Projekat iz električnih postrojenja za srednju elektrotehničku školu.

1. PRORAČUN TRANSFORMATORSKE STANICE 10/0,4 kV
Jednoplona šema transformatorske stanice:
Slika 1
Slika 2

2. 1) rastavljač snage sa noževima za uzemljenje 10 kV, 630 A
2) sabirnice visokog napona Cu 20x3 mm
3) rastavljač snage sa osiguračima i mehanizmom za uključenje 10 kV, 630 A
4) visokonaponski osigurači 10 kV, 50 A
5) transformator 630 kVA, 10/0,4 kV
6) strujni transformatori 1000/5 A, 15 VA, kl. 1, n < 5;7
7) tropolni rastavni prekidač 500 V, 1000 A
8) visokonaponski osigurači 1000 A
9) sabirnice niskog napona Cu 60x10 mm
Osnovne karakteristike transformatorske stanice su:
Nominalni viši napon 10000 V,
Nominalna snaga TS 630 kVA,
Nominalni niži napon 400/231 V,
Nominalna snaga transformatora 630 kVA,
Sprega transformatora Yz11,
Frekvencija 50 Hz,
Snaga kratkog spoja na sabirnicama 10 kV 250 MVA.
Izbor visokonaponskih elemenata
Proračun kratkog spoja
Osnovni podatak za proračun kratkog spoja je data snaga kratkog spoja na
sabirnicama 10 kV:
Sk = 250 MVA
Na osnovu ove snage određujemo efektivnu vrednost naizmenične
( subtranzijentne) komponente struje kratkog spoja:
''
Sk 250
I k = 14 , 5 kA
Un 3 10 3
Udarna struja kratkog spoja je merodavna za mehanička naprezanja elemenata
postrojenja, a dobija se pomoću obrasca:
''
I ud k 2 I k
U ovom slučaju učešće omskog otpora iznosi 10% pa se dobija iznos udarnog
koeficijenta k = 1,8 .
Amplituda udarne struje kratkog spoja sada iznosi:
I ud 1,8 2 14 ,5 36 ,9 kA .

3. Trajna struja kratkog spoja , određuje se iz obrasca:
''
It I k .
U ovom slučaju je 1 , pa je : I t I
''
k 14 , 5 kA
Izbor sabirnica
Sabirnice se biraju prema nominalnoj struji koja protiče kroz njih, a koja se određuje
obrascem:
Sn
In [A]
3U n
Gde je:
S n (kVA) – snaga transformatora koji napaja sabirnice,
U n (kV) - nominalni složeni napon sabirnica
Nominalna struja u našem slučaju iznosi:
630
In 36 , 4 [A]
10 3
Prema tabeli 1 biramo sabirnice od pljosnatog bakra preseka 20x3 mm.
Sabirnice treba obojiti, pa dozvoljena struja iznosi 245[A].
Izabrane sabirnice se proveravaju na dinamičku i termičku čvrstoću.
Dinamička čvrstoća sabirnica
Sila koja deluje na sabirnice data je izrazom :
2
I ud
Fs 20 , 0 l [N]
a
Gde je:
F s [N] – sila između sabirnica,
l [m] – dužina sabirnica,
a [cm] – razmak između oslonaca sabirnica,
I ud [ kA] – amplituda udarne struje kratkog spoja.

4. Razmak između sabirnica i izolatora, način postavljanja i pravac delovanja sila vidi se sa
slike 2 ( mere su date u cm ).
Sila koja deluje na sabirnice iznosi:
36 ,8 0 ,55
Fs 20 , 0 1064 [N] .
14
Sila F, izaziva naprezanje na savijanje koje će biti naročito opasno ako učestalost usled
delovanja naizmenične struje kratkog spoja dođe u rezonansu sa sopstvenom učestalosti sabirnica
. Naprezanje na savijanje sabirnica računa se pomoću izraza:
Fs
'
s [N/cm2] ,
12 W
Gde je:
- frekventni faktor za sabirnice (sačinilac rezonanse)
s
W – otporni moment, koji za usvojene sabirnice dimenzija 15x3 mm iznosi:
2 2
b h 0 ,3 2 ,0
W 0 , 03 cm3 .
6 6
Za određivaqnje frekventnog faktora, prvo treba da se izračuna sopstvena učestalost
sabirnica pomoću izraza:
b
fs 3 ,8 2
[Hz] .
l
Posle zamene ranije datih vrednosti u ovaj obrazac, dobija se sopstvena učestalost
sabirnica:
fs 37, 6 [Hz] .
Sa dijagrama za određivanje frekventnog faktora dobija se sledeća vrednost frekventnog
faktora:
s
1, 3 .
Sada se računa naprezanje sabirnica:
1064
3 8 4 2 [N/cm2] .
'
1, 3
1 2 0, 0 3
Pošto se za izabrane sabirnice dozvoljava naprezanje od 29420 N/cm2 , znači da one
imaju zadovoljavajuću mehaničku čvrstoću.

5. Termička provera sabirnica
Dozvoljena trajna struja kratkog spoja za bakarne sabirnice se računa po obrascu:
Itd =
Gde je:
t (s) – trajanje kratkog spoja, koje za savremene prekidače iznosi 0,25 s,
Δt (s) – produženje kratkog spoja dela udarne struje kratkog spoja.
Ono zavisi od odnosa Iud / It , koje u našem slučaju iznosi:
= = 2,54
Na osnovu tabele se interpolacijom dobija :
Δt = 0,15 .
Za date vrednosti, dozvoljena trajna struja kratkog spoja iznosi:
Itd = = 15,4 kA.
Ova struja je veća od Ik = 14,5 kA , pa sabirnice zadovoljavaju u termičkom pogledu.
Potporni i provodni izolatori
Izolatori se biraju prema nominalnom naponu i prelomnoj sili. Sila, koja deluje na
izolator se računa prema obrascu:
Fi = kf Fs ,
Gde je:
kf - frekventni faktor,
Fs – dinamička sila, koja deluje na sabirnice.
U našem slučaju sila koja deluje na izolatore iznosi:
Fi = 1,3 x 1064 = 1383 N
Ova sila je manja od sile koju izdržavaju izolatori grupe >>A<< koja iznosi: 3677 N.

6. Rastavljači snage i osigurači
Rastavljači snage biraju se prema nazivnom naponu i nazivnoj struji uz kontrolu dinamičkih i
termičkih naprezanja.
U našem slučaju je :
Nazivni napon – Un = 10 kV,
Nazivna struja – In = 630 A >36,4 A,
Dinamička struja – Idyn Iud = 36,9 kA,
Termička struja – Iterm It = 14,5 kA.
Nazivna struja isključenja rastavljača snage treba da bude:
Pi UnIn = x10x0,0364=0,630 MVA
Isključivanje struje kvara preuzimaju prekidači. Nazivna struja umetaka osigurača visokog
napona transformatora bira se prema snazi i naponu transformatora.Za transformator snage
630kVA i napona 10kV biraju se iz tabele topljivi osigurači od 50A.
Nazivna snaga isključenja osigurača mora da bude veća od snage kratkog spoja ispred osigurača:
Pk 250MVA.
Izbor elemenata na niskonaponskoj strani
Reaktansa ispred transformatora ograničava struju kratkog spoja koja teče iz mreže. Međutim, sa
dovoljnom tačnošću pretpostavlja se da je mreža visokog napona veoma snažna, tako da se njen
napon ne menja u toku kratkog spoja. Usled toga struju kratkog spoja ograničavaju samo aktivni i
reaktivni otpori od visokonaponske strane transformatora do mesta kratkog spoja.
Struja tropolnog kratkog spoja Ik(kA) računa se po obrascu:
Ik = [kA],
gde je: U [V] – sekundarni napon transformatora,
R [mΩ] – ukupni aktivni otpor po fazi od transformatora do mesta kratkog spoja,
X [mΩ] – ujupni induktivni otpor transformatora do mesta kvara.
Sabirnice nisjig napona (0,4kV)
Sabirnice biramo prema nazivnoj sekundarnoj struji transformatora:
Int’’ = =
Prema tabeli, biramo sabirnice od pljosnatog bakra, preseka 60x10mm. Sabirnice treba
obojiti, pa dozvoljena struja iznosi 1025 A.
Radi provere termičke i dinamičke izdržljivosti određujemo struje kratkog spoja.
Iz tabele uzimamo vrednosti aktivnog i induktivnog otpora transformatora nazivne snage
630 MVA:
R = 0,003 Ω, X = 0,010 Ω
Efektivna vrednost struje kratkog spoja na strani sabirnica niskog napona iznosi:

7. Ik = ,
Udarni koeficijent kratkog spoja se dobija na osnovu odnosa:
= sa dijagrama. On iznosi 1,12. Udarna struja kratkog spoja sada je:
Iud = x1,12x21 = 33,2 kA
Trajna struja kratkog spoja je približno:
It = Ik = Ii = 21 kA
Provera dinamičke izdržljivosti sabirnica niskog napona
Sabirnice se postavljaju pljoštimice u odnosu na potporne izolatore. Neka razmak između osa
sabirnica iznosi 12 cm, rastojanje između potpornih izolatora na istoj sabirnici 90 cm. Sila koja
deluje na sabirnice je:
Fs’’ = 20Iud2 x10-2 = 20x33,22 =1653 [N].
Naprezanje sabirnica usled delovanja ove sile računamo po obrascu:
f [N/cm2]
Sopstvena učestalost sabirnica iznosi:
fs = 3,8 [Hz], odnosno fs = 28,1 Hz.
Ona je van kritičnog opsega. Frekventni faktor se dobija na osnovu dijagrama i on iznosi:
kf =0,85
otporni moment sabirnica iznosi:
W= 1= 6 cm3.
Naprezanje sabirnica na savijanje je sada:
σ’’ = 0,85 = 19,5 [N/cm2],
to je daleko niže od dozvoljenog naprezanja.
Termička provera niskonaponskih sabirnica
Dozvoljena trajna struja sabirnica, određuje se pomoću obrasca:
Itd’’ = [kA],

8. Gde je :
S = 60x10mm - presek sabirnica,
t = 0,25 s - trajanje kratkog spoja
Δt = 0,06 s - produženje trajanja kratkog spoja zbog udela udarne struje kratkog spoja.
Sa datim podacima, dozvoljena struja kratkog spoja iznosi:
Itd’’ = = 175,6 [kA]
Pošto trajna struja kratkog spoja na sekundarnoj strani iznosi Ikt = 21 kA, to sabirnice
zadovoljavaju u termičkom pogledu.
Potporni izolatori
Sila koja deluje na izolator iznosi:
Fi’’ = kf F’’ = 0,85x1653 = 1405 N.
Ova sila je manja od dozvoljene prelomne sile za izolatore grupe >>A<< koja iznosi 3677 N.
Rastavni prekidač niskog napona
Rastavni prekidač se bira prema nazivnom naponu i nazivnoj struji, a posle se kontroliše na
termičku i dinamičku čvrstoću:
Nazivni napon je – Vn = 500V,
Nazivna struja je – In 910A ,
Dinamička struja je – Idin Iud’’ = 33,2 kA,
Termička struja je – Iterm It’’ = 21 kA.
Strujni merni transformatori
Pri izboru strujnih mernih transformatora treba da se odrede prenosni odnosi , nazivna snaga i
sačinilac prekomerne struje. Usvaja se strujni transformator sledećih karakteristika:
500V, 1000/5 A, kl – 1 , 15VA.
Transformatori se proizvode za termičku čvrstoću Itd = 100In (In – nazivna struja strujnog
transformatora) i udarnu čvrstoću I = 2,5 Itd.
U našem slučaju važi:
Itd = 100In = 100x1000 = 100 kA It’’ = 21 kA
Idin = 2,5x100 = 250 kA ≥ Iud’’.
Sačinilac prekomerne struje biramo za priključak mernih transformatora: n<5. Neka nazivna
snaga priključnih instrumenata iznosi 16 VA, korigovani sačinilac prekomerne struje iznosi

9. nk = n , odnosno nk = 4,68.
Osigurači niskog napona
Glavni osigurač na niskonaponskoj strani je osigurač velike snage prekidanja prema sekundarnoj
nazivnoj struji transformatora. U našem slučaju biramo topljivi umetak za struju Io’’ = 1000 A.
PRORAČUN UZEMLJENJA
Za specifičnu otpornost tla ρ = 80 Ωm , datu struju zemljospoja Iz = 1000 A i dozvoljene
vrednosti napona koraka i napona dodira od 125 V potrebna dužina zemljovodne trake iznosi:
a) za dozvoljene napone koraka:
L = 0,15 ρ = 0,15 x80 = 96 m ,
b) za dozvoljene napone dodira:
L = 0,8 ρ = 0,8 x80 = 510 m.
Ekonomski je neopravdano postavljati traku ovako velike dužine. Zbog toga će se uraditi zaštitno
uzemljenje sa prelaznim otporom od 2 Ω i izvršiti oblikovanje potencijala oko transformatorske
stanice. Pored toga, primeniće se u skladu sa propisima, sledeće mere dopunske zaštite:
- mesto gde se vrši rukovanje, biće izolovano za pun napon uzemljivača,
- svi provodni delovi, koji mogu da se dohvate sa ovog mesta, biće međusobno spojeni,
- mesto gde stoji rukovalac u postrojenju, biće od pocinkovane gvozdene rešetke i
spojemo, sa ostalim provodnim delovima,
- prilaz mestu, vršiće se izolovanom stazom najmanje širine 1250 mm.
U ovu svrhu će se u unutrašnjosti zgrade primeniti gumena traka, a na otvorenom prostoru krupan
šljunak, koji ovde obezbeđuje slabu provodnost. Poboljšanje izolovanosti staze može da se ostvari
postavljanjem asfaltne presvlake; sve ručice za rukovanje i provodni delovi sa kojima čovek
može doći u dodir, izolovaće se za najviši napon provodnika prema zemlji.
Radno uzemljenje
Primeniće se uzemljivač sačinjen od gvozdenih pocinkovanih traka 30x4 mm i upletenih u mrežu
površine 20x20 m, zakopanih na dubinu od 0,5 m. Otpor tla je ρ = 80 Ωm. Otpor mreže radnog
uzemljenja dobiće se iz formule:
Rh = ( + )= ( + ) = 1,84 odnosno Rh = 1,84 Ω 2Ω
Gde je :
ρ – specifičan otpor tla,
D – 1,13 = 1,13 = 22,6 m računski prečnici mreže,
l = 240 m – ukupna dužina svih provodnika u mreži.

10. Zaštitno uzemljenje
Ovo uzemljenje ćemo izvesti gvozdenom pocinkovanom pločom debljine d = 3 mm, koja je
oblika kvadrata starnice a = 10 m .
Ploča je zakopana na dubinu od H = 1 m .
Otpor ploče zaštitnog uzemljenja dobiće se iz obrasca:
R= (1+ )= (1+ ) = 2,07 ,
Gde je:
ρ – specifičan otpor tla ρ = 80 Ωm,
D – 1,13 = 1,13 = 11,3 m ekvivalentan prečnik,
H – dubina na kojoj je ploča zakopana,
d – debljina ploče.
UZEMLJIVAČ SLOŽEN OD TRAKE I CEVI