ПРЕЛАЗНИ ПРОЦЕСИ ПРИ ЗЕМЉОСПОЈУ ФАЗЕ СА КУЋИШТЕМ ТРАНСФОРМАТОРА 6/0,4 kV Драган Ристивојевић Снежана Вуковић Драган Славковић Драган Ристивојевић, дипл.инж.електр., Снежана Вуковић, дипл.инж.мен., инж.електр Драган Славковић, дипл.инж.електр.

УВОД Прописи о електроенергетским постројењима напона 6-10 kV препоручују спој намотаја напојног трансформатора у спрегу троугла. У таквим мрежама, пригушница се прикључује на нулту тачку, Једнофазни земљоспојеви према маси кућишта, често су узроци појаве хаваријских режима. На високонапонској страни трансформатора дошло је до појаве електричног лука. Лук је оштетио изолатор, услед чега је успостављена галванска веза између проводника и кућишта. Квар је настао при јаком ветру. Проводник је час додиривао кућиште , а час се прекидало струјноколо квара, под налетима ветра. Настао је прелазни режим који се одликује високим пренапонима. Све се пренело на електричну мрежу 0,4 kV, с обзиром да су погонско уземљење (Rp) и радно уземљење (Rz ) спојени. Настао је пожар.

АНАЛИЗА ПОЈАВЕ Слика 1: Заменска шема електричне мреже при земљоспоју фазе R са кућиштем трансформатора 6/0,4 kV на вишенапонској страни. Погонско и заштитно уземљење су спојени.

Мерене су струје квара при прелазном режиму и снимани напони на отпорности уземљивача. Мерења су извршена при симулирању квара, и потврђена је претпоставка о постојању пренапона већег коефицијента. При земљоспоју фазе R са кућиштем трансформатора 6/0,4kV настаје струја квара (струја земљоспоја, која је капацитивне природе уз незнатно постојање активне компоненте -2,-3% ) iz Као резултат тога, на отпорности уземљивљaча неутралне тачке ro , ( страна 0,4 kV), јавља се напон: (1) Уколико струја достигне критичну вредност у мрежи напона 400V , настају пренапони са свим пратећим појавама. У примеру није узет у обзир утицај индуктивности водова и намотаја трансформатора, због мале вредности у односу на капацитивност водова према земљи C. Овај услов доприноси појави максималних напона на отпорности , при прелазном процесу и самим тим највећих пренапона.

Уколико се тренутна вредност фазног напона проводника на којима је настао спој са кућиштем , означи као (2) Струја прелазног процеса се у посматраном случају може одредити са слике 2. Руководећи се методиком , добијамо једначину за струју при прелазном процесу: (3) где је :

У моменту земљоспоја на кућишту при t=0, напон на отпору r 0 износи: (4) Слика 2: Еквивалентна шема посматраног струјног кола

У моменту земљоспоја, при најнеповољнијим условима имамо: На тај начин у првом моменту прелазног процеса, напон на отпорнику (уземљивачу) нулте тачке не зависи од вредности те отпорности и одређује се почетном фазом ψ. Када је , напон на отпорнику нулте тачке достиже амплитуду фазног напона мреже. Тако је за номинални напон 6kV, , фазни напони за мрежу 0,4 kV, изражавају се једначинама:, У моменту земљоспоја, при најнеповољнијим условима имамо: (5) (6) (7)

У првом тренутку земљоспоја, напон на отпору уземљења неутралне тачке не зависи од саме вредности отпорности. То допушта закључак да у разматраном случају земљоспојеви практично увек доводе до пренапона. Трајност прелазног процесаодређује се временском константом : Настајање пренапона може довести до опасних последица. Најпре, при лошем контакту на месту земљоспоја према кућишту трансформатора, може настати серија импулса, праћена појавом лука у секундарној мрежи 0,4 kV. Затим, при настанку једног импулса високог напона у мрежи 0,4 kV, може доћи до пробоја изолације уз метални кратки спој. При настанку таквог процеса на нисконапонској страни трансформатора требало би да реагује заштита. Дакле при експлоатацији мреже, неопходно је уочити опасност од пренапона, приликом земљоспоја преко кућишта трансформатора и предузети потребне мере за елиминисање опасности. Једна од неопходних мера је и раздвајање погонског (Rp) и заштитног (Rz) уземљења. Анализирајући све последице спајања и раздвајања заштитног и погонског уземљивача у трафостаницама 6/0,4 kV (10/0,4), може се наћи низ недостатака и за једну и за другу варијанту. С једне стране мора се водити рачуна да струја грешке буде довољно велика да заштита може да реагује, а с друге сстране мора се узети у обзир и могућност уношења потенцијала у нисконапонску мрежу. . . . . . . . .

Слика 3: Скица погонског и заштитног уземљења . Слика 3: Скица погонског и заштитног уземљења

Уколико је примењена поуздана усмерена земљоспојна заштита на напонском нивоу 6 kV, опасност од настанка двоструких земљоспојева са једним местом квара у ТС 6/0,4 kV је скоро минимална. Тада је логично да се изабере здружени уземљивач (спојено погонско и заштитно уземљење), који служи и за заштитно уземљење ТС и за радно погонско уземљење звездишта трансформатора на секундарној страни 0,4 kV. Упркос постојању здруженог уземљавача и поуздане земљоспојне заштите на напонском нивоу 6 kV, није искључена могућност уношења пренапонских таласа у нисконапонску мрежу при настанску интермитентних земљоспојева. Та појава је екстремно брза и реда је nsec (μsec), тако да земљоспојна заштита није довољно брза да елиминише ову врсту појава. При раздвојеном погонском и заштитном уземљењу, не постоји могућност уношења пренапона у нисконапонску мрежу, али је тешко обезбедити услове елиминисања квара при пробоју фазног вода према маси објекта ТС 6/0,4 kV. У овом случају је струја квара недовољна да искључи осигураче, ако је на пример; In= 160A, вредности отпорности уземљивача Rpog = 2 Ω и Rzašt = 2 Ω (8)

Квар остаје недетектован, а напон левка на прилазу објекту износи: Струја квара од Ik= 57,5A, никада не може бити искључена осигурачима In=160А. Квар остаје недетектован, а напон левка на прилазу објекту износи: (9) Jединo решењe је обликовање потенцијала, како би Ud био мањи од напона левка и наравно мањи од дозвољене вредности напона додира. Примењује се и постављање слоја шљунка (или асфалтирање) око објекта. Главна слабост је што квар остаје неоткривен и могуће је изношење потенцијала ван објекта, (забележена смртна повреда геометра, који је металним метром изнео потенцијал са масе објекта на ниво референтне земље).

ЗАКЉУЧАК При експлоатацији високонапонске мреже неопходно је уочити и дефинисати све опасности које би могле да угрозе безбедност људи, уређаја и опреме и предузети све потребне превентивне мере у смислу одржавања свих припадајућих инсталација. Ове активности се у пуној мери обављају у РБ „Колубара“- Површински копови. Правилником о техничким мерама за погон и одржавање електро опреме у потпуности је одређен степен и врста дневног, седмичног и периодичног одржавања, као и рокови контролних мерења и периодичних прегледа уређаја у складу са усвојеним техничким нормативима.

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION! ХВАЛА НА ПАЖЊИ ! THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!