krajcar - eep - predavanje 9 final za web

Električna postrojenjaElementi postrojenja (nastavak)

Prof. dr. sc. Slavko Krajcar

Doc. dr. sc. Marko Delimar

2 © FER-ZVNE 2011/12 – Električna postrojenja

Sadržaj i raspored27.09.11: Predavanje 1 – “Zbivanja u EES-u”

04.10.11: Predavanje 2 – Elektroenergetski sustav

11.10.11: Predavanje 3 – 3f sustavi

18.10.11: Predavanje 4 – Modeliranje 1 (transformator)

25.10.11: Predavanje 5 – Modeliranje 2 (generator + ostalo)

08.11.11: Predavanje 6 – Proračun kratkoj spoja

--> MI

29.11.11: Predavanje 7 – Glavni elementi postrojenja

06.12.11: Predavanje 8 – Sklopni uređaji niskog napona

13.12.11: Predavanje 9 – Energetski i mjerni transformatori, sekundarni sustavi

20.12.11: Predavanje 10 – Sheme spoja

10.01.12: Predavanje 11 – Zaštita

17.01.12: Predavanje 12 – Završna poglavlja

--> ZI


Gdje smo?• uvod

• simetrične komponente

• modeliranje elemenata sustava (transformatori, generatori, prigušnice, vodovi, trošila)

• proračun kratkog spoja

• elementi postrojenja– sabirnice, izolatori, rastavljači, uređaji za prekidanje struje

– sklopni uređaji niskog napona

– energetski i mjerni transformatori

– sekundarni sustavi u električnim postrojenjima

• sheme spoja


Energetski transformatori (1)

Osnovni podaci

– prijenosni omjer

– nazivna snaga

– spoj transformatora

– relativni napon kratkog spoja

– mogudnost promjene prijenosnogomjera (regulacija)

– način hlađenja



Prijenosni omjer

– omjer broja zavoja primarne i sekundarne strane transformatora

– približno je jednak omjeru primanog i sekundarnog napona za transformator u praznom hodu

– često se prijenosni omjer navodi kao omjer nazivnih napona primarne i sekundarne strane transformatora (za trofazni transformator to su linijske vrijednosti)

– realno, da bi se kompenzirao pad napona u transformatoru (a djelomično i u mreži), transformatori se grade tako da na sekundarnoj strani imaju određeni broj zavoja više (npr. 5%)

– pri tome se pod sekundarnom stranom podrazumijeva on strana na koju se transformira energija• silazni transformatori: sekundarna strana je niženaponska (npr. 110/10.5 kV)

• uzlazni transformatori: sekundarna strana je višenaponska (npr. 115.5/10 kV)

• ako se transformator u mreži koristi i kao uzlazni i kao silazni, onda prijenosni omjer ovisi o prilikama u mrežama koje povezuje



Nazivna snaga– za dvonamotni transformator to je prividna snaga za koju je dimenzioniran

transformator, a dobiva se iz izraza:

– prethodna definicija, iako se koristi u vedini propisa, nije u skladu s definicijom koja se uobičajeno koristi kao definicija nazivne snage strojeva

– nazivna snaga stroja je izlazna snaga, pa bi izlaznu snagu dvonamotnog transformatora trebalo određivati preko sekundarnog napona pri nazivnoj sekundarnoj struji (a ne preko U2n sekundarnog napona u praznom hodu)

– no u tom bi slučaju sekundarni napon opteredenog transformatora ovisio o faktoru snage opteredenja, zbog čega bi nazivnu snagu bilo potrebno definirati s obzirom na faktor snage opteredenja transformatora

2 23 n n nS I U



Nazivna snaga (nastavak)

– transformatori se standardiziraju prema nazivnim snagama:

– npr.

• za 110/x kV: 20, 40, 63 MVA

• za 30(35)/10 kV: 1.6, 4, 8, 16 MVA

• za 10/0.4 kV: 50, 100, 140, 250, 400, 630, 1000, 2000 kVA

– za tronamotne transformatore potrebno je poznavati nazivnu snagu svakog namota posebno

– npr. 60/40/20 MVA

– pri tome je nazivna snaga transformacije među pojedinim namotima ograničena nazivnom snagom onog namota koji ima manju nazivnu snagu(npr. Sn12=40 MVA, Sn13=20 MVA, Sn23=20 MVA)



Spoj dvonamotnih transformatora

– grupa spoja transformatora ovisi o zahtjevima mreže (npr. da li se u mreži uzemljuje nultočka)

– za povezivanje VN mreža najčešde korištene grupe spoja su:

Yy0 Yd5 Dy5

– Yy0 – upotrebljava se za transformatore manjih snaga, pogotovo kada su obje nultočke uzemljene bilo neposredno, bilo preko prigušnice

– Dy5 ili Yd5 se koriste kada je potrebno u uzemljiti nultočku samo na jednoj strani

Yd5 je povoljno koristiti za spoj elektrane s mrežom (tada se generator spaja na namot spojen u trokut čime se postiže da tredi harmonik koji se pojavljuje pri magnetiziranju transformatora ne prelazi u mrežu)



Spoj tronamornih transformatora

– tronamotni transformatori se sve više koriste, pogotovo ako se radi o vrlo visokim naponima

• Yy0d5 – namoti najvišeg i srednjeg napona su spojeni na zvijezdu koju je mogude uzemljiti (normalno se uzemljuju mreže višeg napona)

• Yy0d5 – koristi se i kada je uzmeljena samo jedna nultočka, odnosno ako se predviđa priključak sinkronog kompenzatora (spaja se na namot spojen u trokut)

• Yd5y0 – koristi se u elektranama za priključak vlastitog potroška(generator je priključen na namot spojen u trokut)

• Yd5d5 – transformacija energije dvaju generatora preko jednog transformatora (generatori su priključeni na namot spojen u trokut)



Relativni napon kratkog spoja (uk)

– prirodna karakteristika svakog transformatora koja proizlazi iz njegove izvedbe (geometrije)

– u normalnom pogonu povoljniji je manji uk

– u uvjetima kratkog spoja povoljniji je vedi uk

– normalno se krede između 3 i 20%

– niže vrijednosti se odnose na transformatore manjih snaga

Promjena prijenosnog omjera (regulacija)– radi mogudnosti regulacije napona transformatori se izvode s određenim

brojem zavoja koji se mogu isključiti ili uključiti iz prijenosnog omjera

– razlikujemo :

• transformatore s otcjepima

• regulacijske transformatore



Promjena prijenosnog omjera (regulacija)

• transformatori s otcjepima

– prijenosni omjer je mogude mijenjati samo u beznaponskom stanju

– obično se izvode s:

• 3 položaja preklopke:npr. 30kV 5%/ 10,5 kV =>31.5/10.5 kV; 30/10.5 kV; 28.5/10.5 kV

• 5 položaja preklopke:npr. 30 kV 2x5%/10.5 kV

– uobičajeni otcjepi su 4% ili 5% (ali može i 2.5% ili 7.5%)

– s obzirom na konstrukciju transformatora izvedba otcjepa je nepovoljna (aksijalne sile među namotima zbog nesimetrije namota, refleksija vala prenapona na otvorenim otcjepima i sl.) pa je otcjepe potrebno izbjegavati ako je mogude



Promjena prijenosnog omjera (regulacija):

• regulacijski transformator

– mogude je mijenjati prijenosni omjer za vrijeme pogona

– izvode s vedim brojem stupnjeva regulacije nego transformatori s otcjepima

– uobičajeno se maksimalna regulacija krede u granicama 10% ili 20%

– pri tome je napon jednog stupnja regulacije 1.5 – 2%

– npr. za 110 kV10x1.5%/10.5 kV mogud je 21 položaj regulacijske sklopke (od 126.5/10.5 kV do 93.5/10.5 kV)

– regulacijska sklopka može se smjestiti i na VN i na NN stranu, ali obično se smješta na VN stranu jer su tamo struje manje pa je regulacijska sklopka jeftinija i lakša



Promjena prijenosnog omjera (regulacija):• regulacijski transformator

izvedbe:

– kao jedna jedinica u koju je smješten transformator i regulacijska sklopka

– dvije jedinice – u jednoj se nalazi transformator fiksnog prijenosnog omjera, a u drugoj autotransformator s regulacijskom sklopkom

(druga kombinacija je povoljnija glede sigurnosti pogona jer u slučaju kvara na nekoj od komponenti druge jedinice, prva jedinica (transformator) ostaje u pogonu)

primjena:

– HE – nije potrebno predvidjeti regulacijske transformatore jer se promjena napona može postidi regulacijom napona na generatoru

– TE – ekonomičnije je ostvariti veliki opseg regulacije napona regulacijskim transformatorom nego izgradnjom generatora s mogudnošdu takve regulacije



Hlađenje transformatora

– dvije razine hlađenja – unutrašnje i vanjsko

– npr. hlađenje prisilnom cirkulacijom ulja kroz hladnjak koji se hladi

prirodnim strujanjem zraka – OFAN (oil-forced air-natural)

– oznake hlađenja:

• 1. slovo – unutrašnji medij (ulje ili drugi nevodljivi fluidi)

• 2. slovo – način hlađenja (prirodno, prisilno, ...)

• 3. slovo – vanjski medij (zrak, voda)

• 4. slovo – (prirodno, prisilno)



Paralelan rad transformatora

• da bi bio mogud paralelan rad transformatora i omogudilo se puno iskorištenje

njihove nazivne snage, potrebno je ispuniti sljedede uvjete:

– jednaki prijenosni omjeri

– približno jednaki nazivni naponi

– ista grupa spoja

– približno jednaki relativni naponi kratkog spoja

– omjer nazivnih prividnih snaga ne vedi od 3:1




• jednaki prijenosni omjeri

– ako su nejednaki prijenosni omjeri: npr. 30/10 i 30/10.5 kV

prazni hod opteredeni transformatori

prazni hod:

transformator s vedim sekundarnim naponom

(30/10.5 kV) protjerati de struju izjednačenja kroz

oba transformatora

2

k

1

2 2 2 2

1100 (%)

2

npr. u 5%, 5%

50%

na n

k n n k

a

n n k

n

a

n

SV V V VI I

Z X u U V u

I V

I V u

V

V

I

I



prazni hod opteredeni transformatori

opteredeni transformatori:

opteredivanjem na sekundarnoj strani povedati de

se opteredenja jednog , a smanjivati opteredenje

drugog transformatora

prije nego što sekundarno priključeno opteredenje

dosegne vrijednost zbroja njihovih nazivnih snaga

dodi do nazivnog opteredenja prvog transformatora

znači, mogudnost opteredivanja paralelno spojenih

transformatora nejednakih prijenosnih omjera

znatno je manja od zbroja njihovih nazivnih snaga

(tim više što je V razlika prijenosnih omjera veda,

a uk manji)


• jednaki prijenosni omjeri

– ako su nejednaki prijenosni omjeri: npr. 30/10 i 30/10.5 kV




• približno jednaki nazivni naponi

– nazivni naponi paralelno spojenih transformatora ne moraju biti u

potpunosti jednaki

– npr. mogu se paralelno spojiti dva transformatora jednakih prijenosnih

omjera, ali različitih nazivnih napona: 30/10 kV i 31.5/10.5 kV

– ako je pogonski napon višenaponske strane jednak višem nazivnom naponu

(31.5 kV), tedi de nešto povedana struje magnetiziranja kroz prvi

transformator

– treba voditi računa da je transformator građen tako da može izdržati pogon

s naponom koji je do 5% viši od nazivnog



Paralelan rad transformatora:

ista grupa spoja

• paralelnim spajanjem transformatora

različitih grupa spoja potekla bi velika

struja izjednačenja

• npr. za najmanji fazni pomak sekundarnih

napona (30°), razlika sekundarnih napona

(V/V)100%=50%, pa bi struja izjednačenja

(npr. za uk=10%) bila bi veda od 2.5In =>

nije mogud paralelan rad transformatora

različitih grupa spoja

• zamjenom stezaljki kod priključka na sabirnice

mogude je postidi da se transformator ponaša

prema mreži kao da je druge grupa spoja (npr.

na slici su prikazani razni priključci Yd11

transformatora tako da se on ponaša prema

mreži kao da je u spoju Yd5)




• približno jednaki relativni naponi kratkog spoja

– opteredenje među transformatorima s jednakim relativnim naponom kratkog spoja

(uk1=…=ukn) dijeli se proporcionalno nazivnim snagama transformatora, zbog čega je

transformatore mogude opteretiti snagom koja odgovara zbroj nazivnih snaga

pojedinih transformatora

ako relativni naponi kratkog spoja nisu jednaki:

1 1 2 2

2

k1 k2 kn1 2

1 2

...

i 1,..n100

i 1,..n3

u u u...

n n

ki ni

ni

nii

n

n n nn

I Z I Z I Z

u UZ

S

SI

U

S S SnS S S





– ako relativni naponi kratkog spoja nisu jednaki:

• maksimalno dopušteno opteredenja grupe:

• tada je transformator s najmanjim relativnim naponom kratkog spoja nazivno

optereden

• gornji izraz vrijedi i sasvim opdenito za neko opteredenje S≤Smax na sekundarnoj

strani

max

max min

1

1

n

ni i kik n

nji ki ni

j kj

S

S S uS u

Su S

u





– paralelno spajanje transformatora za koje je najveda pojedinačna razlika

relativnih napona kratkog spoja veda od 10% aritmetičke sredine svih

relativnih napona kratkog spoja, kao trajno rješenje nije opravdano iz

ekonomskih razloga zbog nemogudnosti iskorištenja njihove pune snage

(zbroj nazivnih snaga pojedinih transformatora u paralelnom radu)

• omjer nazivnih prividnih snaga ne vedi od 3:1

– jednakost padova napona u paralelno spojenim transformatorima po iznosu

i po fazi biti de postignuta samo ako je omjer R/X svih transformatora jednak

– taj je uvjet normalno ispunjen u transformatorima približno jednakih

nazivnih snaga



Paralelan rad transformatora:

• omjer nazivnih prividnih snaga ne vedi od 3:1

ako je omjer nazivnih snaga vedi od 1:3, postojati de velika razlika

između omjera R/X u transformatorima i pored toga što su im

relativni naponi kratkog spoja jednaki, pa de se pojaviti struja

izjednačenja ved u praznom hodu

slika prikazuje padove napona u dva transformatora:

• iste nazivne snage

• istih relativnih napona kratkog spoja

• različitih omjer R/X

uz pretpostavku da kroz oba transformatora teku jednake struje, što

bi bilo poželjno s obzirom na mogudnost iskorištenja transformatora

na sekundaru se javljaju različiti naponi V21 i V22, pa de u paralelnom

spoju razlika napona V protjerati struju izjednačenja kroz

transformatore


Mjerni transformatori - uvod• uređaji za mjerenje i zaštitu, bez obzira na naponsku razinu, se ne priključuju

direktno na vodove jer bi to znatno poskupilo njihovu izvedbu

• visoki naponi: izolacija, dimenzije instrumenata i releja

• velike struje: presjeci vodiča, sile među vodičima

• stoga se upotrebljavaju mjerni transformatori koji pogonske napone

(naponski mjerni transformatori) i struje (strujni mjerni transformatori)

transformiraju na standardne vrijednosti:

• struje do 5A (1A)

• naponi do 100 V

• na taj način se instrumenti i releji mogu standardizirati što znatno

pojednostavljuje njihovo projektiranje i proizvodnju


Strujni mjerni transformatori (1)

Način rada:

• kao i Energetski transformatori imaju primarni i sekundarni namot s željeznom

jezgrom od limova (slika a)

• primarni se namot spaja u seriju s potrošačima

pa je na taj način struja kroz taj namot gotovo

neovisna o teretu na sekundarnoj strani

• na slici b prikazana je ekvivalentna shema

strujnog mjernog transformatora, a na slici c

prikazana je shema istog transformatora uz

pretpostavku prijenosnog omjera 1:1

11 1 0 2 2 2 1 0

2

2 2 2

1 0 0

( ) ( )

nn I I I n I I I

n

E I Z Z

E I Z



Način rada:

struja magnetiziranja uz konstantnu primarnu struju I1 ovisi o impedanciji

priključenoj na sekundarnoj strani:

1 2 2 1

0 0 2 2 2 1

20 2 1

0 2

2

1 2 1 1 20 1 0 1 0

2 2 20 0

2

1 21

0 1 122 2

2 0 1 2 02

1 2

( ) ( )

1

E n E n

I Z n I Z Z n

II Z Z n

Z n

n Z Z n n Z ZI I I I I

n n nZ Z

n Z Z II I f Z U f Z

n Z n Z Z Zn

n Z Z

raste I raste 0Z



Način rada:

• usporedba SMT s energetskim transformatoromza energetski transformator su U1 i I0 neovisni o impedanciji tereta priključenog na sekundarnu stranu

• iz tih razlika slijedi i različito ponašanje ovih transformatora u praznom hodu i kratkom spoju na stezaljkama sekundarne strane

• prazni hod SMT-a:

• kroz primarni namot teče struja I1 koju trebaju potrošači, pa kako u sekundarnom namotu nema struje, niti protjecanja koje bi se suprotstavilo protjecanju primarne struje, ukupna struja I1=I0 služi za magnetiziranje jezgre

• tolika struja magnetiziranja, kad primarna struja ostane u granicama nazivne vrijednosti, dovesti de do znatnog povedanja indukcije u željeznoj jezgri

• posljedično dolazi do:

• povedanje gubitaka u željezudolazi do zagrijavanja jezgre, pa može dodi i do izgaranja izolacije, te da željezni limovi promijene magnetska svojstva

• povišenje napona na stezaljkama SMT-ašto može ugroziti izolaciju SMT-a i dovesti u opasnost osoblje



Prazni hod SMT-a

i

t

’

e

e’

i

• kod energetskog transformatora su tok i elektromotorna sila e sinusne veličine, dok struja magnetiziranja sadrži osim osnovnog vala i valove trostruke i viših frekvencija

• kod SMT-a u praznom hodu je struja I0=I1

sinusna – zato tok tok i elektromotorna sila e ne mogu biti sinusni radi oblika krivulje magnetiziranja (petlje histereze)radi nagle promjene toka u području u kojem je tok blizu vrijendnosti nula, dolazi do znatnih napona (e=-d/dt)

• stoga se ne smije ostavljati otvoren sekundarni namot SMT-a



Kratki spoj SMT-a

• nema nikakve opasnosti po SMT ako se njegove sekundarne stezaljke kratko spoje

sekundarna struja ovisi samo o primarnoj struji (što je Sn prividna nazivna snaga SMT-a

veda ovaj je izraz točniji)

• zaključak: SMT je mogude ostaviti trajno u pogonu s kratko spojenim sekundarnim

stezaljkama jer de pri tome struja na sekundarnoj strani biti tek neznatno veda od struje

u normalnom pogonu uz priključenu impedanciju Z

12 1 0

2

2 1 22 2 2 0 0 0 2

1 2 0

12 0 2 1

2

0

( )

Z

nI I I

n

n n ZE I Z I Z I I

n n Z

nuz Z I I I

n



Osnovni podaci (karakteristike)

– prijenosni omjer

– strujna pogreška

– kutna pogreška

– klasa točnosti

– strujni višekratnik

– nazivni teret ili nazivna snaga transformatora



Prijenosni omjer

• omjer primarne i sekundarne nazivne struje

(ne odgovara omjeru broja zavoja zbog struje magnetiziranja I0)

• prema primarnoj nazivnoj struji SMT-a se odabire tako da ona bude neposredno veda

od maksimalne pogonske struje u dijelu mreže gdje se SMT priključuje (treba

izbjegavati velike razlike između I1n i Imaxpog) jer su time vede strujne pogreške SMT-a

• standardne vrijednosti primarnih struja:

m*10, m*15, m*20, m*30, m*50, m*75 (A) m=1, 10, 100

• standardne vrijednosti sekundarnih struja:

5 (1) A

1A se koristi samo kada je duljina vodova između SMT-a i uređaja (mjernih ili zaštitnih)

velika – na taj je način za iste I2R gubitke potreban manji presjek vodova u

sekundarnom krugu



Strujna pogreška

• definicija:

K je prijenosni omjer

(omjer primarne i sekundarne nazivne struje)

I1 i I2 su apsolutne vrijednosti primarne i sekundarne

struje

Kutna pogreška

• definirana je kutom između primarne i sekundarne

struje (pozitivna je ako sekundarna struja prethodi

primarnoj)

2 1

1

100% K I I

iI



Klasa točnosti (kl)

• kada bi SMT bio izveden s prijenosnim omjerom K

jednakim omjeru broj zavoja sekundarne i

primarne strane (n2/n1), strujna pogreška bi stalno

bila negativna

2 1

1

1 0 1 0 1 012 1 0

2 1 1

0

K I Ii

I

I I I I I InI I I i

n K I I

• ako SMT ima manji broj zavoja na sekundarnoj strani (K> n2/n1), onda vrijednost od i

može biti i pozitivna, ali i nula za neku vrijednost od I1

02 1 1

1 2 1

1 1 0 IK I I n

i KI n I



Klasa točnosti

• odgovara maksimalno dopuštenoj strujnoj

pogrešci SMT-a pri nazivnoj struji i nazivnom

teretu

• npr. SMT klase točnosti kl=0.1 ima dozvoljenu

strujnu pogrešku i0.1% pri In i Zn

• razlikujemo slijedede klase točnosti:

0.1-0.2-0.5-1-3-5

• osim pri nazivnoj struji definiranu su i

maksimalno dozvoljene strujne pogreške i pri

primarnim strujama I1<I1n



Strujni višekratnik (n)

• njime je opisano “ponašanje” SMT-a pri primarnim strujama puno vedim od nazivne

vrijednosti, I1n

• povedanjem primarne struje, uz konstantnu impedanciju

na sekundarnoj strani, raste pogreška SMT-a

• ako primarna struja toliko naraste da indukcija znatno

prijeđe koljeno na krivulji magnetiziranja, porast

sekundarne biti de proporcionalan s porastom primarne

struje, jer de se tad transformator ponašati kao da željeza

nema

• na slici je prikazana ovisnost relativne sekundarne struje

(I2/I2n) o relativnoj primarnoj struji (I1/I1n)

crtkani pravac prikazivao bi ovisnost relativnih struja kada

ne bi bilo struje pogreške (i=0)

nadstrujna karakteristika SMT-a




• Def: strujni višekratnik (n) je višekratnik primarne nazivne struje pri kojem je strujna

pogreška, uz sekundarno priključenu nazivnu impedanciju, 10%

• strujni višekratnik je definiran apscisom točke u kojoj se nadstrujna karakteristika siječe s

pravcem i=10% (npr. na slici su prikazane nadstrujne karakteristike dva SMT s n=4 i n=10)




• strujni višekratnik ovisi o impedanciji priključenoj na sekundarnu stranu

• ukoliko na sekundarnu stranu nije priključena nazivna impedancija Zn, ved Z1,

novi strujni višekratnik, n1 iznosi:1

1

nZn n

Z

na slici je prikazan utjecaj sekundarno priključenog

tereta na strujni višekratnik SMT-a

• izborom SMT-a s malim strujnim višekratnikom

štite se priključeni uređaji od prevelikih struja što

je interesantno ukoliko je riječ o mjernim

instrumentima (n<5)

• ta je zaštita samo prividna ukoliko je impedancija

priključenih instrumenata manja od nazivne

impedancije SMT-a




• radi toga je potrebno ukoliko priključeni instrumenti nemaju dovoljno veliku

impedanciju, u seriju s njima priključiti dodatnu impedanciju

• ukoliko se na sekundarnu stranu SMT-a priključuju zaštitni uređaji, radi njihova

ispravnog djelovanja potreban je “vjeran” prijenos i velikih primarnih struja na

sekundarnu stranu (npr. struje kvara u primarnom krugu)

• stoga se za zaštitne uređaje koriste SMT-ovi s strujnim višekratnikom:

5<n<10 nadstrujni i termički releji

n>10 diferencijalni releji

10<<n<20 distantni releji



Nazivni teret Zn ili nazivna snaga Sn:

• s obzirom da o sekundarno priključenoj impedanciji (teretu) ovisi struja

magnetiziranja (pa time i pogreška SMT-a), potrebno je prilikom odabira SMT-a

poznavati kakvi de instrumenti ili releji biti priključeni na sekundarnu stranu

SMT-a, jer o tome ovisi njegova konstrukcija

• što je vedi teret na sekundarnoj strani (uređaji se uvijek spajaju u seriju kako bi

njima tekla ista struja I2), potrebna je veda snaga P2 SMT-a => ako želimo zbog

struje magnetiziranja (strujne pogreške) magnetsku indukciju održati malom to

onda znači da je potrebno povedati presjek jezgre SMT-a

2

2 2 2 2 24.44 P I Z Z I B f q n



Nazivni teret Zn ili nazivna snaga Sn

• nazivnu sekundarnu snagu, odnosno maksimalnu snagu kojom je mogude opteretiti

SMT ako se žali ostati u granicama struje pogreške, mogude je definirati na dva načina:

- stariji: pomodu nazivne impedancije Zn

- noviji: pomodu nazivne snage Pn2

pri čemu vrijedi:

Termička granična struja

• maksimalna efektivna vrijednost primarne struje koju SMT uz kratko spojene

sekundarne stezaljke može izdržati 1s, a da se pri tome prekomjerno ne zagrije

Iter = (60-120) In1

2

2 2 ( ) n n nP I Z VA



Termička granična struja:

• ako kratki spoj traje t sekundi onda je termička granična struja I’ter:

Dinamička granična struja:

• tjemena vrijednost struje kratkog spoja koju SMT može izdržati uz kratko spojene

sekundarne stezaljke, a da ga ne oštete sile koje se pri tome javljaju

Idin = (200-250) In1

• za mjesto priključka SMT-a mora vrijediti:

IuIdin

' terter

II

t


Izvedbe SMT(1)

Suhi

• porculanski izolator

• sekundarni namot sa željeznom

jezgrom u poprečnoj rupi

• malih dimenzija

• može se montirati u bilo kojem

položaju

• izrađuje se za nazivne napone do

35 kV

• samo za unutrašnju montažu

R. Končar, suhi SMT, 10 kV


Izvedbe SMT (2)

Malouljnistrujnih mjernih transformatora

• oba izvoda prolaze paralelno kroz zajednički izolator

• za napone do 35 kV izvedba sa metalnim kotlom

• za napone 60 kV i više, namoti i

jezgra nalaze se u izolatoru

• novije izvedbe - namoti i jezgra

nalaze se u kotlu na dnu izolatora

Končar, malouljni SMT, 10 kV

Končar, malouljni SMT, 220 kV


Izvedbe SMT (3)

Zamkasti• primarni namot se namata kroz dva provodna

izolatora

• zbog velikih mehaničkih naprezanja unutar zamke pri kratkom spoju, provodni se izolatori pojačavaju metalnom konstrukcijom na glavama i sredini

• ugrađuju se tamo gdje je nepovoljna štapna izvedba radi malih primarnih struja ili gdje je potrebna mogudnost prespajanja na primarnoj strani (mogude je izvesti, ali je složeno zbog ulaza na jednoj a izlaza namota na drugoj strani)

• može se montirati u bilo kojem položaju

• izvodi se za nazivne napone do 35 kVKončar, zamkasti SMT, 10 kV


Štapni• primarni namot ima jedan vodič

• koriste se gdje god je to mogude s obzirom na veličinu primarne struje jer imaju gotovo beskonačno veliku dinamičku graničnu struju

• za male primarne struje štapni SMT ima i malo amperzavoja (n1=1), pa su nepovoljni ako je potrebna veda nazivna snaga

• normalno se izvode za primarne nazivnestruje od 100A i više

• mogu se prespajati samo sekundarno

• mogu se ugraditi u bilo kojem položaju

• normalno se izvode za napone do 35 kV

2 1 14.44 P I B f q n

Končar, štapni SMT, 35 (30) kV

Izvedbe SMT (4)


SMT – shema spoja• spojevi SMT-a za mjerenje:

a) u jednoj fazi

b) u dvije faze

c) u tri faze

• u svim slučajevima, jedna od

sekundarnih stezaljki, kao i

metalno kudište, spojena je na

stezaljku za uzemljenje da bi se

poslužno osoblje zaštitilo u slučaju

spoja između primarnog i

sekundarnog namota


Naponski mjerni transformatori (1)

Način rada• izvedba “kao i normalan

energetski transformator”• priključen paralelno potrošačima

na gotovo konstantan napon (neovisan o impedanciji priključenoj na sekundarni namot NMT-a)

• osnovna razlika spram energetskog transformatora–relativno je slabo optereden kako bi pogreška mjerenja bila što manja

• struja magnetiziranja je ovisna samo o primarnom naponu



Osnovne karakteristike

• prijenosni omjer

• naponska pogreška

• klasa točnosti

• kutna pogreška

• nazivni teret ili snaga NMT-a



Prijenosni omjer:

• omjer nazivnog primarnog i nazivnog sekundarnog napona

• nazivni primarni napon je jednak linijskom nazivnom naponu mreže (npr. 110 kV) ako se radi o dvofazno izoliranom NMT-u

• nazivni primarni napon je jednak faznom nazivnom naponu mreže (npr. 110/√3 kV) ako se radi o jednofazno izoliranom NMT-u

• u prvom slučaju je sekundarni nazivni napon 100 V, a u drugom slučaju 110/√3 V

Naponska pogreška:

• definicija:

k = prijenosni omjer NMT-a=U1n/U2n

2 1

1

100 % k U U

uU



Kutna pogreška

• definira se analogno kutnoj pogrešci SMT-a

• razlika kuta sekundarnog i primarnog napona

Klasa točnosti

• jednaka je maksimalno dozvoljenoj naponskoj pogrešci kada je primarni

napon u granicama 0.8-1.2 U1n

• prema VDE razlikujemo slijedede klase točnosti NMT-a:

0.1 0.2 0.5 1 3

dopuštene kutne pogreške za te klase točnosti su:

5´ 10´ 20´ 40´ (za klasu točnosti 3 nije definirana dozvoljena kutna pogreška)



Nazivna snaga• maksimalna snaga instrumenata na sekundarnoj strani kojom je

mogude opteretiti NMT, a da naponska i kutna pogreška ostanu u granicama vrijednosti definiranih klasom točnosti

• pri vedim opteredenjima raste naponska pogreška NMT-a (npr. za opteredenje koje je dva puta vede od nazivnog, naponska pogreška može biti tri puta veda od one dopuštene klasom točnosti)

• realno je granična termička snaga, kojom je mogude trajno opteretiti NMT, a da se pri tome ne zagrije iznad dopuštene vrijednosti, nekoliko puta veda od njegove nazivne snage


Izvedbe NMT (1)

• dvofazno izolirani – ima dva visokonaponska priključka

• jednofazno izolirani – ima samo jedan visokonaponski priključak (drugi je kraj

visokonaponskog namota spojen s metalnim kudištem i uzemljen)

Končar, malouljni dvofazno

izolirani NMT, 35 (30) kV

Končar, malouljni jednofazno

izolirani NMT, 35 (30) kV


• oba tipa mogu se upotrijebiti za

mjerenje u trofaznom sustavu i to

spajanjem u slog naponskih

transformatora

• da bi se ostvario slog naponskih

transformatora, potrebna su:

dva dvofazno izolirana NMT-a ili

tri jednofazno izolirana NMT-a

• u prvom slučaju mogu se mjeriti

samo linijski naponi

• u drugom slučaju mogu se mjeriti

i linijski i fazni naponi

Izvedbe NMT (2)


• suhi NMT-ovi se izvode za napone do 3 kV

• za napone do 35 kV NMT-ovi se izvode kao uljni ili malouljni (prednost ima uporaba malouljnih radi manje opasnosti od zapaljenja ili eksplozije

• za unutarnju montažu i napone do 35 kV izvode se i NMT-ovi s izolacijom od umjetnih smola

• za napone do 35 kV upotrebljavaju se i jednofazno i dvofazno izolirani NMT-ovi

• za napone iznad 35 kV ekonomičnija je uporaba sloga od tri jednofazno izolirana NMT-a jer najvedi dio troškova otpada na izolatore

Končar, malouljni jednofazno

izolirani NMT, 220 kV

• svi aktivni dijelovi smješteni su u izolator napunjen uljem, dok metalna glava izolatora služi kao uljni konzervator

• na glavi izolatora nalaze se dvije stezaljke između kojih je spoj s primarnim namotom

Izvedbe NMT (3)

Električna postrojenjaElementi postrojenja

Kraj

Električna postrojenjaSekundarni sustavi u

električnim postrojenjima


ST

NT

P

R11 R12

R3

R2

S1

S2

3 50Hz, 110 kV

OP

~

800/5/5 A

110/3 / 0,1/3 / 0,1/3

DV

ZAŠTITA MJERENJE

IsključenjeUpravljanje

VOÐENJE

Nadzor

-Q1

-Q0

-T1

-T5

-Q9

-Q8

DV POLJE

Principna shema sustava zaštite i vođenja DV polja

S VN sabirnice

S1 sabirnički sustav 1

P prekidač

R rastavljač

R11 sabirnički rastavljač (kao i R12)

R2 linijski rastavljač (rastavljač vodnog polja)

R3 zemljospojnik

OP odvodnik prenapona

ST strujni (mjerni) transformator

NT naponski (mjerni) transformator


Sekundarni sustavi u postrojenju

• Signalizacija (svjetlosna, zvučna, ekranska; lokalna/daljinska)

• Mjerenje (pogonsko, obračunsko)

• Upravljanje (upravljanje aparatima, blokade)

• Regulacija i lokalna automatika (transformatora)

• Zaštita (transformatora, vodova, ...)

• Nadzor (transformatora, prekidača, ees-a)


Pomodni strujni krugovi i uređajiu elektroenergetskom postrojenju

• Pomodni strujni krugovi aparata

• Akumulatorska baterija

• Izvori izmjeničnog napona (SN ili NN mreža, transf. vlastite potrošnje, DEA, DC/AC pretvornik)

• Razvodna ploča (ormar) vlastite potrošnje

• Razvod istosmjernog napona

• Razvod izmjeničnog napona

• Komunikacijski sustav

• Sustav za gašenje požara TR, GEN (CO2, H20)

• Kompresorsko postrojenje

• Razvod komprimiranog zraka


Sekundarni sustavi na razini poljaNa razini vodnog polja• Zaštita voda (distantna, nadstrujna, zemljospojna, termička, APU, ...)

• Lokalno / daljinsko upravljanje

• Mjerenje izmjeničnih veličina (U, I, P, Q, f) i nadzor izmjerenih podataka (min/max)

• Registracija događaja u vezi s djelovanjem zaštite, nadzorom i upravljanjem

• Lokalno sučelje, komunikacija s nadređenom razinom, samonadzor

• Signalizacija događaja u pomodnim postrojenjima

Na razini transformatorskog polja• Zaštita transformatora (diferencijalna, nadstrujna, termička, zaštita otpornika za

uzemljenje, zaštita od otkaza prekidača, zaštita od nesklada polova, Buchholz, kontaktni termometar, termo slika)

• Lokalna regulacija napona i jalove snage

• Lokalno / daljinsko vođenje

• Mjerenja (U, I, P, Q), nadzor izmjerenih podataka, lokalni nadzor toka snage

• Obračunsko mjerenje

• Registracija događaja vezi s djelovanjem zaštite, nadzorom i upravljanjem

• Lokalno sučelje, komunikacija s nadređenom razinom, samonadzor


Na razini postrojenja• Komunikacija s nadređenom razinom vođenja• Komunikacija sa sekundarnim podsustavom i uređajima na razini polja• Komunikacija pomodu lokalnog korisničkog sučelja• Zaštita na razini postrojenja (zaštita sabirnica, zaštita od otkaza prekidača)• Nadzor i upravljanje na razini postrojenja• Prikupljanje i lokalna obrada podataka• Izvođenje blokada u sustavu upravljanja• Mjerenja napona i frekvencija• Samonadzor i održanje baze podataka• Podfrekvencijsko rasteredenje i kompenzacija jalove snage na srednjenaponskim

sabirnicama

Sekundarni sustavi na razini postrojenja


• Nadzor i upravljanje trebaju biti organizirani hijerarhijski na tri razine:

– razina polja,

– razina objekta i

– razina nadređenog centra.

• Funkcije nadzora i upravljanja, te zaštite, na VN razini,moraju biti potpuno odvojene i nezavisne jedna o drugoj i raditi potpuno.

• Na razini polja upravljanje aparatima i osnovna pokazna mjerenja moraju biti uvijek raspoloživa čak i u slučaju kvara dijela ili cijelog sustava nadzora i upravljanja.

• Blokade su sastavni dio nadzora i upravljanja.

• Nadzor i upravljanje se uvijek moraju tretirati tako da se osigura funkcionalnost cijelog sustava, od polja preko objekta do nadređenog centra.

• Rješenje zaštite, nadzora, upravljanja i mjerenja projektira se uvijek tako da se jednostavno može proširivati dodavanjem novih polja i funkcija, a da se pri tome ne narušava do tada postignuta funkcionalnost sustava.

Sustav zaštite i vođenja


• Razine upravljanja su organizirane strogo hijerarhijski. U svakom trenutku treba poštovati princip subordinacije, tj. u istom trenutku nadležnost za upravljačkom akcijom može biti pridodijeljena samo jednoj razini. Najviši prioritet ima najniža razina (lokalno na razini polja) i uvijek niža razina višeg prioriteta može oduzeti nadležnost višoj razini nižeg prioriteta, dok obrat ne vrijedi.

• Svi procesni podaci raspoloživi na razini objekta istodobno su raspoloživi i za funkciju daljinskog upravljanja u nadređenom centru. Postrojenje se povezuje s nadređenim centrom na prijenosnoj razini uvijek preko dva neovisna komunikacijska puta, uz omoguden automatski izbor prijenosnog puta.

• Blokade su sastavni dio upravljanja. Uzdužne i poprečne blokade bilo na razini polja ili cijelog objekta rješavaju se ožičenjem i/ili programski. Pri tome treba biti omogudeno da se u izvanrednim pogonskim uvjetima, uz prethodnu autorizaciju pristupa, neposredno upravljanje aparatima provede bez prethodne provjere zadovoljenja uvjeta blokade.

• Opde je pravilo da se sve izdane komande na svim razinama i upravljačkim mjestima u normalnom pogonu moraju prije izvršenja podvrgnuti provjeri zadovoljenja svih unaprijed zadanih uvjeta blokada.

Upravljanje


• Funkcija nadzora ostvaruje se na svim razinama, uz napomenu da je nadzor mogud istodobno na svim razinama. Pravilo je da niti jedno stanje koje bi moglo ugroziti siguran rad i pogon ne smije ostati neregistrirano. Svi događaji se bilježe i arhiviraju na jednom od raspoloživih medija u samom objektu.

• Unapređenje funkcije nadzora ostvaruje se kroz mogudnost trajnog bilježenja procesnih podataka u objektu i njihov dohvat s udaljenih lokacija. Arhivirani podaci se koriste za naknadne analize djelovanja zaštite, pogonskih događaja, te pri održavanju.

Nadzor


• Pogonska mjerenja (energetska mjerenja)

• Obračunska mjerenja

• Pogonska mjerenja su sva ona mjerenja koja su u funkciji vođenja EES-a, tj. samog objekta i prikazuju se na svim razinama

• Obračunska mjerenja služe isključivo za funkciju obračuna električne energije i nisu izravno uključena u sustav nadzora i upravljanja, nego su uključena u sustav za prikupljanje, daljinski prijenos i obradu obračunskih i energetskih podataka u prijenosnoj mreži HEP-a

Mjerenja


• Komunikacija unutar objekta se rješava pomodu ožičenih ili optičkih veza bilo kao lokalna mreža (LAN) ili veza točka-točka vrlo visoke raspoloživosti i kvalitete. Za komunikaciju s numeričkom uređajima (npr. zaštitom) danas se najčešde koriste optičke veze.

• Komunikacijski protokoli moraju odgovarati međunarodnim IEC standardima, odnosno normama (npr. IEC 61850).

• Pri rješenju ovog sustava, zbog izrazito narasle potrebe za komunikacijama na lokalnoj razini potrebno je posvetiti posebnu pozornost broju podataka koji se može pojaviti u havarijskom slučaju.

• Ni u kom slučaju se ne smije dogoditi da zbog problema u komunikaciji na lokalnoj razini dođe u pitanje bilo koja funkcija lokalnog ili daljinskog sustava upravljanja i nadzora.

• Zato treba koristiti komunikacijska rješenja koja višestruko nadmašuju (faktor 1000) izračunati informacijski promet.

Komunikacija

Električna postrojenjaSekundarni sustavi u

električnim postrojenjima

Kraj

krajcar - eep - predavanje 9 final za web

Documents