3.0 Utjecaj Struja Elektroenergetskih Postrojenja i Vodva Na Telekomunikacijske Vodove

  • Published on
    21-Oct-2015

  • View
    92

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

<ul><li><p>3.0. UTJECAJ STRUJA ELEKTROENERGETSKIH POSTROJENJA I VODVA NA TELEKOMUNIKACIJSKE VODOVE I KOVINSKE ELEMENTE </p><p> Vrlo esto na relativno malom meusobnom rastojanju koegzistiraju EE i TK vodovi te zbog opasnih ometajuih utjecaja EE vodova mogu na TK vodovima nastati ozbiljni problemi zbog smetni-umova i induciranja velikih e.m.s. opasnih po ljude. Problemi postaju sve izrazitiji sa porastom veliine struje i napona u EE vodovima. Smjernice C.C.I.T.T. o zatiti telekomunikacijskih vodova od utjecaja EE vodova ne odreuju eksplicitno granice pribliavanja, nego se za svaki konkretan sluaj treba izvriti proraun. Odstojanje do kojega treba razmatrati pribliavanje znatno zavisi od otpornosti tla. Na vrlo provodnim zemljitima i u velikim gradovima utjecaj se vrlo brzo smanjuje ve poslije nekoliko stotina metara, dok na homogenom granitnom-kamenitom tlu utjecaj EE na TK vodove se moe javiti i na nekoliko kilometara Postrojenja jake struje, dalekovodi i dr. su okruena jakim magnetskim poljima koja mogu u telekomunikacijskim zranim ili kabelskim vodovima u njihovoj blizini izazvati oteenja, prouzrokovati smetnje. Danas u svijetu jaaju tendencije, koje sve vie zaotravaju problematiku zatite TK vodova od utjecaja elektroenergetskih (EE) postrojenja: EE postrojenja postaju sve jaa (velike snage reda GW, visoki naponi reda nekoliko stotina KV, te velike struje reda KA, a pri dozemnom spoju jo i znatno vee). TK postrojenja postaju sve osjetljivija (male otpremne i jo manje prijamne snage, male otpremne i jo manje prijamne struje, te mali otpremni i jo manji prijamni naponi). I EE mrea i TK mrea postaju sve gue, pa time postaje sve vea i njihova isprepletenost. 3.0.1 Vrste EE vodova </p><p>Simetrini Simetrini vodovi imaju jednake primarne i sekundarne parametre. Ti vodovi uz uravnoteena optereenja imaju po iznosu (modulu) jednake radne napone (struje), meusobno fazno pomaknute za 180 kod monofaznih, odnosno 120 kod trofaznih sustava. Nemaju rezidualne napone prema zemlji, niti homopolarne struje koje teku u zemlju. Takvi su trofazni vodovi s uzemljenom (vii naponi) ili izoliranom (nii naponi) neutralnom tokom u normalnom pogonu. </p><p>Nesimetrini Nesimetrini vodovi nemaju jednake primarne parametre. Naponi (struje) tih vodova nisu meusobno jednaki, niti fazno pomaknuti za 180, odnosno 120. Nesimetrini vodovi imaju rezidualne napone prema zemlji i homopolarne struje koje teku u zemlju. Takvi su monofazni vodovi sa zemljom kao povratnim vodom (npr. kontaktni vodovi elektrovune na 25 kV), te trofazni vodovi s uzemljenom ili izoliranom neutralnom tokom kada su u kvaru (dodir jedne ili dviju faza sa zemljom). Napomena: </p><p>a. rezidualni - preostali b. homopolarni sustav - sustav triju struja koje teku u vodiima trofaznog sustava i imaju </p><p>jednake intenzitete i fazne pomake. 3.0.2 Vrste utjecaja Postoje openito tri mogue vrste utjecaja EE postrojenja na TK vodove s obzirom na mehanizam njihova djelovanja: </p><p> - 3.1 - </p></li><li><p>a. galvanski (izravni dodir); b. induktivni (magnetsko polje); c. kapacitivni (elektrino polje). </p><p> 3.0.3 Posljedice utjecaja Posljedice utjecaja EE postrojenja na TK vodove dijele se u dvije osnovne skupine: </p><p>a. opasnost za ivot osoba koje dodiruju vod ili ureaje prikljuene na njih, te za b. integritet TK postrojenja i njihovih dijelova; c. smetnja, tj. smanjenje kvalitete prijenosa informacija. </p><p> 3.0.4 Smetnje Smetnja za kontinuirane signale definirana je elektromotornom silom uma, a to je dvostruka vrijednost napona uma na TK vodu uz zavrni otpor 600 . Napon uma je frekventno ponderiran napon smetnje, koji se mjeri tzv. psofometrom. Psofometar je elektroniki voltmetar koji mjeri EMS uma preko filtera, ija karakteristika priguenja odgovara osjetljivosti ljudskog uha, tj. obavlja frekventno ponderiranje napona smetnje. Doputene vrijednosti EMS uma iznose: </p><p>a. za kabelsku javnu TK mreu 1 mV b. za zranu javnu TK mreu 5 mV c. za zranu poslovnu mreu 10 mV. </p><p>Smetnja za diskontinuirane signale (telegrafija i slino) definira se obino kao postotak od radne struje. Doputena struja smetnje ne smije biti vea od 5% radne struje. 3.0.5 Regulativa iz podruja zatite TK postrojenja od utjecaja EE postrojenja u nas Problematika utjecaja EE postrojenja na TK postrojenja uvijek je delikatna, pa se zato nastoji definirati odgovarajuim propisima, odnosno regulativom. Danas jo uvijek vrijede dosta zastarjeli propisi Generalne direkcije PTT iz 1952. godine, koji se sastoje od dva dijela: 1. Naredba o mjerama za zatitu vodova elektroveza od elektrinih vodova, u kojoj je definiran </p><p>postupak dobivanja suglasnosti za gradnju EE postrojenja 2. Tehniki propisi o zatiti vodova elektroveza od elektrinih vodova. Ti se propisi sastoje </p><p>dalje od etiri dijela, i to: a) Zatita vodova elektroveza od neposrednog ili posrednog dodira s elektrinim vodovima b) Zatitne mjere pri pribliavanju i krianju vodova elektroveza s vodovima za elektrinu </p><p>vuu c) Zatita vodova elektroveza od induktivnog utjecaja elektrinih vodova d) Zatita vodova elektroveza od induktivnog utjecaja vodova elektrine vue (izmjenine i </p><p>istosmjerne). Godine 1978. pri tadanjem Zavodu za standardizaciju utemeljena je radna grupa od predstavnika svih zainteresiranih institucija sa zadatkom da izradi norme, koje e zamijeniti spomenutu Naredbu i Tehnike propise. Objavljeno je ukupno pet normi, i to: N.CO.101 Zatita TK postrojenja od opasnog utjecaja EE postrojenja N.CO.102 Zatita TK postrojenja od ometajueg utjecaja EE postrojenja N.CO.103 Zatita TK postrojenja od utjecaja postrojenja elektrovune N.CO.104 Zatita TK vodova pri uvoenju u EE postrojenja N.CO.105 Zatita podzemnih kovinskih cjevovoda od utjecaja EE postrojenja. to se tie postupka dobivanja suglasnosti za gradnju EE postrojenja koji je bio definiran u spomenutoj Naredbi njega bi trebalo regulirati posebnim sporazumom, koji bi sklopili svi zainteresirani. </p><p> - 3.2 - </p></li><li><p>3.1 UTJECAJ ELEKTROENERGETSKIH NA TELEKOMUNIKACIJSKE VODOVE Ukoliko je trofazni vod za prijenos snage izveden u blizini telekomunikacijskog voda i ako je sa ovim usporedan na izvjesnoj duljini, tada ukupni fluks koji proizvodi energetski vod prolazi kroz elektrini krug koji se sastoji od telekomunikacijskog voda i od zemlje kao povratnog vodi i u njemu inducira elektromotornu silu, koja moe izazvati smetnje-umove i oteenja telekomunikacijskih ureaja. Induciranje e.m.s. u telekomunikacijskom vodu se moe svesti na male veliine, ako se izvede pravilno preplitanje vodia dalekovoda i ako kratki spojevi potjeu samo od meufaznih spojeva. Meutim situacija je drugaija kada struja kvara sadri nultu komponentu, to je uvijek sluaj kada doe do zemljospoja na jednom ili na dva fazna vodia, jer tada nulta komponenta protjee kroz zemlju i uzemljenje zvjezdita i u telekomunikacijskim vodovima inducira e.m.s. utoliko veu ukoliko je amplituda nulte komponente struje vea i ukoliko je telekomunikacijski vod blii energetskom vodi odnosno postrojenju. U sluaju jednopolnog zemljospoja u postrojenju ili na vodu velike struje koje tada teku kroz zemlju mogu da prouzrokuju induciranje opasnih napona na vodiima telekomunikacijskih vodova voenih usporedo-paralelno sa elektroenergetskim vodovima ili su poloeni u elektroenergetskim postrojenjima u njihovoj neposrednoj blizini. U TK vodu polaenom usporedo sa energetskim vodom, e se kod nastanka zemljospoja na elektroenergetskom vodu, u konturi koju ini TK vod sa tlom, inducirati e.m.s. , MEVeliinu inducirane e.m.s. u telekomunikacijskom vodu odreuje veliina meusobna induktivnost </p><p>MEM po jedinici duljine dvaju spregnutih elektrinih strujnih krugova nastalih od </p><p>usporednih vodia i povratnog puta kroz zemlju, koji su pod meusobnim utjecajem, prema (sl.3.1) i izrazu: 0)( IrlMMMjE CBAM ++= (3.1) Ako su vodii voda simetrino rasporeeni, tada su meuinduktivnosti jednaka, pa slijedi da je: </p><p> MMMM CBA (3.1a) = = =</p><p>Pri odreivanju struje pretpostavlja se da se zemljospoja dogodio na takvom mjestu da inducirana e.m.s. ima najvei iznos. </p><p>0I</p><p>Nulta komponenta struje koja protjee kroz vodie energetskog voda je: (3.1b) ZII =03Inducirana uzduna e.m.s. u TK vodu u sluaju kada je usporedan sa EE vodom, iznosi: </p><p>ZM IrlMjE = (3.2) </p><p>Ova relacija daje priblinu veliinu inducirane e.m.s. jer ne obuhvaa konduktivnu komponentu sprege uslijed zajednikog povratnog puta struje kroz tlo. Ova </p><p>komponenta je zanemarivo mala u odnosu na induktivnu komponentu </p><p>EdEd=ER+EM</p><p>TK vod</p><p>ZI</p><p>ZI</p><p>EE vod</p><p> Sl.3.1 </p><p>Ovdje su: ZI (A) - struja zemljospoja, </p><p>l (m) - duina paralelnog voenja, M (H) - uzajamna induktivnost elektroenergetskog E i TK vodia po jedinici duine usporedog voenja, </p><p>f 2= - kruna uestalost, f - uestalost-frekvencija struje zemljospoja 50 Hz, </p><p> - 3.3 - </p></li><li><p>r - redukcijski faktor iskazuje utjecaj drugih paralelnih vodia, kao to su omotai kabela, zatitni vodii zranih vodova, metalni cjevovodi, tranice i drugi metalni uzemljeni dijelovi, njegova veliina moe biti izmeu 0 i 1. </p><p>Ako izmeu EE voda i TK voda nema metalnih elemenata koji bi utjecali na iznos inducirane e.m.s. tada je r=1. </p><p>U sluaju da se izmeu EE i TK voda nalaze metalni elementi tada ukupan faktor redukcije zavisi od faktora redukcije elektroenergetskog voda ako ovaj ima zatitni vodi, faktora redukcije kabele, ako je kabel sa metalnim zatitnim platem uzemljenim na oba kraja i od faktora redukcije drugih metalnih instalacija kao na pr. eljeznikih pruga i dr. </p><p>Meusobna induktivnost M je sloena funkcija zavisna od vie meusobnih utjecaja: rastojanja usporednih-paralelnih vodova, specifine otpornosti tla i uestalosti, Ona je manja za zemlje s dobrom vodljivosti, a vea pri loijoj vodljivosti (na pr. kru) Prema teoriji J.B.Carson i F.Pollaczek, Za prihvatljive praktine primjene moemo ju izraunati koristei relaciju: </p><p>aD</p><p>aD</p><p>aaM ee ln</p><p>2ln</p><p>2ln</p><p>2 </p><p> =+</p><p>= (3.3) U ovoj jednaini prvi lan zbira odraava e.m.s. induciranu u vodiu telekomunikacijskog voda TK, dok drugi lan odraava e.m.s. induciranu na povrini tla. </p><p>ME</p><p>REOvdje su: - srednja vrijednost specifine otpornost tla na dionici pribliavanja, a - rastojanje izmeu usporednih vodia, a - rastojanje izmeu vodia elektroenergetskog voda i projekcije telekomunikacijskog voda na povrinu tla, - magnetska permeabilnost zraka i tla, , )/(104 70 mH= </p><p>fDe</p><p>658= - je rastojanje izmeu provodnika i odgovarajueg fiktivnog provodnika kojim se zamjenjuje </p><p>utjecaj povratnih struja u tlu. Za je: Hzf 50= 3,9350</p><p>658 ===eD (3.4) U sluaju, kada EE vod i TK vod nisu usporedni nego se na duini l TK vod koso pribliava EE vodu, na udaljenostima i tada je srednja geometrijska udaljenost: 1a 2a</p><p>21 aaa = </p><p>10,1 10 100 100010</p><p>100</p><p>1000</p><p>Med</p><p>usob</p><p>na in</p><p>dukt</p><p>ivno</p><p>st </p><p> M</p><p> (H</p><p>/km</p><p>)</p><p>Udaljenost a (m)</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p> Sl. 3 Meusobna induktivnost izmeu smetanog i smetajueg voda pri frekvenciji 50 Hz, u ovisnosti o </p><p>udaljenosti a (m), kao za razliite ( )afM = specifine otpornosti tla: 1.Dobro vodljivo tlo (stijena). 2. Srednje vodljivo tlo. 3. Slabo vodljivo tlo.</p><p>Vrlo je praktino veliinu magnetske indukcije izraziti krivuljama koji pokazuje veliinu </p><p> - 3.4 - </p></li><li><p> meuinduktivnost M u funkcija udaljenosti a izmeu vodova EE i TK, tj. kao: ( )afM = za razne specifine otpornosti tla , kao na sl. 3.2 S obzirom na injenicu da veliina meusobne magnetske indukcije M elektroenergetskog i telekomunikacijskog voda TK zavisi od tri veliine: a - rastojanje izmeu usporednih vodia, - srednja vrijednost specifine otpornost tla na dionici pribliavanja, f - uestalost-frekvencija struje zemljospoja 50 Hz, </p><p>koje se mogu izraziti preko parametra x relacijom: fax 10= , (3.6) </p><p>slijedi da veliina magnetska indukcija moe sada izraziti kao ( )xfM = funkcija parametra x, iskazana krivuljama 1, 2, 3 i 4 na dijagramu sl. 3.3. </p><p>100100 200 500 1000 2000 5000 10000 20000 50000 100000</p><p>200</p><p>500</p><p>1000</p><p>2000</p><p>5000</p><p>10000</p><p>M1, </p><p> M2</p><p>10</p><p>20</p><p>50</p><p>100</p><p>200</p><p>500</p><p>10005002001005020105</p><p>0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10</p><p>5</p><p>10</p><p>2</p><p>1</p><p>0,5</p><p>0,2</p><p>0,1</p><p>[]</p><p>X1</p><p>X2</p><p>X3, X4</p><p>M3 M4</p><p>[]</p><p>kmH</p><p>/[</p><p>]km</p><p>H/</p><p>21</p><p>0,020,01</p><p>4</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>1000</p><p>kmH</p><p>/</p><p>Med</p><p>usob</p><p>na in</p><p>dukt</p><p>ivno</p><p>st (</p><p>H/k</p><p>m)</p><p>Med</p><p>usob</p><p>na in</p><p>dukt</p><p>ivno</p><p>st (</p><p>H/k</p><p>m)</p><p>[ ]m</p><p>[ ]x</p><p> Sl. 3.3 Meuinduktivnost M1, M2, M3, M4 EE i TK voda krive 1, 2, 3 i 4 iskazana u ovisnosti o parametru: X1, X2, </p><p>X3, X4 </p><p>S obzirom na injenicu, a to smo ranije spomenuli, da izmeu paralelnih vodia energetskih E i telekomunikacijskih vodova TK postoji izvjesna konduktivna sprega nastale uslijed zajednikog povratnog puta struja kroz zemlju, zbog toga se na tlu na putu l uspostavlja e.m.s. </p><p>koja je jednaka: RE ZzR IrlRE = (3.7) Otpornost tla izmeu promatranih kontura vodia moe se izraunati na osnovu relacije: ZR</p><p> 84</p><p>1 == fRZ (3.8) Rezultantna e.m.s. koja se uspostavlja u telekomunikacijskom vodiu je jednaka zbroju ovih e.m.s. (3.1) i (3.7): </p><p>mE</p><p> - 3.5 - </p></li><li><p>( ) ZZZZZMRm IrMjRIrlMjIrlREEE +=+=+= )( Zmm IrZE = (3.9) </p><p>Ovdje je, - je zajednika meusobna impedansa promatranih paralelno voenih kola. mZ ( ) lzlMjRlMjlRZ mZZm =+=+= (3.10) </p><p>za i Hzf 50= 0 = je: [ ] [ ] [ kmkmmRZ /0493,0/10493/104938</p><p>5021048</p><p>477</p><p>===== ] </p><p>[ ] [ ]kma</p><p>Dma</p><p>Dj</p><p>aDj</p><p>aDj</p><p>aDfj</p><p>aDfjMjx</p><p>ee</p><p>ee</p><p>eem</p><p>/log1445,0/log101446</p><p>log3026,210450log3026,22104502</p><p>log3026,22</p><p>2ln2</p><p>2</p><p>7</p><p>77</p><p>==</p><p>===</p><p>====</p><p>Na temelju prethodnog slijedi da je meusobna impedanca po jedinici duine jednaka: </p><p>( ) [ ]kma</p><p>DjjxRz emZm /)log1445,00493,0( +=+= </p><p>la</p><p>DjlzZ emm +== )log1445,00493,0( [ ] (3.11) Ako je jedan od krajeva telekomunikacijskih vodia TK u kontaktu sa tlom, tada se na drugom slobodnom kraju uspostavlja u odnosu na zemlju potencijalna razlika </p><p>dMRm EEEE =+= (3.12) koju se moe premostiti dodirom sl. 3.1 i koja moe biti dovoljno velika da prouzrokuje opasne elektrine udare (opasne po ivot) i oteenja aparature. Sada suglasno s (3.9) i (3.12) moemo napisati da je njen apsolutni iznos jednak: </p><p> ZZMRd IrlMREEE +=+= 2222 )( (3.13) Ako do dodira doe van oblasti paralelnog voenja, tada u tlu na mjestu dodira nee </p><p>postojati pad napona nastao uslijed protjecanja struje , pa e zbog toga u izrazu </p><p>(3.3) drugi lan biti jednak nuli tj. </p><p>RE ZI</p><p>0ln2</p><p>=aDe</p><p> , suglasno ovome je meuinduktivnost:</p><p> aa</p><p>M= ln</p><p>2</p><p>, pa na osnovu ovoga i (3.9) slijedi da je inducirana e.m.s. u TK </p><p>vodu jednaka : )0(0 ZZMdm IrlMjEEE +=+== </p><p> ZZd Irlaa</p><p>jE = ln2 (3.14) </p><p>U veini sluajeva je pa se moe zanemariti. MR EE </p></li><li><p> 3.2 NAIN PRORAUNA Postupak prorauna uzduno induciranih e.m.s. u TK vodu se svodi na to da se razmatra samo dio TK voda unutar zone pribliavanja. Neka je kao na slici 3.4, TK vod oznaen kao AH , a EE vod kao XY. Razmatrat emo samo segment TK voda od B do H. TK vod koji ima izlomljenu trasu moemo razdijeliti na pravolinijske segmente koji mogu biti usporedni s EE vodom ili da mu se koso pribliavaju ili da se pak kriaju kao na segmentu EFG. Svaki od pravocrtnih dijelova BC, CD i DE projektiraju se na EE vod u bc, cd i de, a zatim se proraunavaju inducirane e.m.s. za svaku dionicu. Ukupna e.m.s. inducirana na vodu TK je jednaka zbroj pojedinanih e.m.s. za s...</p></li></ul>