zagadnienia ogólne - Alpines-Hoppel

Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-1
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
dr inż. Witold Hoppel
Wykład A: ZAGADNIENIA OGÓLNE I UZUPEŁNIENIA
A1. Definicje parametrów ziemnozwarciowych i informacje ogólne
1. Wstęp
Problematyka wyboru sposobu pracy punktu neutralnego sieci średnich napięć jest
ciągle aktualna, chociaż obecnie dobrze rozpoznane są wady i zalety poszczególnych
rozwiązań.
Jednakże występuje wiele sytuacji wyjątkowych i bardzo uważnie trzeba studiować
takie przypadki, aby nie uwikłać się w niebezpieczne rozwiązanie techniczne, które mogą być
źródłem obniżenia się jakości energii elektrycznej w postaci wydłużenia czasów przerw w jej
dostawie czy obniżenia bezpieczeństwa porażeniowego w sieci, szczególnie po stronie
niskiego napięcia i przy słupach linii napowietrznych.
Pojawiają się jednak nowe aspekty – w ostatnim czasie ujawniła się wyraźniej sprawa
odporności silników asynchronicznych na przepływ prądu doziemnego oraz możliwość
związku wartości prądu ziemnozwarciowego z awaryjnością kabli poprzez uszkadzanie żył
powrotnych.
Również w jednym z dużych zakładów przemysłowych zauważono degradację izolacji
silników asynchronicznych 6 kV od przepięć w sieci z izolowanym punktem neutralnym.
Nie istnieją obecnie żadne przepisy polskie czy unijne (oprócz górnictwa) regulujące,
kiedy można stosować określony sposób pracy punktu neutralnego – takich przepisów nie
należy się nawet spodziewać. Wybór sposobu pracy punktu neutralnego w sensie prawnym
wynika z wartości dopuszczalnych napięć zakłóceniowych czy dotykowych rażeniowych,
które są funkcją prądów uziomowych, związanych z szeroko rozumianą ochroną
porażeniową.
Może się w tym zakresie okazać, że w najbliższym czasie w sieciach napowietrznych
silnie rzutować będzie na to zagadnienie norma dotycząca linii napowietrznych (Obecnie
o numerze 60341, ale następują ciągłe zmiany). Warto wspomnieć, że zasady dodatkowej
ochrony przeciwporażeniowej przy słupach linii napowietrznych w niej proponowane są
obecnie już dobrze zinterpretowane – i raczej niekorzystne oraz przesadzone. Istnieje obecnie
silny związek ostrości tych wymagań z zabezpieczeniami od skutków zwarć doziemnych.
2. Rys historyczny
W historii pojawia się w okresie pomiędzy I i II Wojną Światową jako pierwsza
typowa sieć rozdzielcza, do której przyłączane są stacje transformatorowe SN/nn. Nie istniał
wówczas krajowy, a tym bardziej międzypaństwowy system elektroenergetyczny, a miasta
posiadały własne elektrownie i sieci. Należy zdawać sobie sprawę, że okresie powstawania
pierwszych sieci trójfazowych o napięciu powyżej 1 kV zasilających stacje o napięciu do 1
kV rozprowadzanym do odbiorców, linie były głównie w wykonaniu napowietrznym na
drewnianych konstrukcjach wsporczych, a dodatkowo mało rozpowszechnione. Powszechną
awarią, którą wówczas rozpatrywano, było uszkodzenie izolacji transformatora SN/nn, czyli
tzw. przerzut wysokiego napięcia na stronę niskiego napięcia i wiążące się z tym zagrożenia
dla odbiorców (w tamtym okresie była zupełnie inna definicja napięcia wysokiego, jeszcze
w latach 70-tych definicja bazowała na wartości 250 V względem ziemi w warunkach
awaryjnych). Zagrożenie wywoływane tym zakłóceniem praktycznie nie zależało od systemu
sieci niskiego napięcia (TT, TN, IT). W zasadzie wówczas ta klasyfikacja nie istniała,
mówiono o sposobach dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej – wybierając m. in. z
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-2
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
zerowania i uziemienia ochronnego. Zagadnienia te dobrze były omówione w historycznej już
książce prof. K. Wołkowińskiego. Izolowanie punktu neutralnego powodowało, że prąd
zwarcia doziemnego, a jednocześnie prąd przy „przerzucie napięcia wysokiego na stronę
niskiego” był niewielki i nie powodował zagrożenia cieplnego dla urządzeń, a przy
odpowiednim doborze uziemień sieci zagrożenia porażeniowego. Wartości prądów zwarć
doziemnych były rzędu kilku czy kilkunastu A. Drewniane konstrukcje wsporcze bardzo
słabo przewodziły prądy doziemne i były odporniejsze niż betonowe. Powszechnie
przyjmowano, że sieci z izolowanym punktem neutralnym mogły pracować z doziemieniem.
Pomijano przy tym zagrożenie porażeniowe dla ludzi i zwierząt powstające w miejscu
zwarcia, przy czym słupy drewniane były pod tym względem bezpieczne. Zaletą tej sieci było
również samogaszenie przeważającej części zwarć łukowych. Większość zabezpieczeń od
skutków zwarć doziemnych pracowała na sygnał, w związku z czym wystarczało proste
i pewne, ale niewybiorcze, kryterium zerowonapięciowe, do określania linii doziemionej
w większości przypadków nadawało się zabezpieczenie zerowoprądowe. W późniejszym
okresie, co zachowało się do dzisiaj, w liniach zaczęto stosować wybiorcze zabezpieczenia
kierunkowe
biernomocowe,
współcześnie
uzupełniane
admitancyjnymi
czy
susceptancyjnymi.
Początkowo ze względu na niewielkie rozpowszechnienie kabli, zagrożenie ich
izolacji od przepięć ziemnozwarciowych, było niewielkie. Pewien wpływ na marginalność
tego problemu miało przewymiarowanie izolacji. Znane są przypadki, że starsze kable
papierowo-olejowe wykonane na niższe napięcie, pracowały w sieci o wyższym napięciu
nominalnym.
Przedłużeniem zalet sieci z izolowanym punktem neutralnym było wprowadzenie
kompensacji – rozwój sieci napowietrznej, coraz większy udział kabli, szczególnie na
terenach miejskich, powodował wzrost pojemności sieci, a co za tym idzie prądów zwarć
doziemnych. Kompensacja za pomocą dławika czy transformatora Baucha przenosiła zalety
sieci z izolowanym punktem neutralnym na sieci bardziej rozbudowane. Ciągle była
możliwość pracy sieci z doziemieniem.
Powszechne wprowadzanie w latach 70. XX wieku słupów betonowych wywołało
dwa problemy:
- uszkadzanie się słupów w miejscu łączenia stalowego poprzecznika z betonową żerdzią
i podziemnej części słupa z powodu nagrzewania długotrwałym przepływem prądu
ziemnozwarciowego,
- pojawienie się zagrożenia porażeniowego związanego z dotknięciem słupa z uszkodzoną
izolacją, bo beton jest materiałem wystarczająco dobrze przewodzącym (autor używa
powiedzenia, że z punktu widzenia ochrony przed porażeniem w sieciach o napięciu powyżej
1 kV, beton należy traktować jako materiał przewodzący).
Na marginesie – słupy betonowe w sieciach nN uważa się za nieprzewodzące,
powyżej 1 kV – jako przewodzące.
Długotrwały przepływ prądu ziemnozwarciowego wynikał z jednej strony ze
świadomego utrzymywania zwarcia doziemnego lub stosowaniem zabezpieczeń działających
tylko na sygnał, a z drugiej strony z trudności w wykrywaniu zwarć doziemnych poprzez
rezystancje przejścia zaczynające się już nawet od 100  przez jedyne wówczas kryterium
kierunkowe czynnomocowe.
Szybko uporano się z uszkodzeniami w głowicy słupa wykonując dodatkowe
przewodzące połączenie pomiędzy poprzecznikiem i zbrojeniem słupa przy wykorzystaniu
górnego zacisku uziemiającego. Rozwiązanie problemu uszkadzania dolnej części słupa
i zagrożenia porażeniowego prowadziło wyłącznie poprzez stosowanie uziemień, aby
zabezpieczenia ziemnozwarciowe działały w sposób pewny, a prąd nie spływał do gruntu
poprzez beton. Zmniejszało to również zagrożenie porażeniowe poprzez obniżenie napięcia
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
uziomowego i częściowo zmianę rozkładu potencjału. Było to jednak rozwiązanie zbyt
kłopotliwe i drogie.
W sieci kompensowanej nie stosuje się zabezpieczeń od skutków zwarć doziemnych
w innych polach niż liniowe, ponieważ praktycznie przepływ prądu ziemnozwarciowego nie
powoduje zagrożenia cieplnego dla urządzeń elektrycznych. Z tego samego względu
zabezpieczenia w polach liniowych są rezerwowane tylko zerowonapięciowym działającym
na sygnał, a nie na wyłączenie, co jest zgodne z zapisami norm – do analizy zagrożenia
porażeniowego bierze się pod uwagę czas działania zabezpieczenia podstawowego.
Z aktualnych norm bardzo wyraźnie wynika zalecenie wyłączania zwarć doziemnych
i zakaz świadomej pracy sieci z doziemieniem.
Uziemienie punktu neutralnego przez rezystor zostało wprowadzone we Francji
prawdopodobnie w celu pewnego wykrywania zwarć doziemnych przez zabezpieczenia
zerowoprądowe. Ujawniła się również druga cecha tego rozwiązania – mały poziom przepięć
ziemnozwarciowych, co w pewnych przypadkach jest główną przyczyną jego stosowania.
Należy przy tym pamiętać, że sieci nN we Francji pracowały wówczas w systemie TT i nie
było przenoszenia zagrożenia porażeniowego na stronę nN. Stosowano rezystory nawet o
prądzie 500 A (znamionowy prąd ziemnozwarciowy). Wprowadzając ten układ w Polsce
jakby zapomniano o fakcie, że nasze sieci pracują głownie w układzie TN (wówczas z
zerowaniem ochronnym).
Wartości prądów zwarć doziemnych w sieciach z punktem neutralnym uziemionym
przez rezystor powodują, że nawet ze względów technicznych nie mogą one płynąć dłużej niż
kilka sekund – muszą być wyłączane automatycznie, w żadnym wypadku nie można
pozostawiać lokalizacji doziemienia obsłudze. Spowodowało to rozwinięcie automatyk
stacyjnych z zabezpieczeniami rezerwowymi, łącznie z wykrywaniem zwarć w obrębie szyn
zbiorczych, czy pola baterii kondensatorów do kompensacji mocy biernej.
Największą wadą takiej sieci jest praktycznie całkowity brak gaszenia zwarć
łukowych, co zwiększa intensywność automatyki SPZ w liniach napowietrznych powodując
krótkie zaniki napięcia i dużą częstość działania wyłączników.
3. Definicje
Współczynnik uziemienia – stosunek najwyższej wartości skutecznej napięcia
fazowego o częstotliwości sieciowej w nieuszkodzonej fazie w rozpatrywanym miejscu sieci
trójfazowej podczas zwarcia z ziemią jednej lub wielu faz w dowolnym miejscu sieci, do
wartości skutecznej napięcia fazowego o częstotliwości sieciowej, które wystąpiłoby w tym
miejscu po usunięciu zwarcia.
Współczynnik zwarcia doziemnego - określony stosunek maksymalnej wartości
napięcia fazowego podczas zwarcia z ziemią do wartości znamionowej napięcia fazowego w
danym punkcie sieci (idea taka sama, jak współczynnika uziemienia – w tzw.
rozporządzeniu systemowym).
Sieć z uziemionym punktem neutralnym: Sieć, w której punkt neutralny jest
połączony z ziemią bezpośrednio albo przez rezystancje lub reaktancje o wystarczająco małej
wartości w celu istotnego zmniejszenia oscylacji przejściowych i zapewniające prąd
wystarczający do selektywnego działania zabezpieczeń ziemnozwarciowych.
Sieć trójfazowa ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym jest to sieć
charakteryzująca się współczynnikiem uziemienia w tym miejscu nie przekraczającym 1,4.
Sieć z punktem neutralnym izolowanym – sieć, w której punkt neutralny nie jest
uziemiony w sposób zamierzony, z wyjątkiem połączeń o dużej impedancji przeznaczonych
dla celów zabezpieczeń i pomiarów.
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-4
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Sieć skompensowana – sieć, w której przynajmniej jeden punkt neutralny
transformatora lub transformatora uziemiającego jest uziemiony przez dławik gaszący,
a łączna indukcyjność wszystkich dławików gaszących w sieci jest zasadniczo dostrojona do
pojemności doziemnej sieci.
Jako sieć z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor rozumieć się będzie
sieć, w której składowa czynna prądu ziemnozwarciowego wymuszona przez urządzenia
w punkcie neutralnym jest przynajmniej większa od składowej pojemnościowej i zapewnia
działanie zabezpieczeń zerowoprądowych w polach liniowych, ale jednocześnie nie jest
spełniony warunek skuteczności uziemienia. Dodatkowo – wartość prądu czynnego
przekracza 100 A i zapewnia dostateczne tłumienie przepięć ziemnozwarciowych.
Są następujące sposoby pracy punktu neutralnego sieci o napięciu nominalnym
powyżej 1 kV:
A) nieskutecznie uziemiony
- izolowany,
- uziemiony przez dławik gaszący (sieć skompensowana) bez AWSCz,
- uziemiony przez dławik gaszący z AWSCz,
- uziemiony przez rezystor,
- uziemiony przez układ równoległy dławika i rezystora,
- sieć dekompensowana,
- uziemiona przez reaktancję.
B) skutecznie uziemiony.
W Polsce w sieciach o napięciu nominalnym do 45 kV stosuje się sposoby A,
w sieciach o napięciu powyżej 45 kV – B.
4. Ogólne cechy sieci o skutecznie uziemionym punkcie neutralnym
Charakteryzują się następującymi właściwościami:
małe ustalone przepięcia ziemnozwarciowe, które pozwalają na obniżenie napięcia do
doboru izolatorów i izolacji,
duże wartości prądów zwarć jednofazowych, porównywalne z prądami zwarć
międzyfazowych (rzędu 3 – 10 kA, a nawet do 18 kA, czasem 1,5 – 3 kA),
pewne działanie zabezpieczeń ziemnozwarciowych,
możliwość działania
zabezpieczeń odległościowych przy zwarciach jednofazowych,
duże zagrożenie porażeniowe i konieczność stosowania rozbudowanych uziomów
Warunki uzyskania sieci o skutecznie uziemionym punkcie neutralnym (wg
rozporządzenia, a nie wg normy) są następujące:
- 110 kV (0,8 Un, współczynnik uziemienia mniejszy od 1,4 ):
1
X0
3
X1
2
R0
1
X1
- 220 i 400 kV (0,75Un, współczynnik uziemienia mniejszy od 1,3):
1
X0
2
X1
R0
 0 ,5 .
X1
Powyższe wartości w sieci reguluje się liczbą transformatorów pracujących
z bezpośrednio uziemionym punktem neutralnym. Im więcej takich transformatorów, to
stosunki są mniejsze.
5. Ogólne cechy sieci o nieskutecznie uziemionym punktem neutralnym
Podane są w rozdziale 2 referatu o zabezpieczeniach ziemnozwarciowych. Ogólne
właściwości są następujące:
- duże ustalone przepięcia ziemnozwarciowe, które wymagają doboru izolatorów na
napięcie przewodowe,
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-5
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
-
małe wartości prądów zwarć jednofazowych, wielokrotnie mniejsze od prądów zwarć
międzyfazowych,
- o pkt. neutralnym izolowanym do 20/40 A,
- uziemionym przez rezystor 150 – 500 A,
- skompensowana – do 40 A + prąd AWSCz (15-25 A na sekcję),
zabezpieczenia ziemnozwarciowe wymagają specjalnych kryteriów, brak możliwości
działania zabezpieczeń odległościowych przy zwarciach jednofazowych,
mniejsze zagrożenie porażeniowe i nie ma konieczności stosowania rozbudowanych
uziomów,
wartość nieustalonych przepięć ziemnozwarciowych zależna od parametrów
w punkcie neutralnym sieci, możliwe duże wartości groźne dla izolacji kabli i
silników.
A2. Napięcia rażeniowe
Ponieważ jest bardzo silny związek pomiędzy sposobem pracy punktu neutralnego
a ochroną od porażeń przy uszkodzeniu, podane są definicje związane z tym tematem.
Ziemia – środowisko budowli inżynierskich, jak również materiał przewodzący prąd;
przykładowe typy gruntu: humus, ił, piasek, żwir, kamień.
Ziemia odniesienia – obszar ziemi znajdujący się poza strefą wpływu uziomu układu
uziemiającego, tj. obszar, w którym różnica potencjałów dwóch dowolnych punktów nie
zmienia się po wpływem prądu uziomowego.
Uziom – część przewodząca mająca dobrą styczność z ziemią lub przewód
umieszczony w betonie stykającym się z ziemią na dużej powierzchni (np. uziom
fundamentowy).
Instalacja uziemiająca – lokalnie ograniczony układ połączonych elektrycznie
uziomów lub metalowych części wykorzystywanych dla celów uziemiania (np.. fundamentów
słupów, zbrojeń lub metalowych powłok kabli, przewodów uziemiających, i przewodów
wyrównawczych).
Uziemić – połączyć z ziemią część elektrycznie przewodzącą przez instalację
uziemiającą.
Uziemienie – ogół środków i przedsięwzięć wykonanych w celu uziemienia.
Rezystancją uziemienia jest rezystancja występująca pomiędzy uziomem a ziemią
odniesienia.
Część czynna – przewód lub inna część przewodząca, przeznaczona do pracy pod
napięciem w normalnych warunkach wraz z przewodem neutralnym lecz z wyłączeniem
przewodu PEN.
Cześć przewodząca dostępna – część przewodząca urządzenia elektrycznego, która
w warunkach normalnej pracy nie jest pod napięciem, ale może na niej pojawić się napięcie
podczas uszkodzenia (np. obudowa pralki, konstrukcje wsporcze).
Część przewodząca obca – część przewodząca nie będąca częścią instalacji
elektrycznej, która może się znaleźć pod określonym potencjałem, zazwyczaj pod
potencjałem ziemi
Napięcie uziomowe (UE) jest napięciem występującym podczas doziemienia
pomiędzy układem uziomowym a ziemią odniesienia.
Napięcie dotykowe rażeniowe (UT) jest częścią napięcia uziomowego wywołanego
doziemieniem, która może pojawić się na ciele człowieka zakładając, że prąd przepływa przez
ciało człowieka na drodze ręka-stopy (pozioma odległość do części dotykanej1 m)
(praktycznie: spadek napięcia na rezystancji 1 kW)
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-6
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Napięcie dotykowe spodziewane (UST) to napięcie, które pojawia się podczas
doziemienia między częściami przewodzącymi a ziemią, gdy części te nie są dotykane
(praktycznie – różnica potencjałów).
Napięcie krokowe rażeniowe (US) jest częścią napięcia uziomowego, wywołanego
doziemieniem, które może pojawić się na ciele człowieka między stopami rozstawionymi na
odległość 1 m zakładając, że prąd przepływa przez ciało człowieka na drodze stopa-stopa.
Rys. A1. Powstawanie napięcia dotykowego rażeniowego i krokowego
Główne czynniki wpływające na skutki rażenia:
- wartość prądu,
- czas przepływu prądu,
- droga rażenia.
Stąd analizuje się głównie wartość prądu i czasu jego przepływu przy założeniu drogi
przepływu:
- w urządzeniach wysokiego napięcia a drodze ręka-stopy,
- w niskim napięciu jak poprzednio lub ręka-ręka.
IB 
U ST
R p  Z B  Ra
IB – prąd rażeniowy,
Rp – rezystancja przejścia pomiędzy częścią przewodzącą dostępną a ręką człowieka,
ZB – impedancja ciała człowieka (patrz tablica 1),
Rp – wg rysunku 1.
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-7
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
- ST współczynnik dotykowy, który zależy od kształtu uziomu i jest określony zależnością:
 ST 
U ST
UE
i dalej
U ST   ST * U E
gdzie:
UE – napięcie uziomowe.
Jest ono określone zależnością:
UE  IE * R E ,
w której:
IE – prąd uziomowy (przy słupie i stacjach zasilanych liniami napowietrznymi bez
przewodów odgromowych równy prądowi ziemnozwarciowemu Ik1,
RE – rezystancja uziemienia części przewodzącej dostępnej dotykanej przez człowieka.
Po podstawieniu otrzymuje się, że:
IB 
α ST * U E
α * I * RE
 ST E
R p  Z B  Ra R p  Z B  Ra
Zależność ta wskazuje, od czego zależy prąd rażeniowy i pozwala na wskazanie
środków zmniejszających zagrożenie porażeniowe. Jednym z czynników jest IE, które jest
równe Ik1 lub do niego proporcjonalne. Stąd wniosek, że większy prąd ziemnozwarciowy, to
zagrożenie porażeniowe większe. Należy to interpretować inaczej – im większy prąd
ziemnozwarciowy, tym ostrzejsze wymagania dla uziomów, co otrzymuje się także po
przekształceniu powyższej zależności:
Zakładając, że IB nie może przekroczyć pewnej wartości, czyli:
α ST * I E * R E
 I Bdop
R p  Z B  Ra
to należy wykonać:
α ST * R E 
R p  Z B  Ra
IE
I dop
czyli im większe IE, to tym mniejszy powinien być iloczyn po lewej stronie wzoru. Należy
zmniejszyć rezystancję uziemienia lub zmniejszyć współczynnik ST silnie zależący od
kształtu uziomu.
Można tę analizę poprowadzić w kierunku napięcia dotykowego rażeniowego UT,
które określa zależność (dawniej czytelna definicja: spadek napięcia na impedancji ciała
człowieka):
U T  I B* Z B
Po wstawieniu otrzymuje się:
α * I * RE
U T  ST E
ZB
R p  Z B  Ra
jeśli przyjąć, że współczynnik dotykowy T wynosi:
T 
ZB
R p  Z B  Ra
w której ZB jest stałe (dla danego osobnika) i określa wpływ rezystancji stanowiska R a (Rp
przyjmuje się, że może być równe zeru, bo dotyka się gołą ręką przewodzącej części np.
konstrukcji słupa, ale również betonowej otuliny, szczególnie mokrej), to:
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-8
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
U T   ST *  T *I E* R E .
Z ostatniej zależności wprost wynika, że napięcie dotykowe rażeniowe jest zależne od
kształtu uziomu (ST), rezystancji przejścia ze stóp człowieka do gruntu (T – czy jest w
obuwiu, czy nie i jaka jest rezystancja przejścia ze stóp do podłoża), ale także prądu
uziomowego i rezystancji uziemienia dotykanej części przewodzącej dostępnej.
Przy dokładniejszej analizie trzeba zauważyć, że prąd uziomowy jest funkcją
rezystancji uziemienia, ale w sieciach skompensowanych i punkcie neutralnym izolowanym
do 30  jest to pomijalne, a w sieciach z rezystorem do 5-10 .
UT  I B * Z B
Rys. A2. Najwyższe dopuszczalne napięcie rażeniowe dotykowe wg PN-E-05115.
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-9
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Rys.A3. Dopuszczalne napięcie dotykowe rażeniowe wg PN-EN 50522: 2011
Tablica 1
Zależność impedancji ciała człowieka od napięcia
Napięcie dotykowe rażeniowe
wV
Całkowita rezystancja ciała
człowieka w Ω
25
3250
50
2625
75
2200
100
1875
125
1625
220
1350
700
1100
1000
1050
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-10
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
A3. Rysunki do wyjaśnienia napięcia zakłóceniowego
– przenoszenia potencjału strony SN na stronę NN
Rys. A4.Powstawanie napięcia zakłóceniowego w wyniku zwarcia doziemnego po stronie
SN stacji. Sieć TN – napięcie przenoszone do odbiorcy.
Rys. A5.Powstawanie napięcia zakłóceniowego w wyniku zwarcia doziemnego po stronie SN
stacji. Sieć TN – wpływ redukcyjnego działania powłok i żył powrotnych kabla.
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-11
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Rys. A6. Powstawanie napięcia zakłóceniowego w wyniku zwarcia doziemnego po stronie
SN stacji. Sieć TN – wpływ redukcyjnego działania powłok i żył powrotnych kabla, ale także
dodatkowych uziemień w sieci nN i SN.
Rys. A6.Powstawanie napięcia zakłóceniowego w wyniku zwarcia doziemnego po stronie
SN stacji. Sieć TT – brak przenoszenia do odbiorcy.
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-12
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Rys. A7.Powstawanie napięcia zakłóceniowego w wyniku zwarcia doziemnego po stronie
SN stacji. Sieć TN – rozdzielenie uziemienia ochronnego SN od funkcjonalnego nN,
napięcie przy prawidłowym położeniu uziomów nie jest przenoszone do odbiorcy.
A4. Dobór transformatorów uziemiających do rezystorów
Podany jest w tablicach otrzymanych bezpośrednio od autora, pana mgr inż.
Krzysztofa Szablewskiego, wówczas pracownika Fabryki Transformatorów w Żychlinie
(nazwa zmieniała się w ostatnich latach). Odnosi się do transformatorów typu TUOc, ale
może być stosowana do współczesnych, ponieważ podstawą doboru jest moc znamionowa.
Wyprowadził zasady doboru przy przyjęciu, że moc zastępcza dla czasu t=3 sek. może
być pięciokrotnie mniejsza od mocy rzeczywistej (czyli 3 sekundowego obciążenia).
Podaje także, że obliczone wartości rezystancji w praktyce należy zmniejszyć o ok. 5%
ze względu na impedancję składowej zerowej jaka występuje w transformatorze. Autor
wykładu preferuje dobór do napięcia nominalnego sieci, czyli 6, 15 i 20 kV, a nie
znamionowego transformatora i wynik jest dokładnie taki sam.
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-13
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Napięcie
sieci [V]
6300
Napięcie
sieci [V]
10500
Prąd zwarcia Rezystor
[A]
[]
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
36
24
18
14,5
12
10,5
9
8
7
6,5
6
Prąd zwarcia Rezystor
[A]
[]
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
60
40,5
30
24
20
17
15
13,5
12
11
10
9
8,5
8
7,5
Moc
rzeczywista
[kVA]
Moc
zastępcza
[kVA]
Seryjny
transformator
354
545
727
910
1090
1273
1455
1637
1819
2001
2182
75
110
145
182
220
225
290
327
364
400
436
TUOc 100/6
TUOc 110/6
TUOc 145/6
TUOc 220/6
TUOc 220/6
TUOc 290/6
TUOc 290/6
TUOc 435/6
TUOc 435/6
TUOc 435/6
TUOc 435/6
Moc
rzeczywista
[kVA]
606
910
1210
1515
1820
2120
2420
2728
3031
3334
3637
3940
4244
4547
4850
Moc
zastępcza
[kVA]
121
182
242
303
364
424
484
546
606
667
727
788
849
909
970
Seryjny
transformator
TUOc 180/10
TUOc 180/10
TUOc 240/10
TUOc 365/10
TUOc 365/10
TUOc 485/10
TUOc 485/10
TUOc 730/10
TUOc 730/10
TUOc 730/10
TUOc 730/10
TUOc 970/10
TUOc 970/10
TUOc 970/10
TUOc 970/10
Wykład A. Zagadnienia ogólne
str.A-14
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Napięcie
sieci [V]
15750
Napięcie
sieci [V]
21000
Prąd zwarcia Rezystor
[A]
[]
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
90
60
45
36
30
26
23
20
18
16,5
15
14
13
12
11,5
10,5
10
Prąd zwarcia Rezystor
[A]
[]
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
121
81
60
48
40
34
30
27
24
22
20
18,5
17
16
15
14
13,5
13
12
Moc
rzeczywista
[kVA]
Moc
zastępcza
[kVA]
Seryjny
transformator
910
1364
1820
2270
2730
3180
3637
4092
4547
5001
5456
5911
6365
6820
7275
7729
8184
182
273
364
454
546
636
727
818
909
1000
1091
1182
1273
1364
1455
1546
1637
TUOc 275/15
TUOc 275/15
TUOc 365/15
TUOc 545/15
TUOc 545/15
TUOc 730/15
TUOc 1090/15
TUOc 1090/15
TUOc 1090/15
TUOc 1090/15
TUOc 1090/15
TUOc 1640/15
TUOc 1640/15
TUOc 1640/15
TUOc 1640/15
TUOc 1640/15
TUOc 1640/15
Moc
rzeczywista
[kVA]
1212
1820
2425
3030
3640
4240
4850
5456
6062
6668
7275
7881
8487
9093
9699
10306
10912
11518
12124
Moc
zastępcza
[kVA]
242
364
485
606
727
898
970
1091
1212
1334
1455
1576
1697
1819
1940
2061
2182
2304
2425
Seryjny
transformator
TUOc 365/20
TUOc 365/20
TUOc 485/20
TUOc 730/20
TUOc 730/20
TUOc 970/20
TUOc 970/20
TUOc 1455/20
TUOc 1455/20
TUOc 1455/20
TUOc 1455/20
TUOc 1940/20
TUOc 1940/20
TUOc 1940/20
TUOc 1940/20
TUOc 2400/20
TUOc 2400/20
TUOc 2400/20
TUOc 2400/20