5_Zemljospoj

1

ANALIZA

ELEKTROENERGETSKOG

SUSTAVA

5. ZEMLJOSPOJ

Prof. dr. sc. Lajos JÓZSA

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku

Elektrotehnički fakultet

2

Sadržaj

5. ZEMLJOSPOJ

5.1 Općenito o zemljospoju

5.2 Električne prilike kod zdrave mreže s izoliranim zvjezdištem 5.3 Električne prilike u mreži s izoliranim zvjezdištem kod zemljospoja

5.4 Štetne posljedice zemljospoja 5.5 Kompenzacija struje zemljospoja

5.6 Signalizacija, lokalizacija i eliminacija zemljospoja

3

5.1 Općenito o zemljospoju

• Zemljospoj predstavlja posebnu vrstu kvara u mrežama koje nisu direktno uzem-

ljene.

• Radi se o jednopolnom kvaru, tj. o slomu izolacije između faznog vodiča i zemlje.

• Uzroci kvara mogu biti isti kao kod jednopolnog kratkog spoja, ali su posljedice

različite. Naime, u ovom slučaju nemamo uvijek galvanski zatvoreni strujni krug,

pa su električne prilike drugačije, i što se tiče napona i što se tiče struje.

• Prijenosne mreže nazivnog napona iznad 110 kV imaju danas (za razliku od proš-

losti) direktno uzemljeno zvjezdište, tako da kod njih ne može doći do ove vrste

kvara.

• Stoga zemljospoj kao vrsta kvara koja se posebno razmatra, predstavlja specijal-

nu problematiku srednjonaponskih mreža s neuzemljenim zvjezdištem i sa zvjez-

dištem uzemljenim preko malog induktiviteta ili malog djelatnog otpora.

4

5.2 Električne prilike kod zdrave mreže s izoliranim

zvjezdištem (1) • Zdrava mreža s izoliranim zvjezdištem nema nikakve galvanske veze sa zemljom.

• Mrežu ćemo simbolički prikazati u reduciranom obliku, pomoću trofaznog izvora

spojenog u zvijezdu (npr. sekundarni namot transformatora) i na njega priključe-

nog trofaznog voda (sl. 5.1) .

Slika 5.1: Električne prilike kod zdrave mreže

5


zvjezdištem (2)

• Prilike u ovoj reduciranoj mreži u principu odgovaraju prilikama u čitavoj mreži.

• Izvor daje simetrične fazne napone, vod ima svoje parametre jednolično raspore-

đene po dužini, a teret ćemo – kao i kod proračuna kratkog spoja – zanemariti.

• Zbog poprečnih grana voda i u ovoj zdravoj mreži sa zanemarenim opterećenjem

će teći struje.

• Radi jednostavnosti u prvom pristupu zanemarit ćemo impedanciju uzdužnih gra-

na, a također i odvod u poprečnim granama, tako da za promatranje ostaje samo

kapacitet voda.

• Međusobni kapaciteti kod promatranja zemljospoja nisu interesantni, jer će napo-

ni između faznih vodiča biti isti bez obzira na postojanje ili nepostojanje zemljo-

spoja. U njima će teći odgovarajuće kapacitivne struje zbog napona koji vladaju

između vodiča i te će struje biti iste kod zdrave mreže kao i kod mreže sa zemljo-

spojem.

• Promatramo dakle mrežu, koja ima simetrični trofazni izvor i samo poprečne do-

zemne kapacitete Cz po jedinici dužine, a svi ostali parametri voda su zanemareni.

• Dozemni kapaciteti jednolično su raspoređeni duž voda, ali ćemo ih za prvo pri-

bliženje promatrati kao koncentrirane u jednoj točki u iznosu koji odgovara do-

zemnom kapacitetu dužine ℓ čitave galvanski povezane mreže (sl. 5.1-a).

6


zvjezdištem (3) • Dozemni kapaciteti predstavljaju simetrični teret spojen u zvijezdu, tako da zemlja

predstavlja zvjezdište dozemnih kapaciteta.

• Zbog simetrije napona izvora i simetrije kapacitivnog tereta, zvjezdište izvora i

zvjezdište tereta bit će na istom potencijalu (sl. 5.1-b).

• Sustav napona faznih vodiča poklapa se sa sustavom napona izvora.

• Struje u dozemnim kapacitetima uzrokovane su faznim naponima kojima pretho-

de za 90º, a s obzirom da stvaraju simetrični sustav, u pojednostavljenom grafič-

kom modelu poništavaju se u zvjezdištu tereta.

• Iznosi pojedinih struja jednaki su u faznim vodičima, a dobiju se množenjem izno-

sa faznog napona Uf s iznosom kapacitivne susceptancije.

5.1

5.2

R S T f

R S T f z

V V V U

I I I U C l

7

5.3 Električne prilike u mreži s izoliranim zvjezdištem kod

zemljospoja (1)

• Prijašnjem grafičkom modelu treba samo još dodati spoj između jedne faze i zem-

lje (sl. 5.2-a).

Slika 5.2: Električne prilike kod mreže sa zemljospojem

8


zemljospoja (2) • Zbog zemljospoja, bolesna faza (npr. faza R) dobiva potencijal zemlje, tj. njezin

napon prema zemlji jednak je nuli.

• Fazni naponi izvora ostaju neporemećeni što se tiče međusobnog odnosa, jedino

njihovo zvjezdište nije više na potencijalu zemlje, jer se potencijal zemlje premjes-

tio iz zvjezdišta mreže na vrh vektora napona izvora koji odgovara bolesnoj fazi

(sl. 5.2-b).

• Zbog toga je napon bolesne faze jednak nuli, a naponi zdravih faza prema zemlji

dobivaju iznos jednak linijskom naponu.

• Kod zemljospoja dakle nastaje poremećaj napona faznih vodiča prema zemlji.

• Kroz dozemni kapacitet bolesne faze ne teče nikakva struja, jer taj je kapacitet

premošten zemljospojem.

• Kroz dozemne kapacitete zdravih faza teku struje, koje odgovaraju iznosima linij-

skih napona tih faza prema zemlji. Te dvije struje teku kroz zemlju i spajaju se na

mjestu zemljospoja. Struje zdravih faza su po iznosu puta veće nego kod zdra-

ve mreže.

0 5.3 3 5.4R S T fV V V U

3

0 5.5 3 5.6R S T f zI I I U C l

9


zemljospoja (3) • Fazni kut između struja u zdravim fazama jednak je 60º, pa je iznos njihove sume

jednak umnošku iznosa faznog napona i trostruke kapacitivne susceptancije.

• Prema tome, na mjestu kvara teče kapacitivna struja zemljospoja u smjeru od

zemlje prema pogođenoj fazi. Ta je struja mnogo manja od struje kratkog spoja,

koja bi se na mjestu kvara pojavila da je zvjezdište uzemljeno.

• Kao i u slučaju modeliranja različitih vrsta kratkog spoja i ovdje možemo posta-

viti nadomjesni izvor na mjestu kvara.

• Napon tog nadomjesnog izvora po iznosu jednak je naponu koji je na mjestu kva-

ra vladao prije nastanka zemljospoja, a u mreži treba premostiti sve elektromo-

torne sile (sl. 5.3).

3 5.7z f zI U C l

zI

Slika 5.3: Nadomjesni izvor za

modeliranje zemljospoja

10


zemljospoja (4)

• U izraz (5.7) za izračunavanje struje zemljospoja treba uvrstiti sumu umnožaka

dozemnih kapaciteta i dužina svih vodova u mreži koji su galvanski spojeni, a

zbog jednostavnosti modela mreže, struja zemljospoja ima isti iznos bez obzira

na kojem mjestu u mreži nastane zemljospoj.

• Kod dosadašnjih razmatranja, osim ostalih zanemarenja, zanemarili smo i impe-

danciju električnog luka koji se veoma često javlja na mjestu zemljospoja, te

eventualni otpor uslijed lošeg kontakta samog zemljospoja, ako i nema električ-

nog luka.

• Kod stvarne mreže, gdje nisu načinjene ovakve pretpostavke, prilike će biti nešto

drugačije zbog padova napona u uzdužnim impedancijama i u impedanciji na

mjestu kvara. Ipak će u biti fizikalna slika biti ista kao i ova koju smo dobili na te-

melju sasvim pojednostavljene mreže.

11

5.4 Štetne posljedice zemljospoja (1)

• Štetne posljedice zemljospoja su slijedeće:

- oštećenje uslijed topline električnog luka na mjestu kvara,

- termičko djelovanje struje u elementima mreže,

- prenaponi uslijed intermitiranog električnog luka,

- djelovanje strujnog polja u tlu,

- poremećaj napona,

- pad napona u elementima mreže.

• Uslijed topline električnog luka dolazi do termičkog oštećenja izolatorskog lanca

i vodiča nadzemnih vodova na mjestu kvara. Luk na nadzemnom vodu može zbog

djelovanja vjetra zahvatiti još jednu ili dvije faze, pa na taj način može doći do

dvopolnog, ili čak tropolnog kratkog spoja.

• Ako na mjestu zemljospoja ne postoji izraziti električni luk, ipak tu redovito dola-

zi do termičkog djelovanja, odnosno zagrijavanja. Kod nadzemnih vodova uslijed

toga može doći do oštećenja metalnih dijelova, koji su u međusobnom dodiru, pri

čemu je najneugodnije oštećenje samog vodiča. Kod trožilnih kabela zemljospoj

se uslijed termičkog razaranja izolacije redovito pretvara u tropolni kratki spoj.

12


• Električni luk se pali i gasi intermitirano unutar svake poluperiode i to dovodi do

putnih valova koji se šire duž voda, pa zbog refleksije mogu doseći opasne am-

plitude i izazvati oštećenja i na drugom mjestu u mreži. Osim toga, uslijed intermi-

tirane struje zemljospoja može doći do razmjerno velikih prenapona (zbog nago-

milavanja naboja na dozemnom kapacitetu nadzemnih vodova). Ti prenaponi, ako

se pojave, mogu doseći i peterostruku vrijednost faznog napona, pa i više. Uslijed

toga dolazi do daljnjih preskoka odnosno proboja na izolaciji.

• Struja zemljospoja na mjestu kvara teče kroz zemlju, pa se tako zbog strujnog

polja u tlu stvaraju razlike potencijala na površini tla u okolini stupa, gdje je nas-

tao zemljospoj. Ove potencijalne razlike nisu tako velike kao kod jednopolnog

kratkog spoja, ali s druge strane mogu mnogo duže potrajati, jer često zemljo-

spoj otaje u pogonu satima. Zbog toga postoji mnogo veća vjerojatnost opasnos-

ti za ljude, koji dolaze u blizinu mjesta kvara. Nadalje, uslijed nesimetričnih struj-

nih prilika u vodu nulte struje mogu inducirati neugodne, pa i opasne napone u

obližnim telekomunikacijskim vodovima.

13


• Zbog poremećaja napona između faznih vodiča i zemlje (zdrave faze imaju prema

zemlji puta veći napon nego u zdravoj mreži) dolazi do mnogo jačeg napreza-

nja izolacije, koja zbog toga mora biti jače dimenzionirana. Za vrijeme normalnog

pogona bez zemljospoja često neki članci izolatorskog lanca budu oštećeni, koji

ipak u pogonu izdrže trajno djelovanje faznog napona. Međutim, kod pojave zem-

ljospoja na takvim izolatorskim lancima sa smanjenom električnom čvrstoćom la-

ko može doći do preskoka. Neugodnost je to veća, što se naponski poremećaj

proširi na sve vodove koji su međusobno galvanski povezani. Prema tome je

zemljospoj na jednoj fazi stalna opasnost da dođe do kvara izolacije na ostalim

fazama bilo gdje u toj mreži. To bi dovelo do dvostrukog zemljospoja, pri čemu

se dobiva zatvorena zamka, koja se doduše zatvara kroz zemlju, ali su električne

prilike slične onima kod kratkog spoja uz pojavljivanje velikih induktivnih struja.

Poremećaj napona, ako i ne izazove još jedan zemljospoj, može dovesti do poja-

čanja korone sa svim njezinim štetnim posljedicama.

• Prilikom točnijeg promatranja prilika kod zemljospoja moramo uzeti u obzir i uz-

dužnu reaktanciju vodova na kojoj kapacitivna struja zemljospoja stvara negativ-

ni pad napona. Ako se zemljospoj nalazi razmjerno daleko od izvora, dolazi do ve-

likog povišenja napona zdravih faza na mjestu zemljospoja, što još više povećava

struju zemljospoja, i tako dalje. O tome posebno treba voditi računa kod mreža

gdje su duž vodova moguće velike udaljenosti između zemljospoja i izvora.

3

14

5.5 Kompenzacija struje zemljospoja (1)

• Sliku 5.3 možemo još dalje pojednostaviti tako, da tri paralelno spojena dozem-

na kapaciteta zbrojimo (sl. 5.4-a).

• Ako zatim nadomjesni generator opteretimo još i induktivitetom L (sl. 5.4-b) tak-

vim, da je zadovoljen uvjet

slijedi da je

• Nadomjesni generator će napajati kapacitet 3Czℓ i induktivitet L strujama jedna-

kim po iznosu, a suprotnim po fazi (sl. 5.4-c), pa će razultirajuća struja kroz gene-

rator biti jednaka nuli, odnosno rezultirajuća impedancija priključena na nado-

mjesni izvor beskonačno velika, što odgovara stanju paralelne rezonancije.

Slika 5.4: Princip kompenzacije struje zemljospoja

3 5 8f

z f z

UI U C l .

L

1

5 93 z

L .C l

15


• Kako nadomjesni generator predstavlja upravo mjesto zemljospoja stvarne mre-

že, možemo zaključiti, da na mjestu zemljospoja neće teći nikakva struja.

• Po zamisli Petersena, tko je ovu okolnost iskoristio, kompenziraju se kapacitivna

struja zemljospoja na mjestu kvara postavljanjem induktiviteta između zvjezdišta

transformatora i zemlje. Taj je induktivitet po njemu dobio naziv Petersenov svi-

tak ili kraće petersenka.

• Tropolni model kompenzacije struje zemljospoja prikazan je na sl. 5.5.

Slika 5.5: Tropolni model kompenzacije struje zemljospoja

16


• U galvanski povezanom dijelu mreže mora biti primijenjena najmanje jedna pe-

tersenka, a ako je primijenjeno više njih, uvjet (5.9) odnosi se na sumu induktivi-

teta svih petersenki.

• Postavljanjem Petersenovog svitka uklonila se je najneugodnija posljedica zem-

ljospoja, a to je razorno djelovanje struje, najčešće u vidu električnog luka, na

mjestu zemljospoja.

• Ako je zemljospoj ostvaren putem električnog luka (češći slučaj), ovaj će se kod

primjene petersenke spontano ugasiti, pošto je Iz = 0. Zbog toga, mreža u kojoj

su primijenjene petersenke, često se zove i gašena mreža.

• Ukoliko se radi o trajnom zemljospoju, tj. o čvrstom (metalnom) spoju jedne faze

sa zemljom, na mjestu kvara – s obzirom da neće teći nikakva struja – neće biti

zagrijavanja, opasnosti od napona dodira i slično.

• Takav pogon može se tolerirati sve do pronalaženja mjesta kvara.

• Logično je, a prema (5.9) i očigledno, da induktivitet L uvijek mora biti uskljađen

s dozemnim kapacitetima galvanski povezanih vodova gašene mreže.

• Do promjene dozemnog kapaciteta može doći u skokovima isključivanjem i

uključivanjem pojedinih vodova, ali također i u manjim razmjerima i zbog promje-

ne provjesa vodiča uslijed promjene temperature.

• Možemo dakle očekivati da uvjet (5.9) neće biti potpuno ispunjen radi nedovoljno

točne prilagodbe induktiviteta dozemnim kapacitetima u svakom trenutku.

17

5.5 Kompenzacija struje zemljospoja (4) • Osim toga, kapacitivna struja zemljospoja i induktivna struja petersenke koje

cirkuliraju u krugu petersenka-zemlja-dozemni kapaciteti-vodovi-petersenka, iza-

zivat će i djelatne gubitke, pa će imati i djelatne komponente, koje se ne mogu

kompenzirati.

• Ako vektorski zbrojimo djelatne komponente tih struja ( ) s jedne strane i

njihove nepotpuno kompenzirane jalove komponente ( ) s druge strane, do-

bivamo tzv. struju ostatka , koja unatoč primjeni petersenke teče na mjestu

zemljospoja (sl. 5.6).

Slika 5.6: Struja ostatka gašene mreže

, LdCd II

, LjCj II

rI

18

• Povoljna je okolnost što je struja ostatka pretežno djelatna ( ), pa se njen pro-

laz kroz nulu približno poklapa s prolazom napona kroz nulu. Uslijed toga će se

luk moći spontano ugasiti i kod struje ostatka sve do nekih 100 A, dok je sponta-

no gašenje kapacitivne struje luka preko 5 A već gotovo nemoguće.

• Struja ostatka, jednako kao i kapacitivna struja zemljospoja, proporcionalna je

ukupnoj dužini galvanski spojenih vodova (pomak nultočke mreže naime, ne pre-

nosi se kroz transformatore), kao i nazivnom naponu mreže.

• Kod rasprostranjenih mreža s velikim dužinama vodova struja ostatka je tolika,

da se luk više ne gasi sam od sebe. Kod mreža visokog napona, pogotovo kod

220 kV i više, izolacija postaje krupna stavka u cijeni mreže. Kruto uzemljeno

zvjezdište, koje se kod tih mreža koristi, omogućuje primjenu nižeg izolacijskog

nivoa, čime se postižu uštede na investicijama.

• Treba napomenuti da napon u mreži nikada nije potpuno sinusoidalan nego sa-

drži i više harmonike. Petersenka, koja je udešena na rezonanciju za osnovnu

frekvenciju, ne može kompenzirati struju zemljospoja ovih nadvalova, pa prema

tome te struje teku na mjestu kvara. Međutim, te struje viših harmonika obično su

znatno manje nego djelatna struja ostatka, ali ponekad – naročito za vrijeme prije-

laznih pojava – mogu doprinijeti održanju električnog luka.

• U složenim mrežama s većim brojem transformatorskih stanica, vodova i napoj-

nih točaka postoji mogućnost da se odvajanjem formiraju dvije ili više galvanski

odvojene cjeline. Svaki odvojeni dio mora ostati kompenziran, pa o tome treba

voditi računa kod određivanja broja i rasporeda petersenki.


rdI

19


Slika 5.7: Posljedice i načini odvajanja mreža

• Posljedice i načini odvajanja mreža sažete su na sl. 5.7.

20


• Petersenovi svici izvode se sa željeznom jezgrom koja ima zračni raspor (da se

dobije linearna ovisnost struje o naponu) u kotlu s rebrima za hlađenje, sličnom

transformatorskom, koji je napunjen transformatorskim uljem (sl. 5.8).

• Petersenke imaju i dodatni strujni odnosno naponski namot, koji služe za mjere-

nje i signalizaciju.

Slika 5.8: Izvedba petersenki

21

5.5 Kompenzacija struje zemljospoja (8) • Osnovne karakteristične veličine Petersenovog svitka su:

- nazivni napon mreže u kojoj će se primijeniti,

- nazivna (maksimalna) struja kompenzacije,

- opseg regulacije, koji je obično od 0,5In do In.

• Regulacija je potrebna radi prilagođavanja petersenke ukupnom dozemnom ka-

pacitetu vodova, koji se u danom momentu nalaze u pogonu.

• Regulacija može se vršiti:

- u razmjerno grubim stupnjevima u beznaponskom stanju, ili

- kontinuirano pod opterećenjem (pomičnom željeznom jezgrom).

• U drugom slučaju regulacija može biti automatska. Zvjezdište sustava stavlja se

pod izvjesni izmjenični mjerni napon, a iz veličine i faznog kuta pripadne struje

automatski regulator izvodi zaključak o stanju podešenosti petersenke i po potre-

bi daje nalog za korekciju udešenja.

• Petersenke se redovito priključuju na zvjezdište transformatora spojenih u zvijez-

du ili cik-cak (kao što je prikazano na sl. 5.9, skica 1). Iznimno se može stvoriti i

umjetna nultočka mreže, npr. pomoću trofaznog svitka,

• Spoj YY nije prikladan za priključak petersenke, jer istofazna nulta struja (radi se

o nesimetričnom kvaru) ne može teći u drugom namotu, pa se samo iznimno

upotrebljava s time da snaga petersenke ne prekorači 10 % snage transformatora.

• Za priključak petersenke prikladni su spojevi s jednim namotom u trokut ili cik-

cak spoju, jer kod trokuta nulta struja se može zatvoriti, a kod cik-cak spoja mag-

netski se tok uslijed nulte struje niti ne stvori. Zbog dodatnog opterećenja trans-

formatora ipak se ne priključuju petersenke sa snagom većom od 30 % od SNtr.

22


Slika 5.9: Priključak petersenki

23


• U nekoj transformatorskoj stanici redovito može biti više od jednog transforma-

tora, koji ne moraju uvijek svi biti u pogonu. Za priključak petersenke izvodi se

tada jednopolna sabirnica, na koju su preko rastavljača priključena zvjezdišta

svih transformatora, kao i petersenka, ili petersenke ako ih ima više (sl. 5.9, ski-

ca 2).

• Manipuliranje u pogonu moguće je pomoću rastavljača, jer u zdravoj mreži peter-

senke nisu pod naponom i kroz njih ne teče struja. Naravno, prije otvaranja ras-

tavljača treba provjeriti, ne postoji li u mreži zemljospoj.

• Kod veoma rasprostranjene mreže broj petersenki mora biti dovoljno veliki iz raz-

loga da se kompenzacija lakše prilagodi momentalnom uklopnom stanju mreže.

• Za smještaj petersenki obično se izaberu veće transformatorske stanice s većim

brojem većih transformatora i sa više priključenih vodova, jer u takvim se stanica-

ma lakše vrše potrebne manipulacije (sl. 5.9, skica 3).

24


• Poznat je i drugi način kompenzacije struje zemljospoja primjenom Bauchovog

transformatora (sl. 5.10).

Slika 5.10: Bauchov transformator

• To je transformator male snage koji služi is-

ključivo u svrhu kompenzacije struje zemljo-

spoja.

• Kompenzaciju kapacitivne struje zemljospo-

ja vrši svitak promjenljivog induktiviteta, koji

je priključen u otvoreni trokut koji stvaraju

sekundarni namoti.

• Prednost ovakve kompenzacije je što se Ba-

uchov transformator može smjestiti u bilo ko-

ju točku mreže, neovisno o položaju energet-

skih transformatora.

• Mana je pri tome što potrošnja u praznom ho-

du prouzrokuje stalne gubitke.

• Bauchov transformator u domaćoj praksi

kompenzacije nije se proširio.

25


• Danas se Petersenov svitak i Bauchov transformator sve manje primjenjuju, a

umjesto toga prevladava kruto uzemljenje zvjezdišta (u mrežama napona 60 kV i

više – praktički 110 kV i više) ili uzemljenje preko “malog otpora” (mreže ispod

60 kV – praktički 35 kV i manje).

• Za ovo mogu se navesti slijedeći razlozi:

- primjena petersenke zahtijeva trajni nadzor uklopnog stanja i prilagođavanje in-

duktiviteta svakoj promjeni,

- primjena petersenki smanjuje očekivane amplitude sklopnih prenapona u uspo-

redbi s tim amplitudama u izoliranoj mreži, ali ne u tolikoj mjeri kao kruto i malo-

ohmsko uzemljenje zvjezdišta,

- otkrivanje mjesta kvara u izoliranoj ili gašenoj mreži je složeno i dugotrajno,

- u vrlo rasprostranjenim galvanski povezenim mrežama struje ostatka su preveli-

ke, a da bi se petersenke mogle uspješno primjenjivati,

- razvoj brzih zaštitnih uređaja i uvođenje brzog automatskog ponovnog uklopa u

sprezi s krutim uzemljenjem zvjezdišta donosi značajne prednosti u odnosu na

pogon gašene mreže,

- povišenje napona zdravih faza za vrijeme trajanja zemljospoja povećava rizik za

pojavu novog kvara.

26

5.6 Signalizacija, lokalizacija i eliminacija zemljospoja (1)

• Zaštita od zemljospoja, koja u kratkom vremenu isključuje element mreže gdje je

nastao spoj jedne faze sa zemljom, ne primjenjuje se.

• Struje zemljospoja su obično znatno manje od struja opterećenja, pogotovo u ga-

šenoj (kompenziranoj) mreži.

• Zbog toga je kriterij na temelju kojeg bi djelovala neka selektivna zaštita nedovolj-

no pouzdan.

• Umjesto automatske zaštite, pri pojavi trajnog zemljospoja u izoliranoj ili gašenoj

mreži potrebno je da se poduzme slijedeće:

- da se utvrdi da je prekinuto zdravo stanje mreže i da je nastao zemljospoj (sig-

nalizacija),

- da se provedu potrebne sklopne manipulacije za utvrđivanje bolesnog voda

(lokalizacija),

- da se iz mreže isključi bolesni vod (eliminacija).

• Postojanje zemljospoja u mreži (signalizacija) najjednostavnije se može prikazati

s pomoću tri voltmetra (sl. 5.11-a), smještenih na bilo kojem mjestu u mreži. U nor-

malnom stanju sva tri voltmetra će pokazivati jednake, i to fazne napone. Pri poja-

vi zemljospoja napon na jednom voltmetru će pasti na nulu, a na ostala dva će na-

rasti na vrijednost linijskog napona.

• Da bi se ovako pokazana pojava zemljospoja odmah uočila potrebno je trajno

promatrati instrumente, što je neprovedivo. Radi toga redovito se uvodi akustička

i optička dojava zemljospoja putem nadnaponskog zemljospojnog releja. Na

sl. 5.11-b relej je priključen na tercijarne namote triju jednofaznih naponskih trans-

formatora, koji su spojeni u otvoreni trokut.

27


Slika 5.11: Signalizacija zemljospoja

a) pokazivanje postojanja zemljospoja

b) akustička i optička dojava postojanja zemljospoja

28


• Ako mreža ne raspolaže još nekim drugim uređajima, nakon signalizacije zemljo-

spoja pristupa se traženju mjesta zemljospoja (lokalizacija). Pri tome se koristi

spoznaja da se pomak zvjezdišta rasprostire u cijelom galvanski povezanom dije-

lu mreže. Ako se mreža galvanski odvoji u dva približno jednaka dijela, zemljospoj

će se i dalje registrirati samo u onom dijelu koji sadrži bolesni vod. Daljnjom dio-

bom dolazi se konačno do defektnog elementa.

• Prilikom traženja mjesta zemljospoja treba maksimalno izbjegavati isključivanje

potrošača, što će biti moguće ako barem u nekim transformatorskim stanicama

postoje dvostruke sabirnice i spojna polja, te ako je mreža zamkasta ili postoje

paralelni vodovi. Redoslijed, odnosno način traženja treba da o tome vodi računa.

Osim toga traženje treba usmjeriti na one vodove gdje je veća vjerojatnost pojave

zemljospoja (duži vodovi, stariji vodovi, vodovi na kojima se i ranije javljao isti

kvar).

• Mjesto zemljospoja može se utvrditi i na temelju pokazivanja usmjerenih vatme-

tarskih releja, raspoređenih u mreži u tolikom broju da se može jednoznačno za-

ključiti na kojem vodu je zemljospoj (slika 5.12).

29


Slika 5.12: Određivanje bolesnog voda

usmjerenim vatmetarskim

relejima

• Takvi releji stavljaju se na sve odvojke u svim transformatorskim stanicama. Kod

nekompenzirane mreže takvi releji mjere induktivnu snagu, a kod kompenzirane

mreže djelatnu snagu, te u oba slučaja određuju smjer toka snage u vodu. Podaci

usmjerenih vatmetarskih releja prenose se na centralno mjesto gdje se lako loci-

ra koji se vod nalazi u zemljospoju, jer svi releji pokazuju u smjeru kvara.

• U slučaju kompenzirane mreže gdje je struja ostatka (koja je pretežno djelatna)

razmjerno mala u usporedbi s pogonskom strujom, ova su mjerenja otežana, pa

se kratkotrajno (za vrijeme određivanja mjesta kvara) moraju primijeniti posebne

mjere za privremeno povećanje djelatne komponente preostale struje zemljospoja.

30


• Usmjereni vatmetarski releji za mjerenje koriste nulte napone (pomak napona

zvjezdišta) i nulte struje izazvane nesimetričnom strujom zemljospoja.

• Nulta komponenta struje može se mjeriti na dva načina, koji su prikazani na sl.

5.13.

Slika 5.13: Mjerenje nulte komponente struje

a) nadzemnog voda

b) kabela

31


• Na sl. 5.13-a prikazano je mjerenje nulte komponente struje kod nadzemnog vo-

da s pomoću paralelno spojenih sekundarnih strana strujnih transformatora

smještenih u svakoj fazi.

• Na sl. 5.13-b prikazan je obuhvatni strujni transformator, koji se može primijeniti

kod trožilnih kabela ili snopa od tri jednožilna kabela koji tvore trofazni vod. Se-

kundarni je namot ovijen oko prstenaste lamelirane željezne jezgre, koja obuhva-

ća sve tri žile kabelskog voda. Da bi se zaista mjerila samo nulta komponenta

struje u faznim vodičima, a ne i struje u metalnim plaštevima kabela, mora i do-

zemni vod kabelske glave biti proveden kroz prstenastu jezgru.

• Nakon lokalizacije mjesta zemljospoja defektni se element isključi (eliminacija)

sve do uklanjanja uzroka trajnog zemljospoja, odnosno do popravka.

Documents

5_Zemljospoj