Zatita signalnih i telekomunikacijskih kabela od elektroenergetskih

download Zatita signalnih i telekomunikacijskih kabela od elektroenergetskih

If you can't read please download the document

  • date post

    12-Dec-2016
  • Category

    Documents

  • view

    245
  • download

    11

Embed Size (px)

Transcript of Zatita signalnih i telekomunikacijskih kabela od elektroenergetskih

  • 10. ZATITA SIGNALNIH I TELEKOMUNIKACIJSKIH KABELA OD ELEKTROENERGETSKIH UTJECAJA I ATMOSFERSKOG PRANJENJA 10.1. Zatita TK vodova od lutajuih struja Lutajue struje nastaju obino u blizini postrojenja istosmjerne elektrovue (na dijelu mree H je napon 3 kV), kada dio vozne struje napusti tranice po kojima bi se ona trebala vratiti natrag u elektrovunu postaju (sl. 10.1.) i odluta u susjedne podzemne kovinske instalacije (npr. kabel s kovinskim platem). Do toga dolazi zato to je elektrini otpor kabela esto znatno manji od elektrinog otpora tranica. Lutajua struja tee po kabelu sve dotle dok je njegova trasa blizu tranica. im se trasa kabela pone udaljavati od njih, lutajua struja izlazi iz njega i vraa se natrag u tranice.

    Slika 10.1. Lutajue struje uz kolosijek s istosmjernom vuom Mjesto na kojemu lutajua struja ulazi u kabel naziva se katodna zona a mjesto gdje ga ponovno naputa je anodna zona. Kovinski plat kabela bit e uniten na mjestu anodne zone. Elektrokemijska korozija oituje se u dugim brazdama, te u pojavi vlanih providnih kristala na povrini kovine. Osnovni nain zatite kovinskih dijelova opreme TK vodova od elektrokemijske korozije je - njihova izolacija prema okolnom zemljitu. Tako kabeli u korozivnim sredinama moraju imati plat od plastinih masa, a kabelska kanalizacija treba biti izvedena vodotijesno. Ta vrsta zatite je pasivna. Specifini nain zatite od lutajuih struja je tzv. elektrina drenaa, tj. galvansko povezivanje anodne zone na kabelu s tranicama. Drenaa moe biti: neposredna polarizirana pojaana Prve dvije zatite su pasivne, a trea je aktivna. Specifini nain zatite od stvaranja galvanskih elemenata je tzv. katodna zatita. Ona zahtijeva primjenu vanjskog izvora istosmjerne struje, koji se pozitivnim polom vee na pomonu, tzv. rtvovanu anodu, a negativnim na kabel tako da kabel cijelom svojom duljinom ima ulogu katode. Za rtvovane anode najee se koriste obezvrijeene kovine (tranice, cijevi, odljevci i sl.) dovoljne mase da traju vie godina. Ta zatita je aktivna i prilino skupa jer zahtijeva struje i do vie desetina ampera.

  • 10.2. Zatita TK vodova od pranjenja atmosferskog elektriciteta Atmosferski elektricitet je vrsta statikog elektriciteta, koji nastaje u atmosferi. Statiki elektricitet je onaj koji miruje. Kao pojava bio je poznat ve davno. Godine 1752. Amerikanac Franklin dokazuje pokusom s djejim zmajem da je munja elektrina pojava, a godine 1758. konstruira prvi gromobran u obliku zailjene kovinske palice, koja je galvanski povezana sa zemljom. Do pranjenja atmosferskog elektriciteta dolazi u sluaju kada se dva oblaka s razliitim elektrinim nabojem priblie jedan drugome (munje oblak-oblak), odnosno kada se naelektrizirani oblak priblii zemlji (munje oblak-zemlja). Za TK vodove je opasan drugi sluaj. Oblaci su inae na vrlo razliitim visinama od zemlje, od 500 do 10 000 m. Izmeu naelektriziranog oblaka i zemlje stvara se elektrino polje ija jakost raste to se naelektrizirani oblak vie pribliava zemlji. Sve to se nae u tom elektrinom polju, dolazi pod utjecaj elektrinog naboja na oblaku. U TK vodiima koji se nau u tom elektrinom polju dolazi do podjele elektrinih naboja, pa preko izolatora nosaa i stupova teku kapacitivne struje u zemlju. I u ljudima, koji se nau u elektrinom polju izmeu oblaka i zemlje, dolazi do podjele elektrinog naboja, pa oni osjeaju odreeno nespokojstvo. Kritina visina oblaka za njihovo pranjenje je 500 do 3000 m. Tada jakost elektrinog polja izmeu oblaka i zemlje postie svoju kritinu vrijednost, po Vilsonu 30 KV/cm, odnosno 3 x 106 V/m i dolazi do stvaranja ioniziranoga kanala, tzv. lidera od oblaka pa do zemlje. Kada lider munje dosegne zemlju, dolazi do pranjenja, elektrino polje iezava, a elektrini naboj na TK vodu se oslobaa i dijeli na dva dijela koji se razilaze. Tom prilikom dolazi do oteenja TK vodova i prikljuenih ureaja. Jakost struje pranjenja iznosi od 1 do 250 KA (najee, tj. 85%, 60 KA). Pranjenje ima aperiodian karakter, pri emu vrijeme trajanja fronta vala (od nule do maksimalne vrijednosti) iznosi 1,5 do 10 ms. Promjer kanala pranjenja iznosi 3 do 60 cm, a temperatura u kanalu iznosi i do 20000 oC. Pranjenje prati optiki efekt bljesak svjetlosti - munja, koji se vidi praktino u istom trenutku kada doe do pranjenja (brzina svjetlosti co = 3 x 108 m/s. Nakon bljeska neto sporije dopire do nas akustiki efekt pranjenja - prasak (grom) (brzina zvuka v = 333 m/s). Pranjenje atmosferskog elektriciteta na TK vodove moe biti izravno ili posredno, a njegovo djelovanje moe biti:

    elektromagnetsko - inducira u vodiima u blizini mjesta udara (kao i razliitim drugim provodljivim konstrukcijama) elektrine napone i do 100 KV;

    toplinsko - zagrijava vodie kroz koje tee do temperature kaljenja, taljenja odnosno isparenja (150 do 3000 Ws);

    mehaniko - kida vodie i stupove, te rui drvee i manje kamene zgrade, odnosno dimnjake od opeke.

    10.2.1. Zatita zranih TK vodova Posljedice pranjenja atmosferskog elektriciteta na zrane TK vodove mogu biti vrlo razliite: a. na uporitima nagorijevanje uporita kidanje dijela uporita

  • prekinue, odnosno lom uporita; b. na vodovima nagorijevanje izolacije ili plata (zrani kabeli) kratki spoj izmeu vodia (zrani kabeli) taljenje vodia na odreenoj duljini (goli i izolirani). Zatita uporita S obzirom na vrstu zrane linije uporita mogu biti prizemna, zidna i krovna. Prizemna uporita obino su drvena, pa se od pranjenja atmosferskog elektriciteta tite postavljanjem gromobrana. Gromobrani se obino izrauju od jednoga komada pocinane trake 4x30 mm, iji se jedan kraj zailji i postavi tako da nadvisi vrh stupa za 10 do 15 cm, a drugi pravocrtni, bez zavoja, spusti niz uporite i u zemlji napravi 5 do 6 zavoja promjera 1 m, ili se vijugavo isprui po rovu (sl. 10.2.).

    Slika 10.2. Postavljanje gromobrana na stup Gromobran se ne postavlja na svako prizemno uporite, nego samo na ona koja su posebno izloena, a takvim se smatraju: svako uporite na kojemu je ve dolo do atmosferskog pranjenja; ona kod promjene pravca; kod promjene presjeka vodova; kod prelaska zranih vodova na kabel (izvodna uporita); ispitna uporita; svako 10. do 15. uporite u ravnici. Zidna i krovna uporita obino su od eljeza, a budui da se nalaze na izloenim mjestima na zgradama, sama po sebi predstavljaju gromobrane. Zato ih radi zatite od pranjenja atmosferskog elektriciteta treba uzemljiti. Otpor uzemljenja gromobrana ovisi o specifinom otporu tla i iznosi: za < 250 m Rz < 20 za > 250 m Rz < 8% Zatita vodova Goli zrani vodovi tite se od pranjenja atmosferskog elektriciteta prikljuivanjem na njih prenaponskih odvodnika u odreenim razmacima. To su zapravo iskrita kojima je jedna elektroda spojena s vodom a druga sa zemljom.

  • Izolirani vodovi u zranom kabelu mogu se tititi kao i goli s prenaponskim odvodnicima, s tim da kovinsko nosivo ue bude uzemljeno svakih 200 m, a kovinski ekran, odnosno plat na krajevima dionice (sl. 10.3.).

    Slika 10.3. Uzemljenje nosivog ueta i ekrana zranog kabela

    10.2.2. Zatita podzemnih TK vodova Posljedice pranjenja atmosferskog elektriciteta na podzemne TK vodove mogu biti razliite: udubljenja plata; proig kovinskih pokrova; proboj izolacije; prekid vodia; taljenje vodia. Kada doe do pranjenja i munja udari u zemlju, ako je otpor tla manji ( = 10 do 100 m), struja se dijeli u vie pravaca. Ako je tlo pijesak ili stijena ( > 1000 m), ono se pod udarom munje topi i stvaraju se kanali do kabela. Tako nastaju kremene palice (u narodu nazvane vraje palice). Od jednog pranjenja mogu na kabelu nastati oteenja na vie mjesta (i do 20). Obino vie stradaju simetrini kabeli, dok na nesimetrinim kabelima dolazi do znakovitih oteenja (deformacija parice /tube/, dotik unutarnjeg i vanjskog vodia). Obino vie stradaju oni vodii koji su blie povrini zemlje. Razlikuju se normalna zatita, koja se provodi pri polaganju podzemnih kabela, te posebna zatita u sluaju vee izloenosti pranjenju atmosferskog elektriciteta (vii predjeli, krevit teren i sl.). Normalna zatita

    paljivo trasiranje: izbjegavanje blizine zatega stupova podzemne mree i usamljenog drvea. Ako se kabeli polau pokraj drvea, valja voditi rauna o tome da ono titi kabele od izravnog pranjenja na odreenoj udaljenosti (zatitna zona), ali se kabel ne smije polagati ni previe blizu, jer moe doi do preskoka munje iz korijena drvea.

    opasivanje usamljenog drvea (ili skupine drvea) s uzemljenim zatitnim vodiem;

    spajanje kabelskog plata i armature u svakom nastavku;

  • uzemljenje kabelskog plata barem svakih 2 km. Posebna zatita bolja provodljivost (manji otpor) plata i armature (bakar, aluminij); vea probojna vrstoa (deblja pojasna izolacija); polaganje zatitnih vodia iznad kabela u zemlji (sl. 10.4.).

    Slika 10.4. Polaganje zatitnih vodia iznad kabela u zemlji Nije vrlo efikasno, ali je jeftino, pa se esto koristi za vee duljine ako je vjerojatni broj oteenja kabela od pranjenja na 100 km duljine pri 20 olujnih dana u godini vei od doputenog.

    10.2.3. Zatita ureaja prikljuenih na TK vodove Openito se moe rei da su TK vodovi mnogo manje osjetljivi na velike napone i struje, nego ureaji koji su prikljueni na njih. Naime, TK vodovi imaju vrlo visoku izolaciju i probojnu vrstou i homogeni su, dok su ureaji nehomogeni i sadre vie elemenata koji su vie ili manje osjetljivi na velike napone i struje. Ureaji obino imaju vlastitu zatitu, ali je ve uobiajeno da se bez obzira na zatitu ureaja na samom prijelazu s TK voda na ureaj postavlja posebna zatita, koja se realizira pomou elektrinih osiguraa - naponskih i strujnih. Minimalna zatita obavlja se postavljanjem odvodnika prenapona, iji je radni napon dvaput manji od ispitnog napona ureaja (sl. 10.5.).

    Slika 10.5. Minimalna elektrina zatita TK ureaja Elektrini osigurai Elektrini osigurai su naprave koje slue tomu da prevelike napone odvedu u zemlju (naponski), odn