Struja kratkog spoja i izbor elemenata

OPĆENITO O KRATAKOM SPOJU
Kratki spoj je jedna od najneugodnijih smetnji u pogonu elektroenergetskih mreža. Do kratkog spoja dolazi usljed proboja ili premoštenja izolacije između faza ili između faze i zemlje kod kruto uzemljenih mreža. Proboj ili premoštenje izolacije mogu izazvati:
– udari groma ili drugi prenaponi atmosferskog ili pogonskog porijekla,
– prljanje izolatora,
– greške u izolaciji i
– grane, ptice, pacovi, snijeg i drugi faktori.

Posljedice kratkog spoja:
– Uslijed velikih početnih vrijednosti struje kratkog spoja, nastaju znatna dinamička naprezanja između vodiča, ova naprezanja možemo izbjeći jedino ako bi vod isključili upravo u trenutku nastanka kratkog spoja (osigurači).
– Struja kratkog spoja zagrijava vodiče..
– Struje kratkog spoja izazivaju velike smetnje u telekomunikacijskim uređajima i u njima se mogu pojaviti i po život opasni naponi.
– U blizini kratkog spoja, napon se „slama“, odnosno, toliko smanji da većinu uređaja (npr. strojeva) isključi podnaponska zaštita.
– Ako struja kratkog spoja teče kroz zemlju, na mjestu kratkog spoja (spoja vodiča i zemlje), pojavljuju se vrlo opasne razlike potencijala.

Prema broju kratko spojenih faza u trofaznim mrežama razlikujemo: jednopolni, dvopolni i tropolni kratki spoj.

Slika 1

Mogućnosti nastanka kratkog spoja su veoma česte, pa je postrojenje potrebno izgraditi tako da se izbjegnu štetne posljedice kratkog spoja u slučaju njegovog nastanka.

Da bi se izbjegle ili barem smanjile posljedice kratkog spoja treba prvo sve aparate i uređaje dimenzionisati tako da podnose dinamička naprezanja a određeno vrijeme i termička naprezanja.Treba struju kratkog spoja u što je moguće kraćem vremenu prekinuti i dio postrojenja koji je u kratkom spoju iz mreže isključiti. Razumljivo je da je djelovanje struje kratkog spoja opasnije što je struja veća i što je duže njeno trajanje,zato se ona mora ograničiti i što je moguće prije isključiti (prekinuti).
STRUJA KRATKOG SPOJA
Prema struji kratkog spoja dimenzionišu se dijelovi električnih postrojenja kao što su: sabirnice, izolatori, rastavljači, prekidači i strujni mjerni transformatori. Usljed struje kratkog spoja nastaju u djelovima električnih postrojenja toplotna (termička) i mehanička(dinamička) naprezanja. Provodnici, izolatori i aparati moraju izdržati struju kratkog spoja, dok ne strupi u dejstvo odgovarajuća zaštita.

Struja kratkog spoja je prolazna pojava. Ako se alternator na odvodima iznenada kratko spoji, onda se jačina struje naglo poveća do udarne struje kratkog spoja, koja postepeno iako brzo, opada do trajne struje kratkog spoja.Veličina amplitude strujnog udara zavisi od udarnog rasipanja (pada napona) u alternatorima. Da bi se ograničile struje kratkog spoja, u savremenim alternatorima usvajaju se veliki padovi napona (9 do 45%). Na taj način postižemo da se udarna struja kratkog spoja ograniči na približno 15 puta veću vrijednost od nominalne struje. Vrijeme kojeje potrebno da struja opadne od udarne do trajne vrijednosti zavisi od uslova koji vladaju u alternatoru, od vrste mreže i njegovog opterećenja. Ukupno vrijeme opadanja jačine struje iznosi od 3do 5 sekundi.

Na slici 2 prikazan je tok promjene struje kratkog spoja od udarne do trajne vrijednosti u najnepovoljnijem slučaju.