Energetski sustav: proizvodnja, prijenos, distribucija i zaštita
Ispit u ovom području provjerava poznavanje strukture hrvatskog elektroenergetskog sustava, naponskih razina, načina uzemljenja neutralne točke te principa zaštite i selektivnosti. Očekuje se i samostalan proračun struje kratkog spoja kao ulazne veličine za izbor opreme.
Struktura i naponske razine
Proizvodnja uključuje hidroelektrane, termoelektrane, nuklearnu elektranu Krško (u suvlasništvu HEP-a) te vjetroelektrane i solarne elektrane. Prijenosna mreža radi na 400, 220 i 110 kV i njome upravlja HOPS, a distribucijska na 110, 35, 20, 10 i 0,4 kV i njome upravlja HEP ODS. Sustav mora zadovoljiti kriterij n-1 (isklop jednog elementa ne smije ugroziti napajanje), održavati frekvenciju i napon te imati pričuvu za regulaciju.
Uzemljenje neutralne točke
U mrežama 110 kV i više neutralna točka je izravno uzemljena, pa su struje zemljospoja velike, a zahtjevi na izolaciju blaži. U srednjenaponskim mrežama koristi se izolirana neutralna točka (mala kapacitivna struja kvara, dopušten rad s kvarom ograničeno vrijeme), rezonantno uzemljenje preko Petersenove prigušnice ili niskoomsko uzemljenje. Izbor određuje visinu struje zemljospoja i vrstu zemljospojne zaštite.
Zaštita i selektivnost
Oznake prema ANSI/IEEE: 50/51 prekostrujna, 50N/51N zemljospojna, 21 distantna, 87 diferencijalna, 27/59 naponska, 81 frekvencijska, 63 Buchholzov relej, 25 provjera sinkronizma. Selektivnost se postiže vremenskim stupnjevanjem s razmakom (CTI) od najmanje 0,3 s između susjednih releja, različitim karakteristikama ili zonama. Strujni transformatori moraju biti dimenzionirani tako da ne zasiće pri struji kvara, a ispadni krug mora imati pouzdano istosmjerno napajanje.
Radni primjer
Distribucijski transformator 10/0,4 kV, S_n = 1000 kVA, u_k = 6 %. Nazivna struja na 0,4 kV: I_n = 1000/(√3·0,4) = 1443 A. Uz krutu mrežu struja kvara je I_k″ ≈ I_n/u_k = 1443/0,06 = 24,1 kA. To je gornja granica koju prekidač na niskonaponskoj strani mora moći prekinuti; stvarna je manja zbog impedancije mreže i kabela, ali za dimenzioniranje sklopova mjerodavna je upravo najveća vrijednost.
Zamke
- Zamjena linijskog i faznog napona u proračunu struje kvara.
- Shvaćanje u_k kao apsolutne vrijednosti umjesto postotka nazivnog napona.
- Zanemarivanje faktora c iz HRN EN 60909 (1,1 za 400 V).
- Miješanje kriterija n-1 za mrežu s rezervom zaštite.
- Zasićenje strujnih transformatora koje ruši selektivnost.