7.90) Struja IN (7.85) iznosi

IN = a2 Id + a Ii + I , (1 + 3 k,), . . . (7.91)

jer je IZ = 3 I,. UvrStavanjem vrijednosti za struje iz (7.87) dobiva se

IM = Id [a2 (Z,, + Z + Z,, + Z,) - Z,, + Z + Z,, t Z ,

odakle, uzimajuti u obzir (7.71), te da je -a = a+ 1, dolazimo do izraza za struju IM, iz kojega je omjer U M i IM jednak impedanciji voda Z . Analogno se dobiva za kratke spojeve medu fazama R-S i R-T.

Prema tome za sve vrste kratkog spoja omjer napona U r i struje IM jednak je impedanciji izmedu mjesta prikljuPka releja i mjesta kratkog spoja, pa relej s preklopnirn kontaktima prema shemi na sl. 7.67. djeluje selektivno s obzirom na udaljenost kratkog spoja, za sve vrste kratkih spojeva.

R S 1

tr- I

Slika 7.71. Shema spoja distantne zaStite s jednim indukcionim relejem s cilindritkim rotorom


Na sl. 7.71. prikazana je shema spoja distantne zaitite s jednim indukcionim relejom s cilindritkim rotorom, koji radi na vek opisanom principu. 1 opet postoje Eetiri nadstrujna releja, koji prema vrsti kratkog spoja spajaju na ZM odredene struje i odredene napone u oba kruga svitaka releja. Struja IZ releja koji reagira u sluEaju spoja sa zemljom dobiva se pomoku sekundarnog namota spojenog u trokut, dok se struje koje protjeEu kroz impedanciju ZM dobivaju iz tercijarnog namota pomoknog strujnog transfomatora.

7.7. DIFERENCIJALNI RELEJI

A. Princip djelovanja

Diferencijalni releji usporeduju istovremene veliEine i mjere njihovu razliku, odnosno djeluju u ovisnosti o toj razlici. Spoj se odabire po principu da u normalnom pogonu kroz relej ne teEe struja, odnosno da relej ne djeluje. Nasuprot tome, u sluEaju kvara unutar podruEja koje Stiti diferencijalni relej (StiCleno podruEje) zaStita mora proraditi i dati impuls za daljnje djelovanje (isklapanje sklopke i sl.).

Diferencijalni releji su u principu nadstrujni neusporeni releji, koji usporeduju bli struje na poEetku i na kraju Stikenog dijela postrojellja (generatora, transfomatora, vodova i sl.), ili pak struje na istom kraju dvaju ili viSe dijelova postrojenja. U prvom sluEaju govorimo o uzduinoj, a u drugom o popreEnoj diferencijalnoj zagtiti. Bavit 6emo se u prvom redu uzduinom diferencijalnom zagtitom.

Promotrimo u najjednostavnijem sluEaju prilike u sekundarnim krugovima strujnih transformatora na koje je spojen diferencijalni relej (sl. 7.72. do 7.74). Diferencijalna zaitita Stiti dio mreie (prikazan sa svicima) koji se nalazi medu strujnim transfomatorima, na Eije je sekundarne namote prikljuten diferencijalni relej. Ako pretpostavimo da na oba kraja imamo strujne transformatore taEno istih karakteristika (isti prijenosni omjer, iste nadstrujne karakteristike itd), u normalnom pogonu i u sluEaju kvara izvan Stikenog podruEja (sl. 7.72) neke tefi struja kroz diferencijalni relej. Struja je definirana relacijom

Ai = i, - i2 . . . (7.93)

AT I - -

i , = i ~ . - strujni transformaton' bez poqrejke

il

strujni tmnsf i rmah~i s pogrefkom

Slika 7.72. Struje u krugu diferencijalnog releja za slutaj kvara izvan GtiCenog podrueja

Buduki da su sekundarne struje medusobno jednake (i, = i,), kad su - uz prihvakene pretpostavke - i primarne medusobno jednake (I, = I,) struja je kroz relej A i = 0. Ako karakteristike strujnih transformatora nisu iste, sekundarne struje Ce se razlikovati i po izhosu i po fazi, pa fe kroz 'diferencijalni relej teki neka struja A i 4 0. Struja A i normalno ke biti veka Sto je veka primarna struja, jer se u nadstrujnom podruEju normalno karakteristike strujnih transformatora viSe razlikuju, no i male razlike u karakteristikama - radi velikih struja - izazvat Cle relativno velike struje kroz diferencijalni relej.

Slika 7.73 Struje u krugu diferencijalnog releja za slutaj kvara unutar StiCenog p0d~Eja i napajanja s jedne strane

U sluEaju kratkog spoja unutar Stikenog podruEja (sl. 7.73. i 7.74) struje kroz diferencijalni relej vrlo su velike, pa pogreSke strujnih transfomatora ne utjeEu na djelovanje releja. Pri napajanju s jedne strane (sl. 7.73), struja kroz diferencijalni relej ( A i) bit Cle praktiEki jednaka sekundarnoj struji na strani napajanja (i,), jer sekundarni namot drugog strujnog transformatora h a , u usporedbi s namotom releja, vrlo veliku impedanciju (Z,).

A -12, - f

- Ai L A I - - -

(2 I f

strujni transformahr; be.? poqrefke

A r i--*

ir

stryni tfrasformtori s pogreikom

Slika 7.74. Struje u krugu diferencijalnog releja za slutaj kvara unutar StiCenog podrutja i napajanja s obje strane .

Prema tome naroEitu painju treba obratiti na opasnosti od pogreSnog djelovanja kad kvar nastane izvan Stikenog podruEja. Da se to sprijeEi, relej treba udesiti da djeluje kad struja postigne ili prekoraEi neku, ne

suviSe nisku, vrijednost. Proradna struja, na koju se obifno udeSava diferencijalni relej, iznosi 30°/o do 50°/o nazivne sekundarne struje strujnog transformatora (dakle izmedu 1,5 i 2,5 A, ako je nazivna struja 5 A). Pro- radna struja konstantna je i neovisna o primarnoj struji, dok je struja d i, za kvar izvan Btifenog podruEja, pribliino proporcionalna primarnoj struji

1

(sl. 7.75). Ako je A i vefa od proradne struje relej f e djelovati, iako je

i : v , 1 , . , , 1 Slika diferencijalnog 7.75. Radna releja karakteristika (struja A i

za kvar izvan Sticenog podruEja) 0

0 2 4 6 8 YU 12 14 16 f8 k

kvar nastao izvan Stifenog podrdja. To fe se dogoditi releju s radnom karakteristikom sa sl. 7.75, ako je primarna struja vefa od I k r . Da bi se sprijeEilo pogregno djelovanje zabtite ako se pojavljuju struje kratkog spoja vefe od Ikrr potrebno je povefati proradnu struju, Sto smanjuje vrijednost zastite.

- - . . ( ( = I 2

I

AT=^ . rf +iz strujni transformafori I

bez poqre?ke

- i

- A1 I

Slika 7.76. Struje u krugu stabiliziranog diferencijalnog releja za slutaj kvara izvan Sticenog podruEja

Da se izbjegne opasnost od krivog djelovanja, izvode se stabilizirani diferencijalni releji, u kojima postoje dva strujna sistema: jedan kroz koji protjeEe diferencija struja (Ai), i drugi kroz koji protjeEe suma struja (sl. 7.76. i 7.77). Takav relej moie se izvesti u obliku vage. Do zakretanja poluge, odnosno zatvaranja kontakata releja, dolazi ako moment proizveden

Slika 7.77. Struje u krugu stabiliziranog diferencijalnog releja za sluEaj kvara unutar Stifenog podruEja

strujom A i prevlada moment proizveden zbrojem struja i, i, i silom pera. Budufi da su sile proporcionalne kvadratima tokova, a tokovi su proporcionalni strujama kroz svitke, za uvjet ravnoteie moie se postaviti

gdje je k konstanta koja se moie po volji odabrati promjenom broja zavoja, izborom duljine krakova vage ili veliEine zraEnog raspora, a C sila pera koja u (7.94) ima dimenziju A2. Ako je npr. C = 1, znaEi da f e

Slika 7.78. Primjer proradne karakteristike stabiliziranog diferencijal-

nog releja (C = 1)

pero driati ravnoteiu sili svitka kroz koji protjefe struja A i = 1, uz uvjet da kroz ostale svitke struja ne tefe. UzevSi u obzir (7.93), moie se (7.94) napisati u obliku

Ta relacija predstavlja jednadibu proradne karakteristike stabiliziranog diferencijalnog releja (sl. 7.78). Uz proradnu karakteristiku ucrtana j e

struja A i', koja je posljedica pogreSke strujnih transfomatora pri kvaru izvan Stikenog podrufja (I, = I,), te struja A i" pri kvaru unutar Stikenog podrutja, all za 8luCaj napajanja s jedne strane. Vidi se da neke doCi do djelovanja releja pri kvaru izvan Stikenog podrufja, dok 6e relej djelovati za slufaj kvara unutar njega i u slufaju napajanja sarno s jedne strane.

B. Izvedbe diferencijalnih releja

Najstarija izvedba osniva se na principu vage, kako je prikazano na sl. 7.76. i 7.77.

U novijim izvedbama diferencijalni relej ukljufen je u dijagonalu istosmjernog mosta (sl. 7.79). Jednadiba ravnoteie sada glasi

gdje je C opet sila pera (izraiena u A) koja se protivi zatvaranju kontakta releja. Konstantu k moie se ostvariti izborom pogodnog prijenosnog omjera pomoknog strujnog transformatora ili uz isti prijenosni omjer pomoknih strujnih transformatora pomoCu releju paralelno spojenih otpora (sl. 7.80). Tada je konstanta k = r,l(rl + r,), jer s tim omjerom treba mno- Ziti zbroj struja da se dobije dio toga zbroja koji protjde kroz relej. Uzi- majuki u obzir (7.93) iz (7.96) dolazimo do jednadibe proradne karakteristike releja

k 1 2 i , + A i I - A i + C = O . . . (7.97)

Na sl. 7.81. prikazane su proradne karakteristike za C = 1, k = 0,l i k = = 0,2. Proradne karakteristike imaju u naEelu ista svojstva kao i karakteristike releja na principu vage.

Druga izvedba (sl. 7.82) osniva se na usporedbi magnetskih tokova proizvedenih sekundarnim strujama strujnih transformatora. Pomifna

Slika 7.79. Prikljufak stabiliziranog diferencijalnog releja izvedenog kao most istosmjerne struje

kotva, kroz fiji namot protjefe struja jednog strujnog transformatora (i,), moie se zakretati izmedu dva pola uzbudena strujom drugog strujnog transformatora (i,). U lijevom zrafnom rasporu protjefe zbroj tokova

Slika 7.80. Spoj stabiliziranog diferencijalnog releja u mostu istosmjerne struje

s paralelno spojenim otporima

( a , + a , ) , a u desnom njihova razlika ( a l - 9,). Sile koje djeluju na kotvu proporcionalne su kvadratu tokova u zraEnom rasporu, pa jednadiba ravnoteie glasi

Velifina C, koja je proporcionalna sili pera, ima negativan predznak, jer sila pera djeluje u istom smjeru kao i razlika tokova. Konstanta k ovisi

- & ( A ) Slika 7.81. Primjer proradne karak- Slika 7.82. Principijelni prikaz teristike stabiliziranog diferencijal- diferencijalnog releja s uspo-

nog releja u mostu istosmjerne redbom magnetskih tokova iitruje

o razlici zraEnih raspora izmedu kotve i polova. Kontakt releja je mirni kontakt, koji se otvara kad prevlada sila na strani sume tokova, a ostat Ce zatvoren ako jedna od struja postane jednaka nuli, Sto se dogada u slufaju kvara Stikenog podrufja pri napajanju s jedne strane. Zbog toga se relej s usporedbom magnetskih tokova ne moie upotrijebiti s radnim kontaktom. Izvedba releja s mirnim kontaktom nije dovoljna za zaStitu, pa se u seriju s takvim kontaktom spaja radni kontakt nadstrujnog releja

I

(sl. 7.83) s proradnom strujom od npr. 20°/o nazivne struje. U sluEaju kvara izvan Stikenog podruEja dobi be, radi velikih struja i gregke strujnih transformatora, do djelovanja nadstrujnog releja (A na sl. 7.83), ali zbog velike vrijednosti sume tokova otvorit be se mirni kontakt releja B, pa do djelovanja zaStite nete d&i.

Slika 7.83. Shema spoja diferencijalnog releja s usporedbom magnetskih tokova (B) (A-nadstrujni relej)

Stabilizirani diferencijalni relej moie se izvesti i kao transduktorski relej, u kojemu se ovisnost o sumi struja (i, + i,) postiie predmagneti- ziranjem ieljezne jezgre s ispravljenom sumom struja. Diferencija struja 3 i mora najprije savladati predmagnetiziranje, da bi transformatorski djelovala na relej preko njegova namota. Poieljna proradna karakteristika postiie se izborom povoljnog broja zavoja namoti.

C. Diferencijalna zaStita transformatora

Prikazano djelovanje diferencijalne zaStite vrijedi za prilike koje vladaju kad se diferencijalnim relejem Stiti generator ili vod. Diferencijalni relej moie se medutim upotrijebiti i za zaStitu transformatora, pa se tada moraju uzeti u obzir prilike koje vladaju u tom slufaju.

U prvom redu treba imati u vidu da su primarne struje kroz strujne transformatore, koji su postavljeni na obje strane Stidenog transformatora, obrnuto proporcionalne prijenosnom omjeru transformatora. Drugo, kako se radi o razlifitim naponima, strujni transformatori su razlifite izvedbe, pa ne mogu imati ni iste karakteristike. TreCe, usporedba struja primarnog i sekundarilog namota transformatora oteiana je zbog pomaka u fazi medu strujama. I konafno Eetvrto, u regulacionim transformatorima mijenja se za vrijeme pogona prijenosni omjer, koji utjefe na odnos struja kroz strujne transformatore. Sve to oteiava upotrebu diferencijalne zaitite.

No pogodnom izvedbom i upotrebom stabiliziranih diferencijalnih releja moie se transformator efikasno zagtititi diferencijalnom zagtitom.

Na djelovanje diferencijalne zagtite utjef e i struja magnetiziranja i pojave neposredno nakon uklapanja transforrnatora, Sto Ce biti posebno razmotreno.

b) Stru.le kratkog spoja k r a transformator r

Spoj diferencijalne zaStite transformatora treba odabrati tako da se eliminira fazni pomak koji postoji medu strujama kroz primarne namote strujnih transformatora, da ne bi doilo do pogreSnog djelovanja u normalnom pogonu i pri kratkom spoju izvan Stikenog podrufja. Izvedba ovisi o spoju trensformatora, pa je potrebno razmotriti taj utjecaj na prilike u normalnom pogonu i za vrijeme kratkog spoja.

Pri tropolnom kratkom spoju imamo s obzirom na fazni pomak struja iste prilike kao u normalnom pogonu, pa ih nije ni potrebno posebno razmatrati. To vrijedi za bilo kakav spoj transformatora.

U transformatoru sa spojem zvijezda-zvijezda pojavljuju se struje u istim fazama i na primarnom i na sekundarnom namotu. Struje su u odgovarajubim fazama ili u fazi ili u protufazi, Sto ovisi o gmpi spoja (YyO ili Yy6). Osim toga omjer velifina struja obrnuto je proporcionalan prijenosnom omjeru.

Tako jednostavni odnosi medutim ne postoje u transformatom u spoju zvijezda-trokut, a ni u transformatoru zvijezda-zvijezda, s tercijarnim namotom spojenim u trokut, pa je potrebno razmotriti prilike u takvim transformatorima u slufaju dvopolnog i jednopolnog kratkog spoja.

Za dvopolni kratki spoj neposredno uz prikljuenice vrijedi Id = - Ii i I, = 0, odnosno upotrebom oznaka sa sl. 7.84.

I,, = 0 . . . (7.99b)

Iz toga slijedi za struje u fazama

IRz = + IZi + I,, = 0 . . . (7.100a)

IS, = a2 Ild + a IZi + I,, = (a2 - a) IZd = - j f i ~ ~ ~ . . . (7.100b)

IT2 = a IZd + a2 + I,, = - (a2 - a) Izd = j f i lZd . . . (7.100~)

Prema izloienome u trebem poglavlju, struje direktnog sistema u namotima spojenim u trokut (sl. 7.84) dobivaju se iz relacija

Slika 7.84. Struje u transformatoru zvijezda-trokut u sluraju dvopolnog kratkog spoja na strani namota spojenog u trokut (spoj Dy5 odnosno

Yd7)

dok su struje inverznog sistema, uzimajuki u obzir i relaciju (7.99a)

1 IRz; = -

1 (I~zi - Iszi) = - (a - 1) I z d . . . (7.102a)

3 3

Prema tome su stmje u pojedinim namotima spojenim u trokut

Struje u narnotu spojenom u zvijezdu odredujemo bilo pomoku simetrifnih komponenata, bilo neposredno iz struja u namotima. U svakom slueaju treba uzeti u obzir da su struje u zvijezdi za fi veke nego u trokutu, te da imaju suprotan smjer (uz pretpostavku istog smjera motanja!). Polazebi od simetrifnih komponenata dobivamo za struje direktnog sistema, uz pretpostavku da je prijenosni omjer 1 : 1 I

dok za struje inverznog sistema vrijedi

Zbrajanjem komponenata struja dobivarno stmje u fazama

fi IR1 = -- fi fi 3

(a2 - 1) Izd + (1 - a) IZd = - (a2 - a) IZd = - j IZd 3

Do istog rezultata bismo doSli polazeki od struje u namotima trokuta, a koristeki relacije (7.103).

Na sl. 7.84. prikazane su komponente struja i struje u fazama, do kojih se moie doki i grafifkom konstrukcijom.

Za dvopolni kratki spoj na strani zvijezde (sl. 7.85) polazi se od istih uvjeta (7.99), a struje u namotima spojenim u trokut dobivaju se iz relacije

Slika 7.85. Struje u transformatoru zvijezda- trokut u sluEaju dvopolnog kratkog spoja na strani namota spojenog u zvijezdu (spoj Dys od-

nosno Yd7) odnosno iz analognih izraza, dok su struje u vodovima prikljuEenim na namot spojen u trokut

= 1 ~ 1 ; - I ~ l d ' . . . (7.108a)

Analogno vrijedi za inverzni sistem struja. Struje u namotima i struje u prikljuenim vodovima odreduju se na vet5 opisani nafin.

Struje u namotu spojenom u zvijezdu iznose

struje u namotu spojenom u trokut

dok su struje u vodovima prikljuEenim na trokut

IRI = 3 Izd . . . (7.111a)

I s 1 = Izd . . . (7.111b)

IT l = - j 2 I Z d . . . (7.111~)

Za jednopolni kratki spoj (sl. 7.86) polazi se od uvjeta I Z d = I Z i = I,,. Struje u namotirna spojenim u trokutu odreduju se prema (7.107), a u vodovima prikljuEenim na namote spojene u trokut prema (7.108).

Slika 7.86. Struje u transformatoru zvijezda- trokut u sluEaju jednopolnog kratkog spoja na strani namota spojenog u zvijezdu (spoj D y ~ o d -

nosno Yd7) Struje u namotu spojenom u zvijezdu iznose

IRz = 3 I,d . . . (7.112a)

Is2 = IT2 = 0 . . . (7.112b)

struje unutar trokuta

I R l f = - <3 I s l r = IT l r = 0

dok su struje u vodovima prikljuEenim na namot spojen u trokut

I R 1 = - *12a . . . (7.114a)

I s 1 = fl Izd . . . (7.114b)

In = 0 . . . (7.114~)

Pri dvopolnom kratkom spoju s istodobnim spojem sa zemljom na strani namota spojenog u zvijezdu (sl. 7.87), na mjestu kratkog spoja ispunjen je uvjet Id + Ii + I, = 0. S obzirom na odnose izvedene u treCem poglavlju, moie se za inverznu i nultu komponentu struja postaviti

I sada struje u namotima spojenim u trokut odredujemo prema (7.107), a u vodovima prikljutenim na trokut prema (7.108). Struje u fazama namota spojenog u zvijezdu iznose

Slika 7.87. Struje u transformatom zvijezda-trokut u slufaju dvopolnog kratkog spoja s istodobnim spojem sa zemljom na strani namota spojenog u zvijezdu

(spoj D y 5 odnosnoYd7)

struje unutar trokuta

dok su struje u vodovima prikljuEenim na trokut

I~~ = - - - Izd [ Z - j ( Z + 2 Z ) ] . . . (7.1 18a) 2 Zi + Z,

Pri odredivan ju struja u transformatoru zvijezda-zvijezda s tercijarnim namotom spojenim u trokut (bez izvoda), treba uzeti u obzir da struje direktnog i inverznog sistema ne mogu teCi u namotu spojenom u trokut (jer mora biti IR3 = IS3 = IT^), te da struje nultog sistema ne mogu teCi u namotu spojenom u zvijezdu s izoliranom nul-taEkom (jer tada mora biti IR + IS + IT = 0, Sto nije ispunjeno za nulti sistem struja).

Ako dakle nastane tropolni ili dvopolni kratki spoj, kroz tercijarni narnot neCe teCi struje, jer ne postoji nulti sistem struja. Struje u primarnim namotima imat Ce istu apsolutnu vrijednost (uz pretpostavku da je prijenosni omjer 1 : l), uz suprotan smjer od struja u sekundarnim namotima, pa te vrste kratkih spojeva nije potrebno posebno razmotriti.

Prilike pri jednopolnom kratkom spoju na transformatoru zvijezda- zvijezda s tercijarnim namotom prikazane su na sl. 7.88. PolazeCi od uvjeta IZd = Izr = 12,, komponente struja u primarnom namotu iznose

Ild = - I2d 1 . = - 1 . = -1

21 2d

I,, = 0

dok su u tercijarnom namotu komponente struja

IZd = IJi = 0 . . . (7.120a)

Slika 7.88. Stmje u transformatom zvijezda-zvijezda s tercijarnim narnotom spojenim u trokut u

sluEaju jednopolnog kratkog spoja (spoj -6)

I

Struje u sekundarnom namotu iznose

1 ~ 2 = 3 I l d . . . (7.121a)

I S 2 = I T 2 = 0 . . . (7.122b) u tercijarnom namotu

1 I R s = I S L = I T 3 = - - . . . (7.123)

dok su u primarnom namotu , I

Pri dvopolnom kratkom spoju s istodobnim spojem sa zemljom (sl. 7.89) ~ komponente struja u sekundarnom namotu odredene su relacijama (7.115); kompunente struja u tercijarnom namotu iznose

I s d = 13i = 0 . . . (7.125a)

dok su komponente struja u primarnom namotu

I l d = - I P d . . . (7.126a)

I , , = 0 . . . (7.126~)

Struje u fazama sekundarnog namota odredene su izrazima (7.116), a struje su u fazama tercijarnog namota

Slika 7.89. Struje u transformatoru zvijezda-zvijezda s tercijarnim namotom spojenirn u trokut u slutaju

dvopolnog kratkog spoja s istodobnim spojem sa zemljom (spoj Yy6)

34 Visokonaponska rasklopria postrojenja

dok su struje u primarnom namotu

U sluEaju dvopolnih (sl. 7.84. i 7.85) i jednopolnih kratkih spojeva sl. 7.86. i 7.88) struje u svim namotima ili su u fazi ili su zakrenute za 180°, pa se one mogu jednostavno prikazati pomoku strelica. Na sl. 7.90. prikazane su struje u transformatoru zvijezda-trokut, a na sl. 7.91. u trans-

& - & Slika f.90. Pojednostavnjeni prikaz struja kratkog

spoja u transformatoru zvijezda-trokut

formatoru zvijezda-zvijezda s tercijarnim narnotorn spojenim u trokut. Broj strelica predstavlja viSekratnik veliEine struja u odnosu na struje u istoj shemi uvaiivSi pri tome prijenosni omjer transformatora. Prika- zivanje pomoC.u strelica moie znatno povekati preglednost prilika za vrijeme kratkog spoja.

C) Diferencijalna zaStita dvonarnotnih transforrnatora

Spoj strujnih transformatora za prikljufak diferencijalne zagtite treba tako odabrati da sekundarne struje na obje strane ufinskog transformatora

budu medusobno jednake i u fazi, jer samo je tada moguke ispravno funkcioniranje diferencijalnog releja.

Odredimo potrebne prijenosne ornjere strujnih transformatora, koji ke osigurati jednakost stru ja i kontrolirajmo njihove spojeve, koji moraju osigurati ispravan fazni pomak struja. Pri tome kemo zanemariti struje magnetiziranja; jer diferencijalna zaStita nije tako osjetijivo udeSena.

SLika 7.91. Pojednostavnjeni prikaz struja kratkog spoja u transformatoru zvijezda-zvijezda s tercijarnirn narnotorn

spojenim u trokut

Za zaStitu transformatora u spoju zvijezda-zvijezda (sl. 7.92) diferencijalni releji spajaju se na sekundarne namote strujnih transformatora, koji su spojeni u zvijezdu. Zamislimo da je na sekundarnoj stani transformatora sa sl. 7.92. nastao tropolni kratki spoj (odnosno da je trans-

Slika 7.92. Shema spoja diferencijalne zaStite transformatora zvijezda-zvijezda bez rnedutransformatora

formator simetriEno optereken). Tada je struja faze R na sekundarnoj strani Ill,, dok je struja u sekundarnom namotu strujnog transformatora

gdje je p, prijenosni omjer strujnog transformatora na sekundarnoj strani uPinskog transformatora

I

In2 P2 = - . . . (7.130) I

2,,, U primarnom namotu ufinskog transformatora tefe struja

I

ako je p prijenosni omjer ufinskog transformatora

dok u sekundarnom namotu strujnog transformatora, na primarnoj strani ufinskog transformatora, tefe struja

gdje je p, prijenosni omjer strujnog transformatora na primarnoj strani

In 1 . . . (7.134) I PI = -

2n1

Iz uvjeta in, = iR2 slijedi

odnosno, kad su in, = in?, Sto je normalno slufaj

Za zaStitu transformatora u spoju zvijezda-trokut (sl. 7.93) moiemo I provesti isto razmatranje, ali tada nije dovoljno promatrati struje samo u jednoj fazi. Struje tropolnog kratkog spoja na sekundarnoj strani transformatora iznose

pa su u sekundarnim namotima strujnih transformatora

Slika 7.93. Shema spoja diferencijalne zaStite transformatora zvijezda-trokul: bez medutransformatora

dok su struje koje izlaze iz trokuta sekundarnih namota strujnih transformatora

IPd iRl = iR2' - iTll = (1 - a) - . . . (7.138a) PP

U namotima primarne strane ufinskog transformatora teku struje

a u vodovima na prirnarnoj strani

1 I?d IRl = IR1' - IT; = - fi (1-a) - . . . (7.140a)

P

Na sekundarnoj strani strujnih transformatora postavljenih na primarne strane uEinskog transformatora teku struje

I n 1 1 inl = - - - I s d - fl (1-4 - PPl

IZ uvjeta da je iR1 = iRz, iS1 = iSz i iT1 = iTz dobiva se

a ako postavimo da je in, = in, imamo

&=$,=&L . . . (7.143) In1 un2

Prema tome, za,strujne transformatore na strani zvijezde treba odabrati za flveCu nazivnu struju od one koja bi odgovarala nazivnoj struji uEin- skog transforrnatora.

Mana prikljuEka diferencijalne zaStite prema shemama na sl. 7.92. i 7.93. jest ta Sto se za samo jedan slog strujnih transformatora (bilo na kojoj strani uEinskog transforrnatora) mogu upotrijebiti strujni transformatori normalizirane primarne struje, jer za drugi slog mora biti zadovoljena relacija (7.135), odnosno (7.143), pa su potrebni strujni transformatori nenormalizirane primarne nazivne struje. Osim toga, kad se radi o transformatoru zvijezda-trokut (sl. 7.93) ne postoji moguCnost uzemljenja jedne od sekundarnih stezaljki strujnih transformatora postavljenih na strani zvijezde, Sto nije poieljno zbog razloga sigurnosti. Treba, medutim, naglasiti da Ce zaStita prikljuEena prema $1. 7.92. i 7.93. ispravno djelovati.

Nasuprot tome, to se ne moie tvrditi za spoj analogan onome na sl. 7.92, ako trailsformator zvijezda-zvijezda ima joS i tercijarni namot spojen u trokut (sl. 7.94). ZaStita Ce, naime, djelovati i u sluEaju kratkog spoja izvan StiCenog podrufja, ako se pojavljuje nulta komponenta struje. Po- greSno djelovanje zaStjte u sluEaju jednopolnog kratkog spoja izvan Sti- Cenog podruEja prikazano je na sl. 7.94, jer u prikazanom sluEaju kroz diferencijalne releje protjeEe struja, Sto Ce dovesti do njihovog djelovanja i pored toga Sto je kvar izvan StiCenog podruEja.

1 Zbog svih tih razloga normalno se diferencijalna zaStita izvodi s me- :dutransformatorom koji ima isti spoj kao uEinski transformator, a spojen je na sekundarne namote strujnih transformatora spojenih u zvijezdu. Postavljanjem medutransformatora moguCe je upotrijebiti strujne trans- f ormatore normaliziranog prijenosnog omjera, jer se korektura prijenosnog omjera vrSi medutransformatorom. Zbog toga je u svakom sluEaju potrebno odrediti prijenosni omjer medutransformatora. Podimo od sheme

Slika 7.94. Shema spoja diferencijalne zaHtite transformatora zvijezda-zvijezda s tercijarnim namotom spojenim u trokut bez medutransformatora (prikaz po- greSnog djelovanja za sluEaj jednopolnog kratkog spoja izvan StiCenog pod-

rue j a)

na sl. 7.95. i pretpostavimo da je na sekundarnoj strani nastao jednopolni kratki spoj. KoristeCi oznake upotrebljene za razmatranje sheme na sl. 7.92. za struje u sekundarnim namotima strujnih transformatora, dobi-

Slika 7.95. Shema spoja diferencijalne zaStite transformatora zvijezda-zvijezda s tercijarnim namotom spojenirn u trokut s medutransformatorom - prilike

za sluraj jednopolnog kratkog spoja izvan StiCenog podrurja

vamo veliEine prema (7.129) i (7.133). Buduhi da postoji medutransformator s prijenosnim omjerom p, definiran omjerom

gdje s u in,' nazivna struja namota prikljurenog na primamu, a in,' nazivna struja namota prikljuEenog na sekundarnu stranu uEinskog transformatora, struja i E 1 transformirana u medutransformatoru iznosi

Da n e bi do510 do djelovanja diferencijalnog releja mora da bude in; = = in,, pa je prijenosni omjer medutransformatora

Prijenosni omjer p, stvarno je korektura koja je potrebna kad nije ispunjena relacija (7.135). Ako je, naime, zadovoljena spomenuta relacija bit be p , = 1, pa radi korekture prijenosnih omjera medutransformator ne bi ni bio potreban. No kad se uzmu u obzir prilike u sluEaju kratkih spojeva prl kojima se pojavljuje nulta komponenta struje - usporedi sl. 7.94. i 7 95. - pokazuje se neophodnost medutransformatora za transformator zvijezda-zvijezda s tercijarnim namotom spojenim u trokut. Tada se naime nulte komponente struje zatvaraju u namotu medutransformatora spojenog u trokut (sl. 7.95), mjesto kroz diferencijalne releje (sl. 7.94).

Slika 7.96. Shema spoja diferencijalne zastite transformatora zvijezda-trokut s medutransformatorom - prilike za slufaj jednopolnog kratkog spoja izvan

StiCenog podrufja

I

I diferencijalna zaJtita transformatora zvijezda-trokut moie se izvesti s meButransformatorom (sl. 7.96) koji ima isti spoj kao i uCinski transformator. Prijenosni omjer medutransformatora moie se odrediti slijedekim razmatranjem. Za struje na sekundarnoj strani uEins1rog transformatora vrijedi (7.1315)~ a za struje u sekundarnim namotima strujnih transformatora vrijede relacije (7.137), dok se struje u sekundarnim namotima strujnih transformatora na primarnoj strani urinskog transformatora odreduju iz relacija (7.141). Transformiranjem struja iR;) is; i i T l l u namotu medutransformatora spojenog u trokut dobivamo

gdje je p, prijenosni omjer definiran izrazom (7.144). Treba naglasiti da se prijenosni omjer odnosi na pojedinaEne strujne transformatore u sklopu me8utransformatora. Struje u vodovima prikljuEenim na namot spojen u trokut iznose

I

kad uzmemo u obzir relacije (7.137) i (7.147). Ako ielimo da kroz diferencijalne releje ne protjeru struje, mora biti in1" = iX,, iS," = i.?, i i ~ , " = i ~ , , pa je prema (7.148) i (7.141)

Kad bismo postavili p, = 1, doglo bi se do odnosa (7.142), koji vrijedi za shemu spoja bez medutransformatora.

Na sl. 7.95. i 7.96. prikazane su struje pri jednopolnom kratkom spoju za transformator zvijezda-zvijezda s tercijarnim namotom, te za transformator zvijezda-trokut. Na analogan naEin moie se utvrditi ispravnost djelovanja zamite za dvopolni kratki spoj izvan StiCenog podrufja, te za kratke spojeve unutar Mihenog podruEja.

U svim dosada razmatranim slurajevima pretpostavljeno je da se kratki spoj pojavljuje na suprotnoj strani napajanja. Struje kratkog spoja mogu se medutim pojaviti u transformatoru kad nastane kratak spoj na strani napajanja, ako se radi o kratkon~ spoju pri kojem se pojavljuje nulta komponenta struje. Takav sluEaj moie nastupiti ako transformator na prirnarnoj strani ima uzemljenu zvijezdu (sl. 7.97).

StiCenog podrufja, doSlo do tropolnog kratkog spoja, te da u mreiama prikljueenim na namote (1) i (3) postoje generatori ili sinhroni kompenzatori koji sudjeluju u struji kratkog spoja. Struje u namotima (1) i (3) transformatora moiemo odrediti iz relacije

A A IRl = - IR, = - Ild . . . (7.150a) I

Pi2 Pin

gdje su pl, i p3, prijenosni omjeri odgovarajubih namota transformatora definirani relacijama analognim relaciji (7.132), dok su A i B velifine koje prikazuju udjele mreia u ukupnoj struji kratkog spoja, a ovise o velifini mreia prikljufenih na namote (1) i (3). Mora biti ispunjena relacija I

A + B = 1, Sto je lako uvidjeti ako se pretpostavi da su sva tri namota spojena u zvijezdu, a prijenosi su im omjeri p,, = p,, = 1.

Kad se uzmu u obzir komponente direktlnog sistema, struje u vodovima prikljufenim na namot (3) spojen u trokut iznose

Struje u sekundarnim namotima strujnih transformatora na strani namota (2) iznose

Navedene su struje jedino u fazama R i T, jer su - kako Clemo vidjeti - samo podaci o dvije faze dovoljni da se odrede prijenosni omjeri. U sekundarnim namotima strujnih transformatora na strani (1) transformatora teku struje

dok su struje u sekundarnim namotima strujnih transformatora na strani 13)

U relacijama (152), (153) i (154) znaEe p,, p2 i p3 prijenosne omjere strujnih transformatora.

Struje u namotu medutransformatora M spojenog u trokut iznose

- Ptn iTw' = ptn iTl, - - a IPd . . . (7.155b) P2

dok je struja u vodu na strani trokuta istog medutransformatora I . , , -Pm

iRm = lRm -lTm - - (1 - a) I?,! . . . (7.156) P2

gdje je p, prijenosni omjer medutransformatora M. Ako sa p, oznaEimo prijenosni omjer medutransformatora N, struje

u njegovim namotima spojenim u trokut bit Cle

dok je struja u vodu prikljuEenom na namot spojen u trokut

Ako se ieli da diferencijalni relej ne djeluje, a ne treba da djeluje, potrebno je da bude

iRm = iRn + iR3 . . . (7.159)

odnosno, nakon uvritavanja vrijednosti iz (7.154), (7.156) i (7.158), te nakon skraeivanja

BuduCi da je A + B = 1, te da relacija (7.160) vrijedi za bilo kakav odnos medu velifinama A i B, mora relacija (7.160) biti ispunjena i za A = 0, i za B = 0. Za prvi slufaj (A = 0) postaje B = 1, pa je

gto odgovara relaciji (7.149), ako uzmemo u obzir razlifite oznakk za prijenosne omjere. Kad je A = 0, tronamotni transformator postaje d m - namotni u spoju zvijezda-trokut, jer kroz namot (1) ne teEe struja. U drugom slufaju (B = 0) postaje A = 1, pa je - iz (7.160) - uzima- juCli u obzir vrijednost za p,n

odnosno

ako se uzme u obzir da je pi, = p,, p,,

Do istog rezultata bismo doSli kad bismo razmatrali bilo koju od triju faza ili kad bismo razmatrali bilo koji sluEaj kratkog spoja.

Kao primjer odredivanja struja u krugu zagtite promatran je jednopolni kratki spoj faze R na strani namota (2) izvan Stieenog podrutja transformatora zvijezda-zvijezda-trokut (sl. 7.98). Transformator ima prijenosne omjere p,, = 110130, p,, = 110110 i px2 = 10130, dok su prijenosni omjeri strujnih transformatora p, = 20015, p, = 60015 i p, =

1x3

G, - b L b

Slika 7.100. Komponente struja i struje u fazama tronamotnog transformatora zvijezda-zvijezda-trokut (sl. 7.98) za slufaj jednopolnog kratkog spoja faze R na strani namota (2) izvan StiCenog podrufja uz predpostavku da je A = 0,8

(7.150a) i B = 0,2 (7.150b)

= 40015. Iz (7.161) i (7.162) dobivamo za prijenosne omjere medutransformatora p, = 2,59 i p, = 3,17. Na sl. 7.100. prikazane su komponente struja u namotima transformatora, te na stezaljkama namota spojenog u trokut. Komponente struja crtane su uz pretpostavku da mreie 110 i 10 kV sudjeluju u struji kratkog spoja ( A = 0,8, B = 0,2) i to samo u direktnoj i inverznoj komponenti, jer - prema shemi spoja transformatora - iz tih mreia ne moie doCi nulta komponenta struje, koja se zatvara u namotu spojenom u trokut. Na sl. 7.101. prikazane su struje u sekundarnim namotima svih triju slogova strujnih transformatora uzimajuki u obzir velifine struja u primarnim namotima i prijenosne omjere strujnih transformatora. Osim toga su nacrtane struje unutar trokuta

Slika 7.101. Komponente struja i struje u fazama diferencijalne zaStite tronamotnog transformatora (sl. 7.98) za sluEaj jednopolnog kratkog spoja faze R na strani namota (2) izvan Stifenog podrufja, te za prijenosne omjere p, = 20015 A, pp = 60015 A, p~ = 40015 A, pm = 2,59 i pn = 3,17

medutransformatora, te struje na izlazu iz medutransformatora. Pri tome je uzet u obzir izraEunati prijenosni omjer medutransformatora. Kako se radi o kratkom spoju izvan StiCenog podrufja, vidimo kroz relej ne teku struje.

Da se odrede prijenosni omjeri medutransformatora sa sl. 7.99, moie se pofi od struja iR1 (7.153a) i iR2 (7.152a). Pri odredivanju struje iR,' u namotu spojenom u trokut potrebno je pored struje in, (7.154) poznavati i struju

Struja u namotu spojenom u trokut iznosi

. , 1 . 1 B 1,13 = - (lR3 - iS3) = - -- 1 B

3 (2 - a - a') I,, = - -

3 fi Pa P 3 2 fl Pa P 3 2 I 2 d

. . . (7.164) jer je n2 4- a t 1 = 0. BuduCi da kroz namot na koji su prikljuteni releji u promatranom slufaju (kratki spoj izvan StiCenog podrufja) ne smije teCi struja, zhroj amperzavoja triju ostalih namota mora biti jednak nuli. UzimajuCi u obzir smjerove struja, mora biti

gdje je sa z oznaEen broj zavoja pojedinih namota. UvrStavanjem vrijednosti za struje, a nakon skrakivanja, dobivamo

Kad uzmemo u obzir relaciju A + B = 1, o Eemu je bilo govora pri odredivanju prijenosnih omjera medutransformatora prema shemi na sl. 7.98, te postavimo jednom da je A = 0, a drugi puta da je B = 0, dobivamo om j ere bro j eva zavoj a

Iz omjera broja zavoja (7.167) lako je doki do omjera z,/z,. U shemama sa sl. 7.98. i 7.99. nisu radi pojednostavnjenja prikazivanja

ucrtani spojevi za stabilizaciju. Za izvedbu u vagi potrebna su dva releja (sl. 7.102). Do djelovanja diferencijalne zaStite doki Ce tek kad prorade

Slika 7.102. Shema spoja diferencijalnih stabiliziranih releja na principu vage za tronamotni transformator (prikaz

za struje jedne faze)

Slika 7.103. Shema spoja stabilizirane diferencijalne zaStite pomofu releja s usporedbom magnetskih tokova za tronamotni transformator (prikaz za struje

jedne faze)

oba releja. Na taj se naEin osigurava stabilizacija diferencijalne zaStite, bez obzira na smjer napajanja. Pri upotrebi releja koji se osniva na usporedbi magnetskih tokova (sl. 7.82) takoder su nuina dva takva releja s mirnim kontaktima spojenim u seriju (sl. 7.103). S njima u

seriju spojen je radni kontakt nadstrujnog releja, na koji djeluje diferencija struja. Na sl. 7.104. i 7.105. prikazane su sheme spoja stabilizirane diferencijalne zaStite s mostom istosmjerne struje. U prvom sluEaju (sl.

Slika 7.104. Shema spoja stabilizirane diferencijalne zaStite s mostom istosmjerne struje nakon geometrijskog zbrajanja struja za tronamotni transformator (prikaz


Slika 7.105. Shema spoja stabilizirane diferencijalne zaStite s mostom istosmjerne struje uz aritmetsko zbrajanje struja za tronamotni transformator (prikaz


7.104) ispravljanje se vrSi tek nakon zbrajanja u strujnim transformatorima, dok se u drugom sluEaju (sl. 7.105) zbrajanje struja vrSi tek ilakon ispravljanja.

e) Utjecaj struje magnetiziranja i struje uklapanja

Struj a magnetiziranja transformatora djeluj e kao struja pogregke na diferencijalnu zaStitu transformatora, jer se struja magnetiziranja pojavljuje samo u primarnom namotu. Normalno medutim ta struja ne iznosi viSe od 10°/o nazivne struje transformatora, pa praktiEki ne utjeEe na djelovanje diferencijalne zaitite, jer je ona tako udeiena da djeluje tek kad struja A i postigne vrijednost od oko 30°/o nazivne struje Tako visoko udeSenje potrebno je da se sprijeEi pogreSno djelovanje diferencijalne zaStite u sluEaju poviienja napona, do Eega moie dobi ,kad je transformator prikljuEen na dugi vod ili ako je poviSenje napona potrebno iz pogonskih razloga. PoviSenjem napona povekava se naime struja magnetiziranja, koja raste brie od porasta napona.


Da bi diferencijalna zaStita ispravno djelovala mnogo je vainija njezina neosjetljivost prema struji uklapanja transformatora. Uklopimo li, naime, transformator pojavit Ce se struja uklapanja (Lit. 15. i 92). Ta struja protjere samo kroz primarnl namot transformatora pa Ce - ako uklapanje uslijedi u nepogodnom trenutku - dovesti do djelovanja diferencijalne zaStite. Stkuja uklapanja, sliEno kao i ona kratlcog spoja, sastoji se od istosmjerne i izmjeniEne komponente, a osim toga u izmje- niEnoj komponenti pojavljuju se viSi harmoniEki Elanovi.

Djelovanje diferencijalne zaStite radi struje uklapanja moZe se spri- jeEiti postavljanjem vremenskog releja u krug diferencijalne zaitite. Vrijeme zatezanja vremenskog releja treba da bude toliko da ne dode do uklapanja strujnog kruga za okidanje sve dok struja uklapanja ne padne na vrijednost pri kojoj viSe neCe djelovati diferencijalni relej. Potrebno vrijeme zatezanja ovisi o konstrukciji transformatora, a iznosi od 0,3 do 2 sekunde. Postavljanjem vremenskog releja diferencijalna zaStita djelovat Ce s vremenskim zatezanjem i u sluEaju kvara u transformatoru, a to je nepoieljno, jer diferencijalni relej treba da djeluje Cto je moguEe brie. Da se postigne vremensko zatezanje u trenutku uklapanja, a trenutaEno djelovanje u sluEaju kvara, moie se djelovan je vremenskog releja povezati sa sklopkom transformatora. U sluEaju uklapanja sklopke diferencijalni relej djeluje preko vremenskog releja, dok je sve ostalo vrijeme vremenski relej premoSten. Takav uredaj djeluje samo onda ako se transformator uklapa vlastitom sklopkom, ali nema od njega nikakve koristi ako se transformator stavlja pod napon nekom drugom sklopkom.

Utjecaj struje uklapanja moie se smanjiti ako se diferencija struja transformira preko pomoknog strujnog transformatora, koji postaje za- sifen istosmjernom komponentom struje uklapanja, pa zato niti ne transformira (ili tek u malom iznosu) izmjeniEnu komponentu struje. To dovodi do znatne strujne pogreSke pri velikim strujama kvara.

Da se smanji utjecaj struje uklapanja koristi se razlika hroja promjena privlaEne sile u sekundi pri pojavi samo izmjenirne i pri pojavi pored izmjenirne i istosmjerne komponente struje. Ako kroz elektromagnetski relej protjefe izmjenirna struja frekvencije 50 perioda, pri- vlaEna se sila mijenja 100 puta u sekundi. Ako je medutim istosmjerna komponenta tolika da su sve vrijednosti struje iznad apscise, sila fe se mijenjati 50 puta u sekundi. Ako se pero, koje se suprotstavlja sili, izvede tako da se nalazi u rezonanciji pri 50 perioda (50 promjena sile u sekundi), neCe doki do zatvaranja kontakta releja i pored toga Sto Ce kroz relej teCi dovoljno Selika struja. Relej Ce djelovati nakon opadanja istosrnjerne komponente struje, kad vrijednosti struje padnu ispod osi apscisa. BuduCi da je vremenska konstanta promjene istosmjerne komponente struje uklapanja znatno vefa od vremenske konstante istosmjerne komponente struje kratkog spoja, nefe opisana izvedba utjecati na djelovanje releja u sluEaju kratkog spoja.

Osim toga, moie se postojanje viSih harmonifkih Elanova u struji uklapanja iskoristiti za spreEavanje djelovanja diferencijalne zaitite pri uklapanju transformatora. Diferencija struja koja treba da djeluje na relej dovodi se diferencijalnom releju nakon ispravljanja preko prigu- Snice i kapaciteta koji su u rezonanciji za frekvenciju 50 Hz. Paralelno

s priguSnicom i kapacitetom prikljuEen je pomoCni strujni transformator, Eija se sekundarna struja, ispravljena sa suprotnim polaritetom, dovodi istom diferencijalnom releju, pa Ce kroz njega protjecati razlika tih dviju struja, :to Ce onemoguEiti djelovanje releja kad se radi o struji uklapanja transformatora. Nasuprot tome, relej fe djelovati kad se radi o struji kratkog spoja u kojoj su viSi harmonitki Elanovi znatpo manji.

7.8. OSTALE ZASTITE TRANSFORMATORA

A. Buchholzov relej

Svaki preskok u transformatoru, kao i svako ugrijavanje bilo radi proboja izolacije vodiEa i protjecanja struje kvara, bilo radi oSteCenja izolacije medu limovima, izazvat Ce isparavanje, odnosno izgaranje ulja u kotlu transformatora. Plinovi se podiiu prema poklopcu transformatora i struje kroz cijev koja spaja kotao s konzervatorom (sl. 7.106).

t ~ n s formatom - - - - - -

-. - .- - - - - -

Slika 7.106. Srnjestaj Buchholzovog releja

Kako bi plin iz kotla stigao do spojne cijevi Sto prije i Sto neposrednije, treba kotao transformatora postaviti u nagnut poloiaj (nagib poklopca 1-2O/o) da najviSe mjesto na poklopcu bude baS na mjestu gdje izlazi cijev iz kotla. Buchholzov relej postavljen u spojnu cijev izmedu kotla i konzervatora omoguCuje kontrolu razvijanja plinova u kotlu, a na taj naEin i zaStitu od proSirenja veC nastalog kvara. Buchholzov relej ima dva plovka i ploEicu (sl. 7.107), Eiji poloiaj ovisi o koliEini plina sakup- ljenog u kuCiitu releja i o strujanju plinova i ulja kroz relej. U sluEaju veCeg luka u transfonnatoru ili veCeg oitetenja uz naglo razvijanje topline, nastat Ce intenzivno strujanje plinova i ulja, Eije Ce strujanje djelovati na lopaticu, pa Ce se njezinim pomakom zatvoriti kontakti iivine sklopke koja se nalazi u releju. Ako dode do manjeg oSteEenja razvit Ce se i male koliEine plina koji Ce se sakupljati u gornjem dijelu ku6iSta releja, Sto Ce izazvati sniienje nivoa ulja u releju, pa Ce se i gornji plovak spuStati, Sto dovodi do zatvaranja kontakata druge iivine sklopke. Ako

ulje poEne nestajati iz kotla jer je npr. kotao poEeo propugtati, nivo ulja opada, pa se najprije spuita prvi plovak, a nakon toga i drugi, koji takoder zatvara kontakte iste iivine sklopke na koju djeluje i lopatica. Kontakti donjeg plovka i lopatice zatvaraju strujni krug za isklapanje transformatora, dok strujni krug koji se zatvara kontaktima gornjeg plovka djeluje .na signalizaciju.

plovak

'\ 1'

Slika 7.107. Skica jedne od izvedaba Buchholzovog releja

Primjer sheme spoja Buchholzova releja prikazan je na sl. 7.108. Kontakt (1) Buchholzova releja (B), na koji djeluje lopatica i donji plovak, uzbuduje svitak pomotnog releja PRI , koji zatvara strujni krug za okidanje sklopaka s obje strane transformatora. Zatvaranjem kontakta (2) gornjeg plovka uzbuduje se svitak drugog pomoEnog releja (PR2), Eiji radni kontakt ukljufuje trubu (T). Zatvaranjem kontakta (2) pali se sig-

Slika 7.108. Shema spoja Buch- holzovog releja s pomotnim strujnim krugovima za okidanje sklopaka i signalizaciju

nalna iarulja (b). Kad se kvar opazi moie se iskljuEiti truba okretanjem preklopke (S), Eime se pali druga iarulja (a), koja pokazuje da je kontakt (2) joS zatvoren. Opisana shema prikladna je za manje transformatorske stanice, dok se u veCim stanicama signalizacija Buchholzova releja kombinira s ostalom signalizacijom.

Gornji plovak moie se spustiti i onda kad ne postoji kvar u transformatoru, ako je transformator stavljen u pogon neposredno nakon filtri- ranja ili dolijevanja ulja, jer s uljem tada dolazi u transformator i zrak koji se postepeno sakuplja u releju. Zbog toga je predvidena moguEnost kontrole plina koji se je sakupio u gornjem dijelu releja. Otvaranjem pipca na vrhu releja plin se ispuSta i pokuSava zapaliti. &o plin gori, sigurno je da se radi o kvaru u transformatoru, a ako ne gori, potrebno je traiiti razlog prodiranju zraka u kotao.

B. ZaStita transformatora mjerenjem napona kotla prema zemlji

Kotao transformatora relativno je slabo spojen sa zemljom preko kotaE2 na njegovu dnu, pa je zbog toga joS posebno uzemljen. Dode li do preskoka izmedu dijelova pod naponom i kotla (ili dijelova koji su galvanski spojeni s kotlom), poteEi Ee struja kroz vod za uzemljenje koji spaja kotao sa zemljom, odnosno kotao Ee doEi pod napon. Ako jog bolje izoliramo kotaEe transformatora od zernlje, bit Ee moguEe ustanoviti i pojavu manjih napona izmedu kotla i zemlje pomoEu naponskog transformatora (sl. 7.109), pa Ce pojava napona moEi posluiiti kao kriterij za ustanovljavanje kvara.

kotao t r m ~ ~ o r m a t o r a . L -3-

Slika 7.109. Shema spoja zaStite transformatora mjerenjem napona kotla

prema zemlji

Na sl. 7.109. prikazana je shema spoja opisane zagtite. U sekundarni krug naponskog transformatora ukljuEen je nadnaponski relej, koji je udegen na relativno nizak napon i djeluje na isklapanje sklopaka bez vremenskog zatezanja.

C. Kontrola temperature ulja

Temperatura ulja u transformatoru mjeri se na mjestu gdje je ona najviSa, tj. neposredno ispod poklopca transformatora. To mjerenje ne moie zamijeniti zaStitu od preoptereeenja, jer tek pri vrlo polaganim promjenama opterekenja temperatura ulja slijedi temperaturu namota.

Termometar za kontrolu temperature ulja moie biti izveden kao kontaktni, kako bi pogonsko osoblje bilo upozoreno da je temperatura ulja dostigla dopuStenu visinu.

D. Kontrola strujanja ulja i vode 7.9. ZASTITA SABIRNICA

Potrebno je stalno kontrolirati da li u transformatorima s prisi.lnom cirkulacijorn blja i u onima koji se hlade vodom postoji cirkulacija ulja, odnosno strujanje vode. Da ta kontrola bude moguea ugraduje se u tlafni vod ili zaklopka koja lebdi kad postoji strujanje, ili kontaktni. manometar. Prestankom strujanja spuSta se zaklopka, odnosno pada tlak, Sto dovodi do zatvaranja kontakata i akustifkog i vizuelnog signala, kako bi se upozorilo osoblje da hladenje transformatora ne funkcionira.

E. Upotreba zaStitl transformatora

U svakom slufaju potrebno je predvidjeti nadstrujnu zaStitu transformatora, koja ga Stiti od vanjskih kratkih spojeva. Hobe li to biti osigurafi, primarni ili sekundarni releji, ovisi o velifini transformatora. Za male transformatore (do 300 kVA) najprikladniji su osigurafi, a za one do oko 1500 kVA primarni ili sekundarni releji, Sto opet ovisi o velifini transformatorske stanice, o postojanju akumulatorske baterije i sl., dok za joS vebe transformatore praktifki ne dolazi u pitanje upotreba primarnih releja.

Za vebe transformatore (npr. 4000 kVA i viSe) dolazi u obzir i termifki relej.

Za zaStitu od proSirenja unutraSnjeg kvara sluie diferencijalni i Buchholzovi releji, te zaStita mjerenjem napona kotla prema zemlji. Pod- r u y e zaStite Buchholzova releja ogranireno je na kotao transformatora, ali tim relejom moguCe je obuhvatiti i one kvarove koje ne moie registrirati diferencijalni relej zbog malih struja. Pri veCim strujama kvara djelovat be obje zaStite, pa jedna sluii kao rezerva drugoj. Podrufje djelovanja diferencijalne zaStite Sire je od podrufja Buchholzove zaStite, jer diferencijalna obuhvaba podrurje izmedu strujnih transformatora.

Normalno se transformatori nazivne snage od oko 400 kVA i vise izvode s Buchholzovim relejom, dok se za transformatore nazivne snage iznad 3000 kVA, pored Buchholzova releja, upotrebljava i diferencijalna zaStita.

Usporedujubi Buchholzov relej sa zagtitom pomoeu mjerenja napona kotla prema zemlji, vidimo da Buchholzov relej ima veCe podrufje djelovanja. On, naime, djeluje pri svim kvarovima unutar kotla, dok naponski relej, prikljufen na naponski transformator izmedu kotla i zemlje, reagira samo na kvarove koji dovode do zemnog spoja, a ne reagira na spoj medu zavojima i spoj medu namotima.

Diferencijalni releji s uredajem za sprefavanje pogreSnog djelovanja pri uklapanju obifno se upotrebljavaju za velike transformatore (10 MVA i viSe).

Naravno da nije mogube navesti recept za upotrebu pojedinih zaStita, jer to ne ovisi samo o velifini transformatora, nego o njegovoj ulozi i vainosti u mreii, te o opCem stanju u dotifnom sistemu (raspoloiiva rezerva transformatora, mogubnost nabavke i popravke transformatora i sl.).

I pored finjenice da je duljina sabirnica u usporedbi s duljinom vodova vrlo malena, ipak su kvarovi na sabirnicama znatno EeSbi nego Sto odgovara omjeru duljine sabirnica i vodova. Kvarovi su najfeKe posljedica krive manipulacije (sabirnifki rastavljafi!). Moie se rafunati da od svih kratkih spojeva u mreii 5O/o otpada na kratke spojeve na sabirnicama.

Kratki spoj na sabirnicama izaziva - ako ne dode do brzog isklapanja - znatna oSteCenja i onemogueuje daljnji pogon cijelog rasklopnog postrojenja i svih vodova koji se napajaju sa sabirnica toga postrojenja. ZaStita sabirnica irna dakle zadatak da ogranifi oSteCenje, ali ona ne moie spri- jefiti pojavu kvara.

Izvedba sigurne zaStite dvostrukih i viSestrukih sabirnica (pogotovo ako jog postoji mogubnost uzduine podjele) komplicirana je, pa se u nekim zemljama (npr. Njemarka) nastoji smanjiti moguhost nastanka kratkog spoja na sabirnicama (blokiranje rastavljafa, sprefavanj e proSirenj a luka na sabirnice i sl.) mjesto relejne zaStite sabirnica.

Ako ne postoji posebna zaStita sabirnica, zaStitu preuzimaju releji vodova, transformatora i generatora. Vremena djelovanja tih zaStita mogu iznositi i nekoliko sekunda, pogotovo pri zagtiti nadstrujnim relejima u velikoj mreii. Slifnu situaciju u mreii imamo kad su vodovi zaStibeni distantnim relejima, iako je vrijeme djelovanja tih releja krabe, jer su generatori i transformatori normalno zaStibeni nadstrujnom zaStitom. Zbog toga se u nekim zemljama (USA, SSSR) u vainim rasklopnim postrojenjima izvodi posebna zaStita sabirnica.

B. ZaStita jednostrukih sabirnica

Sabirnice se mogu zagtititi diferencijalnom zagtitom, jer je i u normalnom pogonu i u slufaju kvara izvan StiCenog podrufja zbroj struja u istim fazama svih odvoda jednak nuli. Taj uvjet nije ispunjen kad postoji kratki spoj na sabirnicama, odnosno unutar StiCenog podrufja. I pri zagtiti sabirnica moiemo Stibeno podrufje definirati kao podrufje medu strujnim transformatorima, na koje je prikljufena diferencijalna zagtita.

Postoji medutim razlika izmedu diferencijalne zaStite sabirnica i diferencijalne zaitite transformatora. U prvom redu prijenosni omjeri strujnih transformatora u pojedinim odvodima nisu medusobno jednaki, pa radi usporedivanja struja moramo upotrijebiti medutransformatore, kako bi se struje transformirale na medusobno usporedive velifine. Pri odredivanju prijenosnog omjera medutransformatora mogu se upotrijebiti relacije (6.3) odnosno (6.4), u ovisnosti o nazivnoj struji releja. Osim toga, u slufaju kratkog spoja na jednom od vodova, ali izvan Stibenog podrufja, ukupna struja kratkog spoja protjefe kroz primarni namot strujnog transformatora u tom odvodu, dok kroz strujne transformatore ostalih odvoda protjefe samo dio struje kratkog spoja, Sto izaziva razlifite strujne pogreSke.

matora, jer kad se uzmu pogreike u obzir, di rencija struja (na sl. 7.112) ne bi bila jednaka nuli. e

Za zaStitu jednostrukih sabirnica mogu se upotrijebiti releji s usporedbom magnetskih tokova (sl. 7.82), ali tada je potreban poseban relej koji djeluje na diferenciju struja (sl. 7.113). Kad bilo u kojem releju s usporedbom magnetskih tokova (potrebno je n - 1 releja) postane zbroj tokova dovoljno velik zatvorit ire njegovi kontakti (u ovom sluiraju kontakti se nalaze na suprotnoj strani od one na sl. 7.82) i uzbudit ire svitak

Slika 7:114. ZaStita jednostrukih sabirnica s ispravljanjem struja u vodovima i diferencije struje

pomo6nog releja, koji be otvoriti mirni kontakt. Zbog toga nete doiri do isklapanja sklopke i pored djelovanja releja kroz koji protjeire diferencija struja. Sada je dovoljno da proradi samo jedan od releja s usporedbom magnetskih tokova pa da sprijeEi djelovanje zagtite, Sto je analogno zahtjevu da prorade svi releji na principu vage.

Ispravljanjem struja u pojedinim vodovima i usporedbom sume apsolutnih vriiednosti tih is~ravlienih struia s niihovom ispravljenom dife- rencijom (sl. 7.114) mog&e j i postiki selektiinost zagtiti sabirnica. Ude- Senje djelovanja releja s obzirom na omjer sume i diferencije struje postiie se izborom otpora (sl. 7.80).

,C. ZaStita dvostrukih sabirnica

Pri izvedbi zaStite dvostrukih i viSestrukih sabirnica treba uzeti u obzir i Einjenicu da odvodi mogu biti prikljuireni bilo na jedne, bilo na druge sabirnice, te da u sluiraju kvara na sabirnicama treba isklopiti sanlo one odvode koji su prikljuEeni na sabirnice na kojima je nastao kratki spoj.

Na sl. 7.115. prikazana je zaStita dvostrukih sabirnica sa dva distantna releja, kroz koje protjeire diferencija struja i koji su prikljuireni na naponske transformatore u mjernom polju. Pri odredivanju diferencije struja uzimaju se u obzir svi odvodi, bez obzira na koje su sabirnice prikljuireni, jer ire u normalnom pogonu i u sluiraju kvara izvan Stikenog podruirja diferencija struja biti jednaka nuli (uz pretpostavku da strujni trans-

Slika 7.115. ZaHtita dvostrukih sabirnica distantnim relejima

formatori rade bez pogregke) svejedno da li su vodovi prikljuireni na jedan ili drugi sistem sabirnica. U sluEaju kvara unutar Stiirenog podruEja za bilo koji sistem sabirnica pojavit ire se diferencija struja. Sve to vrijedi i onda kad su sabirnice medusobno u sinhronizmu i kad rade u medusobno odvojenim mreiama. Brie 6e djelovati onaj distantni relgj na koji a;-1..:-,--..;: ..-..-- d..l-l- ---; LA:: 4- -..-;-.. -- --L:-:-- -- I--::-- ujnujr 111a1lJL l l a p u 1 1 , uanlc ul~dj nujl JC D~UJCIL 11d D ~ U ~ L I I ~ C P lid n u J l l l l d je

doilo do kvara. Djelovanjem distantnog releja ukljuEuje se napon na pomokne sabirnice, Eime se uzbuduju pomokni releji za uklapanje krugova za okidanje sklopaka. Pomo6ni releji prikljuireni su preko kontakata spojenih s rastavljairem, pa ire - premj+/poloiaju rastavljaira - biti uzbudeni pomoirni releji samo onih odvoda, koji su prikljuireni na sabirnice na kojima je nastao kvar. Isklapanjem sklopaka preko kojih se napajao kratki spoj nestat ire diferencija struja, pa drugi distantni relej ne6e ni proraditi, iako je bio uzbuden.

Joi jednostavnija izvedba prikazana je na sl. 7.116. Upotrebljeni su nadstrujni releji u svakom odvodu, a njihovo je djelovanje na sklopke

sklopke -:IJ sklopke

mok$

sklopke ~~4' I 1 i I

Slika 7.116. ZaStita dvostrulcih sabirnica nadstrujnim relejima i diferencijalnim relejem

uvjetovano proradom releja kroz koji protjefe diferencija struja. Selek- tivnost s obzirom na mjesto kvara postiie se uvjetom da do isklapanja sklopaka dolazi tek nakon Sto prorade oba releja, pa 5re biti iskopEani samo oni odvodi koji su spojeni na sabirnice na kojima je nastao kratki spoj.

Treba napomenuti da je stabilizacija diferencijalne zaStite dvostrukih sabirnica komplicirana, pa se zato ne .izvodi. Zbog toga diferencijalni relej treba udesiti na relativno visoku struju, kako bi se sprijeEilo pogreSno djelovanje.

7.10. UZEMLJENJE U RASKLOPNOM POSTROJENJU

A. OpCenito o uzemljenju

Pod uzemljenjem razumij evamo vodljivi spoj neke taEke mreie, ili dijela postrojenja, koje iz bilo kojih razloga moie do6i pod napon, sa zemljom preko uzemljivaf a.

S obzirom na uloge uzemljenja razlikujemo: pogonsko i zagtitno uze- mlj enje i uzemljenje odvodnika prenapona.

Uzemljenje dijela mreie u normalnom pogonu nazivamo pogonskim uzemljenjem. Tu spada uzemljenje nul-taEke transformatora, svejedno da li se radi 0 neposrednom ili posrednom uzemljenju; u pogonska uzemljenja ubrajamo i uzemljenje nul-tafke' sloga jednopolnih naponskih transformatora.

Slika 7.117. Principijelna izvedba uzemljenja

Slika 7.118. Potencijal zemlje i ekvipotencijalne linije oko

cijevnog uzemljivata

U zaStitna uzemljenja moie se ubrojiti uzemljenje sekundarnih namota strujnih i naponskih transformatora, uzemljenje dijelova koji u slufaju kvara mogu doki pod napon i uzemljenja za zaStitu osoblja za vrijeme rada na visokonaponskim dijelovima postrojenja. Treka vrst uzemljenja

dodirni nqon +

Slika 7.119. Definicija dodirnog napona i napona koraka

Slika 7.120. Maksimalno dozvoljeni dodirni naponi prema njemaEkim

propisima

ne sluii samo za uzemljenje odvodnika prenapona, vek i za odvodenje statiEkih naboja, lutajukih struja (u kabelskom plagtu) i sl.

Principijelna izvedba uzemljenja prikazana je na sl. 7.117. Dijelovi koje treba uzemljiti (potporni izolatori na sl. 7,117) spojeni su vodovima

uzemljenja na sabirni vod uzemljenja, a ovaj preko voda uzemljivafa na uzemljivaf.

Velitina struje koja protjeEe kroz vodove do uzemljivaEa i kroz Sam uzemljivaf ovisi o nafinu uzemljenja nul-tafke mreie. Prolazom struje kroz uzemljivaf ,u zemlju dolazi povrSina zemlje pod napon (naravno da to vrijedi i za slojeve ispod povrsine, ali za zaStitu su vaine pr.ilike na povrSini zemlje), pa izmedu pojedinih tafaka vlada razlika potencijala. Oblik i razmak ekvipotencijalnih linija oko uzemljivafa ovisi o obliku uzemljivafa, o veliEini struje i o specififnom otporu zemlje, dok je napon uzemljivaEa jednak produktu struje kroz uzernljivaf i otpora uzemljen ja. Pod otporom uzemljenja razumijevamo otpor zemlje izmedu uzernljivafa

Slika 7.121. Maksimalno dozvoljeni naponi koraka prema njematkim

propisima

i i~eke dovoljno udaljene tafke od uzemljiavfa, u kojoj je potencijal zemlje praktifki jednak nuli. Na sl. 7.118. prikazan je primjer promjene potencijala povrSine zemlje i ekvipotencijalne linije oko cijevnog uzemljivafa.

Pri odredivanju da li je uzemljenjem postignuta dovoljna sigurnost mjerodavna su dva napona: dodirni napon i napon koraka. Oba napona su definirana na sl. 7.119. DopuSteni dodirni naponi i naponi koraka u ovisnosti o trajanju struje kroz uzernljivaf prikazani su prema njemafkim propisima na sl. 7.120. i 7.121.

B. Odredivanje otpora uzemljenja i potencijala na povrSini zemlje

Otpor uzemljenja, kako je veC spomenuto, ovisi i o otporu zemlje, koji je ovisan o sastavu tla, njegovoj vlainosti i temper~turi. Uobifa- jeno je da se rafuna sa specifiEnim otporom zemlje u Qm, Sto je definirano kao otpor kocke zemlje volumena 1 m3. Red velifine specififnog otpora zemlje iznosi (Lit. 105)

treset, humus (vlaian) treset, humus (suh) sitan, vrlo vlaian pijesak sitan, suh pijesak kompaktna stijena, suh beton

Potpuno suha zemlja je izolator. Sloj zemlj e osuSen djelovanjem sunca i vjetra vlada se pribliino kao izolator. Debljina tako isuSenog sloja ovisi o klimatskim prilikama. Slifne prilike s obzirom na otpor zemlje imamo u smrznutom sloju zemlje. Zbog toga uzemljivafe ne treba postavljati u slojeve koji Ce ljeti biti osuSeni, odnosno zimi smrznuti. Osim toga i postotak vlage mijenja se s doba godine, pa se specifiEni otpor zemlje mijenja u vrlo Sirokim granicama. Tek na dubini od 3 m ispod povriine specifiEni otpor zemlje postaje konstantniji i manje ovisan o atmosferskim prilikama (Lit. 107).

Odredimo najprije prilike kad je uzemljivaf izveden kao cijev ili Sipka. Izraz za otpor i potencijal zemlje odreduje se na osnovu pretpostavke da se u zemlji, koja se proteie neogranifeno oko uzemljivafa,

Slika 7.122. Poloiaj Stapnog ili cijevnog uzemljivata za odredivanje potencijala povriine zemlje

i otpora uzemljenja

nalazi izvor stru je iz kojega izvire j ednoliko raspodijeljena struja. Duljina izvora struje jednaka je 2 1, gdje je 1 duljina uzernljivafa. Ukupna struja iznosi 2 I, dakle dvostruka struja koja dotjefe uzemljivaEu duljine 1. Ako os ordinata postavimo u os uzemljivafa, a ishodiSte koordinatnog sistema u polovinu uzemljivafa, poloiaj uzemljivafa definiran je kao na sl. 7.122.

Iz dijela d 1, na udaljenosti 1 od ishodiSta koordinatnog sistema, izvire d 1

struja 2 1- Udaljenost taEke A (sl. 7.122) od elementa d l iznosi

d x 2 + (y - Potencijal taEke A, zbog struje koja izvire iz elementa d 1, iznosi

gdje je p specififni otpor zemlje. Izraz (7.168) izlazi iz relacije

gdje su i struja taEkaste elektrode, a r udaljenost promatrane taEke od elektrode.

Uzimajubi u obzir ukupnu duljinu uzemljivaea, potencijal taEke A iznosi

cp=21- d 1 - -

- I

Ako potencijal promatramo u ravnini okomito na os y odredujemo ga iz (7.170) postavljanjem y = 0; ako joS postavimo da je x = ml, dobivamo

Slika 7.123. Ovisnost ln K o m (7.171)

In K = In

a jer je V 1 + a S 1 1-, kad je a < 1. Odatle slijedi - uzimajubi joS 2

Vrijednosti In K u ovisnosti o m prikazane su na sl. 7.123.

dZ u obzir da je - < 1

8 1

d Potencijal u sredini cijevi, dakle za y = 0 i za x = - , prema (7.170)

2 iznosi

Vrijednost korijena moiemo napisati ovako

Potencijal cp, jednak je naponu na promatranom mjestu, u usporedbi s nekom dovoljno udaljenom taEkom u kojoj je potencijal praktiEki jednak nuli. Otpor uzemljenja dobiva se kao omjer napona i struje, pa je

Otpor R' dobiven je uz pretpostavku da je duljina cijevi 2 i i da se cijela ta duljina nalazi u zemlji. U stvari se radi o uzemljivafu duljine 1, pa otpor uzemljenja ima dvostruku vrijednost, kao da je otpor R' sastavljen od dva jednaka otpora R. Otpor uzemljenja iznosi dakle

R = 2 R ' = - 4 1 1,- . . . (7.175b)

2 n l d

36 Visokonaponska rasklopna postrojenja 561-

gdje su R otpor u omima, e specifiirni otpor u Dm, 1 duljina uzemljivaira u m, a d promjer uzemljivaira takoder u m.

Napon koraka mofemo odrediti kao razliku potencijala na duljini koraka (S), pa je prema (7.171)

S gdje je a = - Vrijednost logaritama mogu se odrediti iz dijagrama 1 '

sa sl. 7.123. uzimajuiri jednom vrijednost m, a drugi put vrijednost m a, kao polaznu veliirinu. Najveiri napon koraka dobivamo ako postavimo

d m = - a z a m + a = - + , jer je duljina koraka S = 1 m. 2 1 2 1

Kad je -uzemljivair izveden kao traka ili uie, prilikom odredivanja potencijala na povriini zemlje i otpora uzemljenja moiemo pofi od sl. 7.124. Opet se oko uzemljivaira neograniireno proteie zemlja, te iz

Slika 7.124. Poloiaj trakastog u- zemljivaEa za odredivanje potencijala povrSine zemlje i otpora

uzemljenja

njega izvire struja 21. Potencijal tarke A zbog struje iz elementa d l iznosi

1 1 Integriranjem od - - do + - dobiva se

2 2

Potencijal u sredini uzemljivaira s iznosi

pa nakon postavljanja da je

d2 1 i uz zanemarenje - prema - , dobiva se 4 1 2

Otpor uzemljenja za cijeli uzernljivair iznosi

2 1 R f = -e 1, - d

. . . (7.181) 2 n 1

a uzduinim dijeljenjem uzemljivaira, Lto odgovara uzemljivaru ukopa- nom uz samu povriinu zemlje, otpor uzemljenja postaje

U praksi se uzernljivair od trake ili uieta postavlja ispod povrSine zemlje, pod slojem koji se smrzava zimi, odnosno prosduje Ijeti. Da

Slika 7.125. Poloiaj trakastog uzem- ljivaEa za odredivanje otpora

uzemljenja

bismo odredili potencijal, pretpostavimo da postoji zrcalno postavljen . uzemljivair, s tim da je linija povrSine zemlje os simetrije (sl. 7.125). Da odredimo otpor uzemljenja, izrairunajmo potencijal tairke P u sredini uzemljivaira. Za to treba zbrojiti djelovanja struje u uzemljivairu i u

563

njegovoj zrcalnoj slici. Potencijal radi struje u samom uzemljivafu odreden je relacijom (7.180), uz napomenu da kroz uzemljiva? ne tefe struja 2 I, ve6 samo struja I. Djelovanje struje u elementu d 1. zrcnlne slike uzemljivafa odredeno je relacijom

1 1 Integracijom u granicama od - - do - dolazi se do uku~nog

2 2 potencijala tafke radi struje u zrcalnoj slici uzemljivafa. Zbrajanjem se dobiva ukupni potencijal tafke P

Dijeljenj.em sa strujom I dobiva se otpor uzemljenja, koji se sastoji od dva Elana: prvi je jednak otporu R', jer se sada radi o punom presjeku uzernljivafa. Drugi Elan predstavlja utjecaj ukopanja uzemljivafa. Pri odredivanju otpora uzemljenja i u ovom se slufaju moie upotrijebiti dijagram sa sl. -7.123. Tada izraz za otpor uzemljenja glasi

gdje je 4 h m = - . . . (7.186)

1

Da se odredi potencijal na povrSini zemlje, moie se pofi od sl. 7.126. Pomofu nje se lako odreduje potencijal okomito na smjer uzernljivafa i to upravo u njegovoj sredini (tafka A) i potencijal u produljenju uzemljivafa (tafka B). U prvom sluEaju - okomitp na uzemljivaf - potencijal povrSine zemlje odreduje se kao zbroj djelovanja uzemljivaEa i njegove zrcalne slike, s time da su ta dva djelovanja medusobno jednaka. Ako prepostavimo da kroz svaki uzemljivaf tefe struja I, djelovanjem struje u elementu d I dolazi se do potencijala

1 1 odakle se integriranjem u granicama od - -do + - dobiva 2 2

Slika 7.126. Odredivanje potencijala na povriini zernlje okornito na uzernljivat u polovini duljine uzernljivaEa (A) i u smjeru

uzemljivara (B)

I ovaj izraz moiemo odrediti pomofu dijagrama sa sl. 7.123, ako za m postavimo

Uz iste pretpostavke za tafku B u smjeru uzernljivafa imamo

pa nakon integriranja u granicama od 0 do 1 dobivamo

U vefim postrojenjima nije dovoljno postaviti pojedinafan uzemljivaf, vek se to izvodi sa viSe rnedusobno spojenih uzemljivafa. U nekim j ednostavnijim slufa jevima mogube je provesti tafniji raf un, iako se vek p'ri neSto vefem broju uzernljivafa dolazi do mnogo jednadibi. To vrijedi za uzemljenje s istim tipom uzernljivafa (samo cijevni ili samo trakasti), dok je proraEun pri raznim tipovima uzernljivafa praktifki nemoguk. Tada se rafuna jednom samo za cijevne, a drugi put samo za trakaste uzemljivafe, pa se kao otpor uzemljenja uzima manja vrijednost. Radi zajednifkog djelovanja ukupni otpor neito je manji od izra- Eunatog.

Postupak pri odredivanju otpora uzemljenja prikazat Cemo na sastav- ljenom uzemljivaEu, koji se sastoji od n paralelnih traka (sl. 7.127) poloienih u zemlju neposredno uz povrSinu, jer se utjecaj normalne dllbine ukopavanja (oko 1 m) moie zanemariti radi velike povrgine koju pokrivaju trake uzemljivalia. U tom se sluEaju zrcalno postavljeni uzemljivaE nalazi neposredno poloien na uzemljivaf. Tako spojen uzemljivai: vodi dvostruku struju (2 1). Potencijal uzemljivaEa (1) kroz . koji protjeEe struja

Slika 7.127. Sastavljeni uzemljivaE od n trakastih uzemljivafa

2 I, odreden je kao zbroj djelovanja struje u samom njemu i djelovanja svih ostalih uzemljivafa. Potencijal radi struje u promatranom uzemlji- vaEu odreden je relacijom (7.180), pa je

4 2 1 401, = 2 I, ln - = I, k,, . . . (7.192)

2 n l d

(Indeksi 11 znaEe da se radi o potencijalu trake 1 radi struje u istoj traci.) Potencijal uzemljivaEa (1) radi struje u k-toj traci odreduje se prema drugom Elanu izraza (7.184)

gdje je

U (7.194) ak, jest udaljenost izmedu prve i k-te trake, koja je jednaka (k - 1) a kad se radi o medusobno jednako udaljenim trakama. Relacijama (7.192) i (7.193) definirana je vrijednost koeficijenata k,, i kkl, koje Cemo u daljem razmatranju upotrebljavati zbog pojednostavnjenja. Zbraja- njem djelovanja struja u svim trakarna dobiva se potencijal za svaku traku, pa se na taj naEin dobiva onoliko jednadiba koliko ima traka. Pri tome treba uzeti u obzir da su sve trake medusobno spojene, pa uz dovoljno dimenzioniran dovod moie se raEunati da su sve trake na istom potencijalu. Prema tome postoji slijedeki sistem jednadiba

(P = I, k,,, + I, k2n + I, kBn + . . . $: In- , k ,,,- ,),, + f, k,,,,

Pri simetriEnom razmjegtaju traka postoji i simetriEnost raspodjele struja, pa je I, = I,; I, = In-, itd. Osim toga postoje jednakosti k,, = k,, = - - - . . . - k,,, te jednakosti k,, = k,,, k,, = k,, ili opbenito kik = klii,

n pa se od n dolazi na - jednadiba. Kad uzmemo sve to u obzir, sistem 2

jednadiba glasi

Iz tih jednadiba moie se odrediti struja u svakoj traci. Struja se dobiva ! u obliku

I k = Qk (P . . . (7.197) dok je ukupna struja

pa je otpor uzemljenja

Potencijal taPke B (sl. 7.127) u simetrali sastavljenog uzemljivaf a oko- mitoj na trake odreduje se prema relaciji (7.178), ako se postavi x = 0 i y = bl,, gdje je bk udaljenost taEke za koju traiimo potencijal od k-te trake. Uzimajuki u obzir sve trake, potencijal promatrane taEke odreduje se iz relacije

gdje je

Da bismo ukazali na primjenu izvedenih formula, odredimo otpor uzemljenja uzemljivafa sastavljenog od 6 uieta promjera d = 10 mm, duljine 1 = 40 m, medusobne udaljenosti a = 6 m (sl. 7.128). Kad

a potencij a1 promatranog uzemljivafa radi struje u k-tom uzemljivafu prema (7.171)

gdje je a,,

mh1 = - . . . (7.205) 1

U (7.205,) je a,+, udaljenost izmedu cijevi (1) i cijevi (k), dok je 1 duljina cijevi. Poznavajuti koeficijente k, otpor uzemljenja i potencijal na povr- Sini zemlje odreduju se na vet opisani nafin.

Cijevni uzemljivafi mogu se izvesti tako da su svi smjeSteni na krugu u vrhovima pravilnog mnogokuta. U tom su slufaju struje u svim cijevima medusobno jednake, Eime proraPun postaje znatno jednostavniji. Tada potencijal svakog uzemljivafa iznosi

gdje su n broj uzemljivafa, a mi,., omjer definiran relacijom (7.205). Pri odredivanju potencijala bilo koje taPke na povrSini zemlje moie se poei od relacije (7.204), s tim da se mjesto mkl postavi omjer mi;, koji je definiran relacijom

gdje je bk udaljenost promatrane tafke od k-tog uzemljivafa. Uzimajubi u obzir utjecaj svih uzemljivafa, potencijal promatrane tafke iznosi

Osim toga, moguCe je provesti pribliian prorafun uzemljenja. Otpor uzemljenja paralelno poloienih uzernljivafa u dubinj od oko 1 m (duljina

a pojedine trake 1 m, medusobni razmak a m, s tim da je -- _< 0,2) moie 1 -

se pribliino odrediti iz formule

gdje F u m2 povrSina pokrivena uzemljivaEem. Za n paralelnih traka s jednakim medusobnim razmacima a povrSina F odreduje se iz formule

F = (n-1)a1 . . . (7.210)

570

Formula za R tafno vrijedi za raspored uzemljivafa unutar kvadrata, tj. kad je (n - 1) a = 1. Npr. pri dvije paralelne trake s razmakom a 0,2 1 formula (7.209) daje oko 25O/o veki otpor uzemljenja od onoga koji se stvarno pojavljuje. Odredivanje tako jednostavnog uzemljenja lako je prema veb navedenim formulama.

Slika 7.130. Sirnetrirni raspored cijevnih uzem1jivai.a

TABLICA 7.1.

Pribliina raspodjela struja u trakastim, paralelno postavljenim uzemljivaEima, n ovisnosti o ukupnom broju traka (udaljenost medu trakama 0,l do 0,2 duljine trake)

Redni broj Ukupni broj u z e m l j i v a r a -- --

uzeml j ivara

1. 50 1 36 28 24 21 1 19 17 14 2. 50 28 22 18 15 14 13 :: I l l 3. - 36 22 16 14 12 11 - 10 9,5 4. - - 28 18 14 10 9 9 i 8 5. - A - 21 15 12 9 1 8 1 7.5

6. A 9 7,5

7. - 13 10 8

8. - 17 12 9.5

9. - 15 11

10. - - 14

Pri odredivanju potencijala potrebno je, nadalje, poznavati struje u pojedinim uzemljivaEima. To je moguCe odrediti na veC opisani naEin. Pribliina raspodjela struje u procentima od ukupne struje moie se odre-

a diti iz tab. 7.1. koja vrijedi za omjer - = 0,l do 0,2. Kad poznajemo struje 1

u pojedinim uiemljivaEima, potencijal na povriini zemlje odredujemo prema (7.200).

Duljina i broj cijevnih uzemljivaea, koji dolaze u obzir za transformatorske stanice niieg napona i one viSeg napona, ako imaju izoliranu nul- I

taEku ili nul-tafku transformatora uzemljenu preko priguSnice, mofe se pribliino odrediti prema dijagramu sa sl. 7.131. Potreban otpor uzemljenja u ovisnosti o struji (lijevi dio dijagrama) odreden je uz zahtjev da napon uzemljivaEa ne bude veCi od 125 V, Sto traie njemaEki propisi za postrojenja koja nemaju neposredno uzemljenu nul-taEku. Desni dio dija- I

grama prikazuje ovisnost otpora uzemljenja o duljini uzemljivaEa, prema (7.175b), za razliEite specifiEne otpore tla. Upotrebu dijagrama prikazat Cemo na primjeru. Neka struja zemnog spoja iznosi I = 20 A, pa je potreban otpor uzemljenja R = 6,l Q. Uz specifiEni otpor tla e = 100 Qm, potrebna duljina cijevnog uzemljivaEa jest 1 = 18 m, kad bi se postavio samo jedan uzemljivaE. Tako dug uzemljivaE neCe biti normalno moguCe izvesti, odnosno izvedba tako dugog uzemljivaEa bila bi skupa. Zbog toga se izvode uzernljivaEi manje duljine. Neka smo se, s obzirom na moguC- nost zabijanja cijevi, odluEili na maksimalnu duljinu uzemljivaEa 1, = 4 m. Ako nema medusobnog utjecaja medu uzemljivafima, te ako napon na uzemljivaEu ne smije biti veCi od 125 V, kroz svaki od njih moCi Ce protjecati struja I, = 5,6 A. Prema tome bit Ce dovoljno n = 4 uzemljivaEa

Radi medusobnog utjecaja, otpor Eetiriju uzemljivaEa neCe biti jednak Eetvrtini otpora jednog od njih, pa dopuStenu struju kroz svaki od uze- mljivaEa treba mnoiiti s korekcionim faktorom 0,85, ako razmak medu uzemljivaEima iznosi pribliino dvostruku duljinu uzern1jivai.a. UzimajuCi u obzir spomenuti korekcioni faktor, potrebno je uzemljivaEa

Svaki proraEun uzemljenja samo je pribliian, jer se provodi uz izvjesna zanemarenja i uz ,pretpostavku konstantnog specifiEnog otpora zemlje, Sto normalno nije ispunjeno. Zbog toga je izvedeno uzemljenje potrebno mjerenjem kontrolirati, pa ga eventualno poboljiati ako ne zadovoliava uvjetima.

C. Izvedba uzemljivara i vodova za tuemljenje

Izvedba ploEastih uzemljivaEa viSe se praktirki ne upotrebljava, jer se isti rezultat moie postiCi sa cijevnim i trakastim uzemljivaEima, a uz manji potroSak metala.

Cijevni uzemljivaEi izvode se od pocinEanih cijevi 1" do 2", od pocin- Eanog okruglog ieljeza (Stapni uzem1jivai.i) promjera I", a u novije vrijeme i od pocinEanih Sipki kriinog presjeka, Sto olakSava zabijanje. Otpor uzemljenja izvedenog Sipkama kriinog presjeka za oko 7010 je veCi od otpora uzemljenja cijevima istog vanjskog promjera, zbog medusobnog djelovanja izdanaka Stapova kriinog profila. Duljina cijevnih i Stapnih uzemljivaEa ovisi u prvom redu o moguknosti zabijanja, dakle o svojstvima zemljiita. Da se taj utjecaj smanji, izvode se posebne konstrukcije uze- mljivaEa koji se sastavljaju nakon zabijanja dijela uzemljivaEa.

Trakasti uzemljivaEi prave se od pociniranih ieljeznih traka presjeka od 100 mmz, a najmanje debljine od 3 mm. Postavljaju se u dubini od oko 1 m (ispod dubine smrzavanja i sugenja), da bi se smanjili troSkovi.

Postavljanje uzemljivaEa od uieta ne preporutuje se, jer je tada povr- Sina izloiena agresivnom utjecaju zemljiSta znatno veCa.

UzemljivaEi od bakra stavljaju se tam0 gdje su velike struje zemnog spoja, zbog moguhnosti veCeg opterehenja, a aluminijski tam0 gdje se zbog agresivnosti tla drugi materijali ne mogu upotrijebiti.

Vodovi za uzemljenje i sabirni vodovi i zvde se od pocinEanog ieljeza (najmanji presjek 50 mm2), bakra (najmanji presjek 16 mmz) i aluminija (najmanji presjek 35 mm". Presjek vodova za uzemljenje treba odabrati prema struji koja se moie pojaviti u sluEaju kvara.

VeliEina struje zemnog spoja u mreiama s izoliranom nul-taEkom ovisi o duljini galvanski spojenih vodova ili kabela sa sabirnicama transformatorske stanice. VeliEina struje po km zraEnog voda moie se pribliino odrediti iz slijedebih formula

U 1 jednostruki vod bez zemnog uieta Iz = ---- 450 A

jednostruki vod sa zemnim uietom IZ = - U 1 A 350

dvostruki vod sa zemnim uietom IZ == A 400

gdje su U linijski napon u kV, a 1 duljina voda u km. Podaci o struji zemnog spoja za kabele navedeni su u tabl. 7.2, 7.3. i 7.4. Sabirni vod uzemljenja dimenzionira se zbog sigurnosti na dvostruku struju zemnog spoja, dok je za ostale vodove mjerodavna struja zemnog spoja.

U mreiama s neposredno uzemljenom nul-taEkom presjek vodova uzemljenja treba odabrati prema struji jednopolnog kratkog spoja.

TABLICA 1.2. Struje zemnog spoja za normatni kabel u A/km

TABLICA 1.3.

Struje zemnog spoja za H-kabel u A/km

Presjek mm?

3 X 10 3 X 16 3 X 25 3 X 35 3 X 50 3 X 70 3 X 95 3 X 120 3 X 150 3 X 185 3 X 240 3 X 300

TABLICA 1.4.

Struje zemnog spoja za jednoiilni uljni kabel u AFm

Nazivni napon

Presjek rnm2

3 X 16 3 X 25 3 X 35 3 X 50 3 x 70 3 X 95 3 X 120 3 X 150 3 X 185 3 x 240 3 X 300

6 kV

0,40 0,45 0,60 . 0.65 0,71 0,78 0,87 0,96 1,06 1,20 1,33 1,49

TABLICA 7.5.

DopuStene struje optere6enja za vodove uzemljenja

Presjek mmr

50 70 95

120 ' 150 185 240 300 400 500

N a p o n

10 kV

0.62 0,73 0,78 0,98 1,12 1,20 1,30 1.41 1,50 1,61 1,78 1,94

15 kV

1,63 1,88 2.08 2,40 2.77 2,97 3,27 3,54 3,87 4,32 4,70

U tab. 7.5. navedene su dopuitene struje za pojedine presjeke. Nave- deni su podaci o trajno dopuitenirn strujama (za mreie s izoliranom nul- taEkom i za mreie s uzemljenjem preko priguinice) i o dopuitenim strujama za vrijeme 1 sekunde (za mreie s direktno uzemljenom nul-taEkom). Odredivanje dopuitene struje za druga vremena trajanja vrSi se na isti nafin kao za sabirnice i strujne transformatore.

Pr i izvedbi zaititnog uzemljenja treba voditi raEuna o slijedekem:

Uzemljiti sve metalne dijelove koji u normalnom pogonu nisu pod naponom, a mogu pod njega dofi u sluEaju kvara bilo radi direkt~log dodira, bilo radi preskoka luka.

N a p o n

Presjek mm2

16 25 35 50 70

100 200

RuEna kola i sliEne uredaje za upravljanje ne treba posebno uzemlji- vati, ako su s uzemljenim aparatom galvanski vezani. Ako pak kao veza izmedu ruEnog kola i aparata sluii lanac, uie, osovina ili sl., Sto moie doki u dodir s elektriEnim lukom, potrebno je i ruEno kolo i sliEne uredaje uzemljiti.

45 kV

7,20 8,46 9,06 9,54

10,05 10,50 11,40 12,24 13,50 -

15 kV

- 0,87 0,95 1,03 1,22 1,36 1,50 1,60 1,77 1,90 2,lO

20 kV

- 2.18 2.45 2,83 3,27 3,50 3,80 4,lO 4,50 4,95 5,55

20 kV

- - 1,20 1,31 1,42 1,67 1,81 1,96 2,lO 2,25 2.50 -

30 kV

- - 3,lO 3,60 4.00 4,23 4,65 5.00 5,40 5,94 6,54

60 kV

- 9,OO 9,45

10,59 11,lO 11,70 12,54 13.38 14,70 -

Trajno dopuitena struja u A DopuStena struja kroz 1 s u kA

110 kV

- -

13.20 14,40 15,OO 15,60 16,80 18,OO 19,50 20,70

Cu

150 200 250 350 - - -

Fe

- - - 3,O 4,5 6,O

12,5

Fe

- - - 100 175 200 300

220, kV

- - - - -

24,OO 24,OO 24,OO 24,60 26,40

Al

- 160 200 250 - -

A1

- 2,s 3,5 5,O 7.0

10iO 20,O

Cu

2,s 4,O 535 8,O

11,5 16,O 32.5

Treba uzemljiti jednu od sekundarnih stezaljki strujnih transformatora. UobiEajeno je da se uzemljuje stezaljka na strani Stikenog dijela postrojenja, odnosno na strani dijela postrojenja za koje strujni transformator vrSi mjerenje.

Treba uzemljiti jednu od sekundarnih stezaljki dvopolno izoliranih naponskih transfbrmatora. Treba voditi raEuna o tome, da u rasklopnom postrojenju budu na svim naponskim transformatorima uzemljene stezaljke koje odgovaraju istoj fazi, jer bi inaEe moglo doCi do dvostrukog zemnog spoja. U slogu jednopolno izoliranih naponskih transformatora dovoljno je uzemljiti nul-taEku, ako naponski transformatori ne sluie sin- hronizaciji. Ako s e medutim preko naponskih transformatora vrSi kontrola sinhronizma, uzemljuje se jedna faza na niskonaponskoj strani, ali na svim slogovima naponskih transformatora ista faza.

Za uzemljenje aparata koji su smjeSteni na ieljeznoj konstrukciji ili ieljeznim stalcima moie se upotrijebiti sama ieljezna konstrukcija ili stalak, ali samo onda ako su spojevi na konstrukciji zavareni ili tako spojeni vijcima, da postoji dobra i sigurna galvanska veza.

Armatura u ieljezno-betonskoj konstrukciji moie posluiiti kao vod za uzemljenje, ako armatura ima dovoljan presjek, te ako je zavarivanjem ili vijcima osigurana dobra galvanska veza.

Dijelovi koje treba uzemljiti moraju biti spojeni s uzemljivaEem neposredno ili preko sabirnog voda. Ne smiju se, medutim, dijelovi koje trebz uzemljiti spajati u seriju.

OSMO POGLAVLJE

POMOCNI STRUJNI KRUGOVI I POMOCNI UREDAJI

8.1. KONTAKTI I POMOCNI RELEJI

Osim glavnih strujnih krugova, onih za mjerenje i zaStitu, u rasklopnim postrojenjima postoji niz pomoknih strujnih krugova, koji sluie za upravljanje, signalizaciju i blokiranje. Da bi rasklopno postrojenje ispravno funkcioniralo u pogledu zaStite i upravljanja, od velike su vainosti dobro projektirani, izvedeni i uzdriavani pomoCni strujni krugovi.

#/>(on; konluX/ s ou/bmalsk,m Slika 8.1. Automatski i poluauto- vmcb~km ~p&elnipo.bio/

matski kontakti pomoCnih strujnih krugova

/zb/in,'h(on/ok/ s uu/omc&.k,m vmhnjem u sredn/i'poich;

Uz pomoCne strujne krugove izvode se i posebne izvedbe kontakata, Eiji su simboli prikazani na sl. 8.1. Tu spadaju kontakti s ruEnim i automatskim vrakanjem u poEetni poloiaj, te izbirni kontakti s automatslrim vrakailjem u srednji poloiaj. Pod poluautomatskim kontaktima razumijevamo one koji se ruEno vraCaju LI poPetni poloiaj.

Za posredovanje pri prijenosu impulsa zaStitnih releja na uredaje za upravljanje i signalizaciju upotrebl javaju se pomokni releji, jer kontakti zaStitilih releja (radi potrebne osjetljivosti) nisu tako izvedeni da bi mogli


izdriati potrebne struje (npr. za isklapanje i uklapanje sklopke), niti imaju (zbog istog razloga) dovoljno kontakata da bi mogli izvrSiti potreban broj radnji. L Prema tomel_a3moC_nL$-re1ejem povekava ae, uklopna (odnosno isklopna) snaga zaStitnog releja, uz istovremeno povefanje broja 'pomthihstrujnih krugova na koje treba da djeluje zaStitni relej. .- Aka jepotrebno izvodi se pomo6ni relej s optiEkom signalizacijom, da bi se moglo ustanoviti koji je od njih djelovao.

Radi ilustracije prikaiimo jednu od izvedaba pomofnih releja koji ima .padalicu (kao optifki signal), jedan poluautomatski, dva automatska i jedan prolazni kontakt (sl. 8.2). Padalica ima na prednjoj strani tri razli- Eito oznacena polja, od kojih je samo jedno vidljivo kroz otvor na kuCiStu releja. Padalica je spojena s ,kotvom releja, pa kad svitak, releja nije uzbuden, kroz otvor na ku6iStu releja vidi se crno polje (sl. 8.2). Treba

6 1 3 9 1 4 f O 4 7 3

Slika 8.2. Shema spoja (prikazana na dva narina) i pokazivanje padalice pomofnog releja - normalni poloiaj

(neuzbudeni svitak)

Slika 8.3. Shema spoja (prikazana na dva naeina) i pokazivanje padalice pomofnog releja - poloiaj neposredno

nakon djelovanja

napomenuti da je crno obojeno i kuCiSte releja, pa se polje padalice ne opaia. Kad se svitak uzbudi i privufe kotvu, padalica se postavi tako da se kroz otvor na kuCiStu vidi bijelo polje s crvenom crtom u sredini (sl. 8.3). U tom poloiaju ostaje padalica sve dok se pritiskom na dugme ne potvrdi (kvitira) relej. Potvrdom releja padalica se postavlja tako da f e se na otvoru pojaviti bijelo polje, Sto znaEi da je svitak joS uzbuden.

Ako je u meduvremenu - izmedu uzbude svitka i potvrctivanja - prekinut dovod struje uzbudnom svitku, padalica 6e se potvrdivanjem (kvitiranjem) postaviti tako da be se na otvoru pojaviti crno polje, kao u pofetnom poloiaju. To 6e se dogoditi i kad nakon potvrdivanja dode do prekida dovoda struje uzbudnom svitku.

I

6 f 3 9 1 4 R C . 7 3

Slika 8.4. Shema spoja (prikazana na dva narina) i pokazivanje padalice pomoknog releja - poloiaj nakon

potvrde (kvitiranja)

Poluautomatski kontakt vezan je s dijelom koji se pomiEe nakon uzbude svitka, a vraCa se u poEetni poloiaj kvitiranjem. Potvrdivanjem se dakle prekida strujni krug (zatvoren preko kontakata 5 i 3), koji je nakon uzbude svitka zatvorio poluautomatski kontakt. Takvi kontakti koriste se za one strujne krugove koje ielimo imati ukljuEene od trenutka djelovanja releja do potvrde releja npr. za akustiEku ili optifku signalizaciju njegova djelovanja.

Slika 8.5. Shema releja s padalicom (signalni re-

Automatski kontakti zatvaraju se pomakom kotve i ostaju zatvoreni sve do prekida struje kroz uzbudni svitak. Mogu se upotrijebiti npr. za isklapanje sklopke.

Prolaznim kontaktom kratkotrajno se zatvara strujni krug pomakom kotve, a vraha se u poEetni poloiaj potvrdom releja. Kratkotrajno zatva-

ranje strujnog kruga dovoljno je da bi proradio neki drugi relej. Takav I se kontakt normalno upotrebljava za akustitku signalizaciju (truba).

Naravno da se pomofni releji izvode i bez signalizacije djelovanja i s raznim brojem i raznim vrstama kontakata.

Osim u kombinaciji s pomoCnim relejem, izvodi se posebno relej s padalicom (signalni relej). Jedna od takvih izvedaba prikazana je na sl. 8.5. Padalica G ima tri polja: crveno, bijelo i crveno-bijelo. Na otvoru releja, kad on nije uzbuden, vidi se bijelo polje. Kad zaStitni relej proradi i zatvori kontakt D, uzbudit Ce se svitak A koji Ce povuCi polugu padalice i zatvoriti lrontakte trube H. Na otvoru releja pokazat Ce se crveno polje. Signal trube upozqrit Ce osoblje da je doglo do neke promjene, a crvenim poljem bit Ce oznaEeno mjesto te promjene. Pritiskom na dugme F pomaknut Ce se kontakt C na desno, Sto Ce prekinuti strujni krug svitka A, a zatvoriti strujni krug svitka B, koji Ce sada privuCi polugu padalice, pa Ce se na otvoru pokazati crveno-bijelo polje. Takvo stanje ostat Ce sve dok je zatvoren kontakt D. Otvaranjem kontakta D vraCaju se padalica i kontakt C u poEetni poloiaj. Kontakt E sluii za kontrolno ispitivanje spremnosti releja za djelovanje.

f l 8.2. POMOCNI STRUJNI KRUGOVI SKLOPKE

1:; I A. Pogon za upravljanje

Slika 8.6. Shema spoja upravljanja sklopke. magnetskim pogonoln

I 11

MehaniEki impuls za isklapanje daje primarni relej, dok u sluEaju upotrebe sekundarnih releja uvijek imamo elektriEni impuls. Prema tome tada se moie sklopka isklopiti i iz daljine, za Sto je dovoljno zatvoriti strujni krug za isklapanje.

Nasuprot tome uklapanje se moie vrSiti i samo rutno. Takav naEin pogona, medutim, dolazi u obzir samo za manje sklopke, jer za veCe je potrebna znatna snaga za uklapanje i natezanje pera. Zbog toga se u velikoj veCini sluEajeva uklapanje vrSi magnetskim, pneumatslrim ili motornim pogonom.

Uklapanje magnetom ne vrSi se neposredno tipkalom (radni kontakt s automatskim vraCanjem u poEetni poloiaj), nego preko sklopnika (sl. 8.6) koji ukljuEuje i iskljuEuje svitakza uklapanje. Upotreba sklopnika neophodna je, jer je za uklapanje magnetom potrebna velika struja, pa bi bez sklopnika kontakti tipkala bili preopterekeni. -Na_+..8,6. prikazano je stanje pri isklopljenoj sklopci. x i s k o m na tipkalo uzbuduje s e svitak PI sklopnika, koji zatvara kontakt skXpXika--preko kojegase..zatvaraju strujni krugovi za magnetski pogon sklopke (uz) i svitak S. Nakon uklapanja sklopke svitak S vraCa sklop,nik u poEetni poloiaj. Istodobno s uklapanjem sklopke svitak U, nateie pero (P), pa je sklopka odmah spremna

Sklopka po svojoj funkciji mora imati uredaj za automatsko isklapanje. Impuls za djelovanje tog uredaja daje se mehaniEki ili elektrifki, ali se isklapanje vrSi energijom akumuliranom u peru (za vrijeme ukla-

Slika 8.7. Shema spoja upravljanja sklopke komprimiranim zrakom (samo uklapanje, isklapanje perom)

panja) ili u komprimiranom zraku. Akumuliranje energije za isklapanje neophodno je potrebno da se osigura isklapanje sklopke u svakom slufaju.

l i i U slueaju nufde moie se i ruEno dati impuls za isklapanje sklopke, ako jll je veC ranije akumulirana energija za isklapanje. ill

za isklapanje. Dovoljno je uzbuditi svitak I pritiskom na isto tipkalo, da bi se oslobodio zapor koji ne dopuSta otvaranje sklopke.

Na sl. 8.7, ulogu svitka U, preuzima cilindar sa stapom za pogon s kom- primii-anim zrakom, pomoCu ko'jega se vrSi uklapanje, s istodobnim nate- zanjem pera. Isklapanje vrSi pero nakon oslobodenja zapora. Svitak za uklapanje (U) otvara ventil za dovod komprimiranog zraka u cilindar.

I za uklapanje i za isklapanje moie se upotrijebiti komprimirani zrak (sl. 8 4 , pa tada nije potrebno pero za isklapanje, jer je u komprimiranom zraku akumulirana potrebna energija.

Upotreba motornog pogona treba dva pera: za uklapanje (P,) i za isklapanje (P,). Na sl. 8.9. prikazan je takav pogon neposredno nakon isklapanja sklopke, kad se preko kontakata mehaniEki vezanih s osovinom motora ukljufuje istosmjerni motor, koji nateie pero P,. Kad je pero P,

! I

I nategnuto prekida se dovod struje motoru i per0 je spremno za uklapanje, koje se vrSi oslobadanjem zapora pomoku svitka U. Uklapanje se dakle vrii akumuliranom energjjom pera P,, koje istodobno nateie pero PI za isklapanje. Motor je prikljuEen na bateriju preko zaititne sklopke. Takav naEin pogona moguhe je izvesti i za ruEni pogon. Tada se rufno, preko pogodno 'izvedenog prijenosa, navija pero za uklapanje (P,), Sto svakako znatno dulje traje nego uz upotrebu motora.

I- - Slika 8.8. Shema spoja upravljanja sklopke

komprimiranim zrakom

I I

Slika 8.9. Shema spoja upravljanja sklopke motornim pogonom

Koji Ce se od pogona upotrijebiti ovisi u prvom redu o tome da li ee se u rasklopno postrojenje postaviti pneumatske sklopke ili neki drugi tip sklopaka.. Ako se postave pneumatske sklopke, najpovoljnije je izvesti .pogon s komprimiranim zrakom, jer su za gaSenje luka potrebni kom- presorski uredaj i razvod zraka. Ako se postavljaju sklopke ostalih izvedaba, treba detaljnije prouEiti pitanje izbora pogona sklopaka i rastav- IjaEa, pa se odluEiti za jedan od opisanih naEina pogona. Treba spomenuti da magnetski pogon dolazi u obzir najEeSCe za manje sklopke i manja rasklopna postrojenja.

B. Sheme spoja upravljanja

Kao uredaj za upravljanje moie posluiiti sklopka s izbirnim kontaktom (sl. 8.10), tipkalo (sl. 8.11) i komandno-potvrdna sklopka, koja he biti opisana u poglavlju o povratnom javljanju.

Slika 8.10. Strujna shema upra- Slika 8.11. Strujna shema upravlja- vljanja sklopkom pomoCu nja sklopkom pomoCu tipkala

izbirne sklopke

U svim sluEajevima strujni krugovi svitaka za upravljanje spojeni su preko kontakata na signalnoj sklopki, koja je mehaniEki povezana s osovinom sklopke. Spajanje preko kontakata signalne sklopke onemo- guhuje ukljuEivanje svitka za uklapanje kad je sklopka uklopljena (sl. 8.10). Osim toga spajanjem preko kontakata signalne sklopke omoguteno je (sl. 8.11) da se istom operacijom (pritiskom na tipkalo) izvrSi i uklapanje i isklapanje.

. Sheme na sl. - 8.10. - - - - i 8.11. zapravo su strujne sheme spoja pogona za u'prZVljZiiij6, te one na pojednostavnjen naEin prikazuju sheme djelovanja, bez obzira o kakvom se pogonu za upravljanje radi.

Slika 8.12. Jednopolno (a) i dvopolno (b) prekidanje strujnih krugova za upravljanje

Da se izbjegne opasnost krivog djelovanja zbog premoStenja kontakata I tipkala, upotrebljava se dvostruko prekidanje strujnih krugova (sl. 8.12b).

Normalno se uzemljuje jedan pol akumulatorske baterije, pa ire u sluiraju zemnog spoja kao na sl. 8.12a doiri do uklapanja (ako je sklopka isklopljena), odnosno do isklapanja sklopke (ako je uklopljenja) i bez pritiska na tipkalo. Dvostrukim prekidanjem strujnih krugova - izvedenim kao

1 ' na sl. 8.12b - do pogreSnog djelovanja neire dolaziti ni u sluiraju zemnog I spoja na instalaciji. Treba naglasiti da su kontakti tipkala medusobno

mehaniEki spojeni (na Sto ukazuje crtkana linija koja spaja tipkala).

Slika 8.13. Jednopolno (a) i dvopolno (b) prekidanje strujnih krugova za upravljanje s tipkalom i kontaktima zaStite

Isti svici za upravljanje sluie za pogon sklopke i u sluiraju djelovanja za8tite. Zbog toga se paralelno s tipkalom (ili izbirnim kontaktom) spajaju i kontakti zaStitnog releja, odnosno kontakti pomoirnog releja, ako zaStita ne djeluje neposredno na pogon za upravljanje. Na sl. 8.13. prikazana je strujna shema spoja upravljanja sklopkom s jednostrukim i dvostrukim prekidanjem strujnih krugova.

C. Sheme spoja povratnog javljanja

Zadatak povratnog javljanj a jest da signalizira poloiaj sklopke. Ta signalizacija mora biti tako izvedena da se poloiaj sklopke moie nedvo- smisleno utvrditi. Zbog toga se kao kontakti za povratno javljanje upotrebljavaju kontakti signalne sklopke, koja je mehaniirki spojena s osovinom sklopke. Osim toga se smatra da nije dovoljno pouzdana signalizacija koja se moie ostvariti prekidom strujnog kruga za povratno javljanje, jer do prekida strujnog kruga moie doiri i zbog kvara. Ne moie se npr. smatrati pouzdanim povratnim javljanjem ono pri kojem bi upaljena iarulja oznairavala da je sklopka ukljuirena, a ugaSena da je iskljueena, jer bismo u sluiraju izgaranja iarulje mogli biti krivo informirani.

ObiEno se upotrebljavaju slijedeiri naEini povratnog javljanja: a) Pomoiru dvije iarulje (sl. 8.14), od kojih jedna (obiirno crvena)

svijetli kad je sklopka ukljuirena, a druga (obiEno zelena) kad je iskljufena. Ukoliko ne gori nijedna od ?arulja, znak je da je barem jedna pregorjela. Ovaj naEin nalaziino samo u starijim postrojenjirna.

b) Pomoiru pokazivaEa poloZaja (sl. 8.15). Takav pokaPvaE se sastoji od metalne okrugle ploirice i dva elektromagneta, koji su medusobno okomito postavljeni. Obojena linija na ploEici postavi se okomito (ako je sklopka ukljuirena) ili horizontalno (ako je iskljuirena). Ukoliko nestane napona u strujnom krugu elektromagneta, djelovanjem pera ploirica ire se postaviti tako da obojena linija zatvara kut od oko 45O s horizontalom.

c) Sa komandno-potvrdnom sklopkom. U tu svrhu upotrebljavaju se sklopke posebne konstrukcije, koje nazivamo komandno-potvrdnim sklopkama, jer sluie ne samo za povratno javljanje (potvrdivanje izvrSene komande), vet i za upravljanje.

Slika 8.14. Shema spoja povratnog javljanja pomo6u dvije iarulje (nacrtani su i

strujni krugovi upravljanja)

Jedna od takvih izvedaba jest komandno-potvrdna sklopka sa imirkavim svjetlom (sl. 8.16). Kontakti su mehaniirki spojeni na osovinu komandno-potvrdne sklopke. Osovina se zakreire pomoCu ruEice u kojoj je smjeStena iarulja, a koja moie biti prilrljuirena na konstantan napon (+) ili na promjenljiv napon (imirkavo svjetlo + 2). Na ruirici se nalazi otvor kroz koji se vidi svjetlo iarulje. Na sl. 8.16. prikazano je stanje nakon isklapanja sklopke, Eemu odgovara i poloiaj ruEice (R), a signalna iarulja svijetli konstantnim intenzitetom. Ako se ieli uklopiti sklopku potrebno je ruiricu, kojom se zakreire i osovina komandno-potvrdne sklopke, zakrenuti za 90° (sl. 8.17a, poloiaj 2). Tim se zakretanjem poloZaj uirinske sklopke nije promijenio, ali je signalna iarulja prikljuirena na promjenljiv napon, Sto uvijek znairi da poloiaj komandno-potvrdne sklopke ne odgovara poloiaju uirinske sklopke. Da bi se uklopila uirinska sklopka potrebno je jog dalje zakrenuti ruEicu (sl. 8.17a, poloiaj 3), da bi se zatvorio strujni krug svitka za ulrlapanje. UEinska sklopka ire se zatvoriti, kontakti ire se signalne sklopke, vezane uz njezinu osovinu, pomaknuti, pa Ce iarulja zasvijetliti konstantnim intenzitetom (poloiaj 4); St0 ire biti znak da je uklapanje izvrseno. IspuStanjem ruEice ona ire se postaviti

u okomit poloiaj (poloiaj 5), iarulja ke gorjeti konstantnim intenzitetom, jer poloiaj ruEice odgovara poloiaju ufinske sklopke. Isklapanje se vrSi analognim zahvatima, i t0 je prikazano na sl. 8.17b.

Izvode se i komandno-potvrdne sklopke u tamnom spoju (sl. 8.18) u kojih upaljena iarulja znaEi da poloiaj rufice na komandno-potvrdnoj sklopki ne odgovara poloiaju uEinske sklopke. UgaSena iarulja, nasuprot tome pokazuje poklapanje poloiaja rufice i ufinske sklopke, Da se donekle izbjegne nesporazum do kojega bi moglo doCi u sluEaju izgaranja signalne Zarulje u kuCiStu komadno-potndne sklopke, postavljaju se po dvije

t

Slika 8.15. Shema spoja povratnog javljanja pomoCu pokazivaEa poloiaja (nacrtani

su i strujni krugovi upravljanja)

paralelno spojene iarulje. U istom kuCiStu smjeStena je osovina spojena s ruEicom i osovina spojena s tipkalom (na sl. 8.18. te dvije osovine prikazane su odvojeno), pa su za promjenu poloiaja uEinske sklopke potrebne

Slika 8.17. Poloiaji ruEice prilikom uklapanja (a) i isklapanja (b) komandno-potvrdne sklopke sa

irnirkavim svijetlom

Slika 8.16. Shema spoja povratnog javljanja i upravljanja pomoCu komandno-potvrdne sklopke sa imirkavim svijetlom

Slika 8.18. Shema povratnog javljanja i upravljanja pomofu komandno-potvrdne sklopke

u tamnom spoju

dvije operacije: zakretanje rufice i pritisak na tipkalo. Shema spoja na sl. 8.18. prikazuje stanje kad je uEinska sklopka isklopljena, t e kad se ruEica nalazi u poloiaju zisklopljenocc. To stanje odgovara i sl. 8.19a -

Slika 8.19. Poloiaj rufice kornandno-potvrdne sklopke u tamnom spoju prilikorn uklapanja (a) i isklapanja (b)

poloiaju 1. Da bi se uklopila uEinska sklopka potrebno je zakrenuti ruEicu komandno-potvrdne sklopke (poloiaj 2 na sl. 8.19a), pa Ce se upaliti iarulje, jer poloiaj ruEice ne odgovara poloiaju sklopke. Tada su medutim zatvoreni kontakti kruga za uklapanje na osovini spojenoj s ruficom, pa I

je potrebno samo pritisnuti tipkalo (poloiaj 3) da i cijeli strujni krug svitka za uklapanje bude zatvoren. Pritiskom na tipkalo gasi se signalna iarulja, da bi se ponovo upalila knd e zntvore kontakti ufinske sklopke (poloiaj 4 I. OtpuStanjem tipkala konaEno se signalna iarulja gasi (polo- i a j 5). 111ialogno se postupa pri isklapanju (sl. 8.19b).

Slika 8.20. Poloiaj rufice i signalizacije nakon automatskog

6) f 2 fl 3 isklapanja ufinske sklopke za dvije izvedbe komandno-po-

tvrdnih sklopaka

Ako dode do automatskog isklapanja sklopke djelovanjem zaitite, komadno-potvrdna sklopka registrirat Ce tu promjenu imirkavim svjetlom (sl. 8.20a), odnosno paljenjem iarulja (sl. 8.20b).

588

Da se postigne intermitirajute svjetlo na signalnoj iarulji u komandno- potvrdnoj sklopki sa imirkavim svjetlom, potrebno je postaviti poseban relej za imirkavo svjetlo. Jedna od izvedaba prikazana je na sl. 8.21. Treba medutim napomenuti da postoji niz izvedaba takvog releja.

I 1 - Slika 8.21. Shema spoja releja za

irnirkavo svijetlo

Zatvaranjem kontakta c releja za imirkavo svjetlo (sl. 8.21) strujni krug iarulje zatvoren je preko svitka releja A, pa iarulja ne dobiva pun napon. Svitak A prebacit Ce medutim kontakt a, pa fe se zatvoriti strujni krug svitka B, koji Ce privuCi iivin relej u horizontalni poloiaj, Sto omogukuje zatvaranje strujnog kruga preko kontakata iivinog releja i do ukljuEenja iarulje na pun napon, jer je sabirnica + 2 neposredno spojena sa sabirnicom +. Takvim spajanjem medutim premoSten je svitak A, pa se njegovi kontakti vrafaju u poEetni poloiaj, a cijeli proces poEinje ispof etka.

D. Ponovno uklapanje sklopke

VeCi dio kratkih spojeva u mreiama pojavljuju se kao prolazni kratki spojevi u obliku elektriEnog luka. Isklapanjem sklopke na strani napajanja luk fe se na mjestu kratkog spoja ugasiti, a zrak Ce se nakon gaSenja luka unutar vrlo kratkog vremena (nekoliko desetinki sekunde) deionizirati. Ako se tada ponovno ukljufi sklopka na strani napajanja, kratki spoj se obiEno neCe viSe pojaviti. Kratkotrajnu beznaponsku pauzu potroSaEi neCe ni osjetiti, ako ne traje dulje od oko 0,5 sekunda. Kad iskljuEei1i vod spaja elektrane, beznaponska stanka nepovoljno utjeEe na odrianje sinhronizma, koji se moie najEeSCe odriati tek ako su elek-

Slika 8.22. Shema djelovanja releja za automatsko brzo ponoyno tropolno uklapanje sklopke

trane spojene preko viSe vodova, od kojih je jedan kratkotrajno isklopljen. Povoljniju situaciju s obzirom na odriavanje sinhronizma imamo ako se u sluraju jednopolnog kratkog spoja kratkotrajno isklopi samo onaj pol sklopke koji odgovara fazi. na kojoj je hastao kratki spoj. Za to su potrebni posebni pogoni za svaki pol sklopke.

Slika 8.23. Strujna shema releja za automatsko brzo ponovno tropolno uklapanje sklopke

Postavljanje specijalnih releja omogu6uje ponovno uklapanje sklopke. Izvode se releji za samo tropolno uklapanje, te releji za jednopolno i tropolno ponovno uklapanje. Opisat Cemo jednu izvedbu takvih releja, da se vidi kakve sve zahtjeve treba da ispuni takav relej.

Na sl. 8.22. prikazana je shema djelovanja, a na sl. 8.23. strujna shema releja za tropolno ponovno uklapanje. Poloiaj kontakata releja odgovara stanju kad je zbog djelovanja zaStite sklopka isklopila. Preko kontakta s, na signalnoj sklopki urinske sklopke uzbudeni su releji A i B. Relej B

I brie djeluje nego relej A, pa Ce se prije otvoriti kontakt b, nego Sto 6e se zatvoriti kontakt a,. Djelovanjem releja B preklopit 6e se osim toga konktakt b,,, pa 6e se nabijeni kondenzatori izbijati preko otpora R i

I namota releja, jer Ce namot releja B biti odvojen od napajanja otvaranjem kontakta a,. Trajanje izbijanja ovisno je uz zadani otpor R o kapacitetu kondenzatofa, pa promjena kapaciteta predstavlja moguCnost ude- Senja trajanja beznaponske stanke. Kad se naime kondenzatori izbiju prestaje napajanje releja B i zatvara se kontakt b?, Eime se zatvara strujni krug svitka releja D. Zatvaranjem kontakta d, i d, uzbuduje se svitak za uklapanje U, Sto je dovoljno za ponovno uklapanje sklopke. Djelo- vanjem releja D zatvara se i kontakt dl, koji zatvara strujni krug releja C'. Relej C ima dva namota, C' i C", u kojeg je posebnim mehanizmom postignuto da poslije prekida napajanja jednog od namota relej ne mijenja , poloiaj. Zbog djelovanja releja C' otvara se kontakt c, Eime je prekinut krug napajanja releja A i B, da bi se sprijeeilo drugo ponovno uklapanje ako bi sklopka ponovno isklopila, Sto bi znaEilo da kratki spoj nije elimi- niran i pored kratkotrajnog prekida napajanja. Da bi se relej zaponovno uklapanje pripremio za slijedehe djelovanje, vremenski relej E prikljuren je na sekundarne namote naponskih transformatora, pa se nakon ponovnog uklapanja uzbuduje namot tog releja preko zatvorenih kontakata s, i c, (c, je zatvoren djelovanjem releja C'). Nakon udeSenog vremena (u ovisnosti o vremenu djelovanja zaStite, jer djelovanje releja E treba da bude dulje od vremena djelovanja zaitite) zatvorit 6e se kontakt e. To 6e uzbuditi relej C", koji Ce kontakte c,, c, i c, vratiti u poEetni poloiaj, te Ce relej biti spreman za ponovno uklapanje, ako bi tada doSlo do ispada sklopke.

Prema tome, ako zaStita nakon ponovnog uklapanja ponovno djeluje sklopka Ce isklopiti, ali neCe doCi do drugog ponovnog uklapanja, jer Ce kontakt c, biti otvoren, budufi da joS nije proradio relej E.

Uredaj za ponovno uklapanje ne smije djelovati nakon ruEnog isklapanja sklopke. To osigurava kontakt t, na tipkalu (ili na komandno-

Slika 8.24. Shema djelovanja releja za automatsko brzo ponovno jednopolno i tropolno uklapanje

potvrdnoj sklopki) Eijim se zatvaranjem uzbuduje relej C' i otvara kontakt c , , Sto onemoguCuje zatvaranje strujnih krugova za relej A i B.

Namjerno blokiranje releja za ponovno uklapanje provodi se preklopkom p, koja zatvara strujni krug releja G. Zatvaranjem kontakta g, otvara se kontakt c,, Sto onemoguCuje ponovno uklapanje. Relej C ne moie se vratiti u poEetni poloiaj, jer je strujni krug releja E prekinut otvaranjem kontakta g,.

Koiltakt d,, koji se zatvara prilikom svakog ponovnog uklapanja, uzbuduje elektromagnetski brojaE F, koji registrira broj ponovnih uklapanja.

Na sl. 8.24. prikazana je shema djelovanja, a na sl. 8.25. strujna shema releja za automatsko brzo ponovno jednopolno i tropolno uklapanje sklopke. Relej je spojen tako da u sluEaju jednopolnog kratkog spoja dolazi do jednopolnog isklapanja i jednopolnog ponovnog uklapanja, a u sluEaju dvopolnog i tropolnog kratkog spoja do tropolnog isklapanja i tropolnog ponovnog uklapanja. U oba je slufaja medutim ponovno definitivno isklapanje tropolno. Uredaj prikazan na sl. 8.24. i 8.25. sastoji se od dijela za tropolno ponovno uklapanje, koji je vet opisan, i dodatnog dijela za jednopolno ponovno uklapanje. Poloiaji kontakata signalne sklopke spojene s uEinskom sklopkom crtani su za poloiaj otvorene uEinske sklopke.

U sluEaju jednopolnog kratkog spoja faze R zatvorit Ce se kontakt z, zaStitnog releja, pa ke se preko kontakta r, uzbuditi svitak IR za isklapanje pola R (moramo naravno zamisliti da je tada sklopka uklopljena). Zbog istog razloga uzbudit Ce se i svitak releja L, zbog Eega Ce se zatvoriti kontakt 1, i uzbuditi svitak releja V, koji Ce zatvoriti kontakt v,. Zatva- ranjem kontakta v, spajaju se paralelno kondenzatori koji su prikljuEeni na kontakt b, , pa se postiie dulja beznaponska stanka pri jednopolnom ponovnom isklapanju, jer se otvaranjem pola R uEinske sklopke zatvara kontakt r, preko kojega se uzbuduju svici releja A i B, zbog Eega dolazi do ponovnog uklapanja na vef opisani naEin. Nakon izvrgenog ponovnog uklapanja ne mogu se uzbuditi releji A i B sve dok se ne zatvori kontakt e vremenskog releja E. Kroz sve je to vrijeme svitak releja G bez struje zbog otvorenog kont3kta c,, pa ako dode do ponovnog djelovanja zaStite isklopit f e sva tri pola sklopke, jer f e se uzbuditi sva tri svitka za isklapanje (IH, IS i IT) preko zatvorenih kontakata g, i g, i pored zatvaranja samo jednog kontakta zaStitnog releja (z,, z, ili z,).

Ako nastupi dvopolni kratki spoj npr. izmedu faza R i S zatvorit f e se kontakti z, i z?, te uzbuditi releje L i fill. Preko kontakta m, bit Ce tada uzbuden i svitak IT, pa Ce biti isklopljena sva tri pola sklopke, dok fe preko kontakata l,, m,, l?, m, i ml biti premogten relei V, pa Ce vrijeme ponovnog isklapanja biti krafe, jer f e na kontakt b, biti prikljuEen samo dio kondenzatora. Ponovno uklapanje izvrSit de se tropolno, jer su kontakti r,, s, i t, na signalnoj sklopki zatvoreni. Komandu za ponovno uklapanje dat Ce kontakti r,, s, i t,.

Ako se nakon jednopolnog ili dvopolnog isklapanja dogodi da uredaj za ponovno uklapanje ne djeluje, potrebno je Eim prije isklopiti i ostala dva pola. Da se to osigura, predviden je vremenski relej U, koji se uzbuduje preko kombinacije kontakata r,-r;, s,-s, i t,-t, za svako jednopolno i dvopolno isklapanje. Nakon udeSenog vremena, koje je dulje od vremena za ponovno uklapanje, zatvara se kontakt u i uzbuduje svitak releja H, koji zatvara kontakte h,-h, Eime se daje komanda za isklapanje joS preostalih polova uEinske sklopke.


RuEno uklapanje vrSi se preko tipkala i kontakata k, i k, (dvopolno prekidanje), istodobno se zatvara i kontakt k,, koji blokira relej za pollovllo uklapanje. Rufno isklapanje (uvijek tropolno) vrSi se preko kontakta k,, preko kojega se uzbuduje svitak releja H. Zatvaranjem kontakata h,, h, i h, dolazi do djelovanja svitaka za isklapanje, a preko kontakta h, blokira se opet relej za ponovno uklapanje.

E. Signalizacija isklapanja sklopke

Nadzorno osoblje u rasklopnom postrojenju treba da bude upozoreno kad isklopi sklopka, zbog djelovanja releja. Vizuelni signal (imirkavo svjetlo, promjena boje iarulje, paljenje svjetla) nije dovoljno upozorenje, jer se moie opaziti samo kad se gleda na dio gdje se ta promjena dogodila. Zbog toga se za javljanje isklapanja sklopke upotrebljava i akustiEka signalizacija (najEeSCe truba), kojom je osoblje upozoreno da je do510 do promjene, pa se tek pregledom vizuelnih signala moie ustanoviti i mjesto nastale promjene.

Slika 8.26. Shema spoja signalizacije ispada sklopke

Signalizacija se aktivira prolaznim kontaktom (kontakt c na sl. 8.26) na signalnoj sklopki uEinske sklopke. Zatvaranje toga kontakta dovoljno je da uzbudi relej D, koji zatvara preko kontakta d strujni krug trube T. Truba ostaje ukljuEena i nakon otvaranja prolaznog kontakta, jer strujni krug releja D ostaje zatvoren preko kontakta d. Truba fe ostati ukljuEena sve dok se pritiskom na tipkalo ne prekine strujni krug i trube i releja D. Tada se otvara kontakt d, koji ostaje otvoren i nakon zatvaranja mirnog kontakta b. Osoblje je upozoreno, a truba fe trubiti sve dok ne bude potvrdeno (pritiskom na tipkalo b) da je osoblje bilo upozoreno na nastalu profnjenu.

Slika 8.27. Shema spoja grupne signalizacije ispada sklopke

Da se izbjegne signalizacija prilikom uklapanja i isklapanja tipkalom ili komandno-potvrdnom sklopkom postavlja se mirni kontakt a, koji je mehanifki spojen s uredajem za upravljanje, a otvara se prilikom upravljanja tipkalom ili komandno-potvrdnom sklopkom. Mirni kontakt spojen je u seriju s prolaznim kontaktom.

U velikim rasklopnim postrojenjima signalizacija se provodi po grupama (npr. rasklopno postrojenje 110 kV, rasklopno postrojenje 35 kV itd.), ali s jednom sigilalnom trubom (sl. 8.27) koja javlja da je u jednoj od grupa doSlo do promjene, dok signalna iarulja pokazuje grupu u kojoj

uprov40,ye

+ s+na//ich^~u -+

L A - - - - Slika 8.28. Sherna spoja signalizacije djelovanja zaititnih releja

je nastala promjena. Na taj se naEin lakSe pronalazi sklopka koja je isklopila. Kad je osoblje upozoreno isklapa se truba kontaktom b, a iarulja kontaktom d.

Na opisani naEin pogonsko je osoblje upozoreno da je sklopka isklopila, ali se ne moie ustanoviti Sto je bio uzrok isklapanja. Istina, svaki od zaStitnih releja ima signalnu markicu koja Ce pokazati da je relej djelovao, ali zaStitni releji nalaze se obiEno iza komandne ploEe, pa je pregled oteian. Zbog toga svaki zaStitni relej (sl. 8.28) ima poseban signalni pomoCni relej (s padalicom ili iaruljom). Svi signalni releji koncentrirani su na jednom mjestu, Sto omoguCuje brz pregled. Spomenuti signalni relej ima i prolazni kontakt za uklapanje trube. Kontakti adkontakti su zaititnog releja.

Na shemi sl. 8.28. odvojeni su strujni krugovi upravljanja od strujnih krugova signalizacije, kako se normalno i izvodi.

8.3. POMOC!NI STRUJNI KRUGOVI RASTAVLJACA

A. Upravljanje i povratno javljanje

Upravljanje rastavljaEa izvodi se u principu na isti naEin kao upravljanje sklopkama. Treba medutim naglasiti da je moguCe ruEno i isklapanje .i uklapanje rastavljaEa, Sto se moie i izvesti (zbog smanjenja troSkova izgradnje) kadgod se radi o postrojenju u kojemu - radi njegove veliEine i vainosti brzih pogonskih zahvata - to neCe Stetno djelovati na pogon mreie.

Za povratno javljanje poloiaja rastavljaEa vrijedi sve ono Sto je ref eno o povratnom javljanju poloiaja sklopke.

B. Blokiranje rastavljaEa

Da bi se sprijeEili pogreSni zahvati osoblja izvodi se blokiranje rastav- ljaEa, sa zadatkom da sprijeEi otvaranje rastavljaea, kad kroz njega protjefe struja, i usprkos komande za otvaranje.

Blokiranje rastavljaEa - ako se izvodi - treba izvesti prema slije- deCim principima.

a) SabirniEki rastavljaE odvoda prikljuEenog na jednostruke sabirnice treba da bude blokiran, da se ne moie otvoriti kad je sklopka odvoda uklopljena.

b) SabirniEki rastavljaE odvoda prikljufenog na dvostruke sabirnice treba tako blokirati da se ne moie pokretati kad je uklopljena sklopka odvoda i kad je zatvoren drugi sabirnifki rastavljaf.

c) Izlazni rastavljaE (npr. na odvodu dalekovoda ili kabela) treba tako blokirati sa sklopkom odvoda i rastavljaEem za uzemljenje, da se ne moie pokretati kad je sklopka uklopljena, a niti zat~ori t i kad je zatvoren rastavljaE za uzemljenje.

d) Analogno, dozemni rastavljaE mora biti blokirail da se ne moie zatvoriti kad je izlazni rastavljaE zatvoren.

I r e) U postrojenju s dvostrukim sabirilicama i spojnim poljem rastav-

ljafi treba da budu blokirani prema b), ali samo kad nisu zatvorena oba rastavljara i sklopka u spojnom polju. Nasuprot tome, kad su uklopljena oba rastavljafa i sklopka u spojnom polju, mogu se zatvoriti oba sabir- nifka rastavljara, a osim toga moie se iskljufiti jedan od njih i pored toga Sto je sklopka odvoda uklopljena.

Blokiranje se moie izvesti mehanifki, pneumatski i elekt-ifki. Meha- nifko i pneumatsko blokiranje obifno se izvodi samo za rastavljafe sa sklopkom u istom odvodu, jer bi npr. blokiranje u vezi s aparatima u spojnom polju dovelo do kompliciranih mehanizama, odnosno do potrebe dodatnih cjevovoda znatne duljine za komprimirani zrak.

Mehanifko blokiranje izvodi se u postrojenjima s rufnim upravlja- njem, a izvedeno je tako da je rastavljaE mehanifki zakofen, odnosno otkofen, veC prema tomu da li je sklopka uklopljena ili isklopljena (sl. 8.29). Mehanifko blokiranje moie se izvesti i kljufevima, Sto je vrlo jednostavan nafin blokiranja. Ako hoCemo npr. blokirati sabirnifki rastavljaf u ovisnosti o poloiaju sklopke, do kljufa ili rufice za otvaranje rastavljafa moie se doCi samo onda kad je sklopka isklopljena. Naravno da nakon svakog otvaranja i zatvaranja rastavljafa treba ponovo kljuE ili ruficu za upravljanje spremiti, kako bi se prilikom slijedeCe manipulacije osiguralo blokiranje rastavljaf a. To traii savjesnost osoblja, ali mora da prode izvjesno vrijeme od odluke do izvrzenja zahvata, Sto nije nepovoljno s obzirom na sigurnost pogona.

1 Slika 8.29. Mehanifko blokiranje rastav-

11 afa

Pneumatsko blokiranje moie se izvesti u postrojenjima u kojima se pogon i sklopaka i rastavljafa vrSi pomoCu komprimiranog zraka. U tom se slufaju uklapanjem sklopke zatvara dovod komprimiranog zraka za pokretanje rastavljaEa.

U veCim rasklopnim postrojenjima ~ajfeSCe- s e upotreblj ava elektriEko blokiranje, koje se moie izvesti biJ~ da se strujni krug upravljanja r a s m a f a spaja>rekfleXnOg 03 kontakata-"na kigfialnoj sklopki urinske skkpke (sl. 8.30), bilo da se postavi poseban pgo_Cni relej (A na sl. 8.31), koji se uzbuduje preko kontakta signalne sklopke u6iCske sgopke, a preko vlastitog kontakta otvara ili zatvara strujni krug upravljanja rastavljafa. Blokiranje s pomoCnim relejom upotrebljava se i pri blokiranju ventila za dovod komprimiranog zraka, Sto je shematski prikazano na sl. 8.31, pa se takva izvedba obifno naziva elektropneumatskim blokiranjem.

Slika 8.30. Blokiranje rastavljafa preko kontakta (a) na signalnoj sklopki

ueinske sklopke

Elektrifna shema blokiranja prikazana na sl. 8.31. moie se upotrijebiti i za druge nafine (magnetsko, motorno) upravljanja rastavljarima. Strujna shema takvog blokiranja (bez obzira na nafin upravljanja) prikazana je na sl. 8.32. Na istoj slici nacrtana je pojednostavnjena strujna shema blokiranja, na kojoj je prikazan samo svitak releja za blokiranje (relej A na sl. 8.31) i kontakt na signalnoj sklopki spojen u seriju s rele-

Slika 8.31. Blokiranje rastavljafa pomoCu releja A za blokiranje (na slici prikazano elektro-pneumatsko

blokiranje)

jom za blokiranje. Upravljanje rastavljaEem moguee je samo kad kroz svitak releja protjeEe struja, pa tu Einjenicu treba stalno imati u vidu kad se promatra djelovanje blokiranja pomoku pojednostavnjene sheme spoja.

a/ bJ

t Slika 8.32. Strujna (a) i pojednostavnjena strujna shema (b) blokiranje rastavljafa pomobu releja

za blokiranje

Na sl. 8.33. prikazana je strujna shema blokiranja rastavljaEa na odvodu s izlaznim rastavljaEem i rastavljafem prikljufenim na jednostruke sabirnice. Releji za blokiranje oznafeni su kao i rastavljafi za Eije blokiranje sluie, dok su kontakti na signalnim sklopkama rastavljafa oznafeni istim malim slovom kao i rastavljaf. Na sl. 8.34. nacrtana je pojednostavnjena shema sa sl. 8.33. Prikazana izvedba blokiranja ispu- njava uvjete a), c) i d). Zatvaranjem sklopke S otvara se naime kotakt s, Sto onemogukuje pokretanje svih rastavljafa, jer svici releja ostaju bez napona. Rastavljafi R2 (izlazni rastavljaf) i R3 (rastavljaf za uzemljenje) osim toga medusobno su blokirani. Kad je zatvoren npr. rastavljaf R2, nemogube je pokrenuti rastavljaf R3, jer je otvoren kontakt r2, pa svitak releja R3 nema napona.

Na sl. 8.35, nacrtana je shema spoja rasklopnog postrojenja s dvostrukim sabirnicama, te pojednostavnjena shema blokiranja rastavljafa, na kojoj poloiaj kontakata odgovara otvorenim sklopkama i rastavljafima. Tada je moguke upravljanje svim rastavljaEima, ali nakon zatvaranja jednog od rastavljafa istog odvoda ne moie se pokrenuti drugi. Na sl. 8.36. prikazan je poloiaj kontakata na pojednostavnjenoj shemi za slufaj kad su odvodi prikljuEeni na sabirnice I. Sada nije moguke pokrenuti ni jedan rastavljaE odvoda, sve dok se ne iskljufi sklopka. Ali i tada je mogube samo otvoriti zatvoreni rastavljaf, ali se ne moie zatvoriti otvoreni, jer bi to dovelo do kratkog spa janja sabirnica. Upravljanje rastavljafima

Slika 8.33. Strujna shema blokiranja rastavljafa odvoda dalekovoda

Slika 8.34. Pojednostavnjena strujna shema blokiranja rastavljata odvoda dalekovoda

u spojnom polju mogute je samo uz isklopljenu sklopku spojnog .polja. Nakon zatvaranja rastavljaEa i spojne sklopke spojnog polja (poloiaj kontakata na sl. 8.37) mogu se zatvoriti otvoreni rastavljari odvodb, ali se ne mogu otvoriti zatvoreni. Kad su oba rastavljara odvoda zatvorena, mogube je otvoriti bilo koji od njih. Na taj naPin moguee je izvesti sve operacije opisane u petom poglavlju, a da ne dode do pogreSnog otvaranja, odnosno zatvaranja rastavljafa.

Pogledajmo joS blokiranje rastavljaea u rasklopnom postrojenju s trostrukim sabnirnicama i s uzduinirn rastavljafima u sabirnicama. Na sl. 8.38. prikazana je shema spoja, a na sl. 8.39. pojednostavnjena strujna

Slika 8.35. Pojednostavnjena shema bl&ranja u postrojenju s dvostrukim sabirnicama (sve sklopke i svi rastavljaEi isklopljeni)

Slika 8.36. Pojednostavnjena shema blokiranja u postrojenju 6 dvostrukim sabirnicama (odvodi spojeni na sabirnice I, sklopka i rastavljasi u spojnom

polju isklopljeni).

Slika 8.37. Pojednostavnjena shema blokiranja u postrojenju s dvostrukiun sabirnicama (odvodi spojeni na sabirnice I, sklopka i rastavljafi u spojnom polju uklopljeni)

Slika 8.38. Shema spoja odvoda i spojnog polja s trostrukim sabirnicama i uzduinim rastavljafima

shema s poloiajem kontakata kad su isklopljene sve sklopke i svi rastav- 1jaEi. U pogledu upravljanja rastavljaeima u odvodu vrijedi sve kao i za slueaj rasklopnog postrojenja s dvostrukim sabirnicama. Upravljanje uzduinim rastavljarima u sabirnicama mogube je samo kad je uklopljena sklopka i rastavljaei koji spajaju istoimene sabirnice. Osim toga nije mogube zatvoriti dva rastavljaea na istoj strani spojne sklopke, jer bi to znaPilo kratko spajanje sabirnica preko rastavljaea. Upravljanje rastavljafima u odvodu uz uklopljenu sklopku odvoda mogube je kad je uklopljena spojna sklopka, po jedan rastavljai: sa svake njezine strane i barem jedan uzduini rastavljae.

8.4. POMOCNI STRUJNI KRUGOVI NAPONSKIH TRANSFORMATORA U MJERN0,M I SPOJNOM POLJU

A. Dovodenje napona za mjerenje i zaStitu

Naponski transformatori u mjernom polju sluie za napljanje naponskih svitaka mjernih instrumenata i zaStitnih releja u svim odvodima.

U rasklopnom postro jenju s jednostrukim sabirnicama dovoljno je sve te aparate prikljueiti na jedini slog naponskih transformatora. U rasklopnom postrojenju s dvostrukim sabirnicama neophodno je medutim da mjerni i zaStitni aparati budu prikljuEeni na napon onih sabirnica na koje je spojen i odvod, jer je samo tako moguCe osigurati ispravno mjerenje i zaStitu. U tu svrhu napon sekundarne strane naponskih transformatora dovodi se preko kontakata signalne sklopke rastavljaca mjernog polja i odvoda (sl. 8.40), te je na taj naEin ve6 zatvaranjem rastavljaea osigurano dovodenje pravog napona na mjerne instrumente i zaStitne releje pojedinog odvoda.

Dovodenje pravog napona na aparate odvoda moglo bi se ostvariti postavljanjem sloga naponskih transformatora u svaki odvod. Takvo se rjeSenje medutim ne provodi u praksi zbog visokih troSkova, jer bi se znatno povekao broj slogova naponskih transformatora.

Slika 8.40. Shema spoja veze naponskih transformatora mjernog polja s mjernim i zaititnim aparatima u odvodima

B. Strujni krugovi sinhronizacije

Instrumenti za sinhronizaciju opisani su u Sestom poglavlju, dok PO- moCni strujni krugovi sinhronizacije sluZe za dovodenje napona koje treba uspc.redivati i dovoditi instrumentima za sinhronizaciju.

Od sheme spoja sinhronizacije traii se, osim jednostavnosti posluiivanja, i sigurnost da neCe doCi do pogreSnih uklapanja. U rasklopnim postrojenjima s dvostrukim i viSestrukim sabirnicama veCina pogreSnih sin- hroniziranja nastaje zbog dovodenja krivog napona na instrumente za usporedbu ili - a to je sluEaj i u rasklopnim postrojenjima s jednostrukim sabirnicama - zbog uklapanja krive sklopke. Da se osigura dove- denje naponii koje treba usporedivati, dovodi se napon sa sekundarne strane naponskih transformatora u mjernom polju preko kontakata ra- stavljaEa, a odatle na posebnu sklopku sa sinhronizaciju (A na sl. 8.41). Sklopkom za sinhronizaciju uklapaju se strujni krugovi na pomoCne sahirnice (Rl, R2 i S na sl. 8.41), na koje su prikljuEeni instrumenti za usporedbu napona i frekvencija.

Na sl. 8.41. prikazana je shema spoja za medusobnu sinhronizaciju sabirnica pomoCu spojne sklopke. Kad su zatvoreni rastavljaei u spojnom i mjernom polju, priprema za sinhronizaciju vrSi se uklapanjem sklopke za sinhronizaciju. Uklapanje te sklopke vrSi se posebnim klju- Eem koji se ne moie izvaditi dok je sklopka ukljufena, pa se ne mogu istodobno ukljuEiti dvije takve sklopke. jer u rasklopnom postrojenju postoji samo jedan kljuE. Uklapanjem sklopke za sinhronizaciju dovodi se napon i do kontakta tipkala, Eijim se zatvaranjem daje impuls za uklapanje sklopke. Na taj naEin onemoguCeno je pogreSno uklapanje

111

(0

Slika 8.41. Shema spoja sinhronizacije spojnom sklopkom

Slika 8.42. Shema spoja sinhronizacije sklopkom odvoda

sklopke. Osim posebne sklopke za sinhronizaciju upotrebljavaju se i drugi sistemi za osiguranje od pogreSnog uklapanja (Eepovi i sl.), s istom funkcijom kao i sklopka.

Osim sinhronizacije pomoCu spojne - sklopke, moie se predvidjeti i sinhronizacija pomoCu sklopke u odvodu (sl. 8.42). Analogno shemi na sl. 8.42. izveli bismo shemu za sinhronizaciju u rasklopnom postrojenju s jednostrukim sabirnicama, s tom razlikom Sto bismo dovod sa sekundarnog namota naponskog transformatorau mjernom polju spojili direktno na sklopku za sinhronizaciju, bez posredovanja kontakata na signalnim sklopkama rastavljaf a.

8.5. P O M O ~ N I STRUJNI KRUGOVI U ODVODU UCINSKOG TRANSFORMATORA

Za upravljanje sklopkama i rastavljaEima u transformatorskom odvodu upotrebljavaju se isti uredaji kao i za upravljanje aparatima u ostalim odvodima. Treba napomenuti da zaStita od unutarnjih kvarova u transformatoru (diferencijalna zaStita, lopatica u Buchholzovu releju, pojava razlike napona izmedu kotla i zemlje) djeluje na sklopke na obje strane transformatora.

ZaStitni uredaji, kojih je zadatak samo signalizacija opasnosti (gornji plovak Buchholzova releja, kontrola strujanja ulja i vode i sl.) djeluju na pomoCni relej koji ima vizuelnu i akustiEnu signalizaciju, kao Sto je npr. prikazano na sl. 8.26.

Mjerenjem napona na obje strane opterekenog regulacionog transformatora ne moie se ustanoviti s kakvim prijenosnim omjerom radi transformator, odnosno mjerenjem napona ne moie se odrediti poloiaj regulacione sklopke, jer omjer napona ovisi i o padu napona u transformatoru. Zbog toga se normalno izvodi signalizacija p.01oiaja regulacione sklopke (sl. 8.43). Promjenom poloiaja regulacione sklopke mijenja se

SLika 8.43. Shema s p e ja signalizacije poloiaja regulacione sklopke transformatora po-

mofu iarulja

Slika 8.44. She- ma spoja signalizacije poloiaja regulacione sklopke transformatora pomofu potencio- metarskog spoja i instrumenta s ukrStenim

svicima

i poloiaj kontakta koji zatvara strujni krug signalne iarulje. Te iarulje osvj etlju ju redne brojeve koji oznaEavaju otcjepe regulacione sklopke. Da se smanji broj potrebnih vodova izmedu regulacione sklopke i komandne prostorije, upotrebljava se potenciometarski spoj i instrument s ukrgte- nim svicima (sl. 8.44), Eija kazaljka pokazuje poloiaj regulacione sklopke.

8.6. AKUMULATORSKA BATERIJA U RASKLOPNOM POSTROJENJU

A. Napon, kapacitet i punjenje baterije~

Kao nazivni naponi za strujne krugove istosmjerne struje dolaze u obzir naponi od 2.4, (60), 110 i 220 V. Napon od 24 V primjenjuje se samo z.a mala postrojenja, uglavnom za stru jne krugove signalizacije. Napon od 24 V za strujne krugove upravljanja primjenjuje se naime samo onda, ako su kontakti zaStitnih i pomoknih releja izvedeni od srebra. Za proboj sloja oksida na bakrenim kontaktima potreban je napon od 18 do 20 V, Sto je vrlo blizu naponu baterije (24 V), pa primjena toga napona ne daje dovoljnu sigurnost za ispravno djelovanje releja. U postrojenjima srednje veliEine najEeSCe se primjenjuje napon od 110 V, u elektranama,raslrlopnim postrojenjima 110 i 220 kV, te u vekim rasklopnim postrojenjima niiih napona potreban je nap00 od 220 V. Taj napon narofito je prikladan kad je predvideno postavljanje sigurno-

sne rasvjete koja se napaja iz istosmjernog izvora kad nestane izmjeniE- nog napona, na koji je u normalnom pogonu prikljurena rasvjeta.

Za akumulatorsku bateriju mogu se upotrijebiti olovni ili alkalijski akumulatori. I pored nekih prednosti alkalijskih akumulatora (lakSi su i manje osj etljivi) za baterije u neSto vekim rasklopnim postrojenjima upotrebljavaju se olovni akumulatori jer imaju veku korisnost (omjer predanih - za vrijeme punjenja - i primljenih - za vrijeme prainjenja - ampersati Ah), konstantniji napon i jeftiniji su.

Elektromotorna sila potpuno napunjenog Elanka iznosi pribliino 2,l V. Neposredno nakon punjenja elektromotorna sila je neSto viSa, ali nekoliko sati poslije punjenja padne na navedenu vrijednost na kojoj ostaje - ako se ne prazni - dulje vremena (sl. 8.45). Utjecaj gustote sumporne kiseline prikazan je na sl. 8.46. Za gustoee od 1,05 do 1,30 kg dm3 postoji linearna ovisnost izmedu elektromotorne sile i gustoke sumporne kiseline. S poviSenjem temperature raste elektromotorna sila Elanka, ali utjecaj poviSenja temperature nije znatan.

Slika 8.45. Primjer smanjenja elektromotorne sile flanka akumulatorske baterije nakon punjenja (gustofa kiseline 1,20, temperatura 16°C).

Prije poEetka prainjenja na pozitivnoj ploEi nalazi se olovni dioksid (PbO,), a na negativnoj spuivasto olovo (Pb). Obje ploEe uronjene su u razrijedenu sumpornu kiselinu (H,SO,). Za vrijeme prainjenja dolazi do slijedeke kemijske reakcije

Prainjenjem se, dakle, smanjuje gustoka sumporne kiseline, Sto dovodi do smanjenja elektromotoine sile, na Sto djeluje i postepeno pretvaranje aktivne mase na obje ploEe u olovni sulfat. U praksi se s prainjenjem prestaje prije nego Sto je sva aktivna masa pretvorena u olovni sulfat, jer tada bi doSlo do stvaranja prevelike kolitine sulfata (sulfatiranje ploEa), pri Eemu bi se ploEe pokrile tvrdim slojem sulfata olova, koji se prilikom punjenja tek djelomiEno pretvara u aktivnu masu. Normalno je dopuSteno prainjenje do elektromotorne sile 1,83 V po Elanku.

Kapacitet akumulatorske baterije rafuna se u Ah. Taj kapacitet medutim ovisan je o intenzitetu prainjenja baterije, pa je potrebno navesti

39 Visokonaponska raslclopna postrojenja 609

i trajanje prainjenja na koje se odnosi kapacitet baterije. Ako je npr. kapacitet baterije 200 Ah, uz 10-satno prainjenje, bateri ja j e sposobna da ~ T Q Z to vrijeme daje 20 A. Na sl. 8.47. prikazana je ovisnost kapaciteta baterije o trajanju prainjenja, uz pretpostavku da se prazni konstantnom

220 I I I I I I I

Slika 8.46. Ovisnost elektromotorne sile flanka akumulatorske baterije o gustoei

sumporne kiseline

strujom. Smanjenje kapaciteta pri prainjenju veEom strujom nastaje zbog toga Sto se kemijska reakcija najprije dogada na povrSini aktivne mase. Aktivna masa se na povrSini brzo istroSi, elektromotorna sila se smanji, pa se zbog toga smanji i kapacitet baterije, unatoE tome Sto ispod povrSinskog sloja ima joS aktivne mase. Osim toga brzina difuzije

t o ~ i f e e t

Slika 8.47. Ovisnost kapaciteta akumulatorske baterije o trajanju prainjenja konstantnom strujom

kiseline jog viSe utjeEe na kapacitet. GustoEa kiseline, koja je u neposrednom kontaktu s aktivnom masom ploEB, brzo se smanjuje pri prainjenju velikam strujom. Da bi se poveEao kapacitet, potrebno je da se difuzijom razrijedena kiselina zamijeni guSkom. Ako se sqanjenje gustoke odvija brie od nadoknadivanja difuzijom, elektromotorna sila postajat ke niia, pa ke i kapacitet baterije biti manji. '

Napon na priklju~nicama Elanka za vrijeme prainjenja iznosi

U = E - I R , . .. (8.1)

gdje su: E elektromotorna sila, I struja prainjenja, a R, unutarnji otpor Elanka. Unutarnji otpor Elanka iznosi oko 0,15 do 0,25 SZAh. Tako npr. unutarnji otpor Elanka. kapaciteta 72 Ah iznosi izmedu 2,l i 3,5 . 10-9 SZ. Unutarnji otpor se smanjuje sa starenjem baterije, a raste s prainjenjem, da bi na kraju prainjenja dostigao dvostruku vrijednost.

Slika 8.48. Krivulje prainjenja akumulatorske baterije za razlirita trajanja prainjenja konstantnom strujom

Na sl. 8.48. prikazane su krivulje napona na prikljuEnicama akumulatorske baterije za razliEita trajanja prainjenja konstantnom strujom. VeliEina struje prainjenja ovisi o kapacitetu baterije (sl. 8.47). Napon na kraju prainjenja je to manji, Sto je kraEe vrijeme prainjenja, odnosno Sto je veEa struja prainjenja, zbog veEeg pada napona.

Napon Elanka za vrijeme punjenja (sl. 8.49) znatno je veEi od napona za vrijeme prainjenja, jer je tada

U poEetku punjenja napon naglo raste, jer koncentracija kiseline u blizini ploEe raste vrlo brzo. Kad guSEa kiselina poEne difundirati napon Ee dalje lagano rasti, sve do pred kraj punjenja. Tada Ee napon naglo porasti, Sto je znak da je baterija napunjena. Daljnjim punjenjem gustoEa kiseline ne raste, u Elanku se vrSi elektroliza vode, Sto dovodi do razvijanja plinova, pa je i to znak da je baterija napunjena. Da bi se postiglo Sto

bolje punjenje baterije, na kraju se struja smanjuje na treirinu normalne struje punjenja.

Ampersatna korisnost (omjer izmedu predanih i primljenih ampersati) iznosi 0.85 do 0,95. dok kilovatsatna korisnost (omjer predanih i primljenih kWh) iznosi 0,65 do 0,70.

Slika 8.49. Krivulja punjenja akumulatorske baterije za razliEita trajanja punjenja konstantnom strujom

U vrlo mala rasklopna postrojenja mogu se postaviti prenosive akumulatorske baterije, koje se nakon isprainjenja zamjenjuju napunjenim. Time otpada uredaj za punjenje akumulatora. To je medutim moguire ostvariti samo kad je potreban mali napon i mali kapacitet baterije. U ostalim sluEajevima moramo upotrijebiti stacionarnu akumulatorsku ba-. teriju, koja se puni u samom rasklopnom postrojenju.

Slika 8.50. Shema spoja za povremeno punjenje akumulatorske baterije

Primjenjuju se dva naEina punjenja akumulatorske baterije: povremeno, preko dvostruke preklopke (sl. 8.50) i trajno (sl. 8.51). Povremeno punjenje danas se rijetko primjenjuje.

Slika 8.51. Shema spoja trajnog punjenja akumulatorske baterije

Potreban broj Elanaka s uredajem za povremeno punjenje, odreduje se iz relacije

gdje su U n nazivni napon baterije, a 1,83 V najniia elektromotorna sila Elanka. RaEunato je s najniiom dopuStenom elektromotornom silom, a ne s najniiim naponom na prikljufnicama, j er traj no optereirenje baterije nije znatno; ono je nairne znatno niie od maksimalne struje prainjenja. Za vrijeme punjenja baterije treba da se omoguiri napajanje potroSaEa, pa je zato i. potrebna dvostruka preklopka (sl. 8.50). NajviSi napon punjenja iznosi 2,75 V, pa je potrebno iskljuEiti A n Elanaka da potroSaEi ne bi dobili previsok napon. Broj Elanaka koje treba iskljuEiti iznosi

Buduiri da napon na bateriji za vrijeme punjenja postepeno raste (sl. 8.49), nuino je postepeno iskljuEivanje Elanaka.

Pri trajnom punjenju moie se raEunati da je napon Elanka 2,l V (sl. 8.45), pa je potreban broj Elanaka

Potreban broj Elanaka naveden je u tab. 8.1. Do analognih relacija dolazimo za alkalijske akumulatore (nikalj -

kadmijevi akumulatori), ako raEunamo da je najniii napon 1,l V (8.3), a napon za vrijeme prainjenja 1,4 V (8.5),

TABLICA 8.1.

Potreban broj Elanaka akumulatorske baterije s olovnim akumulatorima

Naziv napon baterije V

povremeno gunjenje n 120

trajno punjenje nt 11 29 53 105

Kapacitet akumulatorske baterije treba tako odabrati da bude dovoljno rezerve za opskrbu potroSaEa u sluEaju prekida punjenja. Zbog toga treba poznavati potrogaEe, koje moiemo podijeliti u tri grupe: stalni (signalne iarulje, svici za blokiranje i sl.), povremeni (svici za upravljanje, zaStitni i pomoCni releji i sl.) i sigurnosna rasvjeta. Pri odredivanju potrebnog kapaciteta akumulatorske baterije polazi se od potroika pojedinih potroSaEa koji su poznati iz podataka tvornica, zatim se odreduje broj potroSaEa koji Ce istovremeno biti prikljufeni, te trajanje tog pri- kljuEka za vrij eme prestanka punjenja. Prilikom odredivanja broja pri- kljuEenih potroSaEa treba raEunati na to da Ce svi stalni potroSaEi i sigurnosna rasvjeta biti prikljuEeni za cijelo vrijeme prestanka punjenja.

TABLICA 8.2.

Primjer odredivanja maksirnalnog optereeenja i ukupnog potroSka za vrijeme prestanka puRjenja akumulatorske baterije

Povremeni potroSaEi bit Ce pojedinaEno i kratkotrajno prikljufeni, no pri tom treba raEunati da Ce se za vrijeme prestanka napona i nekoliko puta prikljutivati istovrsni potroSaEi. S kolikim trajanjem prestanka punjenja treba raEunati ovisi o prilikama u mreii. ObiEno se raEuna da

I prestanak punjenja traje 4 sata. U tab. 8.2. prikazan je primjer odredivanja potroSka potroSaEa prikljuEenih na ak~mulatorsku~ bateriju. Na osnovu takvog prorafuna odreduju se trajna struja prainjenja (u normalnom pogonu), maksimalna struja prainjenja i kapacitet baterije. Te veliEine za sluEaj prikazan u tab. 8.2, uz pretpostavku da je napon baterije 220 V, isnose

trajna struja prainjenja 1550 = 7,5 A 220

Stalni potroSaEi PokazivaEi poloiaja Signalne iarulje Svici za blokiranje Ostali stalni potroSaEi

Ukupno stalni potroSaEi

Povrerneni potroSaEi Upravl]. sklopkarna 110 kV Upravlj. sklopkarna 35 kV Upravlj. rastavljatirna Zaititni i pornoCni releji

Ukupno

Sigurnosna rasvjeta

Sveukupno

maks struja prainjenja 6020 = 27,4 A 220

.- c SU

c a Z % W b .- + 0 3 a a

W

2 15 6 - -

1800 130 130 -

-

60

-

8 rn .- s '8 11 ,- a

,275 n c

60 60 40 - -

1 1 1 - -

30

-

kapacitet baterije

Pri izboru kapaciteta baterije za 10-satno prainjenje treba uzeti u obzir da se izrafunati kapacitet odnosi na kraCe trajanje prainjenja (za sluEaj u tab. 8.2. treba rafunati s trosatnirn prainjenjem, jer su povremeni potroSaEi prikljuEeni znatno kraCe od 4 sata, a njihov udio nije velik). Prema tome se izraEunati kapacitet odnosi na trosatno prainjenje, pa prema sl. 8.47. kapacitet za 10-satno prainjenje iznosi 67,6 : 0,75 = 90,l Ah. Na temelju tog kapaciteta odreduje se tip akumulatora prema podacima tvornica (tab. 8.3).

I 2 . ".$ sS8 3: $ 5 W

120 900 240 400

1660

1800 130 130 500

2560

1000

6020

TABLICA 8.3.

Primjer podataka o Elaneima olovnih akumulatora

I

a E .F w z w . 2 % 'SEz ;'a0 h

4 4 4 4

-

0,25

Da se sprijefi oSteCenje plofa akumulatora, do Eega moie doCi ako je struja prainjei~ja prevelika, odreden je maksimalno dopuSteni osiguraE kojim se baterija zaStiCuje od preopterebenja i kratkog spoja. NajEeSCe je dopugten osiguraE kojemu je nazivna struja jednaka struji jednosatnog

I 615

Y .88 a:: 3% s a

Wh

480 3600 960 1600

6640

450

Clanci s plofarna L1 Clanci s ploEama L2 Tip Elanka

Ll I L2 L3 1 L4 I L5 1 L6

504

126

42

4,s

260 0.25 32 0,25 32

1

- 4

-

216

54

18

10

111

Kapacitet Ah pri 10-satnom prainjenju 180

Struja punjenja A 45

500

1014

7200

14854

432

108

36

5

225

288

72

24

7

160

Zavrino punjenje A

Unutarnji otpor lo-' Q

Najveci dopuiteni osiguraf A

360

90

30

6

200

3

GO

20

6 9

30 20

12 15

13 12

35 60 1 80 100

prainjenja, no neke tvornice dopuStaju i osiguraEe do trostruke struje jednosatnog prainjenja. Struju jednosatnog prainjenja moiemo odrediti iz relacije

11h = 0252 K l o h . . . (8.6)

gdje su Kloa kapacitet uz 10-satno prainjenje, a 0,52 smanjenje kapaciteta (sl. 8.47) pri jednosatnom prainjenju.

Podatak o unutarnjem otporu Elanka u tab. 8.3. odnosi se na nov, svjeLe napunjen Elanak.

Opisani naEin odredivanja kapaciteta akumulatorske baterije bit ke dovoljan ako se u postrojenju ne nalaze veki istosmjerni motori (tu ne spadaju motori za pogon sklopaka) ili ako sklopke nemaju magnetski pogon. U tom sluEaju potrebno je kontrolirati da li je pad napona za vrijeme tog kratkotrajnog opterekenja u dopugtenim granicama. Uredaji napajani istosmjernom strujom mora ju ispravno djelovati ako napon na njima varira izmedu +lOO/o i -15O/o nazivnog napona, dok uredaji za isklapanje treba da djeluju i za odstupanje f 25O/o od nazivnog napona. Smanjenje pada napona moie se postiCi izborom akumulatorske baterije veEeg kapaciteta (manji unutarnji otpor baterije!) ili povekanjem presjeka vodova koji spajaju bateriju i potro8aEe. U mnogo je sluEajeva ekono- miEno da se ukupni pad napona podijeli tako da 213 otpadne na bateriju, a 113 na vodove. Naravno da se taEnija raspodjela padova napona moie izvr- Siti usporedbom troskova, jer manji pad napona u bateriji traii bateriju vekeg kapaciteta, a manji pad napona u vodovima veki presjek vodova.

B. ZaStita istosmjernih strujnih krugova

Osiguranje istosmjernih strujnih krugova provodi se obiEno u grupama po pojedinim odvodima, kako se kvar ne bi prenio iz jedne grupe u drugu. Da se jog viSe lokalizira kvar, posebno se osiguravaju krugovi za upravljanje od krugova za signalizaciju itd.

Slika 8.52. Primjer sheme spoja razvoda istosmjerne struje u manjem rasklopnom postrojenju

Na sl. 8.52. prikazana je shema razvoda pomoknih strujnih krugova manjeg rasklopnog postrojenja. Osigurati za strujne krugove signalizacije za svaki odvod spojeni su u seriju s osiguraEima u strujnom krugu upravljanja. Ako, dakle, signalne iarulje svijetle, sigurno je da su osigurafi u krugu ,upravljanja ispravni. Selektivnost se postiie postavljanjem osigurafa manje nazivne struje (npr. 2 A) u odvod za signalizaciju, nego u zajedniEki odvod (npr. 10 A).

Na sl. 8.53. vidi se shema razvoda pomoknih strujnih krugova za vefe rasklopno postrojenje. Odijeljen je razvod za rasklopno postrojenje 35 kV od onoga za postrojenje 10 kV, a osim toga su za svaki odvod izvedeni odijeljeni strujni krugovi za upravljanje, signalizaciju i sl. Za krugove sa stalnim potroSafima postoji moguknost centralnog isklapanja, radi smanjenja prainjenja baterije. Krugovi upravljanja osi- gurani su zaStitnom sklopkom.

Na prikazanim shemama spoja (sl. 8.52. i 8.53) u veCini odvoda predvideni su osigurafi. Upotrebi osiguraEa s glediSta osiguranja nema pri- govora, ali to nije najpovoljnije rjesenje zato, jer pogonsko osoblje nefe biti upozoreno kad pregori osiguraf. Zbog toga se u nekim sluEajevima (krugovi upravljanja na sl. 8.53) postavljaju zaStitne sklopke s pomoCnim kontaktom koji ukljuEuje akustifki signal (trubu ili zvonce). Signalizacija funkcionira na vef opisani nafin (taE. 8.2E). Na sl. 8.55. prikazana je

Slika 8.54. Shema spoja djelovanja signalizacije ispada zaStitne sklopke pomotnog strujnog kruga

jednostavna izvedba signalizacije ispada zaStitne sklopke. U sluEaju kratkog spoja otvara se zaititna sklopka i zatvara krug signalizacije (f sabirnica signalizacije, pomokni kontakt, Eepni osiguraf, sabirnica S, truba ili zvonce, - pol). Pogonsko osoblje upozoreno je da je nastao kvar, pa nakon Sto je odreden strujni krug na kojem je on nastao odvija Eep osigurafa, Eime je prekinut strujni krug signalizacije, a uredaj za signalizaciju sposoban je da javlja drugi kvar. Nakon ponovog uklapanja sklopke potrebno je zaviti Eep osigurafa.

OsiguraEi, odnosno zaStitne sklopke pojedinih strujnih krugova za pojedini odvod, smjeiteni su u keliji odvoda, na komandnoj ploEi ili na ploEi releja. U malom rasklopnom postrojenju, koje nema komandne plofe, praktiEki je jedino mjesto u heliji odvoda. A&o se radi o vekem

rasklopnom postrojenju u zgradi ili na otvorenom, najzgodnije mjesto je ploEa za releje.

0 postojanju istosmjernog napona ovisi djelovanje zaStite i moguC- nost upravljanja, pa je zbog toga potrebno da pogonsko osoblje bude upozoreno na nestanak istosmjernog napona ili na pad napona ispod dopuStene visine. Da se to postigne, prikljufuje se na sabirnice podnaponski relej, koji preko svog kontakta uzbuduje akustiEki signal (sl. 8.55).

Osim toga je potrebno da pogonsko osoblje bude upozoreno na nastanak zemnog spoja u razvodu istosmjerne struje (spoj releja prikazan je na sl. 8.56), jer se pogon vrSi s neuzemljenim polom, pa jedan zemni spoj ne utjefe na pogon. Upozorenje je, medutim, potrebno zato da bi se Eim prije popravila greSka, jer drugi zemni spoj moie dovesti do oStefenja i premoStenja pojedinih dijelova instalacija.

Slika 8.55. Shema spoja podnaponskog releja za signalizaciju nestanka ili sniienja istosmjernog

napona

no signo/1~1~4i/

Slika 8.56. Shema spoja releja za signalizaciju z m n o g spoja u razvodu istosmjerne

struje

Za mjerenje u mreii istosmjerne struje postavljaju se obiEno ampermetri u krug punjenja i u krug akumulatorske baterije, dok se voltmetar postavlja na istosmjerne sabirnice. Neki put se postavlja voltmetar s preklopkom, koja omogukuje mjerenje napona m e d ~ sabirnicama, m e d ~ prikljufnicama akumulatorske baterije, te izmedu polova i zemlje.

8.7. KOMPRESORSKO POSTROJENJE

Za pogon rastavljafa 'i sklopaka, te za gaSenje luka u sklopkama, kad se radi o pneumatskim sklopkama, upotrebljava se komprimirani zrak slijedekih nazivnih tlakova (koji u pogonu variraju u niie navedenim granicama)

5 atp (4,25-5,5 atp) za pogon sklopaka i rastavljafa, 11 atp (9,5-11,5 atp) za gaSenje luka u sklopkama za napone do

35 kV, te za pogon sklopaka i rastavljafa,

15 atp (13-16 atp) za gaSenje luka i pogon sklopaka i rastavljaEa svih napona,

30 atp (27-31 atp) samo kao vibi tlak u kompresorskom postrojenju.

Komprimirani zrak za pogon, a pogotovo za gaSenje luka, mora biti suh, ali za suSenje nisu potrebni posebni uredaji, jer se komprimiranjem izluEuje vlaga koju je zrak donio sa sobom iz atmosfere. Zrak moie sadriavati samo odredenu maksimalnu koliEinu vlage (tab. 8.4), koja ovisi samo

TABLICA 8.4.

Maksimalna kuliEina vlage u zraku u ovisnostl o temperaturi zraka

o temperaturi, a neovisna je o tlaku. Kad zrak sadrii maksimalnu koli- Einu vlage, kaiemo da mu je relativna vlainost 100°/o. Zrak je zasiCen vlagom samo za vrijeme kiSe ili magle, dok inaEe sadrii manju koliEinu vlage. Omjer izmedu stvarne i maksimalne koliEine vlage nazivamo relativnom vlainoiCu.

Ako npr. kompresor upija zrak temperature 20 OC, relativne vlainosti 0,60, sa svakim m3 zraka upijat Ce kompresor 0,60 . 17,3 = 10,38 g vode. Komprimiranjem zraka od pl = 1 ata do npr. p, = 16 ata smanjit Ce se volumen Vl = 1 m3 zraka na volumen

Mtl$g,"f" vlage glmS

39 51 65 83

104 130 161 198

OC

Ta koliEina zraka uz istu temperaturu, uz pretpostavku da je zrak ohla- den nakon komprimiranja na temperaturu okoline, moie sadriavati 0,062 . 17,3 = 1,17 g vlage, dok Ce se ostatak vodene pare 10,38 - 1,17 = = 9,21 g kondenzirati i sakupiti se na dnu rezervoara komprimiranog zraka. Ako se medutim komprimirani zrak ne hladi, pri odredivanju volumena zraka nakon kompresije treba uzeti u raEun i apsolutne temperature prije (TI) i nakon (T,) kompresije, pa volumen dobivamo iz izraza

Iz navedene formule dobit Cemo veCi volumen, pa i veCu koliEinu vlage. S poviSenjem temperature ostaje veCa koliEina vlage u zraku, jer tada se poveCava i rnaksimalna koliEina vlage (tab. 8.4). Normalno se medutim zrak posebno ne hladi nakon komprimiranja (osim u medustepenima kompresora), ali se rezervoari zraka Eesto postavljaju izvan zgrade da bi se snizila temperatura komprimiranog zraka. I

Da se osigura odvodenje kondenzata, postavljaju se na izlazu iz kompresora, na dnu rezervoara i na najniioj taEki cjevovoda ventili za odvodenje vode, koji se povremeno otvaraju.

Za tlakove do 10 atp upotrebljavaju se jednostepeni ili dvostepeni kompresori, za viSe tlakove dvostepeni ili trostepeni. Kompresori su tje- rani asinhronim motorom s kratkospojenim rotorom. Uklapanje i isklapanje vrSi se preko kontaktnog manometra, kad tlak postigne minimalno, odnosno maksimalno dopuStenu visinu. Upravljanje zaStitnom sklopkom motora manjih kompresora vrii se neposredno preko kontakta manometra, a veCih posredstvom pomoCnog releja i sklopnika.

Da bi pogonsko osoblje bilo obavijeSteno o sniienju tlaka postavlja se i signalni kontaktni manometar, koji uklapa strujni krug pomoCnog releja kad tlak dostigne najniiu granicu.

Komprimirani zrak razvodi se bakrenim (za manje promjere) ili EeliE- nim (za veCe promjere) cijevima. U malim postrojenjima s Celijama ili poljima u jednom redu glavni dovod zraka izvodi se kao radijalni vod, dok je u veCem postrojenju glavni dovod izveden kao prstenast vod. Cijevi za razvod zraka postavljene su s nagibom od barem 2O/o, da bi se na najniioj taEki mogao postaviti ventil za odvodenje vode.

li\

35O 40° 450 50° 55O 60° 65O 70°

-5O 0° 50

l o 0 15O 20" 25O 30°

B. Manje kompresorsko postrojenje

3,24 4,84

6 3 9,4

12,8 17,3 23,O 30,3

Manje kompresorsko postrojenje sluii za komprimiranje i razdiobu zraka za upravljanje sklopkama i rastavljafima. Shema spoja prikazana je na sl. 8.57.

Svrha je proraEuna odredivanje potrebnog volurnena rezervoara komprimiranog zraka i uEina kompresora. Polazi se od pretpostavljenog broja

s/bumOm; vent;/

manomfur I t

t Slika 8.57. Shema razvoda zraka ,manjeg kompresorskog postrojenja

operacija (uklapanje i isklapanje) izmedu dva punjenja rezervoara. Po- trebna koliEina zraka pri tlaku od l ata odreduje se iz relacije

gdje su: n, broj sklopaka, n, broj rastavljara u konafnoj izgradnji promatranog rasklopnog postrojenja, Q, i Q, potrebna koliEina zraka, za jedno uklapanje i jedno isklapanje sklopke, odnosno rastavljaEa u mS uz 1 ata. VeliEina g jest faktor istodobnosti, definiran dijagramom na sl. 8.58 (Lit. 39). Rezervoar treba da osigura potrebnu koliEinu zraka

Slika 8.58. Faktor istodobnosti (g) u'ovisnosti o broju sklopaka za odredivanje veliEine kompresorskog

postrojenja za pogon sklopaka i rastavljaEa

prema (8.9), uz sniienje od nazivnog (pn) do najniieg tlaka (pmi,). Potre- ban volumen V R rezervoara zraka, koji moie uz navedeno sniienje tlaka osigurati volumen V preraEunat na tlak p, = 1 ata, iznosi

Potrebno je, osim toga, osigurati da kroz izvjesno, kratko vrijeme tk (10 do 20 min), kompresor dopuni rezervoar koliEinom zraka V, pa je uEin kompresora

Neka npr. u rasklopnom postrojenju 35 kV i 10 kV postoji n, = 12 sklopaka i n, = 30 rastavljara, Eiji je potroSak za jedno isklapanje i jedno

uklapanje Q, = 0,025 m" i Q, = 0,004 rn-raka kod tlaka 1 ata. Faktor istodobnosti iznosi (sl. 8.58) g = 1,8. Potreban volumen zraka (8.9) iznosi

Volumen rezervoara (8.10), uz sniienje tlaka od pn = 5 ~ t p do pmin = = 4,25 atp, jeste

0'656 Z+ 0,9 m3 = 900 1 V,( = - - 0,75

Ako raEunamo sa tk = 15 min, uEin je kompresora (8.10)

C. Ve6e kompresorsko postrojenje

Veke kompresorsko postrojenje potrebno je gotovo uvijek (osim gdje se radi o minimalnom broju sklopaka) kad je komprimirani zrak potreban za gaSenje luka u sklopkama. Tada se postavljaju dva kompresora, svaki za pun uEin, pa je na taj naEin osigurana 100°/o-tna rezerva. Normalno se takvo postrojenje izvodi s rezervoarima viSeg tlaka od pogonskog tlaka sklopaka, kako bi se smanjio potreban volumen rezervoara. Osim toga postavljaju se rezervoari niieg tlaka, koji su s rezervoarom viSeg tlaka spojeni preko redukcionog ventila, upravljanog preko kontaktnog mano-

I metra, u ovisnosti o tlaku u rezervoaru niieg tlaka (sl. 8.59). Od ukupne koliEine zraka dio a dobiva se iz rezervoara niieg tlaka, a dio 1 - 4 iz rezervoara viSeg tlaka. Udio a potrebno je prilikom proraEuna ocijeniti i naknadno ga korigirati, da bi se dobio povoljan odnos volumenfi rezer- voarii. Povoljno je da se veki dio potrebnog zraka osigura iz rezervoara viieg tlaka. U rasklopnim postrojenjima vrlo visokih napona (velika izgra- dena povrSina!) postavljaju se rezervoari u samom postrojenju, kako bi se osigurala potrebna rezerva zraka Sto bliie sklopkama. Osim toga i sklopke imaju vlastiti rezervoar za komprimirani zrak zbog istih razloga. Te rezervoare treba uzeti u obzir prilikom odredivanja volumena rezervoara niieg tlaka.

Ako sa i (m3) oznaEimo potrebnu koliEinu zraka pri tlaku od 1 ata za jedno uklapanje i jedno isklapanje sklopke, te ako sa s (mslh) ozna- Eimo potrebnu kolifinu zraka opet reduciranu za 1 ata, koja stalno struji kroz sklopku zbog odriavanja unutarnjosti sklopke u suhom stanju, potre-

1 bna koliEina zraka kroz 24 sata iznosi

gdje je nd broj uklapanja i isklapanja sklopaka tokom 24 sata. Ovisnost nd o broju sklopaka prikazana je na sl. 8.60 (Lit. 114).

UEin kompresora, uz pretpostavku da treba da radi 4 sata dnevno jest

Slika 8.59. Shema razvoda zraka veCeg kompresorskog postrojenja

Slika 8.60. Broj isklapanja i uklapanja sklopaka kroz 24 sata i u sluraju kvara u ovisnosti o broju sklopaka

u rasklopnom postrojenju

Izrafunati urin odnosi se na jedan kompresor, jer drugi - kako je spomenuto - sluii kao rezerva.

Rezervoari zraka dimenzioniraju se prema zahtjevu da je rezerva zraka dovoljna za isklapanje i uklapanje sklopaka u slufaju kvara. Potrebna je kolif ina zraka

Vk = nk i m3 ' . . . (8.14)

gdje je nk broj uklapanja i isklapanja sklopaka nakon kvara (sl. 8.60). Za vrijeme uklapanja i isklapanja nakon kvara moie se zanemariti potro- Sak zraka koji stalno struji kroz sklopke.

Dio potrebnog zraka nalazi se u rezervoarima sklopaka. Rezervoar sklopke volumena VR, (m3), uz sniienje tlaka A p , moie dati kolieinu zraka

T = A pn VR, m3 . . . (8.15)

pri tlaku 1 ata. UzimajuCi u obzir dio a, koji oznafuje udio rezervoara zraka niieg tlaka, potreban volumen rezervoara niieg tlaka iznosi

OznaEivSi sa A pv dopuiteno sniienje tlaka u visokotlaEnom rezervoaru, volumen visokotlafnog rezervoara jest

Moie se jog provesti kontrola trajanja pogona kompresora nakon kvara. Potrebno vrijeme za dopunjavanje rezervoars iznosi

Ako se pokaie da je vrijeme tk predugo, potrebno je odabrati kompresore veCeg uf ina.

Kada komprimirani zrak sluii za gaSenje luka, moie se prilikom prorafuna zanemariti potroSak zraka za upravljanje sklopkama i rastavljafima.

40 Visokon2ponska rasklopna postrojenja

oklopljena, dok se za viSe napone (iznad 35 kV) izvode samo kao otvorena i to bez ikakvih pregrada, jer je opasnost od luka znatno manja zbog vebih razmaka i manjih struja kratkog spoja.

TABLICA 9.1.

Najmanje visine nad podom i najmanji razmaci od ograda prema naSim TehniEkim propisima iz 1957. godine

TABLICA 9.2.

Najmanje visine nad podom i najmanji razmaci od ograda prema njemaEkim propisima

Nazivni napon mreie

k v

1 3 6

10 20 35 60

110 220

N a j m a n j i r a z m a k v o d i E a o d

S obzirom na smjeStaj, razlikujemo rasklopna postrojenja u zgradama i na slobodnom. Otvorena rasklopna postrojenja za srednje napone izvode se normalno u zgradama (samo iznimno, za napone 35 kV, mogu se naki postrojenja na slobodnom), dok se otvorena postrojenja za viSe napone u pravilu izvode na slobodnom. Samo u gusto naseljenim podruejima ili unutar tvornica s velikim opterekenjima opravdan je smjeStaj u zgradi

zagtitne ograde

(branici)

u z:di

500 500 500 500 500 500 580 900 -

Najmanja visina neza- Sticenih vodiCa nad

hodnieima i pristupima

Nazivni napon mreie

kV

1 3 6

10 20 30 60

110 220

Minimalni razmaci (Lit. 116)

u zgradi mm

2500 2500 2500 2500 2500 2550 2800 3300 -

TABLICA 9.3.

zaftitne rijetbe mreze

u zgradi mm

108 124 148 180 260 380 580 980 -

na slobodnom

mm

- - -

- 2920 3220 3820 5140

Najmanja visina

vodiCa nad podom

hodnika u zgradi

mm

2500 2500 2500 2500 2500 2500 2800 3300 . 4400

TADLICA 9.4.

UobiEajeni razmaci sabirnica

guste mreie

ili lima u zgradi

mm

58 74 98

130 210 330 530 930 -

N a j , m a n j i r a z m a k v o d i E a dd

Nazivni

niy

132

220

380

500

zaStitnr Ograde

:,"di:i mm

- - - -

500 560 780

1200 2400

rasklopnih postrojenja iznad 35 kV. Oklopljena rasklopna postrojenja mogu se smjestiti bilo na slobodnom, bilo u zgradi.

Radi zaStite od dodira propisima su odredeni najmanji razmaci (pre- skoirne daljine), koji su navedeni u tab. 1.5. Osim toga, propisima su odredene najmanje visine nezaStitenih vodiPa nad podom u hodnicima, pristupnim prostorijama ili pristupnim stazama (tab. 9.1), te najmanji razmaci izmedu vodiPa i ograde, mreie ili lima (tab. 9.1). Podaci u naSim propisima neSto se razlikuju od njemaekih (VDE 0101/43), Sto je vidljivo iz tab. 9.2. Radi ilustracije navodimo i minimalne razmake koje se pred- laiu u novije vrijeme. Za razliku od razmaka prema propisima u tab. 9.3. navode se (prema Lit. 116) podaci o razmacima izmedu vodifii i uzemljenih dijelova, visine vodiira iznad pristupnih putova i horizontalni razmaci medu vodiirima, da bi se osigurao potreban razmak za izvodenje radova.

Minimalni razmaci navedeni u tablicama vrijede za nadmorske visine do 1000 m, a za svakih daljnjih 500 m treba povebati razmake za 5'10.

U tab. 9.4. navedeni su uobiirajeni razmaci sabirnica koji medutim nisu odredeni propisima. Razmaci medu sabirnicama vebi su od najmanjih

Razmak izmedu vodiEima

mm

1450

2400

3750

4400

:i~zk :,","!$- nih dijelova

mm

1250

2050

3200

3700

Nazivni napon

kV

1 3 6

10 20 30 (35) 60

110 220

zaStitne ograde

U zgradi mm

500 500 500 500 500 500 670

1000 -

Visina vodiEa iznad tla pristupnim stazama

mm

4250

5000

6250

6750

R a z m a c i s a b i r n i c a

u zgradi na slobodnom

od lima

u zgradi

70 105 130 155 210 290 500 830 -

od zaStitne mreie

na slobodnom

mm

- - -

500 500 560 780

1200 2400

r:,"i,"p2~u vodiCima za , izvodenje

radova mm

3500

4250

5500

6000

120 150 250 300 350 400 900

1400 -

$ E ~ ~ 140 175 200 225 280 360 570 900 -

- - -

500 700

1300 2200 4400

slobodnom t-m-n

- - -

280 360 460 680

1100 2300

(tab. 1.5) radi veEe sigurnosti, a u nekim sluEajevima povoljno je - pogotovo pri niiim naponima - odabrati joS veke razmake zbog sma.njen~a sila medu vodifima.

Propisima su odredene i minimalne Sirine hodnika. Treba razlikovati hodnike za posluiivanje i nadzor (upravljanje, transport aparata i sl.) i hodnike samo !za nadzor. Osim toga treba uzeti u obzir da li se samo s jedne, ili s obje strane hodnika, nalazi rasklopno postrojenje, odnosno dijelovi takvog postrojenja pod visokim naponom. Ako se rasklopno postrojenje nalazi samo s jedne strane hodnika, Sirina hodnika za posluiivanje ne smije biti manja od 1000 mm, a Sirina hodnika za nadzor ne manja od 800 mm. Kad se rasklopno postrojenje nalazi s obje strane hodnika, najmanje su Sirine 1200, odnosno 1000 mm. Sirina prolaza za nadzor i posluiivanje u rasklopnim postrojenjima na slobodnom treba da iznosi barem 1200 mm (mjereno izmedu uzemljenih dijelova aparata, zaStitnih ograda, zidova ili nosne konstrukcije). U praksi se medutim izvode Siri hodnici. Jedan je od razloga moguCnost transporta. Osim toga hodnik se izvodi to Siri, Sto su viSi naponi i Sto su veCe rasklopne snage, kako bi se pogonsko osoblje osjekalo sigurnije. Dug hodnik izvodi se Siri od kratkog. U tab. 9.5. navedene su uobiEajene Sirine hodniki.

TABLICA 9.5. Uobicajene Sirine hodnika u rasklopnim postrojenjima

Treba napomenuti da su u daljnjem izlaganju izvedbe rasklopnih postrojenja prikazane u prvom redu s obzirom na tipove postrojenja, te na principijelan raspored sabirnica i aparata, jer detalji izvedaba prelaze okvir ove knjige.

Nazivni napon

9.2. OTVORENE IZVEDBE RASKLOPNM POSTROJENJA SREDNJEG NAPONA (DO UKWUCIVO 35 kV)

A. Luk u rasklopnom postrojenju

Rasklopno postrojenje Rasklopno postrojenje s jedne strane hodnika s obje strane hodnika

Pojava luka u rasklopnom postrojenju posljedica je proboja izolacije medu fazama ili izmedu faze i zemlje, do Eega dolazi bilo zbog poviSenja napona, bilo zbog smanjenja izolacije. Koordinacijom izolacije i upotre-

~ i r i n a hod-

bom odvodnika prenapona mogu se lakSe sprijeEiti proboji zbog poviSenja napona, nego proboji koji nastaju zbog smanjenja izolacije. Do smanjenja izolacije naime dolazi zbog stranih tijela koja mogu doCi u rasklopno postrojenje (alat, iivotinje, vlaga i sl.), zbog deformacija dijelova postrojenja prouzrokovanih mehaniEkim silama i zbog ionizacije zraka. Prva dva uzroka mogu se otkloniti izvedbom oklopljenih postrojenja, dovoljnim razmacima, upotrebom izolacija koje ne upijaju vlagu, mehaniEki dovoljno dimenzioniranom izvedbom i sl. NajEeSCi je uzrok ionizacije otvaranje opterekenih rastavljaEa, a to je ujedno i najEeSCi uzrok pojavi luka u rasklopnom postrojen ju. Otvaranje optereCenih rastavljaf a spre- Eava se ljlokiranjem rastavljaEa (osmo poglavlje).

I pored svih mjera dolazi do pojave luka u rasklopnom postrojenju. Vrlo je rijedak sluEaj da zbog djelovanja luka dodu pod visoki napon uzemljeni dijelovi postrojenj a ili instalacije niskog napona (stru jni kru-

I

govi mjerenja i zaStite, istosmjerni strujni krugovi), pa se ta pojava moie ispustiti iz razmatranja. Neposredna opasnost gorenja takoder ne postoji, jer su svi materijali vatrostalni, izuzev ulja u sklopkama i mjernim transformatorima (ako su takve izvedbe upotrebljene). NajveCa opasnost postoji ako dode do izljeva vruCeg ulja iz aparata (temperatura oko 100°C), jer Ce se tada zbog indirektnog djelovanja luka ulje upaliti. To se neEe dogoditi ako ulje ima temperaturu okoline.

Za rasklopno postrojenje bitna su, medutim, dva djelovanja luka: isijavanje topline i poviSenje tlaka zbog porasta temperature. Oba djelovanja ovisna su o struji luka, odnosno o struji kratkog spoja, jer se promatra najnepovoljniji slufaj. Snaga luka, definirana kao produkt pada napona u luku i struje luka, jednaka je za luk izmedu kontakata i noieva rastavljaEa (sl. 9.la) i kontakata rastavljaEa medusobno (sl. 9.lb), ako pretpostavimo da su struje luka po apsolutnom iznosu medusobno jednake. Ispitivanja (Lit. 118) pokazuju da kratki spoj prema sl. 9.la vet nakon nekoliko milisekunda prelazi u kratki spoj prema sl. 9.lb. Snaga luka - prema citiranim ispitivanjima - ovisna je o struji kratkog spoja i nazivnom naponu (sl. 9.2), pa se pokazuje da postoji linearna ovisnost izmedu struje kratkog spoja i snage luka.

-

~ i r i n a h o d - - 1 ~ i r i n a h ~ d - / ~ i r i n a hodnika za / nika za po- nika za nadzor sluiivanje / nadzor

mm 1 mm I mm

kV

Slika 9.1. Pojava luka medu kontaktima i noievima rastavljara

nika za po-

Isijavanje luka raste s poveCanjem snage luka, a znatno je ovisno o materijalu kontakata (sl. 9.3). Utjecaj materijala kontakata ukazuje na Einjenicu da na toplinu .isijavanja utjeEu i plinovi oko jezgre luka, bilo da apsorbiraju isijavanje bilo da sami u njemu sudjeluju. ZaStita od djelovanja isijavanja moie se provesti pregradivanjem dijela rasklopnog

I sluiivanje mm

do 10

20

30 (35)

60

110

1200 :::: 1400

2000 1600

1800

2400 2000

2200

1400

2000 1 1600

1800

2500 1 2000

3000 1 2200

Slika 9.2 Snaga luka (sl. 9.1) u ovisnosti o struji kratkog spoja i o nazivnom naponu

postrojenja u kojemu moie nastati luk, od .ostalih dijelova rasklopnog postrojenja. Takve pregrade smanjuju preglednost, pa su staklene pregrade kompromisno rjeSenje, pomoCu kojih se moie smanjiti djelovanje isijavanja i do polovine.

Slika 9.3. Srednje isijavanje topline na udaljenosti od 1,5 m u ovisnosti o snazi

lltka

. Dio energije luka troSi se na ugrijavanje okolnog zraka, Sto dovodi do poviSenja tlaka, koje je to veCe, Sto je struja luka veCa (sl. 9.4). To povi- Senje tlaka dovodi do ruSenja pregrada, izvaljivanja vrata i sl. Da se to sprijefi, potrebno je predvidjeti otvore za rasterekenje. Efikasnost djelovanja otvora ne ovisi samo o povrSini otvora, veC i o poloiaju tog otvora

Slika 9.4. Maksimalno poviSenje tlaka u ovisnosti o struji luka. Rezultati eksperi- menata u zatvorenom kotlu, udaljenost kontakta 10 cm, trajanje luka 20 ms (Lit.

117)

prema mjestu nastanka luka. Ispitivanja na Celijama s pregradnim zido- vima koji mogu izdriati poviSenje tlaka od 0,5 at pokazala su (Lit. 117) da se potrebna povrSina otvora za rasterekenje moie odrediti iz izraza

gdje su F povrSina u m2, a Pi snaga luka u MW. Ako su pregrade veCe EvrstoCe, koeficijent u (9.1) imat fe manju vrijednost.

35 1 v

U,

20

70

6 0 500 JOOO 1500 2DOD 25DO MYA MOO

Slika 9.5. Klasifikacija rasklopnih postrojenja prema naponu i snazi'kratkog spoja

Slika 9.6. Pribliina ovisnost troSkova izgradnje (bez gradevinskog dijela) rasklopnog postrojenja s dvostmkim sabirnicama o rasklopnoj snazi

(Lit. 39)

S obzirom na djelovanje luka, koje je ovisno u prvom redu o veliEini s h j e kratkog spoja, mogli bismo (Lit. 117) podijeliti postrojenja u Eetiri grupe: A - postrojenja male snage, za struje kratkog spoja do 15 kA, B - postrojenja srednje snage, za struje od 15 do 30 kA, C ,-- postrojenja velike snage za struje od 30 do 60 kA, i D - postrojenja vrlo velike snage, za struje kratkog spoja iznad 60 kA. Navedena klasifikacija prema snagama kratkog spoja prikazana je na sl. 9.5.

Slika 9.7. Pribliina ovisnost troSkova izgradnje (bez gradevinskog dije-

MO la) rasklopnog postrojenja s dvostrukim sabirnicama o nazivnoj struji

VeliEina struje kratkog spoja, odnosno snage kratkog spoja, veoma znatno utjeEe na troSkove izgradnje postrojenja, jer o tim veliEinama ovisi tip upotrebljenih aparata i izolatora, dimenzija vodifa, tip felija i sl.

Na sl. 9.6. nacrtani su dijagrami koji prikazuju pribliinu ovisnost tro- Skova izgradnje (bez gradevinskog dijela) rasklopnog postrojenja s dvostrukim sabirnicama o rasklopnoj snazi. Sa 100010 oznafenl su troSkovi izgradnje rasklopnog postrojenja 10 kV, rasklopne snage 200 MVA i s aparatima nazivne struje 400 do 600 A. TroSkovi izgradnje za rasklopnu snagu 15 MVA odgovaraju postrojenjima s uEinskim rastavljaEima i osiguraf ima.

Na troSkove izgradnje znatno utjeEe i nazivna struja (sl. 9.7), jer su prema njoj dimenzionirani svi vodiEi i u aparatima i u rasklopnom postrojenju.

Naravno da i broj sistema sabirnica utjeEe na troSkove izgradnje, s jedne strane zbog povefanja broja aparata, a s druge zbog povefanja gradevinskih radova. Za rasklopna postrojenja 10 kV, 200 MVA troSkovi izgradnje, u ovisnosti o broju sabirnica, iznose

broj sistema relativni sabirnica troSkovi izgradnje

Navedeni podaci sluie samo kao ilustracija, jer troSkovi izgradnje ovise o naEinu izvedbe rasklopnog postrojenja, o odabranom tipu aparata i sl.

B. Izvedbe s kabelskim odvodom

Veza izmedu rasklopnog postrojenja i vodova najEeSfe se izvodi kabe- lom, jer to je s obzirom na izvedbu rasklopnog postrojenja jednostavnije, iako u izvjesnoj mjeri smanjuje sigurnost pogona (kabelske glave!).

Postrojenjima male snage (grupa A) nije potrebna nikakva zaStitna pregrada izmedu rastavljaEa i sabirnica (sl. 9.8). Za vefe struje kratkog spoja (grupa B) korisno je postaviti pregradu izmedu rastavljaea i sabirnica (sl. 9.9), da bi se zagtitile sabirnice od djelovanja luka u sluEaju otvaranja opterefenih rastavljafa. Dimenzije felija, a pogotovo njihova Sirina, ovise o upotrebljenom tjpu sklopke. Na skicama rasklopnih postrojenja oznaEeno je mjesto postavljanja sklopke, ne ulazefi u utjecaj tipa sklopke na izvedbu rasklopnog postrojenja.

Na sl. 9.8: i 9.9. izlazni rastavljaE i kabelska glava smjeSteni su u niskom donjem dijelu postrojenja, Sto se normalno izvodi za postrojenja od 10 kV. Za viSe napone potrebno je izvesti postrojenje u dva kata, zbog vefih dimenzija i sklopke i ostalih aparata. Donji kat izveden je tada kao na sl. 9.10. i 9.11.

U rasklopnim postrojenjha s jednostrukim sabirnicama najpovoljniji je smjeStaj uza zid (s jednim hodnikom) zbog smanjenja potrebne izgra-

Slika 9.8. Skica presjeka kroz Celiju .otvoreno'g rasklopnog postrojenja grupe A s jednostrukim

sabirnicama

dene povrSine. No postavljan j em postrojenja u sredini prostorije ne mijenja se njegova dispozicija. U postrojenjima s dvostrukim sabirnicama potrebno je predvidjeti hodnike s obje strane, kako bi bilo mogute izvr- Siti pregled i imati uvid u stanje postrojenja, u prvom redu u rastavljaEa (sl. 9.10) za oba sistema sabirnica.

Na sl. 9.10. prikazan je presjek kroz Cliju postrojenja grupe B s dvostrukim sabirnicama. Ako se radi o manjim strujama kratkog spoja (grupa A), postrojenje se izvodi analogno izvedbi na sl. 9.8. Za postrojenje grupe C upotrebljava se izvedba sa sl. 9.11. dakle ona sa dvije pregrade (izmedu prostora za sklopku i sabirniEkih rastavljaira, te izmedu sabirniEkih rastavljaEa i sabirnica). Pri vetim strujama, naime, elektrodi- namiEko djelovanje prevladava termif ki uzgon (Lit. 121), pa u sluEaju napajanja sa strane sabirnica luk putuje od rastavljara prema sklopki. Sabirnice su postavljene jedna iznad druge, da bi se uz uspravan poloiaj postigao ve6i moment otpora. Visina prostora za smjeStaj sabirnica oda-

Slika 98. Skica presjeka kroz Celiju otvorenog rasklopnog postrojenja grupe B s jednostru-

kim sabirnicama

bire se tolika da je moguire bez poteSko6a izvesti EiSbenje i pregled sabirnica.

Da bi se provelo dalje ograniEenje djelovanja luka, mogu se uzdui sabirnica postaviti pregrade, uz upotrebu provodnih izolatora.

Naravno da je moguire i na neSto drukEiji naEin izvesti otvorena postrojenja srednjeg napona, ali u principu uvijek se dolazi do istih rjeSenja.

Potreba za izgradnjom postrojenja grupe D javlja se vrlo rijetko (snaga kratkog spoja iznad 1000 MVA, za napon 10 kV). Tada su potrebne spe- cijalne konstrukcije, i treba voditi raEuna o opasnostima od luka i o silama medu vodifima.

Slika 9.10. Skica presjeka kroz celiju otvo- Slika 9.11. Skica presjeka kroz renog rasklopnog postrojenja grupe B feliju otvorenog rasklopnog

s dvostrukim sabirnicama postrojenja grupe C s dvostrukim sabirnicama

C. Izvedbe s neizoliranim odvodom

Vebina postrojenja izvodi se s kabelskim odvodima, bez obzira da li se radi o zraEnim ili kabelskim vodovima, jer takva izvedba traii manju izgradenu povrSinu rasklopnog postrojenja. Ipak u nekim sluEajevirna, kad se radi o prikljuEku zraEnih vodova, a ieli se izbjeki kabel (povdana sigurnost, lakSi nadzor), izvode se postrojenja s neizoliranim odvodima. Neizolirani odvod mora, da bi se odriala potrebna visina iznad terena na izlazu iz rasklopnog postrojenja, iziki na gornjem dijelu zgrade.

Postavljanjem sabirnica u najgornji dio postrojenja, kao u postrojenjima s kabelskim odvodom, pojavljuje se potreba izvedbe posebne belije smjeitene uz vanjski zid, za prikljuEak zraEnog voda (sl. 9.12). Izvedba na sl. 9.10. omogubuje odvod na obje strane rasklopnog postrojenja.

Analogno izvedbi s dvostrukim sabirnicama, izvodi se $ rasklopno postrojenje s jednostrukim sabirnicama.

U nekim sluEajevima moie se izvesti postrojenje manje visine, ako se smanji visina donjeg kata na raEun pristupaEnosti i mogubnosti nad- zora tog dijela postrojenja.

RjeSenje sa smjeStajem sabirnica u najviSem dijelu postrojenja u pot- punosti odgovara kabelskom odvodu, jer ima kratke i ravne spojne vodove. Izvedba s neizoliranim odvodima, a s istim smjeStajem sabirnica dovodi medutim, do dugih spojnih vodova zbog neophodne promjene smjera. Postavljanjem sabirnica u najniii dio rasklopnog postrojenja dolazi se - za izvedbu s neizoliranim odvodima - do kratkih i ravnih spojnih vodova,

Slika 9.12. Skica presjeka kroz telije otvorenog rasklopnog postrojenja grupe B s dvostrukim sabirnicama

i s neizoliranim odvodom

jer tada, s obzirom na medusobni poloiaj sabirnica i odvoda, imamo istu situaciju kao za sabirnice i kabelske odvode postavljene gore.

Presj ek kroz telije postrojenja sa sabirnicama postavljenim dolje prikazan je na sl. 9.13. Mana je takve izvedbe Sto ne postoji mogutnost neposredne kontrole stanja sabirnirkih rastavljaEa iz istih hodnika iz kojih je moguC nadzor nad sklopkama. U rasklopnim postrojenjima na sl. 9.8. do 9.12. takva je kontrola moguta.

Slika 9.13. Skica presjeka kroz Celije otvorenog rasklopnog postrojenja s dvostrukim sabirnicama smjeztenim u donjem

dijelu postrojenja i s. neizoliranim vodovima.

Postrojenje sa sabirnicama postavljenim dolje mogute je izvesti i s jednostrukim sabirnicama. U tom sluEaju mogu se potporni izolatori sabirnica postaviti na lied. Ako je tada potreban izlaz vodova samo na jednu stranu cijelo postrojenje se moie smjestifi uza zid, dok je veza sa zraEnim vodom smjeStena iznad hodnika.

Izvedba prema sl. 9.13, u usporedbi s onom prema sl. 9.12, ima manji tlocrt i manji volumen zgrade (Lit. 122).

9.3. OKLOPLJENE IZVEDBE RASKLOPNIH POSTROJENJA SREDNJEG NAPONA (DO UKLJUCIVO 35 k v )

Rasklopna postrojenja oklopljena limom imaju, u usporedbi s otvo renim postrojenjima, niz prednosti: manju potrebnu povrginu, dobr zaStitu od dodira i praSine, lagano prosirenje i premjegtanje cijelog postro jenja, brzu i jednostavnu montaiu, mogutnost postavljanja i u prostorj jama koje su pristuparne i nekvalificiranom osoblju.

Uklopljena postrojenja izvode se za snage kratkog spoja koje odgo varaju grupama A i B (sl. 9.5).

S obzirom na mjesto postavljanja, razlikujemo unutarnja i vanjska oklopljena postrojenja. Prva se postavljaju u zgradama, a druga na slobodnom. Medu sobom se razlikuju jedino prema izvedbi oklopa (zaStita od atmosferskih utjecaja).

Izvode se dva tipa oklopljenih postrojenja: s nepomiEno montiranim aparatima i s pokretnim aparatima. Prvi tip se u principu ne razlikuje od otvorenih izvedaba, dok se drugi tip moie karakterizirati kao postrojenje bez rastavljaEa.

B. Izvedba s nepomiEno montiranim aparatima

Kako je veC spomenuto, izvedbe s nepomiEno'montiranim aparatima ne razlikuju se u principu.od otvorenih rasklopnih postrojenja (sl. 9.14).

b Slika 9.15. Skica presjeka kroz ce- Slika 9.14. Skica presjeka kroz teliju liju oklopljenog postrojenja za po- unutarnjeg oklopljenog postrojenja s ne- stavljanje na slobodnom s nepomiPno

pomifno montiranim aparatima montiranim apara tima


Osnovna je razlika prema otvorenoj izvedbi ta, Sto su svi aparati montirani u tvornici, pa je na mjestu ugradnje potrebno izvesti samo pri- kljufke. Skelet Celije izraden je od limenih profila, dok su stranice od dekapiranog lima. kelije su obicno predvidene za montaiu uza zid i sa strainje strane su otvorene, dok su na prednjoj strani vrata. Celije se izvode otvorene odozgo. U praSnim prostorijama stavljaju se kelije oklopljene sa svih strana.

Slika 9.16. Skica presjeka kroz feliju oklopljenog postrojenja s dvostrukim sabirnicama za postavljanje na slobodnom s ne-

pomirno montiranim aparatima

Izvedbe s nepomifno montiranim aparatima naidle su kao vanjska rasklopna postrojenja na znatnu primjenu. 0 birno se kelije takvih postrojenja izvode s dvokrilnim vratima iza kojih se nalazi lim koji se moie podignuti i prisloniti na otvorena vrata. Podizanjem lima dobiva se pokri- veno radno mjesto, koje omogukuje revizione i remontne radove i u slufaju loSeg vremena.

Celije su izvedene na istom principu kao i one unutarnjeg postrojenja, s tom razlikom Sto je moguC pristup s obje strane, pa to dovodi do dvostrukih kelija, lroje se mogu upotrijebiti ili za dva odvoda s jednostavni- jom opremom (npr. za dva odvoda s ufinskim rastavljatima) ili za jedan odvod sa sklopkom (sl. 9.15). Takva Celija upotrebljava se i za smjegtaj transformatora.

Slika 9.17. Skica presjeka kroz Celiju oklopljenog postrojenja za postavljanje na slobodnom s dvostrukim sabirnicama iznad Celije s nepomiCno montiranim aparatima

I postrojenje s dvostrukim sabirnicama moie se izvesti oklopljeno. Sabirnice mogu biti smjeStene ili unutar belije (sl. 9.16) ili na slobodnom (sl. 9.17). Izvedba na sl. 9.17. dolazi najEeSke u obzir za napone 30 ili 35 kV.

C. Izvedba s pomiEnim aparatima

Izvedba s pomiEnim aparatima primjenjuje se sve vise, jer omogucuje konstrukciju bez rastavljafa, Eime se smanjuju dimenzije kelija.

Na sl. 9.18. shematski je prikazana izvedba s jednostrukim, a na sl. 9.19. s dvostrukim sabirnicama. U svim sluEajevima prekidanje strujnog kruga vr9Ese sklopkom, nakon Eega je deblokiran uredaj za izvlaEenje sklopke. IzvlaEenjem sklopke, Sto se vrSi ruEno ili pomoeu motora, i vidljivo se prekida strujni krug. Sklopka dakle preuzima i ulogu rastavljaEa. Izvedbe s dvostrukim sabirnicama sa sl. 9.19a i 9.19b ne razlikuju se u principu

Slika 9.18. Shematski prikaz izvedbe Celije postrojenja s pomiP- nim aparatima s jednostrukim sabirni-

cama

od postrojenja s nepomiEno montiranim aparatima jer imaju sabirniEke rastavljafe, pa je tada izvuEena sklopka dodatni rastavljaE, koja samo preuzima ulogu izlaznog rastavljara. U izvedbi sa sl. 9.19a izvlaEi se samo sklopka, a u onoj sa sl. 9.19b sklopka i noievi sabirniEkih rastavljaEa. Sastavljanjem dviju kelija prikazanih na sl. 9.18. dolazi se do izvedbe s dvostrukim sabirnicama sa po dvije sklopke po odvodu, Sto odgovara shemi na sl. 5.11. U postrojenjima s pomiEnim aparatima, medutim, moie se ostvariti izvedba sa po dvije sklopke po odvodu s manjim brojem sklopaka nego u postrojenjima s nepomiEno montiranim aparatima, gdje je potrebno 2n sklopaka, ako sa n oznaEimo broj odvoda. U postrojenju s pomirnim aparatima potrebno je n + 2 sklopaka, od kojih jedna sluii

t Slika 9.19. Shematski prikaz izvedaba Celija postrojenja s pomiPnim aparatima

s dvostrukim sabirnicama

za prespajanja s jednih sabinlica na druge, a druga kao rezerva za slutaj kvara na jednoj od sklopaka. Normalno je dakle na jednom odvodu stalno prikljufena jedna sklopka, vee prema tome na koje je sabirilice prikljuren odvod.

Slika 0.20. Skica presjeka Celije oklopljenog postrojenja s pomienim aparatima i s normalnom

izvedbom sklopke

U principu razlikujemo dva tipa izvedaba s pomiEnim aparatima: sa sklopkama normalne konstrukcije (sl. 9.20) i sa sklopkama Eija je konstrukcija prilagodena izvedbi s pomirnim aparatima (sl. 9.21). Osim toga razlikuju se prema izvedbi sabirnica: gole neizblirane sabirnice (sl. 9.20)

I V v

Slilca 9.21. Skica presjeka 6elije oklopljenog postrojenja s pomirnim aparatima i

posebnom izvedbom sklopke

i medusobno izolirane sabirnice (sl. 9.21). Naravno da se izraduju rasklopna postrojenja i s neizoliranim sabirnicama i sa specijalno konstruiranom sklopkom. Danas se proizvode i takve kelije u kojima su svi diielovi izalirani, pa ne postoje goli vodiEi medu kojima bi mogao nastati luk. Takva se postrojenja osim toga izvode bez oklopa, Sto dolazi u obzir za postavljanje u zatvorene prostorije u koje je dopugten pristup samo pogonskom osobl ju.

9.4. IZVEDBE RASKLOPNIH POSTROJENJA VISOKOG I NAJVISEG NAPONA (IZNAD 35 kV)

A. Rasklopna postrojenja u zgradi

Rasklopna postrojenja napona 60 kV i viSe smjegtavaju se u zgrade samo iznimno, kad ne postoji moguenost izvedbe na otvorenom (smjeStaj unutar naseljenog podrufja, u podruEju s mnogo praSine u zraku, unutar industrijskih postrojenja i sl.).

Rasklopno postrojenje visokog i najviSeg napona moie se izvesti analogno 'rasklopnom postrojenju srednjeg napona, prikazanom na sl. 9.10. i sl. 9.12, s tom razlikom Sto se u postrojenja nazivnog napona iznad 35 kV

Slika 9.22. Izvedba rasklopnog postrojenja 110 kV u zgradi s pomifnom sklopkorn

ne postavljaju pregrade, jer je opasnost od luka malena zbog relatlvno malih struja i pri najvekim snagama kratkog spoja.

U posljednje vrijeme izraduju neke tvornice sklopke od 110 kV, Eija konstrukcija omogueuje izvedbu i postrojenja toga napona s pomiEnim aparatima (sl. 9.22). Takvoj izvedbi treba za trekinu manji izgradeni volumen zgrade. Posebno konstruirane sklopke omogueuju i izvedbu postrojenja s dvostrukim sabirnicama a sa dvije sklopke po odvodu (sl. 9.19~), sa svim prednostima takve dispozicije kako je to navedeno u poglavlju o oklopljenim postrojenjima.

B. Rasklopna postrojenja na slobodnom

Razvijeno je priliEno mnogo izvedaba rasklopnih postrojenja najviSih napona, s teinjom da se smanje potrebne investicije, poboljSaju pogonska svojstva, te da se omoguei njihova upotreba i za posebne zahtjeve (izvedba trostrukih sabirnica, U-sabirnica, spojnog polja i sl.).

Izvedba na sl. 9.23, koja se obiEno naziva visokom izvedbom, kopija je postrojenja srednjeg napona. Primjenjuje se samo kad je raspoloiiva povrSina terena znatno ograniEena (uz hidroelektrane u uskim dolinama i sl.), jer je teiak pristup k sabirnicama i rastavljaEima i jer su potrebne relativno velike investicije za izvedbu visokog stupa s konzolama.

Na sl. 9.24. prikazana je izvedba sa srednjim stupom, u kojoj se spojni vod k sklopki vodi iznad sabirnica, za Sto su potrebni visoki portali. Zbog visine srednjeg portala izvedba sa srednjim stupom nije podesna

R? 51 J? R2 S2 72

Slika 9.23. Visoka izvedba rasklopnog postrojenja najvigih napona

za postrojenje 220 kV. Nasuprot tome ni popreEnoj (tandem) izvedbi (sl. 9.26), jer su rastavljaEi - u tlocrtu - okomito postavljeni na sabirnice, kao ni uzduinoj izvedbi (izvedba u brazdi) (sl. 9.29), jer su rastavljaEi

Slika 9.24. Izvedba sa srednjim stupom rasklopnog postrojenja najviiih napona (r spoj za premoStenje sklopke)

Slika 9.25. Spojno polje raslclopnog postrojenja sa srednjim stupom

648

Slika 9.26. PoprePna (tandem) izvedba rasklopnog postrojenja najviSih napona (rc spoj za premoztenje sklopke)

paralelni sa sabirnicama, nisu potrebni visoki stupovi. U prvom sluEaju sabirnice su postavljene na jedan od izolatora sabirniekih rastavljaPa (sl. 9.26), dok su u uzduinoj izvedbi sabirnice zavjeSene na portalima (sl. 9.29), kao i u izvedbi sa srednjim stupom.

Kao Sto je spomenuto u petom poglavlju (sl. 5.20), u sluraju zarnjene sklopke u jednom odvodu sklopkom spojnog polja, potrebno je premostiti sklopku odvoda. To je jednostavno u izvedbi sa srednjim stupom i u

Slika 9.27. Nacrt spojnog polja rasklopnog postrojenja u poprefnoj (tandem) izvedbi

poprefnoj izvedbi (uie x na sl. 9.24. i 9.26), dok se u uzduinoj izvedbi to ne moie ostvariti a da se ne demontira sklopka.

S obzirom na pogonsku sigurnost moie se smatrati da je najsigurnija uzduina izvedba (sl. 9.29), jer iznad sabirnica nema nikakvih vodova. U

Slika 9.28. Tlocrt spojnog polja rasklopnog postrojenja u popreEnoj (tandem) izvedbi

Slika 9.29. Uzduina (u brazdi) izvedba rasklopnog postrojenja najviSih napona

Slika 9.30. Spojno i mjerno polje rasklopnog postrojenja u uzduinoj izvedbi (izvedba u brazdi).

Slika 9.31. Postrojenje s U-sabirnicama u izvedbi sa srednjim stupom (sklopke i izlazni rastavljafi kao na sl. 9.24)

Slika 9.32. Postrojenje s U-sabirnicama u uzduinoj izvedbi (sklopke i izlazni rastavljaEi kao na sl. 9.29)

Slika 9.33. Izvedba sa srednjim stupom rasklopnog postrojenja s jednostrukim sabirnicama i s obilaznim spojem

(prema shemi na sl. 5.8)

Slika 9.34. Izvedba sa srednjim stupom rasklopnog postrojenja s jednostrukim i pomoCnim sabirnicama (prema shemi na sl. 5.15)

Slika 9.35. Izvedba ss srednjim stupom rasklopnog postrojenja s dvostrukim i pornocnirn sabirnicama (prema shemi na sl. 5.16)

l j rasklopnom postrojenju sa srednjim stupom, naime, postoje vodovi samo i :

; iznad jednog, a u popreEnoj izvedbi iznad oba sistema sabirnica. I

1 1 U vec prikazanim rasklopnim postrojenjima nisu ucrtani aparati na I I poEetku voda, a na izlazu iz rasklopnog postrojenja. U svim slufajevima

I I potrebno je predvidjeti odvodnike prenapona, koji se montiraju na

postolja. Na isti 'naEin postavljaju se visokofrekventni kondenzatori, dok ! 1 su visokofrekventne priguSnice zavjeSene na izlazni portal.

Spojno polje u rasklopnim postrojenjima sa srednjim stupom (sl. 9.25) i u uzduinoj izvedbi (sl. 9.30) traii samo jedno polje po duljini postrojenja. Nasuprot tome popreEna izvedba (sl. 9.27. i 9.28) zahtijeva dva polja za smjeStaj spojnog polja. U spojno polje rasklopnog postrojenja uzduine izvedbe mogu se, osim toga, smjestiti i naponski transformatori mjernog polja, spojeni preko rastavljaf a.

i Postavljanjem U-sabirnica (sl. 5.14b) omoguCuje se odlazak vodova s obje strane rasklopnog postrojenja. U-sabirnice moguCe je izvesti u postrojenju sa srednjim stupom (sl. 9.31), kao i u postrojenju uzduine izvedbe

Slika 9.36. Izvedba rasklopnog postrojenja s rastavljafima na jednom izolatom i sabirnicama postavljenim dolje

(sl. 9.32). Postrojenje sa U-sabirnicama u popreEnoj izvedbi nije mogufe izvesti. Postrojenju sa U-sabirnicama potrebno je jedno polje normalne Sirine za spoj vanjskih sabirnica.

Postroj enje s j ednostrukim sabirnicama jednostavnije je i moie se izgraditi u sve tri opisane izvedbe. NaEin izgradnje lako je ustanoviti iz prikaza postrojenja s dvostrukim sabirnicama.

Rasklopno postrojenje s jednostrukim sabirnicama i premogtenjem sklopke (shema prema sl. 5.8) moie se izgraditi prema sl. 9.33. Prikazana je izvedba sa srednjim stupom. Za takvu shemu spoja nije pogodna uzduina, a pogotovo ne popreEna izvedba.

Slika 9.37. Izvedba rasklopnog postrojenja s dvostrukim sabirnicama s rastavljarima na jednom izolatoru i sabirnicarna postavljenim gore

Na sl. 9.34. prikazano je rasklopno postrojenje s jednostrukim i pomofnim sabirnicama, a na sl. 9.35. s dvostrukim i pomofnim sabirnicama. Oba postrojenja izvedena su sa srednjim stupom. Analogno se moie izgraditi postrojenje uzduine izvedbe, dok je popreEna izvedba nepogodna za postrojenje s pomofnim sabirnicama.

Slika 9.38. Izvedba sa srednjim stupom rasklopnog postrojenja s dvije sklopke po odvodu (prema sherni na sl.. 5.11)

Slika 9.39. Izvedba sa srednjim stupom rasklopnog postrojenja s tri sklopke za dva odvoda (prema shemi na sl. 5.13)

4 N

5 0 x

J w u

3 V1 x w

.. w

5 u nl

B " J " w

A

-.-- f

Slika 9.40. Tlocrt rasklopnog postrojenja izvedenog prema shem na sl. 5.17.

\ PRESJEK A-A

Slika 9.41. Presjeci rasklopnog postrojenja na sl. 9.40.

Slika 9.42. Postrojenje s mijeSanim fazama, nasuprotna polja pomaknuta za razmak sabirnica

U teinji da se smanji povriina za izgradnju rasklopnog postro jenja upotrebljavaju se rastavljaEi s jednim izolatorom. Pomotu takvih rastav- ljaEa mogute su u principu dvije izvedbe: sa sabirnicama smjegtenim na izolatoru rastavljaEa (sl. 9.36) i sa sabirnicama zavjegenim medu portalima (sl. 9.37). Prva izvedba prema dispoziciji odgovara poprefnoj, a druga uzduinoj izvedbi. S obzirom na mogutnost izvedbe spojnog polja, U-sabirnica, pomotnih sabirnica, za izvedbe s rastavljaEima na jednom izolatoru vrijede sve napomene kao za analogna postrojenja s rastav- ljaEima sa dva izolatora.

'Na sl. 9.38. prikazano je postrojenje s dvostrukim sabirnicama i sa dvije sklopke po odvodu prema shemi sa sl. 5.11, dok je na sl. 9.39. prikazano postrojenje izvedeno prema shemi sa sl. 5.13, dakle postrojenje sa tri sklopke za dva odvoda. U postrojenju sa dvije sklopke po odvodu mogut je odlazak vodova na bilo koju stranu okomito na sabirnice, dok je u postrojenju sa tri sklopke na dva odvoda iz jednog polja mogute odvesti dva dalekovoda, svaki na svoju stranu.

Postrojenje izgradeno prema shemi spoja u kojoj nisu predvidene sabirnice moie se izvesti prema vet prikazanim tipovima, koristeti pogodna rjegenja. Takvo postrojenje prikazano je na sl. 9.40. (tlocrt) i 9.41. (presjeci), a izgradeno je prema shemi spoja na sl. 5.17.

Da se smanji povrgina potrebna za izgradnju rasklopong postrojenja, u posljednje vrijeme izvode se postrojen ja s amijeganim fazamaa, u kojih se sabirnice istog sistema ne nalaze grupirane, vet se medusobno grupi- raju sabirnice iste faze. Na sl. 9.42. i 9.43. prikazane su dvije izvedbe postrojenja s mijeganim fazama. U prvoj (sl. 9.42) su nasuprotna polja pomaknuta za razmak sabirnica, dok u drugoj (sl. 9.43) nije potreban

R/ m u sz 71 72 !.,

RI ms/ Stn II

Slika 9.44. Raspored odvoda u rasklopnom postrojenju a) s dvostrukim sabirnicama, b) s U-sabirnicama, c) s mijeSanim fazama (sl. 9.42) i d) s mijesanim

fazama (sl. 9.43)

ni toliki pomak. Postrojenje s rnijeSanim fazama moie se izvesti i s rastav- ljaEima sa jednim izolatorom, sa sabirnicama na izolatoru rastavljaEa.

Na sl. 9.44. prikazan je - radi usporedbe - raspored odvoda za rasklopno postrojenje sa srednjim stupom i dvostrukim sabirnicama (sl. 9.24), rasklopnog postrojenja sa U-sabirnicama (sl. 9.31), te dviju izvedaba postrojenja s mijeSanim fazama. Prilikom usporedbi povrSina treba uzeti u obzir da je u postrojenju s U-sabirnicama potrebna jedna Sirina polja za spoj vanjskih sabirnica.

9.5. Komandne ploEe

U manjim rasklopnim postrojenjima srednjeg napona, komandne ploEe, na kojima su smjeiteni mjerni instrumenti, zaStitni releji i uredaji za upravljanje i signalizaciju, nalaze se neposredno uz feliju, pa ne postoji

Na prednju stranu komandne ploEe obiEno se postavljaju pokazni instrumenti, uredaji za upravljanje i shema glavnih strujnih krugova (sl. 9.45). Registracioni instrumenti (ako ne sluie istodobno kao pokazni), .brojila, zaStitni i pomoCni releji, normalno se postavljaju na posebne ploEe, koje se obiEno smjeitavaju iza komandnih (sl. 9.46), ili u posebnom nizu pored komandnih ploEa. Ako je tih uredaja malo, mogu se postaviti i na strainju stranu komandne plore.

Slika 9.46. Prirnjer rasporeda komandnih plots i plofa za releje i brojila

I Manje komandne ploEe (duljina do oko 8 m) povoljno je postaviti u

jednoj liniji, dok se veCe izvode u luku ili u izlomljenoj liniji (sl. 9.46).

Slika 9.45. Primjer pre- dnje strane komandne

plore

posebna komandna prostorija. Takva prostorija, u kojoj su smjeitene komandne ploEe, neophodna je za vefa rasklopna postrojenja srednjeg napona s vise sistema sabirnica, viSe napona i sl., te za rasklopna postrojenja na otvorenom.

LITERATURA

1. CLARK, E.: Circuit Analysis of A - C Power Systems, Wiley, New York, 1943. 2. ROEPER, R.: Kurzschluss-Strome in Drehstromnetzen, Siemens-Schuckertwerke

A.G., Erlangen, 1957. 3. DOLENC, A.: Sinhroni strojevi, skripta, Zavod za elektrostrojarstvo, Zagreb, 1962. 4. KIMBARK, E. W.: Power System Stability, Volume 111, Synchronous Machines,

Wilev. New York. 1956. 5. CONCORDIA, Ch.: ~ynchronous Machines, Wiley, New York, 1951. 6. PETROVIC, V. V.: Elektrifne masine IV, Sinhrone masine, Zavod za izdavanje

udtbenika NR Srbije, Beograd, 1961. 7. BOSANAC, T.: Reaktancije sinhronih strojeva, Inforrnacije Rade KonPar, 1954,

br. 3, str. 1. 8. DESPOTOVIC, S.: Osnovi analize elektroenergetskih sistema, Zajednica jugosla-

venske elektroprivrede, Beograd, 1962. 9. PIOTROVSKIJ, L. M.: Elektrilieskie magini, Gosudarstvenoe energetilieskoe izda-

teljstvo, Leningrad - Moskva, 1947. 10. BLANUSA, D.: Laplaceova transformacija, skripta, SveuliiliSte, Zagreb, 1963. 11. DENIS-PAPIN, M. i A. KAUFMANN: Cours de calcul operationnel, A. Michel,

Paris, 1950. 12. WAGNER, C. F.: Machines Characteristics, Electrical Transmission and Distri-

bution Reference Book, Westinghouse E. C., East Pittsburg, 1950. 13. LANGSDORF, A. S.: Theory of Alternating - Current Machinery, McGraw - Hill

Book Co., New York, 1955. 14. KOVACS, K. P. -RACZ I.: Transiente Vorgange in Wechselstrommaschinen,

Verlag der Ungarischen Akademie der Wissenschaften, Budapest, 1959. 15. DOLENC, A.: Transformatori, skripta, I dip, SveuliiliSte, Zagreb, 1961. 16. WAGNER, C. F.-R. D. EVANS: Symmetrical Components, McGraw-Hill Book

Co. New York - London. 1933. 17. STEVENSON, W. D.: Elements of Power System Analysis, McGraw-Hill Book Co.

New York-Toronto-London, 1955. 18. WOODRUFF, L. F., Principi prijenosa elektrifne energije (prijevod), Skolska

knjiga, 1954. 19. STEFANINI, B.: Prijenos elektriPne energije, skripta, SveuliiliSte, Zagreb, 1960. 20. Leitsatze fur Berechnung der Kurzschlussstrome, VDE 0102, Teil 119.62. 21. American Standard Metods for Determining the Rms Value of a Sinusoidal

Current Wave and a Normal-Frequency Recovery Voltage and for Simplified Calculation of Fault Currents, American Standards Association, 1953.

22. AIEE Commitee Report, Proposed Revisions of American Standard C 37.10, AIEE Transactions 1961, Par t 111, str. 477.

23. GIARO, J. A.: Les courants de court - circuit dans le reseaux blectriques e t leurs effets nuisibles sur les cables de puissance, Bulletin d e l a Societb Belge des Electriciens, 1953, str. 187.

24. Leitsatze fiir dle Berechnung von Starkstromanlagen auf mechanische und ther- rnische Kurzschlussfestigkeit, VDE 010311.61.

25. Formel- und Tabellenbuch fur Starkstrom-Ingenieure, 2. izdanje, Siemens-Schu- ckertwerke A.G.. W. Girardet, Essen, 1960.

26. KUPFMULLER. K.: Ehfuhrung in die theoretische Elektrotehnik, Springer-Ver- lag, Berlin, 1932.

27. SCHROPFER, F.: Kraftwirkungen an elektrische Leitungen, Elin - Zeitschrift, 1952. str. 174.

28. BREZINSCAK, M.: Mjere i sisterni jedinica, Tehnifka knjiga, Zagreb, 1961. 29. LEHMAN, W. : Elektrodynamische Beanspruchung paralleler Lefter, ETZ - A\,

1955, S. 481. 30. MASCARIN, R.: Calcul des installations de jeux de barres triphases en vue de la

resistance aux efforts electrodynarniques, Rev. gen. de l'kleclricil6. 1957, str. 387.

31. DUSCHEK, A.: Strornkrafte zwischen'parallelen Leitern von rechteckigen Quer- schriitt, Archiv fiir Elektrotechnik, ,1943, str. 293.

32. BAZJANAC, D.: Tehnifka mehanika, I dio; Statika, Tehnifka knjiga, Zagreb, 1959.

33. DUBBEL, H.: Taschenbuch fiir den Maichinenbau, springer-~erlag, Berlin, 1935.

34. SIEBER, F.: Uber den Einfluss von ~esori&z.erstheinungen auf dic mechanischc Kurzschlus~festigkeit von biegesteifen Stromleitern, AEG-Mitteilungen, 1959, str. 322.

35. KOCMANN, A.: Eigenschwing~gen von ~ammelschienen bei Beriicksichtigung de r Abzweigschienen, CEG-Berichte, 1956, str. 180. .

36. KOCMANN,. A.: Einfluss des Kropfungswinkels der Abzweigschiene auf die Eigen- frequenz- der Samrnelschiene, CEG-Berichte, 1957, str. 44.

31. BALTENSPERGER, P.: Elektrodynamische Beanspruchung von parallekn Lei- tern, 33ulletin SEV. 1944. str. 766.

38. HERGESIC, V.: Elementi strojeva, I dio (skripta), SveufiliSte, Zagreb. 1961. 39. FLECK, B.: Hochspannungs- und Niedersparinungs-Schaltanlagen, 3. izdanje, W.

Girardet, Essen, 1955. 40. KAISER, D.: ElektrotehniEki pr i ruhik , 2. izdanje, TehniCka knjiga, Zagreb. 1958. 41. PEHANI, E.: Iz teorije o osigurafirna, ElektrotehniEki.Vjesnik, 1958, str. 84. 42. BITTER, H.-HEINZE, W.: Die Kurzschlussbegrenzung der Hochspannungs-

Hochlecstungs-Sicherung, Siemens-Zeitschrift, 1952, -str. 372. 43. CANTARELLA, G.: L'interruzione- di corrente alternata .mediante fusibili -

L'energia transformata nell'arco, L'elettrotecnica, 1960, str. 262. 44. MAUDUIT, A,: Installations electriques a haute e t basse tension. 2. izdanjs,

Dunod, Paris, 1950. . .

45. BITTER, H.: Einfluss der Bemessung der Steuerstromdrlhte auf die Grosse cler Liischarbeit ,bei HH - Sicherungen, Siemens-Zeitschrift, 1958, str. 30.

46. MEIER, F.: Einfluss von Schaltmoment und Phasenverschiebung auf die Eean- spruchung von Sicherungen bei Kurzschlussabschaltun~n, Bull. SEV. 1955, str. 101.

47. BITTER, H.: Zur Fraae der Lichtbogenarbeit in ~ochspannungs-~ochleistungs- Sicherungen, ETZ-B, 1960, s t r . 608.

48. BAUER, R.: Die Messwandler, Springer - Verlag, Berlin - Gotfingen - Heidelberg, 1953.

49. NEUGEBAUER, H.: Selektivschutz, 2. izdanje, Springer - Verlag, Berlin - Gottin- gen - Heidelberg, 1958.

50. BEGO, V.: Elaktriena mjerenja (laboratorijske v je ibe)I dio, Zagreb, 1962; I1 dio, Zagreb, 1964 (skripta).

51. SIRIC, S.: Mjerni transforrnatori, Referat 3.5, Zbornik predavanja sa senlinara )>Elektroindustrijska problematika velikih elektranaa, Zavod za elektrostrojarstvo Elektrotehnifkog fakulteta, Zagreb, 1957.

52. KAHNTi H.: Kapazitive Spannungswandler, ETZ - B, 1959, str. 476. 53. STRIEGEL, W.: Kapazitive Spannungswandler, Elektrizitatswirtschaft, 1959: str:

803. 54. ZAHORKA, R.: Bet r ieb~ver~al ten kapazitiver Spannungswandler, ETZ - A , 1060,

sir. 381. 55. KALTOFEN, A,: Die kapazitiven Spannungswandler der AEG, - AEG-Mittel-

lungen, 1956, str. 197. 56. SCHULZE, H.: Technik der Wechselstrom-Hochspannungsschal~er, VEB Veilag

Technik. Berlin. 1961. , 57. MANZINGER,HI: Uber die Lastabschaltung mit Trennschaltern, OZE, 1950, str.

118. (Ref. ETZ-A. 1951. str. 88). 58. MANZINGER, H.: ~ i e ~ G e i d u n g von BetriebsstGrungen an FIochspannungs-

Trennschaltern in Innenraurn-Schaltanlngen, EuM., 1953, str. 274 i 296.

666

59. BABIKOV, M. A,: Wichtige Bauteile elektrischer Apparate, Band I:.Theoretische Einfiihrung, VEB Verlag Technik, Berlin, 1954.

60. HOCHRAINER, A,: Das Schalten grosser Strome, AEG-Mitteilungen, 1957, str. 213.

61. MAYR, 0.: Beitrage zur Theorie des stalischen 'und dynamischen Lichthogens, Arhiv fur Elektrotechnik, 1943, str. 588.

62. MAYR, 0 . : Uber die Theorie des Lichtbogens und seine Loschung, ETZ 1943. str. 645. I

63. TER HORST, Th. -RUTGERS, G. A. W.: La physique des arcs electriques dans dans les disjoncteurs pneurnatiques, Bull. Montefiore, 1957, str. 201 (Ref. ETZ-A 1958, str. 510).

64, BALTENSPERGER, R.: Statistische Untersuchungen uber Eigenfrequenzverhalt- nisse in moglichst vielen Netzen, Bull. SEV, 1955, str. 505.

65. JOHANSEN, 0.: Handbok for Berakning av dem transients atervandande spa- ningen, Svenska Elverksformingen, Stockholm, 1952.

66. SCHNESSL, F.: Die Kurzschlussrorgange, VEB Verlag Technik, Berlin, 1959. 67. KURTH, F.: MCthode pour la mesure directe du taux de la tension de retablis-

sement dans les reseaux sans interruption de service, CIGRE 1950, ref. 136. 68. FORMARIER, P.: Methods experirnentale nouvelle de determination de la ten-

sion de retablissement, CIGRE 1950, ref. 117. 69. LABORDE, M. E., BARON Y. C., FALLOU M., MASCARIN M., POUARD M.:

Contribution experimentale du Centre de Recherches de Fontenay a l'etude de certains phenomenes d'interruption, CIGRE 1954, ref. 149.

70. HOCHRAINER, A,: Der Netzanalysator, ein Gerat zur Nachbildung von Schalt- vorgangen im Modell; Studiengesellschaft fur Hochstspannungsanlagen, Tech. Bericht 176 od 25. 11. 1955; 2. Teilber., str. 76.

71. KRIECHBAUM, K.: Uber die Messung der Einschwingspannung irn Netzanaly- sator, ETZ - A. 1959, str. 193.

72. POUARD, M.: Nouvelles notions sur les vitesses de retablissement de la tension aux boines d e disjontcurs a haute tension, Bull. SFE, 1958. str. 748.

73. MEYER, H.: Die grundlegenden Probleme der Hochspannungsschalter, BBC- Nachr., 1951, str. 68.

74. DOLENC, A.: Transforrnatori, svezak 11, Sveu?ili3te, Zagreb, 1962. 75. BODEFELD, Th. - SEQUENZ, H.: Elektrische Maschinen, 6. izdanje, Sgringer-

Vcrlag, Wien, 1962. 76. ALEKSENKO, G. V. -ASRJATOV, A. K.-FRID, E. S.: IspitivaniJa visokovolt-

nih i moSCnih transformatorov i avtotransforrnatorov, I dio, Cosener- goizdat. Moskva. 19fi2.

77. PADJEN, L.: SadaSnje stanje tehnike visokonaponskih kabela i mogucnosti izbora za potrebe naSih rnreta, Jug. nac. komitet CIGRE, VI strufno sa- vjetovanje, Budva, 1962.

78. KAISER, D.: Elektrotehnieki priruenik, 3. izdanje, TehniCka knjiga, Zagreb. 19ti4. 79. TELLIER, M. R.: Quelqucs resultats d'essais directs sur le reseau, Bull. SFE,

1960, str. 511. 80. HELD, Ch.: Kabel fur hiichste Ubertragungsspannungen, Siemens - Z., 1961,

str. 129. 81. FIILGENDOKF, H. J. -SEIFFE, F.: FIiichstspannungskabel fiir Energiciibertra-

gung, Bull. SEV. 1962, str. 197. 82. Odvodnici prentlpona s nelinearnim otporima, Prijedlog jugoslavensltog standarda,

JUS N. B2.050/1958. 83. IEC, Technical Comrnitee Nr. 37: Lightning Arresters - Experts Committee,

37 Experts (Secretariat) 15. mart 1961. 84. GRUDINSKIJ. P. G.: Sherni kornutacii clel<trifeskih stancii i podstancii, Co-

senergoizdat, Moskva, 1958. 85. Tehnifki propisi za pugon, odrzavanje i reviziju elektroenergetskih postrojenja,

S1. list FNRJ, br. 6, 1957. 86. ILICETO, F.: Sugli schemi di principio e di disposizione degli equipaggia~nenti,

per stazioni elettriche ad alta tensione, L'elettrotecnica, 1964, str. 262. 87. Central Electricity Autority, Standardisation of 132 kV Switching Stations, Trans-

mission Design Circular No. 80. 88. FRANK, S.: Drehstrom - Arbeitszlhlung in Hochspannungs-Anlagen, ETZ - A,

1954, str. 551.

89. BEETZ, W.: Elektrizitatszahler, Vieweg u. Sohn, Braunschweig, 1958. 90. MACHACEK, C.: Elektrorngry -technika a praxe, Elektrotechnicky svaz fe-

skoslovenskj., Praha, 1946. 91. SCHMIEDEL, K.: Prufung der Elektrizitatszahler, 4. izdanje, Springer - Verlag,

Berlin - Gottingen - Heidelberg. 1954. 92. LONCAR, J.: Elektrifka rnjerenja, 3. izdanje, Tehnifka knjiga, Zagreb, 1960. 93. ANGERSBACH, F.: Zeigerfrequenzmesser mit einern Reiheresonanzkreis und

einer Drossel. Archiv fiir Technisches Messen, V 3612-4. 94. GAYGER, W.: Zeiger - Freq~enzmesse~ , Archiv fur Technisches Messen, V 3612-3. 95. WALTER, M.: Relejna zaitita, Elektra, Zagreb, 1954. 96. FEDOSSEJEV, A. M.: Relaisschutz von elektrischen Netzen und Anlagen, I. Band,

VEB Verlag Technik, Berlin, 1955; 11. Band, VEB Verlag Technik, Berlin, 1457

97. NEUGEBAUER , H.: Messtechnische Grundlage der Wiederstandmessung beim neuen Siernens-Leilungsschutz, Siemens-Z., 1951, str. 244.

98. Distanzschutz RlZ25a. Technische Angaben, Siemens-Schukertwerke A. G. 99. NEUGEBAUEE, H.: Gleichstrom - Drehspulrelais rnit Gleichrichter fur die

Selektivschutztechnik, ETZ, 1950, str. 389. 100. PHAFF, C. J. R.-K. von BUZAY: Kreisdiagramme richtungsabhangiger Irnpe-

danz-Drehfeldrelais, Brown - Boveri Mitteillungen, 1962, str. 173. 101. LUNZE, K.: Berechnung elektrischer Strornkreise, VEB Verlag Technik, Berlin,

1959. 102. FERSCHEL, L.: Der Vergleichsschutz in Hochspannungsnetzen und Anlagen,

EuM.. 1964. str. 557. 103. PIANTA. L.: Metodi e scherni Der le ~rotez ioni di sbarra. L 'ener~ia electrica.

1964: str. 583. -

104. RVDENBERG, R.: Transient Performance of Electric Power Systems, McGraw- Hill Book Co. New York. 1950.

105. KOCH, W.: Erdungen in Wechselstrornanlagen iiber 1 kV, Springer-Verlag, Berlin-Gotlingen-Heidelberg, 1961.

106. PETROCOCINO, M. D.: De la prise de. terre localisee au rbseaux entendu, Revue generale d e I'Electricite, 1950, str. 53. i 117.

107. HENNEY, K, A.: Der Ausbreitungswiderstand von Starkstrornerdern in Abhan- gigkeit von Bodenbeschaffenheit und Witterung, ETZ, 1938, str. 45.

108. FALETTI, N.. C. ROSSIGNANI, G. MALAMAN: Alcuni risultati di ricerche su modelli di irnpianti di terra per stazioni ad alta tensione, L'energia elettrica, 1955, str.

109. GROSS, E. T. B., B. V. CHITNIS, L. J . STRATTON: Grounding Grids for High- voltage Stations, AIEE Trans., 1953, dio 111, str. 799.

110. GROSS, E. T. B., R. B. WISE: Grounding Grids for Highvoltage Stations, AIEE Trans., 1955, dio 111, str. 801.

111. GROSS, E. T. B., R. B. HOLLITCH: Grounding Grids for Highvoltage Stations, AIEE Trans., 1956, dio 111, str. 926.

112. Technickj. prbvodce, Elektrotechnika, f i s t I, e e s k i Matice Technickh, Praha, 1946.

113. MARKOVIC, R. N.: Poznavanje elektrotehnifkog materijala, Naufna knjiga, Beograd, 1959.

114. HOPPNER, A,: Handbuch fur Planung, Konstruktion und Montage von Schalt- anlagen, BBC A.G., Baden, 1964.

115. SOMMERLATTE, F.: Konstruktion von Schaltanlagen, VEB Verlag Technik, Berlin, 1956.

116. BRAMBILLA, A,: Sulle distanze nette i n aria tra conduttori e rnassa e tra conduttori. L'electtrotecnica 1962, str. 13.

117. HOCIIRAINER, A.: Kurzschlusslichtbogen in Hochspannungsschaltanlagen, ETZ - A 1962, str. 202.

118. PARSCHALK. F.: Hochspannun~sschaltanlagen bis 30 kV der offenen Zellen- bauweise, ETZ - A 1962. str. 207.

119. HENNECKE, G. -W. HORN: Uber Druckentwicklung und Strahlung bei Licht- bogenkurzschliissen in Schaltanlagen, Conti-Elektro - Ber. 1960, str. 119.

120. WEGESIN, H. - W. LEONHARDT: Untersuchungen uber die Auswirkungen von Kurzschlusslichtbogen in offenen und gekapselten Schaltanlagen, ETZ-A 1957. str. 305 i 911.

121. HOCHRAINER, A.: Die Bewegung des Kunschlusslichtbogens in offenen und gekapselten Mittelspannungs-Schaltanlagen, ETZ - A 1956, str. 302.

122. MANZIGER, H.: Uber Schaltanlagenbauformen fur Mittelspannungs-Freileitungs- netze. EuM.. 1950 sh. 268. , - - - . . , - . . , - . . . - . - .

123. MEINERS, G.: Zur Technik der HochspannungsSchaltanlagen in Schrankforrn fiir Freiluftaufstellung, AEG-Mitt. 1959, str. 257.

124. BRUCKNER, P.: Stahlblechgekapselte Schaltanlagen - Erhijhung der Sicherheit durch Anwendung von Giessharzisolation und trennerlose- Bauweise, ETZ - A 1962, str. 216.

125. SCHRANK, E.: Neue Bauweise fiir Mittelspannungs-Schaltanlagen, Elektrizittits- wirtschaft 1958, str. 209.

HEILMANN, W.: Trennerlose Hochspannungs-Schaltfelder mit Phasentrennung, Elektrizitatswirtschaft 1960, str. 219.

KLEMM, W.: Neuzeitliche Schaltan1,agen fu r Mittelspannung. ihre Entwicklung und Anwendung. Conti-Elektro-Berichte 1960, str. 128.

KLEMM, W.: Standard-Schaltwageneinheiten bis 30 kV mit Druckausgleich- schaltern LF 12 i LS 14, Conti-Elektro-Berichte 1962, str. 11.

HEEGER, W.: Neuere Entwicklungen auf dern Gebiet der Schaltwagen-Anlagen, Elektrizitatswirtschaft, 1963, str. 250.

TERHORST, A. - K. H. WIESENEWSKY: Untersuchung des Gelandebedarfs und des Kostenaufwands fur verschiedene Bauformen von 220 kV-Freiluft- Schaltanlagen unter besonderer Berucksichtigung der Bauformen rnit ge- ~nischten Phasen, AEG-Mitt. 1961, str. 324.

SALLARD, J.: Reduction des depenses de premier etablissement des postes d u reseau de transport d'energie d'Electricite de France, Rev. gen. d e l'electricite 1955, str. 525.

GAULET, G . - J . SALLARD: Expose de quelques tendences actuelles dans I'equipement des postes du reseau de transport d'energie franpais, CIGRE 1954. ref. 143.

PARIZY, J - CAZALET. P.: Architectural and Constructional Problems in Substations. New Trends in Measurement and Recording Gear, CIGRE, 1962. ref. 156.

SALLARD, J . - M. REY - P. MOULIN: Application de la disposition a phases mixtes aux postes du reseau de transport d'Elecmicite d e France. Le poste de Mions premier ouvrage da se type. Rev. gen. de l'Electricit6, 1956, str. 431.

SCHMITT, J.: Freiluft - Schaltanlagen fur Hochstspannungen vom Standpunkt des Raumbedarfs, BBC-Nachr. 1959, str. 337.

BABORSKY, A,: Rasklopna postrojenja 110 kV na skufenom prostoru, Tehnika .1957, str. 1349.

BEGOVIC, K.: Neka rjegenja rasklopnih postrojenja 220 kV u posebnim uslo- vim* Tehnika, 1957, str. 1855.

138. DVOSKIN. L. I.: Novie komponovki otkritih raspredelitelnih ustroistv 110-220 kV, Elektrifeskie stancii 1957, br. 4, str. 44.

K A Z A L O

akumulatorska baterija, broj flanaka 614 -- , kapacitet 609 -- , napon 608 -- . punjenje 611 -- . prainjenje 611 ampermetar 425 autumatski kontakt 577

blokiranje rastavljara 597 broj flanaka akumulatorske baterije 614 brojilo djelatne energije 438 - jalove energije 443 -. konstanta 442 -, promjena smjera ' energije 442 - brojilo s dva mjerna sistema 442 - s tri mjerna sistema 440 Buchholzov relej 547

cijevi. dopuitena trajna opterekenja 207 cijevni odvodnik 283 -- . nazivna struja 382 -- , nazivni napon 382 cos vrnetar 437

diferencijalni relej 514 diferencijalna zaitita transformatora 520 - - dvonamotnih transformatora 530 -- jednostrukih sabirnica 551 -- tronamotnih transformatora 539 dinarniPka granifna struja strujnog

transformatora 334 direktni sistem 34 -- , ekvivalentna shema 39 direktna komponenta 35 - reaktancjja transformatora 82 direktne reaktancije generatora 54 distantni relej 493 -- , zaStita sabirnica 555 djelatna energija, mjerenje 438 djelatna snaga, mjerenje 427 dodirni napon 558 donji imlacioni nivo 374 dopuitena trajna opterekenja cijevi 207 --- okruglih profila 207 --- plosnatih profila 206 --- U-profila 208 dapuitena udarna struja rastavljafa 262 dvopolnj kratki spoj 118, 145

--- , ekvivalentna sherna 146 --- preko impedancije 161 --- s istovremenim spojem sa zem-

ljom 118, 150 --- s istovremenim spojem sa zem-

ljom. ekvivalentna shema 152 --- s istovremenim spojem sa zem-

ljom preko impedancije 163 dvopolno izolirani naponski transfor-

matori 340 dvostruke sabirnice 395 -- , zaStita 554 dvostruki voltmetar 454 dvostruko mjerilo frekvencije 454

efektivna vrijednost struje kratkog ja 196

spo-

--- u momentu otvaranja kontakta 311

elektrifni luk,' gaienje 284 -- , temperatura 280 energija gaSenja 276 - luka 284 ekvivalentna shema 39 -- direktnog sistema 39 -- dvonamotnog transformatora 85 -- dvopolnog kratkog spoja 146

dvopolnog kratkog spoja s istovremenim spojem sa zemljom 152 -- generatora 81

-- , inverznog sistema 39 -- jednopolnog kratkog spoja 138 -- n,ultog sistema 39 -- priguinice 106 -- tronamotnog transformatora 91

faktor amplitude 287 - naprezanja sklopke 292 - snage, mjerenje frekvencija prekidnog napona 289 - vlastita mreie 289 - vlastita sabirnice 246 frekventni faktor sabirnice 239 -- potpornog izolatora 256 freon 316

gaSenje elektrifnog luka 284 gornji izolacioni nivo 374

grafifki simboli 29 granica tefenja bakrenih i aluminijskih

profila 243 grupa spoja transformatora, mjerenje 357

gubitak napona u priguSnici 365

hidromatske sklopke 308 H-kabeli 366 hladenje transformatora 354

impedancije potrosafa 107 indukcioni nadstrujni relej 465 - relej s cilindriEnim rotorom 475 integracioni instrumenti 425 inverzna komponenta 36 inverzna reaktancija sinhronog genera-

tora 69 -- transformatora 84 -- vodova 102 invermi sistem 35 -- , ekvivalentna shema 39 isklapanje malih struja 297 iskrzte, 383 ispitni napon 25 istosrnjerna komponenta struje kratkog

spoja 49 izbirni kontakt 460 izmjenifna komponenta struje kratkog

spoja 49 izmjeniEni kontakt 460 izolacija, koordinacija 374 izolacioni nivo, donji 374 -- , gornji 374 -- , zaStitni 374 izolatori 256 izolatorski lanci 256 izvedba oklopljena 641 - otvorena 630 - poprefna 649 - sa srednjim stupom 647 - s kabelskim odvodom 635 - s mijeSanim fazama 661 - s neizoliranim odvodom 638 - s nepomiEno montiranim aparatima

641 - s pomifnim aparatima 643 -, tandem 649

jalova energija, mjerenje 443 jalova snaga, mjerenje 432 'jediniEne vrijednosti 108 jednopolna shema spoja 385 jednopolni kratki spoj 118, 138 - - -, ekvivalentna shema 138 --- preko impedancije 161 jednopolno izolirani naponski transfor-

matori 342 jednopolno ponovno uklapanje 593 jednostruke sabirnice 392

kabeli, korektura opteretivosti 372 -, normalni 366 -, opteretivost 371

-, presjek s obzirom na struju kratkog spoja 373 - s metaliziranim iilama 366

-, plinski 370 - s papirnom izolacijom 366 - s pojedinafnim olovnim plaStevima

366 -, uljni 370 kapacitet akumulatorske baterije 609 kapacitivni naponski tra,nsfomatori 345 kapasti izolator 256 klasa taEnosti naponskih transformato-

ra 340 -- strujnog transformatora 322. 337 koeficijent uzemljenja 376 komandna plofa 662 komandno-potvrdna sklopka 583 komora za gaSenje luka 305, 307. 310 kompresorsko postrojenje 619 konduktantni relej 500 konstanta brojila 442 kontakt, automatski 577 -, izbirni 460 -, izmjeniEni 460 -, mirni 460 -, poluautomatski 577 -, prijeklopni 460 -, prolazni 460 -, radni 460 koordinacija izolacije 374 korekcioni faktori za odredivanle opte-

tivosti kabela 372 kratki spoj, dvopolni 145 -- , dvopolni s istovremenim spojem

sa zemljom 150 -- , jednopolni 138 -- na strani sabirnica 182 -- na strani voda 182 -- preko impedancije 159 -- strujnog transformatora 321 -- , tropolni 132 kritiEna struja kratkog spoja 276 kutna pogrelka naponskog transforma-

tora 340 -- strujnog transformatora 322

malouljna sklopka 306 malouljni naponski transformator 343 - strujni transformator 339 maksimalna struja kratkog spoja 165 masivni izolator 256 mirni kontakt 460 mjerenje djelatne energije 438 - djelatne snage 427 - faktora snage 437 - frekvencije 451 - jalove energije 443 - jalove snage 432 - napona 426 - struje 425 mjerilo frekvencije, dvostruko 454 -- s jeziEcima 451 -- s kazaljkama 451 mjerni relej 459

mjerni transformatori 318 '

mjerno polje 408 moment otpora sabirnica 238 - savijanje sabirnica 237

nadnaponski relej 491 nadoknadna shema generatora 71 nadstrujna karakteristika strujnog

transformatora 328 nadstrujni relej, neovisni 467 -- , ovisni 472 -- , indukcioni 465 -- , primarni 464 -- , sekundarni 465 -- s okretnom kotvom ' 465 -- s preklopnom kotvorn 465 -- , stepenovanje.467 -- s uvlaEnom kotvom 465 najviSi napon 23 napon akumulatorske baterije 608 -, dodirni 558 - koraka 558 - kratkog spoja priguSnice 364 - kratkog spoja transfor,matora 84 --, najviSi 24 -, nazivni 24 -, podnosivi 25 -, povratni 288 -, prekidni 286 -, udarni 26 na~onska pogreSka naponskog trarisfor-

matora 339 naponski mjerni transformator, dvopol-

no izolirani 340 - -. -. iednoaolno izolirani 342 , -~ - - - -, kapacitivni '345 --- , klasa tafnosti 340 --- , kutna pogreSka 340 -. - - . malouljni 343 --- , naponska pogreSka 339 --- , nazivna snaga 340 - --, primahi nazivni napon 339 --- , sekundarni nazivni napon 339 --- , suhi 343 --- , uljni 343 naponski relej 491 naprezanje sabirnica 237 nazivna irnpedancija strujnog transfor-

matora 327 nazivna rasklopn'a mot sklopke 312 nazivna snaga naponskih transfoma-

tora 340 -- strujnog transformatora 327, 337 -- transformatora snage 350 -- tronamotnog transformatora 89, 350 - - -

nazivna struja cijevnog odvodnilca 382 -- osigurafa 276 -- prigusnice 364 -- rastavljaEa 261 -- sklopke 312 -- strujnog transformatora 330 -- ventilnog odvodnika 378 nazivni napon 23


-- cijevnog odvodnika 382 -. - naponskog transformatora 339 -- ventilnog odvodnika 376 nazivno breme strujnog traasformato-

ra 327 nelinearni otpornik 375 neovisni strujni releji 467 normalni kabel 366 ' nosaEi sabirnica 259 nulta komponenta 35 nulta reaktancija generatora 65 -- dvonamotnog transformatora 85 -- kabela 104 -- tronamotnog transformatora 93 -- voda 103 nulti sistem 35 -- , ekvivalentna shema 39

odvodnici, cijemi 382 -. ventilni 375 okidaf 46 okidanje istosmjernom strujom 460 - izmjenifnom strujom 461 - sklGpke 460 - s mirnim kontaktom 462 - s radnim kontaktom 462 oklopljena zvedba rasklopnog postroje-

nja 641 okrugl profili, dopuStena trajna optere-

Cenia 207 opiiaior a 33 opteretivost kabela 371 -- , korekcioni faktori 372 osigurafi, energije gasenja 276 -, izbor nazivne struje 277 -, kritifna struja kratkog spoja 276 -, poviSenje napona za vrijeme taljz- . -

nja 274 -, prekidanje struje 273 -, --, rasklopne selektivna snage zaStita 278 278

-, struja taljenja 271 -, taljenje 266 -, trajanje kratkog spoja -. visokonaponski 266 osnovne vrijednosti 109 otcjepi sa sabirnica 248 otoor uzemljenja 558 --zemlje 559 otvorena izvedba rasklopnih postroje-

nja 630 ovisni nadstrujni relej 472

paralelan rad transformatora 354 --- , naponi kratkog spoja 354, 360 --- , struja izjednafenja 354 per-unit vrijednosti 108 plinski kabeli 370 plofasti uzemljivaf 573 plosnati profili, aluminijski, dopuStena

trajna opterefenja 206 -- , bakreni, dopuStena trajna opterefenja 2C6

pneumatske sklopke 308

pofetna komponenta struje kratkog spoja 73

pofetna popreEna reaktancija 67 - uzduina reaktancija 66 , podnaponski relej 491 podnosivi napon 25 pogonsko uzemljenje 556 pogon za upravljanje 580 pogregke mjerenja kapacitivnih napon-

skih transfomatora 347 pokazivaf poloiaja 385 pokazni instrumenti 425 pokus kratkog spoja dvonamotnog trans-

formatora 82 --A prigugnice 364 --- tronamotnog transformatora 90 --- transformatora u itednom spo-

ju 97 poluautomatski ,kontakt 577 pomoCne sabirnice 399 pomohi strujni krugovi 577 - relej 459, 577 ponovno uklapanje, jednopolno, 593 -- sklopke 316, 589 -- , tropolno 591 popreha izvedba 647 - pofetna reaktancija 67 - prelazna reaktancija 68 - sinhrona reaktancija 65 poprefni rastavljaf 395 porculanski potporni izolator 252 potporni izolator, frekventni faktor 256 -- , od umjetnih smola 254 -- , porculanski 252 poticajni Elan releja 459 povigenje temperature transformatora 363

povratni napon 288 povratno javljanje 584, 597 prazni hod strujnog transformatora 319 prainjenje akurnulatorske baterije 611 prekidni napon 286 -- . frekvencija 288 premoStenje sklopke 394, 402, 406 preopteretenje transformatora 363 preostali napon odvodnika 375 presjek kabela s obzirom na ugrijava-

nje za vrijeme kratkog spoja 373 presjek sabirnica 205 -- . kontrola mehaniMh napraanja

. 212 -- , kontrola ugrijavanja za vrijeme kratkog spoja 210

prespojivi strujni transformatori 333 prelazna komponenta struje kratkog

spoja 73 - uzduina reaktancija 67 - popreha reaktancija 68 prigugnica 105, 364, 414 -, gubitak napona 365 --, napon kratkog spoja 364 -, prolazna snaga 364 -, struja mjerodavna za ugrijavanje

365

-, udarna struja 365 -, visokofrekventna 414 priguSni namot 52 prijeklopni kontakt 460 prijenosni omjer naponskog transfor-

matora 339 -- transfomatora snage 349 -- strujnog transformatora 322 primarni nadstrujni releji 464 primarna nazivna struja strujnog trans-

formatora 333 primarni nazivni napon naponskog

transformatora 339 'principna shema 385 probojna EvrstoCa ulja 363 procentualna reaktancija 108 prolazna snaga prigugnice 364 prolazni kontakt 460 proradni napon odvodnika 375 protuhodno vremensko stupnjevanje

zagtite 463 provodni izolator 258 punjenje akumulatorske baterije 611

radni kontakt 460 rasklopna m& sklopke 311 rasklopna snaga 180 -- , ameriEki propisi za odredivanje

193 - - jednopolnog kratkog spoja 181 -- , njemaEki propisi za odredivanje

191 -- osigurafa 278 -- tropolnog kratkog spoja 181 -- , u dijelu mreie 188 rasklopna struja 179 rastavljaf blakiranje 597 -, dopuitena struja mjerodavna za

ugrijavanje 262 -, dopuitena udarna struja 262 -, izvedba 264 -, mogutnost prekidanja struje 263 -, nazivna struja 261 -, poprefni 395 ,

-, sabirnifki 392 -, uzduini 393 razmaci od ograda 628 - sabirnica 629 reaktancija praznog hcda transforma-

tora 84 reaktancije asinhronog motora 106 - dvonamotnog transformatora 82 - generatora 54 - kabela 104 - transformatora u itednom spoju 97 - tronamotnog transformatora 89 - vodova 102 registracioni instrumenti 425 regulaciona sklopka transformatora 352 regulacioni transformator 352 relej, Buchholzov 547 -, diferencijalni 514 -, distantni 493

-, indukcioni s cilindrifnim rotorom 475

-, konduktantni 500 -, mjerni 459 -, nadnaponski 491 -, nadstrujni neovisni 467 -, nadstrujni ovisni 472 -, nadstrujni primarni 464 -, nadstrujni sekundarni 465 -, naponski 491 -, podnaponski 491 -, pomotni 577 -, termifki 472 -, usmjereni 474 - za imirkavo svjetlo 589

sabirnice. dvostruke 395 -. frekventni faktor 239 -, jednostruke 392 -, korekcioni faktari za odredivanje

dopuitenog trajnog opteretenja 209 -, moment otpora 238 -, moment savijanja 237 -, naprezanje 237 -, pomoCne 399 -, razmaci 629 -, U-izvedba 399 -, vlastita frekvencija 246 -, zagtita 551 sabirnifki rastavljaf 392 sastavljene sabirnice 244 sastavlieni uzemljivaf 565 selektikost zaitfie 467 sekundarni nadstrujni releji 465 sekunaarne nazivne struje strujnih

transformatora 333 sekundarni nazivni napon naponskog

transformatora 339 shema djelovanja 385 - prikljufka odvcda 392 shema spoja, jednopolna 385 -- priguinice 106 -- , principna 385 -- transformatora 408 -- upravljanja 583 -- voda 412 shema, strujna 387 - vezivanja 386 signalizacija isklapanja sklopke 595 sigurnost sheme spoja 388 silazni transformator snage 349 sile medu paralelnim vodifima 212 -- neparalelnim vodifima 218 -- vodifima, utjecaj vrste kratkog

~ ~

spoja 225' sila na potporni izolator 252 simetrifne komponente 31 sinhronizacija, shema spoja 606 sinhronoskop 455 sklo~ka. faktor na~rezania 292 -. {idrbmatska 308 -, komandno-potvrdna 583 - s magnetskim puhanjem 301 -, malouljna 306 -, nazivna rasklopna mot 312

-, pneumatska 308 -, premoitenje 394 -, rasklopna mot 311 - sa sumpornim heksafluoridom 316 - s gaienjem luka u vakuuanu 316 '-, uljna 304 -, uzduina 393 -. zrafna 300 I

slog naponskih transformatora 341 snaga strujnog transformatora 324, 337 specificni otpor zemlje 559 spojevi transformatora snage 350 spojno polje 401 stabilizirani diferencijalni relej 516 stacionarna komponenta struje kratkog

spoja 73 standardni naponi 24 stepenovanje nadstrujnih releja 467 struja izjednafenja u paralelno spoje-

nim transformatorima 354 struja l&atkog spoja, efektivna vrijed-

nost 196 --- , istosmjerna komponenta 49 --- , izmjenifna komponenta 49 --- , kritiEna 276 --- ' , maksimalna 165 --- , mjerodavna za ugrijavanje 196 --- , mjerodavna za ugrijavanje, nje-

maEki propisi 204 --- , udarna 171 struja magnetiziranja strujnog trans-

formatora 319 - taljenja osigurafa 271 strujna pogreika strujnih transforma-

tora 322 - shema 387 strujni krugovi si.nhronizacije 606 - medutransformator 334 strujni mjerni transformatori, dinami-

fka granifna struja 334 --- , klasa tafnosti 322, 337 --- , kratki spoj 321 --- , kutna pogreika 322 --- , malouljni 339 --- , nadstrujna karakteristika 328 --- , nazivna impedancija 327 --- , nazivna snaga 327. 337 --- , nazivno breme 327 --- , otvorene sekundarne stezaljke 319

--- , prazni hod 319 --- , prespojivi 333 --- , prijenosni omjer 322 --- , primarne nazivne struje 333 --- s dvije jezgre 339 --- , sekundarne nazivne struje 333 --- , snaga 324. 337 --- , strujna pogreika 322 --- , strujni vigekratnik 328, 334 --- , suhi 335 --- , itapni 337 --- , termifka granifna struja 334 --- , uzemljenje 339 --- . zamkasti 335

strujni viiekratnik strujnog transforma- b r a 328, 334

subtranzientna uzduina reaktancija 66 - poprefna reaktancija 67 - suhi naponski transformatori 343 - suhi stmjni Oransformatori 335 sumporni heksafluorid 316

Sirine hodnika 630 Stapni izolator 256 - strujni transformator 337 - uzernljivaf 559

tandem izvedba 647 taljenje osigurafa 266 tercijarni narnot naponskih transfor-

matora 342 termifka granifna struja strujnih trans-

formatora 334 termieki relej 472 tipkalo 583 trajanje revizije' i pregleda 380 trakasti uzernljivaf 562 transformatori snage, hladenje 354 -- , aazivna snaga 350 -- , paralelan rad 354 -- , poviSenje temperature 363 -- , prijenosni omjer 349 -- , silazni 349 -- , preoptereeenje 363 -- , spojevi 350 -- , uzlazni 349 transformatorsko ulje, probojna fvrsto-

C.a 363 transformator s otcjepima 352.. tranzientna poprefna reaktancija 68 - uzduina reaktancija 67 tronamotni transformator nazivna sna-

ga 350 tropolni kratki spoj 118, 132 --- , ekvivalentna shema 133 - -. - , preko impedancije 159 tropolno ponovno uklapanje 591

ufinski rastavljaei 317 udarna stmja, amerifki propisi 178 -- jednopolnog kratkog spoja 175 -- , njemafki propisi 177 -- tropolnog kratkog spoja 171 udarni napon 26 uljne sklopke 304 uljni kabeli 370 - naponski transformatori 343 upravljanje rastavljafem 265 U-profili, d o p ~ t e n a trajna opterkenja 208

uredaj za sinhronizaciju 454 U-sabirnice 399 usmjereni relej 474 usmjereni Elan releja 460 usporni Elan releja 459 uzduina izvedba 647,. - pofetna reaktanc~ja 66 - prelawa reaktancija 67 - sinhrona reaktancija 64

- sklopka 393 uzddn i rastavljaE 393 uzernljenje, otpor 558 -, koeficijent 376 -, pogonsko 556 - strujnih transformatora 339 -, zagtitno 557 uzemljivaf, cijevni 559 -, plofasti 573 -, sastavljeni 565 -, Stapni 559 - trakasti 562 uzlazni transformator snage 349

varmetar 432 va trnetar 427 I

ventilni odvodnik, nazivna struja ras- terkenja 377 -- , nazivni napon 376 I

- --, preostali napcn 375 -- , provodni napon 375 I visine nad podom 628 visoka izvedba rasklopnog postrojenja

I f iA7 "&.

visokofrekventna priguinica 414 visokofrekventni kondenzator 414 visokonaponski osiguraf 266 vigestruko prekidanje strujnog kruga 31 1

vjerojatnost prekida pogona 388 vlastita frekvencija mreie 289 -- sabirnica 246 vodovi za uzernljenje 556 voltmetar 426 - s preklopkom 426 vremenska konstanta 43 -- generatora u praznom hodu 74 -- pofetne komponente struje krat-

kog spoja 74 - - prelazne kornponente struje krat-

kog spoja 74 vremenske konstante generatora 80 vrernenski relej 469 vremensko stupnsevanje zagtite 468 vrijerne isklapanja sklopke 315 - prekida 315 - trajanja luka 315 - uklapanja sklopke 315

Zamkasti strujni transformatori 335 zaitita diferencijalna 514 - dvostrukih sabirnica 554 - jednostmkih sabirnica 551 - transformatora, diferencijalna 520 - u dvostruko napajanoj mreii 487, 494 - u radijalnoj mreii 467 zaititni izolaciani nivo 374 I

zdtitni uredaj 459 zaititno iskriSte 383 zaStitno uzemljenje 557 I

zvjezdigte transformatora 411 zrafne sklopke 300

imirkavo svjetlo 585 , -- , relej 589

Znak: 7806 Sv , Izdanje:

Prof. dr ing. HRVOJE POZAR VISOKONAPONSKA RASKLDPNA POSTROJENJA

Izdavaf ; TEHNICKA KNJIGA, jzdavafko poduzde

OOUR IZDAVACKA DJELATNOST ZAGREB. JuriliCeva 10

Za izdavafa odgovara glavni urednik:

Ing. ZVONIMIR VISTRICKA

Stmfna recenzija: Prof. ing. ANTON DOLENC

Urednik edicije: Ing. IVAN UREMOVIC

LeMorirao: ZVONIMIR VEWACIC

Ofsetni tisak: STAMPARIJA BOBODU - CETINJE

Tisak dovrlen: TRAVNJA 1978.

Documents

VISOKONAPONSKA RASKLOPNA POSTROJENJA