Niskonaponske mreže i instalacije

1. Niskonaponske mreže i instalacije Prof.dr.sc. Slavko Krajcar

2. Tehnički standardi i propisi • standardi • norme • zakoni i propisi • tehnički uvjeti

3. Tehnički standardi i propisi • standardi (ISO, IEC, CENELEC) • propisi (Zakoni, Pravilnici) • tehnički uvjeti (HEP) • norme (DIN, VDE, ASA, NEC, GOST, NF, BS,...HRN)

4. Grafički simboli (1)

5. Grafički simboli (2)

6. Električne sheme - klasifikacija

7. Klasifikacija električnih shema • pregledna shema (pomoću simbola pojednostavljeno prikazuje najvažnije dijelove postrojenje ili dijela postrojenja s funkcionalnim međuvezama); • strujna shema (prikazuje tok struje sa svim kontaktima i detaljima; redoslijed kontakata je isključivo prema električnoj funkcionalnosti i neovisan o stvarnom položaju na samom uređaju); • shema djelovanja (prikazuje sve aparate i spojeve u svim pojedinostima; svaki aparat se crta sa svim svojim kontaktima i spojevima - način rada; raspored aparata nije u zavisnosti od njihovog stvarnog rasporeda u prostoru)

8. Klasifikacija električnih shemaPregledne sheme pregledna shema pogona asin. motora pregledna shema električne instalacije stana

9. Strujna shema, shema djelovanja strujna shema upravljanja asin. motorom shema djelovanja pogona asin. motora

10. Klasifikacija električnih planova • priključni plan (raspored rednih stezaljki s naznačenim spojevima prema aparatima na jednoj strani i naznačenim vodovima na drugoj strani) • plan mreže (prikazuje položaj vodova, transformatorske stanice, javne rasvjete, te spojne točke s pripadajućim uređajima za jedno područje; ucrtava se u zemljopisne karte ili planove naselja i gradova) • plan instalacije (prikazuje položaj vodova za rasvjetu, energiju i uređaje slabe struje u građevinskim nacrtima) • plan vodova (prikazuje položaj vodova unutar jednog aparata, između dva aparata ili grupe aparata)

11. Označavanje elem. el. postrojenja (1) • element – komponenta, sklop ili dio postrojenja predstavljen jednim simbolom • oznaka – jedinstvena u projektantskoj dokumentaciji jednog postrojenja (sheme, popisi opreme, upute, opisi,..) ali i uz element u samom postrojenju, sklopu (barem dio oznake) • oznaka – 4 skupine znakova (IEC – 750/1983) • skupina 1 = postrojenje ili dio postrojenja • skupina 2 + mjesto ugradnje • skupina 3 - vrsta, broj i funkcija • skupina 4 : priključnica • složene od slova i brojeva • neke se skupine mogu izostaviti u oznaci

12. =B+K2-S2G:2 stezaljka 2 sklopno postrojenje 12 kV komandna ploča K, polje 2 sklopka br. 2 za ispitivanje =C2-M3 mlin sirovine br. 2 motor br. 3 =A+2A1:A upravljački ormar br. 2, polje 1 stezaljka sklopno postrojenje 110 kV Označavanje elem. el. postrojenja (2) Primjeri:

13. Označavanje elemenata električnih postrojenja (3) – Skupina 3

14. Označavanje elemenata električnih postrojenja (3) – Skupina 3

15. Projekt NN mreže i instalacije • PROJEKT je pismeni rad kojim se određuju svi potrebni podaci za izvedbu i održavanje. • CILJ i ZADATAK projekta je: • tehnički (izvedba, održavanje) • ekonomski (troškovi) • organizacijski (nabava materijala, organ. struktura) • regulacijski (energetska suglasnost, urbanistička suglasnost, građevinska dozvola, vodoprivredna, itd.) • PROJEKT može biti: • idejni • investicijski • glavni • izvedbeni

16. Projekt NN mreže i instalacije • PROJEKT se sastoji od: • tekstualnog dijela: • uvoda (podaci o investitoru i projektantu) • projektnog zadatka • regulacijskog dijela • tehničkog opisa (opis djelovanja el.mreže ili instalacije) • proračuna (snaga trošila, vršno opterećenje, tip i presjek vodova, otpor uzemljenja, zaštita od previsokog dodirnog napona i prenapona) • predmjer radova ili troškovnika • specifikacije materijala • nacrta

17. Niskonaponske mreže • NISKONAPONSKOM MREŽOM smatraju se strujni krugovi od izvora struje do sabirnica, odnosno priključka za osigurač na kućnom priključnom ormariću (KPO) s nazivnim naponom do 1 kV. • ELEKTRIČNOM INSTALACIJOM smatraju se strujni krugovi poslije (gledajući u smjeru toka električne energije) sabirnica, odnosno od osigurača na KPO. • moderni razvoj sve više briše razlike u izvedbi između NN mreže i instalacije (npr. vršno opterećenje naselja s cca. 5000 stanovnika iznosi 4-5 MW, a toliko je npr. vršno opterećenje veće poslovne zgrade - Importane)

18. Niskonaponske mreže - vrste kabelska NN mreža i kućna instalacija nadzemna NN mreža i kućna instalacija industrijska NN mreža i kućna instalacija

19. Niskonaponske mrežeNN razvod u SN TS NN razvod u SN TS 2 x 400 kVA

20. Niskonaponske mreženadzemni ormari (NO) nadzemni ormar (NO) u niskonaponskoj mreži

21. Niskonaponske mrežekabelski priključak sa stupa kabelski priključak stambenog objekta u NN mreži

22. Niskonaponske mrežeKućni priključni ormar (KPO) primjer položaja KPO kod priključka individualnog stambenog objekta

23. Niskonaponske mrežeKPO iznutra KPO s uređajima

24. Sklopni aparati niskog napona • Namjena sklopnih aparata niskog napona (Un≤1kV): • zaštita (preopterećenja, kratki spoj, zaštita od indirektnog dodira) • izolacija • sklapanje u normalnim i izvanrednim pogonskim prilikama • Podjela: • osigurači samostalno prekidaju strujni krug rastaljivanjem vodljivog dijela uzrokovanog djelovanjem električne struje • sklopke • namjerom poslužioca ili samostalno (bez intervencije poslužioca) spajamo, odnosno prekidamo strujne krugove • dijelovi za spajanje nalaze se čvrsto vezani u jednom kućištu • prema mogućnosti uklapanja dijele se na: • besteretna sklopka (kada nema opterećenja ili uz malo opterećenje npr. u praznom hodu) • teretna sklopka (može uklapati nazivnu struju, a prekidati do 3 In) • motorska sklopka (može uklapati i prekidati struje koje se javljaju pri pokretanju i preopterećenju motora) • NN prekidač ili učinska sklopka (može uklapati i prekidati struje do struja kratkog spoja)

25. Sklopni aparati niskog napona • sklopke • prema načinu gašenja luka dijele se na: • zračne • uljne • vakumske • magnetske ,itd. • prema primjeni: • zaštitne sklopke zaštita od nedopustivih termičkih i mehaničkih naprezanja kod nedopustivih iznosa struje, napona pogreške i podnapona • upravljačke sklopke ovisno o ulozi u tehnološkom procesu uklapaju i prekidaju strujne krugove • rastavne sklopke rastavljanje strujnog kruga s vidljivim položajem kontakata ili pokazivačem sklopnog položaja • komandne sklopke uklapaju pomoćne strujne krugove (npr. releji) • Posljednjih nekoliko godina sklopke se tako brzo razvijaju da im se u prosjeku svakih 7 godina udvostručuje rasklopna snaga. Na taj način dolazi do smanjenja ili uklanjanja prednosti koje na području zaštite mreža i uređaja NN imaju NN osigurači.

26. Sklopni aparati niskog naponaOsigurači • sklopni aparat koji služi kao zaštitni organ • simbol • do taljenja jednog ili više topljivih vodiča dolazi ukoliko struja određene veličine protječe dovoljno dugo kroz osigurač • ukoliko je rastalno vrijeme osigurača kraće od 5ms, osigurač ograničava jakost struje kratkog spoja jer je prekida već u porastu što je prednost s obzirom na smanjenje termičkih i dinamičkih naprezanja elemenata iza osigurača • Ip je maksimalna vrijednost struje kratkog spoja koja će se pojaviti u krugu s osiguračem

27. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Standardi koji se odnose na NN osigurače: • IEC 60269 • DIN VDE 0636 • Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima: • Funkcionalni razredi: Funkcionalne osobine osigurača određuju se prema karakteristici struja-vrijeme. Funkcionalni razred određuje u kojem se strujnom području rastalni uložak mora istopiti. • funkcionalni razred g ili osigurači za opću uporabu (g=general use ili full-range breaking fuse-link): rastalni uložak trajno provodi struje od najmanje do nazivne i može isklopiti struje od najmanje struje aktiviranja do prekidne moći (nazivne rasklopne struje) namijenjeni su zaštiti od kratkog spoja i preopterećenja

28. klasa nazivna struja manja ispitna struja veća ispitna struja trajanje ispitivanja In Inf I2 h Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima: • Zone taljenja (konvencionalne struje) prema funkcionalnim razredima: • razred g: Osigurači iz ovog razreda štite strujne krugove od preopterećenja i struja kratkog spoja. Konvencionalne struje kod kojih ne smije odnosno dolazi obavezno do taljenja ovih osigurača zadane su standardom (IEC 269). • manja ispitna struja (Inf) je struja kod koje u vremenu od jednog sata ne smije doći do pregaranja osigurača • veća ispitna struja (I2) je vrijednost struje kod koje u vremenu od jednog sata mora doći do pregaranja osigurača vremensko-strujna karakteristika koja odgovara taljenju do uspostave luka npr. za osigurač In=32A vrijedi da pri struji Inf=1.25x32A=40A ne smije pregorjeti ako ona traje 1h ali ako se radi o struji većoj ili jednakoj I2=1.6x32A=52.1A on mora pregorjeti u vremenu 1h vremensko-strujna karakteristika prekidanja struje

29. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima: • Funkcionalni razredi: • funkcionalni razred a ili osigurači za pojedina područja (eng. partial-range breaking fuse-link) rastalni uložak trajno provodi struje od najmanje do nazivne a može isklopiti struje veće od određenog višekratnika svoje nazivne struje (npr. za osigurače razreda aM izvedbe Merlin Gerin višekratnik 4, a u Končarevoj izvedbi 6.3, za aR 2.7) do prekidne moći (nazivne rasklopne struje) namijenjeni su samo zaštiti od kratkog spoja • Pogonski razredi: Kategorije upotrebe G i M iz IEC standarda zamijenjene su u postojećem DIN/VDE standardu vrstom štićenog objekta: • G (prije L) vodovi i kabeli (npr. rasvjeta, instalacije) • M sklopni aparati (Končar, motorski krugovi uključujući sklopne aparate) • B postrojenja u rudarstvu • Tr energetski transformatori • R poluvodički uređaji

30. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Na primjer, moguće oznaka osigurača je gL = opća zaštita vodova i kabela, aM = posebna zaštita motora, itd.

31. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Prekidna moć (ili nazivna rasklopna struja) najveća je struja (efektivna vrijednost) koju osigurač pod određenim propisanim uvjetima (npr. faktor snage) može isklopiti. • Podjela osigurača prema izvedbi i području primjene: • osigurači velike prekidne moći ili visokoučinski osigurači (NH, NVO) • instalacijski osigurači • DIAZED (osigurači normalnih dimenzija, tip D) • NEOZED (osigurači smanjenih dimenzija, tip Do)

32. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Visokoučinski osigurači: • Namijenjeni su prekidanju velikih struja preopterećenja i kratkog spoja u NN mrežama. Takve se struje najčešće javljaju u NN razdjelnim mrežama i industrijskim mrežama (i to za nazivne napone 500 V, a rjeđe i 660 V). • Visokoučinski osigurači se sastoje od: • osnove (podnožje) s nožastim kontaktima • topljivog umetka (patrone) • izolacijske ručke (zamjena topljivog umetka – može biti tropolna ili jednopolna) • indikator pregaranja postoji izvedba bez izolacijske ručke (tzv. zglobni visokoučinski osigurač) topljivi umetak osnova (podnožje) izolacijska ručka zglobna izvedba

33. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Visokoučinski osigurači: • Nazivni napon osigurača jest najniža vrijednost nazivnih napona njegovih dijelova. Nazivni napon topljivog umetka mora biti manji ili jednak nazivnom naponu osnove osigurača. • Rastalne karakteristike su tromo-brze tv je virtualno rastalno vrijeme Ik je efektivna vrijednost struje kratkog spoja tv Ik

34. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Visokoučinski osigurači: • Uspješno se primjenjuju za ograničavanje struje kratkog spoja (prekidaju struju prije nego što ona postigne maksimalnu vrijednost). I”k je početna efektivna vrijednost struje kratkog spoja Iu je udarna (maksimalna tjemena) vrijednost struje kratkog spoja Ip je maksimalna vrijednost struje kratkog spoja koja će se pojaviti u krugu s osiguračem • npr. neka je I”k=20kA, kada u strujnom krugu ne bi bilo osigurača, njime bi potekla struja čiji bi maksimalni iznos dosegao Iu=42kA ako je udio istosmjerne komponente u ukupnoj struji kratkog spoja 50% (točka A); sa osiguračem ta struja ostaje ograničena na Ip=12kA (točka B). Iu Ip nazivne struje osigurača, IN I”k

35. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Visokoučinski osigurači: • ovi osigurači ne moraju biti zaštićeni od dodira dijelova pod naponom, a sve manipulacije obavlja osposobljena osoba • prekidne moći kreću se do 120 kA (zbog visoke prekidne moći, te mogućnosti ograničenja takvih velikih struja kratkog spoja često se koriste) visokoučinski osigurači izvedbe Končar visokoučinski osigurači izvedbe Siemens

36. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene): • Upotreba ovih osigurača namijenjena je nepoučenim osobama, stoga osigurači moraju biti zaštićeni od dodira s dijelovima pod naponom. • Izvedbe: • DIAZED (osigurači normalnih dimenzija, tip D) za nazivne napone do 550V (u inozemstvu i za napon 660V, a struje do 63A). • NEOZED (osigurači smanjenih dimenzija, tip Do) za napone 380V. • Osnovni dijelovi: • kapa • topljivi umetak • kalibarski prsten • zaštita od dodira dijelova pod naponom • osnova NEOZED DIAZED

37. Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene): • Kalibarski prsten sprječava ulaganje rastalnog uloška veće nazivne struje nego što odgovara prstenu montiranom u osnovu. • Veličine i boje rastalnih uložaka (boje odgovaraju i boji kalibarskog prstena).

38. tv I˝k Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene): • Osigurači za zaštitu u domaćinstvima odgovaraju karakteristikama gG osigurača. • Rastalne karakteristike ovih osigurača mogu biti: • super brze (nj. flink) • brze • sporo-brze (spore u području preopterećenja, brze u području struja kratkog spoja) • spore

39. tv presjek 1 odnosno 2 presjek 1 odnosno 2 I˝k Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene): • Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici: • oblikom poprečnog presjeka

40. tv I˝k Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene): • Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici: • oblikovanjem presjeka rastalnice

41. lem tv preopterećenje kratki spoj I˝k Sklopni aparati niskog napona - Osigurači • Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene): • Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici: • legiranjem (sporo-brza karakteristika – dijelovi rastalnice spajaju se lemom niskog tališta koji se rastali pri malim strujama preopterećenja, a kod većih struja rastali se cijela rastalnica)

42. nova izvedba (trajno ugrađivanje) stara izvedba (za uvijanje u podnožje) izmjenični i istosmjerni strujni krugovi izmjenični i istosmjerni strujni krugovi izmjenični strujni krugovi Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači) • Često se u praksi pogrešno nazivaju automatski osigurači ili LS automati (Leitungsschutz Automaten), te minijaturni prekidači (eng. miniature circuit breakers). • Prikladni su za ugradnju na onim mjestima u električnim instalacijama gdje se javlja struja kratkog spoja do 6 (25) kA i gdje su pogonske prilike takve da često dolazi do preopterećenja i kratkih spojeva. Područje primjene: H – strujni krugovi u domaćinstvu L – strujni krugovi za rasvjetu i upravljanje G – strujni krugovi za uređaje (male motore)

43. Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači) • Izrađuju se s termičkim (bimetalnim) okidačem za isklapanje kod dugotrajnih malih preopterećenja i elektromagnetskim okidačem za kratkotrajna velika preopterećenja (kratke spojeve). • 1 - termoplastični, nezapaljivi oklop • 2 - izlaz • 3 - lučna komora • 4 - elektromagnet (zajedno s okidačem koji trenutno otvara kontakte prekidača) • 5 - ručica (0 – off; 1 –on) • 6 - fiksni kontakt • 7 - pomični kontakt • 8 - vodič luka (povezan s bimetalom; u slučaju kratkog spoja struja putem vodiča luka zaobilazi bimetal i na taj način ga štiti) • 9 - bimetal • 10 - ulaz

44. Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači) • Usporedba karakteristika brzog i tromog instalacijskog osigurača, te instalacijskog automatskog prekidača (LS) iste nazivne struje.

45. Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači) • Osobine: • Poslije prekidanja strujnog kruga ne treba mijenjati topljivi umetak. • Mogu zamijeniti ulogu sklopke u strujnom krugu, premda to treba izbjegavati. • Manja im je prekidna moć od osigurača. • Skuplji su od osigurača, ali u prilikama s puno prekidanja su isplativiji. • Izrađuju se za izmjenične napone 220 (230) i 380 (400) V, i za nazivne struje u rasponu 0.5-32 A. • Na slici su prikazane karakteristike instalacijskih automatskih prekidača za pojedine namjene (prema starom DIN VDE 0100,§41 Nc). • H - strujni krugovi u domaćinstvu • L - strujni krugovi rasvjete i upravljanja • K - aparati s motorima • G - rasvjeta i mali motori

46. Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači) • Ispitne struje termičkog i elektromagnetskog okidača. • Kod manje ispitne struje termički okidač ne smije okinuti unutar 1h, a kod veće struje mora okinuti unutar 1h. • Elektromagnetski okidač mora trenutno okinuti kod navedene ispitne struje.

47. Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači) • Prema (novom) standardu IEC 60898, odnosno DIN VDE 0641-11 instalacijski automatski prekidači se prema karakteristikama dijele u četiri grupe: • karakteristika tipa A: okidanje kod 2-3 In zaštita mjernih transformatora i dugih vodova kod kojih je nužno prekinuti struju preopterećenja u vremenu do 0.4s • karakteristika tipa B: okidanje kod 3-5 In opća uporaba - zaštita instalacijskih strujnih krugova u domaćinstvima i funkcionalnim zgradama (djelatno i/ili slabo induktivno opterećenje) • karakteristika tipa C: okidanje kod 5-10 In zaštita strujnih krugova s induktivnim opterećenjem (motori, rasvjeta) • karakteristika tipa D: okidanje kod 10 -20 In zaštita strujnih krugova s visoko induktivnim opterećenjem (transformatori, kondenzatorske baterije)

48. Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači) • Ovisno o proizvođaču instalacijski automatski prekidači (tzv. minijaturni prekidači, MCB) proizvode se za nazivne struje sve od 0.3-125A, i prekidne struje do 25 kA. • Na primjer (Merlin Gerin) : • C60a karakteristika tipa C, 6-63 A, 240 V, 4.5kA • C60N karakteristika tipa C, 1-63 A, 240/480 V, 6kA • C60H karakteristike tipa B,C i D, 1-63 A, 240/480 V, 10kA • C120N karakteristike tipa B,C i D, 63-125 A, 240/415 V, 10kA • C120H karakteristike tipa B,C i D, 10-125 A, 240/415 V, 15kA • 1 - oznaka modela • 2 - tip karakteristike • 3 - nazivna struja • 4 - max. dozvoljeni pogonski napon • 5 - prekidna struja • 6 - serijski broj • 7 - električna shema (broj polova) • 8 - I2t klasifikacija

49. Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači) • Na primjer (Moeller) : • Na primjer (Siemens) : • FAZ MCB karakteristika tipa A, B, C, D, 0.5-63 A, 10 kA • AZ HC MCB do 125 A, 25 kA • LS 5SY 4/5/6/7 karakteristika tipa A, B, C, D, 0.3-63 A, 6,10,15 kA • LS 5SX 2/4 karakteristika tipa B, C, 0.3-63 A, 6,10 kA • LS 5SP4 karakteristika tipa B, C, D, 80-125 A, 10 kA

50. Sklopni aparati niskog napona Prekidači • Osnova namjena NN prekidača je zaštita od struja kratkog spoja, premda se oni mogu koristiti i kao zaštita od preopterećenja. • Osim toga mogu se opremiti i podnaponskim modulom (reagira na premale napone), odnosno modulom koji djeluje pri pojavi struje greške • Ukoliko im je primarna namjena zaštita od preopterećenja i kratkog spoja, onda se izvode (za razliku od VN prekidača) s dva pridružena člana koji sasvim općenito mogu biti sastavni dio sklopnog aparata ili biti sastavni dio strujnog kruga čije elemente se štiti. • Dvije su moguće izvedbe pridruženih članova, kao: • okidač • relej.