UZEMLJENJE i Vrste Uzemljenja..,

Javna ustanova Mješovita srednja škola Gračanica Elektrotehničar energetike

MATURSKI RAD TEMA: Uzemljenje i vrste uzemljenja Predmet: Elektroenergetska postrojenja

Mentor: Bukvić Vildana, dipl. ing. el.

Maturant: Armin Subašić

Gračanica, 2013. god.

SADRŽAJ

UVOD

2

Svaki sistem zaštite od dodirnog napona uzima u obzir zemlju kao provodnik. U tom posmatranju uvijek se kao ograničenje uzima jedna staza struje kroz zemlju između dvije elektrode, tako da se pojam zemlje svodi na provodnik koji je „izrađen“ od zemlje i nazivamo ga geološkim provodnikom ili skraćeno zemljom. Vezu zaštićenog prijemnika sa zemljom, tj. geološkim provodnikom nazivamo uzemljenjem. Svako uzemljenje ima tri osnovna dijela i to: •

zemljovodni provodnik,

•

uzemljivač i

•

geološki provodnik.

3

1. UZEMLJENJE U RASKLOPNOM POSTROJENJU

1.1. Općenito o uzemljenju i podjela uzemljenja Uzemljenje je zaštita strujnog kruga od prevelike struje koja može nastati udarom munje ili se koristi s namjerom kratkog spajanja, kako bi se živa bića zaštitila od strujnog udara. Naziv dolazi od toga, jer se uzemljeni vod spaja direktno sa zemljom, dakle svodi se na električni potencijal zemlje. Izvodi se direktnim spajnjem vodiča i zemlje (kratkim spojem vodiča i zemlje) sa što manjim otporom kod primjene zaštite živih bića. Kod radova na naponskim postrojenima se isključuje dovod struje korištenjem rastavljača, a uzemljenje je dodatna zaštita, ukoliko dođe do neželjenog spajanja rastavljača. Osigurač se ne smije stavljati na vod, koji je uzemljenje, jer bi njegovim pregaranjem uzemljenje postale neefektivno. Osigurač se, kao dodatna mjera zaštite, može staviti prije ili poslije uzemljenja u uzemljene vodove same. Kod zaštite od prenapona, koji može nastati udarom munje, koriste se prenaponski odvodnici, koji su direktno spojeni sa uzemljenjem. Ukoliko dođe do prenapona, klizne struje sa vanjske strane probiju kroz zrak put u uzemljenje (iskre ili korona), te se višak napona odvede u zemlju. Svođenjem potencijala vodiča na potencijal zemlje (naponsku razinu zemlje), sav tok struje kroz vodič se zaustavlja i time se spriječavaju štetne poslijedica (požar, taljenje plastičnih masa itd.) Pod uzemljenjem, dakle, podrazumijevamo vodljivi spoj neke tačke mreže, ili dijela postrojenja, koje iz bilo kojih razloga može doći pod napon, sa zemljom preko uzemljivača. Ostvarivanje ove veze postiže se ukopavanjem u zemlju metalnih vodiča različitih oblika i dimenzija i njihovim povezivanjem sa dijelovima postrojenja.

4

Osnovni elementi svakog uzemljenja su: •

uzemljivač, to jest vodič (jedan ili više) položen u zemlju i sa njom je u neposrednom kontaktu i

•

zemljovod koji povezuje dio postrojenja (koje treba uzemljiti) sa uzemljivačem.

Uzemljenje u postrojenju ima zadatak da: •

zaštiti ljude od opasnih napona dodira i koraka,

•

odvede struju atmosferskih pražnjenja u zemlju,

•

vodi radnu struju i osigurava radne karakteristike strujnog kola.

a)

b)

Slika 1. a) Principijelna izvedba uzemljenja b) Potencijal zemlje i ekvipotencijalne Unije oko cijevnog uzemljivača

U nastavku su date neke od osnovnih definicija pojmova i elemenata uzemljenja. Uzemljiti znači realizirati električki dobru vodljivu vezu između metalnog dijela postrojenja i zemlje. Uzemljenje je skup međusobno električki dobro vidljivo povezanih pojedinačnih uzemljivača, zemljovoda i sabirnih zemljovoda. Uzemljivači su metalni dijelovi, koji se nalaze u zemlji i realiziraju električnu vodljivu vezu uzemljenih dijelova postrojenja sa zemljom, kao i neizolirani vodiči, koji služe za spajanje postrojenja sa zemljom, na dijelu u kome su položeni u zemlju.

5

Otpornost rasprostiranja uzemljivača je otpornost između uzemljivača i referentne zemlje odnosno definira se kao količnik potencijalne razlike između ivice uzemljivača i referentne zemlje i struje kroz uzemljivač, koja pravi tu potencijalnu razliku. Otpornost uzemljenja je zbir otpornosti rasprostiranja uzemljivača i otpornosti zemljovoda. Temeljni uzemljivač je uzemljivač od pocinčane trake ili okruglog željeza, koji se ugrađuje u sloj betona u temelju objekta (zgrade); armirano-betonska konstrukcija objekta može i sama da se koristi kao temeljni uzemljivač pod uvjetom da su elementi ove konstrukcije međusobno galvanski povezani. Porast potencijala uzemljivača je maksimalni napon uzemljivača transformatorske stanice, koji se može dostići između tačaka uzemljivača i daleke referentne zemlje. Napon uzemljivača je razlika potencijala uzemljivača i referentne zemlje. Potencijalni lijevak je površinska raspodjela potencijala oko uzemljivača prikazana dijagramom. Potencijalna razlika dodira (Ed) je potencijalna razlika koja postoji između uzemljenih uređaja i stajališta, a koja može da se premosti dodirom. Pri dodiru, strujno kolo se zatvara preko ruke i stopala čovjeka, pri čemu su čovjekova stopala udaljena 1 (m) od uzemljenog uređaja. Napon dodira (Ud) je dio potencijalne razlike dodira kojoj je izložen čovjek pri dodiru. Previsok (opasan) napon dodira je onaj koji je viši od dozvoljenog napona dodira. Potencijalna razlika koraka (Ek) je ona potencijalna razlika koja se na površini zemlje premosti korakom dužine 1 (m). Napon koraka (Uk) je dio potencijalne razlike kojoj je izložen čovjek kada prekorači potencijalnu razliku. Iznešeni potencijal je iznešena vrijednost potencijala izvan transformatorske stanice u kojoj se nalazi uzemljenje. S obzirom na ulogu uzemljenja razlikuju se: •

radno uzemljenje,

•

zaštitno uzemljenje,

•

gromobransko uzemljenje i

•

združeno uzemljenje. 6

Radno uzemljenje je uzemljenje dijela pogonskog strujnog kruga kojim se osigurava željena funkcija i radne karakteristike strujnog kola. Radno uzemljenje može da bude direktno, ako je izvedeno neposrednim vezivanjem za sistem uzemljenja (ne sadrži nikakav drugi otpor osim impedanse uzemljenja) ili indirektno, ako se izvodi vezivanjem za sistem uzemljenja preko dodatnih impedansi (aktivne otpornosti, induktivne otpornosti ili njihovih kombinacija). Dakle, uzemljenje dijela mreže u normalnom pogonu nazivamo pogonskim uzemljenjem. Tu spada uzemljenje nul tačke transformatora, svejedno da li se radi o neposrednom ili posrednom uzemljenju. U pogonska uzemljenja ubrajamo i uzemljenje nul - tačke sloga jednopolnih naponskih transformatora. Gromobransko uzemljenje je uzemljenje gromobranske instalacije koja služi za odvođenje struje atmosferskog pražnjenja u tlo. Gromobransko uzemljenje ograničava napon na koji dolazi gromobranska instalacija kako bi se spriječili povratni preskoci s tih instalacija na radne strujne krugove i metalne objekte. Zaštitno uzemljenje je uzemljenje metalnih djelova koji ne pripadaju strujnom krugu niti su posredno u električnom kontaktu sa njim, ali u slučaju kvara mogu da dođu pod napon. Zaštitno uzemljenje smanjuje ovaj napon, kao i potencijalne razlike dodira i koraka kojima mogu da budu izloženi ljudi i na taj način ih štiti. U zaštitna uzemljenja može se ubrojiti: •

uzemljenje sekundarnih namota strujnih i naponskih transformatora,

•

uzemljenje dijelova koji u slučaju kvara mogu doći pod napon i

•

uzemljenja za zaštitu osoblja za vrijeme rada na visokonaponskim dijelovima postrojenja.

Ukoliko se isto uzemljenje koristi i kao radno i kao zaštitno uzemljenje govori se o združenom uzemljenju. Treća vrsta uzemljenja ne služi samo za uzemljenje odvodnika prenapona, već i za odvođenje statičkih naboja, lutajućih struja (u kabelskom plastu) i sl. Principijelna 7

izvedba uzemljenja prikazana je na sl. 1a. Dijelovi koje treba uzemljiti (potporni izolatori na sl. 1a) spojeni su vodovima uzemljenja na sabirni vod uzemljenja, a ovaj preko voda uzemljivača na uzemljivač. Veličina struje koja protječe kroz vodove do uzemljivaća i kroz sam uzemljivač ovisi o načinu uzemljenja nul-tačke mreže. Prolazom struje kroz uzemljivač u zemlju dolazi površina zemlje pod napon (naravno da to vrijedi i za slojeve ispod površine, ali za zaštitu su važne prilike na površini zemlje), pa između pojedinih tačaka vlada razlika potencijala. Oblik i razmak ekvipotencijalnih linija oko uzemljivača ovisi o: •

obliku uzemljivača,

•

veličini struje i

•

specifičnom otporu zemlje.

Dok je napon uzemljivača jednak produktu struje kroz uzemljivač i otpora uzemljenja. Pod otporom uzemljenja razumijevamo otpor zemlje između uzemljivača i neke dovoljno udaljene tačke od uzemljiavča, u kojoj je potencijal zemlje praktički jednak nuli. Na sl. 1b. prikazan je primjer promjene potencijala površine zemlje i ekvipotencijalne linije oko cijevnog uzemljivača. Pri određivanju da li je uzemljenjem postignuta dovoljna sigurnost mjerodavna su dva napona: •

dodirni napon i

•

napon koraka.

8

Slika 2. Definicija dodirnog napona i napona koraka

Oba napona su definirana na sl. 2. Dopušteni dodirni naponi i naponi koraka u ovisnosti o trajanju struje kroz uzemljivač prikazani su prema njemačkim propisima na sl. 3. i 4.

Slika 3. Maksimalno dozvoljeni dodirni naponi prema njemačkim propisima

9

Slika 4. Maksimalno dozvoljeni naponi koraka prema njemačkim propisima

1.2. Podjela i osnovne karakteristike uzemljivača, izvedba uzemljivača i vodova za uzemljenje Uzemljivači, kao glavni dio uzemljenja, mogu biti izvedeni od različitih materijala, kao što su: •

bakar,

•

pocinčani čelik i

•

različite kombinacije tih materijala, međusobno ili sa drugim metalima.

Prema obliku materijala i osobinama uzemljivači se mogu podijeliti na: •

trakaste uzemljivače,

•

uzemljivače okruglog punog presjeka ili u obliku užeta,

•

cijevne uzemljivače,

•

uzemljivače od profilnog metala,

•

armature u betonu, 10

•

ostale ukopane metalne instalacije (cjevovodi i slično).

Po načinu izvođenja uzemljivači se mogu podijeliti na: •

horizontalne (površinske) uzemljivače koji su sastavljeni od horizontalno položenih vodiča koji su ukopani u tlo na manjoj dubini. Horizontalni uzemljivači mogu biti mrežasti, zrakasti, u vidu prstenova ili kombinacija ovih oblika,

•

vertikalne (dubinske) uzemljivače koji su sastavljeni od jednog ili više štapnih uzemljivača okomito položenih u odnosu na tlo na većim dubinama i međusobno povezani. Mogu da budu cijevastog, okruglog ili nekog drugog oblika, i

•

kose uzemljivače koji su u osnovi štapni uzemljivači položeni pod uglom u odnosu na tlo i obično služe za oblikovanje potencijala.

Veličina struje koja protiče kroz zemljovod do uzemljivača i kroz sam uzemljivač ovisi o načinu uzemljenja neutralne tačke mreže. Prolaskom struje kroz uzemljivač u zemlju površina zemlje dolazi pod napon (naravno da to vrijedi i za slojeve ispod površine, ali su za zaštitu bitne prilike na površini), pa između pojednih tačaka vlada razlika potencijala. Osnovne karakteristike uzemljivača su: •

otpor rasprostiranja,

•

maksimalan potencijal uzemljivača u postrojenju i

•

maksimalan potencijal na površini zemlje unutar ili van postrojenja.

Otpor rasprostiranja uzemljivača ovisi o specifičnom električnom otporu zemlje, te dimenzijama i izvedbi uzemljivača. Otpor rasprostiranja uzemljivača u homogenoj zemlji može se, u općem slučaju, odrediti pomoću izraza:

gdje su: ρ – specifični električni otpor tla (Ωm), 11

k – koeficijent ovisan o geometriji uzemljivača (1/m). Dakle, kao što je vidljivo otpor uzemljivača neposredno ovisi o specifičnom električnom otporu tla. Zbog toga je potrebno ovu veličinu što tačnije fizikalno poznavati, kako bi se prilikom mjerenja, a zatim i proračuna izbjegle eventualne greške. Naime, preuveličavanjem specifičnog električnog otpora tla dobijaju se nepotrebno veliki i skupi uzemljivači, dok se sa suviše malim specifičnim električnim otporom dobivaju uzemljivači koji ne pružaju dovoljnu sigurnost od napona dodira. U tabeli 1. dati su izrazi za proračun prelaznog otpora uzemljenja pojedinačnih uzemljivača.

12

Tabela 1. Izrazi za proračun prelaznog otpora uzemljenja pojedinačnih uzemljivača

13

Tabela 2. Empirijske formule za proračun prijelaznog otpora elektroda

Na slijedećoj slici prikazani su otpori raprostiranja trakastog uzemljivača u ovisnosti o dužini Li prstenastog uzemljivača u ovisnosti o prečniku prstena D za nekoliko vrijednosti specifičnog električnog otpora. Vrijednosti su izračunate prema formulama iz predhodnih tabela. U proračunu je uzeto H=0 m i d=15 mm. Vidi se da otpor rasprostiranja uzemljivača uglavnom ovisi o dužini uzemljivača, a manje ovisi o njegovom presjeku.

Slika 5. Otpori raprostiranja trakastog uzemljivača u ovisnosti o dužini Li prstenastog uzemljivača u ovisnosti o prečniku prstena D

U većini postrojenja nije dovoljno postaviti pojedinačne uzemljivače, već se uzemljenje izvodi sa više međusobno spojenih uzemljivača. Otpor rasprostiranja 14

površinskih uzemljivača sa horizontalnim elementima, koji su međusobno povezani tako da čine mrežu, dominantno ovisi o ukupnoj površini koju uzemljivač zahvata, a u manjoj mjeri od ukupne dužine elemenata i dubine ukopavanja. Oblikovanjem mreže uzemljivača postiže se ravnomjerna raspodjela potencijala i niski gradijenti na površini tla, čime se u određenoj mjeri mogu ograničiti naponi dodira i koraka. Kod vertikalnih uzemljivača otpor rasprostiranja uzemljivača ovisi u osnovi od dužine elemenata i njihovog međusobnog rastojanja, to jest zahvaćenom zapreminom. Uzemljivači sačinjeni od kombinacije horizontalnih i vertikalnih uzemljivača odlikuju se većom stabilnošću otpora prema klimatskim promjenama, i po pravilu nemaju mnogo niži otpor od uzemljenja koji bi se postigao samo sa horizontalnim ili samo sa vertikalnim elementima. U slijedećoj tabeli date su formule za proračun nekih složenijih površinskih uzemljivača.

15

Tabela 3. Proračun složenijih površinskih uzemljivača

Proračuni otpora uzemljivača su dosta opisani u literaturi i u upotrebi su mnoge formule za pojednostavljeni proračun kao što su na primjer Schwartzova, Laurantova formula itd. Sve navedene formule daju samo približne procjene vrijednosti otpora rasprostiranja uzemljivača. Prva navedena formula u tabeli (formula P.G Lauranta) za složeni uzemljivač, ne uzima u obzir dubinu ukopavanja uzemljivača H. Otpor rasprostiranja mrežastog uzemljivača računa se kao suma otpora ploče koju pokriva mreža i člana koji uzima u obzir korekciju stvarnog uzemljivača koji nije ploča, nego mreža sa većim otporom rasprostiranja. Greške u računanju otpora rasprostiranja su više od 20%. Preporučuje se za upotrebu samo ako je dubina ukopavanja uzemljivača do 0,25 m. Druga navedena formula je tačnija jer uzima u obzir i dubinu ukopavanja uzemljivača. Koristi se u mnogim evropskim državama i u skladu je sa preporukama CENELEC-a. Greške računanja otpora rasprostiranja su unutar prihvatljivih granica i znatno su manje nego kod Lauranove formule. U svim navedenim formulama predpostavlja se da je tlo homogeno, što je često dosta gruba procjena, jer je tlo u općem slučaju nehomogeno i sastoji se od više slojeva zemlje različitog geološkog sastava. Osim toga, potrebno je istaknuti da specifični otpor zemlje, osim o strukturi tla, ovisi i o vlažnosti, temperaturi, zbijenosti tla, itd. Za tlo se može reći da je homogeno, uz prihvatljive granice greške, ako su razlike najmanje i najveće vrijednosti specifičnog otpora tla na nekom području manje 16

od 30%. U tom slučaju se može uzeti da je specifični električni otpor homogenog tla jednak srednjoj vrijednosti specifičnog otpora tla. Kad je mjerenjem ustanovljen dvoslojni model tla i ako je uzemljivački sistem u gornjem sloju, onda se uzimanjem jednoslojnog modela tla specifičnog otpora gornjeg sloja dobiju za otpornost rasprostiranja više vrijednosti od stvarnih, što je na strani sigurnosti. Ako je uzemljivač sastavljen od kombinacije horizintalne mreže i vertikalnih štapnih uzemljivača formula za proračun ukupnog otpora rasprostiranja uzemljivača je:

gdje su: R1 – otpor rasprostiranja uzemljivačke mreže, R2 – otpor rasprostiranja vertikalnih štapnih uzemljivača, R12 – otpor rasprostiranja uslijed međusobnog utjecaja uzemljivačke mreže i štapnih uzemljivača.

gdje su: ρ1 – specifični otpor tla na dubini polaganja površinskog uzemljivača h, ρsr – srednja vrijednost specifičnog otpora tla dobijena kao aritmetička sredina, l1 – ukupna dužina mrežastog uzemljivača, l2 – prosječna dužina štapnog uzemljivača, S – površina uzemljivačke mreže dimenzija a x b , n – broj štapnih uzemljivača u zoni površine S, d1 – prečnik mrežastog uzemljivača, d2 – prečnik štapnog uzemljivača, h – dubina polaganja horizontalnog uzemljivača, 17

K1, K2 – konstante ovisne o geometriji sistema (slika 6.).

Slika 6. Vrijednosti specifičnog otpora gornjeg i donjeg sloja tla

Ekvivalentni prelazni otpor RE ovakvog uzemljivača uvijek je manji od vrijednosti koja bi se dobila paralelnom vezom otpora R 1 i R2 bez međusobnog utjecaja (R 12 = 0), to jest kada su uzemljivači udaljeni toliko da jedan drugom ne prenose nikakav potencijal. Analizu uzemljivačkih sistema, u cilju postizanja potrebne tačnosti i efikasnosti proračuna nužno je provoditi numeričkim proračunom strujnog polja uzemljivača. Primjenom računarske tehnike parametri uzemljivača se mnogo lakše i tačnije određuju. Za proračun kvazistatičkog strujnog polja uzemljivača i parametara uzemljivačkih sistema na raspolaganju su različiti softverski paketi koji omogućavaju kvalitetnu analizu uzemljivačkih sistema, sigurniji pristup optimizaciji geometrije uzemljivača i tačniji proračun raspodjele potencijala. U proračunima je sasvim dovoljno tlo ekvivalentirati kao dvoslojno. Sistem uzemljenja je onaj sistem koji čine međusobno galvanski povezani uzemljivači, temeljni uzemljivači, zaštitni vodiči nadzemnih vodova, plaštevi kabela i druge metalne instalacije koje su u kontaktu sa tlom (npr. cjevovodi). Osnovna karakteristika sistema uzemljenja je impedansa uzemljenja. To je impedansa koju pri frekvenciji od 50 Hz sistem uzemljenja pruža odvođenju struje ka referentnoj zemlji.

18

Ova impedansa se izračunava kao paralelna veza otpornosti rasprostiranja uzemljivača i impedansi uzemljenja nadzemnih i kabelskih vodova. Impedansom uzemljenja obuhvataju se ostali uzemljivači koji se nalaze van područja gdje je postavljen

uzemljivač

ili

su

prostorno

odvojeni

uzemljivači

(cjevovodi,

armiranobetonske konstrukcije i sl.) ako su uključeni u sistem uzemljenja, kao i uzemljivači susjednih postrojenja ili objekata ako sa tim uzemljivačima postoji galvanska veza (npr. veza preko električne zaštite kabela, veza preko neutralnog vodiča niskonaponske mreže i sl.). Pri proticanju struje kroz uzemljivački sistem pojaviće se na njemu pad napona. Ako se mjeri potencijal na površini zemlje, zbog postojanja uzemljivača u zemlji, dobije se dijagram potencijala prikazan na slici 6. Ta promjena potencijala jednaka je u svim pravcima oko uzemljivača, ako se radi o homogenoj zemlji i naziva se potencijalni lijevak. Dio napona uzemljivača, koji čovjek može premostiti korakom dužine 1 m, zove se napon koraka Uk. Dio napona uzemljivača koji čovjek može premostiti dodirom tako da se zatvori strujni krug na putu ruka – noga zove se napon dodira U d. Očekivani napon dodira Udoč, to jest napon napajanja u dodirnom krugu, je nešto viši od predhodno definirane vrijednosti dodirnog napona, zbog prelaznog otpora na mjestu stajanja, koji se sastoji od otpora obuće i prelaznog otpora stajališta. Na slici 7. prikazana je principijelna šema dodirnog kruga.

Slika 7. Principijelna šema dodirnog kruga

Očekivani napon dodira može se izračunati kao: Udoč = Ud + (Rd1 + Rd2)∙IT = Ud + Rd∙IT

19

gdje su: Rd – ukupan dodatni otpor, Rd1 – dodatni otpor obuće, Rd2 – dodatni otpor stajališta, IT – struja kroz tijelo čovjeka. Kako se struja kroz tijelo čovjeka može dobiti kao količnik napona dodira U d i impedanse čovjekovog tijela ZT predhodna relacija se može pisati kao: Udoč = Ud∙(1+Rd/Zt) odnosno:

Standardi propisuju da impedansa tijela čovjeka ovisi o vremenu proticanja struje, odnosno vrijednostima dodirnih napona Z T = f(Udoč), a za dodatni otpor obuće preporučuje se vrijednost 1000 Ω. Dodatni otpor stajališta računa se kao 1,5⋅ρ, pa je ukupan dodatni otpor ρ jednak:

Sada je napon dodira jednak:

Za napon dodira Ud propisane su granične vrijednosti koje ne smiju biti prekoračene, odnosno mora biti zadovoljen uvjet da je napon dodira niži od dozvoljenih napona dodira (Ud ≤ Udd). Izvedba pločastih uzemljivača više se praktički ne upotrebljava, jer se isti rezultat može postići sa cijevnim i trakastim uzemljivačima, a uz manji potrošak metala.

20

Cijevni uzemljivači izvode se od pocinčanih cijevi 1" do 2", od pocinčanog okruglog željeza (štapni uzemljivači) promjera 1", a u novije vrijeme i od pocinčanih šipki križnog presjeka, što olakšava zabijanje. Otpor uzemljenja izvedenog šipkama križnog presjeka za oko 7% je veći od otpora uzemljenja cijevima istog vanjskog promjera, zbog međusobnog djelovanja izdanaka štapova križnog profila. Duljina cijevnih i štapnih uzemljivača ovisi u prvom redu o mogućnosti zabijanja, dakle o svojstvima zemljišta. Da se taj utjecaj smanji, izvode se posebne konstrukcije uzemljivača koji se sastavljaju nakon zabijanja dijela uzemljivača. Trakasti uzemljivači prave se od pocinčanih željeznih traka presjeka od 100 mm², a najmanje debljine od 3 mm. Postavljaju se u dubini od oko 1 m (ispod dubine smrzavanja i sušenja), da bi se smanjili troškovi. Postavljanje uzemljivača od užeta ne preporučuje se, jer je tada površina izložena agresivnom utjecaju zemljišta znatno veća. Uzemljivači od bakra stavljaju se tamo gdje su velike struje zemnog spoja, zbog mogućnosti većeg opterećenja, a aluminijski tamo gdje se zbog agresivnosti tla drugi materijali ne mogu upotrijebiti. Vodovi za uzemljenje i sabirni vodovi izvode se od pocinčanog željeza (najmanji presjek 50 mm²), bakra (najmanji presjek 16 mm²) i aluminija (najmanji presjek 35 mm²). Presjek vodova za uzemljenje treba odabrati prema struji koja se može pojaviti u slučaju kvara. Veličina struje zemnog spoja u mrežama s izoliranom nul-tačkom ovisi o duljini galvanski spojenih vodova ili kabela sa sabirnicama transformatorske stanice. Veličina struje po km zračnog voda može se približno odrediti iz slijedećih formula: •

jednostruki vod bez zemnog užeta:

•

jednostruki vod sa zemnim užetom:

•

dvostruki vod sa zemnim užetom

21

gdje su: V linijski napon u kV, l duljina voda u km. Podaci o struji zemnog spoja za kabele navedeni su u tablama 4, 5, 6. Sabirni vod uzemljenja dimenzionira se zbog sigurnosti na dvostruku struju zemnog spoja, dok je za ostale vodove mjerodavna struja zemnog spoja. U mrežama s neposredno uzemljenom nul-tačkom presjek vodova uzemljenja treba odabrati prema struji jednopolnog kratkog spoja.

Tabela 4. Struje zemnog spoja za normalan kabal

Tabela 5. Struje zemnog spoja za H-kabal

22

Tabela 6. Struje zemnog spoja za jednožilni uljni kabal

Tabela 7. Dopuštene struje opterećenja za vodove uzemljenja

U tabeli 7. navedene su dopuštene struje za pojedine presjeke. Navedeni su podaci o trajno dopuštenim strujama (za mreže s izoliranom nul-tačkom i za mreže s uzemljenjem preko prigušnice) i o dopuštenim strujama za vrijeme 1 sekunde (za mreže s direktno uzemljenom nul-tačkom). Određivanje dopuštene struje za druga vremena trajanja vrši se na isti način kao za sabirnice i strujne transformatore. Pri izvedbi zaštitnog uzemljenja treba voditi računa o slijedećem: •

Uzemljiti sve metalne dijelove koji u normalnom pogonu nisu pod naponom, a mogu pod njega doći u slučaju kvara bilo radi direktnog dodira, bilo radi preskoka luka.

•

Ručna kola i slične uređaje za upravljanje ne treba posebno uzemljivati, ako su s uzemljenim aparatom galvanski vezani. Ako pak kao veza između ručnog

23

kola i aparata služi lanac, uže, osovina ili sl., što može doći u dodir s električnim lukom, potrebno je i ručno kolo i slične uređaje uzemljiti. Treba uzemljiti jednu od sekundarnih stezaljki strujnih transformatora. Uobičajeno je da se uzemljuje stezaljka na strani štićenog dijela postrojenja, odnosno na strani dijela postrojenja za koje strujni transformator vrši mjerenje. Treba uzemljiti jednu od sekundarnih stezaljki dvopolno izoliranih naponskih transformatora. Treba voditi računa o tome, da u rasklopnom postrojenju budu na svim naponskim transformatorima uzemljene stezaljke koje odgovaraju istoj fazi, jer bi inače moglo doći do dvostrukog zemnog spoja. U slogu jednopolno izoliranih naponskih transformatora dovoljno je uzemljiti nul-tačku, ako naponski transformatori ne služe sinhronizaciji. Ako se međutim preko naponskih transformatora vrši kontrola sinhronizma, uzemljuje se jedna faza na niskonaponskoj strani, ali na svim slogovima naponskih transformatora ista faza. Za uzemljenje aparata koji su smješteni na željeznoj konstrukciji ili željeznim stalcima može se upotrijebiti sama željezna konstrukcija ili stalak, ali samo onda ako su spojevi na konstrukciji zavareni ili tako spojeni vijcima, da postoji dobra i sigurna galvanska veza. Armatura u željezno-betonskoj konstrukciji može poslužiti kao vod za uzemljenje, ako armatura ima dovoljan presjek, te ako je zavarivanjem ili vijcima osigurana dobra galvanska veza. Dijelovi koje treba uzemljiti moraju biti spojeni s uzemljivačem neposredno ili preko sabirnog voda. Ne smiju se, međutim, dijelovi koje treba uzemljiti spajati u seriju.

24

ZAKLJUČAK

Uzemljenje predstavlja zaštitu strujnog kruga od prevelike struje koja može nastati udarom groma ili kratkim spojem.Pod uzemljenjem, dakle, podrazumijevamo vodljivi spoj neke tačke mreže, ili dijela postrojenja, koje iz bilo kojih razloga može doći pod napon, sa zemljom preko uzemljivača. Uzemljenje ima svoje osnovne elemente, a to su uzemljivač i zemljovod. Uzemljenje u postrojenju ima zadatak da zaštiti ljude, odvede struju u zemlju i da osigurava radne karakteristike strujnog kola. Imamo nekoliko tipova uzemljenja i to: radno uzemljenje, zaštitno uzemljenje, gromobransko uzemljenje i združeno uzemljenje, a svako od njih objašnjeno je na početku rada. Najznačajniji dio sistema uzemljenja svakako su uzemljivači, koje mozemo podijeliti kao trakaste uzemljivače, okruglog punog presjeka, cijevne uzemljivače i druge, a po načinu polaganja imamo horizontalne, vertikalne, kose. U radu su takođe objašnjeni svi tipovi uzemljivača kao i njihove glavne karakteristike.

25

LITERATURA •

Dr. Hrvoje Požar, Visokonaponska rasklopna postrojenja

•

http://hr.wikipedia.org/wiki/Uzemljenje

•

http://c2.etf.unsa.ba

•

www.ho-cired.hr/referati/SO1-25.pdf

26