Projekat-postrojenja

ЕLЕKТRОТЕHNIČKI FАKUL ТЕТ

UNIVЕRZIТЕТ ISТОČNО SАRАЈЕVO

IDEJNO RJEŠENJE PROJEKTNOG ZADATKA

Оdsјеk: Elektroenergetika

Prеdmеt: Razvodna postrojenja

Studеnt:

Ernad Šabanović, 1186

Меntоr:

Prоf. dr Ljubomir Gerić

Istоčnо Sаrајеvо, april 2014.

Razvodna postrojenja

ii

SАDRŽАЈ:

1 JEDNOPOLNA PRINCIPIJELNA ŠEMA ............................................................................... 1

2 DIMENZIONISANJE KABLOVA .......................................................................................... 3

2.1 Provjera kablova na termička naprezanja ........................................................................... 4

3 JEDNOPOLNA PRINCIPIJELNA ŠEMA RAZVODNOG POSTROJENJA ......................... 13

4 DIMENZIONISANJE SABIRNICA ...................................................................................... 14

4.1 Dimenzionisanje sabirnica S1 .......................................................................................... 14

4.2 Provjera sabirnica S1 na kratkotrajna termička naprezanja ............................................... 16

4.3 Provjera na koronu .......................................................................................................... 21

5 IZRAČUNAVANJE STRUJE JEDNOPOLNOG KRATKOG SPOJA I DIMENZIONISANJE UZEMLJIVAČA ........................................................................................................................... 23

5.1 Struja jednopolnog kratkog spoja..................................................................................... 23

5.2 Dimenzionisanje uzemljivača .......................................................................................... 25

5.3 Potencijalna razlika dodira .............................................................................................. 27

5.4 Potencijalna razlika koraka .............................................................................................. 28

5.5 Otpor rasprostiranja mrežastog uzemljivača .................................................................... 29

6 POLJE DALEKOVODA ....................................................................................................... 31

6.1 Potpuna šema za polje dalekovoda .................................................................................. 31

6.2 Dispozicija dalekovodnog polja u dvije projekcije ........................................................... 32

7 IZBOR POSTOJEĆE OPREME ............................................................................................ 33

7.1 Izbor prekidača ................................................................................................................ 33

7.2 Izbor rastavljača .............................................................................................................. 35

7.3 Izbor strujnih transformatora ........................................................................................... 35

7.3.1 Izbor strujnih transformatora za diferencijalnu zaštitu............................................... 35

7.3.2 Izbor strujnih transformatora za mjerenje i zaštitu .................................................... 36

7.4 Izbor naponskog mjernog transformatora (NMT) ............................................................ 38

7.5 Izbor odvodnika prenapona ............................................................................................. 39

8 LITERATURA ...................................................................................................................... 42


iii


Šabanović Ernad 1

1 JEDNOPOLNA PRINCIPIJELNA ŠEMA

Na slici 1.1 prikazana je jednopolna principijelna šema EES – a, svaki element posebno, sa naznačenim usvojenim vrijednostima:

Slika 1.1. Jednopolna principijelna šema EES – a

[ ][ ]

[ ]

1:

15,75

50

" 0,24

0,35

0,13

n

n

a

G

U KV

S MVA

x

x

T s

=

==

′ ==

[ ][ ]

1:

15,75 / 231

50

0,1

0,005

: 5

n

T

m KV

S MVA

x

r

sprega Dy

=

===

[ ][ ]

2 :

220 / 400

150

0,1

0,005

: 0

n

T

m KV

S MVA

x

r

sprega Yy

=

===

[ ][ ]

3:

220 /121

75

0,11

0,005

: 0

n

T

m KV

S MVA

x

r

sprega Yy

=

===

[ ][ ][ ][ ][ ][ ]

1

1

1

0

0

1:

70

0,085 / km

0,42 / km

0,32 / km

1,20 / km

300 n

V

l km

r

x

r

x

S MVA

=

= Ω

= Ω

= Ω

= Ω

=

[ ][ ][ ][ ][ ][ ]

2

2

2

0

0

2 :

80

0,085 / km

0,42 / km

0,32 / km

1,20 / km

300 n

V

l km

r

x

r

x

S MVA

=

= Ω

= Ω

= Ω

= Ω

=


Šabanović Ernad 2

[ ][ ][ ][ ][ ][ ]

2

2

2

0

0

3:

30

0,085 / km

0,42 / km

0,32 / km

1,20 / km

300 n

V

l km

r

x

r

x

S MVA

=

= Ω

= Ω

= Ω

= Ω

=

[ ][ ][ ][ ][ ][ ]

2

2

2

0

0

4 :

40

0,085 / km

0,42 / km

0,32 / km

1,20 / km

300 n

V

l km

r

x

r

x

S MVA

=

= Ω

= Ω

= Ω

= Ω

=

[ ][ ][ ][ ]

"

0

1:

400

6500

' 4800

4500

1,6

n

ud

Mreža

U KV

S MVA

S MVA

S MVA

k

=

=

=

==


Šabanović Ernad 3

2 DIMENZIONISANJE KABLOVA

Transformatori su na generatorske sabirnice povezani kablovima tipa XHP, i položeni su rov. Da bi odredili broj i presjek kablova potrebno je odrediti ukupno opterećenje veze transformator – generatorske sabirnice. Radna struja koja će proticati kroz kabl može se odrediti iz:

[ ]1 50

1832.863* 3 *15.75

nTnr

n

SI A

U= = =

Iz tabele 1.4.3. strana 150. [1] odabran je kabl XHP sa bakarnim provodnicima presjeka 240 mm2, čiji su parametari:

[ ][ ]

[ ][ ]

max

max

0

575

90

250

/ 12 / 20

Tdt

rT

KS

I A

C

C

U U kV

ϑϑ

=

= °

= °

=

Proračunavanje tabličnih trajno dozvoljenih struja za uslove polaganja u betonski kanal koji su različiti od tabličnih vrši se prema sljedećoj relaciji:

1 2 3 4td TdtI n k k k k I= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

gdje su :

n – broj potrebnih kablova,

1k – koeficijent koji zavisi od dubine polaganja kabla u rovu (uzima se iz tabele 1.4.7 strana

152 [1]),

2k – koeficijent koji zavisi od toplotnog otpora tla (uzima se iz tabele 1.4.8 strana 152 [1]),

3td a

tdT aT

kϑ ϑ

ϑ ϑ−=−

– koeficijent koji zavisi od temperature zemljišta (uzima se iz tabele 1.4.9

strana 153 [1]),

4k – koeficijent koji zavisi broja kablovskih (trofaznih) sistema u istom rovu (uzima se iz

tabele 1.4.10 strana 153 [1]),

Kablovi će biti položeni u rov (u zemlji) na međusobnom rastojanju od 7 cm. Potreban broj kablova određuje se iterativno:

1832,86n 3,18

575nr

tdT

I

I≥ = = , pa usvajamo n=3.

Iz tablica dobijamo 1 2 3k k k 1= = = , i 4k 0,75= . Sljedeće iteracije daju:


Šabanović Ernad 4

4

1832,86n 4,25

k 0,75 575nr

tdT

I

I≥ = =

⋅ ⋅, usvaja se n=4 (4k 0,68= ),

4

1832,86n 4,68

k 0,68 575nr

tdT

I

I≥ = =

⋅ ⋅, usvaja se n=5 (4k 0,64= ),

4

1832,86n 4,98

k 0,64 575nr

tdT

I

I≥ = =

⋅ ⋅, usvaja se n=5.

[ ] [ ]1 2 3 4 5 1 1 1 0,64 575 1840 1832,86td dtT nrI n k k k k I A I A= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = > =

Odabrani broj kablova zadovoljava.

2.1 Provjera kablova na termička naprezanja

Najkritičnije mjesto kvara, za koje se ima najveća struja kvara je na samom početku kabla, odnosno na kablovskoj glavi bližoj generatorskim sabirnicama pa se vrši proračun za taj slučaj, koristeći odgovarajuće parametre zamjenske šeme, svedene na mjesto kvara (15,75 kV) (slika 2.1).

Slika 2.1. Prikaz najkriti čnijeg mjesta kvara za kabl

Ekvivalentna šema sistema identična je i za subtranzijentni, tranzijentni i ustaljeni period kvara. Takođe, šema je identična i u slučaju kada se elementi predstavljaju preko njihovih reaktansi kao i preko njihovih otpornosti.

Ekvivalentna zamjenska šema, sa parametrima svedenim na mjesto kvara, za proračun struje kvara, je data na slici 2.2.

Prije nego se počne sa proračunima potrebno je izračunati ekvivalentne impedanse i otpornosti elemenata u šemi.

Proračun se vrši na osnovu podataka datih u uvodnom dijelu izlaganja. Pri tome se sve reaktanse svode na naponski nivo 15,75 kV.


Šabanović Ernad 5

Rv3

Xv3

Slika 2.2. Prikaz najkriti čnijeg mjesta kvara za kabl

Proračun parametara:

Generator G1:

[ ]2 2

" " 11 1

1

15,750,24 1,19

50nG

GnG

UX x

S= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

´ ´ 11 1

1

15,750,35 1,74

50nG

GnG

UX x

S= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]"

11

2

1,190,029

2 50 0,13G

GaG

XR

Tω π= = = Ω

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

Transformator T1:

[ ]2 2

11 1

1

15,750,1 0,496

50nT

T TnT

UX x

S= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

11 1

1

15,750,005 0,025

50nT

T TnT

UR r

S= ⋅ = ⋅ = Ω

Vod V1:

[ ]2

21 1 1 1

15,750,42 70 0,136

231V v vX x l m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω


Šabanović Ernad 6

[ ]2

21 1 1 1

15,570,085 70 0,0276

231V v vR r l m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

Transformator T2:

[ ]22 2

222 2 1

2

220 15,750,1 0,15

150 231nT

T TnT

UX x m

S = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

[ ]22 2

222 2 1

2

220 15,750,005 0,0075

150 231nT

T TnT

UR r m

S = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

Mreža 1:

( ) ( ) [ ]2 22 2

2 211 1 2

1

400 220 15,75" 0,0346

" 6500 400 231nm

mnm

UX m m

S = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

( ) ( ) [ ]2 22 2

2 211 1 2

1

400 220 15,75' 0,0469

' 4800 400 231nm

mnm

UX m m

S = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

( ) ( ) [ ]2 22 2

2 210 1 1 2

0 1

400 220 15,750,05

4500 400 231nm

mm

UX m m

S = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

( ) ( ) [ ]11

0.01 0.010,0196

ln 1 ln 1.6 1amud

T sk

− −= = =− −

[ ]11

1

" 0,03460,0056

2 50 0,0196m

mam

XR

Tω π= = = Ω

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

Vod V2:

[ ]2

22 2 2 1

15,750,42 80 0,156

231V v vX x l m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

[ ]2

22 2 2 1

15,570,085 80 0,0316

231V v vR r l m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

Vod V3:

[ ]2

23 3 3 1

15,750,42 30 0,059

231V v vX x l m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

[ ]2

23 3 3 1

15,570,085 30 0,012

231V v vR r l m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

Vod V4:

[ ]2

24 4 4 1

15,750,42 40 0,078

231V v vX x l m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω


Šabanović Ernad 7

[ ]2

24 4 4 1

15,570,085 40 0,016

231V v vR r l m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

Transformator T3:

[ ]22 2

233 3 1

3

220 15,750,11 0,33

75 231nT

T TnT

UX x m

S = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

[ ]22 2

233 3 1

3

220 15,750,005 0,015

75 231nT

T TnT

UR r m

S = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

Sada uprošćavamo ekvivalentnu šemu, na taj način sto tražimo ekvivalentne parametre lijevo i desno od mjesta kvara.

Slijede prije svega ekvivalentne veze pojedinačnih impedansi, generatora, transformatora i vodova:

[ ]" "1 1

1 11,19 0,595

2 2G e GX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]´ ´1 1

1 11,74 0,87

2 2G e GX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 10,029 0,0145

2 2G e GR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 10,496 0,248

2 2T e TX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 10,025 0,0125

2 2T e TR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 10,136 0,068

2 2V e VX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 10,0276 0,0138

2 2V e VR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

1 10,15 0,075

2 2T e TX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

1 10,0075 0,00375

2 2T e TR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

1 10,156 0,078

2 2V e VX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

1 10,0316 0,0158

2 2V e VR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]4 4

1 10,078 0,039

2 2V e VX X= ⋅ = ⋅ = Ω


Šabanović Ernad 8

[ ]4 4

1 10,016 0,008

2 2V e VR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]3 3

1 10,33 0,165

2 2T e TX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]3 3

1 10,015 0,0075

2 2T e TR R= ⋅ = ⋅ = Ω

Sada imamo sljedeću ekvivalentnu šemu koja je prikazana na slici 2.3.

Slika 2.3. Uprošćena zamjenska šema EES – a

U nastavku ćemo sada ekvivalentisati vodove 2, 3 i 4 i to sljedećom relacijom:

2 4 3( ) || (0,078 0,039) || 0,059 0,04e v e v e vX X X X= + = + = 1

2 4 3( ) || (0,0158 0,008) || 0,012 0,0079e v e v e vR R R R= + = + =

Sada redno povezujemo prethodnu ekvivalentnu reaktansu i otpornost i transformator T3:

3 3( ) 0,04 0,165 0,205eT e T eX X X= + = + =

3 3( ) 0,0079 0,0075 0,0154eT e T eR R R= + = + =

Sada redno povezujemo ekvivalentnu impedansu transformatora T2 i impedansu mreže 1:

2 2 1" ( ") 0,075 0,0346 0,1096eT T e mX X X= + = + =

2 2 1' ( ') 0,075 0,0469 0,1219eT T e mX X X= + = + =

1 ||a b

a ba b

⋅=+


Šabanović Ernad 9

2 2 1( ) 0,00375 0,0056 0,00935eT T e mR R R= + = + =

Kao posljednje ekvivalentiranje reaktanse i otpornosti sa desne strane kvara ćemo izvesti na sljedeći način:

2 3 1 1" ( " || ) (0,1096 || 0,205) 0,068 0,248 0,0714 0,316 0,387D eT eT V e T eX X X X X= + + = + + = + =

2 3 1 1' ( ' || ) (0,1219 || 0,205) 0,068 0,248 0,076 0,316 0,392D eT eT V e T eX X X X X= + + = + + = + =

2 3 1 1( || ) (0,00935 || 0,0154) 0,0138 0,0125 0,0058 0,0263 0,0321D eT eT V e T eR R R R R= + + = + + = + =

Ekvivalentna reaktansa i otpornost sa lijeve strane mjesta kvara iznosi:

[ ]" "1 0,595L G eX X= = Ω

[ ]´ ´1 0,87L G eX X= = Ω

[ ]1 0,0145L G eR R= = Ω

Na slici 2.4. je prikazana uprošćena šema EES sa po jednom reaktansom i otpornošću sa lijeve i desne strane od mjesta kvara.

Slika 2.4. Uprošćena zamjenska šema EES – a svedena na mjesto kavara

Da bi utvrdili da li je proračun samo sa reaktansama dovoljno tačan, provjeravamo da li važi uslov ''

3X

R≥ i sa lijeve i sa desne strane:

0,59541 3

0,0145

0,38712 3

0,0321

L

L

D

D

X

R

X

R

′′= = >

′′= = >

S obzirom da su uvjeti zadovoljeni, struje kvara može biti izračunata uz zanemarenju realne otpornosti. Izračunaćemo struje kvara i sa lijeve i sa desne strane kvara. Za daljnji proračun uzimamo veću vrijednost struje, jer daje kritičnije uvjete.


Šabanović Ernad 10

[ ]

[ ]

''0 ''

''0 ''

15,7515,28 k

3 3 0,595

15,7523,5 k

3 3 0,387

nL

L

nD

D

UI

X

UI

X

= = = Α⋅

= = = Α⋅

[ ][ ]

'' ''0

'' ''0

1,1 1,1 15,28 16,8 k

1,1 1,1 23,5 25,85 k

L L

D D

I I

I I

= = ⋅ = Α

= = ⋅ = Α

[ ]

[ ]

'

'

'

'

15,751,15 1,15 12 k

3 3 0,87

15,751,15 1,15 26,7 k

3 3 0,392

nL

L

nD

D

UI

X

UI

X

= = = Α⋅

= = = Α⋅

Imajući u vidu prethodne jednadžbe, daljnji proračun vršimo sa većom strujom, odnosno sa strujom koja na mjesto kvara dolazi s desne strane. Ekvivalentna aperiodična vremenska konstanta iznosi:

[ ]

[ ]

'' 0,3870,04

314 0,0321

0,15

DaeD

D

i

XT s

R

t s

ω= = =

⋅=

Provjeravamo uslov:

[ ] [ ]2 20,15 0,1 s 0,04 s

3 3i aeDt T⋅ = ⋅ = > =

Uslov je zadovoljen pa eksponencijalni član u izrazu za toplotni impuls zanemarujemo. Toplotni impuls struje kvara na mjestu kvara je:

( )( ) ( )

2 20

22 223,5 0,04 26,7 0,15 0,05 164,67 kA s

D aeD D iA I T I t t

A

′′ ′= ⋅ + + ∆

= ⋅ + ⋅ + = ⋅

NAPOMENA: uzeli smo 0,05t∆ = jer je kvar u blizini generatora, a nije poznato Td”.

Na osnovu toplotnog impulsa odredićemo minimalni potrebni presjek kabla, koji ne bi bio oštećen strujom kvara.

2 2min 7 164,67 90 mm 240 mmq A qβ = = ⋅ = < =

β – koeficijent adijabatskog zagrijavanja vodova.

Koeficijent β je očitan iz tabele 1.2.9, strana 143. [1] i iznosi 8,22 za XHP bakarne kablove.

Na osnovu izračunatog toplotnog impulsa određen je minimalni potrebni presjek kabla 2

min 90q mm = , koji ne bi bio oštećen strujom kvara. Zaključuje se da odabrani presjek od 240

mm2 zadovoljava.



Provjera koliko dugo mogu „izdržati“ položeni kablovi ako na jednom od njih dođe do kvara (prekida), vrši se na sljedeći način:

Opterećenje jednog kabla kada svi funkcionišu je:

[ ]1

1832,86366,6 A

5nr

K

II

n= = =

a on je u stanju da podnese

[ ]1

1840368 A

5td

td K

II

n= = =

što ostavlja izvjesnu rezervu.

Ovako opterećeni kablovi zagrijaće se na temperaturi od:

[ ] [ ]2 2

1max max

1

366,670 20 89,5 °C 90

368K

td a rTtd K

IC

Iϑ ϑ ϑ ϑ

= ⋅ + = ⋅ + = < = °

gdje je:

[ ]90 20 70td tdT a Cϑ θ ϑ= − = − = °

Ako ispadne jedan kabl, ostali kablovi biće opterećeni strujom

[ ]1

1832,86458,2 A

1 4nr

K

II

n′ = = =

−

pa će se svaki od njih zagrijati na temperaturu :

[ ]2 2'

' 1max

1

458,270 20 128,5

368k

td atd k

IC

Iϑ ϑ ϑ

= ⋅ + = ⋅ + = °

što znači da sistem neće moći trajno da radi i pri ispadu jednog kabla.

U slučaju ispada dva kabla imali bi struju opterećenja od

[ ]"1

1832,86611

2 3nr

K

II A

n= = =

−

A temperatura na koju bi se kablovi zagrijali iznosila bi

[ ]2 2"

" 1max

1

61170 20 213

368k

td atd k

IC

Iϑ ϑ ϑ

= ⋅ + = ⋅ + = °

što je znatno veće od [ ]90tdT Cϑ = ° , pa sistem ne može trajno da radi pri ispadu tri kabla.

Međutim, zagrijavanje kablova možemo opisati relacijom:



( )max

'' ''max1

t t

T Tat e eϑ ϑ ϑ ϑ

− − = ∆ − + ∆ +

Usvajajući da je [ ]min30=T i ( ) [ ]' 90tdTt Cϑ ϑ= = ° , možemo izračunati za koje vrijeme će se

dostići trajno dozvoljena temperatura pri ispadu jednog kabla.

( )max

'' '' 30 30max1 (128,5 20)(1 ) (89,5 20) 20

t tt t

T Tat e e e eϑ ϑ ϑ ϑ

− −− − = ∆ − + ∆ + = − − + − +

90 128,530 ln

89,5 128,5t

− = − ⋅ −

[ ]0,4 mint =



3 JEDNOPOLNA PRINCIPIJELNA ŠEMA RAZVODNOG POSTROJENJA

Razvodno postrojenje (E1) obuhvata površinu od 100 100 . Sabirnice S1 se sastoje od jedne

glavne i jedne pomoćne sabirnice. Kvarovi se isključuju za 0.15 s. Jednopolna šema sa naznakom komutacionih aparata je prikazana na slici 3.1.

Slika 3.1. Uprošćena jednopolna šema razvodnog postrojenja (samo sa komutacionim aparatima) sa jednim sistemom glavnih i jednim sistemom pomoćnih sabirnica



4 DIMENZIONISANJE SABIRNICA

Sabirnice povezuju vodove koji dovode energiju sa vodovima koji odvode energiju. Izvode se od ne izolovanih bakarnih ili aluminijskih provodnika. Za razvodno postrojenje do 35[kV] koriste se okrugli, pljosnati ili “U” profili. Za naponske nivoe 110 [kV] i preko koriste se užad.

Za razvodno postrojenje napona 231 [kV] koristićemo sabirničku užad. Da bi odredili struju sabirnice treba nam raspored polja po sabirnicama.

Glavne sabirnice se biraju prema najopterećenijoj dionici. Iz praktičnih razloga i pomoćne se dimenzionišu kao glavne.

4.1 Dimenzionisanje sabirnica S1

Raspored tokova snaga po sabirnicama S1 je dat na slici 4.1.1.

Slika 4.1.1. Raspodjela tokova snaga po sabirnicama, uz napomenu da brojevi označavaju maksimalne moguće, a ne jednovremene snage



Maksimalno opterećenje dionica prema slici 4.1 je Smax=50 [MVA]. Maksimalna radna struja je:

[ ]max 50125

3 3 231mr

n

SI A

U= = =

⋅ ⋅

Trajno dozvoljena struja za mjesto i uslove ugradnje je:

tdTtd IkkkI *** 321=

Kao sabirnice u postrojenjima naponskog nivoa 231 kV koriste se sabirnička užad. Odabir preseka užeta vrši se na osnovu Imr.

Iz tabele 1.3.1. strana 147. [1] biramo uže:

• Al/Č užad naznačenog presjeka 35/6 [mm2],

• spoljašnji prečnik užeta Ds = 8,1 mm, • odnos presjeka Al/Č = 6,

• podužna masa 0,140 kg/m,

ostali tablični podaci su:

[ ]0

0

145

40

80

tdT

aT

tdT

I

C

C

ϑ

ϑ

= Α

=

=

Korekcioni koeficijent postavljanja izolatora i koeficijent hlađenja za sabirničku užad iznose

k1=k2=1. Usvaja se temperatura ambijenta C40ao=θ , trajno dozvoljena temperaturu C70td

o=θ , a

koeficijent 3k izračunava se pomoću izraza:

3

70 400,866

80 40td a

tdT aT

kϑ ϑ

ϑ ϑ− −= = =− −

Uslov:

[ ] [ ]mrtdT

1 2 3

I 125I 144 A 145 A

k k k 1 1 0,866= = = <

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

[ ] [ ]3 m0,866 145 125,57 125td tdT rI k I A I A= ⋅ = ⋅ = > =

Pošto je uslov zadovoljen, odabraćemo uže Al/Č naznačenog presjeka 35/6 mm2.



4.2 Provjera sabirnica S1 na kratkotrajna termička naprezanja

Minimalni dozvoljeni presjek u slučaju kvara je:

min sq k Aβ= ⋅ ⋅

Za odabrano uže i na osnovu podataka iz tabele 1.2.9. strana 143. [1] uzimamo da je 13,5β = , a

koeficijent skin efekta za sabirnice u vidu užadi je 1≈sk .Potrebno je još izračunati toplotni impuls

struje kvara za kvar na sabirnicama S1.

Rv3

Xv3

Slika 4.2.1. Jednopolna šema za proračun termičkog naprezanja užeta pri kratkom spoju

Pošto su sabirnice koje dimenzionišemo, na naponskom nivou 231[ ]KV ,potrebno je sve elemente

principijelne šeme svesti na taj nivo.

Generator G1:

( ) [ ]22 2

2" " 11 1 1

1

15,75 2310,24 256,13

50 15,75nG

GnG

UX x m

S

= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

( ) [ ]22 2

2´ ´ 11 1 1

1

15,75 2310,35 373,53

50 15,75nG

GnG

UX x m

S

= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = Ω

[ ]"

11

2

256,136,27

2 50 0,13G

GaG

XR

Tω π= = = Ω

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

Transformator T1:

[ ]2 2

11 1

1

2310,1 106,7

50nT

T TnT

UX x

S= ⋅ = ⋅ = Ω



[ ]2 2

11 1

1

2310,005 5,34

50nT

T TnT

UR r

S= ⋅ = ⋅ = Ω

Vod V1:

[ ]1 1 1 0,42 70 29,4V v vX x l= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1 1 0,085 70 5,95V v vR r l= ⋅ = ⋅ = Ω

Transformator T2:

[ ]2 2

22 2

2

2200,1 32,27

150nT

T TnT

UX x

S= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

22 2

2

2200,005 1,6

150nT

T TnT

UR r

S= ⋅ = ⋅ = Ω

Mreža 1:

( ) [ ]22 2

211 2

1

400 220" 7,45

" 6500 400nm

mnm

UX m

S = ⋅ = ⋅ = Ω

( ) [ ]22 2

211 2

1

400 220' 10,1

' 4800 400nm

mnm

UX m

S = ⋅ = ⋅ = Ω

( ) [ ]22

210 1 2

0 1

400 22010,76

4500 400nm

mm

UX m

S = ⋅ = ⋅ = Ω

( ) ( ) [ ]11

0.01 0.010,0196

ln 1 ln 1.6 1amud

T sk

− −= = =− −

[ ]11

1

" 7,451,2

2 50 0,0196m

mam

XR

Tω π= = = Ω

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

Vod V2:

[ ]2 2 2 0,42 80 33,6V v vX x l= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2 2 0,085 80 6,8V v vR r l= ⋅ = ⋅ = Ω

Vod V3:

[ ]3 3 3 0, 42 30 12,6V v vX x l= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]3 3 3 0,085 30 2,55V v vR r l= ⋅ = ⋅ = Ω



Vod V4:

[ ]4 4 4 0,42 40 16,8V v vX x l= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]4 4 4 0,085 40 3, 4V v vR r l= ⋅ = ⋅ = Ω

Transformator T3:

[ ]2 2

33 3

3

2200,11 71

75nT

T TnT

UX x

S= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

33 3

3

2200,005 3,23

75nT

T TnT

UR r

S= ⋅ = ⋅ = Ω

Sada uprošćavamo ekvivalentnu šemu, na taj način sto tražimo ekvivalentne parametre lijevo i desno od mjesta kvara.

Slijede prije svega ekvivalentne veze pojedinačnih impedansi, generatora, transformatora i vodova:

[ ]" "1 1

1 1256,13 128,1

2 2G e GX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]´ ´1 1

1 1373,53 186,8

2 2G e GX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 16,27 3,14

2 2G e GR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 1106,7 53,35

2 2T e TX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 15,34 2,67

2 2T e TR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 129,4 14,7

2 2V e VX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]1 1

1 15,95 2,98

2 2V e VR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

1 132,27 16,14

2 2T e TX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

1 11,6 0,8

2 2T e TR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

1 133,6 16,8

2 2V e VX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]2 2

1 16,8 3,4

2 2V e VR R= ⋅ = ⋅ = Ω



[ ]4 4

1 116,8 8,4

2 2V e VX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]4 4

1 13,4 1,7

2 2V e VR R= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]3 3

1 171 35,5

2 2T e TX X= ⋅ = ⋅ = Ω

[ ]3 3

1 13,23 1,62

2 2T e TR R= ⋅ = ⋅ = Ω

Sada imamo sljedeću ekvivalentnu šemu koja je prikazana na slici 4.2.2.

RT1eXT1eRG1eX''dG1e(X'dG1e)

E''(E')

Xv1e Rv1e

XT2e

RT2e

Rm

Xm'(Xm'')

Rv3

Xv3

Xv2e Rv2e

Xv4e

Rv4e

XT3e

RT3e

Slika 4.2.2. Uprošćena zamjenska šema EES – a

U nastavku ćemo sada ekvivalentisati vodove 2, 3 i 4 i to sljedećom relacijom:

2 4 3( ) || (16,8 8,4) ||12,6 8,4e v e v e vX X X X= + = + =

2 4 3( ) || (3,4 1,7) || 2,55 1,7e v e v e vR R R R= + = + =

Sada redno povezujemo prethodnu ekvivalentnu reaktansu i otpornost i transformator T3:

3 3( ) 8,4 35,5 43,9eT e T eX X X= + = + =

3 3( ) 1,7 1,62 3,32eT e T eR R R= + = + =

Sada redno povezujemo ekvivalentnu impedansu transformatora T2 i impedansu mreže 1:

2 2 1" ( ") 16,14 7,45 23,59eT T e mX X X= + = + =

2 2 1' ( ') 16,14 10,1 26,24eT T e mX X X= + = + =



2 2 1( ) 0,8 1,2 2eT T e mR R R= + = + =

Kao posljednje ekvivalentiranje reaktanse i otpornosti sa desne strane kvara ćemo izvesti na sljedeći način:

2 3 1" ( " || ) (23,59 || 43,9) 14,7 15,35 14,7 30,1D eT eT V eX X X X= + = + = + =

2 3 1' ( ' || ) (26,24 || 43,9) 14,7 16,42 14,7 31,12D eT eT V eX X X X= + = + = + =

2 3 1( || ) (2 || 3,32) 2,98 1,25 2,98 4,23D eT eT V eR R R R= + = + = + =


[ ]" "1 1 128,1 53,35 181,45L G e T eX X X= + = + = Ω

[ ]´ ´1 1 186,8 53,35 240,15L G e T eX X X= + = + = Ω

[ ]1 1 3,14 2,67 5,81L G e T eR R R= + = + = Ω

Na slici 4.2.3. je prikazana uprošćena šema EES sa po jednom reaktansom i otpornošću sa lijeve i desne strane od mjesta kvara.

Slika 4.2.3. Uprošćena zamjenska šema EES – a svedena na mjesto kavara

Ekvivalentna impedansa na mjestu kvara iznosi:

[ ]" '' ''|| 181,45 || 30,1 25,82E L DX X X= = = Ω

[ ]' ' '|| 240,15 || 31,12 27,55E L DX X X= = = Ω

[ ]|| 5,81|| 4,23 2,45E L DR R R= = = Ω

Da bi utvrdili da li je proračun samo sa reaktansama dovoljno tačan, provjeravamo da li važi uslov ''

3X

R≥ :

'' 25,8210,54 3

2,45E

E

X

R= = >

Pošto su uslovi zadovoljeni, struju kvara možemo računati uz zanemarenje aktivnih otpornosti.



[ ]"0 "

2315,17

3 3 25,82n

E

UI kA

X= = =

⋅ ⋅

[ ]" "01,1 1,1 5,17 5,69I I kA= ⋅ = ⋅ =

[ ]'

'

1,15 1,15 2315,57

3 3 27,55n

E

UI kA

X

⋅ ⋅= = =⋅ ⋅

[ ]" 25,82

0,0342 50 2,45

Eae

E

XT s

Rω π= = =

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

[ ]0,15 sit =

Provjeravamo uslov:

[ ] [ ]2 20,15 0,1 s 0,034 s

3 3i aet T⋅ = ⋅ = > =

Uslov je zadovoljen pa eksponencijalni član u izrazu za toplotni impuls zanemarujemo. Toplotni impuls struje kvara na mjestu kvara je:

( )2 20 ae iA I T I t t′′ ′= ⋅ + + ∆

0=∆t – jer je kvar daleko od generator

( ) ( )22 25,17 0,034 5,57 0,15 0 5,56 kA sA = ⋅ + ⋅ + = ⋅

Na osnovu toplotnog impulsa odredićemo minimalni potrebni presjek užeta, koji ne bi bio oštećen strujom kvara.

2 2min 13,5 5,56 31,83 mm 35 mmq A qβ = = ⋅ = < =

Zaključujemo da odabrani presjek od 35 mm2 zadovoljava po pitanju kratkotrajnih termičkih naprezanja.

4.3 Provjera na koronu

Potreban minimalni presjek užeta da se na sabirnicama ne bi pojavila korona određuje se na sledeći način:

[ ]2

min

23125,67

9 9nU

d mm= = =

Zaključujemo da užaste sabirnice ne zadovoljavaju na koronu, pa se moraju izabrati nove sabrirnice. Sabirnice su birane prema tabeli 1.3.1, strana 147 [1] i imaju sljedeće karakteristike:

Al/Č užad naznačenog presjeka 435/55 [mm2], spoljašnji prečnik užeta Ds = 28.8 mm, odnos presjeka Al/Č = 7.9,



podužna masa 1.653 kg/m,

trajno dozvoljeno opterećenje za spoljnu montažu [ ]900tdTI = Α

temperatura ambijenta 040aT Cθ =

trajna dozvoljena temperatura 080tdT Cθ =

Provjeravaju se uslovi:

[ ] [ ]2 2

min

23128.8 25.67

9 9nsU

d mm d mm= ≥ ≈ = =

[ ]1 2 3 1 1 0,866 900 779,4 125td tdT mrI k k k I A I= ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = > =

2 2min 13,5 5,56 31,83 mm 435 mmq A qβ = = ⋅ = < =

Izborom novih sabirnica zadovoljeni su uslovi za minimalan presjek radi sprješavanja korone, ali i uslovi za kratkotrajno termičko naprezanje, kao što se vidi iz prethodnih izraza.



5 IZRA ČUNAVANJE STRUJE JEDNOPOLNOG KRATKOG SPOJA I DIMENZIONISANJE UZEMLJIVA ČA

5.1 Struja jednopolnog kratkog spoja

Da bi izračunali struju jednopolnog kratkog spoja na mjestu kvara, potrebno je za dati EES nacrtati ekvivalentne zamjenske šeme direktnog, inverznog i nultog redoslijeda.

Pošto u projektnom zadatku nije naglašeno koji su transformatori uzemljeni u zvjezdištu, usvojiće se da se transformator T1, sprege Dy5, uzemljava u zvjezdištu i da se transformator T2, sprege Yy0, uzemljava u zvjezdištu na strani napona 220 kV, slika 5.1.1. Proračun struje jednopolnog kratkog spoja na 231 kV sabirnicama razvodnog postrojenja se vrši na osnovu reaktansi direktnog, inverznog i nultog redosljeda u subtranzijentnom period.

Slika 5.1.1. Sprege transformatora u EES

Šema direktnog i inverznog redoslijeda su identične i izgledaju kao na slici 5.1.2.



RT1eXT1eRG1eX''dG1e(X'dG1e)

E''(E')

Xv1e Rv1e

XT2e

RT2e

Rm

Xm'(Xm'')

Rv3

Xv3

Xv2e Rv2e

Xv4e

Rv4e

XT3e

RT3e

Slika 5.2.1. Ekvivalentna zamjenska šema direktnog i inverznog redoslijeda

Svi parametri su svedeni na 231 kV stranu, stoga ćemo koristiti raniji proračun parametara, gdje je:

[ ][ ]

" "

" "

25,82 Ω

25,82 Ω

de E

ie de

X X

X X

= =

= =

Pri izradi ekvivalentne šeme nultog redoslijeda mora se povesti računa i o spregama transformatora koji se nalaze u datom EES – u, pa tako sprega namotaja transformatora u trougao predstavlja beskonačnu impedansu za nultu komponentu struje. Osim toga imamo i slučaj kod transformatora T2 spregu zvjezda sa uzemljenim zvjezdištem i bez što predstavlja beskonačnu impedansu za spregu na strani mreže, kao što se vidi na slici 5.2.1.

Šema nultog redosljeda je prekazana na slici 5.2.2.

Slika 5.2.2. Ekvivalentna zamjenska šema nultog redoslijeda



U nastavku ćemo izvršiti proračune nulte šeme sa slike 5.2.2.

[ ]

[ ]

[ ]

22

2 22

1 1 0 1

2 2

1 11

1 1 2200,1 16,14

2 2 150

1 11,2 70 42

2 2

1 1 2310,1 53,35

2 2 50

nT eo T

nT

V eo oV V

nT eo T

nT

UX x

S

X x l

UX x

S

= ⋅ = ⋅ = Ω

= ⋅ = ⋅ = Ω

= ⋅ = ⋅ = Ω

( )( )

[ ]

0 2 0 1 1

0

0

||

16,14 42 || 53,35

27,82

e T e V eo T eo

e

e

X X X X

X

X

= +

= +

= Ω

Struja jednopolnog kratkog spoja je:

[ ]0

23133 3 5,04

25,82 25,82 27,82f

KSde ie e

UI kA

X X X

⋅⋅= = =

+ + + +

5.2 Dimenzionisanje uzemljivača

Površina zadatog razvodnog postrojenja je 100 x 100 m2. Uzemljivač se nalazi u dvoslojnom tlu čije

su specifične otpornosti [ ]1 100 mρ = Ω , [ ] [ ]2 20 , 8m H mρ = Ω = , [ ]0.15it s= .

Na osnovu dozvoljenih vrijednosti napona dodira i napona koraka u postrojenju (tabela 6.1 strana 175 [1]).

[ ]75 75500

0.15dozi

U Vt

= = =

mogu se izračunati potencijalne razlike dodira i koraka koje iznose:

( ) ( ) [ ]3 311 1,5 10 500 1 1,5 100 10 575dd dozE U Vρ − −= × + × × = × + × × =

( ) ( ) [ ]3 311 6 10 500 1 6 100 10 800dk dozE U Vρ − −= × + × × = × + × × =

Projektovaćemo horizontalnu mrežu srednje gustine ( )2,1≈dk , za koju je ukupna dužina

uzemljivačkog provodnika:

[ ]3

1min

1,2 180 5,04 101893,29

575d KS

dd

k IL m

E

ρ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅≥ = =



1893,2918,93 20

100traka= ≈

sa slijedećom geometrijom:

10an = , 10bn = , ( 1) ( 1) 9 9 81a bN n n= − × − = × = (broj okaca)

Ukupna dužina uzemljivača iznosi:

[ ]* * 10*100 10*100 2000a bL n b n a m= + = + =

Širina okaca po pravcu a i b je jednaka i iznosi:

[ ]10011,11

1 10 1a ba

aD D m

n= = = =

− −

Provodnik za uzemljenje je pocinkovana čelična traka (Fe/Zn) presjeka 40 x 5 [mm]². Položena je na dubinu h=0,8m.

Na slici 5.2.1. prikazan je horizontalni mrežasti uzemljivač:

Slika 5.2.1. Skica uzemljivača postrojenja



5.3 Potencijalna razlika dodira

Određuje se na osnovu struje kroz uzemljivač, a prema relaciji:

1d m d

IE C k

Lρ= ⋅ ⋅ ⋅

gdje su:

• 2

1

y

mCρρ

=

- korekcioni faktor za svođenje dvoslojnog na homogeno tlo.

• hLL = – ukupna dužina svih provodnika uzemljivača,

• d im mk k k= ⋅ – koeficijent napona dodira,

• 0,656 0,172imk n= + ⋅ – faktor neravnomjernosti raspodjele struja

• n – broj paralelnih provodnika u jednom pravcu

• a bn n n= ⋅ – za proračun dE ,

• ba nnn ,max= – za proračun kE

10 10 10n = ⋅ =

0,656 0,172 10 2,376imK = + ⋅ =

mk – koeficijent umreženja

( )( )

22 21 1 8ln ln

2 4 4 2 2 11g

mh

kD hDk h

d h D nhπ π

+ ⋅ = + − + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −+

[ ]11,11D m=

( ) ng

nk

22

1= – za mrežaste uzemljivače bez štapova

( ) ( )2 0,210

1 1 10,55

1,82202 10gk = = = =

⋅

( ) ( ) [ ]' ' 3

32 2 40 5 10

28,65 10h

a bd m

π π

−−

⋅ + ⋅ + ⋅= = = ⋅

( )( )

22

3

11,11 2 0.81 1 11,11 0,55 8ln 0,8 ln

2 4 28,65 10 4 0.8 2 11,11 2 10 11 0.8

0,82

m

m

k

k

π π−

+ ⋅ = + − + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −+

=

2,376 0,82 1,95d im mk k k= ⋅ = ⋅ =

Za 2 1ρ ρ< ⇒



( )

( )

2

2

0,042 log 3,53 log 0,5 log6

80,042 log 3,53 8 log 81 0,5 log 0.16

6

Hy H N

y y

= ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅

= ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⇒ =

0,1620

0,77100mC = =

[ ]35,04 10

0.77 100 1,95 378,4 5752000d ddE V E V

×= ⋅ ⋅ ⋅ = < =

Kako je prethodni rezultat manji od potencijalne razlike dodira, koja iznosi 575 V to znači da je uzemljivač dobro izabran.

Pored toga možemo i izračunati odnosno ispitati napon dodira na osnovu prethodnog dobivenog rezultata:

[ ] [ ]3 31

378,4329 500

1 1,5 10 1 1,5 100 10d

d doz

EU V U V

ρ − −= = = < =+ ⋅ + ⋅ ⋅

što zadovoljava.

5.4 Potencijalna razlika koraka

Najveća potencijalna razlika koraka u ovom postrojenju se računa prema sledećoj formuli:

1KS

k s k

IE C k

Lρ= ⋅ ⋅ ⋅

gdje su:

• k is sk k k= ⋅ – koeficijent napona koraka

• 0,94 0,047isk n= + ⋅

• max , max 10,10 10a bn n n= = =

• 0,94 0,047 10 1,41isk = + ⋅ =

• 1 1 1

2s

Wk

h D h Dπ = + + ⋅ +

• gdje je 1

0,5 0,9 ln 1,8542

nW W

−= + ⋅ ⇒ =

1 1 1 1,8540,28

2 0,8 11,11 0,8 11,11skπ = + + = ⋅ +

1,41 0,28 0,395k is sk k k= ⋅ = ⋅ =

Korekcioni faktor svođenja dvoslojnog na homogeno tlo je u slučaju napona koraka:



2

1

201 0,7 log 1 0,7 log 0.51

100sCρρ

= + ⋅ = + ⋅ =

[ ]35,04 10

0,51 100 0,395 50,77 8002000k dkE V E V

⋅= ⋅ ⋅ ⋅ = < =

Napon koraka za iskorak sa uzemljivača iznosi:

[ ]3 31

50,7731,73

1 6 10 1 6 100 10k

k

EU V

ρ − −= = =+ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅

[ ] [ ]31,73 500k dozU V U V= < =

Ovaj uzemljivač je dobro projektovan u odnosu na napon koraka.

5.5 Otpor rasprostiranja mrežastog uzemljivača

Otpor rasprostiranja horizontalnog mrežastog uzemljivača računa se pomoću Švarcove formule, s tim što parametar h’ predstavlja fiktivnu dubinu,a koeficijenti k1 i k2 se biraju na osnovu dva parametra: odnosa dubine ukopavanja i kvadratnog korena površine uzemljivača i odnosa dužine i širine uzemljivača.

Otpor rasprostiranja horizontalnog mrežastog uzemljivača računa se kao:

hom

2

1

10 102 2

0.52

2

1

44 44 81 100 1000.14 log 0.14 log 0.52

8

200.43

100

h g

x

g

x

g

R C R

C

N Sx

H

C

ρρ

ρρ

= ⋅

=

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= ⋅ = ⋅ =

= = =

1hom 1 2

2ln

'h h

h

L LR k k

L h S

ρπ

⋅ = + − ⋅

[ ]3' 28,65 10 0,8 0.15hh d h m−= ⋅ = ⋅ ⋅ =

Koeficijenti k1 i k2 se dobijaju se sa slike P.10, strana 175 [1] prema izrazima:

0.80.008 0

100 100100

1100

h

Sa

b

= = ≈×

= =



1

2

1.38

5.61

k

k

⇒ =⇒ =

[ ]1hom 1 2

2 100 2 2000 2000ln ln 1,38 5,61 0,51

' 2000 0,15 10000h h

h

L LR k k

L h S

ρπ π

⋅ ⋅ = + − = + − = Ω ⋅ ⋅

[ ]hom 0, 43 0,51 0,22h gR C R= ⋅ = ⋅ = Ω

Proračun je urađen za najkritičniji slučaj, kada cjelokupna struja jednofaznog kratkog spoja odlazi kroz uzemljivač.

Inače, zaštitna užad vodova, koja se stiču u postrojenju možemo smatrati otočnim otporima otporu uzemljivača postrojenja, pa u tom slučaju struja jednofaznog kratkog spoja se dijeli na struju koju će odvesti uzemljivač i struju koju će odvesti zažtitna užad.



6 POLJE DALEKOVODA

6.1 Potpuna šema za polje dalekovoda

Slika 6.1.1. Potpuna šema generatorskog polja postrojenja E1



6.2 Dispozicija dalekovodnog polja u dvije projekcije

Slika 6.2.1. Dispozicija u dvije projekcije za polje generatora postrojenja E1

1-sabirnički sistem I; 2-sabirnički sistem II; 3-sekcioni rastavljač; 4-prekidač; 5-strujni transformator; 6-naponski transformator; 7-rastavljač u odvodnom polju; 8- odvodnik napona; T-transformatorsko polje; T1-

početak transformatorskog polja; T2-zatezno polje sabirnica.



7 IZBOR POSTOJEĆE OPREME

7.1 Izbor prekida ča

Slika 7.1.1. Prekidač (Potrebno je odabrati kriti čnije mjesto kvara)

Kriterijumi za izbor prekidača:

AI

Ii

IkUS

II

UU

preks

pi

prekud

sprekn

preki

prekn

mn

prekn

≥

≥

≥

≥

≥

1

"

radno max

8,1*2

3

Izračunaćemo ekvivalentnu reaktansu odnosno impedansu i sa lijeve (1) i sa desne (2) strane od prekidača. Koja vrijednost bude manja, kroz nju će proteći veća struja kvara, i prema njoj ćemo izabrati prekidač.

Iskoristićemo proračun inpedansi koji je urađen u okviru dimenzionisanja sabirnica.

2 3 1" ( " || ) (23,59 || 43,9) 14,7 15,35 14,7 30,1D eT eT V eX X X X= + = + = + =

2 3 1' ( ' || ) (26,24 || 43,9) 14,7 16,42 14,7 31,12D eT eT V eX X X X= + = + = + =

2 3 1( || ) (2 || 3,32) 2,98 1,25 2,98 4,23D eT eT V eR R R R= + = + = + =


[ ]" "1 1 128,1 53,35 181,45L G e T eX X X= + = + = Ω

[ ]´ ´1 1 186,8 53,35 240,15L G e T eX X X= + = + = Ω

[ ]1 1 3,14 2,67 5,81L G e T eR R R= + = + = Ω



Kao što vidimo iz prethodnih izraza, reaktanse i otpornosti sa desne strane kvara su manje što znači da će sa te strane proteći veća struja kvara, pa zbog toga u nastavku proračuna koristimo vrijednosti sa desne strane odnosno sa strane (2).

Provjeravamo uslov " 30,1

7,12 34,23

D

D

X

R= = > , pa uzimamo u obzir samo reaktanse.

[ ]

[ ]

[ ]

"0 "

" "0

´

´

2314.43

3 3 30,1

1,1 4.87

1,15 1,15 2314,93

3 3 31,12

np

D

p p

np

D

UI kA

X

I I kA

UI kA

X

= = =⋅ ⋅

= ⋅ =

⋅ ⋅= = = ⋅ ⋅

[ ]

[ ]

" 30,10,023

314 4,23

0,15

Dae

D

i

XT s

R

t s

ω= = =

⋅ ⋅=

Provjeravamo uslov 2

3 i aet T⋅ ≥

20,15 0,1 0,023

3⋅ = >

Pošto je ispunjen uslov, može se zanemariti eksponencijalni član u izrazu za toplotni impuls.

Pošto je generator sa konvertorskom pobudom, struja isključenja prekidača približno je jednaka struji u subtranzientnom periodu (naizmjeničnoj komponenti):

[ ]" 4,87i PI I kA= =

Snaga isključenja:

[ ]3 33 3 4,87 10 231 10 1948,5i i nS I U MVA= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =

Udarni koeficijent je:

0,01 0,01

0,0231 1 1,65aeTudk e e

− −

= + = + =

[ ]" 32 2 1,65 4,87 10 11,36ud ud pi k I KA= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ =

Toplotni impuls je:

( )" 2 ' 20 p ae p iA I T I t t= ⋅ + ⋅ + ∆

0=∆t , jer je kvar daleko od generatora.



( )23 2 3 2(4,43 10 ) 0,023 (4,93 10 ) 0,15 4,1A KA s = ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ =

[ ]1

4,12,02

1s

AI KA

t= = =

– dozvoljena struja u toku jedne sekunde

[ ] [ ]maxmax 3

50124,98 0.125

3 3 231 10rad

rad

n

SI A KA

U= = = =

⋅ ⋅ ⋅

Prethodna struja predstavlja radnu struju prekidača koju smo odredili na osnovu maksimalne snage

grane u kojoj se nalazi, što je u našem slučaju maxradS = 50 [MVA]

Na osnovu izračunatih podataka može se iz tabele 3.1.2. strana 161. [1] odabrati prekidač sljedećih karakteristika:

• Biramo malouljni prekidač proizvođača “Minel” Beograd:

[ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ]

[ ] [ ]

max radno

1

220 (245) 231

1250 125

6700 3 1948,5

54,5 2.02

pn n

pn

p pi n i

ps

U KV U KV

I A I A

S MVA U I MVA

I KA A KA

= > =

= > =

= > =

= > =

Dakle, vidimo da ovaj prekidač zadovoljava sve neophodne uslove.

7.2 Izbor rastavlja ča

Na osnovu podataka za prekidač, biramo “Energoinvest” – ov rastavljač, iz tabele 3.2.1. strana 164 [1], za spoljnu montažu sledećih karakteistika:

[ ] [ ][ ] [ ]

[ ] [ ][ ] [ ]

max radno

"

1

220 (245) 231

1250 125

60 2 11,36

24 2.02

pn n

pn

prekud ud PL

ps

U KV U KV

I A I A

i KA k I KA

I KA A KA

= > =

= > =

= > ⋅ ⋅ =

= > =

7.3 Izbor strujnih transformatora

Strujni mjerni transformatori su namijenjeni kako za zaštitu, tako i za mjerenje snage. Postoje strujni transformatori sa jednim primarom i više magnetnih jezgara i sekundara.

7.3.1 Izbor strujnih transformatora za diferencijalnu zaštitu

Primarna strana:

[ ]max 125radI A=



[ ]231nU KV=

Biramo uljni SMT iz tabele 4.1.4. strana 168 [1] sljedećih karakteristika:

“Rade Končar” Zagreb, APU – 245 sa dva jezgra, nazivne primarne struje 300 [A],

[ ] [ ] [ ] [ ]min 250 ;100 min 250 300;100 100 11,36SMTud ni I KA KA KA KA= ⋅ = ⋅ = >

[ ] [ ] [ ] [ ]1 min 100 ;40 min 100 300;40 40 2,02SMTs nI I KA KA KA KA= ⋅ = ⋅ = >

Kao što vidimo iz uslova, izabrani ST odgovara.

Sekundarna strana:

Sekundarna struja SMT je odabrana da iznosi ''nI 1A= (što je uobičajeno za [ ]KVU 110≥ ).

Opterećenje SMT se dobija na sljedeći način:

Sabiramo potrošnju elemenata priključenih na stujni trnsformator uzmajući u obzir i povezane kablove, a rezultate prikazujemo u tabeli ispod.

Tabela 7.3.1.1. Opterećenje sekundara ST

Opterećenje na

sekundaru

Potrošnja (VA)

R S T

∆I→ 2 2 2

Bakarne sabirnice 18 18 18

∑ 20 20 20

Usvajamo snagu sekundara SMT od 20 VA i na osnovu tabele 4.3.1. strana 172. [1], biramo ST 10P10 za diferencijalnu zaštitu.

Provjera :

'' 3

'

4,87 1020 16,23

300postrojenja

tnnSMT

IF

I

⋅= ≥ = =

što zadovoljava.

7.3.2 Izbor strujnih transformatora za mjerenje i zaštitu

Primar je isti kao i kod SMT za diferencijalnu zaštitu, s tim što biramo APU – 245 sa tri jezgra.

Sekundari:

Prvo jezgro (prvi sekundar):

Tabela opterećenja je prikazana ispod:



Tabela 7.3.2.1. Opterećenje na sekundaru ST za zaštitu

Opterećenje na sekundaru

Potrošnja (VA)

R S T

kWh→ 1 1 1

kWh← 1 1 1


Σ 20 20 20

Potrebno je odrediti impedansu dodatnog opterećenja tako da ST bude nominalno opterećen jer tada ne dolazi do povećanja Fs.

Usvajamo:

[ ]n

l

s

S 20 VA

k 0,2

F 5

===

Jezgro za zaštitu (treće jezgro, treći sekundar):

Tabela opterećenja je prikazana ispod:

Tabela 7.3.2.2. Opterećenje na sekundaru ST za zaštitu

Opterćenje na sekundaru Potrošnja (VA)

R S T

J> 7 7 7


Σ 25 25 25

Usvajamo:

[ ]n

l

t

S 30 VA

k 10P10

F 10

===

Provjera Ft je identična kao i ranije i dobija se da SMT opet zadovoljava:

'' 3

'

4,87 1020 16,23

300postrojenja

tnnSMT

IF

I

⋅= ≥ = =



Provjera sekundara ST na povećan napon radi se na sljedeći način:

( ) ( )[ ] [ ]

"" " 3

2 2' "

1 304,87 10 487 500

300 1nSMT n

postrojenja doznSMT nST

I SU I V U V

I I= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = < =

Iz prethodnog uslova zaključujemo da je strujni transformator dobro odabran.

7.4 Izbor naponskog mjernog transformatora (NMT)

Za nazivne napone iznad 110[ ]kV , iz razloga ekonomičnosti biraju se kapacitivni naponski

ransformatori koji se sastoje od kapacitivnog djelila napona i elektromagnetne jedinice. Elektromagnetna jedinica se sastoji od prigušnice i indutivnog naponskog transformatora.

Sekundarna strana NMT:

Tabela opterećenja NMT je prikazana ispod:

Tabela 7.4.1. Opterećenje sekundara NMT

Opterćenje na sekundaru Potrošnja (VA)

V 4

→kWh 3

kWh← 3

→kVArh 3

kVArh← 3

Hz 2

Sy 10

Ukupno 28

Snaga na sekundaru NMT iznosi 28 VA.

Biramo NMT iz tabele 4.2.3., strana 171 [1] sljedećih karakteristika:

• “Rade Končar” Zagreb 6VPU – 123,

• Prenosni odnos

220

30,1

3

NMT

kVm

kV =

• Klasa 0.2,



• Nazivna snaga [ ]30nNMTS VA=

Zaštitu sekundara vršimo pomoću osigurača od 2[A].

Kako je snaga na sekundaru NMT 28 [VA], a nominalna snaga izabranog NMT je 30 [VA], zaključujemo da je izabrana oprema odgovarajuća.

7.5 Izbor odvodnika prenapona

Odvodnici se biraju prema stupnju izolacije mreže, odnosno koeficijenta uzemljenja mreže na mjestu ugradnje odvodnika.

Stupnjevi izolacije utvrđeni su JUS – om, a definisani su preko dvije vrijednosti:

Podnosivog 1 min. napona 50 [Hz]

Podnosivog udarnog napona 1,2/50 µs

Za napone iznad 110 [kV] (123, 245, 420 [kV]) postoje po jedan pun i više sniženih stupnjeva izolacije.

Za mrežu sa izolovanim ili kompenzovanim zvjezdištem može se koristiti snižen stupanj izolacije. ( indeks "S").

Mreže ≥ 110 [kV] obično rade sa efikasno uzemljenim zvjezdištem. Mreža je efikasno uzemljena ako je kuz 0,8 u svakoj tački mreže.

Koeficijent uzemljenja je odnos maksimalnog faznog napona nepogođenih faza pri jednofaznom zemljospoju i linijskog napona.

max ,3 3

b cuz

ra ra

U Uk

U U

= ⋅ ⋅

0 02 2

3 3

0 0

1 11

max | |;| |3 2 2

j jd d

uz

d d

z z

z zk e e

z z

z z

π π− +

− − = ⋅ + + + +

Za neuzemljene mreže, 0z → ∞ , biće:

1 1 3 1 3max | 1|;| 1| 1

2 2 2 23uzk j j

= ⋅ − − − − + − =

Za uzemljene mreže gdje je 0 dz z≈ , biće:

1 1 3 1 3max | 0 |;| 0 | 0,58

2 2 2 23uzk j j

= ⋅ − − + − + + =



Mreža naponskog nivoa 220 [kV] je mreža sa efikasno uzemljenim zvjezdištem, te usvajamo

koeficijent uzemljenja 0,8k uz = .

[ ]max 0,8 0,8 245 196nodv radU U kV≥ ⋅ = ⋅ =

Iz tabele 5., strana 174 [1], biramo tri odvodnika prenapona tipa HMM proizvođača “Minel” Beograd sa sljedećim podacima:

• Nazivni napon odvodnika. [ ]204nodvU kV=

• Minimalni naizmjenični napon reagovanja [ ]min 306reagovanjaU kV=

• Maksimalni 100% udarni napon reagovanja za talas 1,2/50 µs

[ ]max 100% 469udarnoreagovanjaU kV=

• Maksimalni udarni napon reagovanja na celu talasa [ ]max 551udarnoreagovanjanaceluU kV=

• Maksimalni preostali napon za udarne struje od 10000 [A] [ ]469preostaloU kV=

Zaštitni nivo odvodnika prenapona definiše se na sljedeći način:

[ ]100%

551max ; ; max 469;469; 469

1,15 1,15nacelu

zn preostalo

UU U U kV

= = =

Imamo i snižen stepen izolacije 245 s1, odakle dobijamo [ ] [ ]1min900 ; 395izU kV U kV= = (tabela

5.2 strana 173 [1])

min

9001,92 1,3

469iz

zas zzn

Uk k

U= = = ≥ =

Sada određujemo zaštitnu zonu:

[ ]900 469300 43,1

2 2 1500iz znU U

a v ms

− −= ⋅ = ⋅ =⋅ ⋅

gdje su:

v –brzina prostiranja talasa u jedinici vremena 300m

vsµ

=

s –strmina, koja se definiše različito u zavisnosti od naponskog nivoa, pa tako imamo:

Tabela 7.5.1. vrijednosti strmine u odnosu na naponski nivo

Un (kV) ≤ 35 110 ≥220

S (kV/s) 500 1000 1500



U nastavku ćemo izabrati odvodnik prenapona u zvjezdištu transformatora. Naime, mreža naponskog nivoa 220 [kV] je mreža sa efikasno uzemljenim zvjezdištem pa imamo snižen stepen

izolacije 245 s1, i usvajamo koeficijent uzemljenja uzk 0.35= .

[ ]kVUkU radnodv 87.8524535.0* max =⋅=≥

Biramo odvodnik prenapona tipa VOP 6ea proizvođača “Minel” Beograd sa sljedećim podacima (tabela 5.2 strana 174 [1]).

[ ][ ]

[ ][ ]

[ ]kVU

kVU

kVU

kAI

kVU

RC

preostalo

nodv

nodv

293

264

245

10

90

%100

=

==

==



8 LITERATURA

[1] Prof. dr. Ljubomir Gerić: Razvodna postrojenja-zbirka zadataka; FTN Izdavaštvo, Novi Sad, 2006.

[2] Prof. dr. Jovan Nahman i prof. dr. Vladica Mijailović: Razvodna postrojenja, Beograd 2005.

Projekat-postrojenja

Documents

Transcript of Projekat-postrojenja