Home Usluge FOTI doo Program stambeni prostor Transformatorske stanice u zgradama
E-mail Print
 

DISTRIBUTIVNE TRANSFORMATORSKE STANICE U ZGRADAMA

 
 

Slika 1: Hidroelektrana.

Slika 2: Dalekovodima se električna energija transportuje od mesta proizvodnje do centra potrošnje.

 

Slika 3: Transformator za podizanje napona na nivo potreban za transport energije kroz prenosnu mrežu 400kV (220 kV).

 

Slika 4: DTS kao izdvojeni objekat. Zadatak DTS-a je da električnu energiju sa naponima 20 kV ili 10 kV spusti na 400/220 V pogodnu za napajanje niskonaponskih mreža u stambenim objektima.

 

Električna energija se transportuje od centra proizvodnje (npr. hidrocentrale) do centra potrošnje (npr. do nekog grada), a odatle do potrošača (npr. stanova). Mreža koja omogućava transport električne energije od centra proizvodnje do centra potrošnje naziva se prenosnom mrežom. Raspodela energije od centra potrošnje do potrošača vrši se distributivnom mrežom.

Osnovni elementi prenosne mreže su: ulazni transformatori za podizanje napona, vodovi za prenos izvedeni kao dalekovodi i silazni transformatori za sniženje napona. Najčešći naponi u prenosnoj mreži su 400 kV, 220 kV ili 110 kV. Prenosna mreža napaja više distributivnih mreža. Tačke napajanja distributivne mreže su transformatorske stanice 110/35 kV ili 110/10(20) kV. Distributivna mreža ima srednje-naponski i nisko-naponski deo. Srednje-naponski deo povezuje tačke napajanja (najčešće energetskim podzemnim kablovima) sa distributivnim transformatorskim stanicama (DTS). Nisko-naponski deo povezuje DTS sa potrošačima (na primer u stambenim zgradama). Da bi se smanjili gubici u mreži DTS se postavlja što bliže potrošačima.

Prema postojećim dokumentima u Srbiji, DTS sadrži opremu koja može, ako je nepravilno postavljena, bukom ili požarom da ugrozi životnu sredinu stanovništva iz neposredne okoline. Zbog toga se ona realizuje kao izdvojeni objekt, a samo u posebnim slučajevima, uz odobrenje urbanističkog organa nadležne državne uprave, postavlja u stambenu, poslovnu ili zgradu druge namene. Pre puštanja u rad vrši se provera da li DTS ispunjava tehničke uslove kojim se obezbeđuje da bukom ili eventualnim požarom ne može da ugrozi životnu okolinu.

Slika 5: DTS ugrađena u zgradu završenu 1992. god.

Slika 6: DTS ugrađenu u zgradu koja je završena 2008.god.

DTS obezbeđuje električnom energijom jednu veliku ili veći broj manjih stambenih zgrada.

Glavni delovi DTS su: energetski transformator, srednje-naponski rasklopni blok, nisko-naponski rasklopni blok, ulazni srednje-naponski podzemni kablovi i izlazni nisko-naponski vodovi koji su direktno povezani sa nisko-naponskom mrežom u zgradama.

U DTS se ugrađuju različiti energetski transformatori. U zavisnosti od potreba, snage transformatora mogu biti 315 kVA, 630 kVA, 1000 kVA. U specijalnim slučajevima, u jednu DTS mogu biti ugrađena dva energetska transformatora.

Slika 7: Uljni energetski transformator za DTS

Slika 8: Suvi energetski transformator za DTS

 

U FOTI doo smatramo da energetske transformatore za DTS i celu DTS treba posmatrati kao izvor elektromagnetskih polja koji može u pojedinim uslovima da nanese štetu. U tom smislu navodimo i mišljenje velikog proizvođača transformatora, SIEMENS-a, da se Direltiva evropske unije o elektromagnetskoj kompatibilnosti mora primenjivati i za energetske distributivne transformatore.

Visoko-naponski i nisko-naponski delovi u DTS, kada su pod naponom, stvaraju električno polje sa osnovnom frekvencijom od 50 Hz uz prisutne harmonike. Ovo električno polje je deformisano zidovima DTS. Može se reći da je zatvoreno unutar zidova DTS, i zbog toga neće biti predmet daljeg posmatranja.

Električne struje koje protiču visoko-naponskim ulaznim kablovima, namotajima primara i sekundara transformatora i izlaznim nisko-naponskim vodovima stvaraju magnetsko polje frekvencije 50 Hz uz prisutne harmonike. Ono, poput električnog polja, nije ograničeno zidovima DTS. Armirani beton, cigla ili lim ne predstavljaju ozbiljnu prepreku za magnetsko polje niskih frekvencija. Zbog toga, kada je DTS ugrađena u stambenu zgradu, njeno magnetsko polje obuhvata i delove prostora susednih stanova. To je razlog da se magnetskim poljima DTS mora pokloniti posebna pažnja.

DTS može biti u stanju: praznog hoda (bez opterećenja), u radnom režimu (pod opterećenjem potrošača), u zemljospoju i kratkom spoju. Jačina i oblik električnih struja koje generišu magnetsko polje zavise od stanja u kom se nalazi DTS.

U stanju praznog hoda od značaja je samo struja u primarnim namotajima energetskog transformatora koja služi za magnetizaciju jezgra. Ona je značajno manja od struja u radnom režimu.

Struje u radnom režimu mogu biti vrlo različite i one zavise od broja priključenih potrošača i njihove snage. Tako struje radnog režima u periodu od 2h do 4h sata ujutro su nekoliko puta slabije od struja u vremenu od 14h do 17h. Postoje značajne razlike u opterećenju (strujama) radnim danima od opterećenja vikendom ili praznikom. U stanovima gde postoji centralno grejanje, opterećenje se razlikuje i od godišnjeg doba, a posebno može biti izraženo u doba masovnog uključivanja klima uređaja. Ako se grejanje realizuje uz pomoć električnih grejalica, najveća opterećenja su tokom najhladnijih dana. Zbog navedenog, struje radnog režima DTS se korektno mogu opisati samo statistički.

Zemljospoj se retko događa. Pri tome se prvo javlja kratkotrajna struja kroz neutralni vod, a onda i kroz vod za uzemljenje, čime oba postaju izvori magnetskog polja.

Kratki spojevi se, takođe, retko javljaju. U takvim slučajevima, kratkotrajne struje kroz sabirnice (ili priključke) imaju veoma visoke vrednosti i sabirnice pretvaraju u antene koje izrače elektromagnetski tranzijent. Za razliku od električnih i magnetskih polja na frekvenciji od 50 Hz, koja su vezana za izvor koji ih je generisao i obuhvataju uži ili širi prostor oko njega; stvoreni elektromagnetski tranzijent se odvaja od svog izvora i nastavlja da se kreće kroz prostor. Tokom kretanja on svojom energijom opterećuje elektronske uređaje i žive organizme na koje nailazi.

Da bi se stekao utisak o naponskim i strujnim nivoima u DTS, na slici 9 dat je jedan primer.

Slika 9: Na slici su prikazani vrednosti napona u kablovima i vodovima, te vrednosti električnih struja koje su od značaja za stvaranje magnetskog polja DTS.

Nivo i prostorna raspodela magnetskih polja koje stvaraju električne struje iz DTS ne zavise samo od jačine struja koje ih generišu već i od: geometrije i dužine vodova, njihove međusobne udaljenosti, načinu postavljanja i položaju vodova, vrste energetskog transformatora i drugih konstruktivnih elemenata. Zbog toga, kod dve DTS koje se sastoje od istih elemenata, razlika u nivoima polja koje generišu može biti velika ako su vodovi drugačije razmešteni ili postoje druge konstruktivne razlike. Na slici 10 dat je pojednostavljeni primer magnetskih polja jedne DTS.

Slika 10: Magnetska polja koja se generišu od strane različitih izvora i u različitim stanjima DTS.

 

 

Da bi se stekao utisak o nivoima magnetskih polja DTS data je tabela T1 sa podacima iz dokumenta Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC) za distributivni energetski transformator snage 315 kVA, a mi smo dodali nivoe koji se mogu očekivati za snage 630 kVA i 1000 kVA, kakve se koriste u Srbiji. Kod ispitivanih DTS nisko-naponski vodovi su vođeni uz strop prostorije. Zbog toga, za stanare koji dele zidove sa DTS, su posebno značajni podaci o nivou magnetske indukcije u okolini DTS ali iznad krova. Kod drugačije postavljenih nisko-naponskih vodova takvi nivoi se mogu očekivati i uz bočne zidove.

 

Iz tabele T1 se može videti da se u delovima prostorija, koji dele zid sa DTS, može očekivati prostoperiodično magnetsko polje frekvencije 50 Hz, i magnetski šum čiji je frekvencijski opseg od 0 kHz do 2 kHz. U prvom slučaju mogu se očekivati nivoi magnetske idukcije 10 μΤ (za 630 kVA), odnosno 11.2 μΤ (za 1000 kVA), i u slučaju šuma, 60 μΤ (630 kVA) i 67 μΤ (1000 kVA).

Obzirom da se često ponavlja ista greška tumačenja rezultata merenja, ovde ćemo upozoriti na nju. Polazi se od prirodne vrednosti geomagnetskog polja Zemlje (od 30 μΤ do 60 μΤ) i konstatuje da je magnetska indukcija iznad krova (izvan prostorije za DTS) manja (6.29 μΤ). Na osnovu toga se izvlači zaključak da magnetsko polje iz DTS ne predstavlja opasnost. Da bi upoređivanje imalo smisla neophodno je to činiti za polja iste frekvencije i širine frekvencijskog opsega. U navedenom primeru geomagnetsko polje Zemlje je u vremenskom periodu, koji se meri godinama, vremenski nepromenljivo (frekvencija je jednaka nuli), a DTS generiše polja koja u jednoj sekundi 100 puta poprime maksimumalne vrednosti i isto toliko puta nestaju (frekvencija je 50 Hz).

Za bolje upoređivanje može da posluži donja slika.

 

 

 Slika 11: Grafički prikaz razlika između prosečnih nivoa magnetskih indukcija u Evropi i Americi i očekivanih vrednosti u delovima prostorija stanova koje imaju zajednički zid sa DTS.

 

Sa slike 11 jasnije se vidi da je nivo magnetske indukcije koji se može očekivati u delovima prostorija uz DTS (za snage od 630 kVA) 10 miliona puta viši u odnosu na prirodni nivo polja, i više od 100 puta veći od prosečne izloženosti u stanovima u Evropi; da je taj nivo 10 puta niži od nivoa koji Evropska unija preporučuje da se ne sme preći, ali i 10 puta viši od nivoa koji je u Švajcarskoj zakonom definisan kao dopuštena granica, da je 3 puta viši od nivoa kojem se teži u Italiji, ili da je na samoj granici koja je definisana u više zemalja.

Nivo magnetskog polja, na radnom mestu – kancelariji, je viši od nivoa prosečne izloženosti u domovima u Evropskoj uniji, i on se kreće unutar opsega od 0.03 μΤ do 0.2 μΤ. To znači da se u prostorima koje su neposredno uz DTS mogu očekivati magnetska polja koja su pedeset puta viša u odnosu na polja u kancelarijama.

Magnetska polja na frekvenciji od 50Hz, već sa 0.5 μΤ, počinju da ometaju monitore mnogih komercijalni kompjutera. Sa tog aspekta, prostori koji su neposredno uz DTS nisu pogodni za kancelarije.

Nove generacije SEM mikroskopa (Scanning electron microscope) osetljivi su na magnetska polja čije su vrednosti 0.2 μΤ - 0.3 μΤ, a TEM mikroskopi (Transmission electron microscope) na 0.01 μΤ . To ukazuje da prostori uz DTS imaju ograničenu upotrebu i u nekim drugim delatnostima.

Medicinski uređaji za terensko korišćenje i dijagnostiku u kući pacijenta, osetljivi su na magnetska polja. Tako na primer imunost EKG – a je 0.4 μΤ, a EEG je 0.2 μΤ. U prostorima uz DTS, očekuju se ozbiljne smetnje na uređajima za medicinsku dijagnostiku, zbog čega ljudi u njima mogu očekivati probleme sa takvom opremom.

 

Slika 12: Na osnovu definisane imunosti određenih uređaja na elektromagnetska polja, moguće je predvideti mogućnost njihovog smetanja u prostorijama koje su neposredno uz DTS.

Iz navedenih podataka se vidi da i kod očekivanog radnog režima DTS postoje prostori u njenoj neposrednoj okolini u kojima je bitno povećan rizik od magnetskog polja.

 

Slika 13: Stanari u neposrednom susedstvu DTS su izloženi magnetskim poljima čije vrednosti su više od graničnih vrednosti definisanih u nekim zemljama, značajno viši od prosečnih vrednosti u stanovima i kancelarijama u Evropi i viši od imunosti nekih elektronskih uređaja koji se sve ćešće koriste u stanovima.

 

Postoji jedan poseban slučaj u vezi sa DTS koji ima veliki značaj. To su kratki spojevi. Oni su veoma retki, ali zbog mogućih posledica moraju biti analizirani. Prilikom kratkog spoja, kako je to pokazano na slici 11, struje u nisko-naponskim vodovima dostižu vrednosti i do 26 kA (630 kVA). Ovakva struja kratkog spoja, gde je vreme dostizanja maksimalne vrednosti oko 0.00001s, na udaljenosti od 5 m stvara brzinu promene magnetskog polja od oko 0.83 kA/m/s, tj. brzinu promene magnetske indukcije od oko 104 T/s. Obzirom da ukupno trajanje struje kratkog spoja meri hiljaditim delovima sekunde, energija elektromagnetskog tranzijenta koje se pri tome izrači je mala. Ona je nedovoljna da izazove termička oštećenja u ljudskom organizmu. Oštećenja se mogu očekivati u elektronskim uređajima jer u ovakvim slučajevima energija tranzijenta nije presudna, već do izražaja dolazi brzina kojom tranzijent dostiže svoju najveću vrednost. Što je brzina veća (trajanje rasta kraće) to se indukuju viši naponi u elektronskim kolima uređaja koji su eksponirani. Ovako dobijeni indukovani naponi, koji su visoki u odnosu na radne napone, mogu probiti izolaciju i izazvati kratke spojeve koji će dovesti do kvarova ili uništenja uređaja. Ovaj problem nije bio izražen kod starijih tehnologija jer su radni naponi u električnim kolima uređaja koji se koriste u domaćinstvima bili reda više desetina volti. U najnovijim tehnološkim rešenjima radni naponi u kolima za elektronsku regulaciju uređaja su reda nekoliko volta sa tendencijom daljeg pada. To ukazuje da će vremenom ovaj problem biti sve izraženiji. Druga mogućnost je da u nekim uređajima indukovani naponi promene informaciju koja se procesira (na primer da umesto koda koji označava „0“, nastane kod koji označava „1“) i dovedu do neželjenih posledica.

 

Slika 14: Izračeni elektromagnetski tranzijent, traje delić sekunde, ali može da nanese veliku štetu blokirajući ili kvareći elektronske uređaje. Domet elektromagnetskog tranzijenta je znatno veći od dometa magnetskog polja koji stvaraju električne struje u DTS u normalnom režimu rada.

 

Nivoi polja DTS u radnim i prelaznim režimima, te kratkom spoju bitno zavise od: ugrađene opreme, njenog rasporeda, rasporeda kablova i vodova, i kvalitete izvođačkih radova. Zbog toga je potrebno svaku DTS pre puštanja u rad definisati kao izvor elektromagnetskih polja.

Očekivane vrednosti magnetskog polja iz DTS su pre dvadeset godina smatrane kao zanemarljive u odnosu na nivo koji je smatran rizičnim po zdravlje. Danas to više nije slučaj. Očekivani nivi magnetskog polja u neposrednoj okolini DTS je viši od graničnog nivoa u nekim zemljama. Pre dvadeset godina elektronski implantanti u ljudski organizam su bili retkost, a danas ih je sve više. Korišćenje osetljive sofisticirane elektronske opreme za medicinsku dijagnostiku bilo je moguće samo u zdravstvenim ustanovama, danas ona sve više prodiru u stanove. Obavljanje poslova uz pomoć osetljive elektronske opreme u stanu, kao delatnosti kojom se obezbeđuje egzistencija je sve češća. To su sve razlozi koji ukazuju da treba promeniti odnos prema korisnicima prostora koji je neposredno uz DTS kako bi im se omogućilo da upravljaju rizicima kojima mogu biti izloženi.