Elektrotehnički fakultet Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera

1. Elektrotehnički fakultet Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera Primjena računala u elektroenergetici Prof. dr. sc. Srete Nikolovski

2. RAČUNALNO PODRŽANO PROJEKTIRANJE I ANALIZA SUSTAVA UZEMLJENJA Mrežasti uzemljivači koriste se prvenstveno kao uzemljivači TS najviših napona (110, 220, i 380 kV) s izravnim uzemljenjem nul točke, gdje su velike struje zemljospoja (reda nekoliko kA). Uvažavanjem nacionalnih i međunarodnih normi koje se odnose na mjere sigurnosti u smislu propisivanja najviše dozvoljenog napona dodira i koraka koji se smije javiti unutar ograđenog dijela ovih TS, odmah je jasno da se niti jednim oblikom uzemljivača osim mrežastim uzemljivačem ovi uvjeti ne mogu ostvariti Prosječna dubina ovakvih uzemljivača kreće se od 0.5 do 1m. Pojednostavljeni model sustava uzemljenja jedne VN 110/35 kV TS, s prikazom relevantnih vodljivih dijelova povezanih s njim prikazan je na slici 1.

3. Slika 1 Model sustava uzemljenja jedne VN TS 110/35/10 kV i vodljivih dijelova povezanih s njim

4. Mrežasti uzemljivač čine uzdužno i poprečno položene trake koje se čvrsto spajaju na mjestu križanja, čime čine prozore veličine 10x10 m (slika 10.2). Raspored traka uzemljivača izabran je tako da prolaze uz temelje portala pojedinih polja, a ukapaju se na dubini od 0.8 m. Na taj način trake prolaze u blizini metalnih dijelova postrojenja 110 kV pa je spoj ovih s trakom pogodno izvršiti izlazom trake iz zemlje, čime je izbjegnut spoj u zemlji, jer se spoj vrši na samoj metalnoj konstrukciji. Za sam uzemljivač upotrijebit će se pocinčana željezna traka 30x4 mm. U rovu nije potrebno natezati traku već je povoljnije da se polaže labavo, a iz što duljih komada. Spojeve trake pod zemljom treba izvesti kvalitetno, pomoću pocinčanih vijaka, a potom zaliti olovom. Zaštitna užad dalekovoda 110 kV preko metalne konstrukcije stupa vodljivo su povezana za uzemljivač. Radi boljeg vezanja za dublje slojeve tla i za smanjenje potencijala na rubu glavnog uzemljivača predviđeno je zabijanje 24 cijevna uzemljivača

5. Zaštitna užad dalekovoda 110 kV preko zemljovoda konstrukcije stupa vodljivo su povezana za uzemljivač. Radi boljeg vezanja za dublje slojeve tla i za smanjenje potencijala na rubu glavnog uzemljivača predviđeno je zabijanje 24 cijevna uzemljivača. Na uzemljivač također treba priključiti sve ostale metalne dijelove u TS , kao kučišta kompresora, ormara, razvodne ploče, te izvan zgrade spremnike, cjevovode, rasvjetne stupove u području uzemljivača TS i drugo.Rub uzemljivača približava se ogradi na na najmanju udaljenost od 10m. Zato se i ne predviđa povezivanje ograde s uzemljivačem.- u području ograde u slučaju zemnog spoja potencijal tla je već znatno snižen,- zbog položenosti naponskog lijevka praktički se ograda i okolni teren nalaze na istom potencijalu,- ušteda pri izvedbi.

6. Slika 2 Tlocrt mrežastog uzemljivača TS 110/35/10 kV Valpovo i prstena za izjednačavanje potencijala

7. Slika 3 Prozor za unos podataka o položaju vodiča, radijusu, broju segmenata i tipa vodiča

8. Nakon unosa podataka o geometriji vodljivih dijelova sustava uzemljenja bira se pobude sustava. Za pobudu sustava moguće je odabrati strujne ili naponske izvore. Odabire se strujni izvora, koji injektira struju od 6300 A (podatak dobiven od HEP) u središte uzemljivača. Slika 4 Izgled prozora unutar modula HIFREQ u kojem se vrši izbor pobude sustava

9. MODEL TLA • neograničeni prostor s električnim karakteristikama ,  i , • jednoslojni model tla odnosno, u tom slučaju je prostor podijeljen na dva poluprostora kojeg čine zrak i tlo te se el. karakteristike unose za svaki posebno. • dvoslojni model tla -u tom slučaju posebno se unose električne karakteristike za gornji i donji sloj tla te zrak Slika 5 Izgled prozora unutar modula HIFREQ u kojem se vrši izbor modela tla i unose električne karakteristike tla i zraka

10. Nakon izbora modela tla, slijedi izbor točaka promatranja, profila i površina Biraju se fizikalnih veličina koje treba izračunati. Kako se prvo analiziraju performanse samog mrežastog uzemljivača bez dodatnih cijevi i prstena, točke promatranja nalaze se na površini tla iznad i oko mrežastog uzemljivača kao što se to vidi na slici 6. Fizikalne veličine koje je potrebno izračunati prilikom analize uzemljivača su potencijal uzemljivača (GPR) i skalarni potencijal P u odabranim točkama promatranja. Položaj odabranih točaka promatranja potencijala na površini tla za slučaj analize samog mrežastog uzemljivača prikazan je na slici 6. Ostale ponuđene vrijednosti fizikalnih veličina koje su ponuđene za izračunavanje ne koriste se pri analizi sustava uzemljenja, a može se računati E - jakost el. Polja H - jakost magnetskog polja ili magnetska indukcija B A-Hertzov vektor potencijal dP/dx – gradijent skalarnog potencijala

11. Slika 6 Prozor za unos točaka promatranja i željenih proračunskih veličina

12. Slika 7 Skalarni potencijal na površini TS 110/35/10 kV Valpovo

13. Kako bi se analizirao utjecaj dodatnih štapova i prstenastog uzemljivača na napone dodira i koraka prvo je izvršen proračun napona dodira i koraka samog mrežastog uzemljivača bez dodatnih štapova u jednoslojnom tlu. Na slici.7 prikazan je potencijal na površini tla iznad i oko mrežastog uzemljivača. Iz slike 7 slijedi da se najveće vrijednosti potencijala javljaju iznad čvorova mreže, a najmanje vrijednosti u sredini prozora-okaca mreže. Osim toga skalarni potencijal je veći u točkama koje su bliže središtu uzemljivača, gdje je izračunata najveća vrijednost potencijala od 3025 V

14. Slika 8 Napon dodira (Worst spherical) unutar TS Valpovo

15. Slika 9. 3D prikaz skalarnog potencijala na površini tla koju omeđuje mrežasti uzemljivač TSValpovo

16. Slika 10. Proračun sigurnosti napona dodira i koraka za bilo koju TS

17. Slika 11. Utjecaj nasutog šljunka i debljine sloja u TS na dopušteni napon dodira

18. Slika 12. Glavni izbornik CDEGS- programa

19. Slika 13. SPLITS module prikaz JFKS i utjecaja na bliski cijevovod

20. Pritiskom na sistem dobivamo prostor za upis podataka Slika 14. SPLITS module prikaz svih izvoda vod i bliski cjevovod

21. Otpor i impedancija stanice Rs Xs Prijelzni otpor Rc Xc Ako je nula onda je KRATKI SPOJ Slika 15. SPLITS module prikaz centralne stanice

22. Slika 16. SPLITS module prikaz izvora terminala-izvoda naponski ili strujni

23. Slika 17. SPLITS module prikaz sekcija vodova

24. Slika 18. SPLITS module prikaz vlastite impedancije sekcija vodova

25. Slika 19. SPLITS module prikaz međusobnih impedancija sekcija vodova

26. Slika 20. SPLITS module prikaz modela transformatora

27. Slika 21. SPLITS module prikaz podataka transformatora poznavajući impedancije

28. Slika 22. SPLITS module prikaz podataka transformatora spoj primara u Y

29. Slika 23. SPLITS module prikaz podataka transformatora spoj sekundara u D

30. Slika 24. MALZ module osnovni prikaz

31. Slika 25. MALZ module sustav vodiča

32. Slika 26. MALZ module karakteristika vodiča

33. Slika 27. MALZ module koordinate mrežastog uzemljivača sa ili bez šipki-cijevi

34. Slika 28. MALZ module strujni ili naponski izvor sabirnice koja je vezan s uzemljivačem

35. Slika 29. MALZ module primjer sustava vodiča

36. Slika 30. MALZ module koordinate mrežastog uzemljivača TS , elektrane i cjevovoda

37. Slika 31. MALZ module modeli tla

38. Slika 32. MALZ module modeli tla vertikalni

39. Slika 33. MALZ module modeli tla višeslojna polusfera

40. Slika 34. MALZ module modeli tla horizontalni polucilindar

41. Slika 35. MALZ module modeli tla vertikalni cilindar

42. Slika 36. MALZ module modeli tla vertikalni cilindar

43. Slika 36. MALZ module točke promatranja po profilima

44. Slika 37. MALZ module točke promatranja po površini

45. Slika 38. MALZ module točke promatranja po volumenu

46. Slika 39. FCDIST module

47. Slika 40. FCDIST module prikaz sustava

48. Slika 41. FCDIST module prikaz centralne stanice gdje je kvar

49. Slika 42. FCDIST module prikaz terminala-polja gdje je izvor

50. Slika 43. FCDIST module prikaz sekcije -raspona