elpos predavanje 10 web

Električna postrojenja Sheme spoja glavnih strujnih krugova

Prof. dr. sc. Slavko Krajcar; Prof. dr. sc. Marko Delimar

© FER-ZVNE 2012/13 – Električna postrojenja Prozirnica br. 2

Sadržaj i raspored

Predavanje 1 – “Zbivanja u EES-u” 02.10.12.

Predavanje 2 – Elektroenergetski sustav 09.10.12.

Predavanje 3 – 3f sustavi 16.10.12.

Predavanje 4 – Modeliranje 1 (transformator) 23.10.12.

Predavanje 5 – Modeliranje 2 (generator + ostalo) 30.10.12.

Predavanje 6 – Proračun kratkog spoja 06.12.12.

MI

Predavanje 7 – Glavni elementi postrojenja 04.12.12.

Predavanje 8 – Sklopni uređaji niskog napona 11.12.12.

Predavanje 9 – Energetski i mjerni transformatori, sekundarni sustavi 18.12.12.

Predavanje 10 – Sheme spoja 08.01.13.

Predavanje 11 – Zaštita 15.01.13.

Predavanje 12 – Završna poglavlja 22.01.13.

ZI

Predavanje 10 – Sheme spoja Danas

© FER-ZVNE 2012/13 – Električna postrojenja Prozirnica br. 3 Prozirnica br. 3

Gdje smo?

Uvod

Simetrične komponente

Modeliranje elemenata sustava

- (transformatori, generatori, prigušnice, vodovi, trošila)

Proračun kratkog spoja

Elementi postrojenja

- Sabirnice, izolatori, rastavljači, uređaji za prekidanje struje

- Sklopni uređaji niskog napona

- Energetski transformatori, mjerni transformatori

- Sekundarni sustavi u električnim postrojenjima

Sheme spoja

Sheme spoja Danas


Grafički simboli elemenata (1)


Grafički simboli elemenata (2)


Sheme spoja glavnih strujnih krugova

Izrada sheme spoja glavnih strujnih krugova je prvi korak pri projektiranju

postrojenja

Ona prikazuje:

- Broj transformatora, broj generatora i broj odvoda te način njihova

međusobnog spoja

- Predviđene aparate u svakom odvodu

- Predviđena mjerenja i zaštitu

- Predviđenu signalizaciju i upravljanje

U postrojenju razlikujemo:

- Glavni strujni krug – protjecan strujom tereta

- Strujni krug mjerenja i zaštite – spojen na sekundar mjernih transformatora

- Pomoćni strujni krug – napajan iz posebnog (= ili ~) izvora


Vrste shema spoja: jednopolna shema

Prikazani su samo glavni strujni

krugovi

Shematski su (bez spojeva) pored

svakog odvoda prikazani mjerni i

zaštitni uređaji

Navedene su glavne veličine

karakteristične za pojedine uređaje

iz sheme

A I> I>

3~50 Hz, 35 kV

400 A

400 A

600 MVA

350/5 A

15 VA, kl.1

ili


Vrste shema spoja: jednopolna shema (primjer)


Transformatorska stanica x/0,4 kV

mjerni terminal (I, U, P, cos fi, f …) * releji sa signalnim značkama za prijenos signala nadtemperaturne i Buchholz zaštite **

*

**

**


Vrste shema spoja: principna shema

Prikazane su samo sabirnice,

odvodi i sklopni aparati

pojednostavljenim simbolima

Prikazuje međusobnu

povezanost odvoda


Vrste shema spoja: principna shema (primjer)


Vrste shema spoja: shema djelovanja

Tropolni prikaz glavnog strujnog

kruga, krugova mjerenja i zaštite te

krugova signalizacije i upravljanja

Pri tome se ne vodi računa o

stvarnom prostornom rasporedu

aparata

Na slici radi preglednosti prikaza

nisu prikazani krugovi

upravljanja i signalizacije

A

+

na svitak za

upravljanje prekidačem

350/5 A

15 VA, kl.1

400 A

400 A

600 MVA

3~50 Hz, 35 kV, Cu 50 ×10

I> I>

0-350 A


Vrste shema spoja

Shema vezivanja:

- Uzima u obzir i prostorni smještaj aparata

- Prikazane su sve stezaljke na aparatima, redne stezaljke na koje se spajaju

kabeli i čije oznake moraju odgovarati oznakama u samom

rasklopnom/razvodnom postrojenju

- To je izvedbena shema rasklopnog/razvodnog postrojenja

- Ova se shema danas sve češće susreće s dispozicijskim nacrtom i tablicom

vezivanja

Strujna shema:

- Prikaz djelovanja pomoćnih strujnih krugova zbog jednostavne i efikasne

kontrole ispravnosti spoja

- Ne prikazuje prostorni raspored aparata i kontakata


Strujna shema i shema djelovanja (primjeri)

L

N

11

S2VR1

VR1S1S1

5

44

33

6

02

TB2

TB1

BR1

S1

S2

1

2

1

2

7

8

4

3

2

1

TB1

4

2 2

L1

L2

L3

N

4 7 8 9 6

TB1

TB2

4

3

2

1 3 5

4 6

1

2

2

1

BR1

10 11 12 13

14 15 16

7

8

1

2

VR1

1

2

3

4 M

3~ 16 kW; 955min

-1

__02__

EZ6/25

01NV0-0050/100

__S1__

CNR80

ZG63/10-2/2

__S2__

CN20

__W1__

10 Ω


Izbor sheme glavnih strujnih krugova (1)

Okolnosti koje utječu na izbor sheme glavnih strujnih

krugova:

- Uloga i važnost postrojenja u mreži:

- Potrebno je razmotriti utjecaj kvarova te radova (pregled i održavanje) na potrošače koji

se iz njega napajaju

- Napon postrojenja:

- Da li je rasklopno postrojenje u elektrani, prijenosnoj ili razdjelnoj mreži ili se radi o

industrijskom postrojenju

- Broj i snaga transformatora

- Broj i snaga priključenih vodova

- Pogonski zahtjevi

- Mogućnost odvojenog pogona dijelova postrojenja, tzv. pogonska elastičnost

- Moguća potreba proširenja postrojenja



Okolnosti koje utječu na izbor sheme glavnih strujnih

krugova:

- Raspoloživost

- U nekim postrojenjima može se zahtijevati da se svi radovi (pregled, održavanje)

obavljaju bez prekida pogona ili s prekidom pogona samo u dijelu postrojenja, odnosno

samo u vrijeme nekih radova

- Ponekad se nastoje osigurati rezervni putovi napajanja potrošača u uvjetima kvara

- Kriterij n-1 i sl.

- Prilike za vrijeme kratkog spoja

- Poradi uporabe standardnih i/ili jeftinijih sklopnih aparata ide se na smanjivanje

vrijednosti struje kratkog spoja (često u nn mrežama)



Kriteriji za izbor sheme glavnih strujnih krugova:

- Ekonomičnost

- Pouzdanost opskrbe (pojave kvarova)

- Raspoloživost (u izvanrednim pogonskim prilikama poput

održavanja, pregleda i kvarova u postrojenju)

- Pogonska elastičnost

- Jednostavnost (radi smanjenja vjerojatnosti krivih

manipulacija i jednostavnijeg vođenja pogona)


Sheme spoja odvoda (1)

Radovi u postrojenjima i kvarovi na

sabirnicama nisu česti, stoga su

jednostruke sabirnice odgovarajuće

rješenja ako se u odvodima nalaze

potrošači manje osjetljivi na prekide

napajanja

Napon svih odvoda je jednak

Jednostruke sabirnice:

- Koriste se u postrojenjima s malo odvoda

- Svaki rad na sabirnicama (održavanje i pregled – čišćenje sabirnica, zamjena sumnjivih

izolatora, pregled spojeva i sl.), kao i svaki kvar na sabirnicama zahtjeva obustavu

pogona



Do odvajanja uzdužnog rastavljača svi

odvodi postrojenja ostaju bez

napajanja (a)

Kod sklapanja s uzdužnim prekidačem

samo odvodi jednog dijela

postrojenja ostaju bez napajanja (b)

p, r = prosječan broj prekidača i rastavljača po

odvodu u postrojenju s n odvoda

Jednostruke sabirnice s uzdužnim rastavljačem (a) i prekidačem (b):

- Moguć je odvojen pogon pojedinih grupa potrošača preko posebnih transformatora

odnosno generatora

- Moguć je i pogon s različitim pogonskim naponima

(koji se malo razlikuju od nazivnog sabirnice)

- Nedostatak: grupiranje potrošača potrebno provesti u fazi izgradnje

A

a) b)



Dvostruke sabirnice:

- Glavni razlozi uporabe dvostrukih sabirnica u

postrojenjima su:

- Povećana elastičnost pogona

- Povećana pouzdanost pogona

Moguć je pregled, održavanje i kvar jednog

sustava sabirnica bez prekida pogona na

drugom sustavu

Svaki odvod se mora moći priključiti na

jedne i druge sabirnice

Na slici je prikazana najjednostavnija

izvedba, tzv. europska izvedba (najčešće

se koristi u Hrvatskoj)

U slučaju kvara na prekidaču nužna je

obustava pogona u odvodu

I

II



Pomoćne sabirnice se koriste za

napajanje odvoda čiji je prekidač u

kvaru

Pomoćne sabirnice mogu se na

analogan način koristiti u slučaju kvara

na prekidaču bilo kojeg odvoda

Pomoćne sabirnice:

- Postrojenje s jednostrukim sabirnicama:

- Slika a) prikazuje normalno pogonsko stanje – pomoćne sabirnice nisu u pogonu

- Slika b) prikazuje izvanredno pogonsko stanje – kvar na prekidaču p1

a) b)

p1 pRpR p1



Pomoćne sabirnice (postrojenje

s dvostrukim sabirnicama):

- Ukoliko se radi o postrojenju s dvostrukim

sabirnicama koje se koriste isključivo za

odvojen pogon mogu se koristiti pomoćne

sabirnice kako bi se ostvarila rezerva za

prekidače u odvodima europske izvedbe

- Pomoćne sabirnice se preko dva

rastavljača i rezervnog prekidača mogu

spojiti na oba sistema glavnih sabirnica

- U normalnom pogonskom stanju

pomoćne sabirnice nisu u pogonu

I

II


Spojno polje

Spojno polje se sastoji od dva

rastavljača i prekidača (slika a)

Ukoliko su dvostruke sabirnice

uzdužnim rastavljačima podijeljene na

dva dijela (slika b), u spojnom polju

treba predvidjeti po dva rastavljača sa

svake strane prekidača – na taj su

način moguće sve kombinacije

spajanja dijelova sabirnica

Spojno polje se koristi u postrojenjima s višestrukim sabirnicama u kojima je moguć

zajednički pogon (međusobno spajanje) više sustava sabirnica

Njegova uporaba ima smisla samo u postrojenjima s jednim prekidačem po odvodu

(europska izvedba) – u postrojenjima s dva prekidača po odvodu ulogu spojnog polja može

preuzeti bilo koji od njih

I

II

I

II

a) b)


Spojno polje Primjer 1

Spojni prekidač služi kao rezerva za bilo koji prekidač u odvodu:

- Pretpostavimo da je u pogonu ‘gornja’ sabirnica i da je došlo do kvara prekidača A

- Prekidač A se privremeno zamjenjuje vodičem

- Napravi se preklop tako da se odvod napaja preko druge sabirnice i spojnog polja

- Sabirnice se više ne mogu koristiti za odvojeni pogon

a)

A A

b)


Spojno polje Primjer 2 (1)

U početnom stanju generatori GA i

GB svaki preko svoje sabirnice

napajaju svoju grupu potrošača

(prikazani kao odvodi a i b)

Kada ne bi bilo spojnog polja, za

uspostavu paralelnog rada

generatora (npr. preko sabirnica I)

morali bi se sinkronizirati generatori

GA i GB, potom isklopiti prekidači u

odvodu generatora GB i potrošača

b (beznaponska pauza),

odgovarajuće uklopiti rastavljači, a

onda i prekidači u odvodima

Spojni prekidač služi za paralelno spajanje generatora (u elektrani) ili dijelova

elektroenergetskog sustava, koji u nekoj situaciji napajaju odvojena opskrbna

područja (odvojeni pogon)

A

G G

B b a

I

II



Prespajanje odvoda b sa sabirnice II na sabirnice I

- Na slici a) je prikazano početno stanje (postignut je sinkronizam)

- Budući su sabirnice spojene putem spojnog polja, moguće je uklopiti i drugi rastavljač odvoda (slika b)

- Slika c, moguće je isklopiti prvi rastavljač odvoda b budući neće doći do prekida strujnog kruga, pa time

niti pojave luka među kontaktima rastavljača – sada se odvod b napaja iz generatora GB putem spojnog

polja i sabirnica I

a)

B

G

B

G

b)

B

G

c)

I

II

I

III I2

I1

b b b

I

I

I

I

I

I

I2

I

I2

I2

I2

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I



Prespajanje generatora GB sa sabirnice II na sabirnice I

- Na slici a) je prikazano početno stanje (odvod b se napaja sa sabirnica I)

- Budući su sabirnice spojene putem spojnog polja, moguće je uklopiti i drugi rastavljač odvoda GB (sl. b)

- Slika c, moguće je isklopiti prvi rastavljač odvoda GB budući neće doći do prekida strujnog kruga, pa

time niti pojave luka među kontaktima rastavljača – sada se odvod b napaja iz generatora GB putem

sabirnica I

a)

B

G

B

G

b)

B

G

c)

I

II

I

III I1

b b b

I

I

I

I

I

I

I1

I1

I1

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I1 I2

I2



Konačno stanje: nakon prespajanja svih odvoda na sabirnice I moguće je

isklopiti prekidač, a potom i rastavljače spojnog polja

A

G G

B b a

II


Sheme spoja mjernog polja

Ako se radi o postrojenju bez

sabirnica, naponski se

transformatori pojavljuju u

svim odvodima – tada se radi

jednostavnosti izvedbe

naponski mjerni

transformatori priključuju

neposredno na odvod (bez

rastavljača)

Za mjerenje napona na sabirnicama koriste se naponski transformatori koji se

priključuju na sabirnice

Naponski transformatori se na sabirnice redovito priključuju preko sabirničkih

rastavljača, a gdje postoje osigurači za nazivni napon sabirnica i preko osigurača

10 kV 110 kV10 kV

a) b) c)


Sheme spoja transformatora Spoj sa sabirnicama (1)

Ukoliko jedan transformator povezuje sabirnice

različitih napona, ta ako je napajanje moguće samo s

jedne strane, dovoljno je sklopni aparat za zaštitu od

kratkog spoja (prekidač, osigurač) postaviti samo na

stranu dovoda električne energije

Za zaštitu transformatora male snage umjesto

prekidača koriste se osigurači, ali samo kada je

rastavljačem moguće prekinuti struju praznog hoda

Umjesto rastavljača moguće je koristiti rastavnu

sklopku u seriji s osiguračem

Ukoliko je napajanje moguće s obje strane, tada je

potrebno zaštitu od kratkog spoja predvidjeti s obje

strane transformatora

a)

elektrane

b)

elektrane


Sheme spoja transformatora Spoj sa sabirnicama (2)

Ukoliko u postrojenju postoje dva ili više transformatora u

paralelnom radu, bez obzira da li je napajanje moguće samo s

jedne strane ili s obje, prekidače je nužno predvidjeti s obje

strane transformatora

U slučaju kvara na jednom transformatoru:

a) Dolazi do isklapanja samo oštećenog transformatora

b) Dolazi do isklapanja cijele transformatorske stanice

a) b)


Sheme spoja transformatora Spoj zvjezdišta (1)

Kada je zvjezdište transformatora izolirano

od zemlje, često se između zvjezdišta i

zemlje postavlja i odvodnik prenapona

Odvodnik prenapona se koristi i kada je

predviđeno neposredno uzemljenje

zvjezdišta, jer se normalno ne uzemljuju svi

transformatori u mreži (kada je zvjezdište

uzemljeno odvodnik prenapona je

premošten putem rastavljača)

Zvjezdište transformatora može biti:

- Izolirano prema zemlji (slika a)

- Neposredno uzemljeno (slika b)

- Spojeno sa zemljom preko prigušnice ili djelatnog otpora (sljedeća prozirnica)

a) b)


Sheme spoja transformatora Spoj zvjezdišta (2)

To omogućavaju rastavljači

prema slici:

- Situacija kada u transformatorskoj

stanici postoje dva transformatora

i jedna prigušnica

- Situacija kada u transformatorskoj

stanici postoje dva transformatora i

dvije prigušnice (uzdužni rastavljač

omogućava odvojeni pogon

prigušnica)

Kada je zvjezdište transformatora uzemljeno preko prigušnice, mora postojati

mogućnost isklapanja prigušnice, odnosno rastavljanja prigušnice od nultočke

transformatora

P

a)

P

b)

P


Sheme spoja vodova (vodno polje) (1)

Osim sabirničkog rastavljača i prekidača, u odvod

zračnog voda ili kabela, na izlazu iz postrojenja (tzv.

vodno polje) postavljaju se:

- Izlazni rastavljač

- Omogućava vidljivo rastavljanje postrojenja od zračnog voda ili

kabela

- Isklopljeni rastavljač omogućava pregled i popravak prekidača

bez opasnosti po osoblje od napona isključenog voda, bilo da taj

napon dolazi iz elektrane na drugom kraju voda, bilo da je

posljedica atmosferskih pražnjenja

- Rastavljač za uzemljenje

- Obično je izveden na istom postolju s izlaznim rastavljačem

- Služi za neposredno spajanje sa zemljom zračnog voda ili kabela

- Odvodi naboj koji je preostao nakon isklapanja voda ili kabela,

odnosno da odvede naboj koji bi se mogao pojaviti za vrijeme

prekida pogona kako bi se zaštitilo osoblje pri radovima rastavljač za

uzemljenje

izlazni

rastavljač



U svaki odvod zračnog voda postavlja se

slog odvodnika prenapona (po jedan u

svaku fazu) radi zaštite postrojenja od

prenapona

Slog naponskih transformatora, ukoliko je

potreban, spaja se iza prekidača, kako bi se

mogao izmjeriti napon voda i prije nego što

je prekidač uklopljen

Kada je zračni vod, ili kabel, na drugom

kraju spojen s mrežom u kojoj nema izvora

energije, ne treba predvidjeti naponske

transformatore u odvodu:

- Ako vod nije spojen na sabirnice, sigurno je da nije pod

naponom

- Na početku voda vlada upravo napon sabirnica kada je

vod spojen na njih (napon sabirnica se mjeri u mjernom

polju)

F

T

VFP

VFK

VFP

F

T

VFK

naponski

transformator

naponski

transformator

VFP – visokofrekventna

prigušnica

VFK – visokofrekventni

kondenzator

F – filter

T – telefonski uređaj

a) b)



Kada je zračni vod, ili kabel, na oba kraja

spojen s mrežom u kojoj ima izvora

energije, treba predvidjeti naponske

transformatore u odvodu:

- Da bi se prije priključenja prekidača znalo da li

je vod pod naponom

- Naponski transformatori mogu poslužiti i za

sinkronizaciju dva dijela mreže

Slika prikazuje vod koji ujedno služi i za

prijenos signala, mjerenja i sl. što se

prenose pomoću visokofrekventne struje

Da bi se u vod mogle slati i iz njega

preuzimati visokofrekventne struje na vodič

se spaja visokofrekventni kondenzator (on

je za visokofrekventne struje mali otpor, a

za struje industrijske frekvencije velik otpor)

F

T

VFP

VFK

VFP

F

T

VFK

naponski

transformator

naponski

transformator


prigušnica


kondenzator

F – filter


a) b)



Visokofrekventna prigušnica

sprječava širenje visokofrekventnih

impulsa po cijeloj mreži, a i kako bi

se smanjila potrebna snaga

visokofrekventnih signala

VF prigušnica i VF kondenzator

smještaju se samo u jednu fazu i to

iza izlaznog rastavljač i rastavljača

za uzemljenje kako bi se omogućila

komunikacija i kada vod nije u

pogonu

F

T

VFP

VFK

VFP

F

T

VFK

naponski

transformator

naponski

transformator


prigušnica


kondenzator

F – filter


a) b)


Sheme spoja za smanjenje struja kratkog spoja (1)

Smanjenje struja kratkog spoja može

se postići izbjegavanjem spajanja

transformatora na strani nižeg napona

U tom slučaju mogu se pojaviti

problemi vezani uz pouzdanost

opskrbe što je moguće barem

djelomično riješiti ugradnjom uzdužnog

rastavljača u sabirnice

Struje kratkog spoja mogu se smanjiti izborom prikladne sheme spoja i bez

posebnih prigušnica

Smanjenje struja kratkog spoja naročito je važno za postrojenja nižeg napona, jer

se tako mogu smanjiti investicije za njihovu izgradnju (mogu se koristiti sklopni

aparati manje prekidne moći)

35 kV

10 kV



S obzirom na prilike pri kratkom spoju

povoljnije je da je relativni napon kratkog spoja

prigušnice veći, a prolazna nazivna snaga

(nazivna struja) manja (Xpr ~ u/Sn)

S druge strane, smanjenjem nazivne struje

prigušnice smanjuje se elastičnost veze

između dva dijela sabirnice

Pri tome je struja kratkog spoja uvijek veća

nego u prethodnom primjeru odvojenih

sabirnica

Ugradnjom prigušnice u sabirnice među transformatorske priključnice na strani

nižeg napon moguće je postići smanjenje struje kratkog spoja pri čemu je

istovremeno omogućena i opskrba potrošača na oba dijela sabirnice iz oba

transformatora

35 kV

10 kV



Općenito, nije povoljno postavljati prigušnice

među odvode jer tada u kratkom spoju kroz

prigušnicu teče samo dio te struje

Stoga se prigušnica nastoji postaviti tako da kroz

nju prolazi ukupna struja kratkog spoja

Kod ovog pristupa prigušnica smanjuje struje

kratkog spoja za grupu odvoda

Stoga je ovaj pristup povoljan kada postoji puno

odvoda

Uporaba prigušnica za smanjenje struja kratkog

spoja ima smisla samo ukoliko je na taj način

moguće koristiti sklopne aparate manje prekidne

moći - u suprotnom slučaju uštede su male


Primjer: TS Žerjavinec 400/220/110 kV


Sheme spoja glavnih strujnih krugova niskog napona

Slično kao i na visokom naponu i ppostrojenja nn imaju sabirnice, odvode i sl.

Osnovna razlika između visokonaponskih i niskonaponskih postrojenja je u

veličini postrojenja i u nužnim razmacima zbog izolacije

U niskom naponu se rijetko sreće pojam polje (vodno, spojno, transformatorsko,

mjerno i sl.) budući da aparati pojedinih odvoda često nisu prostorno odijeljeni

U niskom naponu se u pravilu sreću strujni krugovi s četiri ili pet vodiča:

- R ili L1 , S ili L2 ,T ili L3 – fazni vodiči

- N, 0 ili Mp – neutralni vodič

- PE ili Sl – zaštitni vodič

Osnovni zahtjevi u projektiranju niskonaponskog razvoda:

- Pouzdanost odnosno raspoloživost

- Kvaliteta električne energije (napona)

- Ograničenje zbog struje kratkog spoja


Jednostruke sabirnice s karakterističnim odvodima (1)

M M M M

M M Peć

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

4 vodiča

(R, S, T i O)

12

SL SD

220 V

60



Velik broj odvoda niskog napona oprema se na isti način, ali

postoji veća raznolikost nego u slučaju visokog napona jer je

uloga odvoda raznovrsnija

Na slici su prikazani odvodi (1 i 2) rasvjete (jednopolni)

Osnovni principi prilikom opremanja odvoda sklopnim

aparatima:

- Mora postojati mogućnost sklapanja u pogonske svrhe

- Mora postojati sklopni aparat koji štiti odvod (preopterećenje i

kratki spoj)

Npr. u odvodu 1 se koristi nn prekidač s pridruženim

nadstrujnim okidačem (sklopka nije potrebna jer se prekidač

koristi i za pogonska sklapanja), a u odvodu 2 koristi se

osigurač kao zaštitni uređaj (sklopka služi za pogonska

sklapanja; u pravilu je dvopolna)

1 2



Odvod 3 je također jednofazni i koristiti se za napajanje

upravljačkih krugova

Kao zaštita od prevelikih struja koristi se osigurač

Za pogonska sklapanja koristi se sklopka

Transformator 220/60 V upotrebljava se ponekad sa svrhom

da se upravljački napon snizi ispod opasne granice (65 V

prema standardu, odnosno 50 V prema preporukama

CENELEC-a) i na taj način pojednostavni zaštita od

previsokog napona dodira

Često se ipak kao upravljački napon koristi napon 220 V~

Ako je upravljanje predviđeno istosmjernim naponom onda se

umjesto transformatora koristi ispravljački slog

3

220 V

60



Najveći broj potrošača u industrijskim postrojenjima su

(asinkroni) motori koji su u pravilu trofazni (odvodi 4, 5, i 6)

U manjim postrojenjima koriste se odvodi s osiguračima (5) i

nn prekidačima (6)

U modernijim, naročito automatiziranim postrojenjima koriste

se sklopnici koji omogućavaju daljinsko pogonsko sklapanje

(4); osigurač služi kao zaštita od struja kratkog spoja, a u

odvodu se nalazi i bimetalni okidač pridružen sklopniku koji

služi kao zaštita od preopterećenja

M M M

4 5 6



Odvod 7 prikazuje odvod prema

motoru kojeg treba pokretati u oba

smjera i to pomoću dva sklopnika SL

za lijevi i SD desni smjer vrtnje

Upravljanje se najčešće provodi nekom

teretnom sklopkom

Kako je prikazano u tropolnom prikazu

promjena smjera vrtnje postiže se

zamjenom redoslijeda faza

Kao zaštita od preopterećenja koristi

se bimetalni okidač pridružen

sklopniku, a osigurač kao zaštita od

kratkog spoja

M

7

SL SD

trofazni prikaz

RS

T

SL SD



Odvod 8 prikazuje odvod prema

asinkronom motoru koji se upušta

promjenom spoja zvijezde u trokut

U odvodu se nalaze tri sklopnika kako

je prikazano na tropolnom prikazu

U trenutku upuštanja uklopljeni su

sklopnici S1 i S2

Nakon zaleta isklapa se sklopnik S2 i

uklapa sklopnik S3

M

8 RS

T

S3

S1

S2

trofazni prikaz



U specijalnim postrojenjima koriste se i posebni motori

– npr. motori sa dva namota za dvije različite brzine

vrtnje ili snage

To su u biti dva motora u jednom (odvod 9)

Ima i drugih posebnih vrsta motora sa promjenjivim

brojem polova i sl.

Odvod 10 karakterističan je primjer odvoda za

priključak nemotornim trošila (npr. industrijske peći)

O snazi i ulozi potrošača ovisi i oprema odvoda (da li

će se koristiti osigurači ili ne i sl.)

M Peć

9 10



U odvodima koji napajaju druga, u

pravilu manja, niskonaponska

postrojenja ili razdjelnike (11 i 12) koriste

se sklopni aparati koji omogućavaju

sklapanje i koji štite od prevelikih struja

(preopterećenje i kratki spoj)

Pored prikazanih moguće i su i druge

kombinacije sklopnih aparata

11 12


Dvostruke sabirnice

U svakom odvodu mora

postojati mogućnost

priključivanja odvoda na

jedne od sabirnica, kao i

mogućnost potpunog

odvajanja od sabirnica

Oosim toga moraju

postojati i aparati za

zaštitu od prevelikih struja

Kao i u slučaj visokonaponskih postrojenja, i u niskonaponskim razvodima koriste se

dvostruke sabirnice ali se njihova uloga razlikuje

Ne koriste se uređaji za paralelno spajanje sabirnica – one su pogonu uvijek razdvojene

Dvostruke sabirnice služe kako bi se pojedini odvodi mogli napajati iz dva neovisna smjera

I

II


Pomoćne sabirnice (1)

Uloga pomoćnih sabirnica u NN postrojenju

se razlikuje od uloge pomoćnih sabirnica u

VN postrojenju

Služe kako bi se grupa odvoda koju

karakterizira neko zajedničko obilježje

odvojila od ostalih odvoda:

- Važnost potrošača koje odvodi napajaju

- Prostorni raspored odvoda

- Tehnološka uloga potrošača u odvodima

Npr. – na pomoćne sabirnice priključuju se

manje važni potrošači koji se u slučaju

potrebe (npr. ispad jednog transformatora)

mogu isklopiti sklopkom S i na taj način

omogućiti nesmetano napajanje važnijih

potrošača koji su spojeni na glavne

sabirnice

S

Gl.

Pom.

S

Gl.

Pom.


Pomoćne sabirnice (2)

Pomoćne sabirnice se mogu izvesti na

dva načina:

- Pogonski promjenjiva

- Fiksna konfiguracija

Prvi način:

- Svaki odvod se putem sklopnih aparata

može spojiti na glavne ili pomoćne

sabirnice

- Pomoćne se sabirnice napajaju s glavnih

sabirnica preko sklopke S

Drugi način:

- Za razliku od prethodnog slučaja,

raspodjela odvoda na pomoćne i glavne

sabirnice je fiksna i ne može se mijenjati u

pogonu

S

Gl.

Pom.

S

Gl.

Pom.


Priključak transformatora na sabirnice

Ovisi o obliku postrojenja (broju sabirnica) i broju transformatora

a) Priključak na jednostruke sabirnice

b) Priključak dva transformatora na jednostruke sabirnice

c) Priključak dva transformatora na dvije sabirnice niskog napona

a) b) c)

NN NNNN


Sheme spoja industrijskih mreža (1)

Za industrijske mreže je karakteristično:

- Velika gustoća opterećenja (60-800 W/m2)

- Opterećenje je vremenski jednoličnije (godišnje vrijeme korištenja

maksimalnog opterećenja 4000-7000 h/god.)

- U Hrvatskoj se industrija uobičajeno napaja iz javne mreže (pogotovo

srednja i mala industrija), a samo neke veće industrije raspolažu i

vlastitim elektranama iz kojih se djelom (rijetko u potpunosti) opskrbljuju

električnom energijom i to iz razloga:

- Pouzdanost pogona (industrija “osjetljiva” na prekide opskrbe)

- Tehnološke potrebe (npr. potreba za toplinskom i električnom energijom može

opravdati izgradnju elektrane-toplane)



Priključak industrije na javnu mrežu:

- Naponska razina ovisi o:

- Potrebnoj snazi

- Zahtijevanoj pouzdanosti opskrbe električnom energijom

- Lokalnoj mreži i sl.

- U Hrvatskoj dolaze u obzir sljedeći naponi:

- 110 kV, 35 kV, 20 kV i 10 kV

- Samo vrlo velike industrije se priključuju na napon 110 i 230 kV

- Na niski napon (0.4 kV) priključuju se vrlo mali pogoni (obrtnički pogoni)

- Ako je srednja ili veća industrija priključena na 35 kV ili 110 kV javnu mrežu, s

obzirom da industrijski potrošači trebaju električnu energiju na nižem naponu

- Koriste se 231(400) V, 500 ili 660 V, 3 kV, 6 kV, 10 Kv

- Biti će potrebno ugraditi određeni broj transformatora




- Bit će potreban to veći broj transformatora što je veće industrijsko postrojenje odnosno

ukoliko je postrojenje više prostorno rasprostranjeno

- Kod manjih industrijskih postrojenja potrošači trebaju samo električnu energiju na niskom

naponu (npr. 400(231) V ili eventualno 500 (660) V)

Potrošači na

400 (231), 500,

660 V

asinkroni motori i rjeđe

sinkroni motori

trofazni do 300 kW

jednofazni do 1 kW

manje elektrolučne peći i elektrokemijska postrojenja

rasvjeta

Potrošači na 3,

6, 10 kV

asinkroni motori i rjeđe

sinkroni motori

6 kV do 400 kW

10 kV do 630 kW

veće elektrolučne peći i elektrokemijska postrojenja

približne

ekonomske

granice




- U industrijskim mrežama često su potrebni motori od vrlo malih snaga

(0.1 kW) do velikih (iznad 1 MW), stoga je potrebno uz što manje naponskih

razina zadovoljiti sve potrebe

- Za priključak motora najčešćih nazivnih snaga, ukoliko ih ima puno u

industrijskom postrojenju, optimalno je umjesto 400/231 V koristiti napon 500 ili

660 V (standardiziran od IEC)

- Konstrukcija i cijena motora je za te napone u principu jednaka onoj za napon

400/231 V

- Veća ekonomska gornja granica snage motora

- Struja motora je manja pa je kabelska mreža jeftinija

- Struja kratkog spoja u niskonaponskoj mreži je manja

- Poboljšano upuštanje motora




- Kako je za potrebe rasvjete i ostalih manjih trošila potrebno

raspolagati naponskom razinom 400/230 V primjena

napona 500 ili 660 V opravdana je samo ako se radi o

većem broju motora u jednom pogonu

- Ako se odabere napon 660 V onda se na taj napon

priključuju motori 0.5 do 500 kW, a veći motori na napon 10

kV

- Najmanji motori se mogu priključiti na 400/230 V trofazno ili

jednofazno jer ta naponska razina redovito postoji



Postojanost napona u industrijskim mrežama:

- Za trošila u niskonaponskim mrežama potrebno je održavati napon unutar ±5% nazivnog

napona (odnosi se prvenstveno na motorne pogone), a tek u izvanrednim pogonskim

prilikama dozvoljava se ± 10%

- Kako se redovito radi o kraćim odvodima, odgovarajućim dimenzioniranjem presjeka i

odabirom transformatora redovito nije problem održavati napon unutar zadanih granica

- Problemi u industrijskim mrežama mogu se pojaviti u izvanrednim pogonskim stanjima,

kao što je upuštanje motora (struja motora 4-8 In)

- Iako struja upuštanja motora traje kratko vrijeme, u tom periodu dolazi do velikih padova

napona što znatno otežava zalet motora, ali utječe i na ostala trošila

- Promjena napona ovisi o snazi motora, ali i o samoj mreži

(da li je ona dovoljno “jaka” – u kojoj se mjeri s promjenom opterećenja mijenja napon na

mjestu njegova priključka na mrežu)



𝑋𝑚 =𝑐 ⋅ 𝑈𝑛

2

𝑆𝐾

𝑋𝑡 =𝑈𝑛

2

𝑆𝑛𝑢𝑘

𝑋𝑀 =𝑈𝑛

2

𝑆𝑛𝑀𝑥𝑀

Postojanost napona u industrijskim mrežama:

- Primjer

- Neka se na zadanu mrežu priključuje motor snage SnM preko transformatora snage Sn i napona

kratkog spoja uk

- Snaga tropolnog kratkog spoja na priključnicama mreže je SK

- U trenutku upuštanja motora vrijedi nadomjesna shema prema slici b)

M

uk

Sn

SK

SnM

XM

a)

b)Un

U

xm xt xM



Broj i nazivna snaga transformatora:

- Nazivna snaga transformatora odabire se prema stvarnom i očekivanom

opterećenju:

- Nazivna snaga transformatora mora biti veća ili jednaka od maksimalnog opterećenja

koje se može pojaviti na mjestu njegove ugradnje

- Redovito se ipak odabire nešto veća snaga:

- Poradi porasta opterećenja u budućnosti

- Radi potrebne raspoloživosti u izvanrednim pogonskim prilikama

- Pouzdanost pogona:

- Bez obzira što je transformator pouzdan element (rijetko se kvari) ipak se često umjesto

jednog transformatora koriste dva ili tri transformatora manje snage koji u pogledu

snage mogu zadovoljiti ukupne potrebe

- U tom slučaju ispad jednog transformatora omogućava da se jednim (čak znatnim)

dijelom nastavi s opskrbom potrošača




- Pouzdanost pogona:

a) U slučaju kvara na transformatoru sva trošila ostaju bez napajanja – za manja industrijska

postrojenja to zadovoljava, pogotovo ako postoje rezervni transformator kojeg je moguće u relativno

kratkom vremenu ugraditi na mjesto transformatora u kvaru

b) Uporabom dva transformatora moguće je prilikom ispada jednog od transformatora osigurati opskrbu

50-70% trošila

c) Uporabom tri transformatora moguće je osigurati opskrbu 66-100% trošila

S S S

Sn = S

(Sn = 1,2S)Sn

(Sn = 0,7S)

Sn = 0,5SSn Sn

(Sn = 0,5 S)

Sn= S13

a) b) c)



𝑆𝐾3 =𝑐 ⋅ 𝑈𝑛

2

𝑋𝑑=

𝑐 ⋅ 𝑈𝑛2

𝑥𝑚 + 𝑥𝑡≈

𝑐 ⋅ 𝑈𝑛2

𝑥𝑡=

𝑐 ⋅ 𝑈𝑛2

𝑈𝑛2

𝑆𝑛𝑡

𝑢𝑘=

𝑐 ⋅ 𝑆𝑛𝑡

𝑢𝑘


- Kratki spoj:

- Osim što na broj i nazivnu snagu transformatora utječe pouzdanost opskrbe,

ukupna snaga transformatora koji rade paralelno često je ograničena snagom

kratkog spoja na niskonaponskoj strani transformatora

- Snaga kratkog spoja na niskonaponskoj strani transformatora gotovo je

direktno proporcionalna s nazivnom snagom transformatora (to pogotovo

dolazi do izražaja u industrijskim mrežama (tzv. jakim mrežama) kod kojih je

impedancija visokonaponske strane mala u usporedbi s impedancijom

industrijske mreže)

Xm Xt




- U razdjelnim mrežama nazivna snaga transformatora ograničena je na

630 kVA jer se kod te snage struja kratkog spoja približava iznosu 15

kA što je gornja granica rasklopne struje instalacijskih osigurača

- Moguće je koristiti i veće snage ali je tada potrebno instalacijske

osigurača zamijeniti visokoučinskim osiguračima ili NN prekidačima

- Osim toga velike struje kratkog spoja nepovoljno djeluju na izbor

presjeka kabela u NN mrežama, što je dodatni razlog za ograničenje

struje kratkog spoja, odnosno nazivne snage transformatora




- U industrijskim mrežama redovito je potrebno transformirati veće snage na

jednom mjestu pa je nužna uporaba većih transformatora

- Najčešće se koriste visokoučinski osigurači i NN prekidači kao zaštita od

kratkog spoja

- Poradi veličine udarne struje (mehaničkih naprezanja) snaga se ograničava na:

- 2000 MVA pri 400/230 V

- 4000 MVA pri 660 V

- Ove granične snage predstavljaju ukupnu snagu paralelno spojenih

transformatora

- Pri tim snagama udarna struja se približava iznosu 100 kA što se smatra

graničnom vrijednošću glede mehaničkih naprezanja (razlozi ograničenja su ekonomske

prirode)


Sheme spoja industrijskih mreža Oblici mreža

Oblici mreže:

- Ovise o: - Veličini

- Rasprostranjenosti i

- Važnosti trošila u industrijskom postrojenju

- U svakom industrijskom postrojenju sigurno je potrebna naponska razina

400/231V

- Kod manjih postrojenja to je ujedno i jedina potrebna naponska razina

- Za veća industrijska postrojenja potrebne su dvije ili više naponskih razina: - Veća trošila s obzirom na njihovu snagu povoljnije je priključiti na viši napon (3,6,10 kV)

- Neka trošila zahtijevaju nestandardne napone

- Trošila u industrijskom postrojenju su rasprostranjeni na većoj površini zbog čega se razvod do njih provodi na višem

naponu

- U nastavku su prikazani najčešći oblici industrijskih mreža – stvarne mreže su

redovito kombinacija prikazanih


Sheme spoja industrijskih mreža Oblici mreža – radijalna mreža

Na sabirnice niskog napona priključena su

trošila koji mogu biti manje ili više prostorno

rasprostranjena

S obzirom da su duljine kabela u industrijskim

postrojenjima male, pad napona nije

dominantan kriterij pri odabiru kabela

Kvar na jednom odvodu podrazumijeva prekid

opskrbe trošila u odvodu sve dok se kvar ne

ukloni

S obzirom na malu učestalost kvarova, male

duljine kabela i pristupačnost za uklanjanje

kvarova ovakav oblik mreže se često koristi

Na slici je prikazana radijalna mreže 0.4 kV

naponske razine – isti oblik može se koristiti i na

3, 6 i 10 kV

M

M

M

M

M

M

M

rasvjeta

0,4 kV


Sheme spoja industrijskih mreža Oblici mreža – radijalna mreža s razdjelnicima (1)

Razdjelnici su radijalno priključeni

na sabirnice sekundarne strane

transformatora i s radijalnom mrežom

svakog pojedinog razdjelnika

Ovakav oblik mreže pojavljuje se osim

kod niskog i kod srednjih napona

Kvar na kabelu prema razdjelniku znači

ispad cijele grupe trošila koja se

napaja preko razdjelnika

Ovakve mreže imaju manju

pouzdanost ali su i jeftinije od

prethodnog oblika radijalne mreže razjelnik

0,4 kV


Sheme spoja industrijskih mreža Oblici mreža – radijalna mreža s razdjelnicima (2)

Ako se zahtjeva nešto veća

pouzdanost opskrbe trošila, onda se

mogu koristiti dva kabela za napajanje

razdjelnika

Ovisno o željenom stupnju pouzdanosti

opskrbe kabeli se dimenzioniraju za

50 do 100 % snage trošila

Ovakva je mreža skuplja ali dosta

pouzdana, a pri tome još uvijek

jednostavna

0,4 kV

50%

100%

50%

150%

70% 70%

100%

100%

100%


Sheme spoja industrijskih mreža Oblici mreža – prstenasta i zamkasta mreža

Pouzdanost opskrbe može se povećati uporabom prstenaste ili zamkaste mreže

U pogonu ove mreže rade radijalno – rezervni kabeli (prikazani crtkano) su isključeni na jednom svom

kraju

Zbog radijalne pogonske strukture jednostavnija je zaštita (selektivnost)

Ovisno o važnosti trošila i zahtijevanoj pouzdanosti opskrbe, kao i prostornoj rasprostranjenosti

trošila bolje će odgovarati jedno od prikazanih rješenja

Za sve je oblike mreža karakteristično da je moguće osigurati opskrbu svih trošila u slučaju kvara na

jednom od kabela koji napajaju razdjelnike

33% 33% 33%

33% 33%

50%50%

50%

a) Zamkasta

33% 33% 33%

66% 66%

100%100%

b) Prstensata

25% 50% 25%

25% 25%

25%25%

c) Zamkasta

50% 50%

25% 50% 25%

25% 25%

d) Radijalna

100% 100%


Sheme spoja industrijskih mreža Oblici mreža – primjer

1,2 grupa manje važnih

trošila

3,4,5 i 6 važna trošila

(prostorni raspored

trošila 3, 4 i 5

uvjetovao je prstenastu

mrežu, a u slučaju 6

radijalnu s paralelnim

kabelima)

M

M

M

M

M

100%

35% 35%10% 10%

10%

5%

20%20%

10%

10% 10%

10%

5%

10%

1

2

3 4

5

6

15%


Sheme spoja industrijskih mreža Oblici mreža – zamkasta mreža (1)

Sve su grane u mreži jednakog presjeka i

štićene su jednakim osiguračima na oba

svoja kraja

Napajanje mreže ostvaruje se preko

transformatorskih stanica (npr. čvorište 4)

U odvod transformatora na NN strani

ugrađuje se NN prekidač koji djeluje kada je

kvar u višenaponskoj mreži ili u samom

transformatoru te na taj način sprječava

napajanje kvara s NN strane

Na slici je prikazan poseban oblik NN mreže – tzv. “čisto” zamkasta mreža (mreža

ima doslovno oblik mreže, manje ili više pravilan u realnosti)

Trošila se priključuju u čvorišta mreže kako je prikazano za čvorišta 1, 2, 3 i 4

1 2 3 4

4 3

21


Sheme spoja industrijskih mreža Oblici mreža – zamkasta mreža (2)

Primjenjuje se u industriji kada je potrebno

pouzdano napajati velik broj trošila

podjednake snage koji su prostorno blizu

smješteni

Ponekad se ovakve strukture koriste i u

javnim mrežama (gradske NN mreže), ali su

tada trošila smještena na otcjepe duž grana

mreže

Pouzdanost opskrbe trošila u ovakvoj mreži je jako velika, ali su i snage kratkog spoja

velike

Cijena ovakve mreže nije nužno povećana, ali zahtijeva znatnu pažnju prilikom

dimenzioniranja zaštite

1 2 3 4

4 3

21


Sheme spoja industrijskih mreža Ograničenje struje kratkog spoja (1)

Već je pokazano prethodno da je snaga transformatora u NN mrežama

ograničena poradi struja kratkog spoja

Ukupnu potrebnu snagu treba zadovoljiti postavljanjem više manjih

transformatorskih stanica. Mane toga su:

- Skupo i nepraktično

- Počesto se, radi pouzdanosti, nastoji ostvariti da transformatori rade paralelno

Djelomice se to može ostvariti na slijedeće načine:

1. način

- U transformatorsku stanicu postavljaju se dva transformatora,

ali oni ne rade paralelno – trošila se mogu prema izboru priključiti na jedan od ta dva

transformatora odnosno sabirnice koje oni napajaju



2. način

- Transformatori rade paralelno, ali u

slučaju kratkog spoja bliskog

transformatorima, kada je struja

kratkog spoja velika, posebnim

uređajima se provodi razdvajanje

transformatora u vrlo kratkom

vremenu, prije prve amplitude struje

kratkog spoja

s



3. način

- Transformatori rade trajno paralelno,

ali tek u nekoj udaljenoj točki u mreži

kako je prikazano na slici

- Povećanje struje kratkog spoja

uslijed paralelnog rada je umanjeno

- Preglednost ovakve mreže nije dobra

pa se stoga rijetko upotrebljava


Rado odgovaramo na pitanja …

Hvala na pozornosti

elpos predavanje 10 web

Documents