03_ZastitaElUdar

8/13/2019 03_ZastitaElUdar

1/88

ZATITA ODELEKTRINOG UDARA

U UVJETIMA KVARA

Doc.dr.sc. Zvonimir KlaiDoc.dr.sc. Zoran Kova


2/88

- HRN norme i IEC standard - vrste distribucijskih sustava niskog naponaodreujusebrojem i tipomaktivnihvodiate

vrstomsustava uzemljenja.

Kod distribucijskih mrea niskog napona i izmjenine struje postojesljedei tipovi sustava:

-jednofazni sustav s dva vodia;-jednofazni sustav s tri vodia;- dvofazni sustav s tri vodia;- dvofazni sustav s pet vodia;- trofazni sustav s tri vodia;

- trofazni sustav s etiri vodia;- trofazni sustav s pet vodia.

Kod distribucijskih mrea istosmjerne struje postoje:

- sustav s dva vodia;- sustav s tri vodia.

1. SUSTAVI UZEMLJENJA


3/88


4/88


5/88

Dodatno slovo(nalazi se uz drugo slovo) - raspored neutralnog i zatitnogvodia:

S- neutralni (N) vodi i zatitni vodi (PE) meusobno su odvojeniu cijeloj mrei

C- neutralni (N) vodi i zatitni vodi (PE) kombinirani su ujednom (PEN) vodiu.

U distribucijskim mreama niskog napona - tri tipa mrea s obziromna sustav uzemljenja: TN, TTi ITsustav.


6/88

TN sustav

Osnovno obiljeje-jedna tokasustava(neutralna toka)izravno

spojena sa zemljom, dohvatljivi dijelovi(kuita)spojeni prekozatitnogvodiana izravno uzemljenu neutralnu toku.

Kod nas su takvi sustavi poznati pod nazivom nulovani sustavi.

Kod TN mrea, kod kojih je zvjezdite pogonski uzemljeno, a vodljividijelovi pogonskih sredstava prikljueni su posredstvom zatitnogvodia sa zvjezditem, primjenjuje se:

- nulovanje- naponska zatitna sklopka- strujna zatitna sklopka.

S obzirom na raspored i funkciju neutralnog i zatitnog vodiapostoje tri podvrste:

- TN-Ssustav- TN-C-Ssustav

- TN-Csustav


7/88

TN-S sustav - u cijeloj mrei zatitni vodi (PE) odvojen odneutralnogvodia (N), pogonska strujane tee kroz zatitni vodi.

TN-S sustav - razdvojeni neutralni i zatitni vodi u cijeloj mrei.


8/88


9/88

TN-C sustav - u cijeloj mrei sjedinjen zatitni i neutralnivodi u jedan PEN vodi.

TN-C sustav - sjedinjeni zatitni i neutralni vodi u jedan PEN vodiu cijeloj mrei.


10/88

TT sustav

Osnovno obiljeje - neutralna toka sustava uzemljena posredstvomjednog uzemljivaa, a kuita troila uzemljena preko drugihuzemljivaa, elektrino neovisnih o uzemljenju neutralne toke sustava.

TT sustav - razdvojena pogonska i zatitna uzemljenja.


11/88

Kod TT mreasu zvjezditei mase pogonskih sredstava uzemljeni,ali tako da su prikljuenina razliiteuzemljivae.Prema tome, postoji pogonsko i zatitnouzemljenje.

Kod TT mreaprimjenjuje se:zatitno uzemljenjestrujna zatitna sklopkanaponska zatitna sklopka.


12/88

IT sustav

svi aktivni vodii izoliranisu od zemlje ili su u jednoj toki spojenisa zemljom preko velike impedancije, kuita troilase uzemljuju.

IT sustav - izolirano zvjezdite i uzemljena kuita troila.


13/88

L1

L2

L3

RA

PE

RE

IT sustav - zvjezdite uzemljeno preko velike impedancije iuzemljena kuita troila.


14/88

Kod IT mrea, kod kojih je mrea izolirana prema zemlji, a masepogonskih sredstava su zatitnim vodiem spojene s uzemljivaem,pogodne su ove zatitne mjere:

sistem zatitnog vodakontrolnici izolacije.


15/88

2. VRSTE ZATITE OD ELEKTRINOGUDARA U UVJETIMA KVARA

Zatitne mjere od elektrinog udara u uvjetima kvara, s obzirom na naindjelovanja, mogu se podijeliti na tri osnovne skupine (i podskupine), [2]:

1. Skupina,istodobna zatita od elektrinog udara u pravilnome radu iu uvjetima kvara:

SELV (engl. Safety Extra-Low Voltage)

PELV (engl. Protection by Extra Low Voltage) FELV (engl. Functional Extra-Low Voltage)


16/88

2. Skupina, automatski isklop napajanja:

a) TT sustavi Isklop s nadstrujnom zatitom Isklop sa strujnim zatitnim sklopkama

b) TN (TN-C, TN-C/S, TN-S) sustavi

Isklop s napravama nadstrujne zatite Isklop sa strujnim zatitnim sklopkama

c) IT sustavi s uporabom

Kontrolnika izolacije Strujnih zatitnih sklopki Zatitnih naprava nadstrujne zatite

3. Skupina, bez naprava za isklop struje kvara Zatita primjenom opreme razreda II. ili jednako vrijednom izolacijom Nevodljivim prostorima Lokalnim izjednaavanjem potencijala bez spoja sa zemljom Elektrinim odjeljivanjem (Elektrino odvajanje Galvansko

odvajanje).


17/88

Kuita troila i opreme te ostale metalne mase - u redovitom pogonu nisu podnaponom.

Uslijed kvara na izolaciji vodia mogu doi pod napon i predstavljati opasnost zaljude koji dodiruju ovu opremu.

Dodirni napon pri vodljivom tlu


18/88

Napon kvara, Ug

, - potencijal kuita troila prema zemlji.

Napon dodira, Ud, (dodirni napon) - napon koji se pojavljuje izmeu istodobnodostupnih dijelova za vrijeme kvara.

Napon dodira (dodirni napon) moe poprimiti najvie vrijednosti faznog napona

ako je kvar zanemarive impedancije nastao na prikljunoj stezaljci jednog troila,a drugi istodobno dostupni pristupani vodljivi dio ima direktan spoj sa zemljom.

Oekivani napon dodira- najvii napon dodira koji se moe pojaviti uelektrinoj instalaciji prilikom kvara sa zanemarivom impedancijom.


19/88

2.1 Izjednaavanje potencijala

- Smatra se da sama ova mjera za sebe nije uvijek dovoljna.

Izjednaavanjepotencijala - pruasve elemente djelotvorne zatitetek usklopu s ureajimaza brzo iskljuivanjestrujekvara i s dobrim uzemljivaem.

- postiese meusobnimgalvanskim spajanjemsvih metalnih dijelova, razliitihinstalacija sazatitnimvodiemelektrineinstalacije unekom prostoru.

U sluajupojave napona kvara na kuitimaelektrinihtroila, taj isti napon

pojavit ese i na meusobnopovezanim metalnim dijelovima drugihinstalacija, te neepostojati razlika napona izmeutih vodljivih instalacija.

Ovim postupkom osjetno je smanjena mogunostda na ovjekadjelujenapon dodira u sluajuako doeistodobno u dodir s neispravnimelektrinimtroilomi s bilo kojim metalnim dijelom drugih instalacija.


20/88

Dvije vrste izjednaavanjapotencijala:

glavno izjednaavanjepotencijala koje obuhvaacijeli objekt

lokalno dopunsko izjednaavanjepotencijala, koje obuhvaauiprostor ili dio instalacije u objektu

Primjene glavnog izjednaavanjapotencijala - sprjeavanjeunoenjavanjskih opasnih potencijala u postrojenje.

Vanjski opasni potencijali - u postrojenje - preko zatitnihili PENvodiaipreko metalnih platevakabela.

Izjednaavanjem potencijala - cijela zgrada ekvipotencijalni sustav u kojemje vrlo mala vjerojatnost pojave opasnih napona dodira, aki kad je rijeorelativno visokim potencijalima u apsolutnome iznosu, koje bi cijeli sustavmogao imati prema dalekoj zemlji.


21/88

Dananje zgrade- veliki splet raznih instalacija s metalnim cijevima ilivodiima- nemoguepostiinjihovo djelotvorno odvajanje i meusobnoizoliranje- to jejojedan razlog za uvoenjeglavnog izjednaavanjapotencijala.

U blizini glavnog kunogprikljuka, postavljaju se sabirnice za izjednaavanjepotencijala na koje se prikljuujuspojni vodovi koji povezuju:

zatitnivodielektrineinstalacije, dozemnivodi(zemljovod) uzemljenja, glavni prikljuakvodovode instalacije, glavni prikljuakplinske instalacije, glavni prikljuakcentralnog grijanja, metalne konstrukcijske elemente objekta (zgrada).

Glavno izjednaavanjepotencijala izvodi se svodiimakoji moraju imatipresjek koji nije manji od polovice presjeka najveegzatitnogvodiauinstalaciji, ali ne smije biti manji od 6 mm2 na bakrenevodie.Najveipresjek ne mora bitveiod 25 mm2za bakrenevodie.


22/88

nainizvoenjaizjednaavanjapotencijala na glavnom prikljukuzgrade.


23/88

U posebnim sluajevimapoveaneopasnosti, kao tosu primjerice, kupaoniceili prostori ugroenieksplozivnim smjesama. primjenjuje se lokalno dopunsko

izjednaavanjepotencijala.

Jednako tako, mora se primijeniti dopunsko izjednaavanjepotencijala nadijelu elektrinihinstalacija ili u nekom ogranienomprostoru, ako nemoemoispuniti sve uvjete za brzo isklapanje struje kvara posredstvomautomatskog iskljuenja, [4].


24/88

2.2 Istodobna zatita od elektrinog udarau pravilnome radu i u uvjetima kvara

Primjena istodobne zatite od elektrinog udara u pravilnome radu i uuvjetima kvara, kao uinkovita mjera zatite ograniena je s obzirom da semogu prikljuiti samo naprave malih snaga i na male udaljenosti.

SELV, PELV i FELV primjenjuju se:

za rune svjetiljke, elektrini alat, u upravljakim i signalnim strujnim krugovima, poljodjeljstvu te za djeje igrake.


25/88

2.2.1 SELV Sigurnosni mali napon (engl. Safety Extra-Low Voltage)

Upotrebljavaju se u situacijama gdje rad elektrinih ureaja predstavljaozbiljnu opasnost -bazeni, zabavni parkovi i slino.

Metoda - isporuka snage pri vrlo niskim naponima sa sekundarnih namotaja

izolirajuih transformatora posebno dizajniranih u skladu s nacionalnim ilimeunarodnim (IEC 60742) standardom.

Razina izolacije izmeu primarnih i sekundarnih namotaja vrlo je visoka tese ponekad koristi i uzemljeni metalni izolator izmeu namotaja.

Efektivni napon na sekundaru nikad ne prelazi 50 V.


26/88

Postoje tri uvjeta eksploatacije koja se moraju potivati kako bi seostvarila zadovoljavajua zatita protiv indirektnog kontakta:

Niti jedan ivi vodi na SELV-u ne smije biti uzemljen

Izloeni vodljivi dijelovi SELV opreme ne smiju biti uzemljeni,spojeni na ostale izloene vodljive dijelove ili na vanjske izloenevodljive dijeove

Svi ivi dijelovi SELV krugova i ostalih krugova visokog naponamoraju biti razmaknuti na minimalnoj udaljenosti koja jejednaka onoj izmeu primarnih i sekundarnih namotajaizolacijskog transformatora

Ove metode zahtijevaju:

Da SELV krugovi moraju koristiti vlastite instalacijske cijevi ilikanale osim kada se koriste kabeli izolirani od najviih naponaostalih krugova

Utinice za SELV sustav ne smiju imati izvod za uzemljenje. SELVutikai i utinice moraju biti posebno dizajnirane tako da se

onemogui sluajno spajanje na vie napone


27/88

Odvojnitransformatoriodnosno transformatori za elektrino odvajanjese razlikuju od standardnih:

po posebnoj izolaciji izmeu primarnog i sekundarnog namota, veim razmacima izmeu dijelova pod naponom meusobno i prema

zemlji te veoj probojnoj vrstoi.

Grafiki simbol transformatora za elektrino odvajanje:

Transformatori za elektrino odvajanjese koriste za napajanje:

mjernih instrumenata i zatitnih ureaja

aparata za brijanje

elektrinih runih alata i ureaja (klase II) ako se koriste u ogranienimvodljivim prostorima kao to su kotlovi, velike posude, te montane jame

elektrinih runih alata i ureaja koji su u doticaju sa vodom, kao to suruni strojevi za poliranje


28/88

Osnovni zahtjev za sve ove izvore jest da se u sluaju kvara ne mogu pojaviti

vii naponi na krugu sigurnosnog malog napona od njegovog nazivnog napona.

Za dobivanje malog napona zabranjena je upotreba izvora napajanja kao tosu transformatori u tednom spoju, jednoarmaturni pretvarai i potenciometri.

Kada nazivni napon SELV sustava nije vei od 25 V efektivne vrijednosti

izmjenine struje, odnosno 60 Vistosmjerne struje, nije potrebna nikakvazatita od direktnog dodira.

Ako nazivni naponi prelaze navedene vrijednosti mora se osigurati zatita odelektrinog udara u pravilnome radu s:

pokrovima ili omotaima stupnja zatite IP 2X, odnosno IPXXB ili izolacijom koja izdrava ispitni napon od 500 V u vremenu od jedne

minute.


29/88


30/88

2.2.2 PELV - Uzemljeni sigurnosni mali napon(engl. Protection by Extra Low Voltage)

za openitu uporabu gdje su potrebni niski naponi ili zbog sigurnosnih razloga,nije za lokacije visokog rizika.

IEC 60364-4-41 precizno definira vanost referentnog PELV-a.

Koncept slian kao kod SELV sistema, ali je sekundarni krug uzemljen u jednojtoki (kuita troila ili vodia).


31/88

2.2.3 FELV - Mali radni napon(engl. Functional Extra Low Voltage)

Zatita od direktnog i indirektnog dodira prema metodi u IEC 60364-4-41:

Tamo gdje se, zbog funkcionalnih razloga, koristi napon od 50 V ili manji,ali nisu ispunjeni svi uvjeti koji se odnose na SELV ili PELV

(nisu nuni SELV ili PELV)

kada elektrini krug sadri opremu nedovoljno izoliranu od visokih napona(transformatori, releji, kontaktori i sl.)


32/88

Konstrukcija transformatora je prema klasi II izolacijskih standarda.

U sluaju kada se nekoliko ureaja napaja s razdvojnog transformatorapotrebno je obratiti panju na sljedee:

Izloeni vodljivi dijelovi svih ureaja moraju biti meusobno povezani,ali ne i uzemljeni.

Utinice moraju imati kontakt za uzemljenje koji u ovom sluaju sluisamo kako bi se osiguralo meusobno povezivanje svih izloenihvodljivih dijelova.


33/88


34/88

2.3 Zatita automatskim isklopom napajanja

Kako bi zatita automatskim isklopomnapajanja ispunila svoju zadau,svaki kvar na izolaciji opreme mora prouzroiti dovoljno jaku struju kvarakoja e izazvati prekidanje napajanja u vremenu koje je nuno za sigurnostljudi.

Ova vrsta zatite temelji se na dva elementa:

postojanju zatvorenog strujnog kruga, odnosno kruga petljekoji omoguava protjecanje struje kvara (oblik kruga petlje ovisi osustavu uzemljenja TT, TN i IT mree), te

o prekidanju struje kvara primjenomprikladnih zatitnih ureaja u

tako kratkim vremenima da ne doe do ozljeivanja osobe koja je bilaizloena naponu dodira.


35/88

2.3.1 TT sustav - isklop s nadstrujnom zatitom

U TT sustavu uzemljuje se- neutralna toka sustava odnosno zvjezditetransformatora ili

generatora.

- sve mase troila odnosno izloeni vodljivi dijelovi opreme i ureaja,koji mogu doi pod napon u sluaju kvara, galvanski se povezuju sazatitnim vodiem i uzemljuju preko posebnog uzemljivaa

- u nekom objektu moe se koristiti jedan uzemljiva za sva troila.


36/88

U sluaju proboja izolacije na opremi, odnosno kvara zanemarive impedancije,struja kvara e protei kroz zatvoreni strujni krug kako je prikazano na slici.

TT sustav s nadstrujnimzatitnim ureajima


37/88

Karakteristike nadstrujnih zatitnih ureajai ukupni otporuzemljivaa moraju se odabrati tako da u sluaju kvarazanemarivog otpora

nastupi automatsko iskljuivanje napajanja u vremenu ne duljem od 0,2sekunde(strujni krugovi s prikljunicama, prijenosnim troilima ili troilimakoja se za vrijeme rada dre u ruci) odnosno 5 sekundiu svim ostalimstrujnim krugovima.

Zbog toga mora biti ispunjen uvjet:

gdje je:

- doputeni napon dodira (50 V ili 25 V)

- ukupni otpor uzemljivaa i otpor zatitnog vodia od uzemljivaa dotienog troila

- struja kvara koja osigurava isklapanje nadstrujnog zatitnog ureaja


38/88

Presjeci zatitnihvodiaodreuju se ovisno o jakosti struje i doputenomzagrijavanju vodia prema normi HRN HD 60364 5-54: 2007., ali ti presjeci ne

smiju biti manji od vrijednosti navedenih u donjoj tablici.Istom normom odreeni su i minimalni presjeci uzemljivaa.

Presjek faznog vodia(mm2) Presjek zatitnogvodiaSPE(mm2)SL 16 SPE= SL

16 SL 35 SPE= 16SL 35 SPE= SL/ 2

Odnos izmeu presjeka zatitnog vodia i faznih vodia u TT i TN

sustavima


39/88


40/88

2.3.2 TT sustav - isklop napajanja zatitnim strujnim sklopkama

Masa tienog troila povezuje se sa zatitnim vodiem na posebni uzemljiva.Ukoliko se jednim zatitnim ureajem titi vie troila, njihove mase morajubiti povezane na isti uzemljiva.

Zatitni ureaj diferencijalne struje u TT sustavu


41/88

Djelovanje ove zatitne mjere temelji se na mjerenju diferencijalne struje

posredstvom diferencijalnog transformatora.

U normalnom pogonskom stanju struja koja dolazi i odlazi iz troila jejednaka, a magnetski tokovi nastali djelovanjem ovih struja meusobno seponitavaju i jezgra transformatora ostaje nemagnetizirana.

Ako na izolaciji troila nastane kvar, struja kvara prolazi kroz otporuzemljivaa i otpor pogonskog uzemljenja.Uslijed nastale razlike izmeuulazne i izlazne struje koja prolazi kroz jezgru transformatora, ona semagnetizira i daje vrlo brzo impuls za iskljuenje prekidaa.

Pri normalnom pogonu, kad su struje u sve tri faze jednake, vektorski

zbroj struja iznosi nula. U tom sluaju jednak je i nuli zbrojmagnetskih tokova, pa se zbog toga u sekundarnom namotaju togtransformatora nee inducirati nikakav napon.


42/88

S obzirom da je vrijeme isklapanja ovakvih zatitnih ureaja manje od 0,1

sekunde, vrijeme isklapanja nije posebno propisano.U sluaju vie serijski spojenih ureaja diferencijalne struje, da bi se osiguralaselektivnost, vremensko zatezanje moe maksimalno iznositi 1 sekundu.

Sva pogonska sredstva tiena strujnom zatitnom sklopkom potrebno jeuzemljiti tako da pri protjecanju struje kvara njihov uzemljiva ima dovoljnomaleni otpor uzemljenja tako da se na pogonskom sredstvu ne pojavi previsokinapon dodira.

In(A) 0,03 0,1 0,3 0,5 1

RA() 1660 500 166 100 50Maksimalno dozvoljeni otpori uzemljenja TT mree ovisno o veliini

struje kvara (In) i FI sklopke pri Ud=50 V

Za ispravnost zatite automatskog iskljuivanja napajanja zatitnim ureajimadiferencijalne struje treba biti ispunjeno:

- ukupni otpor uzemljivaa i otpor zatitnog vodia od uzemljivaa do tienog troila

- nazivna isklopna diferencijalna struja pri kojoj dolazi do isklapanja sklopke

- doputeni napon dodira (50 V ili 25 V)


43/88

2.3.3 TT sustav - zatitna naponska sklopka (FU)

Zatitnasklopka automatski se isklapa ako izmeukuitai pomonoguzemljvaanastane previsok napon. Ona se koristi samo kao dopunskazatita.

FU sklopka u TT mrei


44/88

Jedan kraj naponskog releja spaja se s kuitima troila, a drugi kraj releja jespojen s posebnim uzemljivaem.

Djelovanje ove zatite sastoji se u tome da se posredstvom naponskog relejastalno nadzire napon izmeu kuita troilai pomonog uzemljivaa, pa akotaj napon prijee odreenu granicu (50 V) relej isklapa troilo pomousklopke u vremenu od 0,1 s.

Zatitne naponske sklopke se obino grade tako da razliitim naponimaodgovara sljedei otpor uzemljivaa:

Napon(V)

Otpor

uzemljivaa()

24 V 200 50 V 600 65 V 800

Otpor uzemljivaa pri razliitim naponima


45/88

Ova mjera zatite nije pouzdana kad se primjenjuje za strojeve koji imajurelativno dobro prirodno uzemljenje kao to su graevinski strojevi koji lee

na tlu na veim metalnim plohama, kada je tlo vlano ili mokro, jer tadapostoji mogunost da naponski relej bude premoten i da sklopka ne djelujepouzdano, [2].


46/88

2.3.4 TN sustav - isklop s napravama nadstrujne zatite

U TN sustavima uzemljuje se neutralna toka sustava odnosno zvjezditetransformatora.

Sve izloene vodljive dijelove opreme, ureaja i instalacija, koje mogu doipod napon u sluaju kvara galvanski se povezuju sa zatitnim vodiem.

Zatitnivodi mora biti spojen na neutralnu toku sustava i uzemljen.Kako bi se u sluaju kvara potencijal zatitnog vodia odrao to blie

potencijalu zemlje, zatitni vodi se uzemljuje i u drugim tokama.

TN-S sustav s nadstrujnimzatitinimureajima


47/88

Karakteristike nadstrujnih zatitnih ureaja i presjeci vodia moraju se takoodabrati da u sluaju kvara zanemarivog otpora nastupi automatsko

iskljuivanje napajanja u utvrenom vremenu prema vrijednostima iz tabliceza strujne krugove s prikljunicama nazivnih struja koje ne prelaze 63 A,prenosivim i pominim troilima.

Nazivni napon mree prema zemljiU0(V)

Vrijeme iskljuenjat(s)

120 0,8230 0,4277 0,4400 0,2580 0,1

Najvea vremena isklopa u TN sustavima


48/88

Ova zatitna mjera biti e djelotvorna ako je ispunjen slijedei uvjet:

U0 - napon faznog vodia prema zemlji

Zs- impedancija petlje kvara koja obuhvaa izvor, vodi pod naponom domjesta kvara i zatitni vodi izmeu mjesta kvara i izvora napajanja

Ia- struja djelovanja ureaja koja osigurava iskljuivanje napajanja upropisanim vremenima, ovisno o vrsti strujnog kruga.

Ispravna zatita od indirektnog dodira s automatskim iskljuivanjem napajanja

mora iskljuiti u propisanom vremenu ili prije.Da bi smo utvrdili vrijeme iskljuivanja nadstrujnog zatitnog ureaja potrebnoje poznavati njihove karakteristike isklapanja.Kod primjene osiguraa s rastalnim ulocima iz t/Ikarakteristike se pomoustruje kvaraIapronalazi vrijeme u kojem e osigura sigurno pregorjeti, tovrijeme mora biti manje od zahtijevanog.


49/88

2.3.5 TN sustav - nulovanje

Prema nainu djelovanja, zatitna mjera od indirektnog dodira u TN sustavu sautomatskim iskljuivanjem napajanja pomou nadstrujnih zatitnih ureajajednaka je nulovanju, ali su uvjeti za ispravnost zatitne mjere razliiti.

Prema prijanjim tehnikim normativima za ispravno nulovanje moraju bitiispunjeni slijedei osnovni uvjeti:

struja kvara mora biti vea od isklopne struje zatitnog ureaja a to jeispunjeno ako je otpor petlje kojim prolazi struja kvara takav da jeispunjeno:

Vf- fazni napon (V)

Rpe- otpor petlje ()

In- nazivna struja zatitnog ureaja (A)

k- faktor isklopne struje


50/88

Nulovanje se smije primijeniti samo ako je dovoljno sigurno da se na nultomvodiu niti u sluaju kratkog spoja, niti u sluaju zemljospoja nee pojaviti

napon vii od 50 V, a ako se pojavi da e se odrati samo najkrae vrijemeodnosno do iskljuenja strujnog kruga zatitnim ureajem.

Nultivodi treba obavezno uzemljitikod napojne transformatorske stanice ina vie mjesta u niskonaponskoj mrei.

Presjek nulvodiamora biti u odreenom odnosu spram presjeka faznihvodia.Mora imati jednaki presjek kao fazni vodi ako presjek faznog vodianije vei od 16 mm2 kod bakrenih izoliranih vodova i kabela, odnosno akopresjek vodia nije vei od 50 mm2 za nadzemne vodove. Ako su presjecifaznih vodia vei od navedenih vrijednosti onda nulvodimoe imati za dvastupnja manji presjek iz standardnog niza za presjeke vodia, ali nikada ne

smije presjek nulvodiabiti manji od polovice presjeka faznog vodia.

Nulvodimora sainjavati mehaniki i galvanski jednu cjelinu po cijeloj svojojduljini, te nigdje ne smije biti prekidan niti osiguraima niti drugimzatitnim ureajima.


51/88

2.3.6 Zatitno uzemljenje u nulovanoj mrei

Ukoliko se u mrei nalaze troila tiena pojedinanim zatitnim uzemljenjem,prijeti opasnost od pojave napona na nultom vodiu i na kuitima svihnulovanih troila uslijed proboja izolacije vodia na troilu s pojedinanimuzemljivaem.

Zatitnouzemljenje u nulovanoj mreitienopjedinanimzatitnimuzemljenjem


52/88

Za sluaj kvara na izolaciji troila tienog pojedinanim uzemljivaem, strujakvara tee od pojedinanog uzemljivaa, preko pogonskog uzemljenja, premazvjezditutransformatora i u tom sluaju uzrokuje pad napona na pogonskomuzemljenju koji die potencijal nultog vodia prema zemlji u cijeloj mrei tomoe predstavljati opasnost za ljude koji bi u tom trenutku dodirivali kuitanulovanih troila.

Zbog ovoga se nulovanje i zatitno uzemljenje s pojedinanim uzemljivaem

primjenjuje u istim mreama samo onda ako je za sluaj kvara na izolaciji troilatienog pojedinanim uzemljivaem sprijeena pojava vea od 50 V na nultomvodiu.Taj e uvjet sigurno biti ispunjen ako je zadovoljeno:

Rp- ukupni otpor uzemljenja nultog vodia cjelokupne mree

Rz min - najmanji otpor od svih otpora pojedinanih uzemljivaa


53/88

Ako jeRp= 0,2 onda je mogua primjena zatitnog uzemljenja s pojedinanimuzemljivaem u nulovanoj mrei bez provjere iznosa pojedinih uzemljivaa.

Zatitnouzemljenje u nulovanoj mreis dodatnim povezivanjem napojedinani

ilizatitniuzemljiva


54/88

Ako se u nulovanoj mrei pojedina troila jo dodatno povezuju i napojedinani ili zajedniki uzemljiva, struja kvara ima dva paralelna puta od

troila do transformatora: jedan nultim vodiem, drugi pojedinanim ilizajednikim uzemljivaem.

Sada je ukupni otpor petljeRpemanji pa e doi bre i sigurnije do proradenadstrujnih zatitnih ureaja.

Zbog toga je doputeno mijeanje ova dva sustava u istoj mrei bez ikakvihdodatnih uvjeta.Ovakvu kombinaciju nulovanja i zatitnog uzemljenja sa zajednikimuzemljivaem esto susreemo u mreama vlastite potronje niskog napona uelektroenergetskim postrojenjima, u elektranama i transformatorskimstanicama. Sva su troila niskog napona nulovana, a jednako tako su kuitatih troila i ureaja spojena na zajedniki uzemljiva objekta zbogsprjeavanja pojave previsokog napona dodira uslijed kvara u mrei visokognapona, [2]


55/88

2.3.7 Nulovanje u mrei sa zatitnim uzemljenjem

U mrei sa zatitnim uzemljenjem pojedinanim uzemljivaem nijedozvoljenonulovanjejednog troila, iz istih razloga iz kojih nije dozvoljeno dase u nulovanoj mrei neko troilo zatitno uzemlji pojedinanimuzemljivaem.

Ako se radi o mrei sa zatitnim uzemljenjem sa zajednikim uzemljivaem,struja kvara ima dva paralelna puta od troila do transformatora jedanpreko uzemljivaa i zemlje, gdje je zbog velikog otpora struja mala i drugi krozspojni vod uzemljenja koji je povezan s pogonskim uzemljenjem gdje sezatvara vei dio struje kvara jer je otpor petlje manji.

Stogaje mogueu mrei sa zatitnim uzemljenjem sa zajednikimuzemljivaemprovesti nulovanje pojedinih potroaa.

Nije dozvoljeno da se u mrei sa zatitnim uzemljenjem neko od troiladodatno i nuluje.


56/88

Nulovanje u mrei sa zatitnim uzemljenjem

Dio struje kvara (prekoRz1) tee preko zatitnog uzemljenjaRz0, ali u praviluvei dio struje tee preko pogonskog uzemljenjaRp. Sada je napon nulvodia

V0 u pravilu neto manji od sluaja zatitnog uzemljenja sa pojedinanimuzemljivaem u nulovanoj mrei, ali jo uvijek moe biti vei od 50 V. Stogase izbjegava dodatno nulovanje troila u mrei sa zatitnim uzemljenjem, [2].


57/88

2.3.8 Zatita ureajima diferencijalne struje u TN sustavima

Princip rada zatitne strujne sklopke


58/88

Strujna zatitna sklopka u TN-C/S sustavu


59/88

Kod trofaznih troila, princip rada ovog ureaja je jednak samo to kroz jezgrutransformatora prolaze sva tri fazna vodia i prema potrebi neutralni vodi, ali

nikako ne smije prolaziti zatitni vodi PE.

Zatitniureaji diferencijalne struje kad se koriste u TN sustavima, mogu sekoristiti samo u TN-Sili dijelu TN-C/Ssustava gdje su neutralni i zatitnivodi odvojeni.

U TN-Csustavu gdje se koristi PENvodi, nije mogua primjenazatitnihureaja diferencijalne struje.

Zatitniureaji diferencijalne struje proizvode se za slijedee nazivne struje:

In (A) 0,03 0,1 0,3 0,5 1

Nazivne struje zatitnih ureaja diferencijalne struje


60/88

Za ispravan rad ove zatitne mjere mora biti ispunjen uvjet:

Zpe - impedancija petlje kvara

Vf - nazivni napon mree prema zemlji

Ia - struja kvara dovoljna da izazove isklapanje ureaja diferencijalnestruje u zahtijevanom vremenu:

0,4 s za strujne krugove s prikljunicama, za pokretna i prenosivatroila

5 s za radijalne strujne krugove stabilnih troila, a koji ne moguutjecati na strujne krugove s prikljunicama

no kod zatitnih ureaja diferencijalne struje koji nemajuvremensku zadrku isklopna vremena od nastanaka kvara doisklapanja su vrlo kratka, 0.1 s


61/88

Zbog izvanrednih karakteristika, visoke pouzdanosti te vrlo kratkih vremenaisklapanja ovi ureaji su primjenjivi u svim uobiajenim tipovima

niskonaponskih mrea.

U skladu s prijanjim tehnikim normativima, u elektrinim mreama gdje jeprimijenjeno nulovanje, nisu se primjenjivale strujne zatitne sklopke odnosnoureaji diferencijalne struje kao sustavno rjeenje. Doputala se primjena FIsklopki za pojedinana troila pod uvjetom da se masa troila nije spajala s

nulvodiemPEN ve se uzemljavala s posebnim uzemljivaem kao u TTsustavu.


62/88

2.3.9 IT sustav

Zatitni ureaji:

- kontrolnici izolacije,- nadstrujni zatitni ureaji te- zatitni ureaji diferencijalne struje.

IT sustavi primjenjuju se u sredinama s tekim uvjetima rada kao to surudnici i u prostorima ugroenim od eksplozije.Primjenjuju se i u industrijskim mreama u kojima nema jednofaznihtroila.

Sustav zatitnog voda u opisanom IT sustavu s kontrolnikom izolacijeodgovara, prema prijanjim tehnikim normativima, zatitnoj mjeri odprevisokog napona dodira nazvanoj sustav zatitnog voda.U pogledu izoliranja zvjezdita mree od zemlje nema razlike izmeu starei nove tehnike regulative. Glede uzemljenja mase troila, sustav zatitnogvoda predvia samojedan uzemljiva i zatitni vodza sva troila nakoji se spajaju i sve ostale pristupane metalne mase.


63/88

Otpor zatitnog uzemljenjaRAje ogranien i ne smije biti vei od 20.

Obveznaje primjena ureaja za trajan nadzor stanja izolacijesazvunom ili svjetlosnom signalizacijom za neispravno stanje (unutarnji otporureaja ne smije biti manji od 15 k).

Ako se ne moe postii otpor uzemljivaa od 20 , u mreu se mora postavitirelej koji nadzire napon zatitnog voda prema zemlji i koji iskljuuje cijelumreu ako taj napon prijee granicu doputenog napona dodira 50 V.

Prijanji tehniki propisi za izvoenje elektrinih instalacija u zgradamanemaju odredbu o brzom iskljuivanju u sluaju drugog kvara, takve zahtjeve

postavljaju jedino tehniki normativi za elektrine instalacije u rudnicima iprostorima ugroenim od eksplozije.


64/88

2.3.10 IT sustav s kontrolnikom izolacije

Osnovna je karakteristika IT sustava niti jedan dio mree, koji se nalazi pod

naponom, ne smije biti direktno uzemljen, odnosno cijela mrea mora bitiizolirana od zemlje.

Mogue je uzemljenje zvjezdita samo preko velike impedancije, ija vrijednostu pravilu iznosi ~ (5-6)Un().

Mase troila moraju biti uzemljenea uzemljenje moebiti:- pojedinano za svako troilo,- skupno za nekoliko troila ili- zajedniko za sva troila u mrei.

U sluaju proboja izolacije nekog od faznih vodia, prema masi troila poteie struja zemljospoja male vrijednosti zato to se njezin strujni krug premaizvoru napajanja zatvara preko kapacitivnih otpora i otpora izolacije preostalihispravnih faznih vodia u mrei.


65/88

Struju zemljospoja moe se pojednostavljeno izraunati prema izrazu:

d

= n

d- struja zemljospoja - konstanta koja ovisi o tipu vodia i vrsti izolacije (obino priblino 0,2)n - nazivni napon (kV)- ukupna duljina svih vodova u promatranoj mrei (km)

IT sustav s kontrolnikom izolacije


66/88

Za vrijeme trajanja zemljospoja, faza u kvaru poprima priblino potencijalzemlje, a dvije preostale faze poprime prema zemlji za 3puta uvean napon.

Sustav i dalje moe ostati u pogonu to je jedna od prednosti IT sustava.

Struja zemljospoja stvara pad napona na uzemljivau, da se ne bi pojaviopreveliki pad napona na masama troila mora biti ispunjeno:

A d d

A - otpor uzemljivaa mase troilad- struja zemljospoja u sluaju prvog spoja (kvara)zanemarivog otpora

izmeu faznog vodia i mase troilad- doputeni napon dodira (50 V ili 25 V)


67/88

Budui da je struja kvara odnosno struja zemljospoja u sluaju prvog kvaramale jakosti i ne moe izazvati djelovanje nadstrujnih zatitnih ureaja, nuni

su ureaji za nadzor stanja izolacije koji pogonskom osoblju dojavljujunastanak kvara.

Kontrolnik izolacije mora dati zvuni ili vizualni signal u sluaju kvara, a mogubiti graeni i da daju impuls za isklapanje mrea.

U takvim mreama potrebno je prvi kvar to bre ukloniti, jer ako se pod timokolnostima dogodi i drugi kvar i to u nekoj drugoj fazi, struja kvara moepoprimiti znatne iznose i izazvati visoke napone dodira.

Veliina struje kvara i mogui napon dodira prvenstveno ovise o nainuuzemljenja masa troila, [2].


68/88

2.3.11 IT sustav s pojedinanim uzemljivaem

Ako su sva troila u mrei uzemljena preko jednog zajednikog vodia na jedan

uzemljiva, kod istodobnog kvara na dva troila u razliitim fazama, strujakvara ne prolazi zemljom ve od jedne faze na izvoru napajanja preko mjestaprvog kvara, potom dijelom zajednikog zatitnog vodia i natrag fazom doizvora te nastaju sline okolnosti kao u TN-S sustavu.Da se ne bi predugo zadrao previsok napon dodira mora biti ispunjen sljedeiuvjet, [4]:

s 3 f

2 a

f- napon mree prema zemljis- impedancija petlje kvara koja se sastoji od impedancije faznih vodia do

oba troila i impedancije dijela zatitnog vodia izmeu oba troilaa- struja kvara koja mora osigurati isklapanje zatitnih ureaja u vremenu:- prema tablici za sve strujne krugove s prikljunicama i prenosivim

troilima- ne duljem od 5 sekundi za sve strujne krugove stabilnih troilabez

prikljunica i prenosivih troila.

N i i i


69/88

Nazivni naponi

U0/UVremena isklopa u sekundama

(V) Neutralni vodi nijerazdijeljen ili ga nema

Neutralni vodirazdijeljen

230/400 0,4 0,8400/690 0,2 0,4

580/1000 0,1 0,2Najvea vremena isklopa u IT sustavu

Dva istodobna kvara u IT sustavu s pojedinanim uzemljivaem


70/88

Ako su mase troila uzemljene pojedinano ili po skupinama, a dva istodobnakvara nastaju na troilima iz razliitih skupina i na razliitim fazama, na oba

troila nastupaju pojave sline kao u TT sustavu. Da se ne bi zadrao previsoknapon dodira moraju biti ispunjeni sljedei uvjeti:

ab A d

ab B d

A- otpor uzemljenja prvog sustavaB- otpor uzemljenja drugog sustavaIab- zajednika struja kvara koja mora izazvati isklapanje ureaja podjednakim

uvjetima kao za TT sustav


71/88

ab =3 f

1 + A + B +

f- napon mree prema zemlji1- impedancija namota izvora i faznog vodia do mjesta kvara na prvom troilu- impedancija namota izvora i faznog vodia do mjesta kvara na drugom

troilu


72/88

2.4 Zatita bez naprava za isklop struje kvara2.4.1 Zatita primjenom opreme klase II ili odgovarajuom izolacijom

Osim normalnom odnosno osnovnom pogonskom izolacijom, elektrini ureajiopremaju sejo i dopunskom zatitnom izolacijomkoja onemoguava dodirili spoj s vodljivim dijelovima ureaja koji mogu doi pod napon u sluaju kvarana osnovnoj izolaciji.

Zatita se postie:

- izradom kuita troila od izolacijskih materijala,- ugradnjom dopunske izolacije na opremu koja ima samo temeljnu

izolaciju te- postavljanjem pojaane izolacije na neizolirane dijelove pod naponom.

Elektrina oprema izraena s dvostrukom i pojaanom izolacijom oznaava sesimbolom kvadrat u kvadratu:


73/88

Ako se zatita postie dopunskom ili pojaanom izolacijom, radi raspoznavanja

vrste zatite na vanjskoj strani kuita postavlja se znak koji predstavljaprecrtani znak uzemljenja:

Ugrauje li se oprema i ureaji koji imaju samo osnovnu izolaciju izolacijskihkuita, tada izolacijska kuita moraju imati stupanj zatite najmanje IP 2X toznai da otvori moraju biti manji ili jednaki od 12 milimetara.


74/88

Kod opreme i ureaja klase II izloeni vodljivi dijelovi ili umetnuti vodljividijelovi ne smiju se spajati sa zatitnimvodiem.

Zbog toga prenosiva troila u prikljuenom kabelu imaju samo fazni i neutralnivodi, a utika nema zatitni kontakt. Za ispravnost ove mjere zatite presudnaje kvaliteta i stanje izolacije troila, [2].

Elektrino troilo razreda II


75/88

2.4.2 Zatita elektrinim odjeljivanjem

Strujni krug troila se pomou transformatora za odvajanje ili motor-generatora s namotima odgovarajue izolacije galvanski odvojiod ostaleelektrine mree.Sekundarni krug se ne smije uzemljiti.Zatitno djelovanje temelji se na injenici da e struja kvara i kod potpunogspoja jedne faze sa zemljom biti vrlo mala jer se strujni krug zatvara smo preko

otpora izolacije i kapacitivnog otpora relativno kratkog drugog vodia.

Elektrino odjeljivanje


76/88

Budui da struja kvara raste s duinom prikljuenih vodova, preporua se daumnoak nazivnog napona u voltima i duine strujnog kruga u metrima ne

prijee vrijednost od 100 Vm, pod uvjetom da duljina vodova strujnog kruga nijevea od 500 metara.

Nazivni napon elektrino odvojenih strujnih krugova ne smije biti vei od 500 V.

Za razliku od prijanjih tehnikih normativa nova norma doputa mogunost da

se iz jednog izvora za elektriko odvajanje napaja vie troila, uz neke dodatneuvjete, [4].


77/88

2.4.3 Zatita postavljanjem u nevodljivi prostor

Zatita od indirektnog dodira postavljanjem opreme i ureaja u nevodljiviprostor primjenjuje se:

- u sluajevima kada se zatita od indirektnog dodira ne moe ostvaritiautomatskim iskljuivanjem napajanja jer se napajanje ne smije nikratkotrajno prekinuti ili

- kadaje zatita sa automatskim iskljuivanjem napajanja nepouzdana.

Pri toj zatiti dozvoljena je primjena opreme klase 0kod koje se zatita odelektrinog udara temelji samo na osnovnoj izolaciji, to znai da ne postojinikakva vezadostupnih vodljivih dijelova opreme sa zatitnimvodiem uelektrinoj instalaciji, a sigurnost u sluaju nezadovoljavajue osnovne izolacije

se oslanja na okolinu.

Zadatak ove zatite je sprijeiti istodobni dodirdijelova opreme s razliitimelektrinim potencijalima u sluaju kvara osnovne izolacije dijelova podnaponom.


78/88

Ureaji i oprema s dostupnim vodljivim dijelovima moraju biti takorasporeeni u prostoru da u normalnom pogonu nije mogu istodobni dodir

dostupnih vodljivih dijelova razliitih potencijala.

Ako to nije mogue osigurati tada treba vodljive dijelove ureaja i oprememeusobno povezati vodiem za izjednaenje potencijala bez spoja sa zemljom.

Zatita od indirektnog dodira izvodi se na taj nain da se elektrini ureaji

smjetaju u prostor u kojem su i podovi i zidovi nevodljivi i da su pri tome takorazmjeteni da nije mogu istodobni dodir sa dvije mase (izloeni vodljividijelovi) ili masom troila i bilo kojim stranim vodljivim dijelom, [2].


79/88

Osnovni zahtjevi za primjenu ove zatite:

u nevodljivim prostorima ne smije biti zatitnih vodia mora se osigurati potreban sigurnosni razmak izmeu dostupnih vodljivih

dijelova ureaja i drugih vodljivih dijelova, a koji mora biti :

- meusobni razmak najmanje 2,5 m- izvan dosega rukom najmanje 1,25 m

ako se ne mogu osigurati propisani sigurnosni razmaci, dostupni vodljividijelovi ureaja se mogu izolirati ili odvojiti izolacijskim pregradama, i toizolacijom ispitnog napona 2000 V (struja odvoda < 1 mA).

nevodljivi prostor mora biti izveden sa elektrinim otporom izolacijskihzidova i podova i to najmanje:

- 50 k za elektrine instalacije Un< 500 V- 100 k za elektrine instalacije Un> 500 V

Zatita od indirektnog dodira postavljanjem u nevodljivi prostor se rijetkoprimjenjuje.


80/88

2.4.4 Zatita lokalnim izjednaavanjem potencijala bez spajanja sazemljom

Zatita od indirektnog dodira dijelova pod naponom moe se postii tako dasve vodljive mase troila i sve strane vodljive dijelove meusobno poveemo svodiem za izjednaavanje potencijala, a pri tome se mora osigurati da nitroila, niti strane vodljive mase, ni vodi za izjednaavanje potencijala nemajunikakvog galvanskog spoja sa zemljom ili uzemljivanim dijelovima.

U takvim uvjetima u sluaju proboja izolacije prema masi nekog troila i svistrani vodljivi dijelovi poprime jednak napon, te u tom prostoru nema razlikepotencijala pa nema ni napona dodira.

Budui da je struja kvara jednaka struji odvoda, nema ni znaajnog pada

napona du vodia za izjednaavanje potencijala, pa ni opasnosti od takvoguzroka.


81/88

Troila i instalacije mogu raditi u sluaju kvara na izolaciji.

Ukoliko u takvom prostoru postoji vodljiv pod vezan za izjednaavanjepotencijala i izoliran od zemlje, postoji opasnost razlike potencijala pri ulaskuu takav prostor, to se moe sprijeiti postavljanjem izolacijskih prostirki naulazu ili slino.

Zatita se primjenjuje uz zatitu postavljanjem u nevodljivi prostor, inae se

rijetko primjenjuje.


82/88

Direktan dodir - neposredan dodir aktivnih dijelova.Aktivni dijelovi, (dijelovi koji su za vrijeme pogona pod naponom)moraju biti u cijelosti :

izolirani ilizatieni od direktnog dodira.

Zatita od direktnog dodira aktivnih dijelova moe se provesti :

zatvaranjempoloajemrasporedom.

METODE ZATITE OD DIREKTNOG DODIRA


83/88

Prevlake lakom, emajlom, oksidnim slojem te razna vlaknastaopredanja ne smatraju se dovoljnom mjerom za zatitu oddirektnog dodira.

Zatita zatvaranjem provodi se:

raznim pregradama,reetkama,izbuenim limovima i sl.


84/88

Razine zatite zatvaranjem :1 - prsti kroz otvor ne prolaze;2 - kroz svaki otvor moe proi po jedan ili dva prsta - ogranienje: korijen prstiju;3 - u otvor se mogu uvui etiri prsta - ogranienje: korijen palca;

4 - palac savijen prolazi kroz otvor - ogranienje: irina dlana (ne uvijek);5 prolaze svi prsti - ogranienje: irina ake;6, 7, 8 i 9 - prolaz ruke - ogranienje: u razliitim dijelovima ruke;10 - otvor dovoljno velik da se provue cijela ruka i dio ramena

- ogranienje : glava i tijelo ovjeka


85/88

Ispitivanje razine zatvaranja ispitnim prstom.


86/88

Pokrovi, zatitne reetke, kuita i slino, moraju bitipouzdano uvreni i mehaniki otporni.

Na slici je prikazano ispitivanje mehanike otpornosti limenog pokrova elektrinogureaja. Deformiranje pokrova pri djelovanju sile od 392 N (oko 40 kp) ne smije bititoliko da se razmak d smanji ispod propisanog minimuma.


87/88

Zatvaranje kao zatitna mjera nije potrebno ako se upotrebljavaju:

- nazivni naponi nii od 42 V (osim u prostorijama ugroenimeksplozivno i od poara)

- pri elektrolizi, zavarivanju, kod pei za arenje i slino,ako je zatita iz pogonsko-tehnikih razloga neprovediva.

U tim okolnostima treba izolirati pod i upotrebljavati iskljuivo:

- izolirane izme- izolirane rukavice- izolirani alat.


88/88

Documents

03_ZastitaElUdar