elpos predavanje 6 web

59
Električna postrojenja Modeliranje elemenata EES-a Prof. dr. sc. Slavko Krajcar; Prof. dr. sc. Marko Delimar

Upload: nedim-osmanovic

Post on 25-Nov-2015

49 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

  • Elektrina postrojenja Modeliranje elemenata EES-a

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

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 2 Prozirnica br. 2

    Poetni upitnik kolegija

    Na vaem studentskom intranetu

    Rok: nedjelja, 18. studenog 2012. u pono

    Pravo je i obaveza svakog studenta

    U bazi podataka za svakog studenta biljei se samo je li anketa za neki predmet ispunjena ili ne, s ciljem da se svakome studentu ponude samo

    one ankete koje jo nisu ispunjene

    Podaci o konkretnim odgovorima na pitanja, kao i zavrni komentar, ni na koji se nain ne mogu dovesti u vezu s osobom koja je anketu ispunila

    Oekujemo vae primjedbe, komentare, pohvale /pokude

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 3 Prozirnica br. 3

    Gdje smo?

    Uvod

    Simetrine komponente

    Modeliranje elemenata sustava

    Proraun kratkog spoja

    Transformator

    Generator

    Vod

    Prigunica

    Troilo Troilo Danas

    Proraun kratkog spoja Danas malo kasnije

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 4 Prozirnica br. 4

    Pasivna troila (1)

    U proraunima kratkog spoja (IEC 60 909) pretpostavlja se da je mrea u praznom hodu (ne uzimaju se u obzir pasivna troila).

    Osim toga zanemarivim se smatra i utjecaj:

    - Uzbude generatora i

    - Poloaja regulacione sklopke regulacijskih transformatora

    Prema VDE 0102 Teil1/9.62 u SN i VN mreama maksimalna vrijednost struje kratkog spoja rauna(o) se uz pretpostavku da je generator prije nastanka kratkog spoja predoptereen.

    = +

    2+

    2

    = 1+

    2+

    2

    e u najnepovoljnijem sluaju iznosi 1,2, ali ako se pretpostavi da u trenutku nastanka kratkog spoja svi generatori nee biti nazivno optereeni, ili raditi s niskim faktorom snage, moe se uzeti e = 1,1

    I

    IXd

    V

    E

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 5 Prozirnica br. 5

    Pasivna troila (2)

    Nazivni napon, Un Naponski faktor c za proraun (Prema IEC 60909)

    Maksimalne struje KS, cmax Minimalne struje KS, cmin

    Niski napon

    100 V 1000 V

    1,05 (sustavi s tolerancijom +6%) 0,95

    1,10 (sustavi s tolerancijom +10%)

    Srednji napon

    >1 kV 35 kV 1,10 1,00

    Visoki napon

    >35 kV

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 6 Prozirnica br. 6

    Metoda reduciranih impedancija

    U nadomjestim shemama komponentnih sustava transformatore zamjenjujemo reaktancijama (impedancijama) uz pretpostavku da je njihov prijenosni omjer 1:1

    Da bi se odrali jednaki odnosi koji vrijede u stvarnosti potrebno je preraunati sve impedancije na isti (bazni) napon

    = . =

    2

    Odabir UB je proizvoljan, ali se najee odabire kao: - Nazivni napon dijela mree u kojem se nalazi mjesto kratkog spoja

    - Naponska razina koja se u mrei najee pojavljuje

    Pri tome za stvarne vrijednosti napona i struja vrijedi:

    = =

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 7 Prozirnica br. 7

    Metoda reduciranih impedancija Primjer (1)

    =

    2

    2

    =

    2

    1 = 1

    2

    1

    2

    = 1

    2

    1

    ~

    BAC

    D

    XK1

    XV1

    XdT1

    XdT3

    XdT2Xdg

    UB = UNCDirektni sustav

    B

    ~ukT1SnT1

    Ung/UnA

    ukT3SnT3

    UnA/UnD

    ukT2SnT2

    UnA/UnCA C

    D

    XK1

    XV1

    x"gSngUng

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 8 Prozirnica br. 8

    Metoda reduciranih impedancija Primjer (2)

    1 = 1 1

    2

    1 = 1 1

    2

    2 = 2

    2

    2

    2

    = 2

    2

    2

    3 = 3

    2

    3

    2

    = 3

    2

    3

    ~

    BACXK1XdT1 XdT2Xdg

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 9 Prozirnica br. 9

    Metoda jedininih vrijednosti (p.u.-per unit)

    Naponi se izraavaju relativno u odnosu na nazivni

    napon

    Sve veliine izraavaju se u odnosu na osnovne

    (nazivne) veliine i nemaju mjernu jedinicu

    Odabire se jedna osnovna (bazna) snaga za itavu mreu

    .. =

    .. =

    = 3

    .. =

    2

    .. =2

  • Elektrina postrojenja Proraun kratkog spoja

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

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 11

    Sadraj 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 Proraun kratkog spoja 06.12.12.

    MI

    Predavanje 7 Glavni elementi postrojenja 04.12.12.

    Predavanje 8 Sklopni ureaji 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 Zatita 15.01.13.

    Predavanje 12 Zavrna poglavlja 22.01.13.

    ZI

    Predavanje 6 Proraun kratkog spoja Danas

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 12 Prozirnica br. 12

    Gdje smo?

    Uvod

    Simetrine komponente

    Modeliranje elemenata sustava

    Proraun kratkog spoja

    Transformator

    Generator

    Vod

    Prigunica

    Troilo

    Proraun kratkog spoja Danas

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 13 Prozirnica br. 13

    to je kratki spoj? (3)

    Primjer na jednofaznom modelu:

    ~

    Ru

    Rv

    Rp

    Rv

    E

    Vi V

    ~

    Ru

    Rv

    Rp

    Rv

    E

    Vi

    Kratki spoj preko

    R = 0

    U normalnom pogonu tee struja:

    =

    + + + =

    uz 2 + =

    2 +

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 14 Prozirnica br. 14

    to je kratki spoj? (4)

    Neka je na primjer E = 230 V, Ru = 0,02 i P = 4 kW

    Slijedi da je struja u normalnom pogonu:

    =230

    0,02 + 2 0,2 +2302

    4 103

    = 16,85 A

    Ako je dolo do kratkog spoja (preko otpora nula) na stezaljkama troila onda je struja:

    =230

    0,02 + 2 0,2= 547,6 A

    Upravo radi tih omjera (>> odn. red veliine) potrebno je sve elemente kojima tee struja dimenzionirati s obzirom na ta dodatna naprezanja (termika i dinamika) za vrijeme trajanja kratkog spoja.

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 15 Prozirnica br. 15

    Proraun kratkog spoja

    Pretpostavke:

    - Svi su aktivni elementi (generatori, aktivna mrea, asinkroni motori, ...) simetrini

    - Mrea je u trenutku nastanka kratkog spoja neoptereena (u praznom hodu)

    Istraujemo ovisnost strujno-naponskih prilika na mjestu kratkog spoja o pojedinim komponentnim sustavima koraci postupka:

    - Ovisno o vrsti kvara definiraju se strujno-naponske prilike na mjestu kvara

    (preko stvarnih faznih i linijskih vrijednosti struja i napona)

    - Na temelju faznih vrijednosti struja i napona odreuju se veliine simetrinih komponenti

    - Definiranje strujno-naponskih prilika na mjestu kvara preko simetrinih komponenti

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 16 Prozirnica br. 16

    Vrste kratkog spoja

    Trofazni (K3) Dvofazni (K2) Dvofazni sa zemljom (K2Z)

    Jednofazni Dvostruki jednofazni

    R

    S

    T

    I''K3

    R

    S

    T

    I''K2

    R

    S

    T

    I''K2

    I''KE2

    R

    S

    T

    I''K1

    R

    S

    T

    I''K1I''K1

    Dijelovi struje kroz mreu

    Struja kratkog spoja

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 17 Prozirnica br. 17

    K3 - Trofazni kratki spoj (1)

    Simetrine komponente:

    =1

    3 + +

    = 0

    = + =

    =1

    3 +

    + = 0

    0 = + = 0

    =1

    3 + + = 0

    0 = + = 0

    Prilike na mjestu kratkog spoja:

    = =

    + + = 0

    T

    S

    R

    ITISIR

    VR = VS = VT

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 18 Prozirnica br. 18

    K3 - Trofazni kratki spoj (2)

    Zakljuak: Za proraun K3 potreban je samo direktni sustav

    Stvarne strujno-naponske prilike na mjestu kvara:

    =

    1

    = = =

    = = 3 = 3 = 3

    K

    P

    Z0

    K

    P

    Zd

    K

    P

    Zi

    ~ Ed Vd = 0

    Id

    Ii = 0

    I0 = 0

    Vi = 0

    V0 = 0

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 19 Prozirnica br. 19

    K1 - Jednofazni kratki spoj (1)

    Simetrine komponente:

    =1

    3 + +

    =1

    3

    =1

    3 +

    + =1

    3

    =1

    3 + + =

    1

    3

    = = =1

    3

    = + + =

    = + = + = + + = + +

    =

    + + = =

    Prilike na mjestu kratkog spoja:

    = = 0

    = 0

    T

    S

    R

    IT = 0IS = 0IR = 0

    VTVR = 0 VS

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 20 Prozirnica br. 20

    K1 - Jednofazni kratki spoj (2)

    Zakljuak: Za proraun K1 potrebna su sva tri komponentna sustava

    Stvarne strujno-naponske prilike na mjestu kvara:

    =3

    + +

    100

    = = 3 =3

    + +

    =

    + +

    0 +

    1

    + 1

    = 3 = 3 3

    + +

    = 33

    + +

    K

    P

    V0

    Z0

    K

    P

    Id

    Zd

    K

    P

    Vi

    Zi

    ~ Ed Vd

    Id

    Ii

    I0

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 21 Prozirnica br. 21

    K1 - Jednofazni kratki spoj (3)

    Ako mrea nije uzemljena = (Zemni spoj):

    =000

    =

    0 1

    1

    = =

    K

    P

    V0

    Z0

    K

    P

    Id

    Zd

    K

    P

    Vi

    Zi

    ~ Ed Vd

    Id

    Ii

    I0

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 22 Prozirnica br. 22

    K2 - Dvofazni kratki spoj (1)

    Simetrine komponente:

    =1

    3 + +

    =1

    3

    =1

    3 +

    + =1

    3

    =

    =1

    3 + + =

    = = =

    =1

    3 + +

    =1

    3 + +

    =1

    3 +

    + =1

    3 +

    +

    =

    = + = +

    = + =

    + =

    Prilike na mjestu kratkog spoja:

    = 0; = ; + =

    T

    S

    R

    ITISIR = 0

    VS = VTVR

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 23 Prozirnica br. 23

    K2 - Dvofazni kratki spoj (2)

    Zakljuak: za proraun K2 potrebni su direktni i inverzni sustav

    Stvarne strujno-naponske prilike na mjestu kvara:

    =

    +

    0

    = = =

    +

    =

    +

    =

    +

    2 +

    +

    K

    P

    V0 = 0

    Z0

    K

    P

    Zd

    K

    P

    Vi

    Zi

    ~ Ed Vd

    I0 = 0

    Ii

    Id

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 24 Prozirnica br. 24

    K2Z - Dvofazni kratki spoj sa zemljom (1)

    Simetrine komponente:

    = + + =

    =1

    3 + +

    =1

    3

    =1

    3 +

    + =1

    3

    =1

    3 + + =

    1

    3

    = = = = = = =

    =

    + +

    +

    =

    + +

    111

    Prilike na mjestu kratkog spoja:

    = 0; = = ; = +

    T

    S

    R

    ITISIR = 0

    VS = VT = 0VR

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 25 Prozirnica br. 25

    K2Z - Dvofazni kratki spoj sa zemljom (2)

    Zakljuak: za proraun K2Z potrebna su sva tri komponentna sustava

    Stvarne strujno-naponske prilike na mjestu kvara:

    =

    + +

    0 1 +

    1 +

    =3

    + +

    =3

    + +

    100

    K

    V0

    Z0

    K

    P

    Zd

    K

    P

    Vi

    Zi

    ~ Ed Vd

    I0

    Ii

    Id

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 26 Prozirnica br. 26

    K2Z - Dvofazni kratki spoj sa zemljom (2)

    Ako mrea nije uzemljena = (Zemni spoj):

    =

    +

    0

    = +

    300

    K

    V0

    Z0

    K

    P

    Zd

    K

    P

    Vi

    Zi

    ~ Ed Vd

    I0

    Ii

    Id

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 27 Prozirnica br. 27

    Predoptereenje mree

    IEC 60909 standard uzima u obzir predoptereenje mree u trenutku nastanka kratkog spoja preko faktora c:

    - Pretpostavka je da u NN mreama maksimalno dozvoljeno povienje napona 5 - 10%, a u SN i VN mreama 10%.

    Nazivni napon, Un Naponski faktor c za proraun (Prema IEC 60909)

    Maksimalne struje KS, cmax Minimalne struje KS, cmin

    Niski napon

    100 V 1000 V

    1,05 (sustavi s tolerancijom +6%) 0,95

    1,10 (sustavi s tolerancijom +10%)

    Srednji napon

    >1 kV 35 kV 1,10 1,00

    Visoki napon

    >35 kV

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 28 Prozirnica br. 28

    Usporedba kratkih spojeva

    Za izbor opreme potrebno je odrediti vrstu kratkog spoja za koju e se pojaviti najvea vrijednost struje na promatranom mjestu u mrei

    Na primjer:

    - Kratki spoj daleko od generatora ili na prikljunicama generatora u poetnom trenutku:

    Zd = Zi K3 ili K1 za Z0 = K3

    - Openito ako mrea nije uzemljena:

    Z0 = K3 ili K2

    U Visokonaponska rasklopna postrojenja, H.Poar, str.167, sl.356, prikazana su za razne omjere = |Zi|/|Zd| i = |Zi|/|Z0| podruja u kojima se pojavljuju najvee struje za razliite vrste kratkog spoja slika je tona samo ako su kutovi impedancija Zd, Zi i Z0 meusobno jednaki

    O ovome vie u zadacima

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 29 Prozirnica br. 29

    Vrijednosti struja kratkog spoja

    Tri su vrijednosti struje kratkog spoja mjerodavne za izbor opreme u EES-u neovisno koja je vrsta kratkog

    spoja najnepovoljnija:

    - Udarna struja KS

    - Rasklopna struja KS

    - Struja mjerodavna za ugrijavanje za vrijeme trajanja

    kratkog spoja (termika struja KS)

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 30 Prozirnica br. 30

    Udarna struja kratkog spoja (1) * KS daleko od generatora

    Ia

    Iu2 2

    2 2 = 2 2

    Opadanje istosmjerne

    komponente

    Donja anvelopa

    Ik'' - izmjenina komponenta struje KSIu - udarna struja KS

    Ia - istosmjerna komponenta struje KS

    Gornja anvelopa

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 31 Prozirnica br. 31

    Udarna struja kratkog spoja (2) * KS blizu generatora

    Ia

    Iu2 2

    Opadanje istosmjerne

    komponente

    Donja anvelopa

    Ik'' - izmjenina komponenta struje KSIu - udarna struja KS

    Ia - istosmjerna komponenta struje KS

    Gornja anvelopa

    22

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 32 Prozirnica br. 32

    Udarna struja kratkog spoja (3)

    Iu najvea vrijednost struje kratkog spoja od trenutka njenog nastanka

    Poznavanje udarne struje potrebno je za odreivanje najveih dinamikih naprezanja elemenata mree za vrijeme trajanja kratkog spoja

    Iu1 i Iu2 predstavljaju izmjeninu i istosmjernu komponentu udarne struje kratkog spoja

    Amplituda izmjenine komponente struje kratkog spoja ne ovisi o trenutku nastanka kratkog spoja

    Prema tome trenutak nastanka maksimalne udarne struje ovisit e o istosmjernoj komponenti

    Maksimalna istosmjerna komponenta (vidjeti predavanje o reaktancijama generatora) pojavit e se kada KS nastane u trenutku kad je napon

    jednak nuli (u promatranoj fazi)

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 33 Prozirnica br. 33

    Udarna struja kratkog spoja (4)

    Maksimalna tjemena vrijednost struje kratkog spoja u strujnom krugu bez

    djelatnog otpora pojaviti e se polovinu periode nakon nastanka

    kratkog spoja (tu = 0,01 s)

    U krugu s djelatnim otporom maksimalna tjemena vrijednost struje

    kratkog spoja pojaviti e se ranije, pri emu to ranije to je omjer R/X vei

    =90 +

    3601

    =1

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 34 Prozirnica br. 34

    Udarna struja kratkog spoja (5)

    Gdje je:

    = +

    = +

    = +

    =

    =

    =

    + = + +

    Gdje je: - Tod - vremenska konstanta sinkronog generatora u

    praznom hodu s prigunim namotom

    - Tod - vremenska konstanta sinkronog generatora u praznom hodu bez prigunog namota

    - r, Xdg - djelatni otpor i poetna reaktancija statorskog namota sinkronog generatora

    - Rm, Xm - djelatni otpor i reaktancija od prikljunica sinkronog generatora do mjesta kratkog spoja

    Kod odreivanja udarne struje ne moe se zanemariti djelatni otpor mree u krugu protjecanja struje jer bi to dovelo do znatne pogreke (pogotovo s obzirom na istosmjernu komponentu, odnosno vrijeme nastanka maksimalne vrijednosti)

    Uzimajui u obzir djelatni otpor izraz za struju trofaznog kratkog spoja glasi:

    = 1

    1

    +

    1

    1

    +1

    sin

    1

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 35 Prozirnica br. 35

    Udarna struja kratkog spoja (6)

    = 1

    1

    +

    1

    1

    +1

    sin

    1

    = + +

    Maksimalna vrijednost struje KS (udarna struja) pojavljuje se kada je:

    = 1

    =

    2 =

    90 +

    3601

    Prema tome je udarna struja:

    = 1

    1

    +

    1

    1

    +1

    1

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 36 Prozirnica br. 36

    Udarna struja kratkog spoja (7)

    Budui da je tu 0,01 s moe se uzeti da je:

    = 1

    1

    +1

    1

    1 +

    1

    Prema IEC 60909 standardu udarna struja se prema gornjem izrazu rauna kao:

    = 2

    Faktor k opisuje opadanje istosmjerne komponente struje kratkog spoja

    Priblino:

    = 1,02 + 0,98 3

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 37 Prozirnica br. 37

    Udarna struja kratkog spoja (8)

    = 1 + 2

    Gdje su IuT1 i IuT2 komponente udarne struje iz pojedinih grana prema

    izvorima i raunaju se prema izrazima:

    1 = 1 2 1

    2 = 2 2 2

    Faktore k1 i k2 potrebno je odrediti za svaku granu posebno na temelju

    dijagrama k = f(R/X)

    Nadalje (prema IEC 60909 standardu):

    - U prethodno promatranom sluaju radilo se o proraunu udarne struje pri trofaznom kratkom spoju izravno napajanom iz jednog izvora (sinkronog generatora).

    - Ukoliko je mjesto kratkog spoja napajano iz vie izvora u mrei koja nije zamkaste strukture:

    B

    T1 T2

    Q1 Q2S''kQ1 S''kQ2

    I''kT1 I''kT2

    I''k

    FK3

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 38 Prozirnica br. 38

    Udarna struja kratkog spoja (9)

    Metoda A (ako nije potrebna velika tonost):

    - Faktor k se odreuje na temelju najmanjeg omjera R/X dijela mree (skupa grana) kojima zajedno tee barem 80% ukupne struje kratkog

    spoja

    - u NN mreama taj je faktor k ogranien na maksimalno 1,8

    Prema IEC 60909 standardu:

    - Ukoliko je mjesto kratkog spoja u mrei zamkaste strukture, preporua se jedna od sljedee tri (pribline) metode:

    T1 T2

    Q

    K3

    F

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 39 Prozirnica br. 39

    Udarna struja kratkog spoja (10)

    Metoda B - kB = 1,15 k

    - Gdje se k odreuje na temelju ukupne impedancije direktnog

    sustava Zduk zamkaste mree

    - U NN mreama vrijednost koeficijenta kB ograniena na 1,8, a u VN mreama na 2,0

    - (ovo je metoda koja se koristi u

    Poaru)

    T1 T2

    Q

    K3

    F

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 40 Prozirnica br. 40

    Udarna struja kratkog spoja (11)

    Metoda C - k se odreuje na temelju omjera R/X definiranog

    =

    - Gdje je Zc = Rc + jXc ukupna impedancija direktnog sustava pri fc = 20 Hz.

    - Prethodno navedeni izrazi za udarnu struju vrijede za sluaj trofaznog kratkog spoja, ali se priblino koriste i u sluaju da je najnepovoljnija vrsta kvara jednofazni kratki spoj

    - Napomena: ameriki standard dozvoljava da se u priblinom proraunu udarne struje u veih mrea omjer R/X odreuje tako da se ukupni djelatni otpor mree odreuje neovisno o reaktancijama kao da elementi mree imaju samo djelatni otpor. Analogno tome ukupna reaktancija mree odreuje se neovisno o djelatnom otporu.

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 41 Prozirnica br. 41

    Rasklopna struja kratkog spoja (1)

    Efektivna vrijednost one struje kratkog spoja koja protjee kroz prekida u trenutku odvajanja njegovih kontakata.

    Zatitno vrijeme Odvajanje kontakata

    Vrijeme

    (ms)

    Efektivna vrijednost Iks

    Iks (izmjenina komponenta za vrijeme kvara)

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 42 Prozirnica br. 42

    Rasklopna struja kratkog spoja (2)

    Iks (istosmjerna komponenta za vrijeme kvara)

    Zatitno vrijeme

    Odvajanje kontakata

    Vrijeme

    (ms)

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 43 Prozirnica br. 43

    Rasklopna struja kratkog spoja (3)

    Iks (ukupna struja za vrijeme kvara)

    Maks. Iks

    Zatitno vrijeme Odvajanje kontakata

    Maks. Iks za vrijeme odvajanja kontakata

    Vrijeme

    (ms)

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 44 Prozirnica br. 44

    Rasklopna struja kratkog spoja (4)

    Rauna se prema izrazu:

    = 2 + 2

    Gdje je Ik izmjenina komponenta (najnepovoljnije vrste) struje kratkog spoja, a Ia istosmjerna komponenta struje kratkog spoja

    Prilikom odreivanja rasklopne struje istosmjerna komponenta (ukoliko se uzima u obzir) ne odreuje se posebno ve se efektivna vrijednost izmjenine komponenta mnoi faktorom () veim ili manjim od 1 ovisno o vremenu isklapanja prekidaa

    Izbor prekidaa moe se provoditi i prema rasklopnoj snazi: = 3

    VANO: rasklopna snaga se odreuje prema struji u najvie optereenoj fazi i to za najnepovoljniju vrstu kratkog spoja pri tome prekida u svakoj fazi mora biti sposoban prekinuti tu najveu struju

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 45 Prozirnica br. 45

    Rasklopna struja kratkog spoja (5)

    Izbor mjesta kratkog spoja za odreivanje rasklopne snage:

    - Prekida mora biti tako odabran da moe prekinuti najveu struju koja se moe pojaviti kroz njegove kontakte

    - Da bi se odredila ta najvea struja normalno se kree od pretpostavke da se najvee struje javljaju pri kratkom spoju

    na sabirnicama (mjesto b) i u odvodu u kojem se nalazi prekida ako je kratki spoj nastao neposredno iza prekidaa (mjesto

    a)

    - Kao mjerodavnu za proraun rasklopne struje uzeti e se najvea od tih struja

    Sabirnica

    Mjesto ''b'' kratkog

    spoja

    Mjesto ''a'' kratkog

    spoja

    Prekida

    Odvod

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 46 Prozirnica br. 46

    Rasklopna struja kratkog spoja (6)

    Nekoliko karakteristinih situacija koje se pojavljuju u mreama:

    Za prekida A ima smisla promatrati samo kratki spoj na sabirnici S, dok u sluaju prekidaa B, C i D ima smisla promatrati samo kratki spoj na mjestima b, c i d

    U svim sluajevima Ir se rauna preko struje I (najnepovoljnije struje kratkog spoja na sabirnicama)

    ~A

    B

    C

    D

    II

    I

    I

    I

    a

    b

    c

    d

    Elektrane

    SSituacija 1

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 47 Prozirnica br. 47

    Rasklopna struja kratkog spoja (7)

    Neka su za najnepovoljniju vrstu kratkog spoja i kratki spoj na

    sabirnicama (sluaj a) struje koje teku iz pojedinih generatora (elektrana) I1, I2

    i I3. Kroz prekidaa A tada tee struja I1.

    Ako se kratki spoja najnepovoljnije vrste dogodi u odvodu prekidaa A neposredno iz prekidaa (sluaj b), tada njime tee struja (I2 + I3).

    Pri izboru prekidaa (rasklopna struja i snaga) mjerodavna je vea od tih struja odnosno maks. (I1, I2 + I3)

    ~~

    ~~

    ~~

    ~~

    II2

    I1

    I2

    I2 + I3

    A

    A

    ~

    I3

    ~

    I3

    I1

    Elektrane

    Elektrane

    Situacija 2

    a)

    b)

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 48 Prozirnica br. 48

    Rasklopna struja kratkog spoja (8)

    Sluaj kratkog spoja na sabirnicama napajanim dvostrukim vodom s jedne

    strane.

    Promatramo struje mjerodavne za izbor prekidaa A.

    Za kratki spoj na sabirnicama:

    - Oba voda uklopljena:

    2 =

    123

    + 1 + 2

    - Vod 3 isklopljen (X3 = ):

    2 =

    1 +2> 2

    ~I1

    I3

    I2

    I1 = I2 + I3

    A

    ~I'1 < I1

    I'3 = 0

    I'2 > I2

    I2

    A

    ~

    X3

    X2

    K

    Elektrane

    Elektrane

    X1

    Situacija 3

    a)

    b)

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 49 Prozirnica br. 49

    Rasklopna struja kratkog spoja (9)

    Za kratki spoj u odvodu neposredno iza prekidaa A:

    - Oba voda uklopljena:

    3 =

    132

    + 1 + 3

    - Vod 2 isklopljen (X2 = ):

    3 =

    1 + 3> 3

    Pri izboru prekidaa (rasklopna struja i snaga) mjerodavna je vea od struja I2 odnosno I3

    Dakle, u sluaju dvostrukog jednostrano napajanog voda vea rasklopna struja dobiti e se ako se pretpostavi da je jedan od vodova isklopljen

    ~I1

    I3

    I2 A

    ~

    I'3

    I'2 = 0 A

    I3

    I'3 > I3

    Elektrane

    Situacija 3

    a)

    b)

    Elektrane

    ~

    X3

    X2

    K

    X1

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 50 Prozirnica br. 50

    Rasklopna struja kratkog spoja (10)

    Sluaj kratkog spoja na sabirnicama za dvostruki vod napajan s dvije strane.

    Promatramo struje mjerodavne za izbor prekidaa A.

    Za kratki spoj na sabirnicama: - Oba voda uklopljena:

    2 =

    243

    + 2 + 4

    - Vod 3 isklopljen: (X3 = )

    2 =

    2 + 4> 2

    - Vod 2 isklopljen:

    - Kroz prekida A ne tee struja!

    ~I1

    I3

    I2A

    ~

    X3

    X2

    K

    ~I4 = I2 + I3

    IElektrane Elektrane

    ~I1

    I3' = 0

    I2' > I2A~

    I' < I

    Elektrane Elektrane

    I4' = I2'

    ~

    X1 X4

    Situacija 4

    a)

    b)

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 51 Prozirnica br. 51

    Rasklopna struja kratkog spoja (11)

    Za kratki spoj u odvodu neposredno iza prekidaa A:

    - Oba voda uklopljena:

    1 + 3 =

    1+

    342

    +3 + 4

    - Vod 3 isklopljen: (X3 = )

    1 =

    1< 1 + 3

    - Vod 2 isklopljen : (X2 = )

    1 + 3 =

    1+

    3 + 4> 1 + 3

    Pri izboru prekidaa (rasklopna struja i snaga) mjerodavna je vea od struja I2 odnosno I1 + I3.

    Prema tome ako postoji dvostruki vod napajan s dvije strane vea rasklopna struja dobiti e se ako se pretpostavi da je jedan od vodova isklopljen

    ~I1

    I3

    I2A

    ~

    X3

    X2

    K

    ~I4 = I2 + I3

    Elektrane Elektrane

    ~I1

    I3' > I3

    I2' = 0A~

    Elektrane Elektrane

    I4' = I3'

    ~

    X1 X4

    Situacija 4

    a)

    b)

    I1 + I3

    I1 + I3' > I1 + I3

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 52 Prozirnica br. 52

    Rasklopna struja kratkog spoja IEC 60909 (1)

    1. mjesto kratkog spoja napajano iz jednog izvora:

    = 3

    IEC 60909 propisi za odreivanje rasklopne struje (snage):

    - Ako se radi o kratkom spoju udaljenom od generatora rasklopna struja odgovara

    efektivnoj vrijednosti izmjenine komponente struje kratkog spoja u poetnim trenucima

    KS-a:

    Ir = Ik

    - Ako se radi o kratkom spoju bliskom generatorima onda se rasklopna struja odreuje na sljedee naine:

    3 ~ G

    F

    3 ~ G

    F

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 53 Prozirnica br. 53

    Rasklopna struja kratkog spoja IEC 60909 (2)

    Koeficijent ovisi o: - Najkraem vremenu do odvajanja

    kontakata prekidaa (tmin), bez uzimanja u obzir vremenskog

    zatezanja relejne zatite

    - Omjeru izmeu struje kratkog spoja koju daje generator (motor)

    i nazivne struje generatora

    (motora)

    - = 3

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 54 Prozirnica br. 54

    Rasklopna struja kratkog spoja IEC 60909 (3)

    2. mjesto kratkog spoja napajano iz vie izvora u mrei koja nije zamkaste strukture

    - Za odreivanje rasklopne struje potrebno je uzeti u obzir raspodjelu struje kratkog spoja na

    pojedine izvore struje kratkog spoja; Ik3G1, Ik3M1, Ik3mrez) i na osnovu te raspodjele odrediti pojedine koeficijente:

    = 31

    + 31 + 3

    1 = 31

    1

    2 = 31

    1

    = 131 + 231

    + 3

    3 ~ M

    3 ~ G

    F

    Q B

    IkB''

    UnB

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 55 Prozirnica br. 55

    Rasklopna struja kratkog spoja IEC 60909 (4)

    3. mjesto kratkog spoja napajano iz vie izvora u mrei koja je zamkaste strukture

    - Priblino se uzima da je:

    Ir = Ik3 - Kako je prethodno opisano, koeficijent <

    1 uzima se samo za sluaj da je trofazni kratki spoj najnepovoljnija vrsta kvara

    - Za sluaj da je jednofazni kratki spoj nepovoljnija vrsta kvara za koeficijent uzima se da je jednak 1, s obzirom da je

    vremenska konstanta pri jednofaznom

    kratkom spoju znatno vea od vremenske konstante trofaznog kratkog spoja

    Q

    F

    3 ~ M

    3 ~ M

    3 ~ M

    3 ~ G

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 56 Prozirnica br. 56

    Struja mjerodavna za ugrijavanje za vrijeme trajanja kratkog spoja (1)

    Efektivna vrijednost struje kratkog spoja u vremenu od nastanka kratkog spoja do trenutka prekida kratkog spoja

    =1

    2

    0

    Zato to istosmjerna struja jednaka po vrijednosti efektivnoj vrijednosti izmjenine struje proizvodi istu toplinu

    U knjizi Visokonaponska rasklopna postrojenja, H. Poar, str.196-202, proveden je izvod izraza za struju mjerodavnu za ugrijavanje uz pretpostavku da je dolo do trofaznog kratkog

    spoja u radijalnoj mrei napajanoj iz jednog sinkronog generatora promatran je sluaj kada se javlja najvea istosmjerna komponenta struje kratkog spoja (kratki spoja nastao u trenutku kada je u promatranoj fazi inducirani napon bio nula)

    Integriranjem je dobiven slijedei izraz:

    = +

    Gdje je Ik efektivna vrijednost izmjenine komponente struje za najnepovoljniji KS

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 57 Prozirnica br. 57

    Struja mjerodavna za ugrijavanje za vrijeme trajanja kratkog spoja (1)

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 58 Prozirnica br. 58

    Primjer

    3 ~ G

    . . . . .

    T1

    F1

    F2

    F3

    NKBA 3 95 mm2 Cul = 2 km

    Dyn5

    10/0,4 kV

    SnT = 3,15 MVA

    uk% = 6 %

    ur% = 0,9 %

    r' = 0,07 /kmx' = 0,15 /kml = 10 m

    10 kV

    SnG = 25 MVA

    UnG = 10,5 kV

    xdg%'' = 11,5 %

    xdg% = 180 %

  • FER-ZVNE 2012/13 Elektrina postrojenja Prozirnica br. 59 Prozirnica br. 59

    Rado odgovaramo na pitanja

    Hvala na pozornosti