Protecţia instalaţiilor de distribuţie la consumatori

Sistemele de protecţie asigură stabilitatea termică şi dinamică a conductoarelor, aparatelor şi receptoarelor la apariţia curenţilor de suprasarcină şi scurtcircuit. Protecţia la supracurenţi se realizează cu siguranţe fuzibile şi întrerupătoare automate cu relee sau declanşatoare termice şi electromagnetice.

În fig. 7.33 se prezintă câteva caracteristici de protecţie I(t) ale conductoarelor şi motoarelor electrice protejate de siguranţe fuzibile, relee termice şi respectiv electromagnetice.

Siguranţele fuzibile se realizează pentru protecţia la scurtcircuit având avatnajul economicităţii şi al limitării rapide a curentului.

Întrerupătoarele automate cu relee termice şi electromagnetice se folosesc pentru protecţia receptoarelor la suprasarcină şi respectiv la scurtcircuit având avantajul reglajului fin şi al repunerii rapide în funcţiune după acţionare. Întrerupătoarele automate sunt prevăzute în plus şi cu relee de tensiune minimă sau nulă care realizează protecţia la revenirea tensiunii.

Protecţia consumatorilor sau motoarelor electrice se realizează dacă (fig.7.33) caracteristicile I(t) ale acestora sunt deasupra celor corespunzătoare elementelor de protecţie. Alegerea sistemului de protecţie se face în funcţie de natura receptoarelor, de importanţa acestora, de distanţa până la punctul de racordare. Astfel:

- Pentru circuite şi coloane de lumină şi prize se folosesc siguranţe rapide care realizează protecţia şi la suprasarcini de valori mari care apar la depăşirea puterii admisibile a receptoarelor conectate;

- Pentru circuitele de lumină şi prize ale unor consumatori importanţi (bănci, muzee, etc) se prevăd întrerupătoare automate echipate cu relee termice şi electromagnetice care realizează separarea defectelor;

- Pentru circuitele de forţă ale motoarelor electrice se prevăd siguranţe fuzibile lente care suportă şocurile de curent la pornire şi respectiv relee termice pentru protecţia la suprasarcină;

- Pentru protecţia redresoarelor cu elemente semiconductoare se utilizează siguranţe ultrarapide;

- Pentru bateriile de condensatoare protecţia se realizează cu siguranţe fuzibile sau întrerupătătoare automate, în funcţie de importanţa consumatorului;

- Pentru coloanele generale ale consumatorilor importanţi sau de mare putere se utilizează întrerupătoare automate echipate cu relee.

Siguranţele fuzibile se prevăd în următoarele cazuri:

- Pentru coloanele generale ale micilor consumatori de categoria a III-a;

- Pentru tablourile de distribuţie cu o putere instalată P i ≥ 8 KW sau cu mai mult de cinci circuite alimentate direct din reţeaua de joasă tensiune;

- La ieşirea din contor, dacă lungimea coloanei este mai mare de 20 m şi în toate punctele în care secţiunea coloanei descreşte;

- Pentru circuitele şi coloanele racordate înaintea întrerupătorului general;

- Pentru circuitele secundare de comandă şi semnalizare.

Releele termice se folosesc pentru protecţia circuitelor şi coloanelor la siprasarcini de durată. Curentul de acţionare se poate regla la valoarea:

IRT=1,05÷1,2 IC (7.78)

Unde Ic este curentul de sarcină al circuitului sau curentul cerut al coloanei de alimentare.

Releele termice se pot regla în gama (0,6÷1)InRT.

Releele electromagnetice se utilizează pentru protecţia la scurtcircuit, curentul de acţionare reglându-se la vlaoarea:

1,2 ∙ I c≤ Iℜ≤4,5 I ad (7.79)

Pentru protecţia unei coloane şi respectiv la valoarea:

Iℜ≥1,2 ∙ I p (7.80)

Pentru protecţia mootoarelor.

În această relaţie IAD este curentul admisibil maxim pe coloană, iar Ip este curentul de pornire al motorului.

La motoarele electrice se prevede şi protecţia la tensiune minimă sau nulă.

7.5.1. Selectivitatea protecţiei în instalaţiile electrice

În reţelele de distribuţie la consumatori se utilizează un număr mare de aparate de protecţie, unele dintre ele fiind conectate în serie în sensul de distribuţie a energiei electrice. protecţia realizată trebuie să fie selectivă, adică să separe numai zona avariată.

Funcţionarea selectivă se obţine prin coordonarea corectă a caracteristicilor de protecţie ale aparatelor.

a. Selectivitatea realizată cu două siguranţe fuzibile F1 şi F2 (fig. 7.34, a), când curenţii nominali InF1>InF2 se obţine dacă sunt respectate condiţiile:

- Caracteristicile de protecţie ale celor două siguranţe fuzibile nu se întâlnesc sau se intersectează la o valoare mai mare decât curentul de scurtcircuit;

- Diferenţele de timp măsurate între cele două caracteristici la 10InF, 20InF şi 30InF au valorile indicare în fig. 7.34 a.

În mod practic , pentru siguranţele de acelaşi tip selectivitatea este asigurată dacă între curenţii nominali ai celor două siguranţe există o diferenţă de cel puţin două trepte, conform tabelului 7.1.

Tabelul 7.1

Tipul siguranţei

Poziţia în sensul

distribuţieiIntensitatea nominală a fuzibilului (A)

Cu filetAmonte

Aval

16

6

20

10

25

16

35

20

50

25

63

35

80

50

100

63

MPRAmonte

Aval

160

100

200

125

250

160

315

200

400

250

500

315

630

400

-

-

b. Selectivitatea relizată între două întrerupătoare automate Q1 şi Q2, având curenţii nominali In1 şi In2 este realizată în domeniul suprasarcinilor de către releele termice. La curenţi de scurcircuit cele două întrerupătoare acţionează simultan. Pentru obţinerea selectivităţii totale este necesară temporizarea releului electromagnetic al întrerupătorului 1 cu un timp Δt≥0,15 secunde (fig. 7.34, b) faţă de întrerupătorul Q2.

c. Selectivitatea realizată între un întrerupător automat Q şi o siguranţă fuzibilă F cu InF<IQ este asigurată dacă de cele două caracteristici nu se intersectează şi dacă se menţine o diferenţă de timp Δt≥0,4 secunde pentru curentul de scurtcircuit. dacă sigurnaţa fuzibilă are curentul nominal prea mare apare un triunghi de neselectivitate (fig.7.34 c).

d. Selectivitatea între o siguranţă fuzibilă şi un întrerupător automat (fig.7.34 d) se realizează dacă intersecţia celor două caracteristici se situează la uncurent I’ mai mare decât curentul de scurtcircuit după întrerupătorul automat Q sau dacă pentru I=ISC, diferenţa de timp între acţiunea celor două protecţii este mai mare ca 0,05 secunde.

Selectivitatea între o siguranţă fuzibilă şi un releu termic este dată de:

I nF≈3∙ IRT (7.82)

În cazul transformatoarelor de alimentare, protecţia instalaţiei de joasă tensiune trebuie corelată din punct de vedere al selectivităţii cu protecţia reţelei de înaltă tensiune, pe baza relaţiei:

I jt=U ¿

U jt

I ¿ (7.83)

Se obţine astfel, ccurentului aparatului de protecţie de înaltă tensiune raportat la joasă tensiune (Ijt). În acest fel se pot analiza caracteristicile de protecţie ale aparatelor de înaltă tensiune, luând ca referinţă caracteristicile corespunzătoare ale aparatelor de joasă tensiune.

Studiul protecţiei instalaţiilor electrice se termină cu alegerea aparatelor de protecţie şi comutare.