Curs 2

Protecia instalaiilor electroenergetice Curs nr. 2

2. CERINE IMPUSE PROTECIILOR ELECTRICE.

ECHIPAMENTE UTILIZATE N PROTECIA SISTEMELOR 2.1. Cerine impuse proteciilor electrice Cerinele impuse unui sistem de protecii electrice sunt de dou feluri:

A) Cerine funcionale care se refer la modul n care acest sistem i ndeplinete funciile; B) Cerine suplimentare care trateaz alte aspecte de funcionare.

A: CERINE FUNCIONALE A.1. RAPIDITATEA de aciune a proteciei Sistemul de protecii trebuie s fie capabil s elimine un defect ntr-un timp suficient de scurt pentru a limita efectele acestui defect. Cel mai important defect n sistemele electroenergetice este scurtcircuitul. Efectele acestui curent sunt: nclzirea cilor de curent, apariia forelor care acioneaz asupra cilor de curent, sudarea contactelor etc.

i

f

t Figura 2.1. Dependena de timp a nclzirii la apariia

curentului de scurtcircuit

Asigurarea rapiditii de aciune a proteciei n cazul defectelor urmrete:

meninerea stabilitii funcionrii n paralel a mainilor electrice legate la sistem; reducerea timpului ct consumatorii sunt alimentai cu tensiune sczut; reducerea defectelor provocate de curenii de scurtcircuit prin deconectarea rapid a prilor

avariate din instalaie, reducndu-se astfel att timpul ct i cheltuielile necesare pentru repararea elementelor avariate, prin efectul termic al curentului de scurtcircuit; mrirea eficacitii R.A.R. (reanclanare automat rapid).

1


Timpul de deconectare a avariei se compune din timpul de acionare al proteciei (0,01...0,02 s) i din timpul propriu de deconectare al ntreruptorului (0,03...0,06 s). A.2. SELECTIVITATEA proteciei reprezint proprietatea acesteia de a elimina numai zona efectuat de defect i numai pe aceasta. Deci, se dorete s se ntrerup alimentarea numai pentru acei consumatori care nu mai pot fi alimentai n condiiile defectului respectiv.

S considerm de exemplu o reea radial (fig. 2.2).

2

I0 S I1 I2 I3

TR K

Figura 2.2. Reea radial

Deschiderea unui ntreruptor I0, I1, I2 asigur eliminarea defectului. Selectivitatea proteciei este asigurat numai atunci cnd eliminarea defectului este fcut prin deschiderea ntreruptorului I2. Dac considerm o reea buclat (fig. 2.3). I4

S1 I1

Figura 2.3. Reea buclat

I2 I3

S2 A B

C

Defectul K poate fi eliminat prin deschiderea ntreruptoarelor I1 i I4. Dar n acest caz,

selectivitatea nu este asigurat pentru c ntrerupe alimentarea consumatorilor conectai n staia C. Selectivitatea proteciei se realizeaz atunci cnd se izoleaz defectul prin deschiderea

ntreruptoarelor I1 i I2. n funcie de principiul ei de funcionare protecia de baz poate avea: * selectivitate absolut (folosind informaii de la dou extremiti ale zonei protejate); * selectivitate relativ (folosind informaii de la o singur extremitate a zonei protejate).


A.3. SIGURANA N FUNCIONARE. Proteciile electrice sunt instalaii care se monteaz la punerea n funciune a sistemului i care rmn n stare de ateptare timp ndelungat pn n momentul apariiei unui defect.

n acest moment ele trebuie s fie capabile s acioneze n mod sigur. Sigurana unei protecii depinde de modul n care a fost calculat i proiectat i de calitatea echipamentelor din care este realizat. n scopul verificrii proteciilor, periodic, se fac teste ale acesteia prin alimentarea cu mrimea supravegheat din alte surse dect sistemul i prin ntreruperea ordinului de declanare. Pe perioada ncercrii, sistemul rmne fr funcia de protecie respectiv. Sistemele moderne de protecie sunt prevzute cu funcia de autotestare periodic respectiv. Sistemele moderne de protecie sunt prevzute cu funcia de autotestare periodic. Un alt aspect al siguranei n funcionare const n calitatea proteciei de anu aciona dect n condiiile de defect. Pe ct posibil, trebuie s se elimine orice funcionare intempestiv. A.4. SENSIBILITATEA PROTECIEI. Protecia trebuie s funcioneze la depirea mrimii normale de funcionare cu valori reduse. Teoretic, orice depire orict de mic a mrimii normale de funcionare ar trebui s conduc la funcionarea proteciei. n realitate acest lucru nu poate fi realizat. Sensibilitatea unei protecii este definit printr-un coeficient de sensibilitate:

pp

defsens I

Ik min= (2.1)

unde: Idef min = cel mai mic curent de defect care poate aprea n circuitul respectiv; Ipp = curentul de pornire al proteciei i este acel curent la care protecia.

Valoarea minim a coeficientului de sensibilitate este cuprins n funcie de tipul proteciei ntre 1,25 2,5. Cu ct coeficientul este mai mare cu att proiecia este mai bun. A.5. INSENSIBILITATEA LA STRUCTURA SISTEMULUI. Structura sistemului n care se gsete instalat sistemul de protecii se modific n mod continuu: se conecteaz se deconecteaz generatoarele; se conecteaz se deconecteaz consumatorii, linii electrice, transformatoarele etc. Funcionarea sistemului de protecie trebuie s asigure funcia de protecie indiferent de structura sistemului protejat. B: CERINE SUPLIMENTARE:

B1. CONSUM REDUS. n general, sistemul de protecii consum energie de la mrimea pe care o supravegheaz. Se dorete ca aceast energie s fie ct mai mic.

B2. INSENSIBILITATEA LA CONDIIILE DE MEDIU. Sistemul nu trebuie s fie

influenat de temperatur, presiune etc. (compatibilitatea cu mediul fizic) i nici de perturbaiile electromagnetice (compatibilitatea electromagnetic).

B3. ECONOMICITATE. Trebuie luat n considerare att valoarea intrinsec a sistemului de

protecie ct i cheltuielile de ntreinere a acestuia. B4. TIPIZAREA SUBANSAMBLELOR. Prin tipizare se asigur interschimbarea

echipamentelor. B5. CONFIGURARE UOAR. Un sistem de protecie trebuie s fie adaptabil cu uurin

la sistemul pe care l protejeaz.

3


2.2. Echipamente utilizate n protecia sistemelor Pentru protecia sistemelor de transport, distribuia i utilizarea energiei electrice s-au conceput i realizat echipamente specifice. Principiul de funcionare al acestora i caracteristicile lor depind n mod esenial de tipul elementului protejat i de caracterul mrimii mpotriva creia se asigur protecia. A: SIGURANELE FUZIBILE sunt elementele de protecie de joas tensiune i medie tensiune, asigurnd o protecie prin conectare direct n circuitul protejat. Realizeaz protecia mpotriva curenilor de scurtcircuit i a curenilor de suprasarcin mari. n general sunt eficiente mpotriva suprasarcinilor mici. Protecia se realizeaz prin nserierea unui element fuzibil calibrat pe circuitul principal; la creterea curentului se produce topirea elementului fuzibil conducnd astfel la ntreruperea circuitului. Mrimile nominale ale siguranei sunt: curentul, tensiunea nominal, puterea de rupere.

Principalele caracteristici ale siguranelor sunt: caracteristica de protecie (caract. timp curent) (fig. 2.4); caracteristica de limitare (fig. 2.5); caracteristica integralei Joule.

CAL

CLS

CLI

In I [A]

t [s] In

80

CLI

Figura 2.5. Caracteristica de limitare a siguranelor fuzibile

Ip [ACF]

Ie [A]

32 63

25 A

Figura 2.4. Caracteristica de protecie a siguranelor fuzibile

Caracteristica de protecie prezint dependena grafic ntre timpul de deconectare i curentul prezumat (presupus a circula n circuitul fr sigurane) fiind prezentat sub forma unei curbe, sau mai precis spus sub forma unei zone posibile de funcionare, limitat de curbe: CLS = curba limit superioar (curba limit la cald); CLI = curba limit inferioar (curba limit la rece).

n orice situaie zona posibil de funcionare a unei sigurane fuzibile se gsete sub

caracteristica adiabatic a liniei (CAL) circuitului n care este montat sigurana. Forma caracteristicii depinde n mod esenial de materialul fuzibilului i de mediul de

stingere. Ca material pentru fuzibil se poate utiliza argintul (Ag) pentru medie tensiune i pentru siguranele speciale; Cu, Al, aliaje de staniu i alte aliaje specifice pentru medie tensiune. Mediul de stingere cel mai utilizat este nisipul de cuar.

4


Caracteristica de limitare prezint dependena ntre curentul limitat i curentul de scurtcircuit prezumat. O siguran are efect limitator dac ntreruperea curentului se produce nainte de trecerea acestuia prin valoarea de lovitur (de oc). Este o caracteristic logaritmic.

Avantajele siguranelor fuzibile folosite ca elemente (echipamente) de protecie sunt: simple;

economice; au un gabarit redus. Dezavantajele sunt:

produc supratensiuni la deconectare; exist pericolul deconectrii monofazate i alimentrii nesimetrice a consumatorilor; deconectarea regimului de defect necesit nlocuirea elementelor fuzibile n aceast perioad,

consumatorii fiind deconectai (deconectarea se face numai la faa locului). Alegerea siguranelor se face n funcie de caracterul consumatorului: gI sigurane generale pentru alimentri industriale; aM sigurane pentru alimentarea

motoarelor; uR sigurane pentru protecia echipamentelor semiconductoare (funcioneaz i la sarcini mici); B sigurana care funcioneaz n medii explozive. B: DECLANATOARE sunt echipamente de protecie care acioneaz direct asupra mecanismului ntreruptoarelor comandnd deschiderea acestora atunci cnd se ndeplinete condiia de reglare. Exist diverse tipuri de declanatoare: declanatoare termice destinate s funcioneze mpotriva curenilor de suprasarcin mic,

avnd diferite principii de funcionare (discuri de inducie, elemente de fuziune etc.); declanatoare electrodinamice acioneaz mpotriva curenilor de scurtcircuit i a

curenilor de suprasarcin de valoare mare; declanatoare combinate sunt obinute prin combinarea unui declanator termic cu un

declanator electromagnetic, realiznd protecia att la suprasarcin ct i la scurtcircuit.

Caracteristicile de protecie ale declanatoarelor sunt: caracteristica dependent (fig. 2.6) declanator termic; caracteristica independent (fig. 2.7) declanator electromagnetic; caracteristica limitat dependent (fig. 2.8) declanator combinat.

5

declanatoare de minim tensiune supravegheaz valoarea tensiunii ntr-un circuit i d

comanda de deconectare atunci cnd valoarea acesteia scade sub o valoare limit.

t [s]

I [A]

t [s]

I [A]

CAL

It

t [s]

DE

I [A]

DT

DT declanator termic; DE declanator electromagnetic.

Figura 2.6. Caracteristica dependent

Figura 2.7. Caracteristica independent

Figura 2.7. Caracteristica limitat-dependent


C. SONDELE TERMICE asigur protecia motoarelor i a altor echipamente mpotriva supratensiunilor. n general, sunt formate de termorezistene plasate n locul a cror temperatur ne intereseaz s o controlm i un circuit electronic care comand deconectarea consumatorului respectiv atunci cnd valoarea rezistenei crete peste un anumit prag. D: TRANSFORMATOARE DE CURENT se folosesc n cazul instalaiilor de protecie, pentru conectarea nfurrilor de curent ale releelor sau a intrrilor de curent ale proteciilor la circuitul echipamentului protejat, obinndu-se astfel, mrimi secundare (cureni) de valoare proporional cu mrimile primare corespunztoare, asigurnd izolarea galvanic a circuitelor secundare de cele primare i obinerea unor valori normalizate ale curentului secundar, de 5 A sau 1A, pentru valoarea nominal a curentului primar.

Transformatoarele de curent de protecie funcioneaz: cu o bun precizie n cazul unor suprasarcini sau scurtcircuite n echipamentul protejat, cnd

valorile curenilor depesc cu mult valorile corespunztoare regimului nominal. Regimul normal de funcionare al Tc din protecii este regimul de scurtcircuit primar n echipamentul protejat; n cazul Tc utilizate n instalaiile de protecie rapide, regimul tranzitoriu al scurtcircuitului

influeneaz n mod esenial performanele proteciilor; nfurrile secundare al Tc pot fi conectate n diferite scheme de conexiuni pentru a permite

obinerea unor mrimi caracteristice diverselor tipuri de defecte posibile.

E. TRANSFORMATOARE DE TENSIUNE sunt folosite n instalaiile de protecie pentru conectarea nfurrilor de tensiune (sau a intrrilor de tensiune) ale releelor la circuitul echipamentului de protecie. Ele asigur separarea galvanic a circuitelor secundare de cele primare i permite obinerea unei tensiuni secundare normalizate de 100,100 3 sau sau 100/3 V, pentru valoarea nominal a tensiunii primare.

Pot fi: 1. TT inductive - folosite pentru msurarea tensiunilor medii. 2. TT capacitive - utilizate pentru msurarea tensiunilor echipamentului protejat cu tensiuni

mai mari sau egale cu 110 kV.

6

A.1. RAPIDITATEA de aciune a protecieiB: CERINE SUPLIMENTARE:

Curs 2

Documents

Transcript of Curs 2