efektivnost uzemljenja

PRAKTINI ISPITNI RAD S USMENIM OBRAZLOENJEM

UVODUzemljiva je metalni predmet ukopan u zemlju i koji preko zemljovodnog provodnika uspostavlja vrstu mehaniku vezu zatienog prijemnika, nultog provodnika ili zatienog prekidaa i geolokog provodnika. Da bi se moglo poeti sa postavljanjem uzemljenja te sa utvrivanjem njegove efikasnosti potrebno je prethodno uraditi proraun otpora rasprostiranja uzemljivaa, to e biti obraeno u narednom izlaganju. Jo e biti obraena i kompenzacija reaktivne snage i popravka faktora snage.

1Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


1. PRORAUN OTPORA UZEMLJIVAA

RASPROSTIRANJA

KOD

Proraun uzemljivaa se sastoji u odabiranju tipa uzemljivaa i u proraunskom odreivanju broja uzemljivaa ili duine trake, kako bi se zadovoljio uslov da otpor uzemljenja bude manji od neke zadate vrijednosti. Otpor uzemljenja ine tri na red vezana otpora: otpor zemljovoda, prelazni otpor izmeu uzemljivaa i zemlje i otpor rasprostiranja. Kako je sopstveni otpor zemljovoda mali, a prelazni otpor kod dobro izvedenog uzemljenja neznatan, ova dva otpora se zanemaruju i kod prorauna se uvijek uzima samo otpor rasprostiranja. To je otpor zemlje izmeu uzemljivaa i referentne zemlje i zavisi od specifinog otpora tla. U tehnikim propisima se navode podatci da kod zemlje sa specifinim otporom od 100 m treba raunati priblino sa sljedeim otporima rasprostiranja: Za traku duine 10 m 25 m 50 m 100 m 20 10 5 3

Ako specifini otpor tla nije 100 m, navedene vrijednosti treba pomnoimti koeficijentom f= 0,01. 1, gdje je 1 stvarno izmjeren ili procijenjeni specifini otpor tla. Kod tapnih uzemljivaa, ako je specifini otpor tla 100 m, treba oekivati sljedee otpore rasprostiranja: Za cijev dugu 1m 2m 3m 5m 70 40 30 20

I kod primjene tapnih uzemljivaa, vrijednosti iz gornje tablice treba mnoiti koeficijentom f, ako se specifini otpor tla razlikuje od 100 m. Za ploaste uzemljivae primjenjuje se u pomenutom sluaju isti koeficijent, s tim to se kod specifinog otpora tla od 100 m rauna sa otporima rasprostiranja:2Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


Za plou

0,5 x 1 m 1 x 1m

35 25

Za odreivanje otpora rasprostiranja pojedinih tipova uzemljivaa koriste se odgovarajue formule. Tehniki propisi dozvoljavaju da se ova raunica izvodi po priblinim formulama i zato su u narednom tekstu, pored tanih, date i neto uprotene formule koje za rad u svakodnevnoj praksi na projektovanju daju dovoljno tane rezultate. Otpor rasprostiranja ploastog uzemljivaa izraunava se po e formuli: R = 4 D 1 + 5h + De , ili po priblinoj formuli: e DR=

specifini otpor zemlje (m); h dubina ukopavanja ploe (m); De - 2 a b / ekvivalentni prenik ploe (m); a irina ploe (m); b duina ploe (m).

4a

, uz uslov da je a=b (vidi sliku 1.)

Slika 1. Primjer: Ploa u obliku kvadrata povrine 1 m2 poloena je u zemlju na dubinu od 1,5 m. Specifini otpor tla je 100 . Odredi otpor rasprostiranja.100 1,12 1 + , = 25 ,2 4 1,12 5 1,5 +1,12 100 R= = = 25 4 a 4 1 R=

ili priblino:

Otpor rasprostiranja kod cijevnog uzemljivaa izraunava se po formuli:3Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


R = 0,366

3 L log , priblino L

R= / l (vidi sliku 2.)

L duina cijevi (m); h dubina ukopavanja (m) h = t + L / 2 d prenik cijevi (m); specifini otpor zemlje (m).

Slika 2. Primjer: Odredi otpor rasprostiranja cijevi duine 3 m, prenika 6 cm, poloene u zemlju specifinog otpora 100 . R= 0,366 . 100/3 . log 3 . 3/0,06= 26,5 , ili priblino: R= / l = 100/3 = 33 Ukupan otpor rasprostiranja uzemljivaa uraenog od vie tapnih uzemljivaa (slika 3.) izraunava se po formuli:Rn = 1 R n

,

Slika 3. Rn ukupan otpor n sondi (); R otpor jedne sonde ();4Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


n broj sondi; koeficijet meusobnog uticaja cijevi; 1/ stepen iskoritenja, odreuje se iz tablice 1. Tablica 1. Broj cijevi 4n

6 0,76 0,8

10 0,7 0,76

20 0,65 0,7

40 0,6 0,65

60 0,55 0,64

100 0,52 0,63

l= 2. L l= 3 . L

0,8 0,85

Primjer: Odredi otpor rasprostiranja est cijevi; rastojanje izmeu cijevi je 6 m.Rn =

n

1 R 26 ,5 = 0,76 6

Otpor rasprostiranja trakastog uzemljivaa (slika 4.), odreuje se po formuli:R = 0,366

l

log

l2 , 2dh

ili priblino:R= 2 . 3 / L, gdje je:

L ukupna duina trake (m); d irina trake; h dubina ukopavanja; specifini otpor zemlje (m).

Slika 4. Primjer: Odredi otpor rasprostiranja trake duine 100 m, =100 , d=1 cm.R = 0,366 100 100 2 log = 2,09 100 2 1,1

1.1. TEMELJNI UZEMLJIVA5Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


Otpor rasprostiranja temeljenog uzemljivaa proraunava se po formuli:R=

2D

specifini otpor zemljita; D prenik kruga koji ima istu povrinu kao povrina objekta. Kao primjer uzet emo zgradu oblika i dimenzija prikazanih na slici 5. Zgrada zauzima povrinu: P = 21 . 6 + 6 . 7 = 168 m2 Prenik kruga iste povrine je:D= 4P

=

4 168 = 14 ,6m 3,14

Otpor rasprostiranja temljenog uzemljivaa, uz pretpostavku da je =100 m, bio bi:R=

2D

=

100 = 3,42 2 14 ,6

Proraun se izvodi samo ako se temljeni uzemljiva koristi i kao uzemljiva gromobranske instalacije i tada treba da bude ispunjen uslov:R 20

Slika 5.

1.2. PRORAUN UDARNOG OTPORA RASPROSTIRANJA6Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


Otpor rasprostiranja Rr definisan je kao otpor zemlje izmeu uzemljivaa i referentne zemlje. Udarni otpor rasprostiranja Ru je otpor koji se suprostavlja udarnoj struji strujnog ela pri prolazu kroz uzemljiva. Prilikom prorauna udarnog otpora rasprostiranja posmatra se direktno elektrino atmosfersko udarno pranjenje (grom), prouzrokovano razlikom izmeu elektrinog potencijala atmosferskog elektriciteta i zemlje odnosno objekta na zemlji. Udarni otpor rasprostiranja Ru odreuje se priblino sa potrebnim stepenom tanosti, iz dimenzija uzemljivaa i njegovog otpora rasprostiranja Rr . Za nerazgranati horizontalni uzemljiva prikljuen na njegovom kraju vai priblina formula: Ru= k . Rr Vrijednost koeficijenta k zavisi od duine uzemljivaa l (m), specifinog otpora zemlje (m) i odreuje se iz tablice 2. Za pojedinane vertikalne uzemljivae i grupe vertikalnih uzemljivaa, kod kojih je meusobni razmak pojedinih uzemljivaa manji od 5 m, uzima se da je k=1. Tablica 2. Vrijednost koeficijenta kDuina uzemljivaa (m) Do 20 Preko 20 do 30 Preko 30 do 40 Preko 40 do 50 50 2,0 3,0 4,0 5,0 Specifini otpor zemlje (m) 100 150 200 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,3 1,7 1,0 1,3 250 1,0

Prema tehnikim propisima o gromobranima, ovako izraunat udarni otpor rasprostiranja na tlu, sa specifinim otporom manjim od 250 m, mora biti manji od 20 da bi uzemljenje bilo efikasno.



2. PROVJERA EFIKASNOSTI UZEMLJENJA2.1. ZATITNO UZEMLJENJEEfikasnost zatite od previsokog napona dodira, izvedene posebnim uzemljivaem, provjerava se odreivanjem maksimalne vrijednosti otpora rasprostiranja pogonskog uzemljivaa: Ru 65 / I m , gdje je: Ru otpor pogonskog uzemljivaa (); Im = K. In maksimalna struja iskljuenja tienog prijemnika odnosno dijela ureaja u mrei koji se napaja iz iste transformatorske stanice; In nazivna struja osiguraa, odnosno podeena struja okidaa zatitnog prekidaa; k koeficijent (od 1,25 do 5) koji ima vrijednost: 1,25 za zatitne prekidae, 2,5 za strujne krugove zatiene prekidaima iji okida reaguje na struje kratkog spoja, 3,5 za strujne krugove zatiene tromim topljivim umetkom do 50 A, 5 za strujne krugove zatiene tromim topljivim umetcima preko 50 A. Efikasnost zatite od previsokog napona dodira zajednikim uzemljivaem provjerava se pomou formula:RP U Z I i

izvedena

gdje je: Rp otpor petlje (); Uz napon prema zemlji (V); Ii struja iskljuenja.

2.2. NULOVANJEZatita nulovanjem od opasnog napona dodira provjerava se na osnovu obrazca:8Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


Zu

Uf K In

gdje je: Zu (=) ukupan otpor petlje kroz koju se zatvara strujni krug struje greke; Uf (=) V fazni napon; In (=) A nazivne struje oteenog prijemnika; K koeficijent koji se odreuje. Otpor petlje kratkog spoja (slika 6.) sainjavaju sljedei otpori: otpor faze transformatora ZT ; otpor faznog provodnika Zv2; otpor nultog provodnika Zv1 i prelazni otpor na mjestu gdje je dolo do proboja izolacije. Otpor transformatora odnosno otpor faze transformatora, kroz koji tee struja greke, izraunava se po obrazcu:ZT = R 2 + X 2

, gdje je:

ZT impedansa faze transformatora; RT omski otpor transformatora; XT induktivni otpor transformatora ()

Slika 6.

2.3. ZATITNI STRUJNI PREKIDAZatitni strujni prekida se upotrebljava u oblastima gdje se teko postie mali otpor uzemljenja. Da bi zatita sa ZS prekidaem bila ispravna, prijemnik mora biti uzemljen, ali taj otpor uzemljenja moe biti mnogo vei nego kod drugih vidova zatite. Otpor uzemljenja tienih dijelova prijemnika mora biti manje od vrijednosti otpora dobivene obrascem:9Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


RU

65 , Ii

gdje je: Ru otpor uzemljenja tienog prijemnika odnosno dijela izolacije (); Ii struja pri kojoj ZS prekida iskljuuje (A). Ta struja za standardni prekida iznosi 0,3 A, pa je:RU = 65 65 = = 216 , Ii 0,3

a to je vrijednost otpora uzemljenja koje se moe postii skromnim sredstvima.

2.4. PROVJERA NAPONA KORAKA I DODIRAPrema vaeim tehnikim propisima, prstenasti uzemljiva treba tako dimenzionirati da pri naponu koraka Uk i napona dodira Ud struja kroz tijelo ovjeka I ne pree vrijednost od 40 mA. Duina provodnika prstenastog uzemljivaa, da se ostane u granicama propisanog napona koraka, odreuje se po formuli: L= 0,15 . . Iz /Uk (m), gdje je: specifini otpor tla (m); Uk dozvoljen napon koraka (125 V); Iz struja zemljospoja mjerodavna za dimenzioniranje (A). Ako je transformatorska stanica sa nadzemnim vodovima, tada je Iz=1000 A. Ako je transformatorska stanica samo sa kablovskim vodovima, onda se uzemljiva dimenzionira na struju zemljospoja od 400 A. Dozvoljena struja koraka provjerava se prema jednaini:I k = 0,15 Iz 0,04 ili 40 mA ( 3000 + 6 ) Lk

Minimalna duina trakastog prstenastog uzemljivaa, potrebna da napon koraka bude manji od dozvoljenog, izraunava se po formuli: Ld = 0,8 . . Iz / Ud (m) Ud dozvoljen napon dodira (125 V)10Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


Dozvoljena struja dodira provjerava se prema jednaini:Id = Ud 0,04 A ili 40 mA ( 3000 + 1,50 )

Ako je struja koraka ili dodira vea od dozvoljene, treba poveati duinu uzemljivaa Ld. 3. PRORAUN

KOMPENZACIJE REAKTIVNE SNAGE, POPRAVKA FAKTORA SNAGE (cos)

Iz dijagrama prikazanog na slici 7 vidimo da je odnos izmeu aktivne, reaktivne i prividne snage odreen jednainom:

P 2 = Pg + Ps , i da je

2

2

cos= Ps / P

Slika 7. Kosinus ugla je fazni pomjeraj izmeu struje i napona i naziva se faktor snage. Induktivni prijemnici troe, pored aktivne energije, i reaktivnu energiju, te zato rade sa cos manjim od 1. Popravka cos se izvodi vezivanjem kondenzatora paralelno sa prijemnicima. Ova popravka kompenzacija moe se izvesti na vie naina: pojedinana kompenzacija je kompenzacija samo jednog motora ili nekog drugog prijemnika; grupna kompenzacija je kompenzacija grupe prijemnika sa zajednikom baterijom kondenzatora; centralna kompenzacija je kompenzacija svih prijemnika jednog pogona s jednom baterijom kondenzatora i automatskom regulacijom. Snaga kondenzatora potrebna za kompenzaciju reaktivne snage Pqc odreuje se prema snazi prijemnika i prema vrijednosti cos koja se eli dobiti poslije kompenzacije (slika 8).11Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


Pqc = Pqcl Pqc 2 = Pqc ( tg 1 tg 2 )

Slika 8. Reaktivna snaga koju treba kompenzovati odreuje se tako to se od reaktivne snage prijemnika pri maksimalnom optereenju bez kompenzacije oduzme reaktivna snaga koju prijemnik uzima iz mree pri cos koji se eli postii. Reaktivna snaga pri maksimalnom optereenju odreuje se po formuli:Pqm = k Ps / 1 tg 1

k koeficijent optereenja motora (0,9); Ps nazivna aktivna snaga motora; 1 stepen iskoritenja motora (0,8 0,94). Reaktivna snaga koju treba kompenzovati:Pqc = Pqm cos 1 Pqm cos 2 = k Ps / ( tg1 tg 2 )

Primjer: Odredi snagu kondenzatora za popravku faktora snage motora od 110 kW. Pri nazivnom optereenju motor radi sa cos =0,86, a cos treba kompenzovati do 0,95. Poetni uslovi su: cos 1=0,86; eljeni cos 2=0,95; P=110 kW; k=0,9; 1= 0,91. Snaga kompenzatora e biti: Pqc= 0,9 . 110/0,91 . (0,57-0,32) = 26,6 kVAr Za cos 1= 0,86 biti e tg 1= 0,57; Za cos 2= 0,95 biti e tg 2= 0,35.12Tema: Proraun otpora rasprostiranja, kompenzacija reaktivne snage i efikasnost uzemljenja.


Snaga kondenzatorske baterije (kVAr) potrebna za kompenzaciju 1 kW optereenja sa postojeeg cos na eljeni cos moe se odrediti iz tablice 3. U naem primjeru koeficijent je 0,26, pa je: Pqc= 0,9 . 110/0,91 . 0,26 = 28 kVAr Dobiva se praktino isti rezultat. Tablica 3.



ZAKLJUAKZemlja je u elektrinom pogledu poluprovodnik, tj. poveavanjem jaine struje njen se aktivni otpor smanjuje. Temperaturni sainilac geolokog provodnika je negativan, zbog ega se smanjuje otpor zemlje pri nepromijenjenoj vlanosti a poveanoj temperaturi. Za utvrivanje vrijednosti otpora zemlje potrebno je znati njen specifini otpor . Specifini otpor zemlje posmatra se u m (ommetrima), a to je elektrini otpor koji ima zemlja izmeu dvije elektrode povrine po 1,0 m2 meusobno udaljene 1,0 m. Vrijednost specifinog otpora zemlje zavisi o mnogih inilaca: sastava zemlje, sabijenosti dijelova zemlje, od koliine vlage i od temperature i dr. Uzemlja kao cjelina sa zemljovodnim i geolokim provodnikom ima otpor koji se sastoji od otpora zemljovodnog provodnika, otpora samog uzemljaa, prelaznog otpora i otpora irenja struje u zemlji. Prva dva otpora su zanemarljiva prema vrijednostima druga dva otpora, zbog ega ih nismo navodili u proraunima. Napon koraka je onaj napon koji na naponskom lijevku na zemlji obuhvaaju ovjeje noge. Napon koraka je sve vei to je korak blii uzemljenju i to je kriva lijevka strmija. Napon dodira je razlika potencijala koja se uspostavi izmeu rukovaoca i zemlje kada ovaj dodirne provodljivi dio prijemnika koji je pod naponom. Iz prethodnog izlaganja uvidjeli smo znaaj kompenzacije reaktivne snage koja izaziva gubitke i vee trokove. Veoma je praktino potrebno snagu kondenzatora izraunati na osnovu potroene aktivne energije i na osnovu potroene reaktivne energije. Moemo jo istai da je najbolja i najpovoljnija kompenzacija kombinovanjem sva tri naina kompenzacije reaktivne energije tj. grupne, pojedinane i centralne.


efektivnost uzemljenja

Documents