PREKOSTRUJNA ZASTITA - Sklopna Tehnika i Zastita

1. Prekostrujna zaštita Postoji radi eliminacije nenormalnih pogonskih stanja u električnim mrežama. Postoje dve vrste opasnih pogonskih stanja: • •

preopterećenje vodova; kratki spojevi i zemljospoj.

U odnosu na napon postoji još jedna vrsta kvara, a to je prekid nule, jedne ili više faza.

Ispravno delovanje prekostrujne zaštite zavisi od nekoliko elemenata: 1. Pouzdanost delovanja zaštite: verovatnoća da se kvar sigurno isključi, bilo osnovnom bilo rezervnom zaštitom.

Slika 1.

2.

Selektivnost: a. da bude isključen samo deo mreže u kvaru; b. da pri tome to bude što manji deo mreže; c. ako zakaže osnovna mora reagovati prethodna zaštita (gledano u smeru toka energije);

Slika 2. 1

Usled mogućnosti nastanka kvara k2 ili k3 postavlja se zaštita na obe strane vodova, a da bi oni ispravno radili moraju se postaviti usmerni organi (releji). Na taj način se može obezbediti selektivnost i pri navedenim kvarovima, odnosno da se izdvoje samo vodovi u kvaru dok napajanje potrošača ostaje neprekinuto. 3. Brzina delovanja zaštite: mora obezbediti da struja ni dinamički ni termički ne ošteti štićene delove mreže. IKS ≤

I1s , t

⎛ I1s ⎞2 tmax ≤ ⎜I ⎟ ; ⎝ KS⎠

tzašt≤tmax.

Gde je: IKS – vrednost struje kratkog spoja; I1s – vrednost struje koju vod trpi tokom jedne sekunde bez oštećenja; tmax – maksimalna vrednost vremena za koje zaštita mora da reaguje; tzašt – normalno vreme prorade zaštite. 4. Osetljivost: osobina da zaštita uvek isključi kratak spoj, ali da ne isključi preopterećenje. Definiše se pomoću koeficijenta osetljivosti kos. kos =

IKSmin mI⋅Ipr

gde je: IKSmin – minimalna struja kratkog spoja; mI – prenosni odnos strujnog transformatora; Ipr – struja prorade releja. 5. Stabilnost: bez obzira na stanje mreže i promene u mreži relej mora da reaguje u trenutku nastanka kvara. Ovo dosta zavisi od održavanja, koje je propisano proizvođačkim uputstvima za upotrebu opreme. 6. Jednostavnost: postoji nekoliko vrsta zaštite, povećanje složenosti uređaja smanjuje njegovu pouzdanost. 7. Ekonomičnost: Da su mali investicioni i eksploatacioni troškovi, kao i troškovi neisporučene energije. Ovde se pojavljuju kontradiktorni zahtevi, jeftin rele i mali eksploatacioni troškovi.

1.1 Tipovi prekostrujnih zaštita 1.1.1. Vremenski nezavisna zaštita Zove se još i elektromagnetni okidač. Koristi se kao osnovna ili rezervna zaštita od KS i rezervna zaštita od preopterećenja u radijalnim mrežama.

2

Slika 3.

Zaštita od Kratkospojna Sa vremenskim preopteretivosti zaštita članom Tabela 1. Oznake prekostrujnih zaštita

Slika 4. Funkcionalna šema prekostrujne zaštite Struje podešavanja releja: za mešovitu potrošnju Ipr = za motorne pogone Ipr =

(1÷2)Iradnomax 0.8mI

(3÷6)Iradnomax 0.8mI

1.1.2. Vremenski zavisna zaštita Predstavlja dobar vid zaštite. Dopušta veće opterećenje neko vreme, ali kraće od vremena potrebnog da strada izolacija. Predstavlja dobru zaštitu od preopterećenja. Struja prorade zaštite se određuje kao Ipr =

(1.2÷1.8)Iradnomax mI 3

Slika 5. Topljivi osigurači Komutacioni uređaji za jednokratnu upotrebu Prvenstveno služe za zaštitu od kratkog spoja, ali se mogu koristiti i za zaštitu (lošu) od preopterećenja. Poseduju fiksnu karakteristiku ali temperaturno zavisnu, što je prikazano na slici 6. Izvode se kalibrisanom žicom ili trakama koje usled velike struje pregore. Električni luk se gasi kvarcnim peskom. Kvarcni pesak odvodi toplotu sa luka i povećava površinu hlađenja luka. Osigurači za veće struje se prave od bakarne trake koja je prekinuta i čiji se krajevi povezuju olovom. Olovo se na visokoj temperaturi topi i osigurač prekida struju.

Slika 6. Nazivne veličine osigurača: 1. 2. 3. 4.

Nominalna struja postolja i umetka (Inosigurača=In0); Nominalni napon (Un); Vremenska karakteristika (slika 6); Struja isključenja osigurača (Iiso) - Najveća struja koju osigurač može da prekine a da ne eksplodira; 5. Temperaturna kompenzacija osigurača – uticaj temperature okoline (slika 6); 6. Maksimalna jednočasovna struja – maksimalna struja koji osigurač može da vodi Imax1h> tokom jednog sata a da ne pregori. In0 = 1.3÷1.6 7. Minimalna jednočasovna struja – minimalna struja pri kojoj će osigurač da pregori u 4

toku jednog sata. In0 =

Imin1h< 1.6÷2.1

Navedene veličine u tačkama 6 i 7 imaju prilično veliki raspon, tako da je osigurač loša zaštita od preopterećenja. Vreme reagovanja je jedan sat dok je vremenska konstanta npr. kabela koji se štiti reda veličine 20 minuta. Pravila za izbor osigurača: Generalni pristup: In0≥(1.1÷1.25)Imaxradno. Ipol Pristup okrenut više ka potrošnji (motorima): In0 ≥ k ; kpol uzima vrednosti (1.5÷2) ako je u pol

pitanju težak zalet duži od 10 sekundi, ili kpol=2.5 za brzi zalet.

2. Mehaničke sklopne naprave Rastavljači, sklopke, prekidači. U daljem tekstu će biti reči o sklopkama. Predviđene su da uspostavljaju i prekidaju nominalnu struju potrošača. Instalacijske sklopke treba da imaju preopteretivost 2In potrošača, dok su motorne sklopke robusnije i imaju preopteretivost (5÷10)In. Mehaničke sklopne naprave imaju mehaničke delove i oni treba da obezbede dobar pritisak na kontaktima. Pokretanje kontakata može biti: ručno, mehanički, elektromagnetno i pneumatski. Mehaničke sklopne naprave, bez obzira na način upravljana se obično nazivaju relei. Ako je pokretanje kontakata elektromagnetno tada je reč o elektromagnetnoj sklopnoj napravi. Sklopka upravljana elektromagnetom se naziva kontaktor. Kontakti kontaktora imaju dva stanja: uključeno i isključeno. Obično jedan organ uključuje a drugi isključuje kontakte. Kontakti koji prekidaju glavno strujno kolo nazivaju se glavni kontakti. Kontakti koji samo prenose informaciju o trenutnom stanju glavnih kontakata nazivaju se pomoćni kontakti. Kontaktori mogu da budu tropolni i četvoropolni (prema broju glavnih kontakata). Prema načinu gašenja luka mogu biti sa i bez komore za gašenje luka. Prema vrsti pobudne struje mogu biti na jednosmernu struju (24V, 48V, 110V) ili na naizmeničnu struju (65V, 110V, 220V, 380V,...). Magnetno jezgro se najčešće pravi od punog materijala ali može da se pravi i od limova. Podela kontaktora prema nameni: • • • • •

prekidački kontaktori; dizalični kontaktori (rade i pri naponu 0.85Un); za manipulaciju kondenzatorskim baterijama (imaju dodatne otpornike za pražnjenje); pomoćni kontaktori (umnožavaju pomoćne kontakte); kontaktori u S izvedbi (ne izazivaju požar u eksplozivnoj sredini).

Osobine kontaktora: •

nisu skupi; 5

• • • • • •

omogućavaju veoma različite međusobne zavisnosti; mogu se koristiti i na niskom i na visokom naponu (radne struje se kreću u granicama do 630A, ređe do 1000A). pojačavač – omogućuje da se malim pobudnim strujama uključuju velike radne. Taj odnos se kreće od 1:10 do 1:1000. broj operacija uključenje-isključenje se meri nx10000000 za mehanički deo, za same kontakte je to 1000000 manipulacija; učestanost manipulacija ide do nekoliko hiljada u toku jednog sata; zauzimaju mali prostor.

Šematski prikaz je dat na slici 7, dok su na slici 8 dati tipovi kontakata.

Slika 7

Slika 8. Oznake kontakata su prikazane na slici 9.

6

Slika 9. Kod pomoćnih kontakata prva cifra iznačava broj kola (petlje), a druga cifra vrstu pomoćnog kontakta (1,2 – mirni kontakti, 3,4 – radni, 5,6 – mirni sa vremenskim zatezanjem, 7,8 – radni sa vremenskim zatezanjem). Neparnim brojem se iznačava ona strana kontakta koja je pod naponom kada je kontakt otvoren (strana sa koje dolazi napajanje). Primer: Puštanje u rad trofaznog asinhronog motora sa kratkospojenim rotorom, uz mogućnost izbora smera njegovog obrtanja, vrši se pritiskom na jedan od tastera T1 ili Td, dok se njegovo zaustavljanje ostvaruje pritiskom na taster Ti. Prikazati upravljačku šemu ovog motora.

7