6 Prekidanje struja kratkih spojeva Prekidanje struja kratkih

6. Prekidanje struja kratkih spojeva

Prekidanje struja kratkih spojeva: jedan od najtežih zadataka koji treba da ispune prekidači l Dva tipa naprezanja unutar prekidača: - za vreme gorenja luka: termička naprezanja kontakata, komore i medijuma, a u komori prekidača kod kojih se razvijaju gasovi prilikom gorenja luka javlja se i visok pritisak - posle gašenja luka: javlja se tzv. prelazni povratni napon između kontakata koji napreže dielektrik koji se nije dovoljno regenerisao l Dielektrična izdržljivost: predstavlja podnosivi napon između kontakata prekidača l Brzina uspostavljanja dielektrične izdržljivosti zavisi od: - vrste medijuma - načina gašenja luka - brzine razmicanja kontakata i uklanjanja jonizovanih ostataka luka l

6. 1 Sabirnički kratak spoj l Sabirnički kratak spoj: kratak spoj na odvodu neposredno iza sabirnica Slika 1: Kratak spoj u elektrani iza bloka generator-transformator (G-T) l Slika 2: Kratak spoj iza sabirnica koje se napajaju iz sistema Monofazna ekvivalentna šema za proračun prelaznog povratnog napona (uppn): Slika 3: Ekvivalentna šema za proračun uppn-a e(t) – ems generatora ili sistema: e(t)=Emcos(ωt-φ) =Emcos(ωt), usvaja se da je φ=0 L – ekvivalentna induktivnost G-T ili sistema R – ekvivalentna otpornost G-T ili sistema C – kapacitivnost sabirnica P – prekidač kojim se modeluje kratak spoj

Ako se se pretpostavi da je u kolu R<<ωL, struja kratkog spoja kasni iza e(t) za π/2 l Do gašenja luka dolazi prilikom prolaska struje kratkog spoja kroz nulu i od tog trenutka nastaje prelazni povratni napon uppn između kontakata prekidača l Diferencijalne jednačine koje opisuju prelazni proces nakon gašenja luka: l gde su početni uslovi: l (neposredno prekida luka postoji kratak spoj) (struja kratkog spoja se gasi prolasku kroz nulu) Rešenje za uppn korišćenjem Laplasove transformacije: gde su sopstvena učestanost i prigušenje u RLC kolu: l Nalaženje inverzne Laplasove transformacije: gde su nule polinoma G(p):

l Prelazni povratni napon: gde su: kf - koeficient Ferantijevog efeka , α koeficijent promene slobodne učestanosti used dejstva gubitaka Slika 4: Vremenska promena prelaznog povratnog napona uppn-a i dielektrične izdržljivosti Udiel pri sabirničkom kratkom spoju

l l l Kada ne bi bilo prigušenja, amplituda uppn-a bi bila 2 Em; u praksi se postiže (1, 3÷ 1. 6) Em Faktor prenapona: odnos amplitude prelaznog povratnog napona i temene vrednost napona industrijske frekvencije na istom mestu Prelazni povratni napon nije opasan za izolaciju elemenata mreže, već samo za međukontaktni prostor Razlikuju se: početni prelazni povratni napon (upppn), prelazni povratni napon (uppn), povratni napon u ustaljenom stanju (upn) Važni detalji vezani za uppn: - vreme do prvog maksimuma tm i prvi maksimum Umax 1 prelaznog povratnog napona - srednja strmina prelaznog povratnog napona: - teorijska početna strmina prelaznog povratnog napona:

6. 1. 1 Uticaj napona električnog luka na oblik prelaznog povratnog napona l U trenutku neposredno pre gašenja električnog luka postoji napon luka koji ima maksimalnu vrednost -ΔUG Slika 5: Vremenska promena prelaznog povratnog napona uppn-a pri sabirničkom kratkom spoju, uz uvažavanje napona električnog luka

l Jednačine kola u Laplasovom domenu su: gde su početni uslovi: (neposredno prekida luka napon je jednak naponu luka) (struja kratkog spoja se gasi prolasku kroz nulu) gde su sopstvena učestanost i prigušenje u RLC kolu: l Izraz za prelazni povratni napon: l Prvi maksimum prelaznog povratnog napona:

6. 1. 2 Složeniji oblici prelaznog povratnog napona Isključenje kratkog spoja u dvofrekventnoj šemi l Slučaj kada postoji značajna kapacitivnost veze između generatora i transformatora l l Dvofrekventna zamenska šema za proračun prelaznog povratnog napona: e(t) – elektromotorna sila generatora L 1 i R 1 - induktivnost i otpornost generatora C 1 – kapacitivnost veze G-T L 2 i R 2 - induktivnost i otpornost transformatora C 2 – kapacitivnost sabirnica P – prekidač koji prekida struju kratkog spoja

l Približni izraz za uc(t) koji ujedno predstavlja i uppn(t): gde su: - slobodna učestanost prve konture kola - prigušenja prve konture kola - slobodna učestanost druge konture kola - prigušenja druge konture kola

l Obvojnice prelaznog povratnog napona u jednofrekventnoj i dvofrekventnoj šemi: U dvofrekventnoj šemi može da dođe do značajnog porasta početne strmine Spppn l Propisima se definišu karaktetistike uppn-a da bi se pri ispitivanju prekidača primenili standardni ispitni naponi: umesto oblika uppn-a definiše se obvojnica krive ispitnog uppn-a l U slučaju jednofrekventne šeme obvojnica kvive uppn-a je definisana sa dve prave, odnostno sa dva parametra: Uc i T 3 l U slučaju dvofrekventne šeme obvojnica krive uppn-a se definiše sa tri prave, odnosno sa 4 parametra: U 1, T 1, Uc i T 2 l

Isključenje sabirničkog kratkog spoja u šemi sa više vodova priključenih na sabirnice l Jednopolna šema sistema i ekvivalentna šema l Na osnovu Petersenovog pravila dugački vodovi se mogu zameniti otporom koji je jednak karakterističnoj impedansi voda l Napon na kapacitivnosti sabirnica predstavlja uppn: l

l Aperiodičan oblik prelaznog povratnog napona, ako je: l Periodičan oblik prelaznog povratnog napona, ako je: l Zbog velike početne strmine, aperiodičan oblik uppn-a je opasniji za međukontaktnu izolaciju