SCHEME DE CONEXIUNI PENTRU STAII ELECTRICE

Partea Electric a Centralelor

CURS 87. Criterii de alegere a aparatelor electrice7.3 Aspecte generale

Aparatele electrice alese trebuie s satisfac o serie de grupe de criterii tehnice, indicndu-se valorile necesare determinate de solicitrile din instalaii i valorile garantate de fabricani pentru toate aceste criterii.Principalele grupe de criterii tehnice pentru alegerea aparatelor electrice sunt:

condiii ambientale,

caracteristici constructive,

caracteristici de izolaie,

curent nominal,

frecven nominal,

comportarea n regim de scurtcircuit,

criterii specifice.

Criteriile tehnice de alegere a aparatelor electrice trebuie nsoite de criterii economice (investiii, costuri pentru ntreinere i reparaii etc.), precum i de criterii privind ncadrarea n mediul ambiant (mas, gabarit, aspect estetic, poluare etc.).

7.4 Condiii ambientale

7.2.1 Tipul constructive al instalaieiInstalaiile electrice pot fi interioare sau exterioare. De regul, pentru tensiuni nominale de peste 110 kV, majoritatea staiilor electrice clasice se realizeaz tip exterior. Instalaiile de tip interior sunt protejate mpotriva intemperiilor. n staiile interioare nu se recomand alegerea unor aparate cu volum mare de ulei, avnd n vedere riscul unor explozii i incendii care se pot produce n asemenea situaii.

7.2.2 AltitudineaDe regul, fabricanii de aparate garanteaz performanele de catalog pentru nlimi de funcionare a instalaiilor sub 1000 m. Pentru altitudini mai mari (de peste 1000 m), unele performane electrice i eventual, condiiile de stingere a arcului electric se nrutesc, constructorii de aparate indicnd coeficieni pentru corecia acestora.7.2.3 Condiiile climaticeSe refer la principalii factori meteorologici la care trebuie s reziste aparatele electrice (tabelul 7.1). Temperatura influeneaz condiiile de rcire i ncrcrile admisibile ale circuitelor; umiditatea i precipitaiile influeneaz comportarea izolaiei i stingerea arcului electric.

Tabelul 7.1

Condiii climatice la amplasarea instalaiilor electrice

Factori meteorologiciUMTip instalaie

interiorexterior

temperatura maxim(C+40+40

temperatura medie maxim(C+35+35

temperatura minim(C-5-30

umiditatea relativ a aerului%70100

presiunea vntuluiN/m2-700

viteza vntuluim/s-32-36

grosimea stratului de chiciurmm-*

* Grosimea stratului de chiciur difer n funcie de zona meteo n care se amplaseaz instalaia.

Observaie. Pentru condiii climatice deosebite (clim tropical, clim rece etc.), se pot comanda aparate cu protecii climatice speciale.

7.2.4 Gradul de poluareAcest criteriu se refer la poluarea atmosferei (produs de fum, praf, vapori ai unor substane chimice etc.) n zona n care se amplaseaz aparatele i este necesar a se cunoate pentru a evita conturnrile care pot solicita n mod periculos instalaiile electrice. Din punctul de vedere al gradului de poluare, PE 109 mparte zonele geografice n patru categorii (tabelul 7.2), pentru care se recomand lungimea liniei de fug necesar alegerii izolaiei externe a instalaiilor electrice.Pentru instalaiile electrice uzuale de tip exterior, nivelul de izolaie corespunde unui grad mai redus de poluare (I sau II).

Considerarea unor instalaii de tip interior poate aprea oportun pentru zone mai puternic poluate (n apropierea platformelor industriale, n zone marine etc.).

Tabelul 7.2Clasificarea zonelor de poluare

Nivel (grad) de poluare a zoneiLungimea specific a liniei de fug, cm/kV

I - slab1,6

II - mediu2,0

III - puternic2,5

IV - foarte puternic3,1

n instalaiile electrice de tip interior, izolaia aparatajului electric se alege pe baza considerentelor tehnico-economice, astfel:

izolaie pentru exterior, corespunztoare cel puin nivelului I de poluare, pentru cazurile n care cldirea este protejat mpotriva ptrunderii din exterior a impuritilor, prin etanare i presurizare interioar;

izolaie pentru interior (fr condiii impuse pentru linia de fug sau natura materialului izolant), n cazul n care se asigur prin climatizare o umiditate relativ a aerului sub limita de 65%, la +20(C.

7.5 Caracteristici constructiveSe refer la corespondena dintre caracteristicile constructive ale instalaiei electrice n care urmeaz a fi integrat aparatul electric i o serie de aspecte constructive ale acestuia.7.3.1 Tipul constructiv al aparatuluiEste determinat de tipul instalaiei n care se monteaz aparatul i se indic prin principiul de funcionare. Spre exemplu, atunci cnd se urmrete compactarea instalaiei se poate utiliza aparataj debroabil sau module compacte, cu izolare n aer sau n hexafluorur de sulf.

7.3.2 Numrul de poli sau uniti constructiveAcest criteriu se aplic de la caz la caz. Astfel, n cazul aparatelor de comutaie, numrul de poli se alege n concordan cu numrul de faze ale circuitului i specificul legturii respective. Transformatoarele de curent fiind de construcie monofazat, n majoritatea cazurilor se vor utiliza cte trei uniti monofazate pe circuit etc.

7.3.3 Destinaia (clasa) aparatuluiAcest criteriu se aplic la puine aparate. Spre exemplu, siguranele fuzibile se aleg pentru uz general sau pentru nsoirea unor alte aparate (de exemplu, transformatoare de tensiune).

7.6 Caracteristici ale izolaiei

Se refer la solicitrile la tensiune ale aparatelor n instalaiile electrice. De regul, se utilizeaz criteriile precizate n continuare.

7.4.1Tensiunea nominalTensiunea nominal (Un) este o mrime cu caracter reprezentativ, folosit pentru denumirea instalaiilor i ca mrime de referin, la care se raporteaz anumite caracteristici de funcionare.

La alegerea aparatelor electrice, trebuie ndeplinit condiia:

(7.1.)unde Un retea este tensiunea nominal a reelei. Valorile normate pentru reele cu trei conductoare sunt, de obicei, mrimile efective ntre faze i sunt indicate pentru punctul de livrare. Respectndu-se recomandarea general a Comisiei Electrotehnice Internaionale (CEI) ca, n aceeai ar, raportul ntre dou tensiuni nominale succesive s nu fie mai mic de cifra doi, n Romnia sunt standardizate urmtoarele tensiuni [58]:

pentru reele de curent alternativ (cu trei sau patru conductoare), a cror tensiune nominal este cuprins ntre 100 V i 1000 V (inclusiv) i echipamentul aferent au fost adoptate urmtoarele trepte, denumite de joas tensiune:

230/400 V, 400/690 V, 1000 V;

pentru reele trifazate de curent alternativ i echipamentul aferent de nalt tensiune au fost adoptate treptele prezentate n tabelul 7.3.Inegalitatea din relaia (7.1) se poate justifica pentru altitudini mai mari de 1000 m sau n cazul n care treapta de tensiune necesar nu face parte din nomenclatorul fabricilor constructoare de aparate electrice. Spre exemplu, n instalaiile cu tensiunea nominal 6 kV se pot folosi aparate cu tensiunea nominal 10kV.7.4.2 Tensiunea cea mai ridicat pentru echipamentLa alegerea aparatelor electrice, cea mai mare valoare a tensiunii ntre faze (UME) pentru care poate fi utilizat un echipament (tabelul 7.3) trebuie s ndeplineasc condiia:

(7.2.)unde UMS este tensiunea maxim de serviciu a reelei, respectiv, cea mai mare valoare efectiv a tensiunii ntre dou faze, definit ntr-un punct al reelei i la un moment dat, n condiii normale de exploatare.

Tabelul 7.3

Trepte de nalt tensiune standardizate n Romnia

Un [kV]6(*)1020110220400750

UME [kV]7,2(*)1224123245420765

(*) aceste valori nu trebuie utilizate pentru reele de distribuie public7.4.3 Nivelul de izolaieSe definete prin:

tensiunea nominal de inere la frecven industrial (Uf) pentru instalaii cu tensiuni UMe ( 300 kV sau tensiunea de inere la impuls de comutaie pentru instalaii cu UMe ( 300 kV; tensiunea nominal de inere la und de trsnet (Ui); lungimea specific a liniei de fug (care este determinat de zona de poluare n care se amplaseaz instalaia i deci se alege n corelaie cu condiiile ambientale).

La alegerea aparatelor electrice, trebuie ndeplinit condiia:

(7.3.)Valorile standardizate n ara noastr pentru categoriile de tensiuni precizate mai sus sunt date n tabelele 7.4 i 7.5. Alegerea valorilor din lista 1 sau 2 (tabelul 7.4) se face innd seama de gradul de expunere la supratensiuni, de modul de legare la pmnt a neutrului reelei i de tipul dispozitivelor de protecie utilizate mpotriva supratensiunilor. n situaiile n care se impune un grad ridicat de siguran n funcionare, se utilizeaz aparate corespunztoare listei 2 (conform PE 109).

Tabelul 7.4Niveluri de izolaie asociate celor mai ridicate tensiuni pentru echipament din domeniul medie tensiune

Tensiunea cea mai ridicat a echipamentului,

kVTensiunea nominal de inere la impuls de trsnet,

kVmaxTensiunea nominal de inere la frecven industrial, kV

Lista 1Lista 2

7,2406020

12607528

249512550

Tabelul 7.5

Niveluri de izolaie asociate celor mai ridicate tensiuni pentru echipament din domeniul (nalt( tensiune"

Tensiunea cea mai ridicat a

echipamentului

kVTensiuni nominale de inere

la impuls de trsnet,

kVmaxla impuls de comutaie,

kVmaxla frecven industrial,

kV

ABABAB

123550450(440)(360)230185

2451050950(750)(650)460395

4201425142510501050--

7872100210014251425--

Observaii:

coloanele A indic valorile utilizate pentru toate echipamentele, cu excepia transformatoarelor de putere;

coloanele B indic valorile utilizate pentru transformatoarele de putere;

valorile dintre paranteze de refer la instalaii la care studiul de coordonare a izolaiei indic posibilitatea apariiei unor supratensiuni de comutaie cu risc de defect mai mare de 10-4.7.7 Comportarea n regim de lung durat (curentul nominal)

Se calculeaz curentul maxim de durat( pe fiecare tip reprezentativ de circuit (generator, transformator de legtur, linii de consumator, linii de sistem etc.) i se aleg aparate care au curentul nominal garantat imediat superior.

n scopul facilitrii schimburilor comerciale ntre diveri parteneri, fabricanii utilizeaz iruri de numere normalizate, pentru stabilirea seriilor de cureni i puteri nominale (de catalog) ale echipamentelor electrice. Organizaia internaional de standardizare (ISO) recomand ca mod de realizare a irurilor normale de numere utilizarea unor multiplicatori, ca de exemplu:

multiplicatorul m10 = = 1,25 (formeaz irul de numere R10);

multiplicatorul m5 = = 1,6 (formeaz irul de numere R5).

Tabelul 7.6

iruri de numere normalizate utilizate pentru cureni i puteri nominale

R1011,251,622,53,15456,38

R51-1,6-2-4-6,3-

Observaii: aceste valori pot fi rotunjite; se admite multiplicarea valorilor cu 10n, n care n este un numr ntreg, pozitiv sau negativ.

Curentul maxim de durat (Imd) se stabilete n funcie de tipul circuitului. De exemplu:

circuitul de generator sau bloc generator-transformator: Imd este curentul nominal al generatorului;

circuitul de transformator: Imd este curentul nominal al transformatorului; circuitele de cupl: Imd se consider cel puin egal cu curentul celui mai mare circuit racordat la bare ;

linie de interconexiune: Imd este curentul de stabilitate termic a conductoarelor sau curentul rezultat din studiul circulaiei de puteri din sistem;

linie de alimentare: Imd este curentul maxim al ansamblului consumatorilor alimentai cu luarea n considerare a perspectivei lor de dezvoltare n anii urmtori.

( Pentru transformatoarele de curent se admite o suprancrcare n regim de lung durat de pn la 20% din valoarea curentului nominal.7.8 Frecvena nominal

Aparatele trebuie folosite n domeniul de frecvene indicat de fabrica constructoare.

7.9 Comportarea n regim de scurtcircuit

Pentru aparatele electrice nseriate pe circuit, comportarea n regim de scurtcircuit se analizeaz prin dou criterii reprezentative.

7.7.1 Stabilitatea electrodinamicPentru a asigura funcionarea fr deteriorri ale aparatelor, trebuie ca valoarea garantat de fabricant (Id) s fie mai mare dect curentul de oc, deci s fie ndeplinit condiia:

(kAmax(

(7.4.)

unde ioc este curentul de oc, respectiv valoarea maxim instantanee a curentului total de scurtcircuit, care se calculeaz cu relaia:

(kAmax(

(7.5.)n care koc este coeficientul de oc, iar Ipo este valoarea iniial a curentului periodic de scurtcircuit.

n cazul folosirii unor aparate cu efect limitator (de exemplu, sigurane fuzibile) se vor utiliza indicaiile fabricantului pentru calculul curentului de oc limitat.

7.7.2 Stabilitatea termicPentru a asigura funcionarea fr deteriorri ale aparatelor, trebuie ca valoarea garantat de fabricant pentru o solicitare cu durata de 1 secund (Ilimit t) trebuie s fie mai mare dect curentul echivalent termic (Iet), deci s fie ndeplinit condiia:

(kA(

(7.6.)Curentul echivalent termic se calculeaz cu relaia:

(kA(

(7.7.)n care:m este un coeficient care ine seama de influena componentei aperiodice asupra curentului de scurcircuit;n - coeficient care ine seama de varia(ia (n timp a componentei periodice a curentului de scurtcircuit;td - durata de deconectare a defectului (care, n absena altor date mai exacte, se poate alege de 1 secund).

7.10 Criterii specifice fiecrui tip de aparatPentru fiecare tip de aparat sunt valabile anumite criterii specifice, care vor fi prezentate n mod distinct.7.8.1 Criterii specifice pentru ntreruptoare Capacitatea de rupere la scurtcircuit

n aceast grup de criterii intr o serie de criterii, dintre care, pentru o prim alegere (orientativ) a ntreruptorului este necesar verificarea comportrii acestuia n condiii de scurtcircuit.

Capacitatea nominal de rupere la scurtcircuit reprezint cel mai mare curent de scurtcircuit (Ir) pe care ntreruptorul trebuie s fie capabil s-l ntrerup n condiiile de utilizare i funcionare prescrise, ntr-un circuit n care tensiunea de restabilire la frecvena reelei corespunde tensiunii nominale a ntreruptorului, iar tensiunea tranzitorie de restabilire corespunde valorii nominale indicate de constructor. n principal, trebuie verificat condiia:

(kA(

(7.8.). Capacitatea de nchidere pe scurtcircuit

Se verific prin condiia:

(kAmax(

(7.9.).De regul, aceast condiie coincide cu verificarea stabilitii electrodinamice a ntreruptorului.

Alte criterii pentru alegerea ntreruptoarelor

Pentru anumite cazuri particulare de comutaie sunt necesare verificri suplimentare referitoare la performanele ntreruptoarelor. Exemple n acest sens sunt: deconectarea scurtcircuitului apropiat de linie (defectul kilometric), ntreruperea curenilor mici inductivi, ntreruperea curenilor capacitivi, deconectarea defectului consecutiv, declanarea i anclanarea n opoziie de faz, deconectarea scurtcircuitului prin dubl punere la pmnt.7.8.2 Criterii specifice pentru separatoare Capacitatea de nchidere i de conectare

Garanii cu privire la capacitatea de rupere i de nchidere a separatoarelor trebuie cerute constructorului n urmtoarele cazuri:

pentru separatoarele care n lipsa unui ntreruptor sunt folosite la comutarea curenilor de mers n gol al transformatoarelor de for;

pentru separatoarele care trebuie s comute curenii de mers n gol ai unor LEA sau LEC;

pentru separatoarele care trebuie s comute curentul de magnetizare al transformatoarelor de tensiune. Sistemul de acionare

Se pot alege sisteme de acionare manuale sau mecanice (pneumatice, hidraulice, cu motor electric). Pentru separatoarele care pot ndeplini numai funcia de separare electric, de regul se alege acionarea manual. La separatoarele care sunt folosite i n cadrul manevrelor de comutaie, datorit rapiditii care poate fi necesar, se prefer acionarea mecanic. Pentru tensiuni nalte, acionarea este monofazat sau trifazat (la 110 kV exist ambele soluii, dar de la 220 kV n sus exist numai dispozitive de acionare monofazate, deoarece gabaritele sunt mai mari, puterile necesare de acionare sunt mai mari etc.). Cuitele de legare la pmnt se prevd cu dispozitive de acionare distincte.7.8.3 Criterii specifice pentru transformatoare de msurare de curent Curentul secundar nominal

Valoarea garantat poate fi 5 A sau 1 A (pentru tensiuni peste 220-400 kV, n situaiile cnd conductoarele circuitului secundar au lungimi mari). Valoarea necesar se calculeaz n funcie de valoarea primar necesar i de raportul nominal de transformare al transformatorului de curent. Numrul de nfurri secundare

Acesta este dependent de numrul de aparate pe care transformatorul de curent urmeaz s le alimenteze, precum i de valoarea ncrcrii circuitului pe care acesta se amplaseaz. De obicei, se prevede alimentare separat, de la nfurri secundare distincte, pentru urmtoarele categorii de receptoare:

aparate de msurare,

aparate de protecie i automatizare (exclusiv proteciile difereniale),

aparatele aferente fiecrei protecii difereniale n parte,

dispozitivele de acionare.

Clasa de precizie

Dintre aparatele care se conecteaz la o nfurare secundar a transformatorului de curent, cel care admite erori minime n alimentare determin alegerea clasei de precizie a nfurrii respective. Clasa de precizie este caracteristic fiecrei nfurri i se alege din oferta fabricanilor de aparate. Prescripiile de proiectare prevd, pentru cazurile uzuale:

clasa 0,2 pentru alimentarea aparatelor de laborator, a contoarelor de interconexiune cu alte ri;

clasa 0,5 pentru alimentarea celorlalte contoare;

clasa 1 pentru alimentarea aparatelor indicatoare i nregistratoare utilizate pentru evidene tehnice,

clasa P pentru alimentarea majoritii tipurilor de protecii.

Puterea secundar

Pentru fiecare nfurare secundar, puterea secundar necesar se calculeaz n funcie de aparatele racordate n secundarul transformatorului respectiv i se compar cu valoarea nominal garantat de fabricant. Alte caracteristici ale transformatoarelor de curent

Alegerea riguroas a transformatoarelor de curent presupune considerarea i a altor caracteristici, cum ar fi coeficientul de saturaie, conexiunea nfurrilor secundare, seciunea circuitului secundar etc. [3].

7.8.4 Criterii specifice transformatoarelor de msurare de tensiune Numrul de uniti componente i schema lor de conexiuni

n principal, alegerea se face n funcie de aparatele de msurare i de protecie care trebuie alimentate (fig. 7.1). Circuitele secundare sunt prevzute cu o legtur la pmnt pentru securitatea personalului i cu sigurane fuzibile pentru protecia transformatorului de tensiune i a conductoarelor n caz de scurtcircuit.

Fig. 7.1. Exemple de scheme de conexiuni ale transformatoarelor de tensiune

a - transformator bipolar conectat ntre dou faze; b - dou transformatoare monofazate

n montaj V, c - trei transformatoare monofazate cu o singur nfurare secundar; d - trei transformatoare monofazate cu dou nfurri secundare; e - transformator trifazat n stea cu trei coloane; f - transformator trifazat n stea cu cinci coloane

Observaie. Neutrele stelelor transformatoarelor de tensiune se leag obligatoriu la pmnt, din motive de protecie a muncii pentru personalul care lucreaz, citete, verific aparatele de msurare, proteciile i automatizrile alimentate de acestea.

Cele mai uzuale soluii sunt:

un transformator bipolar pentru msurarea tensiunii ntre faze;

dou transformatoare bipolare conectate n V, care pot msura toate cele trei tensiuni dintre faze;

un transformator monopolar (cu o singur born de nalt tensiune) care se folosete pentru msurarea tensiunii ntre o faz i pmnt;

trei transformatoare monopolare prevzute fiecare cu cte o nfurare de baz i una auxiliar.

De regul, pentru tensiuni Un ( 110 kV, se utilizeaz transformatoare de tip capacitiv (care sunt simbolizate n Romnia prin TECU sau TECH).

Tensiunea secundar nominal

De regul, valoarea necesar este egal cu valoarea garantat de fabricant; se va acorda atenie valorilor diferite pentru nfurri secundare diferite, dup cum urmeaz:

pentru nfurarea de baz:

100 V - pentru transformatoare bipolare,

V - pentru transformatoare monopolare;

pentru nfurarea auxiliar:

100/3 V - pentru cazul instalaiilor n care neutrul nu este efectiv legat la pmnt (Un ( 110 kV),

100 V - pentru instalaii n care neutrul este efectiv legat la pmnt.

Clasa de precizie

Alegerea acesteia se face n funcie de condiiile pe care le impun aparatele racordate n secundar.Clasa de precizie este caracteristic fiecrei nfurri i se alege din oferta fabricanilor de aparate. Prescripiile de proiectare prevd, pentru cazurile uzuale:

clasa 0,2 pentru alimentarea aparatelor de laborator, a contoarelor de interconexiune cu alte ri;

clasa 0,5 pentru alimentarea celorlalte contoare;

clasa 1 pentru alimentarea aparatelor indicatoare i nregistratoare utilizate pentru evidene tehnice,

clasa 0,5 pentru regulatoare de tensiune,

clasa 1 pentru proteciile care necesit o precizie mai mare n alimentare,

clasa 3P (sau 6P) pentru protecii. Puterea secundar

n mod normal, puterea secundar necesar se calculeaz n funcie de aparatele de msurare, proteciile, automatizrile racordate n secundarul transformatorului de tensiune respectiv i se compar cu valoarea nominal garantat de fabricant. Puterea limit termic

Dac transformatorul de tensiune este utilizat numai ca surs de energie (de exemplu, pentru alimentarea unor lmpi de semnalizare) i nu intereseaz erorile, sarcina cerut n secundar poate s depeasc puterea secundar nominal, dar nici ntr-un caz nu trebuie s fie mai mare dect puterea limit termic a nfurrii, precizat de fabricant.

Observaie: Transformatoarele de tensiune fiind aparate electrice conectate la reea n derivaie, ele nu sunt parcurse de curent de scurtcircuit dect dac scurtcircuitul are loc chiar n transformator. n aceste condiii nu se mai pune problema verificrii stabilitii lor la scurtcircuit.

nodul de reea n care sunt conectate reeaua distribuitorului de energie electric i reeaua clientului.

3/12

_1045219808.unknown

_1049991770.unknown

_1163238004.unknown

_1049534105.unknown

_1049734946.unknown

_1049132883.unknown

_946054336.unknown

_1045219807.unknown

_946054333.unknown

_946054335.unknown

_946054331.unknown

_946054330.unknown