PREKIDANJE STRUJA KRATKIH SPOJEVA

Sabirnički kratak spoj Kratak spoj na odvodu neposredno iza sabirnica Diferencijalne jednačine koje opisuju prelazni proces

Prelazni povratni napon Prvi maksimum i srednja strmina prelaznog povratnog napona

Uticaj napona luka na Uppn pri sabirničkom kratkom spoju Prvi maksimum prelaznog povratnog napona

Isključenje sabirničkog kratkog spoja u dvofrekventnoj šemi

Obvojnice prelaznog povratnog napona u jednofrekventnoj i dvofrekventnoj šemi

Isključenje sabirničkog kratkog spoja u šemi sa više vodova priključenih na sabirnice

Aperiodičan oblik prelaznog povratnog napona:

Blizak kratak spoj Blizak kratak spoj ili kilometarski kvar – kratak spoj koji se dogodio na vodu nekoliko stotina metara ili nekoliko km daleko od prekidača koji isključuje struju kratkog spoja Zamenska šema za analizu pojava pri isključenju bliskog kratkog spoja

Diferencijalne jednačine koje opisuju prelazni proces Naponi na kondenzatorima C1 i C2 u prelaznom periodu:

Naponi uc1 i uc2 na kontaktima prekidača i prelazni povratni napon uppn=uc1-uc2

Blizak kratak spoj na vodu – predstavljanje voda sa raspodeljenim parametrima

Testerast oblik napona na početku voda sa periodom τ=4T Prelazni povratni napon Amplituda prelaznog povratnog napona

Strmina prelaznog povratnog napona Laboratorijska ispitivanja: L90 (Ik=0.9Iks), L75 (Ik=0.75Iks), L60 (Ik=0.6Iks)

Procenjivanje granične udaljenosti mesta kvara Usvaja se linearni porast dielektrične izdržljivosti (prekidač sa zavisnom karakteristikom): Porast udiel i uppn za duže i kraće rastojanje do mesta kratkog spoja

Dielektrična izdržljivost i prelazni povratni napon u trenutku prvog maksimuma prelaznog povratnog napona:

Faktor naprezanja prekidača pri bliskom kraktom spoju Prekidač uspešno prekida blizak kratak spoj ako je D < 1

Kratak spoj neposredno iza transformatora Kratak spoj neposredno iza sekundara transformatora – nestandardan slučaj Propisi zahtevaju samo od prekidača u transformatorskim poljima da mogu da prekidaju ovakav kratak spoj Zamenska šema je ista kao za sabirnički kratak spoj, ali je zbog male kapacitivnosti transformatora (C=0,8 ÷ 10 nF) strmina prelaznog povratnog napona mnogo veća

Kratak spoj u blizini generatora Kratak spoj na takvom rastojanju da generator ima značajan uticaj na oblik struje kratkog spoja Vremenski tok struje kratkog spoja je složen, sastoji se od naizmenične (simetrične) i aperiodične komponente Iud – udarna struja kratkog spoja IMAC – amplituda naizmenične (simetrične) komponente struje kvara IDC – aperiodična komponenta struje kvara u trenutku gašenja luka

Procenat asimetrije: Efektivna vrednost asimetrične struje: IAC – efektivna vrednost naizmenične (simetrične) komponente struje kvara Prekidači moraju biti u stanju da prekinu asimetričnu struju i da izdrže mehanička i termička naprezanja U slučaju izražene aperiodične komponente koriste se konstrukcije prekidača sa povećanim otporom luka

Isključenje sistema koji su van sinhronizma U eksploataciji prekidača može se pojaviti potreba isključenja dva sistema koji su van sinhronizma, najteži slučaj je kada su faze u opoziciji a) isključenje G2 sa pogrešnim faznim uglom b) ispada dva sistema iz sinhronizma

Zamenske šeme i vektorski dijagrami pri potpunoj opoziciji faza

Maksimalni povratni napon - za uzemljen sistem upn=2Em - za izolovan sistem upn=3Em Struja u kolu Struja kratkog spoja koja teče kroz mesto kvara: Struja koju prekidač mora da prekine zavisno sa koje strane prekidača je kvar: Struja koju prekidač treba da prekine u slučaju potpune opozicije faza je identična struji koju prekidač prekida u slučaju kratkog spoja

Naponi U1 i U2 se dele u odnosu reaktansi: Određivanje prelaznog povranog napona pri opoziciji faza u slučaju ispada iz sinhronizma Monofazna šema sistema sa različitim reaktansama (levo) i identičnim reaktansama (desno) sa obe strane prekidača Naponi U1 i U2 se dele u odnosu reaktansi: U1 – pad napona od G1 do P U2 – pad napona od G2 do P Nakon gašenja luka dolazi do pojave slobodnih oscilacija sa obe strane prekidača čije su učestanosti:

Naponi sa obe strane prekidača teže vrednostima E1 i E2 kroz slobodne oscilacije sa početnim amplitudama U1 i U2 Naponi na kontaktima (levo) i prelazni povratni napon (desno) kod opozicije faza za slučajeve X1/X2=1/4 i X1/X2=1/1 U slučaju isključenja sistema koji rade van sinhronizma može se pojaviti velika amplituda Uppn-a koja u slučaju potpune opozicije faza pri zanemarenju prigušenja može da dostigne vrednost 4 r.j.

Isključivanje malih induktivnih struja Isključenje relativno malih induktivnih struja prekidačem, kontaktorom ili sklopkom javljaju sa procesima koji dovode do intenzivne dejonizacije prostora između kontakata i do gašenja električnog luka pre prirodnog prolaska struje kroz nulu (“sečenje struje”) Pojava visokih prenapona usled akumulisane elektromagnetske energije Aparati sa zavisnom karakteristikom gašenja luka (vakuumski, SF6 autoekspanzioni, aparati sa magnetskim delovanjem na električni luk) Aparati sa nezavisnom karakteristikom gašenja luka (pneumatski, SF6 na potisnom principu, malouljni sa ubrizgavanjem ulja) Rangiranje prekidača u pogledu sečenih struja: pneumatski, malouljni, SF6 aparati, vakuumski Sklopne operacije koje dovode do prenapona usled sečanja struja: - isključenje struje magnećenja transformatora u praznom hodu - isključenje struja visokonaponskih prigušnica - isključenje transformatora opterećenih prigušnicom - isključenje visokonaponskih motora u zaletanju - isključenje neopterećenih motora

Zamenska šema sistema u kome se analizira isključenje malih induktivnih struja E0 – temena vrednost ems sistema Ls, Rs, Cs – induktivnost, otpornost i kapacitivnost sistema Lk, Rk – induktivnost i otpornost konture u kojoj se nalazi prekidač Cp, Lp – ulazna kapacitivnost i induktivnost namotaja potrošača

Kada struja opadne ispod određenog nivoa dolazi do nestabilnih oscilacija, nakon toga i do sečenja struje ii – struja pri kojoj počinju da se javljaju nestabilne oscilacije, kada otpor luka počinje naglo da se menja: ωk – učestanost nestabilnih oscilacija, na osnovu konture Cs- Lk - Cp is – trenutna vrednost struje učestanosti 50Hz u trenutku sečenja is=5÷10 A (vakuumski aparat), is=1÷nekoliko desetina A (ostali aparati)

Prenaponi pri sečenju struje Bilans elektromagnetske i elektrostatičke energije - neposredno pre sečenja struje: - neposredno posle sečenja struje: - na osnovu bilansa energija: - maksimalni napon na namotaju potrošača nakon sečenja struje: - zbog gubitaka samo jedan deo EL se pretvara u Ec’: