RUDARSKA ELEKTROTEHNIKA Goran Delimar R 29 Kratki spoj

RUDARSKA ELEKTROTEHNIKA Goran Delimar R 29

Kratki spoj • • Kratki spoj jest proboj izolacije među fazama ili proboj izolacije prema zemlji za uzemljene sisteme. Prema karakteru probaja izolacije razlikujemo: A) kratki spoj pri kojem su tri faze međusobno spojene, bilo u izravnom kontaktu ili preko luka.

Kratki spoj • B) dvopolni kratki spoj gdje su dvije od tri faze međusobno spojene, bilo izravnim kontaktom ili preko luka

Kratki spoj • C) jednopolni kratki spoj koji može nastati samo kod uzemljenih sistema, kod kojih je zapravo ujedno i zemljospoj.

Kratki spoj • Razmatrajući struju kratkog spoja od njezina postanka dolazimo do spoznaje da se ona sastoji od dvije komponente: • A) simetrična komponenta struje kratkog spoja • B) asimetrična komponenta struje kratkog spoja koja se pojavljuje samo u prijelaznoj pojavi

Kratki spoj • Promatraju li se sve fizikalne veličine tako sastavljene struje kratkog spoja koje mogu utjecati na postrojenje, dolazimo do ovih vrijednosti struja kratkog spoja. • 1) efektivna vrijednost udarne struje kratkog spoja Ik = • • U (k. A ) 3 ×åZ U – napon u KV koji možemo očekivati u najnepovoljnijim prilikama u trenutku kratkog spoja ∑Z – suma svih impedancija po fazi od izvora do mjesta kratkog spoja u Ώ po fazi

Kratki spoj • Ta vrijednost struje kratkog spoja ovisit će o tome je li nastao jednopolni, dvopolni ili tropolni kratki spoj. jednopolni kratki spoj: × × IKI = × 0, 8+ 3 +U × (k. A ) 2 å Z Z 0 3 ZE tropolni kratki spoj: × I KIII = 1. 1 U (k. A ) 3 ×å Z dvopolni kratki spoj: ×U ( ) I KII = 0, 8 k. A 2×å Z

Kratki spoj • • • 2) Vršna vrijednost udarne struje kratkog spoja To je maksimalna vrijednost asimetrične komponente struje kratkog spoja, njezina prva amplituda, koju je potrebno poznavati radi dimenzioniranja postrojenja na dinamička naprezanja što ih takva struja može uzrokovati i to ne samo mehanička nego i termička. Tu vrijednost računamo prema izrazu: I U = 2 × κ × I KIII pri tome je k koeficijent kojim se određuje utjecaj asimetrične komponente struje kratkog spoja s obzirom na radne i induktivne komp. mreže; za impedanciju mreže: Z = R 2 + X 2 æ Rö ÷ ÷ è Xø κ = f çç

Kratki spoj Vrijednost koeficijenta se očitava i iz dijagrama:

Kratki spoj • Utjecaj asimetrične komponente je veći što je mreža sastavljena više od induktivnog nego od radnog otpora. • U podzemnim rudničkim mrežama radni otpor je kod kabelske mreže redovito mnogo više izražen od induktivnoga, pa je i utjecaj asimetrične komponente na postrojenje ublažen.

Kratki spoj • 3) Rasklopna struja kratkog spoja - vrijeme prekidenja kratkog spoja (za metanske jame) je manje od 0. 1 s, zato je: I = I r k. III - rasklopna snaga kratkog spoja: N k = 3 × U × I k. III - rasklopna struja kratkog spoja: Ir = μ k × Ik TRAJNA STRUJA KRATKOG SPOJA: - za rudnike nema osobito značenje: It = μ t × Ik - kod rudnika koji nije neposredno napajan iz elektrane: μk » 1 μt » 1

Kratki spoj • 4) Trajna struja kratkog spoja • Za rudnike praktički kao pojam nema osobitog značenja jer je to struja kratkog spoja koja će teći trajno nakon prestanka prijelaznih pojava kad ne bi djelovala zaštita. Zapravo je to stacionarno stanje oštećenoga strujnog kruga, a ručuna se prema izrazu. Ir = μ k × Ik

Kratki spoj • Proračun struje kratkog spoja • Da bi smo mogli provesti proračun veličine struje kratkog spoja, moramo najprije izračunati ukupnu impedanciju mreže od izvora do mjesta kratkog spoja. Kako u današnjem sistemu mreža nije moguće izračunati s kojeg se izvora napaja rudnik, možemo izvorom smatrati priključno mjesto s kojeg se za rudnik uzima električna energija, i cijelokupnu mrežu nadomjestiti nekom određenom impedancijom s kojom ćemo ići u daljnji proračun.

Kratki spoj - impedancija pojedine komponente mreže Z = R 2 + X 2 Simbolični račun prema kojem zbrajamo dvije impedancije æç R + è 1 j. X 1 ö÷ø + æçè R 2 + j. X 2 ö÷ø = æçè R 1 + R 2 ö÷ø + j æçè X 1 + X 2 ö÷ø Nadomjesna se impedancija mreže računa posebno za sljedeća dva stanja u mreži: - za sadašnje stanje - za stanje koje se može očekivati sljedećih 10 ili 15 godina Za proračun maksimalne struje kratkog spoja treba uzeti minimalnu nadomjesnu Impedancija, a za minimalnu struju kratkog spoja treba uzeti maksimalnu Nadomjesnu impedanciju - općenito nadomjesnu impedanciju mreže računamo: × U 2 ( 1. 1 = ZN Ω / fazi) Pk

Kratki spoj - budući da je ta impedancija sastavljena od radne i induktivne komponente: ZN = R N 2 + X N 2 - odnos komponenti: k= RN XN - odgovarajuća vrijednost: κ= I 3 × U × IU = 1, 225 × U 2 × Pk P k tražene kompomponente nadomjesne impedancije: × × 2 R N = 1. 1 k U (Ω / fazi) Pk × 1+ k 2 ×U 2 ( 1. 1 = XN Ω / fazi) 2 Pk 1+ k

Kratki spoj NADOMJESNA IMPEDANCIJA MREŽE ZA SADAŠNJE STANJE: a) Maksimalna nadomjesna impedancija × 2 Z N max = 1. 1 U (Ω / fazi) Pk min R N max = X N max = 1. 1× k 1 × U 2 Pk min × 1+ k 1 2 (Ω / fazi) 1. 1× U 2 (Ω / fazi) 2 Pk min 1+ k 1

Kratki spoj b) Minimalna nadomjesna impedancija: × 2 Z N min = 1. 1 U (Ω / fazi) Pk max R N min = X N min = 1. 1× k 2 × U 2 Pk max × 1+ k 2 2 (Ω / fazi) 1. 1× U 2 (Ω / fazi) 2 Pk max 1+ k 2

Kratki spoj • • Impedancije elemenata mreže Za svaki pojedini element mreže izračunavaju se radne i induktivne komponente otpora za pojedine faze, suglasno već ustaljenim metodama za praktične svrhe. u r ×U 2 Radna komponenta otpora transformatora: R = (Ω fazi) T 100 × P T radna komponenta napona kratkog spoja: Induktivna komponenta transformatora: u x ×U 2 (Ω fazi) XT = 100 × PT induktivna komponenta napona kratkog spoja:

Kratki spoj b) Kabeli Radna i induktivna komponenta otpora kabela: R k = r × 1 X k = x × 1

c) Zračni vodovi Radne i induktivne komponente računaju im se podjednako kao i kod kabela. Jedinični otpor induktivne komponente ovisi o međusobnom rasporedu vodiča i udaljenosti prema zemlji. Orijentacijski može se uzeti za vodove do 30 k. V da on iznosi od 0, 3 do 0, 35 ohma/fazi. d) Sabirnice Općenito za sabirnice radnu komponentu ne treba računati jer je zanemariva, a za induktivne komponente približno vrijedi x = 0, 15 ohma/fazi za svaki km sabirnice.

- Minimalna struja kratkog spoja je struja dvopolnog kratkog spoja: Uzroci smanjenja struje dvopolnog kratkog spoja: a) b) c) Povećani električni otpor vodiča kabela, uz pogonsku temp. Kabela; Prijelazni otpori na mjestu kratkog spoja; Luk. a) Električni otpor kabela računamo prema vrijednostima iz tablica koja vrijedi za temp od 25 °C. b) Iznose do 10% , izraženiji kod većih vrijednosti struja kratkog spoja c) Proračun i mjesto nastanka el. luka gotovo nije moguć. Pad napona na el. luku ovisi o veličini struje koja je uspostavila luk i o prosječnoj dužini luka. On je induktivnog karaktera. Gubi se sa udaljenosti od trafostanice, ali izražen u blizini transformatora.

- Maksimalna struja kratkog spoja je struja tropolnog kratkog spoja: Pri izračunu treba znati parametre mreže u budućnosti, tj. Vrijeme procijenjenog trajanja postrojenja koje se projektira ili izgrađuje

• KRAJ