maturski rad-mrežeeeee

ELEKTROTEHNIČKA ŠKOLA ZA ENERGETKU SARAJEVO

PREDMET: ELEKTROENERGETSKE MREŽE KANDIDAT: AMINA KURTOVIĆ

MATURSKI RAD U JUNSKOM ISPITNOM ROKU ŠKOLSKE 2009/2010. GOD.

TEMA: ELEKTRIČNI PRORAČUN TROFAZNE ZVJEZDASTE NN MREŽE SA AlČe UŽADIMA

Predmetni nastavnik : Hurić Ševko. prof. el. teh.

Predsjednik ispitnog odbora: Deliahmetović Emin, dipl.Ing. el.

Maturski rad – Električni proračun trofazne zvjezdaste NN mreže sa AlČe užadima

SADRŽAJ ZADATAK……………………………………………………………………………………………2 UVOD………………………………………………………………………………..…………….….3 VRSTE EL. MREŽA………………………………………………………………………….………6 KONSTRUKCIJSKI ELEMENTI EL. VODOVA………………………………….......…………….8 PROVODNICI I ZAŠTITNA UŽAD...........................................................................................9 KONSRTUKCIJA PROVODNIKA……………………………………………….…………....9 STUBOVI…………………………………………………………………………………………… 12 PODJELA STUBOVA PREMA FUNKCIJI……………………………………..……………13 POLOŽAJ STUBOVA PREMA POLOŽAJU TRASE VODA……………………...………..15 PODJELA STUBOVA PREMA MATERIJALU……………………………………….…….16 IZBOR KONSRTUKCIJE STUBA……………………………………………………….....19 RASPORED PROVODNIKA NA STUBU………………………………………………….20 OPĆENITO O IZOLATORIMA……………………………..……………………………………… 22 NOSAČI IZOLATORA…………………………………………………..………..….……..23 PRIBOR ZA SPAJANJE PROVODNIKA…………………………………………….…………… 24 PRORAČUN EL. MREŽA…………………………………………………………….….…….……26 JEDNOSRTANO NAPAJAN VOD OPTEREĆEN NA KRAJU……………….….……….…… 26 JEDNOSTRANO NAPAJAN VOD OPTEREĆEN NA VIŠE MJESTA…………..….……….….29 DVOSTRANO NAPAJN VOD BEZ OGRANKA………………………………….………..……...34 ZVJEZDASTE MREŽE OPĆENITO...................................................................................................37 IZRADA ZADATKA...........................................................................................................................42 ZAKLJUČAK.......................................................................................................................................50 LITERATURA.....................................................................................................................................51

Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

2


ZADATAK 3:

3M. Zadatak: Dimenzionisati trofaznu zvijezdastu mrežu s ogrankom, i to: a) s obzirom na trajno dozvoljene struje i b) s obzirom na dozvoljeni pad napona. Mreža je izvedena sa AlČe užetom i raspodjelom opterećenja prema slici. Naponi izvora su jednaki po intenzitetu i po fazi ( U A = U B = U C = U D ). Nazivni napon mreže je U = 3x380/220 V. Prosječan faktor snage trošila je cosφ=0,95 a dozvoljeni pad napona u mreži u ≤ 5%.

Sarajevo, decembra 2009. godine.


Predmetni nastavnik: Hurić Ševko prof. el. teh.

3


1. ELEKTRIČNE MREŽE I PRENOS ELEKTRIČNE ENERGIJE Električnom mrežom nazivamo sistem vodova i transformatorsih stanica koji služe za prenos električne energije od izvora (elektrana) do mjesta potrošnje i za raspodjelu električne energije na pojedine potrošače. Razvitak električnih mreža neposredno je ovisio od razvitka elektrana i od rješavanja problema prenosa i raspodjele električne energije. 1866 godine Simens je otkrio princip rada generatora istosmjerne struje, a već 1879 godine Edison je napravio prvu električnu sijalicu sa ugljenom niti. Edison je takođe izgradio prvu elektranu za napajenje električnih sijalica sa ugljenom niti. Istosmjerna struja iz generatora Edisonove elekrtrane napajala je 7000 sijalica, koje su od elektrane bile udaljene nekoliko stotina metara. Nazivni napon generatora je bio 103V, a nazivni napon sijalica 100V. Električna mreža koja je edisonovu elektranu povezivala s potrošačima bila je kablovska. Električne mreže su se pojavile kad i prve elektrane. U elektranama se proizvodila samo istosmjerna struja. Napon je bio mali, pa su se električnom energijom koristili samo potrošači u neposrednoj blizini elektrana. Porastom potrošnje kroz vodiće je tekla veća struja, a to je imalo za posljedicu da ionako mali napon potrošača postane, zbog porasta pada napona, još manji. Zbog smanjenog napona sijalice su svjetlile slabije. Da bi napon na potrošaču bio dovoljno velik, morao se smanjti pad napona na vodićima, odnosno povećati presjek vodića. Međutim, povećanje presjeka vodića nije moglo ići u nedogled, jer je to raspodjelu električne energije činilo neekonomičnom. Izlaz je nađen u povećanju napona. Umjesto za napon od 100V, sijalice se prave za napon od 220V, tako da su i potrošači mogli biti više udaljeni od elektrane. Na slici 1. prikazana je uobičajena shema mreže istosmjerne srtuje nazivnog napona 220V.


4


Slika 1. shema mreže istosmjerne struje napona 220V Nazivni napon potrošača se više nije mogao povećavati, jer bi to povećanje dovelo do neekonomične izvedbe sijalica i ostalih potošača. Električni motori istosmjerne sruje su zahtijevali i veće napone od 220V. Dobijanje oba napona u elektrani (220 i 440V) prikazan je sistem triju vodića u jednoj elektrani. Na slici 2. prikazan je sistem triju vodića istosmjerne struje.


5


Slika 2. Sistem triju vodića istosmjerne struje Na slici se vidi da su u elektrani dva generatora vezana redom. Nazivni napon svakog generatora je 220V. Između krajnih vodića (plus i minus) napona, zbog redne veze generatora, iznosi 440V. S druge strane, između bolo kojeg krajnjeg vodića i središnjeg vodića i središnjeg vodića, koji nazivamo nul-vodić, napon je 220V. Na napon 220V priključuju se sijalice, a na napon 440V električni motori. Naučnici su krajem devetnestog vijeka došli do zaključka da se mora mijenjati vrsta struje, odnosno da se istosmjerna struja mora zamijeniti izmjeničnom strujom. Godine 1887. Nikola Tesla je patentirao dva epohalna pronalaska; generator za proizvodnju trofazne izmjenične struje i električni motor trofazne izmjenične struje (trofazni asinhroni motor). Do 1888. godine bio je i teoretski i praktično riješen problem pretvaranja električne struje jednog napona u električnu struju drugog napona pomoću transformatora. Zahvaljujući svim tim pronalascima, sagradio je Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

6


Dolivio-Dobrovolski dalekovod napona 30000V za prenos snage 230kW od hidroelektrane Laufen u Frankfurtu na Majni. Dužina dalekovoda je bila 175km Naponi dalekovoda su brzo rasli, tako da su već 1908. godine izgarđeni u Evropi i Americi prvi dalekovodi napona 110kV. Godine 1913. Južnokalefornisko Edisonovo društvo izgradilo je dalekovod napona 150kV, a već 1923. godine ovaj napon je povećan na 220kV. U našoj zemlji su poslije II svjetskog rata izrađeni brojni dalekovodi napona 110,220 i 380kV, kao i veliki broj dalekovoda disributivnih napona 10,20,35 i 110kV.

2. VRSTE ELEKTRIČNIH MREŽA Postoji više načina na koji se mogu podijeliti električne mreže, npr. prema: Naponu, vrsti sruje, namjeni, broju provonika, materijalu od kojih su provodnici napravljeni, načinu izvođenja na terenu, sistemu raspodjele električne energije i sl. Pema naponu, mreže se dijele na mreže visokog napona i mreže niskog napona. Mreže niskog napona su mreže čiji je nazivni napon do 1000V, a mreže visokog napona iznad 1000V. Prema vrsti struje, mreže se dijele na mreže jednosmjerne struje i mreže naizmjenične struje. Prema namjeni, meže mogu biti prenosne i distributivne. Prenosne mreže služe za prijenos električne energije od elektrana do potrošačkih centara, a distributivne služe za razvod unutar potrošačkih centara do svakog pojedinačnog potrošača Prema broju provodnika, postoje sljedeće mreže: sa jednim provodnikom:

- (trola u tramvajskom saobraćaju, koristeći šine kao povratni provodnik); sa dva provodnika:

- Kod jednosmjerne struje (trojelbus), Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

7


- Kod naizmjenične struje (jednofazni prijemnici);

sa tri provodnika:

- Kod jednosmjerne struje ( provodni sistem za napajenje sijalica i motora), - Kod naizmjenične struje visokog napona (trofazni sistem bez nultog provodnika za prijenos električne energije od izvora do transformatorske stanice).

- Kod

naizmjenične struje visokog napona (dva fazna provodnika plus nulti

provodnik, koji se obično koristi za ulučno osvjetljenje), sa četri provodnika:

- Kod naizmjenične struje (trofazni sistem sa nultim provodnikom za mješovitu potrošnju). Mreže se dijele i prema vrti materijala od kojih su provodnici izrađeni, npr.: od bakra, aluminija, aluminijum-čelika, aldreja, bronze itd. Prema konstrukciji električnih vodova, mreže se mogu podijeliti na nadzemne i podzemne. Prema sistemu raspodjele električne energije, mreže se dijele na radijalne, ili otvorene (mreže napajanja sa jednog izvora), zatim zatvorene (napajanje iz jednog ili više izvora) i složene zatvorene mreže. Radi lakšeg proučavanja, sve pomenute mreže su svrstane u dvije grupe, i to:

- mreže niskog napona, - mreže visokog napona. Cjelina od nekoliko elektrana, koje su međusobno povezane električnim vodovima visokog i naskog napona, a u svrhu paralelnog rada naziva se elektroenergetski Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

8


sistem. Kada su u pitanju velike snage i velike udaljenosti, prenos se zbog tehničkih i ekonomskih razloga obavezno obavlja visokim naponima. Ukoliko je snaga veća, utoliko je i visina prenosnog napona veća. Penosna moć raste sa kvadratom prenosnog napona.

Praksa je pokazala da se električne snage reda 10MW priključuju na napon 35kV (ukoliko nemaju lokalno potrošačko područje), reda 100MW na 110kV, a reda više stotina MW na 220kV i više.

3. KONSTRUKCIJSKI ELEMENTI ELEKTRIČNIH VODOVA Električni vodovi su djelovi električnih mreža kojima se prenosi i raspodjeljuje električna energija. Prema konstrukciji, električne mreže su podjeljene na NADZEMNE i PODZEMNE. S obzirom na tu podjelu potrebno je izvršiti i opis pojedinih električnih vodova. NADZEMNI VODOVI Osnovni elementi koji sačinjavaju nadzemni vod su: • provodnici i zaštitna užad • stubovi • izolatori • nosaci izolatora • pribor za spajanje, pričvršćivanje i vješanje provodnika • dopunski elementi


9


Slika 3. osnovni elementi nadzemnih vodova

PROVODNICI I ZAŠTITNA UŽAD Provodnici nadzemnih vodova služe da prenesu električnu snagu, a zaštitna užad (koja se postavljaju iznad faznih provodnika) za zaštitu od atmosferskih prenapona. I jedni i drugi izloženi su raznim atmosferskim i hemijskim uticajima. S obzirom na njihovu namjenu, oni moraju imati veliku specificnu provodnost, moraju biti dovoljno žilavi, otporni na razna mehanička naprezanja i atmosferske uticaje a takođe i ekonomični. KONSTRUKCIJA PROVODNIKA


10


Prema konstrukciji, provodnici se dijele na: •

provodnike od punog okruglog presjeka (žice)

•

užaste provodnike, izrađene od više žica iz jednog ili dva metala

•

provodnike u snopu

Provodnici punog okruglog presjeka Provodnici u obliku žice primjenjuju se samo od bakra, bronze i čelika. Prilično su kruti pa je njihova primjena dozvoljena samo na presjeke do 16mm 2 , iako se postavljaju na rasponima maljim od 80m. Prema Tehničkim propisima, primjena žica od aluminijuma i njegovih legura nije dozvoljena. Ti materijali se mogu primjeniti samo kao kombinovana užad. Užasti provodnici izrađeni su od sedam ili više tankih upredenih žica. Iznad unutrašnje žice nalazi se, u zavisnosti od veličine presjeka, jedan ili vise slojeva žice. Svaki sloj se pređe naizmjenično u drugom smjeru, da ne bi došlo do uvijana provodnika. Broj žica u pojedinim slojevima iznosi redom 1,6,12,18,24,30,… Užasti provodnici za veće presjeke su podesniji za rukovanje nego provodnici sa punim presjekom. Medutim, imaju znatno veću mehaničku sigurnost usljed raspodjele eventualnih grešaka u materijalu, a osim toga uže je i znatno otpornije na vibracije. KOMBINOVANA UŽAD od dva metala obično se izrađuje od aluminijuma i čelika. Takav provodnik ima jezgro užeta od pocinkovanih čeličnih žica, zaštićeno ravnomjernim slojem neutralne masti, otporne prema atmosferskim uticajima, i aluminijski plašt oko njega. Čelično uže služi da primi mehanička naprezanja, a aluminijskim plaštom se provodi elektrišna struja. Karakteristike ovog provodnika zavise od relativnog odnosa aluminijuma I čelika .


11


Uobičajene konstrukcije imaju odnos 7,7:1, 6:1, 4,4:1, 1,7:1 i 0,95:1. Užad sa odnosom 0,95:1 se koristi kao zaštitni. Kombinovana užad izrađuju se i od legure E-AlMg1 i čelika sa istim odnosom E-AlMg1 i čelika kao i aluminijum-čelična užad. U grupu kombinovanih užadi spada takođe I alumoweld-užad, koja se kod nas ne izrađuju ali se primjenjuju. Ovo uže sastoji se iz čeličnih žica visoke mehaničke čvrstoće. Svaka žica presvučena je debljim slojem aluminijuma, čiji je zadatak da štiti čelične žice od korozije i da im poveća električnu provodnost. PROVODNICI U SNOPU-

snop provodnika jedne faze formira se tako što se

umjesto jednog aluminijum-čeličnog provodnika većeg presjeka primjene 2,3 ili 4 provodnika manjeg presjeka. Zbir presjeka provodnika snopa nesmije da bude manji od presjeka provodnika koji se zamjenjuje snopom. Provodnici snopa postavljaju se na rastojanju 25-40cm. Dva provodnika u snopu obično su postavljena horizontalno. Tri provodnika u snopu čine jednakostranični trougao, čiji je vrh okrenut nadole, a četiri provodnika čine kvadrat. Pošto ti provodnici čine jednu cjelinu, njihovo međusobno rastojanje održava se po cijeloj dužini voda pomoću specijalnog elementa-RASTOJNIKA. Provodnici u snopu primjenjuju se za izradu VN vodova kako bi se povećao ekvivalentni prečnik provodnika i smanjila mogućnost nastanka korone. Prema Tehničkim propisima najmanji dozvoljeni presjeci provodnika trebaju da budu: •

ZA VN VODOVE -bakar i bronza -aluminijum i legure

•

10mm 2 25mm 2

-AlČe

16mm 2

-čelik

16mm 2 ZA NN VODOVE SA RASPONIMA DO 45m

-bakar i bronza

6mm 2

-aluminijum i legure

16mm 2 Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

12


4. STUBOVI Provodnici električnog voda moraju biti na određenoj visini iznad zemlje, na određenom međusobnom rastojanju, kao i na rastojanju od okolnih objekata. Elementi električnog voda koji omogućuju takvo postavljanje provodnika nazivaju se stubovi. Nadzemni električni vodovi prelaze preko različitih terena (npr.:naselja, šuma, rijeka, močvara, brda, i td.), pa se zbog toga upotrebljavaju različiti stubovi. Stubovi se mogu podijeliti prema funkciji koju imaju u vodu, zatim prema položaju u trasi voda, kao i prema konstrukciji i materijalu od kojeg su napravljeni.


13


Slika 4. konstrukcija stuba PODJELA STUBOVA PREMA FUNKCIJI Prema funkciji koju imaju u vodu, stubovi se dijele na noseće zatezne, rasteretne, ugaone, početne i krajnje. Noseći stubovi- pri normalnom pogonu, kada su svi provodnici zategnuti, sile usljed zatezanja provodnika sa obje strane stuba približno su jednake po veličini, a suprotnog smjera F 1 ≈ F 2 .


14


Slika 5. Zatezni stubovi- postavljaju se na mjestima gdje trasa voda skreće za neki ugao, na početku i na kraju linije voda, kao i na određenim mjestima u pravoj liniji voda. Na taj način zatezni stubovi mogu biti ugaoni, krajnji, i rasteretni, odnosno linijski. Njihove rezultantne sile usljed zatezanja provodnika su različite. Ugaoni stubovi se uglavnom postavljaju na mjestima gdje trasa voda skreće za ugao veći od 5°, ali se preporučuje da se obavezno postave na mjestima gdje ugao skretanja iznosi više od 20°. Njihova rezultantna sila usljed zatezanja provodnika toliko je veća ukoliko je ugao skretanja trase voda veći. Ako su sile usljed zatezanja provodnika u susjednim rastojanjima jednake F 1 =F 2 , rezultantna sila usljed zatezanja usmjerena je pravcem simetrale ugla koji zaklanjaju trasu voda. Krajnji stubovi se postavljaju na kraju linije voda kao i pri prelasku sa nadzemnog na podzemni vod jer mogu da izdrže trajno opterećenje sa punom silom zatezanja provodnika samo sa jedne strane. Takvi stubovi se postavljaju i na ulasku ili izlasku iz transformatorske stanice, jer na kratkom rastojanju od zgrade transformatorske stanice, do prvog stuba provodnici su veoma malo nategnuti, kako konstrukcija zgrade ne bi bila ugrožena. Rasteretni stubovi se postavljaju u pravoj liniji voda radi lakšeg montiranja voda, a i radi ograničenja veličine eventualnih mehaničkih oštećenja koje bi nastale bilo usljed


15


rušenja nekog stuba, bilo usljed prekida jednog provodnika. U slučaju oštećenja dijela voda u prvoj liniji, ono bi se prenosilo sa jednog nosećeg stuba na drugi, jer noseći stubovi se iz ekonomskih razloga ne proraćunavaju za takva opterećenja. Na prelasku preko saobraćajnica, željeznićkih pruga, rijeka, PTT vodova kao i na svim onim mjestima gdje se zahtijeva veća električna i mehanička sigurnost, postavljaju se često sa obije strane prelaska takođe rasteretni stubovi. Pošto se u polju ukrštanja zbog povećanja mehaničke sigurnosti, smanjuje dozvoljeno naprezanje, na tim stubovima se javljaju velike razlike u silama zatezanja sa obje strane stuba. Zbog toga je kod njih sila usljed zatezanja provodnika u polju prelaska znatno manja od sile usljed zatezanja provodnika izvan voda prelaska. Stubovi za preplitanje odnosno transpozicioni stubovi čine posebnu vrstu zateznih stubova na kojima se vrši preplitanje faznih provodnika. Kapacitivnost i induktivnost svake faze električnog voda zavisi, između ostalog, i od rasporeda provodnika na stubu. U slučaju nesimetričnog rasporeda pojavit će se razlika u veličini kapacitivnih provodnosti i induktivnosti otpora pojedinih faza, naročito kod drugih vodova, što nije preporučljivo, pogotovo ako je vod duži i višeg napona. Da bi se izjednačile njihove veličine, na određenim mjestima duž linije voda vrši se promjena

mjesta

faznih

provodnika

preplitanja.

Za

sve

zatezne

stubove

karakterstično je da naprezanja provodnika i zaštitne užadi u susjednim rasponima nemoraju biti jednaka, a razlike među njima mogu biti manje ili veće, što zavisi od vrste zateznog stuba.Provodnici i zaštitna užad na zateznim stubovima čvrsto su spojeni i na stubove se, sa obje strane direktno prenosi sila zatezanja svakog provodnika i zaštitnog užeta.Ako su provodnici električnog voda postavljeni ne potporne izolatore, radi postizanja čvrste veze na zateznim stubovima, primjenjuje se posebni vez, a eventualno se povećava i broj izolatora. Kod električnih vodova gdje su upotrebljeni viseći izolatori na svim zateznim stubovima izolatori stoje u liniji provodnika, dok kod nosećih stoje približno vertikalno. Tehnički propisi preporučuju da dužina zateznog pola ne bi trebala da bude veća od 5km niti da obuhvata više od 30km raspona. Kraća zatezna polja se ne primjenjuju iz ekonomičnih razloga, jer su zatezni stubovi skuplji od nosećih. Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

16


POLOŽAJ STUBOVA PREMA POLOŽAJU U TRASI VODA

Stubovi se dijele na: • linijske • ugaone Linijski stubovi su svi stubovi bilo nosioci, bilo zatezni koji se nalaze u pravolinjiskoj trasi voda. Ugaoni stubovi se nalaze na svim mjestima gdje trasa voda skreće. Ako je ugao skretanja mali, na takvom mjestu postavlja se noseći stub. U slućajevima većih skretanja postavlja se zatezni stub.

PODJELA STUBOVA PREMA MATERIJALU Za električne vodove upotrebljavaju se drveni, čelični, armiranobetonski i aluminijski stubovi. Drveni stubovi- se izrađuju od četinara i liščara. Za izradu stubova od četinara dolazi u obzir: bijeli i crni bor, smreka i jela a od liščara: pitomi kesten, bagrem i sve vrste hrasta osim cera, jer njega insekti mnogo nagrizaju pa je nepogodan za rad i


17


nesiguran, a i podložniji je truljenju. Treba da bude pravo, zdravo, bez kvrga i raspuklina kao ibez bušotina od insekata. Gornja dva metra treba da budu ravna. Na donjem kraju stubovi su ravno odrezani, a na gonjem koso, u obliku kupe ili piramide, ba bi voda što manje provodila kroz njih. Visina kosine odsjecanja obično iznosi oko 1/3 prečnika stabla pri vrhu. Drveni stubovi se označavaju dužinom i prečnikom pri vrhu. Dužine drvenih stubova su 9-15m a najmanji prečnik pri kraju, mjeren na razdaljini 30cm od samog vrha, iznsi 12-16cm, što zavisi od konstrukcije stuba i napona voda. Prečnik stuba se postepeno povećava od vrha prema donjem kraju, približno 0,8cm po dužinskom metru. Velika mana drvenih stubova je što su veoma podložni truljenju. Drvo truli najviše u pojasu oko površine tla, jer je vlažnost zemlje u tom dijelu naročito pogodna za razvoj gljivica, koje izazivaju truljenje. Zbog toga drveni stubovi veoma bro propadaju i ne smiju se ostaviti u eksploataciji duže od 3-5 godina nezaštićeni. Da bi se vijek trajenja drvenih stubova produžio do 20 godina, sve vrste stubova, osim onih koji nisu podložni truljenju, treba specijalnim postupkom, tzv impregnacijom, zaštititi od truljenja. Svi rezovi i rupe na stubu moraju se, u cilju zaštite, premazati vrućim bitumenom. Konstrukcija drvenih stubova: Za nadzemne energetske vodove upotrebljavaju se sljedeći stubovi: JEDNOSTRUKI, USIDRENI, STUBOVI SA PODUPIRANJEM, DVOSTRUKI, A-STUBOVI, PORTALNI, kao i TROKRAKI i ČETVEROKRAKI PIRAMIDALNI STUBOVI. Složeni oblici drvenih stubova ne primjenjuju se iz ekonomskih razloga. Jednostuki stubovi- ovi stubovi uglavnom služe kao noseći stubovi i primjenjuju se za niski i visoki napon. Usidreni i stub sa podupiranjem- se upotrebljavaju u NN vodovima sa malim presjecima provodnika kao zatezni stubovi (obično ugaoni). Sidro i podupirač- postavljaju se u pravcu rezultantne sile zatezanja provodnika, i to suprotno od smjera, a podupirač u smjeru rezultantne sile zatezanja provodnika.


18


Dvostruki stub- sastavljen je iz dva jednostruka stuba, međusobno spojena, moždanicima od tvrdog drveta i stegnuta odgovarajućim vijcima. Broj moždanika je 46, što zavisi od dužine stuba. Dvostruki stubovi se primjenjuju kao zatezni stubovi u vodovima niskog napona na mjestima gdje, radi ograničenja prostora, nije moguće primjeniti stub sa podupiračem. Takođe se primjenjuju kao zatezni stubovi u vodovima visokog napona gdje sila usljed zatezanja provodnika nije velika. A-stub- je dobio naziv prema svom izgledu. Primjenjuje se u vodovima niskog i visokog napona kao zatezni stub. Portalni stub- sastavljen je iz dva jednostruka stuba, povezana horizintalnom prečkom, a može biti ojačan sa jednim ili sa dvije dijagonale. Upotrebljavaju se u VN vodovima sa visećim izolatorima. Trokraki i četverokraki piramidalni stubovi upotrebljavaju se kao ugaoni stubovi, a često služe i za nošenje transformatora. U zadnje vrijeme primjenu drvenih stubova potiskuje sve veća upotreba armiranobetonskih stubova, čak i u NN vodovima. Armiranobetonski stubovi- se razlikuju po načinu izrade i po obliku presjeka, koji može

biti:

PRAVOUGAONI,

PRSTENASTI,

MNOGOUGAONI,

ZVJEZDAST

I-PRESJEK i td. Ovi stubovi se izrađuju centrifugovanjem ili vibriranjem betona.


19


Slika 6. Armirano-betonski stubovi Centrifugovani stubovi- izrađuju se tako što se u kalup stabla armirani skelet od betonskog željeza, na koji se pri brzom obrtanju kalupa, sipa betonska masa usljed centrifugalne sile, betonska masa se čvrsto zbija uz kalup dok se voda neiscjedi. Unutarnja površina ovih stubova je uvijek okrugla ili eventualno blago konusna, dok spoljna može biti i mnogougaona, što zavisi od oblika kalupa. Ovi stubovi su relativno laki, jer su šuplji, a zbog jako nabijenog i čvrstog betona vrlo su otporni. Centrifugovani stubovi se izrađuju iz jednog komada, a ako su glomazniji, onda iz više dijelova, pa se na licu mjesta sastavljaju. Armiranobetonske konzole se izrađuju posebno, a zatim se na mjestu postavljanja pričvršćuju za stub zalivanjem cementnim malterom, kroz naročito zato ostavljene otvore. Betonskim zatvaračima na vrhu stuba sprečava se da vodaprodre u njegovu šupljinu. Vibrirani stubovi- izrađuju se u horizontalnom i vertikalnom položaju. Čelični skelet se stavlja u gvozdeni ili drveni kalup koji se puni betonskom masom. U toku punjenja, betonska masa se zbija vibriranjem, bilo ručno, bilo električnim vibratorom. Vibracioni stubovi mogu biti različitog presjeka: PRAVOUGAONOG, SA OTVORIMA, radi smanjenja težine i smanjenja površine izložene pritisku vjetra, ŠESTOUGAONOG, Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

20


OSMOUGAONOG, TROKRAKOG, I-PRESJEKA, SA PUNIM REBROM ili SA OTVORIMA U NJEMU, SA REŠETKASTIM REBROM i slično. Konstrukcijski

oblik

armiranobetonskih

stubova-

centrifugovani

i

vibrirani

armiranobetonski stubovi izrađuju se kao: JEDNOSTRIKI, DVOSTRUKUI i PORTALNI. Aluminijski stubovi- primjena ovih stubova, i to samo u vodovima visokog napona, za sada je još uvijek mala radi relativno visoke cijene aluminijuma. U odnosu na čelik, aluminijski stubovi su lakši. Otporni su na kroziju, lakše se izrađuju, montiraju i transportuju. Radi prednosti koju imaju nad čeličnim stubovima, oni će se vjerovatno uskoro sve više primjenjivati. Prednosti i nedostaci ovih stubova su: Drveni stubovi su jeftiniji i lahko se transportuju. Neotporni su na atmosferske uticaje, a vijek trajanja čak i pored impregnacije, je mali, najmanje 25 godina. Čelični stubovi u poređenju sa drvenim ne stradaju od udara groma i imaju duži vijek trajanja. Sa njima se mogu postići znatno veće visine provodnika iznad zemlje. Estetski izgledaju znatno bolje. Potrošnja materijala je velika, zbog čega je cijena ovih stubova velika. Armiranobetonski stubovi traju vrlo dugo, preko 50 godina. Ne zahtijevaju nikakvo održavanje i veoma dobro podnose atmosferske uticaje. Transportovanje ovih stubova je veoma teško, naročito velikih i glomaznih stubova. IZBOR KONSTRUKCIJE STUBA Značajan uticaj na izbor konstrukcije stuba ima visina napona, konfiguracija terena, a takođe i klimatski uslovi i mjesta preko kojih stub prelazi. Pri izboru konstrukcije i dimenzije stuba i njegovih elemenata, veoma je važan raspon električnih vodova. Ako je raspon mali, visina stuba je relativno mala. Utrošena količina materijala za jedan stub je manja, a time i cijena niža. No, s obzirom na cijelu dužinu voda, u njoj će biti veliki broj takvih stubova, a to uslovljava veliki broj temelja, izolatora i ostale opreme. Transport je skuplji a montažni radovi obimniji. Povećanjem napona smanjuju se broj stubova. Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

21


Utrošena količina materijala za jedan stub je veća, a time i cijena stuba veća. Međutim cijena za 1km voda je manja. Manji broj stubova iziskuje manji broj izolatora. Cijena opreme, a zatim transporta, temelja i montažnih radova je manja, što znači da je cijena 1km voda takođe manja. Daljim povećanjem raspona naglo raste ugib, kao i visina stuba, što prouzrokuje povećanje utrošenog materijala za stub i temelje, a time i povećanje cijene stuba. Raspon voda pri kome su investicioni troškovi najmanji naziva se EKONOMSKI RASPON. Da bi se odredio ekonomski raspon potrebno je izvršiti niz proračuna, uzimajući različite dužine raspona i birajući najpovoljniju konstrukciju stuba. Takvim proračunom dobijeni su ekonomski rasponi:  ZA DESETKILOVOLTNE VODOVE 1. SA DRVENIM STUBOVIMA 2. SA ARMIRANOBETONSKIM STUBOVIMA 3. SA ČELIČNIM STUBOVIMA

50-70m 70-100m iznad 100m

 ZA TRIDESETPET KILOVOLTNE VODOVE 1. SA DRVENIM STUBOVIMA 2. SA ARMIRANOBETONSKIM STUBOVIMA 3. SA ČELIČNIM STUBOVIMA

60 ili70-100m 120-150m 150-200m

Kod najviših napona ekonomski raspon dostiže čak 500m. RASPORED PROVODNIKA NA STUBU Kao što se iz predhodnog izlaganja vidjelo, na izbor konstrukcije stuba utiče visina napona električnog voda, broj provodnoka na stubu, kao i klimatski uslovi predjela preko kojih vod prelazi. Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

22


Raspored provodnika na stubu može biti različit. Za niže napone, gdje su upotrebljeni potporni izolatori je uobičajeni rasporedi provodnika jednostranog voda a ima i raspored provodnika na potpornom izolatoru dvostrukog voda. Pri tome stubovi mogu biti drveni, čelični ili armiranobetonki. Za više napone, gdje se moraju primjeniti viseći izolatori imamo uobičajeni rasporedi provodnika na stubu, za jednostruke vodove, i za dvostruke vodove. Bez obzira na to da li su u pitanju jednostruki ili dvostruki vodovi, vidi se da se provodnici na stubu postavljaju na tri visine, na dvije i na jednoj visini. Provodnici postavljeni na tri visine zahtijevaju, naravno, duže stubove, kraće konzole i jedno zaštitno uže. Provodnici postavljeni na dvije visine zahtijevaju duže konzole i veći broj zaštitne užadi (2,3). Stubovi su kraći ali širi. Osim toga, na provodnike koji su bliži zemlji manji je uticaj atmosferskih prenapona. Provodnici na stubu moraju biti tako postavljeni da je pri svim pogonskim uslovima, uzimajući u obzir dejstvo vjetra i dodatnog opterećenja, onemogućeno suviše veliko približavanje pojedinih provodnika, kao i provodnika i zaštitne užadi, odnosno provodnika i dijelova stuba, pri čemu može ustupiti preskok. Najmanje rastojanje koje obezbjeđuje da ne dođe do međusobnog dodira naziva se sigurnosno rastojanje. To rastojanje je utoliko veće, ukoliko je visina napona električnog voda veća. Prema tehničkim propisima, sigurnosno rastojanje iznosi prema tabeli: TABELA 1


23


Strujno postojanje između pojedinih provodnika, kao i provodnika i zaštitne užadi mora biti veće od sigurnosnog rastojanja.

5. IZOLATORI Provodnici za nadzemne vodove pričvrćuju se na stubove preko izolatora. Izolatori se izrađuju od tvrdog porculana ili oplemenjenog stakla. U izuzetnim slučajevima, kada se zahtijeva vrlo velika mehanička čvrstoća, upotrebljavaju se steatitni izolatori. Tijelo porculanskog izolatora izrađuje se od smjese kaolina (oko 50%), kvarca (oko 25%) i gline (25%). Masa dobijena od tih sirovina, primjenom više operacija, se oblikuje, suši i glazira. Tijelo staklenog izolatora dobija se presovanjem istopljene homogene mase, a zatim se oplemljenjuje. Da bi izolatori odgovarali svojoj namjeni od njih se zahtijevaju sljedeća svojstva:

- Da imaju visoku izolacionu moć, što se postiže na taj način da se onemogući apsorpcija vode.

- Da

imaju veliku mehaničku čvrstoću, jer su opterećeni silama energetskih

vodova. To se postiže pravilnim izborom strukture materijala od kojeg se izrađuju.

- Da su otporni na sve hemijske uticaje. U tu svrhu se površina izolatora prevači glazurom, tako da vlaga, površina, so i hemijski gasovi ne prijanjaju lahko za njih. Glazura treba da je glatka, bez pukotina i otporna na hemijske uticaje. Spoj glazure sa porculanskim tijelom izolatora mora biti homogen.

- Da

su neosjetljivi na iznenadne promjene temperature okoline kojima su

energetski vodovi izloženi. IZOLATORI ZA NISKI NAPON se dijele na potporne i zatezne izolatore. Potporni izolatori su zvonastog oblika. Prema JUS-u postoje dva tipa, i to: N80 i N95. Prvi tip


24


služi za nošenje provodnika presjeka do 25mm 2 , a drugi za nošenje provodnika 35150mm 2 . Zatezni izolatori su valjkastog oblika. Izrađuju se u dvije veličine, i to: Z80 i Z115. Upotrebljavaju se na onim mjestima u niskonaponskim mrežama gdje dolaze do izražaja veća mehanička naprezanja.

Slika 9. porculanski izolatori

NOSAČI IZOLATORA Za pričvršćivanje izolatora na stub, drvo, zid ili konzolu upotrebljavaju se čelični nosači izolatora. Oni moraju biti pocinkovani ili nekim premazom pouzdano zaštićeni od korozije. Nosači izolatora se dijele na nosače izolatora za niski napon i nosače izolatora za visoki napon. Za pričvršćivanje NN potpornih izolatora na drveni stub ili zid koriste se tri tipa savijenih nosača izolatora sa oznakom NSN, i to:

- nosači tipa E za uvrtanje u drvo, - nosači tipa F za pritezanje navrtkom, Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

25


- nosači tipa G za učvršćivanje u zid. Nosači sva ova 3 tipa izrađuju se u dvije veličine, i to: NOSAČI TIPA NSN16, koji se upotrebljavaju za izolatore, N80 i nosače tipa NSN19 koji se upotrebljavaju za izolatore N95. Za pričvršćivanje niskonaponskih izolatora na konzole primjenjuju se pravi nosači sa oznakom NPN. Pravih nosača ima dva tipa, i to:

- nosači tipa A, koji se postavljaju na konzole nosećih stubova, - nosači tipa B, koji se postavljaju na konzole zateznih stubova.

Nosaći tipa A izrađuju se u dvije veličine, i to: nosaći tipa NPN16 za izolatore N80 i nosaći tipa NPN19 za izolatore N95. Nosaći izolatora tipa B izrađuju se u 2 veličine: NPN16 za izolatore N80 i NPN19 za izolatore N95. S obzirom na visinu konzole za pričvršćivanje u svakoj veličini predviđene su po 2 dužine. Za postavljanje zateznih valjkastih izolacija upotrebljavaju se stremeni. Izrađuju se 2 tipa stremena, i to: prav stremen sa oznakom SP i kosi stremen sa oznakom SK. 6. PRIBOR ZA SPAJANJE PROVODNIKA Potreban pribor za spajanje provodnika je:

- spojnice i - stezaljke Spojnice služe za mehaničko i električno spajanje krajeva vodića koji se čeono dodiruju ili se preklapaju. Vodiće je potrebno spajati u rasponu između stubova, pri zatvaranju krajnjih vezova i pri priključivanju pomoćnih užadi na vodovima sa potpornim izolatorima. Presovanje stezaljki i spojnica na pojedine vrste vodića vrši se pomoću hidraulične Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

26


prese sa čelilnim ulošcima. Presovanje se mora izvršiti tačno sa odgovarajućim ulošcima koji se određuju za pojedine vrste stezaljki i spojnica. Stezaljke su elementi nadzemnih mreža koji služe za:

- za

spajanje provodnika pri izradi strujnih mostova na zateznim stubovima

niskonaponskih i visokonaponskih vodova;

- za izradu radnih vodova prilikom pričvršćenja provodnika na potporne izolatore; - za pričvršćenje provodnika na noseće i zatezne izolatorske lance. Strujnih stezaljki ima raznih konstrukcija, a svima je svrha da ostvare pouzdan spoj koji će, osim trajnog opterećenja, moći da izdrži i struju kratkog spoja.

Kombinovane strujne stezaljke se primjenjuju za spajanje alučelprovodnika sa bakrenim, jednakih ili različitih presjeka. Odvojne stezaljke se koriste za spajanje provodnika istih ili različitih presjeka pri izradi strujnih mostova ili odvajanju ogranka od glavnog voda.

Slika 10. odvojna stezaljka Zubaste stezaljke sastoje se iz dva djela koji zadiru jedan u drugi kao zubi, a stežu se zajedno pomoču stremastih vijaka. Strujne stezaljke služe za spajanje provodnika pri izradi strujnih mostova na zateznim stubovima. U zavisnosti od prijesjeka provodnika primjenjuje se dvostruko, trostruko ili četvorostruke strujne stezaljke.


27


Slika 11. strujna stezaljka 7. PRORAČUN ELEKTRIČNIH MREŽA SVRHA PRORAČUNA Električne mreže moraju tako projektovane i izgrađene u pogonu zadovoljavaju sljedeće zahtjeve:

- tehničku ispravnost, - bezopasnost za okolinu i - ekonomičnost. Da bi se ostvarili ovi zahtjevi, moraju se kod projektovanja električnih mreža napraviti sljedeći proračun: • toplotni, • električni, • ekonomski, • mehanički i • razni dopunski proračuni. Svrha električnog proračuna je određivanje padova napona pri poznatim presjecima vodića, odnosno određivanje presjeka pri poznatim padovima napona. Električnim proračunom odabiraju se takvi presjeci koji će omogućiti da potrošači dobiju nazivni napon. Jednostrano napajan vod opterećen na kraju Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

28


Na slici (12.a.) šematski je prikazano kolo istosmjerne struje u kome generator napaja jednog potrošača. Snaga potrošača je P (kW). Presjek vodića je s (mm 2 ). Potrošač je sa generatorom spojen vodom, dužine l (m). Na slici (12.b.) ova šematska veza je prikazana pojednostavljeno , kako se to obično čini u električnim proračunima vodova i mreža.

Slika 12. šematsko kolo istosmjerne struje U dovodnom i odvodnom (dolaznom i odlaznom) vodiću teče struja I (A). Pad napona u oba vodića iznosi: ∆ U =U 1 -U 2 (V) gdje je: U 1 (V) napon na početku voda tj. na generatoru i U 2 (V) napon na kraju voda tj. na potrošaču. Pad napona možemo izračunati i po Omovom zakonu:

∆ U = I ⋅ 2R = I ⋅

2l 2 pl =I⋅ (V). γ ⋅s s


29


gdje je p specifični otpor u Ωmm 2 /m, a γ specifična vodljivost u Sm/mm 2 . Pad napona izračunat na ovaj načinnaziva se apsolutni pad napona. U praksi se, međutim veoma rijetko računa sa apsolutnim padovima napona. Gotovo redovno, umjesto sa apsolutnim padovima naponaračunamo sa procentualnim padovima napona. Procentualni pad napona dat je izrazom: u=

∆u ⋅ 100 (%) U

Ako umjesto apsolutnog pada napona ∆u unesemo u ovaj obrazac njegovu vrijednost dobijemo: u=

200 ⋅ I ⋅ l (%) γ ⋅ s ⋅U

Prema tome, ukoliko smo odabrali presjek vodića, možemo pomoću predhodnog obrazca provjeriti da li će na tom vodu pad napona biti veći od dozvoljenog. Obično se , međutim, ide drugim putem. U predhodni izraz se uvrsti vrijednost dozvoljenog procentualnog pada napona i izračuna se presjek pomoću obrasca:

s=

200 ⋅ I ⋅ l (mm 2 ) γ ⋅ u ⋅U

Ukoliko je presjek vodića, dobijen po predhodnom obrascu, manji od presjeka koji smo ranije odbrali s obzirom na zagrijavanje, onda će pad napona na odabranom presjeku biti manji id dozvoljenog.. I obratno, ako je izračunati presjek veći od odabranog, onda će pad napona na odabranom presjeku biti veći od dozvoljenog. To se, međutim, ne smije dogoditi. U tom slučaju ćemo odabrati veće presjeke dotle dok ne pronađemo presjek na kom će stvarni pad napona biti manji od dozvoljenog.


30


Umjesto struje I možemo u predhodni obrazac pisati odnos I = S=

200 ⋅ P ⋅ l 200 ⋅ I ⋅ l P ⋅ = (mm 2 ), γ ⋅ u ⋅U 2 γ ⋅ u ⋅U U

P , pa dobijemo: U

jednačina...1

gdje je P snaga u W. Ukoliko je snaga potrošača data u kW, onda predhodni obrazac prelazi u oblik:

s=

2 ⋅ 10 5 ⋅ P ⋅ l γ ⋅ u ⋅U

(mm 2 ).

jednačina...2

Iz ovog izraza slijedi da će pri istom momentu snage Pl, pri istom materijalu vodića (γ) i pri istom procentualnom padu napona između presjeka s 1 i s 2 postoji odnos:

s1 (U 2 ) 2 = s 2 (U 1 ) 2 Prema tome, presjeci vodića su obrnuto srazmjerni kvadratima napona. Ova činjenica naročito dolazi do izražaja kod visokonaponskih vodova koji prenose velike količine električne energije. Da presjeci vodića ne bi bili suviše veliki, što bi prouzrokovalo skupu gradnju vodova, povećava se napon. Međutim, i kod visokonaponskih vodova mora se voditi računa o najmanjim dozvoljenim presjecima s obzirom na mehaničku sigurnost vodova, o čemu smo već ranije govorili. Iz ovog obrasca s =

200 ⋅ I ⋅ l (mm 2 ) izračunat ćemo dužinu l: γ ⋅ u ⋅U

l=

s ⋅ γ ⋅ uU [ m] 200 I

Proračun jednostrano napajanog voda opterećenog na više mjesta Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

31


Na slici (13) prikazan je jednostrano napajan vod istosmjerne struje opterećen na više mjesta. Vod je u tačkama 1, 2, 3 i 4 opterećen sa strujama i 1 , i 2 , i 3 , i 4 . Najniži napon na vodu biće u tački 4, jer je od izvora A do tačke 4 najveći pad napona. Ukupni pad napona od tačke 4 biće jednak zbiru padova napona u pojedinim dionicama:

∆u = ∆u1 + ∆u 2 + ∆u 3 + ∆u 4 (V)

Slika 13. jednostrano napajn vod opterećen na više mjesta Pod uslovom da je presjek vodića na čitavoj dužini konstantan i da je vodić izrađen od istog materijala ( γ 1 = γ 2 = γ 3 = γ 4 = γ ) padovi napon ana pojedinim dionicama iznosili bi:


32


∆u1 =

2 ⋅ l1 ( I 1 + I 2 + I 3 + I 4 ). γ ⋅s

∆u 2 =

2 ⋅ l2 ( I 2 + I 3 + I 4 ). γ ⋅s

∆u 3 =

2 ⋅ l3 (I 3 + I 4 ) i γ ⋅s

∆u 4 =

Uvrštavajući

vrijednosti

za

2 ⋅ l4 ⋅ I4. γ ⋅s

pojedine

padove

napona

u

jednačinu

∆u = ∆u1 + ∆u 2 + ∆u 3 + ∆u 4 , dobijemo:

∆u =

2 ⋅ [ l1 ⋅ ( I 1 + I 2 + ) + l 2 ⋅ ( I 2 + I 3 + I 4 ) + l3 ⋅ ( I 3 + I 4 ) + l 4 ⋅ I 4 ] γ ⋅s

U općenitom slučaju, za ma koliko opterećenja, možemo izraz u uglastoj zagradi staviti pod znak sume ( Σ ⋅ I ⋅ l ) pa dobijemo:

∆u =

2 Σ ⋅ I ⋅ l (V), γ ⋅s

jednačina...3

gdje je: I(A) struja u pojedinim dionicama i Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

33


l(m) dužina pojedinih dionica. Rješavanjem izraza u uglastoj zagradi dobijemo novi oblik:

∆u =

2 [ I 1 ⋅ l1 + I 2 ⋅ ( l1 + l 2 ) + I 3 ⋅ ( l1 + l 2 + l3 ) + I 4 ⋅ ( l1 + l 2 + l3 + l 4 ) ] γ ⋅s

Uvrštavanjem I 1 , I 2 , I 3 , I 4 u predhodni izraz dobijemo:

∆u =

2 ⋅ ( l1 ⋅ I 1 + l 2 ⋅ I 2 + l 3 ⋅ I 3 + l 4 ⋅ I 4 ) γ ⋅s

odnosno:

∆u =

2 ⋅ Σ ⋅ l ⋅ I (V), γ ⋅s

jenačina...4

gdje je: I (A) struje pojedinih potrošača, L (m) udaljenost pojedoinih potrošača od izvora. Ako umjesto sa apsolutnim padom napona ∆u računamo sa procentualnim padom napona, izrazi A' i B' prelaze u oblik sa s:

s=

200 ⋅ ΣI ⋅ L 200Σi ⋅ L = (mm 2 ). γ ⋅ u ⋅U γ ⋅ u ⋅U

Ukoliko nam je data snaga potrošača P u W ili kW, onda ćemo presjek s po analogiji s izrazima A i B izračunati pomoću obrasca:


34


s=

2 ⋅ 10 5 ⋅ Σ ⋅ P ⋅ l 2 ⋅ 10 5 ⋅ Σ ⋅ p ⋅ L = (mm 2 ). γ ⋅ u ⋅U 2 γ ⋅ u ⋅U 2

gdje je: P (kW) snaga na pojedinoj dionici l (m) dužina pojedine dionice p(kW) snaga pojedinih potrošača L(m) udaljenost pojedinih potrošača od izvora. Apsolutni gubitak snage dobijemo sabiranjem gubitaka na pojedinim dionicama:

∆p = ∑ I 2

2l P 2 2l = ∑ 2 ⋅ [W]. γs U γs

Ukoliko je presjek vodiča isti na cijeloj dužini voda i ako su vodiči od istog materijala, možemo ovaj izraz napisati u obliku(za snagu P u kW):

∆p =

2 ⋅10 8 γsU 2

∑ P l [W]. 2

Procentualni gubitak snage dat je izrazom:

p=

2 ∆P 2 ⋅10 5 ∑ P l ⋅100 = ⋅ [%]. γsU 2 ∑ P ∑P

Može se dokazati da je na ovakvom vodu procentualni gubitak snage p manji od procentualnog pada napona u. Međutim, ta razlika nije velika i neće se puno Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

35


pogriješiti ako se računa da je procentualni gubitak snage p jednak procentualnom padu napona u.

Dvostrano napajan vod bez ogranka Govoreći o jednostrano napajanim vodovima istosmjerne struje, rekli smo da oni ne obezbjeđuju pogonsku sigurnost. Svaki kvar u neposrednoj blizini izvora onemogućava napajanje potrošača električnom energijom. U tom pogledu su znatno sigurniji dvostrano napajani vodovi. Ovi zaključci vrijede i za dvostrano napajane trofazne vodove. Na slici (14.) prikazan je dvostrano napajan trofazni vod sa dva opterećenja na vodu.

Slika 14. Dvostrano napajan vod sa dva opterećenja Pri proračunu voda polazimo od sljedećih predpostavki: Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

36


• Naponi u izvorima A i B nisu jednaki (UA≠ UB), • Impendantni otpori Z pojedinih dionica su različiti, • Susretna tačka se nalazi u tački 2, • Faktori sange cosϕ pojedinih potrošača su različiti. Prema 2. Kirhofovom zakonu možemo razliku linijskih napona u taćkama A i B izračunati iz izraza: U A − U B = 3 ⋅ I A ⋅ Z 1 + ( I A − I 1 ) ⋅ Z 1 − I B ⋅ Z 3 (V)

Struje I A , I A − I 1 i I B teku na dionicama čiji otpori iznose Z 1 , Z 2 , i Z 3 . Primjenjujući 1. Kirhofov zakon na tačku 2 možemo pisati: I B = I 2 + I1 − I A. Uvrštavajući izraz 2u izraz 1 dobijemo: U A −U B 3

= I A ⋅ Z 1 + (I A − I 1 ) ⋅ Z 2 − (I 2 + I 1 − I A ) ⋅ Z 3 =

= I A ⋅ Z1 + I A ⋅ Z 2 − I1 ⋅ Z 2 − I 2 ⋅ Z 3 − I1 ⋅ Z 3 + I A ⋅ Z 3 = = I A ⋅ (Z 1 + Z 2 + Z 3 ) − I 1 ⋅ (Z 2 + Z 3 ) − I 2 ⋅ Z 3 ,

dakle za struju I A imamo:

IA =

U A −U B I 1 (Z 2 + Z 3 ) + I 2 Z 3 + (A) Z1 + Z 2 + Z 3 3(Z 1 + Z 2 + Z 3 ) Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

37


Analogno bismo mogli pisati za struju I B : − (U A − U B ) I 1 Z 1 + I 2 (Z 1 + Z 2 ) + (A) Z1 + Z 2 + Z 3 3 (Z 1 + Z 2 + Z 3 )

IB =

U opštem slučaju, tj. za više opterećenja na vodu imamo:

IA =

U A −U B ∑ (I Z ) B + (A), 3∑ Z ∑Z

IB =−

jednačina...5

U A −U B ∑ (I Z ) A + (A). jednačina...6 3∑ Z ∑Z

Prvi član u jednačinama 3 i 4 je struja izjednačenja i ona teče u vodičima zbog različitih napona u izvorima A i B. Drugi član u tim izrazima označava struju koja bi tekla u slučaju kada bi naponi u izvorima A i B bili jednaki(vektorski jednaki). Prema tome, ako su naponi u izvorima A i B jednaki, onda jednačine 3 i 4 prelaze u nove oblike: IA =

∑ (I Z ) ∑Z

IB =

∑ (I Z ) ∑Z

B

(A), jednačina...7

A

(A). jednačina...8

Ukoliko je vod između tačaka A i B izveden sa vodičima istog presjeka i istog materijala i sa istim razmacima između faznih vodiča, onda u izrazima 3 i 4 treba računati samo sa dužinama, tj. sa odstojanjima pojedinihopterećenja od izvora. Ako Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

38


su opterećenja data u Va ili u kVA, onda ćemo vrijednosti snaga koje ističu iz izvora A i B dobiti množenjem struja u izrazima 3 do 6 sa

3U n .

Zvjezdaste mreže općenito Tri ili više radijalnih vodova spojenih u jednoj tački čine zvjezdastu električnu mrežu. Zajednička tačka radijalnih vodova naziva se čvorna tačka ili čvotište. Na slici (14) prikazana je najjednostavnija trofazna zvjezdasta mreža. Na slici se vidi da na vodovima A-K, B-K i C-K nema opterećenja i da se ono nalazi samo u tački K. Opterćenje u čvorištu K se napaja iz tri izvora: A, B i C.

Slika 15. zvjezdasta mreža


39


Opterećenje u čvorištu K se napaja iz sva tri izvora A, B i C. Koliko je strujno opterećenje pojedinih izvora? Da bismo dobili odgovor na ovo pitanje poći ćemo od sljedećih pretpostavki:  presjek vodiča svih vodova je isti,  materijal vodiča svih vodova je isti i  naponi u napojnim tačkama su jednaki. Koristeći se ovim pretpostavkama i polazeći od činjenice da padovi napona na pojedinim vodovima moraju biti jednaki možemo napisati sljedeće jednačine: ∆u AK = 3I A

l AK cos ϕ K , γ ⋅s

∆u BK = 3I B

l BK cos ϕ K , γ ⋅s

∆uCK = 3I C

lCK cos ϕ K , γ ⋅s

odnosno: 3I A

l l AK l cos ϕ K = 3I B BK cos ϕ K = 3I C CK cos ϕ K , γ ⋅s γ ⋅s γ ⋅s 3 cos ϕ / γs , dobijamo:

ili ako svaki izraz podijelimo sa

I A l AK = I B l BK = I C l CK .

.....(1')

Za tačku K, kao čvornu tačku, vrijedi 1. Kirhofov zakon: IK = I A + IB + IC .

.....(2')

Iz jednačine I A l AK = I B l BK = I C l CK dobijemo izraze za struje I B i I C pomoću struje I A i dužina pojedinih vodova: IB = IA

l AK l BK

i

IC = I A

l AK . l CK


.....(3')

40


Uvrštavanjem ovih izraza u jednačinu I K = I A + I B + I C dobijemo: IK = IA + IA

 l l AK l l + I A AK = I A 1 + AK + AK l BK l CK l BK l CK 

  , 

odnosno: IA =

IK 1+

l AK l AK [A]. + l BK l CK

......(4')

Po analogiji sa prethodnom jednačinom možemo napisati izraze za struje I B i I C :

IB =

IC =

IK 1+

l BK l BK [A], + l AK l CK

......(5')

IK 1+

l CK l CK [A]. + l AK l BK

......(6')

Nakon raspodjele opterećenja možemo zvjezdastu trofaznu mrežu rastaviti na tri jednostrano napajana trofazna voda. Za izbor presjeka s obzirom na zagrijavanje usvajamo onaj vod čije je strujno opterećenje najveće. Sasvim je, međutim, svejedno koji ćemo vod usvojiti za provjeru na pad napona(pošli smo od pretpostavke da su padovi napona na svim vodovima jednaki). Zvjezdasta trofazna mreža, prikazana na slici je veoma rijetka. Mnogo je češća trofazna zvjezdasta mreža kod koje se duž vodova nalaze opterećenja(jedno ili više opterećenja).


41


Slika 16. zvjezdasta trofazna mreža Pri dimenzioniranju ove mreže polazimo od istih uslova od kojih smo polazili pri dimenzioniranju mreže prikazane na slici . Tome ćemo dodati još uslov da su faktori snage svih opterećenja u čvorištu i duž vodova jednaki. Najprije ćemo opterećenja na vodovima A—K, B—K i C—K prebaciti u čvor K. Tako dobijena opterećenja su reducirana opterećenja. Pri tome se električne prilike na vodovima ne smiju mijenjati, a to znači da momenti struja(odnosno momenti snaga) u odnosu na napojne tačke A, B i C ostaju nepromijenjeni, odnosno isti: I 1l1 = I 1r l AK , I 2 l 2 = I 2 r l BK , I 3 l 3 = I 3r l CK , odakle dobijemo: I 1r = I 1 I 2r = I 2 I 3r = I 3

l1 l AK

,

l2 , l BK l3 l CK

......(7')

Zbir reduciranih struja u čvoru K i opterećenja I K , koje u čvoru već postoji, daje ukupno opterećenje I u : Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

42


I u = I 1r + I 2 r + I 3r + I K .

......(8')

Na taj način, mrežu prikazanu na slici , svodimo na mrežu prikazanu na slici Koristeći se obrascima

.

4', 5', 6', možemo napisati izraze za strujna(fiktivna)

opterećenja pojedinih izvora: I fA =

I fB =

I fC =

Iu 1+

l AK l AK [A], + l BK l CK Iu

1+

l BK l BK [A], + l AK l CK Iu

1+

l CK l CK [A]. + l AK l BK

Stvarna opterećenja izvora A, B i C dobijamo ako od fiktivnih opterećenja I fA , I fB i I fC oduzmemo reducirana opterećenja I 1r , I 2 r i I 3r : I AK = I fA − I 1r , I BK = I fB − I 2 r , I CK = I fC − I 3r .

Ukoliko su opterećenja I AK , I BK i I CK pozitivna, onda to znači da te struje teku prema čvoru, a ako su negativna, onda struje teku prema izvorima.


43


Zahvaljujući raspodjeli opterećenja, pronalazimo na mreži susretnu tačku i na taj način zvjezdastu trofaznu mrežu rastavljamo na tri jednostrano napajana voda. Umjesto sa strujama možemo u ovim izrazima računati sa snagama U W ili kW.

IZRADA ZADATKA

3M. Zadatak: Dimenzionisati trofaznu zvijezdastu mrežu s obzirom na trajne struje i na dozvoljeni pad napona, koja je izvedena sa AlČe užetom, ako su naponi izvora jednaki po intenzitetu i fazi ( U A = U B = U C = U D ). Nazivni napon mreže je U = 3x380/220 V. Prosječan faktor snage trošila cosφ=0,95 a dozvoljeni pad napona u mreži u=5%.


44


I Zamijenimo ogranak u tački 9. Njegovim ekvivalentnim opterećenjem.

II Prebacimo (redukujemo) opterećenja u čvornu tačku „K“

1. Vod A-K;

2. Vod B-K;

I 6 r = 100 ⋅

80 = 19,91A 410 Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

45


3. Vod C-K;

4. Vod D-K;

III Ukupno redukovano opterećenje u tački K

IV Izračunajmo fiktivna opterećenja izvora

1. Izvora A;

2. Izvora B;

3. Izvora C;


46


4. Izvora D;

KONTROLA:

V Izračunajmo stvarna opterećenja koja izvori daju u čvornu tačku K 1. Izvor A; 2. Izvor B; 3. Izvor C; 4. Izvor D;

KONTROLA:

VI Nacrtajmo raspodjelu opterećenja u mreži i odredimo susretnu tačku


47


VII Rastavimo mrežu u susretnoj tački 3 na četiri jednostrano napajana voda

1. Maksimalna struja teče iz izvora C i iznosi 2. Izvršimo izbor presjeka glavnih vodova prema maksimalnoj trajnoj struji. Iz uslova : Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

48


VIII Provjerimo presjeke provodnika s obzirom na dozvoljeni pad napona.

IX Stvarni pad napona na glavnom vodu iznosi:

u stv = u ⋅

s 71,52 = 5⋅ = 3,76 % sstv 95 Predmet: Elektroenergetske mreže Kandidat: Amina Kurtović

49


b) ogranak

1. Ogranak predstavlja jednostrano napajan vod iz jedne tačke

2. Odredimo ukupnu struju ogranka 3. Napravimo raspodjelu opterećenja 4. Na osnovu maksimalne struje izvršimo izbor presjeka provodnika ogranka iz uslova:

5. Odredimo pad napona u mreži gdje se odvaja ogranak (tačka 1)


50


6. Dozvoljeni pad napona u ogranku 7. Provjerimo presjek provodnika ogranka s obzirom na dozvoljeni pad napona

KONAČNO USVAJAMO PRESJEK AlČe UŽETA ZA GLAVNE VODOVE I AlČe UŽETA ZA OGRANAK


51


ZAKLJUČAK Da bismo u praksi povećali pogonsku vrijednost vodova za distribuciju el. energije mi formiramo zvjezdastu mrežu koju napajamo iz više izvora. Poželjno je da nam naponi izvora budu jednaki po fazi i amplitudi kako ne bismo imali struje izjednačenja koje nepotrebno naprežu provodnike i stvaraju gubitke. U ovom slučaju nema izjednačenja struje između izvora. Pri rješavanju zadatka prvo smo izvršili redukciju čvorne tačke „k“. Nakon toga smo tražili ukupno opterećenje tačke „k“. Zatim smo izračunali fiktivna opterećenja pojedinih izvora. Nakon računanja fiktivnih opterećenja, onda smo itračunali i stvarne struje koje teku od izvora prema tački „k“. Kada smo izračunali stvarne struje, onda smo uzeli najveće opterećenje na mreži i mrežu razdvojili na šest dijelova. Zatim smo izračunali k i R da bi mogli izračunati presjek glavnog vodića i da bi mogli usvojiti presjek. Onda smo itračunali pad napona. Onda smo izdvojili ogranak iz mreže i izračunali pad napona ogranka. Nakon toga smo izračunali maximalnu struju ogranka. Zadatak smo završili kada smo izračunali ukupni pad napona ogranka. Iz riješenog zadatka možemo zaključiti da su mreža i ogranak dobro dimenzionisani.


52


LITERATURA 1. Rajko Misita "Elektroenergetske mreže za III i IV razred" Sarajevo 1985.godina 2. Senka Branković "Elektroenergetske mreže i dalekovodi za III i IV razred" Beograd 1989.godina


53

maturski rad-mrežeeeee

Recommend Documents