2

Transportul i distribuia energiei electrice25

CAPITOLUL 1PROIECTAREA INSTALATIEI ELECTRICE DE Tratarea neutrului n reelele electrice

1.1. INTRODUCERE1.1.1. Definiii i fenomene de baz

Alegerea modului de tratare (legare) a neutrului transformatoarelor din reelele electrice de diferite tensiuni, care alctuiesc sistemul electroenergetic, constituie una din problemele de proiectare cele mai importante, pe de o parte datorit numrului mare de parametri care trebuie luai n considerare, iar pe de alt parte, n special datorit dificultii de obinere a unei formulri tehnico-economice corespunztoare, care s poat ngloba toi aceti parametri.Prin tratarea neutrului se urmrete ca n cazul punerii la pmnt a unei faze s se asigure lichidarea rapid i sigur a arcului electric ce ia natere n aceste cazuri, pentru a evita deconectarea liniei sau transformarea incidentului ntr-o avarie (scurtcircuit ntre dou sau trei faze i pmnt). Prin urmare tratarea neutrului reelelor electrice constituie unul din factorii care condiioneaz sigurana n alimentarea cu energie electric a consumatorilor. Neutrul electric al unui sistem trifazat echilibrat de succesiune pozitiv corespunde centrului de greutate al triunghiului echilateral alctuit din tensiunile dintre faze (Uab, Ubc, Uca) (fig 1.1). ntr-o reea electric alimentat prin secundarul unui transformator cu conexiunea stea, de exemplu, acest neutru exist i definete cele trei tensiuni de faz reprezentate prin fazorii Va, Vb, Vc. El se poate verifica cu ajutorul montajului electric dat n figura 1.1,b. Dac cele trei lmpi cu incandescen sunt identice, atunci ele au la borne o tensiune de 230 V iar punctul lor comun se afl la potenialul neutrului electric N.

ab

Fig. 1.1. Definirea neutrului N pentru o reea trifazat.

Neutrul fizic este reprezentat prin punctul comun de conectare al nfurrilor unui generator legate n stea sau ale secundarului unui transformator legat n stea sau n zigzag. Acest neutru poate fi scos la borne sau nu, poate fi distribuit sau nu. Cnd este distribuit de el se leag un conductor neutru.Termenul de tratare a neutrului semnific de fapt o situaie mai general i are n vedere situaia neutrului i n cazul cnd ntre acesta i pmnt nu se interpune nici o impedan fizic.Din punct de vedere a situaiei relative a neutrului fa de pmnt, recomandrile Comisiei Electrotehnice Internaionale (CEI) prevd urmtoarele tipuri de reele (fig. 1.2): reele cu neutrul izolat; reele cu neutrul legat direct la pmnt (rigid - efectiv), prin rezisten sau prin reactan; reele cu neutrul tratat prin sistem rezonant (bobin de compensare).

a.b.c.

Fig.1.2. Situaii relative ale neutrului reelelor electrice fa de pmnt:a) reea cu neutrul izolat; b) reea cu neutrul legat; c) reea cu neutrul tratat prin sistem rezonant.

Se menioneaz c nu ntotdeauna neutrul reelei este accesibil. n aceste cazuri se creeaz un neutru artificial folosind transformatorul Bauch, bobina special pentru tratarea neutrului (BPN) sau nfurarea primar a unui transformator de servicii proprii (TSP).Independent de modul de tratare a neutrului, un fenomen foarte important n reelele electrice care poate s duc la ntreruperea n alimentarea cu energie electric a consumatorilor const n punerea la pmnt a unei faze, provocat de regul de conturnarea izolaiei liniei datorat supratensiunilor atmosferice sau interne. Fenomenele care se desfoar n continuare sunt dependente de tratarea neutrului i ele afecteaz mrimea potenialului neutrului reelei n raport cu pmntul, valoarea curentului de defect la pmnt i a tensiunilor fazei defecte respectiv a fazelor sntoase, durata de meninere a arcului electric prin care s-a realizat punerea la pmnt, condiiile de revenire la regimul normal de funcionare etc.Totodat, este necesar ca, la punerea la pmnt a unei faze, curentul de scurtcircuit monofazat ce apare s fie mai mic dect cel trifazat.Tratarea neutrului a fost o problem mult discutat n evoluia i dezvoltarea reelelor electrice datorit numeroilor factori ce trebuiesc luai n considerare la aplicarea uneia din soluii, precum i a implicaiilor pe care le atrage dup sine adoptarea acesteia.Dintre factorii ce trebuie luai n considerare din punct de vedere al reelei se pot meniona: mrimea curentului de defect; mrimea supratensiunilor; realizarea constructiv a liniei; localizarea selectiv a defectului; eliminarea automat a defectului;iar din punct de vedere al consumatorilor alimentai de aceasta: alimentarea fr ntrerupere; compatibilitatea cu alimentarea proceselor industriale aferente altor consumatori.La cele de mai sus trebuie adugat experiena de exploatare dobndit n timp i tradiia existent n acest domeniu.

1.1.2. Potenialul neutrului reelei n raport cu pmntul

Potenialul fazelor reelei poate fi msurat n raport cu neutrul reelei sau n raport cu pmntul. n primul caz tensiunile fazelor (Va, Vb, Vc) sunt furnizate de sursa de putere: generatorul sincron sau secundarul transformatorului de alimentare a reelei electrice. Aceste tensiuni sunt practic egale n amplitudine i asigur un sistem simetric de succesiune pozitiv. Pe de alt parte, potenialul neutrului n raport cu pmntul depinde de valoarea admitanelor fazelor liniei fa de pmnt , unde . n cazul n care reeaua este simetric iar regimul de funcionare este normal, cele trei admitane transversale sunt egale, deci sau i . Astfel, potenialul neutrului n raport cu pmntul este dat de relaia:

(1)Prin urmare, potenialul neutrului reelelor care funcioneaz n regim normal este nul (identic cu acela al pmntului, care este zero) indiferent de modul de tratare a neutrului (adic de valoarea impedanei ZN).

a. b.Fig. 1.3. Reea simetric cu neutrul tratat funcionnd n regim normal: a) evidenierea admitanelor liniei fa de pmnt; b) diagrama fazorial a tensiunilor fazelor fa de punctul neutru.

n realitate, din diverse cauze, potenialul punctului neutru al unei reele electrice este diferit de potenialul pmntului. Astfel, dac capacitile fa de pmnt ale fazelor i rezistenele de izolaie ale acestora nu sunt identice, atunci se creeaz o oarecare nesimetrie a reelei care se caracterizeaz printr-o deplasare a punctului neutru n raport cu pmntul.

Dac se consider punerea la pmnt a unei faze, de exemplu faza c (fig.1.4), admitana corespunztoare acelei faze devine nul iar potenialul neutrului n raport cu pmntul depinde de mrimea impedanei de tratare a neutrului Z. Dac aceast impedan are valoare mare sau nu exist (), atunci potenialul neutrului ia valoarea tensiunii de faz furnizate de sursa de putere iar dac impedana Z este mic sau nul potenialul neutrului are o valoare mic sau nul. n prima situaie tensiunile fazelor sntoase cresc la valoarea tensiunii ntre faze solicitnd izolaia reelei; n a doua, apare un curent mare de scurtcircuit care solicit cile de curent ale reelei.

Fig. 1.4. Schema echivalent a unei reele trifazat cu punere la pmnt monofazat.

Deci, n funcie de mrimea i caracterul impedanei ZN, punctul P (care reprezint potenialul pmntului) se poate deplasa n orice poziie n interiorul triunghiului abc, iar corespunztor potenialul lui N poate lua orice valoare ntre 0 i V. Aceeai situaie se poate ntmpla dac se consider , iar admitanele , , au valori diferite.Ca urmare se poate afirma c att n regim normal de funcionare, ct i n acela de defect monofazat provocat de o punere la pmnt a uneia dintre faze, potenialul neutrului nu este identic cu acela al pmntului.1.1.4. Aplicarea metodei componentelor simetrice la calculul curentului de punere la pmnt a unei faze

Defectul monofazat introduce o nesimetrie transversal a reelei electrice, a crei funcionare se poate analiza folosind metoda componentelor simetrice. n acest sens, reeaua real poate fi descompus n trei reele de secven: pozitiv, negativ i zero (Fig. 1.6).

La producerea unui defect monofazat, curenii de secven zero apar doar dac exist o cale de ntoarcere, adic, dac exist o conexiune fizic ntre punctul neutru i pmnt. Dac punctul neutru al reelei este tratat prin rezistor sau bobin, trebuie introdus o impedan n reeaua de secven zero n serie cu impedana de secven zero.

; ;

a.b.

c.

Fig. 1.6. Schema de principiu utilizat pentru calculul curentului de defect folosind metoda componentelor simetrice: a. Reprezentarea defectului; b. Conectarea reelelor de secven; c. Descompunerea sistemului de cureni capacitivi n componente de secven.

Pentru a echilibra reelele de secven, se definete, de asemenea, reeaua de secven negativ, care este de fapt reeaua de secven direct pasivizat.Ecuaiile dintre tensiunile de faz i cele de secven sunt:

Rezult:

cu meniunea c ecuaiile sunt raportate la faza c. Un sistem similar de ecuaii se poate scrie i pentru curei.

Cunoscnd faptul c, curenii de secven sunt egali, , curentul de defect se deduce din:

(2)

sau, dac se ia n considerare impedana de defect i cunoscnd c , expresia (2) devine:

(3)

unde: este tensiunea electromotoare corespunztoare seciunii cu defect, dar n lipsa defectului. Cu alte cuvinte, aceasta este tensiunea de faz a fazei c;

impedana echivalent a reelei de secven pozitiv, vzut de la locul defectului;

impedana echivalent a reelei de secven negativ, vzut de la locul defectului;

impedana echivalent a reelei de secven zero, vzut de la locul defectului.

Evident, una dintre cele mai importante probleme n calcularea curentului de defect este formarea reelelor de secven, dar n special cea de secven zero.

a.

b.

Fig. 1.7. Schema de calculul a curentului de defect monofazat, ntr-o reea de medie tensiune: a. Circuitul trifazat; b. Schema echivalent monofazat de secven zero.expresia (3), a curentului de defect, devine:

Pe baza acestei expresii se realizeaz schema echivalent din Figura 1.8. Aceast schem ne arat c, curentul de defect are dou componente: una datorat admitanei reelei fa de pmnt i una datorat admitanei prin care neutrul este legat la pmnt .

Fig. 1.8. Schema echivalent pentru calculul curentului de punere la pmnt monofazat.

1.1.5. Consideraii privind alegerea metodei de tratare a neutrului

Principalele elemente care determin alegerea unei soluii de tratare a neutrului reelelor electrice sunt: performanele cerute n materie de calitatea alimentrii consumatorilor i de asigurare a continuitii alimentrii acestora; posibilitatea extinderii reelei; caracteristicile reelei i echipamentelor:natura reelei n cauz (reea aerian, n cablu sau mixt), structura reelei, gradul de mbtrnire a izolaiei, valoarea curenilor de defect admisibili, condiiile de mediu n care funcioneaz liniile electrice aeriene: sigurana n exploatare; valorile supratensiunilor i a curenilor de defect care pot apare; posibilitatea realizrii unor sisteme de protecie selective i rapide sau a unor automatici corespunztoare; gradul de pregtire a personalului de ntreinere a instalaiilor (din circuitele primare i secundare); economicitatea soluiei i necesitatea realizrii unor tipuri de echipamente noi.

Supratensiunile tranzitorii i temporare de valori mari pot deteriora izolaiile echipamentelor, iar curenii de defect de valori mari pot conduce la tensiuni de atingere i de pas periculoase, peste valorile admise prin norme. De asemenea, dac curentul de alimentare a defectului depete valoarea de 3-5 A, arcul electric nu are condiii ntotdeauna de deionizare i de autostingere i se poate transforma defectul monofazat n defecte polifazate, avnd ca efect supratensionarea ntregii reele.Un alt element care contribuie n mod esenial la amplificarea consecinelor, l constituie duratele de eliminare a defectului i de separare a elementului defect. Aceste durate depind de modul ales de tratare a neutrului reelei i de proteciile i automatizrile utilizate, putnd fi de ordinul zecilor de minute i chiar orelor n cazul reelelor cu neutrul izolat sau tratat prin bobin de compensare sau de ordinul fraciunilor de secund sau cel mult de ordinul secundelor n cazul n care este posibil ca defectul s fie eliminat prin protecii i automatizri (n cazul reelelor cu neutru tratat prin impedane de valori relativ mici).Durata de eliminare a defectului este cu att mai important cu ct valorile supratensiunilor n reea sunt mai mari i cu ct izolaia echipamentelor are un nivel de inere mai cobort n raport cu tensiunea nominal a reelei sau cu ct aceast izolaie este mai mbtrnit. De asemenea, supunerea izolaiilor la supratensiuni tranzitorii i temporare de valori mari, pe timp ndelungat, conduce i la mbtrnirea prematur a acestora.Normele NTE impun tratarea neutrului reelelor electrice de medie tensiune n cazul n care curentul capacitiv la defect monofazat n reeaua legat galvanic depete valoarea de 10A atunci cnd nu sunt racordate galvanic la reea generatoare i atunci cnd se depete valoarea de 5A, cnd la aceast reea sunt racordate galvanic generatoare electrice.Tratarea neutrului nu are nici o influen asupra curenilor i tensiunilor n regim normal de funcionare a reelelor electrice care au o structur i o sarcin simetric. n cazul unor regimuri nesimetrice ns comportarea reelei este influenat de modul de tratare a neutrului. Curenii de defect, supratensiunile i tensiunile care rezult sunt influenate de modul de tratare a neutrului reelei, acestea avnd implicaii mai mici sau mai mari asupra dimensionrii echipamentelor i instalaiilor, securitii persoanelor i calitii alimentrii consumatorilor.Dublele puneri monofazate la pmnt, denumite pe scurt i defecte duble, sunt scurtcircuite monofazate la pmnt produse n locuri (puncte) distincte i pe faze diferite ale unei reele trifazate. n marea majoritate a cazurilor acestea se produc n reelele electrice cu neutrul izolat sau legat la pmnt printr-o bobin de compensare.1.2. REELE CU NEUTRUL IZOLAT

Din punct de vedere istoric, reelele au funcionat la nceput cu neutrul izolat. Pentru astfel de reele un defect pe o faz nu atrage imediat ntreruperea funcionrii reelei electrice, putndu-se funciona o perioad de timp pn la identificarea locului de defect i nlturarea defectului. Pe msur ce reelele s-au extins, tensiunea lor nominal a crescut i ca urmare au crescut i capacitile reelei fa de pmnt. Prezena capacitilor n reeaua electric permite un schimb de energie ntre faza defect i fazele sntoase, iar intensitatea curentului la locul de defect este cu att mai mare cu ct capacitile au valori mai ridicate, adic, cu ct reeaua electric, legat galvanic, este mai extins. Se consider reeaua cu neutrul izolat din figura 1.9. Capacitile liniei fa de pmnt s-au notat cu C0 i ele s-au presupus egale pentru fiecare faz iar cu Il,a, Il,b i Il,c curenii de sarcin; ei alctuiesc un sistem simetric. Acelai lucru se poate spune i despre curenii capacitivi de ncrcare a capacitilor naturale fa de pmnt, Ic,a, Ic,b, Ic,c. Ca urmare potenialul neutrului reelei VN va fi identic cu acela al pmntului.Dac una din faze ajunge la pmnt, spre exemplu faza c (fig. 1.9), att valorile tensiunilor ct i cele ale curenilor se modific.

Fig. 1.9. Reea cu neutrul izolat.

Se constat c n regim cu defect, neutrul N al transformatorului se va gsi fa de pmnt la tensiunea V care este chiar tensiunea fa de pmnt a fazei c n regim normal de funcionare.Astfel, considernd reeaua pasiv care prezint pe legtura de punere la pmnt -, tensiunea electromotoare V = Vc, potenialul bornei c devine practic egal cu cel al pmntului, iar neutrul reelei se deplaseaz n poziia N (fig. 1.10) avnd practic tensiunea V n raport cu pmntul. n realitate difer puin de acesta prin cderea de tensiune determinat de curenii capacitivi pe impedana fazei c a nfurrii transformatorului i a liniei.

Fig. 1.10. Diagrama fazorial a tensiunilor reelei din fig. 1.9.

n mod asemntor, tensiunea fazelor sntoase (a, b) se deplaseaz cu aceeai valoare fa de pmnt ajungnd la valorile Va i Vb. Ca valoare aceste tensiuni sunt egale cu , V fiind tensiunea de faz n regim normal de funcionare. Curenii care circul prin reeaua pasiv, datorai tensiunii V = Vc, se nchid prin capacitile fa de pmnt a fazelor liniei, prin nfurrile transformatorului i prin locul defectului (traseul acestor cureni s-a desenat cu linie ntrerupt n fig. 1.9). Aceti cureni sunt sinfazici i ncarc transformatorul cu o sarcin de secven zero, determinnd astfel o nesimetrie a tensiunilor i curenilor. Curenii care circul n reea la punerea la pmnt se determin suprapunnd peste aceti cureni de secven zero datorai tensiunii V, curenii capacitivi i curenii de sarcin de la regimul normal de funcionare. n continuare, pentru simplificarea explicaiei, se neglijeaz curenii de sarcin astfel nct va rezulta diagrama fazorial a curenilor n reea, care este prezentat n figura 9,a.

abcFig. 1.11. Situaia curenilor capacitivi nainte i dup punerea la pmnt a fazei c, obinerea curentului capacitiv de punere la pmnt. a. condiii normale de funcionare; b. situaia cu defect; c. compunerea curenilor capacitivi pe timpul defectului.

n fig. 1.11,b se prezint compunerea curenilor capacitivi de secven zero , determinai de tensiunea V, cu cei de la regimul normal de funcionare ( i ), obinndu-se astfel curenii capacitivi i de la regimul de punere la pmnt a fazei c.

Prin compunerea curenilor i se obine curentul de punere la pmnt astfel:

(4) unde Ic este curentul capacitiv al fazei n regim normal de funcionare. El are expresia:

(5)n care C0 este capacitatea de secven zero (fa de pmnt) a tuturor liniilor ce sunt conectate la secundarul transformatorului din staie.O exprimare mai exact a curentului de punere la pmnt i a tensiunilor fazelor sntoase se poate obine dac se folosete teoria componentelor simetrice. Neglijndu-se impedana de secven pozitiv Z n raport cu cea de secven zero, expresia curentului de defect devine:

Orientativ, pentru curentul de punere la pmnt se pot folosi i relaii aproximative, astfel:

[A], [A]unde U este tensiunea de serviciu a liniei (aprox. egal cu tensiunea nominal), exprimat n kV, iar L este lungimea liniilor reelei, exprimat n km.

n general se constat c valoarea curenilor capacitivi este mult mai mic dect cea a curenilor de sarcin ce trec prin liniile electrice, i ca urmare se poate considera c tensiunile de faz msurate fa de punctul neutru nu se modific semnificativ. n consecin, reeaua poate s funcioneze pe o perioad limitat de timp alimentnd consumatorii n condiii acceptabile dei una dintre faze este pus la pmnt.

Cu toate c tensiunile fazelor n raport cu punctul neutru N rmn aproximativ aceleai ca n funcionarea fr defect, potenialul fazelor fa de pmnt se modific; potenialul fa de pmnt al fazei puse la pmnt este nul, iar potenialul fazelor sntoase crete de ori, devenind egal cu tensiunea ntre faze. n plus la apariia punerii la pmnt a fazei se formeaz un arc electric prin care circul curentul capacitiv rezultant, arc ce se stinge la fiecare trecere prin zero a curentului. Totui, n funcie de intensitatea curentului, arcul electric se poate reaprinde dup fiecare trecere prin zero a curentului; aceste reaprinderi succesive conduc la aa-zisul arc intermitent care poate provoca supratensiuni periculoase pe fazele sntoase, atingndu-se valori 34 ori tensiunea de faz a reelei.Dac arcul electric intermitent i supratensiunile ce l nsoesc persist un numr mai mare de perioade este posibil ca izolaia reelei s fie strpuns, transformnd punerea la pmnt n scurtcircuit bifazat sau trifazat. Din acest motiv, trebuie luate msuri pentru protecia reelei n sensul evitrii arcului intermitent. Din cercetrile efectuate n Romnia s-a constatat c arcul electric intermitent apare atunci cnd intensitatea curentului la locul de defect depete 5-10 A, dar nu va fi mai mare de 30 A. Pentru valori mai mici dect 5 A arcul se stinge chiar de la prima trecere prin zero, astfel c reeaua poate s i reia funcionarea normal.Pe baza acestor constatri se poate aprecia c LEA cu tensiuni nominale pn la 35 kV pot funciona cu neutrul izolat. n schimb, reelele electrice subterane de 6-10 kV pot funciona cu neutrul izolat dac curentul la locul de defect nu depete 10A.Pentru a limita curentul de punere la pmnt n reelele electrice de medie tensiune cu neutrul izolat se practic separarea galvanic a liniilor prin secionarea barelor din staia de alimentare, fiecrei secii de bare revenindu-i un anumit numr de linii, respectiv o anumit lungime de linie conectat ntr-un nod. Prin aceasta se reuete s se asigure ncadrarea curentului capacitiv, respectiv curentului de punere la pmnt, n limitele admise.

Concluzii:Marele avantaj al reelelor electrice cu neutrul izolat const n faptul c prezint c la punerea la pmnt a unei faze, consumatorii simetrici rmn pe mai departe alimentai, nefiind obligatorie deconectarea imediat a liniei. Dezavantajul acestei metode de tratare a neutrului const n faptul c n cazul unei puneri la pmnt tensiunea fazelor sntoase crete cu (ajungnd la valoarea tensiunii ntre faze), ceea ce poate determina strpungerea izolaiei pe fazele sntoase. n plus, n cazul n care curentul capacitiv depete valorile admisibile, spaiul arcului electric nu se mai deionizeaz la trecerea prin zero a curentului, iar defectul devenind permanent (va persista pentru mai mult timp), determinnd apariia unor supratensiuni de 4-5 ori mai mari dect tensiunile de faz.

1.3. REELE CU NEUTRUL TRATAT PRIN BOBIN DE STINGERE

Probleme generale

Pentru limitarea curentului de punere la pmnt, n cadrul reelelor electrice se folosesc bobine de stingere de tip Petersen montate ntre neutrul transformatorului i pmnt. Aceast soluie se practic n reele electrice aeriene de medie tensiune sau la reele electrice subterane. Rolul bobinei de stingere este de a compensa curentul capacitiv de punere la pmnt al fazelor sntoase astfel nct arcul produs la locul de defect s nu fie stabil (s nu persiste).Bobina de stingere are n componen un miez de fier, iar reactana ei poate fi modificat fie prin schimbarea numrului de spire fie prin modificarea ntrefierului; se precizeaz faptul c n regim normal de funcionare, cnd potenialul neutrului este acelai cu potenialul pmntului, prin bobina de stingere nu circul nici un curent.Pentru determinarea curenilor suplimentari ce iau natere la punerea la pmnt a unei faze (spre exemplu c, fig. 1.12) se poate aplica teorema lui Thvenin, considerndu-se numai reeaua pasiv i tensiunea V aplicat la locul de punere la pmnt.

Fig. 1.12. Reea cu neutrul tratat prin bobin de stingere.Sub aciunea tensiunii V se creeaz doi cureni: Un curent capacitiv , corespunztor capacitilor liniei fa de pmnt. Aceti cureni se nchid prin capacitile fa de pmnt ale reelei i prin nfurrile transformatorului. i un curent inductiv IL, forat prin bobina de stingere i faza pus la pmnt.

Cei doi cureni, defazai fa de tensiunea V nainte, respectiv n urm, cu aproape 90, se suprapun la locul de punere la pmnt, obinndu-se un curent rezidual Ir (fig. 1.13):

(6)sau, neglijnd componentele active ale curentului, se obine:

(7)Relaia (7) s-a scris lund n considerare numai reactanele celor dou circuite.

Fig. 1.13. Diagrama fazorial a curenilor circuitelor reelei pasive din fig. 1.12.

Curentul rezidual prezint urmtoarele caracteristici: este mult mai mic dect curentul capacitiv de punere la pmnt, deci toate efectele acestuia vor fi mult diminuate; faza curentului rezidual este apropiat de faza tensiunii V, fapt ce va favoriza stingerea spontan a arcului electric stabilit la locul punerii la pmnt; datorit mbuntirii condiiilor de stingere, curentul rezidual poate lua valori mult mai mari (20 30 A), fr a exista pericolul de reaprindere a arcului.

Pentru a obine un avantaj maxim, adic un curent rezidual minim, bobina se va alege astfel nct curentul rezidual s fie nul, adic:

rezultnd

(8)

Relaia (8) exprim condiia de rezonan a circuitului paralel echivalent format de cele dou ramuri: bobina de stingere i capacitile de serviciu pe frecvena .

De remarcat faptul c, n realitate, datorit rezistenelor diferitelor elemente ale circuitului, nu se poate obine o compensare total a curentului capacitiv i ca urmare ntotdeauna .Problemele bobinei de stingere

Aspectele care prezint interes la tratarea neutrului prin bobina de stingere sunt: a) stabilirea valorii reactanei bobinei, b) construcia bobinei de stingere, c) legarea la reea a bobinei atunci cnd neutrul nu este accesibil.a) Valoarea reactanei bobinei XN se stabilete avndu-se n vedere regimul de avarie al reelei (punerea la pmnt a unei faze) i regimul normal de funcionare.

Din punctul de vedere al regimului de avarie se dorete ca curentul rezidual s aib o valoare ct mai mic, la limit chiar zero. Pentru aceasta este necesar ca curentul capacitiv de punere la pmnt s fie egal cu cel care circul prin bobin, adic , ceea ce reprezint condiia de rezonan paralel.

Dar, n regim normal de funcionare, din cauza inegalitii capacitilor fazelor, ndeosebi la LEA, depunerii neuniforme de murdrie pe izolatoare, montrii nesimetrice a transformatoarelor de msur, etc. se produce o uoar deplasare a potenialului neutrului fa de pmnt (surs de tensiune n circuitul serie; bobin - nfurri secundare transformator - capaciti homopolare linii) care va conduce la apariia unor cureni foarte mari n reea la conectarea bobinei de stingere acordat la rezonan. Din acest motiv valoarea reactanei bobinei XN se stabilete astfel nct curentul inductiv prin aceasta s nu compenseze total curentul capacitiv de punere la pmnt, adic (). Principial se poate funciona fie cu o subcompensare, adic , fie cu o supracompensare . n practic se prefer o supracompensare cu 10-15, deoarece n cazul n care s-ar adopta subcompensarea este posibil ca n exploatare, ca urmare a deconectrii unei linii alimentate din secumdatul transformatorului s se ajung la condiia de rezonan prin scderea reactanei capacitive totale a liniilor electrice. Nu la fel se pune problema n cazul reelelor subterane unde gradul de nesimetrie este foarte redus. n acest caz se poate funciona foarte aproape de rezonan.

b) Din punct de vedere constructiv, bobina de stingere este asemntoare cu un transformator monofazat, avnd nfurarea primar dispus pe un miez de fier introdus ntr-o cuv metalic i rcit cu ulei de transformator. Curentul care strbate bobina n timpul funcionrii acesteia este puin mai mare dect curentul de punere la pmnt al reelei electrice la care este montat bobina:Deoarece bobina funcioneaz un numr redus de ore, respectiv doar atunci cnd are loc o punere la pmnt aceasta nu ajunge practic s ating temperatura de regim staionar pentru care a fost construit. Din acest motiv, n funcie de durata ct se prevede s funcioneze reeaua cu punere la pmnt, se adopt pentru nfurarea bobinei o densitate de curent mult mai mare dect cea economic. Durata prevzut pentru funcionarea cu punere la pmnt depinde de modul de exploatare al reelei electrice; astfel, odat cu semnalizarea punerii la pmnt, semnalizare realizat chiar de curentul care trece prin bobin, o echip de specialiti se deplaseaz pe teren pentru remedierea defectului. n general, se admite funcionarea reelei cu punere la pmnt un interval ntre ore si 2 ore, n funcie de importana liniei, de zona traversat, de timpul necesar detectrii i nlturrii defectului. Dac defectul nu se poate nltura atunci reeaua se deconecteaz. Lungimea reelei electrice se poate modifica n timpul funcionrii, astfel c, pentru a modifica valoarea reactanei bobinei, poziia miezului este variabil, iar uneori nfurarea este prevzut cu prize (7...10 prize), ceea ce va permite modificarea curentului inductiv. Pe miezul bobinei este prevzut o nfurare suplimentar folosit pentru protecia prin relee. Ea va indica prezena unei componente de secven zero (homopolar) a curentului.c) n cazul n care neutrul transformatorului nu este accesibil (adic nfurrile acestuia sunt conectate n stea) este necesar s se foloseasc montaje speciale pentru compensarea curenilor capacitivi. Cu toate avantajele menionate, tratarea neutrului cu bobin de stingere nu este eficient n cazul reelelor extinse, ndeosebi a celor subterane cu pierderi active mari (cum sunt cele cu izolaie de PVC de 6 kV sau 10 kV) sau la puneri la pmnt cu impedan de defect mare.Dintre avantajele soluiei de tratare a neutrului cu bobin de stingere se pot meniona: dac pe o linie electric apare o punere la pmnt, protecia acesteia nu o deconecteaz ci numai semnalizeaz punerea la pmnt, linia funcionnd cu defect fie pn trece vrful de sarcin sau se iau alte msuri de alimentare a consumatorilor care ar fi afectai prin scoaterea de sub tensiune a liniei electrice. n Romnia se folosete doar parial tratarea neutrului prin bobin de stingere n reelele electrice de medie tensiune; elimin probabilitatea reaprinderii arcului electric dup stingerea acestuia la prima trecere prin zero a curentului i deci pericolul apariiei unor supratensiuni dispare; curentul la locul de defect (curentul rezidual) este redus, cca. cteva procente din valoarea curentului capacitiv al reelei, ameliorarea condiiilor de funcionare ale ntreruptoarelor n sensul c numrul de declanri este mult mai mic.Dezavantajele mai importante ale acestui sistem de tratare sunt: n cazul punerii la pmnt a unei faze tensiunea fazelor sntoase fa de pmnt cresc (pot crete) pn la valoarea tensiunii ntre faze, ceea ce impune ca izolaia s fie dimensionat pentru o tensiune de solicitare egal cu tensiunea ntre faze. n plus, spirele dinspre punctul neutru al nfurrii transformatorului trebuie s fie izolate pentru tensiunea de faz i nu apropiat de zero ca n cazul neutrului netratat, n timp ce spirele dinspre linie trebuie s fie dimensionate la valoarea tensiunii ntre faze. costul mrit al izolaiei i echipamentului aferent; transformarea din defect monofazat n defecte polifazate, dificulti n selectarea plecrii defecte (mai ales n situaia unor puneri la pmnt cu impedan mare de defect), complicarea instalaiilor de protecie prin relee.Bobina de stingere se monteaz n staii diferite astfel nct valoarea lor total s satisfac condiia impus la rezonan.Cap. 1.5. REELE CU NEUTRUL LEGAT EFECTIV

Pentru reelele electrice cu tensiuni nominale punctul neutru al unui sau mai multor transformatoare din fiecare staie de transformare se leag direct la pmnt printr-o legtur net, solid. n acest caz, orice punere la pmnt a unei faze reprezint un scurtcircuit monofazat care, avnd valori mari, determin acionarea proteciei prin relee i n consecin deconectarea circuitului avariat.Principalul avantaj al acestui sistem de tratare const n aceea c circuitul avariat este scos imediat din funciune, iar distrugerile cauzate de arcul electric sunt minime, respectiv scurtcircuitul monofazat nu se mai poate transforma ntr-un scurtcircuit bifazat sau trifazat cum era n cazul anterior.Dezavantajul const n faptul c orice punere la pmnt a unei faze determin scoaterea din funciune a circuitului respectiv.n plus, scurtcircuitul fiind nesimetric perturb instalaiile de telecomunicaii i semnalizri feroviare precum i transmisiile radiofonice i TV situate n vecintate, constituind principalul dezavantaj al legturii directe la pmnt.n regim permanent situaia este identic cu cea de la cazul reelei cu neutrul izolat.Dac una dintre faze (de exemplu, faza c) este pus la pmnt, valorile curenilor capacitivi i ai tensiunilor se modific.

Din figura 14 se observ c datorit apariiei arcului electric se formeaz dou circuite prin care circul curentul de scurtcircuit. Curenii care circul prin cele dou circuite i sunt determinai de reactanele de dispersie ale transformatorului, de impedanele liniei, respectiv ale cii de nchidere prin pmnt. Acestea avnd valori mici, curentul de punere la pmnt, denumit n acest caz curent de scurtcircuit, atinge valori mari i n consecin linia cu defect va fi deconectat de proteciile prin relee.

Fig. 14. Circulaia curentului de scurtcircuit monofazat ntr-o reea trifazatcu un nul legat rigid la pmnt i altul izolat.

ntruct capacitile liniei sunt mici, curentul capacitiv este redus i poate fi neglijat n continuare. Spre deosebire de cazul reelelor electrice cu neutrul izolat, n reelele electrice cu neutrul legat la pmnt, curentul de punere la pmnt (de scurtcircuit) are un pronunat caracter inductiv i determin cderi importante de tensiune.

Deoarece ntre neutrul N al transformatorului i pmnt exist o legtur metalic (rigid), potenialul N al transformatorului este inut rigid (riguros) la potenialul pmntului. Din acest motiv potenialul fazelor sntoase fa de pmnt rmn la valoarea tensiunii de faz, iar faza cu punere la pmnt este practic la potenialul pmntului.

Pornind de la expresia curentului monofazat de punere la pmnt:

i, prin faptul c exist o legtur rigid la pmnt, impedana legturii fiind , vom obine

sau

n plus, dac se neglijeaz admitanele capacitive ale liniilor, respectiv componenta curentului capacitiv de scurtcircuit i totodat se neglijeaz parametrii de secven zero ai liniei n raport cu cei ai transformatorului, rezult . Deci:

cu meniunea Din analiza ultimei relaii se constat c valoarea curentului de scurtcircuit depinde n principal de conexiunea nfurrilor transformatorului i de construcia miezului magnetic al acestuia.n majoritatea cazurilor scurtcircuitele monofazate sunt trectoare i pentru eliminarea efectelor lor se utilizeaz sistemele RAR (Reanclanare Automat Rapid) prin care, dup deconectarea defectului urmeaz o pauz de RAR i apoi linia se reconecteaz. Pauza de RAR trebuie s fie suficient de mare pentru a putea asigura stingerea arcului electric considerat trector, dar nu prea mare pentru a nu periclita sigurana reelei i stabilitatea sistemului. Deconectarea liniilor electrice poate s fie monofazat sau trifazat.Dac impedana de secven zero a transformatorului este mai mic dect impedana de secven pozitiv a reelei, atunci curentul se scurtcircuit monofazat devine mai mare dect curentul de scurtcircuit trifazat, pentru care sunt dimensionate toate aparatele de comutaie din reea.Din punct de vedere al tensiunilor pe faz, dac rezistena de legare la pmnt ar fi n mod ideal nul, n cazul punerii la pmnt a unei faze tensiunile fazelor sntoase fa de pmnt ar trebui s rmn neschimbat. n realitate, rezistena prizei de legare la pmnt, dei are o valoare foarte mic, produce o cdere de tensiune datorat intensitii foarte mai a curenilor de scurtcircuit monofazat. Ca urmare potenialul neutrului nu rmne egal cu zero ceea ce face ca tensiunile fazelor sntoase s creasc ntr-o oarecare msur. Din aceast cauz, se impune ca periodic s se fac verificarea prizei de pmnt deoarece nclzirea puternic a acesteia la trecerea curenilor de scurtcircuit monofazat provoac o cretere a rezistenei pmntului (prin coacere) i neutrul risc s fie legat la pmnt printr-o impedan ridicat, fr ca specialitii din exploatare s cunoasc acest lucru. Pentru a menine valoarea rezistenei se practic udarea pmntului din staie, caz n care rezistena va scdea.Pentru a obine o rezisten mic a prizei de pmnt de ordinul zecilor de ohmi se folosesc circa 100 electrozi, fiecare avnd o rezisten de 25...30 . n exploatare se vor avea n vedere dou lucruri: Conform recomandrilor CEI, la reelele electrice cu neutrul legat direct la pmnt, tensiunile fazelor sntoase nu trebuie s depeasc 0,8 din tensiunea ntre faze, n cazul unui scurtcircuit monofazat. n acelai timp, intensitatea curenilor de scurtcircuit monofazat nu trebuie s depeasc pe cea a curenilor de scurtcircuit trifazat.Respectarea acestor condiii impune un anumit raport ntre reactana de secven zero i cea de secven pozitiv a reelei electrice, determinate la locul de scurtcircuit:

o valoare corespunde condiiei

o valoare apare din considerentul c tensiunile i pe fazele sntoase s nu depeasc 0,8 din tensiunea ntre faze (nu apar supratensiuni pe fazele sntoase)

n practica de exploatare aceste condiii se realizeaz legnd direct la pmnt numai punctele neutre ale unora din transformatoare, celelalte rmnnd izolate. n general, se recomand ca n fiecare instalaie electric de nalt tensiune se existe cel puin un transformator cu neutrul legat direct la pmnt.

CAPITOLUL 3 ALEGEREA SI DESCRIEREA ECHIPAMENTELOR ELECTRICE DE TRATARE A NEUTRULUI INTR-O STATIE ELECTRICA DE 6kV

Punctul neutru al infasurarilor transformatoarelor de servicii interne sau a bobinelor trifazice de punct neutru (BPN) reprezinta un punct simetric fata de cele trei faze.In functie de pozitia acestui punct neutru fata de pamint,retelele de MT racordate la barele comune cu infasurarile TSP,sau BPN pot fi :a)-retele cu neutru izolat-la care neutrele nu au nici o legatura voita cu pamintul,solutia se accepta la retele la care curentul capacitiv nu depaseste valoarea de 10Ab)-retele cu neutrul legat la pamint-la care neutrul poate fi legat direct la pamint,s-au printr-o rezistenta de valoare mica.Aceste retele pot avea toate neutrele legate la pamint,sau numai o parte dintre ele.Solutia nu se intilneste in practica.c)-retele cu neutrul compensat-la care neutrele sunt legate la pamint prin bobine,cu o reactanta comparabila cu reactanta capacitiva a retelei.Acestea se numesc bobine de stingere .

T.S.I.BSRCILId

B.P.N.(TSI)REZISTORIRIdd)-retele cu neutru legat la pamint prin rezistenta

e)-retele la care neutrul este tratat cu bobina de stingere si rezistenta (tratare mixta a neutrului)Alegerea solutiei de tratare a neutrului retelei de MT are in vedere modul de comportare al acesteia la puneri la pamint.in functie de configuratia si structura sa.

3.1 Tratarea cu bobina de stingere:-avantaje : stingerea rapida a arcului electric de p.l.p. si prevenirea deteriorarii izolatiei si conductoarelor prin efectul termic reducerea curentului de p.l.p. corespunzator compensarii tensiuni de atingere si de pas,reduse la locul cu p.l.p. continuitate in alimentarea consumatorilor,atit la defecte trecatoare cit si la defecte persistente-dezavantaje: supratensiuni tranzitorii de comutatie mari tensiuni mari pe fazele sanatoase in cazul p.l.p. transformarea defectelor monofazate in defecte polifazate in peste 50% din p.l.p. costul crescut al izolatiei corespunzatoare tensiunilor mari care apar la retelele in cablu din PVC pierderi active mari in izolatii mentinerea in permanenta a unui acord la rezonanta a bobinelor de stingere,foarte greoi greutati in depistarea defectelor si a locului de defect. relee de protectie de tip Rpp sau Dpp cu selectivitate redusa in functionare si uzate din punct de vedere moralDatorita acestor dezavantaje si utilizarea de retele in cabluri de PVC a caror curenti capacitivi a crescut la peste 100 A,s-a impus trecerea la tratarea neutrului prin rezistenta de limitare.In aceasta situatie,orice punere la pamint este transformata in scurtcircuit monofazat,care este eliminat prin actionarea protectiilor homopolare ale echipamentelor.Descrierea functionarii bobinei de stingere:

Retelele (liniile) de MT reprezinta fata de pamint niste niste capacitati,fig.1,prin urmare curentul de punere la pamint in cazul unui defect este de natura capacitiva.Pentru a compensa efectele acestui curent de punere la pamint de natura capacitiva,neutrul retelei de MT,este legat la pamint prin intermediul unei bobine,numita bobina de stingere.Astfel la aparitia unui defect monofazat(punere la pamint),curentul inductiv care circula intre bobina si punctul de defect,neutralizeaza practic componenta capacitiva a curentului de defect(conducind la stingerea arcului electric la locul de defect).In lipsa compensarii neutrului,arcul electric ce ia nastere la locul de defect este intretinut de curentul capacitiv al fazelor sanatoase.Bobina de stingere se racordeaza la reteaua de MT ce se compenseaza, prin intermediul transformatorului de servicii interne ale statiei,intre nulul infasurarii de MT si pamint (daca curentul capacitiv al retelei de MT este mai mare decit curentul debitat de bobina de stingere existenta,atunci se procedeaza la folosirea a doua bobine de stingere legate in paralel pe neutrul TSI).Racordarea bobinei de stingere la borna de nul a TSI se realizeaza prin intermediul unui separator monopolar,numit separator de nul.Reactanta bobinei este reglabila,modificarea valorii acesteia realizindu-se prin deplasarea miezului magnetic in interiorul infasurarii proprii.In regim normal de functionare circuitul L-C format din inductanta bobinei si capacitatea retelei de MT trebuie sa fie in rezonanta,deci reactanta capacitiva a retelei si cea inductiva a bobinei trebuie sa fie aproximativ egale.Regimul de rezonanta al acestui circuit se obtine prin operatia de acordare a bobinei de stingere.In lipsa unui defect in reteaua de MT tensiunea la bornele bobinei de stingere este foarte mica in comparatie cu tensiunea retelei.Fata de aceasta tensiune se poate considera zero.Aceasta tensiune este determinata de asimetria capacitiva a retelei,avind valoarea in jur de citiva volti,determinind un curent foarte mic prin bobina,de circa 1 A.In cazul unei simple puneri la pamint(de exemplu caderea unui conductor de faza la pamint),la bornele bobinei de stingere apare tensiunea de faza.Aceasta tensiune determina prin bobina un curent.Acest curent fiind inductiv,este de sens contrar curentului electric de defect,care este capacitiv.Astfel prin locul de defect va trece numai curentul rezultant din diferenta dintre curentul capacitiv de defect si cel prin bobina.Alegerea acordului bobinei de stingere trebuie sa se faca astfel incit la aparitia unei puneri la pamint in retea arcul electric sa fie stins cu maximum de promtitudine si sa fie diminuate si alte efecte negative ce pot surveni in instalatii la ruperea unui conductor,sau la intreruperea unei faze. Rezultatele cele mai bune se obtin prin functionarea usor supracompensata a bobinei de stingere cu circa 5-10% din valoarea obtinuta la rezonanta.Functionarea bobinei de stingere la aparitia unei puneri la pamint este sesizata de ampermetrul,care indica curentul ce trece prin bobina si de kV-metrul care indica tensiunea pe bobina,este semnalizata optic si acustic.

Partile componente ale bobinei de stingere:

-bobina de stingere miezul magnetic mobil infasurarea electrica de baza radiatoare de racire infasurare electrica secundara pentru semnalizarea prezentei tensiunii pe bobina,cu tensiunea nominala de ,Un/100Vamplasata in partea superioara. transformatorul de curent,cu raportul de transformare In/5 A,acesta oferind posibilitatea masurarii curentului inductiv dat de bobina in timpul functionarii.Este plasat la partea superioara a bobinei,sub capacul cuvei.Din punct de vedere electric este racordat intre sfirsitul infasurarii de baza si izolatorul de legare la pamint. cuva bobinei izolatoarele de inalta tensiune pentru racordarea bobinei la TSI si la pamint izolatoarele de joasa tensiune la care se racordeaza infasurarea secundara de tensiune si transformatorul de curent conservatorul de ulei releul de gaze ansamblul motor-reductor pentru antrenarea miezului magnetic -indicator pozitie miez magnetic manivela pentru actionare manuala miezului magnetic panoul de acordare a bobinei de stingere.

3.2. Tratarea cu rezistor:-avantaje: nivelul supratensiunilor in caz de defect este mai redus se evita dublele puneri la pamint asigura izolarea rapida si eficace a instalatiei cu echipamentul defect,prin actionarea protectiilor permite utilizarea cablelor cu izolatie din PVC aplicabilitate universala la orice tip de retele prezinta independenta fata de lungimea retelei exploatare usoara fiabilitate ridicata

Dezavantaje: legarea la pamint de protectie impotriva accidentelor prin atingerea indirecta in P.T. la retelele in cablu si aeriene,necesita valori ale prizelor de pamint foarte reduse,de aceea este o lucrare laborioasa exista influiente negative asupra sistemelor de telecomunicatii circuitele de protectii sunt mai complexeFunctionarea rezistorului :In acest caz neutrul retelei de MT este legat la pamint prin intermediul unui rezistor,astfel ca orice defect monofazat din reteaua de MT,se transforma intr-un scurtcircuit monofazat,curentul de defect fiind limitat la valoarea maxima a curentului rezistorului (300,600,1000 A).Racordarea rezistorului se poate faceastfel:a.)-La podul de bare al trafo 110/mt se racordeaza o bobina pentru crearea punctului neutru(BPN), racordarea realizindu-se prin intermediul unui separator tripolar,numit separator de borna BPNBobina de punct neutru are conexiunea Zn,la borna de nul a acesteia racordindu-se rezistorul.Legatura dintre rezistor si BPN se realizeaza printr-un intreruptor(monopolar) si un separator(cazul retelelor tratate mixt) sau se poate realiza direct(cazul retelelor tratate numai cu rezistor).b.)racordarea rezistorului la punctul neutru al infasurarii de mt al TSI

Partile componente ale instalatiei rezistor-bobina punct neutru (BPN)

a.)-racordat la pod bare trafo Separatorul de borna al BPN (tip STEN-20 kV) Bobina de punct neutru BPN Rezistor Reductor de curent legat pe circuitul de nul intrare in rezistor (in serie cu rezistorul)-amplasat in cabina rezistorului,tip CIRS 100/5 A Reductor de curent legat pe circuitul de nul iesire din rezistor (in serie cu rezistorul)-amplasat in cabina rezistorului,tip CIRS 1000/5 . Reductor de tensiune legat in paralel cu rezistorul-amplasat in cabina rezistorului,tip TIRBO 10 kV/100 Vb.)-racordat la TSI Separatorul de nulal TSI (tip SMEN-20 kV) Rezistor Reductor de curent legat pe circuitul de nul intrare in rezistor (in serie cu rezistorul)-amplasat in cabina rezistorului,tip CIRS 100/5 A Reductor de curent legat pe circuitul de nul iesire din rezistor (in serie cu rezistorul)-amplasat in cabina rezistorului,tip CIRS 1000/5 .Reductor de tensiune legat in paralel cu rezistorul-amplasat in cabina rezistorului,tip TIRBO 10 kV/100 V

Compensarea curenilor capacitivi de punere la pmnt prin cureni inductivi furnizai de bobine de compensare se realizeaz n scopul limitrii curenilor de punere la pmnt i al stingerii arcului n locul punerii la pmnt.

N312LBCU3I3C10, C20, C30 - capacitile celor trei faze fa de pmnt;1/r0 - conductana reelei, determinat de pierderile de putere activ din izolaia reelei;1/RBC - conductana bobinei de compensare, determinat de pierderile de putere activ bobin; LBC - inductana bobinei de compensare.MTU0U1U2RpIBI1+ I2+I3C10C20C30r10r20r30IB - Ir0IB - Ir0I2I1Ir10Ir20Ir30RBCITFig. A.9.4.- Schema reelei cu compensarea curenilor capacitivi la o punere la pmnt. Schema de principiu a compensrii curenilor capacitivi de punere la pmnt este prezentat n figura A.9.4.

3.3. Alegerea parametrilor i a locului de montare a bobinei de stingereLa alegerea parametrilor i a locului de montare a bobinei de compensare trebuie s se in seama de configuraia reelei, de posibilitile de mprire pe sectoare n funcie de diversele manevre de comutaie posibile n reea, precum i de influena asupra liniilor de telecomunicaie. Puterea bobinei de compensare se alege innd seama de valoarea total a curentului capacitiv de punere la pmnt a ntregii reele existente

QB = Uf0 IC

Alegerea unei bobine cu o putere nominal QB mult mai mare dect puterea necesar poate duce la o folosire neraional a bobinei i la imposibilitatea realizrii acordului dorit. De asemenea, alegerea unei bobine cu rezerve mici de compensare poate duce la o funcionare a reelei n regim de subcompensare, n care caz este posibil apariia de tensiuni periculoase de deplasare a neutrului.Puterea bobinelor se alege astfel, nct curentul de compensare s permit realizarea unui acord pe ct posibil la rezonan.De exemplu, n reele de 6 i 10 kV cu curentul IC = 100150 A este indicat s fie montate dou bobine de compensare, care s aib puterile nominale - 175 i 350 kVA pentru 6 kV - 300 i 600 kVA pentru 10 kV.Se recomand montarea unei bobine de compensare de o putere mai mare numai n cazul n care curenii capacitivi ai reelei ating 200 A.n reelele de 35 kV, bobinele de compensare care depesc puterea de 500 kVA se aleg numai n cazul n care curentul total de punere la pmnt atinge valoarea de 100 A.

La alegerea numrului i a puterii bobinelor se va ine seama de posibilitatea secionrii reelei n punctul respectiv n regim normal sau n urma unei avarii n sectoare nelegate galvanic ntre ele, astfel nct n fiecare dintre acestea s se execute compensarea la rezonan a curentului capacitiv de punere la pmnt.n reelele la care distribuia energiei se face la tensiunea generatorului, conectarea bobinelor de compensare se poate face i la neutrul generatoarelor.n paralel cu bobina de compensare se va monta un descrctor cu rezisten variabil, n vederea proteciei mpotriva supratensiunilor ce pot aprea pe neutrul reelei la deconectarea generatorului sau a transformatorului, la neutrul crora poate fi montat bobina de stingere, ca urmare a apariiei unui scurtcircuit bifazat cu punere la pmnt pe LEA ce pleac din barele staiei, soldat cu declanarea tuturor LEA (este cazul schemelor simplificate cu 1-2 LEA).Descrctorul cu rezisten variabil se va monta dac valoarea supratensiunii atinge valoarea 3Uf0 , n reelele de 315 kV sau 2Uf0 , n reelele cu tensiunea nominal mai mare.Valoarea supratensiunii se determin cu relaia

undeIB este curentul maxim al bobinei de compensareIC - curentul capacitiv de punere la pmnt a barei (exclusiv liniile).

3.4. Alegerea transformatoarelor de for i a generatoarelor, la al cror punct neutruurmeaz a fi montat bobina de compensareO bobin de compensare n stare de funcionare reprezint o sarcin inductiv pentru transformatorul la neutrul cruia urmeaz s fie conectat.Pentru alegerea punctului neutru la care urmeaz s se conecteze bobina de stingere, trebuie s se in seama de urmtoarele dou aspectea) reactana homopolar a transformatorului trebuie s fie ct mai mic, astfel nct s nu reduc curentul furnizat de bobinb) curentul suplimentar provocat de bobin n nfurrile transformatorului nu trebuie s duc la o nclzire excesiv a acestuia.Conexiunea cea mai favorabil a transformatorului la care se racordeaz bobina de compensare este stea-triunghi. Dac transformatorul cu aceast conexiune servete pentru alimentarea reelei, puterea bobinei poate atinge pn la 50% din puterea nominal a acestuia, fr ca nclzirea provocat de trecerea curentului suplimentar s fie periculoas.Dac transformatorul cu aceast conexiune servete numai pentru conectarea bobinei (ca transformator auxiliar de creare a punctului neutru), puterea lui trebuie s fie egal cu cea a bobinei. De la un asemenea transformator se mai poate preleva i o sarcin util de cel mult 50% din puterea lui, fr supranclziri periculoase.Aceleai condiii se aplic i la transformatoarele care au bobinajul cu conexiune zig-zag. Deoarece reactana de secven zero a nfsurrii zig-zag este chiar mai mic dect cea de scurtcircuit, ea se folosete pentru bobine de creare a punctului neutru.La transformatoarele cu conexiune stea-stea i cu circulaie forat a fluxului de secven zero (miez cu trei coloane), se admite conectarea unei bobine de compensare avnd o putere de maximum 20% din puterea nominal a transformatorului. Nu se admite conectarea bobinelor la transformatoare cu conexiuni stea-stea cu circulaie liber a fluxului de secven zero (miez cu cinci coloane sau grupuri de transformatoare monofazate), din cauza reactanei de secven zero ridicate a acestora.La transformatoarele stea-stea, stea-triunghi se admite conectarea unei bobine de compensare cu o putere egal cu puterea nfurrii n triunghi, dac aceasta nu este ncrcat cu o sarcin exterioar.

3.5. Scheme de conectare

Bobinele de compensare se conecteaz la neutrul transformatorului sau al generatorului, prin separator. Nu se admite conectarea bobinei de stingere la bara de nul prin ntreruptor.Transformatorul auxiliar pentru crearea punctului neutru se va conecta la bare prin ntreruptor.La punerea sub tensiune se va avea grij s se conecteze mai nti transformatorul auxiliar, apoi bobina. La scoaterea de sub tensiune se procedeaz invers.Nu se admit scheme de comutaie care unteaz pentru scurt timp bobinele de compensare sau care creaz o component activ a curentului de punere la pmnt.Transformatorul de curent conectat n circuitul bobinei de compensare se alege pentru un curent nominal mai mare cu 1015 % fa de cel mai mare curent de compensare al bobinei.n cazul deconectrii de la reea a unui generator sau compensator sincron pe timp ndelungat (revizie periodic sau reparaie capital), n schema de conectare a bobinelor de compensare trebuie s fie prevzut posibilitatea de trcere de pe neutrul unui generator pe neutrul altui generator.Prezena pe neutru a unei t.e.m. de armonic 3 (care n cazuri speciale atinge 5 % din tensiunea de faz la 50 Hz) nu are practic importan n compensarea curentului capacitiv. Se poate adopta sistemul de automatizare de conectarea automat a unui rezistor n paralel cu bobina de compensare pentru selectarea i declanarea defectelor monofazate permanente n cazul reelelor electrice cu neutrul tratat prin bobin de compensare. n figura de mai jos este prezentat schema de principiu de funcionare a soluiei.

NFig. A.9.5.- Schema de principiu de funcionare a soluiei de conectare automat a unui rezistor n paralel cu bobina de compensare.RNBC - Bobin de compensare;RN - Rezistor ce se conecteaz pe neutrul reelei; MTBC

Soluia const n principal n funcionarea reelei de medie tensiune n regim normal de durat cu neutrul tratat prin bobin de compensare n scopul eliminrii defectelor trectoare. Scopul conectrii automate a unui rezistor pe neutrul reelei, cu o temporizare t, n paralel cu bobina de compensare este selectarea i deconectarea defectelor cu simpl punere la pmnt a reelei dac acestea nu au fost eliminate anterior prin compensarea curenilor capacitivi de ctre bobin (n regimul BC). Dup identificarea i deconectarea liniei defecte este necesar s se revin la funcionarea normal n regim cu BC.

14