PZ2_EIMS[1]

UNIVERZITET U SARAJEVU ELEKTROTEHNIKI FAKULTET SARAJEVO

- PROJEKTNI ZADATAK 2 -

IZRADA I KOMPLETIRANJE PROJEKTA ELEKTRINIH INSTALACIJA NISKOG NAPONAELEKTRINE INSTALACIJE I MJERE SIGURNOSTI- ETF EEI EIMS 3530 -

Mentor: Vanr.Prof.Dr. Alija Muharemovi

Studenti: Ahmed Pleh Damir Nikoli Sarajevo, 10.12.2008.

14792 14590


SADRAJ:

2

OPIS PROJEKTNOG ZADATKA PRORAUN PRORAUN STRUJA KRATKIH SPOJEVA Vrste kvarova i posljedice Odreivanje struja kratkog spoja Proraun struje kratkog spoja impedansna metoda Pojednostavljena metoda prorauna struje kratkog spoja PRORAUNI OTPORA UZEMLJIVAA Tipovi uzemljivaa Osnovne karakteristike uzemljivaa ODABIR STATIKOG UREAJA ZA BEZPREKIDNO NAPAJANJE POMONI IZVORI ELEKTRINE ENERGIJE SISTEMI ZA BESPREKIDNO NAPAJANJE PRIORITETNIH POTROAA Topologije UPS ureaja Backup topologija UPS-stabilizator Baterije za UPS ureaje NAIN ELIMINIRANJA VIIH HARMONIKA

3 4 4 4 5 6 8 10 10 12 21 21 21 22 22 24 25 28

2


OPIS PROJEKTNOG ZADATKA: IZRADA I KOMPLETIRANJE PROJEKTA ELEKTRINIH INSTALACIJA NISKOG NAPONA Da bi se radi sigurnosti kako ljudi tako i instalacija pravilno odabrali elementi niskonaponske instalacije potrebno je raditi i odgovarajue tehnicke proraune kojima se dokazuje opravdanost odabranih elemenata , njihove lokacije, sigurnost u toku eksploatacije itd. U ovome projektnom zadatku e se dati principi prorauna elemenata elektrinih instalacija sa aspekta primjene vaeih propisa i uobiajene tehnike prakse. Prorauni koji e se detaljno obraditi:

proraun struja kratkih spojeva: Dati osnovne predpostavke o proraunu kratkih spojeva. Efektivna vrijednost udarne struje kratkog spoja. Impedanse elemenata mree - transformatori, zrani vodovi, sabirnice.... Maksimalna i minimalna struja kratkog spoja. itd. prorauni otpora uzemljivaa: Dati osnovne vrste uzemljivaa i proraune njihove prelazne otpornosti. Uzeti proraun TS 10/0.4 kV sa specifinim otporom 500 m. Uzeti proraun zgrade temeljni uzemljiva, uzemljiva TS, itd. odabir statikog ureaja za besprekidno napajanje: Agregati, akumulatorske baterije. Osnovni dijelovi UPS-a. Projektiranje sistema za besprekidno napajanje. itd. nain eliminiranja viih harmonika: Filteri za eliminiranje viih harmonika. itd.

Graficka obrada elemenata e biti uraena u skladu sa uobiajenom tehnikom praksom te e tehnika dokumentacija biti uraena u skladu sa trenutno vaeim propisima i standardima, a to su: Zakon o graenju FBiH, Zakon o prostornom ureenju FBiH, BAS IEC 60364-4-41 Edition 3.2: 2000, BAS IEC 60364-4-43 :2000, Pravilnik o tehnikim normativima za elektrine instalacije niskog napona, Pravilnik o tehnikim normativima za zatitu niskonaponskih mrea i pripadnih TS, odgovarajuce preporuke ( npr Elektrodistribucije , ...). 3


PRORAUNPRORAUN STRUJA KRATKIH SPOJEVA Vrste kvarova i posljedice Kvarovi u mreama niskog napona mogu biti: -

-

spoj faza zemlja spoj faza faza (esto preraste u trofazni kvar) trofazni kvar

Do zemljospoja dolazi preko elektrinog luka uspostavljenog u vazduhu na slobodnim putevima mimo dijelova postrojenja ili preko spoljnih povrina izolatora, usljed proboja kroz mehaniki ili termiki oteen izolator, usljed mehanikog oteenja podzemnih kablova i nadzemnih vodova ili kao posljedica naruavanja izolacije unutar elemenata postrojenja. Luk u vazduhu izmeu faznih provodnika i uzemljenih dijelova uspostavlja se obino kao posljedica prethodnog impulsnog pranjenja usljed atmosferskih prenapona, kao posljedica zaprljanja izolatora, njihanja ili prekida faznih provodnika, kao i posrednog dodira preko stranog tijela. Posljedice ove vrste kvara su: oteenje izolacije topljenje provodnika poari i opasnost po ivot ljudi

Do spoja faza faza dolazi zbog snienja izolacionih mogunosti izolatora. Ovaj kvar moe nastati zbog dejstva unutranjih prenapona u mrei, prilikom komutacija ili nakon zemljospoja u nekom drugom dijelu mree. Oteeni izolatori moraju se smatrati defektnim mjestima, koja e ranije ili kasnije, dovesti do zemljospoja. Posljedice ove vrste kvarova su: deformacije sabirnica visoko oteenje izolacije zbog poveanja temperature i poveenja Dulovih gubitaka eksplozije kablovskih glava

-

U ostalim dijelovima mree ili u susjednim mreama moe doi do: pada napona u vremenu do iskljuenja kvara iskljuenja dijela mree, zavisno od konfiguracije i nivoa zatitne opreme 4


-

-

dinamike nestabilnosti i/ili gubitka sinhronizma maina smetnji u kontrolnim i nadzornim kolima

Odreivanje struja kratkog spoja U niskonaponskim distributivnim mreama (0,4kV) izvodi se direktno uzemljenje tako da se neutralne take svih energetskih transformatora 20(10)/0,4kV vezuju direktno na radno uzemljenje postrojenja. Radno uzemljenje postrojenja se, po pravilu, povezuje sa zatitnim uzemljenjem (zdrueno uzemljenje), a izuzetno se izvodi i kao posebno uzemljenje. Struja kratkog spoja je ona struja koja za vrijeme trajanja kratkog spoja tee na mjestu kvara. U jednostavnim kolima koja sadre izvor sa konstantnom izmjeninom snagom, spojni vod i prekida, struja kratkog spoja zavisi od impedanse kola:

ZKS =gdje je:

( R) + ( X)2

2

R suma svih aktivnih otpora u kolu x suma svih reaktivnih otpora u koluZK S A

ZP

B

Slika 1Veliina i oblik struje kratkog spoja ovisi od udaljenosti mjesta kvara od izvora napajanja. Mjesto kvara daleko od generatora (IK< 2In) Ovo je vrlo est sluaj. Ako je napon oblika e = Esin( t + ) struja kratkog spoja se sastoji od dvije komponente, izmjenine i istosmjerne. izmjenina komponenta iac = E sin ( t + ) ZKS

- ugao odreen vremenskom razlikom poetka kvara i nule napona istosmjerna komponenta idc = t E sin e L ZKS R

5


Istosmjerna komponenta struje kratkog spoja zavisi od ugla , a nivo njenog opadanja proporcionalan je odnosu R/L. U mreama niskog napona razlikuju se:

-

Trajna struja kratkog spoja IK. IK je efektivna vrijednost izmjenine komponente struje koja ostaje nakon zavretka prelaznog procesa. U ' IK = I'K = (kA) ZKS Poetna izmjenina struja kratkog spoja IK. IK je efektivna vrijednost izmjenine struje kratkog spoja u trenutku pojave kratkog spoja. Udarna struja kratkog spoja Iud. Ova struja je mjerodavna za dinamika naprezanja. Iud = k 2 I'k' (kA)

-

gdje se faktor k odreuje iz dijagrama k = f(R/X ili R/L) Mjesto kvara u blizini generatora (IK > 2In) Kada je kvar u neposrednoj blizini generatora koji napaja kolo, promjene impedanse generatora, u ovom sluaju dominantne impedanse, priguuju struju kratkog spoja. Proraun struje kratkog spoja impedansna metoda Trofazni kratki spojZ L

Z L Z L

Slika 2 Kvar je zahvatio sve tri faze. Struja kratkog spoja je U/ 3 IKS3 = ZKS gdje je U linijski napon. Prilikom raunanja uzima se 3-5% vei napon od radnog. 6


Izraunavanje struje u ovom sluaju zahtijeva raunanje samo ZKS, koja se sastoji od svih redno vezanih impedansi kroz koje tee struja IKS od generatora do mjesta kvara. ZKS = gdje je:

( R) + ( X)2

2

R suma svih redno vezanih aktivnih otpornosti X suma svih redno vezanih reaktivnih otpornosti

Generalno, trofazni kratki spoj izaziva najvee struje kvara. Izraunavanje struje IKS3 vrlo je bitno za izbor opreme. Dvofazni kratki spoj (bez kontakta sa zemljom)ZL

Z

K

S

U Z

L

L

Z

K

S

Slika 3 U ovom sluaju je: U 2ZKS Ovo je kvar izmeu dvje faze, napajan linijskim naponom Ul. U ovom sluaju, struja kratkog spoja IKS2 je manja nego kod trofaznog kratkog spoja: IKS2 = IKS2 = U 3 = IKS3 = 0,86 IKS3 2ZKS 2

Kratki spoj faza nula (bez kontakta sa zemljom)ZL

Z

K

S

Z

L n

U

f

Z

L n

Slika 4 U ovom sluaju je: IKS1 = U/ 3 ZKS + Zln

7


Ovo je kvar izmeu faze i nultog vodia, napajan faznim naponom Ul/ 3 .

Zemljospoj faza zemljaZL

Z

K

S

U

f

Z Zo

o

Slika 5 U ovom sluaju, struja kratkog spoja e biti: IKS0 = U/ 3 ZKS + Z0

Pojednostavljena metoda prorauna struje kratkog spoja Odreivanje struje jednopolnog kratkog spoja na ovaj nain unosi greku ne veu od 5%. Ova metoda je dozvoljena za upotrebu poto su rezultati uvijek na strani sigurnosti, tj izraunata struja kratkog spoja je uvijek manja od stvarne struje kratkog spoja. C U IK = 3 ZKS gdje je: IK najmanja struja jednopolnog kratkog spoja u A C faktor 0,95 zbog zanemarenja otpora npr. sabirnica,stezaljki, prekidaa i sl. ZKS - ukupna impedansa petlje u , a predstavlja sumu impedansi- napojne mree ZLQ

- transformatora ZT- voda Impedansa mree je: ZLQ = 1,1 U 2 U SKn 106 (/fazi)

gdje je: U linijski napon U U U Skn Skn S kn poetna snaga kratkog spoja u MVA Impedansa mree se moe zanemariti ukoliko je SKn>100MVA 8


Impedansa transformatora ZT je: ZT = gdje je: u napon kratkog spoja u % UT -- pogonski napon transformatora u kV ST -- snaga transformatora u MVA Aktivni i prividni otpor voda treba raunati za svaki sluaj posebno. Pri proraunu se induktivni otpor kabela, vieilnih i jednoilnih vodova do 70 mm2 u instalacijskim cijevima moe zanemariti pa je RL = ZL, dok se induktivni otpor nadzemnog voda ne smije zanemariti. Omski otpor se odreuje za 800C. l r= 1,24 (/km fazi) S RL = r l 10 3 (/fazi) XL = x l 10 3 ZL = z l 10 3 (/fazi) (/fazi)2 u UT 100 ST

(/fazi)

l duina voda u m - specifina provodnost pri 200C u m/mm2 s presjek voda u mm2 1,24 faktor zbog poveenja temperature r omski otpor voda u /km pri 800C x induktivni otpor voda u /km z impedansa voda u /km, z = r2 + x2

9


PRORAUNI OTPORA UZEMLJIVAA Tipovi uzemljivaa Prema standardu moe se izvriti razvrstavanje tipova uzemljivaa po: materijalu od kojeg su izraeni, nainu izvoenja uzemljivaa, sredini u koju se polae i obliku uzemljivaa. Po materijalu od kojeg su izgraeni uzemljivai mogu biti: cijevi ili ipke (tapovi) (cjevasti) trake ili ice (trakasti) ploe (ploasti) armature u betonu metalne vodovodne cijevi. Metalne vodovodne cijevi mogu se upotrijebiti kao dodatni uzemljivai i ako su vodomjeri premoteni. Za premotenje vodomjera moraju se koristiti: kalaisano bakarno ue 16 mm, kalaisano elino ue 25 mm ili pocinana elina traka 60 mm najmanje debljine 3 mm. ostale ukopane konstrukcije Po nainu izvoenja tipovi uzemljivaa su: horizontalni (povrinski) uzemljivai. To su uzemljivai sastavljeni od horizontalno poloenih provodnika koji su ukopani u tlo na manjoj dubini (obino 0,5 do 1 m). Horizontalni uzemljivai mogu biti mreasti, zrakasti, u vidu prstenova i kao kombinacija tih oblika. vertikalni (dubinski) uzemljivai. To su uzemljivai sastavljeni od jednog ili vie tapnih uzemljivaa koji su pobijeni vertikalno u tlo i meusobno povezani. Duina tapova je obino 1 m do 5 m, a moe da bude i vea kada su nii slojevi tla bolje provodni od povrinskih. kosi uzemljivai. To su u osnovi tapni uzemljivai koso pobijeni u tlo. Tipovi uzemljivaa po sredini u koju se polau mogu biti: uzemljivai u tlu. Nain i dubina polaganja uzemljivaa u tlo mora biti takva da suenje i zamrzavanje tla ne poveaju otpornost uzemljenja iznad utvrene vrijednosti. Kada se uzemljivai nalaze direktno ukopani u stijene i ljunak prelazna otpornost je velika. U takvim sluajevima oko uzemljivaa se mora staviti provodljivi sloj zemlje. temeljni uzemljiva. On se ugrauje u spoljne zidove temelja objekta u obliku zatvorenog prstena, tako da preko betona, u kome se nalazi, ima direktan spoj sa zemljom. Traka se mora postaviti na "kant" (nasatice) i zaliti u donji sloj betona najmanje 300 kg cementa po m betona. Minimalna debljina betona izmeu uzemljivaa i zemlje iznosi 10 cm. Prema definiciji temeljni uzemljiva je uzemljiva poloen u beton koji je po velikoj povrini u dodiru sa tlom, ili armiranobetonska konstrukcija u tlu. Temeljni uzemljiva je jednostavan, efikasan i ekonomian uzemljiva. Najvea mu je prednost to se uzemljiva nalazi u betonu koji ga titi od korozije, pa je vijek trajanja ovog uzemljivaa praktino neogranien. Da 10


bi temeljni uzemljiva bio propisno izveden i odgovorio svojoj namjeni, pri projektovanju i izgradnji objekta neophodna je saradnja i usklaenost dinamike izvoenja radova od strane graevinara, elektriara i izvoaa drugih instalacija. Uslovi za izvoenje temeljnog uzemljivaa su: Za izvoenje temeljnog uzemljivaa koristi se vrue pocinkovano puno okruglo eljezo prenika najmanje 10 mm, ili elina traka presjeka 100 mm, ali ne tanja od 3 mm. BAS IEC 60364-5-54AMD1 (2000) Temeljni uzemljiva se ugrauje u spoljanje zidove temelja objekta u obliku zatvorenog prstena, a kod veih objekata uzemljiva se ugrauje i u poprene unutranje zidove temelja objekta. Na mjestu zatvaranja prstena vri se preklapanje uzemljivaa u duini od najmanje 1 m, a zatim se traka (okruglo eljezo) bez prekida polae do glavnog prikljuka za uzemljenje. Na mjestu preklapanja dovoljno je da se kao spoj koristi eljezna ica prenika najmanje 2 mm na duini od najmanje 150 mm. Treba izbjegavati nastavljanje uzemljivaa. Kod veih objekata, gdje je nastavljanje nemogue izbjei, treba koristiti zavarivanje ili standardni spojni materijal. Temeljni uzemljiva mora da ima direktan kontakt (preko betona) sa tlom. Zato izmeu temeljnog uzemljivaa i tla ne smije da bude izolacije objekta od vlage. Temeljni uzemljiva se ugrauje u sloj betona tako da izmeu uzemljivaa i tla ovaj sloj bude debljine najmanje 10 cm, to se obezbjeuje koritenjem posebnih nosaa ili polaganjem uzemljivaa pri vrhu temeljne eline konstrukcije. Traka se mora postaviti na "kant" i zaliti u donji sloj betona sa najmanje 300 kg cementa po m betona. Sa temeljnog uzemljivaa treba blagovremeno izvesti potreban broj prikljuaka (zemljovoda), a prije svega : prikljuak (jedan ili vie) za vezu sa glavnim prikljukom (sabirnicom) za uzemljenje prikljuak za vezu sa gromobranskom instalacijom prikljuak za vezu sa uzemljivaima bliskih susjednih objekata (eventualno) Za vee objekte, kod kojih preovladava armiranobetonska konstrukcija, kao temeljni uzemljiva moe se koristiti metalna konstrukcija objekta ili se temeljni uzemljiva izvodi posebno. U sluaju da se armiranobetonska konstrukcija temelja koristi kao temeljni uzemljiva, postupa se na slijedei nain: bira se najmanje jedna armaturna ipka betonskog eljeza (obino pri vrhu "rotilja" temeljne eljezne konstrukcije) koja mora da bude poloena u vidu neprekinutog prstena u spoljanje i poprene zidove objekta. Neprekidnost i dobra galvanska veza obezbjeuje se, po pravilu, elektrinim zavarivanjem na ovaj uzemljiva se zatim zavaruju armaturne ipke stubova, koji se koriste kao spusni provodnici gromobranske instalacije, a sa njih moe da se izvri prikljuenje i na glavni prikljuak (sabirnicu) za uzemljenje. Pri tome svi odvodi moraju da se veu za ipku koja se koristi kao temeljni uzemljiva. Kod armiranobetonskih konstrukcija objekta, kada se temeljni uzemljiva izvodi posebno, preko "rotilja" gvozdene konstrukcije, u spoljanje i poprene 11


zidove temelja polae se poseban uzemljiva u vidu neprekinutog prstena. Uzemljiva se na vie mjesta vezuje za gvozdenu konstrukciju ( najbolje zavarivanjem ). Sa uzemljivaa se preko standardnog ukrsnog komada izvodi prikljuak na glavni prikljuak za uzemljenje. Otpornost rasprostiranja temeljnog uzemljivaa moe priblino da se izrauna prema izrazu: 0,44 R -------- = ---------- () 2D S gdje R S D su: otpornost rasprostiranja temeljnog uzemljivaa () specifina elektrina otpornost tla (m) povrina uzemljivaa zgrade (m) prenik ploe (m) iste povrine kao (S) uzemljivaa zgrade

Tipovi uzemljivaa po obliku: zrakasti ( ugao izmeu dva susjedna zraka ne smije, zbog meusobnog uticaja, biti manji od 60) prstenasti mreasti kombinovani uzemljivai. Efikasnost uzemljenja zavisi od lokalnih uslova terena i treba predvidjeti jedan ili vie uzemljivaa, zavisno od terena i vrijednosti otpora tla. Vrijednost otpornosti uzemljenja se mjeri ili rauna. Osnovne karakteristike uzemljivaa Velicina struje koja protice kroz zemljovod do uzemljivaca i kroz sam uzemljivac ovisi o nacinu uzemljenja neutralne tacke mree. Prolaskom struje kroz uzemljivac u zemlju povrina zemlje dolazi pod napon (naravno da to vrijedi i za slojeve ispod povrine, ali su za zatitu bitne prilike na povrini), pa izmedu pojednih tacaka vlada razlika potencijala, kao to je prikazano na slici u uvodnom dijelu. Osnovne su karakteristike uzemljivaca otpor rasprostiranja, maksimalan potencijal uzemljivaca u postrojenju i maksimalan potencijal na povrini zemlje unutar ili izvan postrojenja. Otpor rasprostiranja uzemljivaca ovisi o specificnom elektricnom otporu zemlje, te dimenzijama i izvedbi uzemljivaca. Otpor rasprostiranja uzemljivaca u homogenoj zemlji moe se, u opcem slucaju, odrediti pomocu izraza:

gdje je:

specificni elektricni otpor tla (m), k koeficijent ovisan o geometriji uzemljivaca (m1).

Otpor uzemljivaca neposredno ovisi o specificnom elektricnom otporu tla. Zbog toga je potrebno ovu velicinu to tacnije fizikalno poznavati, kako bi se prilikom mjerenja, a zatim i proracuna izbjegle moguce greke. Preuvelicavanjem specificnog elektricnog otpora tla dobijaju se nepotrebno veliki i skupi uzemljivaci, dok se sa suvie malim specificnim elektricnim otporom 12


dobivaju uzemljivaci koji ne pruaju dovoljnu sigurnost od napona dodira. Srednje vrijednosti specificne elektricne otpornosti tla koje se usvajaju pri projektiranju sistema uzemljenja postrojenja nazivnog napona do 110 kV navedene su u tabeli.

Tabela 1: Vrijednosti specifine elektrine otpornosti tla Izraunavanje otpora rasprostiranja nekih pojedinanih uzemljivaa. tapni (cjevasti) uzemljiva

Trakasti uzemljiva (traka d

PZ2_EIMS[1]

Documents

Transcript of PZ2_EIMS[1]