Microsoft Word - 5protectiaretelelor2

INSTALATII DE AUTOMATIZARE SI PROTECTIE A INSTALATIILOR ENERGETICE

1

5.5. PROTECIA IMPOTRIVA SCURTCIRCUITELOR MONOFAZATE n RETELELE CU PUNCTUL NEUTRU LEGAT DIRECT LA PAMANT

Deteriorarea izolaiei fa de pmnt a unei faze constituie, n reelele cu punctul neutru legat direct la pmnt un scurtcircuit monofazat, care are ca urmare creterea importanta a curentului si scderea tensiunii pe faza respectiva. Rezulta, pe de o parte, ca reeaua trebuie protejata mpotriva unor asemenea defecte (care trebuie izolate), iar pe de alta parte, ca protecia maximala obinuita a liniei sesizeaz apariia scurtcircuitelor monofazate si deci constituie implicit o protecie mpotriva acestor defecte.

Totui, n general, n marea majoritate a cazurilor liniile electrice ale reelelor care funcioneaz cu punctul neutru legat direct la pmnt sunt prevzute cu o protecie speciala mpotriva defectelor nsoite de puneri la pmnt. Aceasta protecie speciala este necesara datorita sensibilitii insuficiente pe care o prezint, n cele mai multe cazuri, protecia maximala obinuita, fa de defectele monofazate.

Intr-adevr, dup cum se tie, curentul de scurtcircuit monofazat este adesea mai mic dect curenii de scurtcircuit bifazat si trifazat, iar protecia maximala obinuita, care trebuie reglata la valori superioare curentului de sarcina poate sa nu sesizeze asemenea defecte. Totodat, protecia speciala mpotriva scurtcircuitelor cu punere la pmnt este simpla, ieftina, sensibila si sigura; de aceea, ea este folosita pe scara larga.

Schema principala a acestei protecii, numita si protecie homopolara (denumire care nu este riguros tiinifica), este reprezentata n fig. 5.26.

Fig. 5.26. Schema de principiu a unei protecii maximale homopolare.

Ea consta de fapt dintr-o protecie maximala obinuita (compusa dintr-un releu maximal si unul de timp), alimentata de la: nfurrile secundare legate n paralel ale transformatoarelor de curent ale celor trei faze ale liniei protejate, care dup cum s-a artat n cap. 3 formeaz aa-numitul filtru de secvena homopolara.

Curentul care alimenteaz protecia reprezint suma curenilor de pe cele trei faze, adic tocmai curentul homopolar al liniei respective (mrit de trei ori).

Deci n funcionare normala (ca de altfel si n cazul scurtcircuitelor trifazate si bifazate), neexistnd curent homopolar, curentul care parcurge protecia este practic nul (exista doar un mic curent de dezechilibru datorit erorilor transformatoarelor de curent). Din acest motiv protecia poate fi reglata foarte sensibil, indiferent de valoarea curentului de sarcina, ceea ce constituie o mare calitate a ei. n practica protecia se regleaz la 40-60% din curentu1 nominal (dup cum s-a artat protecia maximala obinuita trebuia reglata la Ksig/Krev x Isarc)

Pentru alimentarea proteciei homopolare nu sunt necesare transformatoare de curent speciale, care sa formeze filtrul de secvena homopolara, ci pot fi folosite transformatoare care alimenteaz celelalte protecii (sau aparate de msurat) care se leag apoi n paralel. Montaju1 cel mai frecvent folosit este cel reprezentat n fig. 5.27. Protecia mpotriva defectelor polifazate se


2

instaleaz doar pe doua faze (deoarece ntotdeauna cel puin una este parcursa de curentul de defect), iar transformatoarele de curent se leag n paralel n mod corespunztor, dup alimentarea releelor respective.

Fig. 5.27. Alimentarea proteciei maximale si a proteciei homopolare de la aceleai transformatoare de curent.

Ca si protecia mpotriva scurtcircuitelor polifazate, protecia homopolara poate fi netemporizat sau temporizata, n care caz principiul alegerii treptelor de timp este acelai ca si al proteciei maximale, timpii de acionare crescnd pe msura apropierii de surse. Trebuie menionat insa ca, pentru aceeai linie protecia homopolara are n general o temporizare mai mica dacit protecia maximala. Aceasta se explica prin faptul ca de obicei, chiar pentru linia cea mai deprtata de sursa, timpul proteciei maximale trebuie sa fie superior timpului proteciilor transformatoarelor din staia pe care o alimenteaz (cu excepia rarelor cazuri n care, prin reglajul de curent, ea este desensibilizata fa de defectele aprute dincolo de aceste transformatoare).

Protecia homopolara a aceleiai linii terminale insa, nesesiznd dacit defectele cu punere la pmnt din reeaua legata electric cu linia, nu trebuie sa aib un timp superior celui al proteciei transformatoarelor (care adesea au un timp destul de mare), ci poate fi netemporizat. Aceasta diferena intre temporizrile proteciilor maximala si homopolara se menine evident si pe celelalte linii, pe msura apropierii de sursa. ,

Posibilitatea realizrii unor timpi de acionare mai mici constituie al doilea avantaj (pe lng sensibilitate) al proteciei homopolare. Totodat, ca si n cazul proteciei maximale simple nedirecionale, domeniul de utilizare al proteciei homopolare simple (de curent) este limitat n general la reelele radiale alimentate de la un singur capt. Trebuie observat insa ca de fapt acest domeniu este mai restrns pentru protecia homopolara, deoarece locul punerii la pmnt este alimentat nu numai de sursele de energie ci si de toate transformatoarele al cror punct neutru este legat la pmnt.

Protecia homopolara se folosete de asemenea, cu bune rezultate n reelele alimentate din mai multe pari sau n cele buclate, dar n asemenea cazuri i se aduga un element direcional, ea devenind "protecie homopolara direcionala". Direcionarea proteciei homopolare face posibila folosirea acesteia n reelele de orice configuraie, datorita faptului ca elementul direcional permite acionarea numai n cazul cnd sensul puterii este de la bare spre linie. Acest sens este sesizat de un releu direcional, a crui bobina de curent este parcursa de curentul homopolar, iar bobina de


3

tensiune este alimentata de la nfurrile secundare nseriate ale transformatoarelor de tensiune ; prin legarea n felul acesta a transformatoarelor de tensiune se realizeaz aa-numitul montaj n triunghi deschis, la bornele cruia se culege tensiunea homopolara mrita de trei ori.

Schema de principiu a unei asemenea protecii este reprezentata n fig. 5.28, unde sunt notate si bornele polarizate ale releului direcional cum si legarea acestora la transformatoarele de msura.

Sensul cuplului care acioneaz asupra echipajului mobil al releului direcional este, ca la orice releu direcional, funcie de unghiul dintre vectorii tensiunii si curentului care i se aplica.

Dup cum se tie (subcap. 2.4), n cazul unui defect monofazat tensiunea pe faza defecta scade foarte mult (la locul defectului ea fiind chiar nula), deci suma tensiunilor fa de pmnt ale celor trei faze este un vector de sens contrar tensiunii pe faza defecta n funcionare normala. Pe de alta parte, curentul homopolar, a crui valoare ntreita reprezint chiar curentul pe faza defecta, fiind generat de tensiunea dintre aceasta faza si pmnt, este defazat n urma acesteia cu un unghi care depinde de caracteristicile reelei.

Deci, la orice linie, n cazul unui defect monofazat, unghiul dintre curentul homopolar si tensiunea homopolara este determinat si permite stabilirea locului defectului (spre linie sau spre bare). Acest lucru se observa cu uurina din fig. 5.29, unde se considera. un defect pe faza R, n imediata apropiere a proteciei (tensiunea pe faza R este nula.) si un unghi de scurtcircuit de 70 (corespunztor unei linii aeriene).

Fig. 5.28. Schema de principiu a proteciei homopolare direcionale.

Aplicndu-se releului direcional (conform polaritii sale) tensiunea -3Uo si curentul homopolar, unghiul dintre vectorii respectivi va fi de aproximativ 70. innd seama de unghiul n general mare (in special la reele aeriene) dintre aceste mrimi, releele direcionale folosite pentru proteciile homopolare sunt de tipul sin, adic. au cuplul de forma M = kUrIr sin (r+)

.


4

Fig. 5.29. Tensiunea homopolara si curentul homopolar n cazul unui scurtcircuit pe faza

5.6. Protecia mpotriva punerilor la pmnt n reele cu neutrul izolat sau compensate 5.6.1. Semnalizarea generala a punerilor la pmnt In cap. 2 au fost explicate pe larg fenomenele legate de punerea la pmnt a unei faze n

reelele cu neutrul izolat sau compensate (legate la pmnt prin bobina sau transformator de stingere). S-a artat ca n astfel de reele apariia. unei puneri la pmnt determina o modificare a tensiunilor fa de pmnt a tuturor fazelor si a punctului neutru a reelei, astfel: tensiunea fa de pmnt a fazei defecte devine nula, tensiunile fa de pmnt ale fazelor sntoase cresc devenind egale cu tensiunile intre faze iar punctul neutru, care nainte de defect avea potenialul pmntului, capata acum fa de acesta, o tensiune egala si de sens contrar cu tensiunea pe faza a fazei defecte.

Curenii de punere la pmnt, n general, nu au valori mari, comparabile cu curenii de scurtcircuit monofazat din reelele cu neutrul legat direct la pmnt (in cazul reelelor compensate curenii prin locul de defect pot fi redui la valori de civa amperi) si din acest motiv daca sunt ndeplinite condiiile impuse de prescripii privind stabilitatea termica a prizelor de pmnt si tensiunea de pas si de atingere - reelele cu neutrul izolat sau compensate pot funciona timp mai ndelungat cu o punere la pmnt.

Indiferent daca reeaua poate funciona timp mai ndelungat sau nu cu o punere la pmnt, n toate staiile sale (inclusiv n punctele de alimentare) pe toate seciile si sistemele de bare care pot funciona independent trebuie sa existe cel puin o schema de semnalizare generala a punerilor la pmnt. Dup cum se va vedea, dispozitivele de semnalizare indica numai faza din ntreaga reea legata electric la barele staiei respective pe care a aprut punerea la pmnt, fr a putea sa selecteze linia cu defect. Este totui important sa fie cunoscuta faza pe care s-a produs punerea la pmnt, chiar daca este trectoare. Daca punerile la pmnt apar n repetate rnduri pe acelai conductor se poate presupune ca este unul si acelai defect. La defectele ce apar la intervale scurte pe diferite faze se poate presupune ca va apare curnd o dubla punere la pmnt sau un scurtcircuit.

In fig. 5.31 sunt reprezentate diferite scheme folosite pentru semnalizarea generala (neselectiva) a punerilor la pmnt.

In schema din fig. 5.31, a, releul maximal de tensiune este excitat, n cazul unei puneri la pmnt, de o tensiune - apruta intre neutrul artificial format de legarea n stea a trei voltmetre si neutrul nfurrii de joasa tensiune a transformatorului de msura - proporionala cu tensiunea de deplasare a neutrului reelei si semnalizeaz (cel puin sonor) defectul; voltmetrul de pe faza cu punere la pmnt va arata zero iar tensiunile celorlalte doua voltmetre vor creste pn la valoarea tensiunilor intre faze.


5

Fig. 5.31. Diferite scheme folosite pentru semnalizarea generala a punerilor la pmnt.

In schema din fig. 5.31, b se folosesc n locul voltmetrelor relee minimale de tensiune (prevzute cu clapeta indicatoare de, funcionare sau sa excite fiecare un releu de semnalizare) .La apariia unei puneri la pmnt releul de pe faza defecta isi va nchide contactul si va semnaliza.

In schema din fig. 5.31, c se folosete un singur releu maximal de tensiune legat la bornele secundarului n triunghi deschis al transformatorului de tensiune. Releul este reglat sa acioneze la 30-60 V (in cazul n care nfurarea n triunghi este construita pentru 100 V tensiune homopolara la borne) . La apariia unei puneri la pmnt i se va aplica releului o tensiune homopolara de trei ori mai mare dect tensiunea pe faza a reelei respective iar releul va semnaliza indicnd numai apariia defectului fara a se cunoate faza. Pentru determinarea fazei cu defect este necesar si un voltmetru care, prin intermediul unui comutator, sa fie conectat pe rnd la cele trei faze.

Linia cu defect poate fi determinata fie prin acionarea la semnalizare sau declanare a proteciilor selective contra punerilor la pmnt - daca aceste protecii sunt instalate n staia respectiva - fie prin deconectarea manuala, pe rnd pentru puin timp, a tuturor liniilor staiei n cazul n care nu exista protecii selective; linia defecta este aceea la a crei deconectare se ntrerupe semnalizarea punerii la pmnt. Deconectarea manuala, succesiva a liniilor, pentru determinarea liniei cu punere la pmnt nu se folosete dect n cazul reelelor de ntindere mica si cu consumatori mai putin importani (care admit ntreruperi de scurta durata).

In cazul reelelor importante, cu consumatori care nu pot fi ntrerupi nici pentru scurt timp, pentru determinarea liniei cu punere la pmnt se instaleaz protecii mai complicate si mai scumpe care pot semnaliza sau declana selectiv linia cu punere la pmnt.

5.6.2. Protecii selective contra punerilor la pmnt. Proteciile folosite n reelele electrice pentru detectarea selectiva a punerilor la pmnt sunt

de tipuri speciale, principiile lor innd seama de particularitile acestui gen de defecte si n primul rnd de faptul ca valorile curenilor de punere la pmnt sunt n general mult mai mici dect


6

curenii normali de sarcina si, din acest motiv, nu pot fi sesizai de proteciile maximale de curent ale liniilor .

Datorita n special faptului ca acest curent de defect este mic, a fost nevoie de o protecie speciala, foarte sensibila si care totodat sa nu acioneze la cureni de sarcina. Se folosete n acest caz una din urmtoarele soluii :

- protecii maximale de curent homopolar ; - protecii homopolare direcionale ; - protecii cu relee sensibile la cureni homopolari de armonici superioare; - protecii de distanta.

Protecia contra punerilor la pmnt a liniilor cu ieiri n cablu Pe fiecare linie cu ieire n cablu trifazat se monteaz un singur transformator, format ,dintr-

un miez magnetic inelar pe care este dispusa nfurarea secundara si prin interiorul creia trece cablul protejat, care constituie nfurarea primara. Tensiunea electromotoare la bornele nfurrii secundare este proporionala cu fluxul rezultat din suma fluxurilor magnetice produse de curentul fiecrei faze a cablului. n regim normal si n cazul scurtcircuitelor bi - si trifazate, fluxul magnetic rezultat este nul si deci tensiunea electromotoare la bornele nfurrii secundare este nula. n cazul unei puneri la pmnt (sau a unui scurtcircuit monofazat) curentul de defect trecnd prin faza avariata, n miezul magnetic apare un flux care induce o tensiune electromotoare secundara, deci prin relee circula un curent de acionare.

Transformatoarele de curent de secvena homopolara inelare au o construcie simpla si sigura iar curenii lor de dezechilibru este foarte mic, determinat numai de nesimetria poziiei celor trei faze ale cablului n raport cu inelul magnetic, care nu este prea mare. n afara de aceasta, raportul de transformare al transformatorului nefiind influenat, ca la transformatoarele de curent obinuite, de curentul de sarcina al liniei, poate fi ales astfel incit sa corespunda unei sensibilitati cit mai mari.

La realizarea practica a proteciei homopolare cu transformatoare de curent inelare, cutia terminala a cablu1ui trebuie izolata fa de stelaju1 metalic pe care se fixeaz iar conductorul de legare la pmnt a cutiei terminale trebuie trecut prin interioru1 transformatoru1ui inelar (fig. 5.33).

Fig. 5.34

Aceste masuri sunt necesare pentru a se evita deconectarea neselectiva a unei linii, n cazul defectelor pe alta linie. Intr-adevr, curenii capacitivi ai ntregii reele vin spre locul defectului att prin mantaua cablului defect, cit si prin mantalele cablurilor sntoase ; realizndu-se n felul acesta legarea la pmnt a cutiei (si deci a mantalei), curenii din mantaua fiecrui cablu trec de doua ori, n sensuri inverse, prin interiorul inelu1ui si nu poate aprea un curent secundar fals.


7

Protecia contra punerilor la pmnt a liniilor aeriene. Pe fiecare linie cu ieire aeriana se monteaz. un filtru de curent cu secvena. homopolara 1

format din trei transformatoare de curent pe care se conecteaz un releu maximal de curent sensibil 2 (fig. 5.35)

Fig. 5.35

Temporizarea se realizeaz prin releul de timp 3 iar semnalizarea acionarii proteciei prin releul de semnalizare 4.

Dup cum se cunoate (v. cap. 3), n aceasta schema, prin releu circula cureni de defect numai n cazu1 punerilor la pmnt. n condiii normale, n cazu1 suprasarcinilor si al scurtcircuitelor tri i bifazate, prin releu circu1a numai curentul de dezechilibru determinat de deosebirile dintre caracteristicile transformatoarelor de curent.

Curentul de pornire al proteciei se alege, de asemenea din condiiile de sensibilitate si selectivitate date mai nainte insa lundu-se n considerare si curentul de dezechilibru care poate avea valoarea maxima fie la funcionarea cu sarcina maxima a liniei protejate, fie la apariia unui scurtcircuit exterior liniei protejate, concomitent cu o punere la pmnt, pe o alta linie, n care caz protecia trebuie sa rmn selectiva.

Realizarea sensibilitii proteciei cu transformatoare de curent obinuite cu care sunt prevzute liniile, alese pe baza curenilor de sarcina, ntimpn dificulti si datorita urmtoarelor cauze :

- raportul de transformare al transformatoarelor de curent fiind n general mare, curentul homopolar secundar care trebuie sa excite releul este foarte mic. Astfel, la o linie de 20 kV cu transformatoare de curent de 200/5 A, pentru un curent de punere la pmnt de 14 A (corespunztor unei reele aeriene de 250 km), curentul secundar care ar strbate releul ar fi de 0,35 A.

- pentru a aciona la asemenea cureni mici, releele trebuie sa aib un numr mare de spire, deci rezistenta foarte mare. Datorita rezistentei mari a releului care este conectat (v. fig. 5.35) n paralel cu toate cele trei transformatoare de curent, curentul din circuitul secundar al fazei defecte se distribuie parial n releu si parial n circuitele secundare ale celorlalte doua faze sntoase; n felul acesta, numai o parte a circuitului de defect excita releul.

In scopul mririi sensibilitii acestei scheme de protecie a liniilor ce pleac aerian, n unele tari se folosesc transformatoare de curent speciale, cu erori mai mici dect cele obinuite.

Exista si cazuri n care, pentru a folosi sensibilitatea mult mai mare a transformatoarelor inelare de curent homopolar, n unele staii cu plecri direct n linii aeriene, s-au montat cabluri n celula, pn la separatorul de linie, realiznd astfel protecii sensibile contra punerilor la pmnt.

5.7. PROTECIA DE DISTANTA 5.7.1. Generaliti Diferitele tipuri de protecii prezentate, au fiecare, dup cum s-a vzut, avantaje si

dezavantaje specifice, care determina domeniile lor de folosire (configuraiile reelelor la care se pot adapta mai bine).


8

De asemenea, la toate aceste protecii sensibilitatea si deci eficienta depind de valoarea curentului de scurtcircuit, respectiv de regimu1 de funcionare al sistemului energetic. n sfrit, trebuie menionat ca nici una dintre aceste protecii nu ndeplinete total - n orice regim si pentru orice configuraie - condiia menionata la nceput de a separa defectele cu att mai rapid cu cit ele se produc mai aproape de surse.

Protecia de distanta, care a fost introdusa nc acum 40 de ani, rspunde tocmai acestor condiii care nu au putut fi ndeplinite de proteciile, descrise pn aici si reprezint o protecie universala, care poate fi folosita n reelele de orice configuraie. n prezent aceasta este protecia cea mai larg folosita n reelele de 110 si 220 kV, si adesea n reelele cu tensiuni mai mici, n special n cazul unor configuraii complicate. n ultimii 10 ani s-au realizat progrese deosebite n perfecionarea acestui tip de protecie, ceea ce contribuie la o si mai larga folosire a ei.

Protecia de distanta rea1izata dup diferite principii, care vor fi analizate mai jos, comanda declanarea ntreruptorului liniei la care este instalata cu o temporizare care este cu att mai mare cu cit distanta pn la defect este mai mare. n trecut se foloseau protecii de distanta la care aceasta variaie a timpului n funcie de distanta era liniara. n fig. 5.48 este prezentata caracteristica de acionare a unei asemenea protecii, numita si caracteristica n panta.

Fig. 5.48 Caracteristica n panta a unei protecii de distanta

Fig. 5.49 Caracteristica n trepte a unei protecii de distanta

In prezent se folosesc insa aproape exclusiv protecii de distanta la care timpul de deconectare nu creste continuu cu distanta, ci n trepte (fig. 5.49). Aceasta caracteristica n trepte este superioara celei din fig. 5.48, deoarece permite o mai judicioasa ealonare a caracteristicilor proteciilor diferitelor linii dintr-o reea si duce n general la timpi de deconectare mai mici.

Dup cum se observa din fig. 5.49 un releu de distanta cu o asemenea caracteristica are mai muli timpi de acionare (de obicei trei sau patru), fiecare corespunznd unor anumite distante intre releu si defect, numite zone. Astfel, pentru o distanta mai mica dect 4, declanarea se produce rapid, la timpu1 t1; acesta se numete treapta I de timp a proteciei, iar distanta 4 zona I sau treapta I de distanta a acesteia. Un defect produs la o distanta mai mare dacit 4, dar mai mica dect l2 este deconectat la timpul t2 ; distanta l2 este zona a II-a sau treapta a II-a de distanta a proteciei, iar timpul t2 - treapta a II-a de timp. n mod similar se definesc treptele urmtoare de distanta si de timp. Uneori, n special n exploatare, se obinuiete a se defini drept zone ale proteciei de distanta nu lungimile hl1, hl2, hl3, hl4, ci poriunile 4, l2-l4, l3-12, 14-l3, n care defectele sunt deconectate la timpii t1, t2, t3, si t4.

Att treptele de distanta cit si cele de timp sunt, n general, reglabile. Ca si releele de alte tipuri, indiferent de principiul lor constructiv, releele de distanta prezint erori att n determinarea distantei pana la locul defectului, cit si n temporizarea acionarii, deci n realizarea caracteristicii ; eroarea n aprecierea distantei la releele n buna stare (in afara unor cazuri speciale, care vor fi analizate mai jos), nu depete n general 20%, iar erorile n realizarea temporizrii sunt de ordinul celor considerate posibile la toate releele de timp. De posibilitatea acestor erori trebuie sa se tina seama n alegerea caracteristicii proteciei. Teoretic, daca nu s-ar tine seama de erori, zona I (rapida) a oricrei protecii de distanta s-ar alege egala cu lungimea liniei protejate, ceea ce ar duce la deconectarea rapida a defectelor de pe orice poriune a liniei. Erorile posibile n aprecierea distantei


9

ar putea provoca insa o deconectare rapida si n cazul defectelor aprute pe alte linii, n imediata apropiere a barelor staiei de la celalalt capt al liniei protejate. Din acest motiv treapta I a proteciei de distanta reprezint de regula numai 80% din lungimea liniei protejate.

Cu toate aceste erori posibile (de care se tine seama la stabilirea reglajelor) , prin folosirea unor relee de distanta cu o caracteristica de funcionare de tipul celei din fig. 5.49 se poate realiza chiar n reelele cu configuraii complicate o protecie selectiva, cu timpi scuri de deconectare a defectelor din apropierea surselor. Aceasta, la care se adaug si faptul ca funcionarea proteciei de distanta (in special pentru linia proprie) este independenta de valoarea curentului de scurtcircuit si deci de regimul de funcionare, face ca ea sa fie mult superioara proteciilor descrise anterior si sa fie larg folosita.

In fig. 5.50 este reprezentat un exemplu de realizare a unei protecii selective si rapide, prin relee de distanta cu caracteristica n trepte, intr-o poriune de reea alimentata de la ambele capete. Pentru nelegerea diagramei, menionam (anticipnd asupra descrierii principiilor constructive) ca proteciile de distanta sunt direcionate. n cazu1 unui defect n punctul k1, deconectarea liniei defecte se produce rapid de la ambele capete. n cazul unui defect n punctul k2, ntreruptorul 5 (mai apropiat de locul defectului) va declana rapid, iar protecia intreruptoru1ui 2 va comanda declanarea cu treapta a II-a de timp. Deoarece, datorita erorilor posibile n determinarea distantei, treapta I se alege de 80% din lungimea liniei protejate, rezulta ca pe o poriune de 60% din linie defectele vor fi deconectate rapid de la ambele capete, n restul liniei deconectarea de la unul dintre capete producndu-se cu treapta a II-a.

Fig. 5.50. Diagramele de funcionare ale proteciilor de distanta intr-un sector de reea.

Din fig. 5.50, se observa de asemenea ca daca protecia sau intrerupatoru1 refuza sa funcioneze n cazu1 unui defect pe linie, declaneaz ntreruptorul liniei vecine care alimenteaz defectul, la comanda proteciei de distanta cu timpu1 treptelor a II-a sau a III-a, dup locul scurtcircuitului. Se observa deci ca protecia de distanta realizeaz att deconectarea rapida a defectelor de pe linia proprie, cit si deconectarea temporizata a defectelor de pe liniile alturate, care din diferite motive nu sunt deconectate prin ntreruptoarele proprii.

Protecia de distanta a unei linii este deci n acelai timp si o protecie de rezerva pentru elementele alturate ale reelei; dup cum se tie, pentru a se realiza si o rezerva a proteciilor liniilor alturate, sunt necesare doua sau chiar mai multe protecii maximale, care de altfel nu prezint aceeai selectivitate ca cele de distanta.

Coeficienii de sensibilitate ai proteciilor de distanta sunt mai buni dacit cei ai proteciilor maximale, n special pentru linia proprie si adesea si pentru cele alturate.


10

5.7.2. Principiile constructive ale proteciilor de distanta Exista mai multe principii constructive pe baza crora se realizeaz proteciile a cror

funcionare depinde de distanta pana la locul defectului. Una dintre cele mai rspndite protecii de distanta, folosita aproape exclusiv la noi n tara, este protecia de impedana.

Principiul de funcionare al unuia dintre cele mai simple relee de impedana (releul balana electromagnetica") este reprezentat n fig. 5.51

Fig. 5.51. Releu de impedana de tipul balana electromagnetica

Balana electromagnetica se compune de fapt din doua relee electromagnetice, ale cror armaturi mobile sunt fixate fiecare la cte un capt al unei prghii care se poate roti n juru1 unui ax; unu1 dintre relee este alimentat cu curentul secundar al liniei protejate iar celalalt cu tensiunea secundara de la transformatoarele de tensiune ale staiei. Forele exercitate asupra armaturilor acestor relee dau natere unor momente care acioneaz n sensuri opuse asupra prghiei. Releele fiind electromagnetice, momentul exercitat de releul alimentat de transformatorul de curent are expresia M I = kci2, iar cel alimentat de transformatoru1 de tensiune M u = kuU2. Dup cum se vede din figura momentul M u tinde sa tina deschise contactele releului de impedana, iar momentul M I tinde sa le nchid. Considernd (pentru simplificare) ca frecrile sunt neglijabile, se observa ca nchiderea contactelor si deci declanarea ntreruptorului liniei se produce cnd M I ~ M u. Deoarece i = ncI si u = nu U , condiia de declanare a liniei este

Raportul este insa egal (fig. 5.52) tocmai cu impedana buclei de scurt circuit, egala la rndul ei cu dublu1 impedanei pe faza a liniei, pana la defect. Dar impedana liniei este strict proporionala cu lungimea ei, deci raportul este o msura a distantei de la locul unde este msurat pana la scurtcircuit.

In concluzie, pentru orice scurtcircuit produs pe linie, la o distanta pentru care impedana este mai mica dect o va1oare stabilita (reglabila) Z" releul i nchide contactele si comanda declanarea scurtcircuitele produse la o distanta mai mare nu conduc la declanare. Se poate spune deci ca, dup cum releele maximale de curent compara curentul de defect cu o valoare reglata si comanda declanarea daca aceasta este depita, releele de impedana compara impedana liniei, pana la defect, cu o anumita impedana reglata si comanda declanarea daca impedana scade sub aceasta valoare.


11

Fig. 5.52. Mrimile care intervin n acionarea proteciei de distanta n cazul unui

scurt circuit pe linie.

Chiar din prezentarea aceasta sumara a proteciei de impedana rezulta calitatea ei principala aceea de a nu depinde de regimul de funcionare al reelei. Intr-adevr, n cazul funcionarii cu un numr mai mic de grupuri generatoare, de exemplu n perioada golului de noapte, pentru acelai punct de defect, curentul de scurtcircuit scade, dar si tensiunea la bornele staiei scade proporional, impedana pana la locul defectului rmnnd evident aceeai.

Un alt tip de releu de impedana, folosit din ce n ce mai mult n ultimii ani, este "balana electrica", a crei schema de alimentare (intr-una dintre variante) este reprezentata n fig. 5.53 ; tensiunea si curentul folosite pentru excitarea releului sunt n prealabil redresate. Aceasta soluie, folosita aproape exclusiv n construciile moderne de relee, permite eliminarea influentei defazajului dintre curent si tensiune asupra msurrii impedanei. Totodat (ceea ce este foarte important), prin redresarea tensiunii si a curentului se pot folosi relee de curent continuu (polarizate sau de alte tipuri) care au un consum foarte mic, ceea ce permite realizarea unei mari sensibiliti. De asemenea, vibraiile, care sunt greu de evitat total n curent alternativ, dispar si prin aceasta msurarea este mai exacta.

De la bornele rezistentei R, legata n paralel cu nfurarea secundara a transformatorului de curent, se culege o cdere de tensiune proporionala cu curentul de defect I. Folosirea cderii de tensiune si nu direct a curentului secundar, prezint, dup cum se va vedea mai jos, avantajul de a se putea efectua comutri n circuitele de curent.

Releul Z, de curent continuu este un releu polarizat care acioneaz nchizndu-si contactul pentru un anumit sens al curentului care-l strbate, meninndu-si contactul deschis pentru un sens contrar al curentului; curentul care-l strbate este I, Ii si va avea deci un sens sau altul dup cum I, este mai mare sau mai mic dect In.

Fig. 5.53. Schema de principiu a alimentarii releului tip ba1anta electrica.

Considernd si n acest caz frecrile neglijabile (ceea ce este admisibi1 data fiind marea sensibilitate a releului) si innd seama de faptul ca curenii I, si n sunt proporionali respectiv cu


12

modulele vectori1or I si U. Deci si pentru acest releu condiia de acionare este ca impedana msurat de la locul de instalare pana la defect sa fie mai mica dect o valoare data. Pornindu-se de la acelai principiu comun al "balanei electrice, n rea1izarea diferitelor protecii de distanta se folosesc diferite variante ale acesteia. Cea din fig. 5.53 este folosita la releele de distanta de fabricaie Siemens si ea exista n reelele noastre.

In fig. 5.54 este prezentata o alta schema de ba1anta electrica, n care releul Z care este de asemenea un releu polarizat este amplasat altfel, schema folosita n proteciile de distanta D110, D111 si n variantele mai moderne ale acestora D113 utilizate n sistemul nostru energetic. Condiia de acionare este aceea ca tensiunea redresata Ui sa fie mai mica dect tensiunea redresata Uu , pentru ca prin releul polarizat curentul sa aib sensul care provoac acionarea acestuia. Deoarece tensiunile Ui si Uu sunt respectiv proporionale cu vectorii I i U condiia de acionare a proteciei este aceeai Zl < Zr.

Din cele expuse rezulta ca acionarea releelor de impedana propriu-zise att n cazu1 balanei electromagnetice cat si a celei electrice este determinata de valoarea absoluta a impedanei pana la locul defectului unghiul acesteia neavnd nici o influenta; dup cum se va vedea mai jos cu aceleasi relee dar modificnd n mod corespunztor schema de alimentare a acestora se poate obine ca acionarea sa depind si de unghiul impedanei de defect.

Fig. 5.54. Alimentarea "balanei electrice" a proteciilor D110, D111.

5.7.3. Alimentarea releelor de msura a impedanei si diagramele de acionare ale acestora n planul Z

Intr-un sistem de coordonate avnd n abscisa rezistenta R si n ordonata reactana X, diagrama de funcionare a unui releu de impedana (fig. 5.55) este un cerc cu centrul n origine si cu raza egala cu impedana reglata Zr. Intr-adevr. pentru orice impedana pana la locul defectului mai mica n valoare absoluta dect Zr releul comanda declanarea iar pentru orice impedana mai mare dect Zr declanarea nu se produce. Deci cercul de raza Zr mparte planul Z n doua domenii: impedanele reprezentate prin vectori cu vrful n interiorul sau (indiferent de unghiul acestora) determina declanarea iar cele reprezentate prin vectori cu vrful n exterioru1 sau nu determina declanarea. n consecina zona din interiorul cercului este denumita zona de lucru a releului iar cea din afara sa zona de blocare. Menionam ca n general pentru analiza funcionarii proteciilor de distanta de orice tip (nu numai de impedana) se folosete reprezentarea diagramelor lor de funcionare n planu1 Z (de coordonate R si X).

In fig. 5.55 este reprezentata n planul Z (aa cum se obinuiete) si impedana caracteristica a liniei protejate printr-o dreapta care trece prin origine si face cu axa absciselor unghiul egal cu cel al impedanei liniei. Pentru orice scurtcircuit net pe linie impedana de la locul de instalare a releului pana n punctul defectului este reprezentata printr-un vector Z care are direcia acestei drepte si este cu att mai mare cu cit distanta pana la punctul de scurtcircuit este mai mare.

Din descrierea diferitelor tipuri constructive de relee de impedana si din diagrama de lucru din fig. 5.55 a rezultat ca funcionarea acestora este determinata de distanta pana la locul defectului, impedana buclei de scurtcircuit intre locul de instalare a releului si locul defectului fiind strict


13

proporionala cu aceasta distanta. Aceasta proporionalitate este insa valabila numai n cazul scurtcircuitelor directe, nete. n cazul scurtcircuitelor prin rezistenta de trecere, impedana buclei de scurtcircuit nu depinde exclusiv de caracteristicile liniei, ci si de valoarea acestei rezistente, deci nu mai constituie o msura a distantei.

Dup cum se tie, la liniile electrice si n special la cele aeriene majoritatea scurtcircuitelor nu sunt metalice ci prin arc electric. Deci, tocmai n majoritatea cazurilor, determinarea distantei de ctre releele de impedana este eronata. Rezistenta arcului electric care intervine n determinarea impedanei buclei de scurtcircuit nu are o valoare constanta, ci variaz cu lungimea acestuia si cu valoarea curentului de scurtcircuit. Efectul arcului electric asupra funcionarii proteciei de impedana este ilustrat n fig. 5.56 (folosindu-se diagrama de lucru a releului). Se observa ca datorita arcului electric, un defect produs pe linie la o distanta creia i-ar corespunde (in cazul unui defect net) impedana Zsc1 care ar provoca declanarea, fiind n zona de lucru a releului, este determinat n mod greit ca fiind situat la o distanta mai mare, creia ii corespunde impedana Zsc, situata n zona de blocare. Arcul electric are deci ca efect o micorare a zonei de acionare a releului de impedana (fata de cazul defectelor directe), micorare care depinde de rezistenta arcului electric si deci nu poate fi determinata precis.

Fig. 5.55. Diagrama de acionare a unui releu de impedana

LIPSA FIG

Fig. 5.56. Influenta arcului electric asupra acionarii releului de impedana: Zr - impedana reglata; Zsc impedana caracteristica; ZI - dreapta caracteristica a liniei; sc - unghi de scurtcircuit; l -

unghiul liniei.

Eliminarea erorii introduse de arcul electric n determinarea distantei pana la locul defectului si prin aceasta n funcionarea proteciilor de distanta reprezint deci o cerina eseniala. Solutia folosita n prezent aproape exclusiv pentru eliminarea acestor erori consta n realizarea unor relee numite de impedana mixta. Diagrama de acionare n planul Z a unui asemenea releu este tot un cerc, dar cu centrul deplasat din origine pe axa R (fig. 5.57)


14

Fig. 5.57. Diagrama de acionare a releului de impedana mixta.

In acest caz interiorul cercului reprezint zona de lucru a releului, iar exteriorul - zona de blocare.

Raza si deplasarea cercului sunt realizate astfel incit, att n cazul unui defect net situat pe linie la o distanta creia ii corespunde impedana Zr' cit si n cazul unui defect n acelai punct, dar printr-un arc electric Ra = 0,6 Zr' releul acioneaz. Totodat, n cazul unui defect net, produs dup o impedana mai mare dect Zr' releul nu acioneaz. n felul acesta rezistenta arcului nu mai poate determina acionari incorecte. Rezistenta Ra a fost aleasa de 60% din impedana poriunii de linie pentru care releul trebuie sa acioneze, pe baza experienei cptate n acest domeniu. Rezistenta arcului prin care poate avea loc un scurtcircuit fara ca acionarea proteciei sa fie eronata (numit rezerva de arc) creste pe msura micorrii impedanei liniei pana la locul defectului fig.5.58

Fig. 5.8 Balana electric

O asemenea diagrama de acionare, de forma unui cerc cu centrul deplasat din origine se obine prin modificarea schemei de alimentare a releului "balana electrica" fa de cea folosita la releele de impedana pura n modul artat n fig. 5.58 unde este prezentata principial "schema de impedana mixta " folosita n diverse variante puin diferite intre ele la toate tipurile moderne de protecii de distanta.

Spre deosebire de schema de impedana pura (v. fig. 5.53), curentul redresat iu din circuitul de tensiune nu este determinat numai de tensiunea de pe bare ci si de curentul liniei protejate,


15

expresia sa fiind iu = Ik1V -k211, unde k2 depinde de raportul de transformare al transformatorului T, si de valoarea rezistentei R,; semnul minus din formula este obinut prin alegerea unei polariti corespunztoare a legturii prin care se introduce n circuitul de tensiune o cdere de tensiune proporionala cu curentul. Curentu1 redresat i, din circuitul de curent este (ca si n cazul schemei de impedana pura) proporional cu modu1ul vectorului I.

5.8. Protecia comparativa longitudinala a liniilor 5.8.1. Generalitati In ultimii ani, la liniile de nalta si foarte nalta tensiune se folosete din ce n ce mai mult,

un sistem de protecie al crui principiu a fost aplicat nc acum 30 de ani la liniile scurte si anume - protecia comparativa longitudinala. Aceasta protecie i gsete o utilizare din ce n ce mai larga, o data cu dezvoltarea sistemelor energetice, datorita calitilor ei deosebite si faptului ca remediaz tocmai dezavantajele pe care le prezint alte tipuri de protecii folosite n reele, inclusiv proteciile moderne de distanta.

Astfel, n cazul liniilor scurte protecia de distanta nu poate da rezultate bune, eroarea posibila n msurarea impedanei fcnd imposibila folosirea cu succes a treptei I, mai ales daca se tine seama de influenta arcului electric. De asemenea, defectele care apar intr-o poriune reprezentnd aproximativ 40% din lungimea liniei sunt deconectate rapid numai de la un singur capt deconectarea de la celalalt capt producndu-se n treapta a II-a. Aceasta ntrziere este adesea inadmisibila (in special n marile sisteme energetice) din considerente de stabilitate a funcionarii cum si n legtura cu influenta asupra liniilor de telecomunicaii n sfrit, pentru realizarea unei eficacitati cit mai mari a reanclanrii automate, este necesara deconectarea simultana rapida de la ambele capete.

Protecia comparativa longitudinala rspunde tocmai acestor necesitai. Ea asigura deconectarea simultana de la ambele capete a liniei defecte, oriunde s-ar produce defectul. Selectivitatea ei deosebita si rapiditatea au fcut ca ea sa fie folosita de mult timp. Limitarea folosirii ei n special la linii1e scurte (in reelele urbane) se datora costului ei relativ ridicat. n prezent insa, condiiile deosebite care se pun proteciei, n special n ce privete selectivitatea si rapiditatea, determina totui folosirea ei pe scara larga.

Principiul de funcionare al oricrei protecii comparative longitudinale consta n aceea ca ea comanda declanarea ntreruptorului pe baza comparrii unor mrimi de la cele doua capete ale liniei, mrimi intre care, n cazul unui defect, exista o anumita relaie determinata. Tot n categoria protecii1or comparative longitudinale intra si sistemul, folosit n special n ultimul timp, al transmiterii comenzii la captul opus, care de fapt nu compara doua mrimi, dar care are acelasi efect ca cele care folosesc compararea.

Pentru realizarea comparaiei sau a transmiterii comenzii, este necesara ntotdeauna o legtura intre cele doua capete ale liniei, care n trecut era realizata prin cabluri de joasa tensiune sau telefonice, iar n prezent se realizeaz si printr-un canal de nalta frecventa, care folosete conductoarele liniei protejate, sau prin radio.

Diferitele tipuri de protecii comparative longitudinale (att cele folosite mai mult n trecut, cit si cele introduse de curnd) pot fi mprite n patru categorii mari :

- protecia comparativa de curent sau difereniala longitudinala ; - protecia comparativa de faza ; - protecia secional ; - protecia cu transmiterea comenzii la captul opus. La rndul lor , fiecare dintre aceste categorii mari conin diferite variante care se deosebesc

dup principiul de funcionare.

5.8.2. Protecia comparativa de curent (protecia difereniala longitudinal)


16

Curenii secundari ai transformatoarelor de curent de la cele doua capete sunt comparai intre ei, ca valoare si faza, iar aceasta comparaie permite (ca la orice protecie difereniala) determinarea poziiei defectului (in interiorul sau n exteriorul liniei protejate). Pentru compararea curenilor secundari sunt necesare legturi corespunztoare intre cele doua capete ale liniei. O prima schema frecvent folosita este aceea a proteciei difereniale cu cureni de circulaie (identica cu cea folosita de transformatoare), numita si schema cu trei fire auxiliare (fig. 5.78).

In funcionare normala sau n cazul defectelor exterioare, curenii la cele doua capete ale liniei sunt ega1i ca valoare si au acelai sens(sgeile trasate continuu) ,deci prin releele difereniale 1 si 2 nu circula nici un curent. La apariia unui defect pe linie, sensurile celor doi cureni sunt opuse (sgeile trasate punctat) ; n cazul alimentarii de la un singur capt, la celalalt capt curentul este nul; deci releele difereniale sunt parcurse de curent si comanda deconectarea liniei.

Fig. 5.78. Protecia difereniala longitudinala cu trei conductoare auxiliare.

Protecia difereniala longitudinala se mai realizeaz si dup schema numita cu tensiuni echilibrate sau cu doua conductoare auxiliare (fig. 5.79). n acest caz transformatoarele de curent de la cele doua capete se leag intre ele prin circuitele auxiliare astfel incit tensiunile lor electromotoare sa fie n opoziie (se leag intre ele bornele avnd aceleai indice). n funcionare normala si n cazul scurtcircuitelor exterioare, cele doua tensiuni electromotoare din secundarele transformatoarelor de curent de la cele doua capete sunt ega1e si n opoziie (sgeile trasate continuu), deci prin releele difereniale nu trece nici un curent. La apariia unui defect pe linie insa, dimpotriv, acestea sunt de aceleai sens (sgeile punctate) sau una dintre ele dispare n cazul alimentarii de la un singur capt, deci prin releele difereniale trece curent si acestea comanda declanarea.

Trebuie observat ca, n cazul schemei cu doua conductoare auxiliare, n funcionare normala, prin nfurrile secundare ale transformatoarelor de curent folosite pentru protecie nu circula nici un curent si deci acestea funcioneaz n gol, ceea ce nu este admisibil.

Fig. 5.79. Protecia difereniala longitudinala a doua conductoare auxiliare.

Datorita acestui fapt, n schemele reale se prevd transformatoare intermediare, special construite (care pot funciona n gol) , prin care transformatoarele de curent principale alimenteaz schema proteciei. Mai frecvent sunt folosite, n locul acestor transformatoare intermediare, rezistente pe care debiteaz transformatoarele de curent principale de la cele doua capete, crend n acestea cderi de tensiune care sunt aplicate n schema proteciei ca si t.e.m. n schema din fig. 5.79, obinndu-se practic aceleai rezultate.


17

In fig. 5.78 si 5.79 au fost reprezentate schemele proteciei difereniale longitudinale pentru o faza. Conform acestor scheme ar rezulta un numr mare de conductoare de legtura pentru a se realiza o protecie pentru toate cele trei faze, ceea ce ar scumpi protecia.

In realitate se folosesc, chiar pentru toate fazele, trei conductoare de legtura, n cazul proteciei difereniale cu cureni de circulaie si doua conductoare, n cazul schemei cu tensiuni echilibrate.

Pentru aceasta nu se folosesc transformatoarele de curent ale fiecrei faze separat, ci la fiecare capt cte un singur transformator de curent, care nsumeaz curenii celor trei faze intr-o anumita proporie, astfel incit se obine la fiecare capt al liniei cte un singur curent, determinat ca valoare si faza de curenii celor trei faze. Aceste transformatoare de nsumare fiind identice la ambele capete ale liniei, si curenii suma vor corespunde riguros la ambele capete n mod identic, curenilor celor trei faze (curenii se nsumeaz intr-o anumita proporie si nu simplu, cci altfel n cazul scurtcircuitelor trifazate si bifazate curentul rezultant la fiecare capt Ir+Is+It, ar fi nul). Acest artificiu are ca efect o inegalitate a sensibilitii proteciei n raport cu diferitele faze pe care are loc defectul, dar n general proteciile difereniale longitudinale sunt foarte sensibile si deci nu exista pericolul refuzului de a aciona.

In fig. 5.80 si 5.81 sunt reprezentate protecii1e difereniale longitudinale cu trei si cu doua conductoare folosind transformatoare nsumtoare, cea cu doua conductoare fiind prevzuta cu rezistente pentru cu1egerea cderilor de tensiune (tipul mai frecvent folosit).

Fig. 5.80. Protecia difereniala longitudinala cu cureni de circulaie folosind transformatoare de curent sumatoare.

Fig. 5.81. Protecia difereniala longitudinala cu doua conductoare auxiliare, folosind transformatoare de curent sumatoare si rezistente.

n ambele variante ale proteciei difereniale longitudinale (ca de altfel la orice protecie difereniala) o problema importanta o constituie erorile transformatoarelor de curent. Dificultile sunt aici chiar mai mari,date fiind sarcinile mari ale transformatoarelor de curent si transformrile repetate necesare.

Ca. si n cazul proteciei difereniale transversale a liniilor paralele, si n acest caz curentul de pornire al proteciei trebuie ales mai mare dect curentul de dezechilibru posibil datorita erorilor transformatoarelor de curent ; pentru reducerea n cit mai mare msura a acestuia, se folosesc aceleai metode. n plus se folosesc cureni secundari mult mai mici (pentru ca sarcina transformatoarelor sa fie mai mica), cum si relee speciale cu nfurri de frnare.


18

De asemenea, ca la orice protecie difereniala, o atenie deosebita trebuie acordata legrii corecte, conform polaritilor transformatoarelor de curent.

Protecia difereniala longitudina1a, n ambele ei variante, reprezint o soluie folosita cu succes att la linii aeriene cit si la cabluri. Cu ajutorul ei se realizeaz timpi de deconectare a tuturor defectelor mai mici dacit 0,2 s si o mare sensibilitate.

Prima varianta se folosete mai ales la liniile foarte scurte, iar a doua la cele de lungime medie. La liniile foarte lungi nu se folosete o asemenea protecie, dat fiind costul mare al legturii auxiliare n acest caz.

Proteciile difereniale longitudinale folosesc circuite de legtura fizice (cabluri de joasa tensiune sau telefonice) si conin de regula si dispozitive de supraveghere a continuitii acestora.

5.8.3. Protecia comparativa de faza Aceasta protecie este mai complicata si mai scumpa dect cea comparativa de curent,

folosind aparataj electronic (in ultimul timp transistoare) ; ea este utilizata la liniile CQ tensiuni de 220 kV si mai mari.

n funcionare normala (sau n cazul unui defect exterior) curenii la cele doua capete a1e liniei sunt n faza, adic trec prin va1oarea zero n acelai moment (exista totui un defazaj neglijabil, datorita pierderilor prin izolaia liniei si prin capacitatea acesteia fa de pmnt).

Dispozitivul proteciei comparative de faza rea1izeaza transmiterea unui semnal (printr-un canal de nalta frecventa) de la fiecare capt ctre celalalt, n momentul trecerii prin valoarea zero a curentului de la captul respectiv; daca semnalul primit la un capt nu coincide n timp cu trecerea prin va1oarea zero a curentului de la acel capt. se comanda declanarea ntreruptorului. Dispozitivul este construit astfel incit sa tina seama, pe de-o parte, de defazajul dintre cureni datorit pierderilor pe linie, cit si de timpul necesar semnalului pentru parcurgerea distantei dintre cele doua capete.

In cazul unui defect pe liniile alimentate de la un singur capt, de la captul alimentat nu va sosi spre sursa nici un semnal (cci nu circula curent), dar protecia este realizata astfel incit comanda deconectarea.

Ca si n cazul proteciei difereniale longitudinale, se folosesc transformatoare de curent nsumtoare, pentru a se realiza legtura dintre cele doua capete printr-un singur canal de nalta frecventa.

5.8.4. Protecia secional In diferitele ei forme, aceasta protecie constituie tipul cel mai rspndit de protecie

comparativa longitudina1a.. Ea consta de fapt n combinarea, cu proteciile existente n orice caz la cele doua. capete a1e liniei, a unor dispozitive si a unei legturi prin conductoare fizice sau printr-un cana1 de nalta frecventa; tot acest ansamblu comanda declanarea rapida a ambelor ntreruptoare, n cazul defectelor pe linia proprie si declanarea temporizata, conform planului de protecie, n cazul defectelor n alte instalaii.

Dup tipul proteciilor existente la cele doua capete ale liniei, care dup cum s-a menionat fac parte integranta din protecia secional, se deosebesc doua grupe de protecii secionale:

- dependenta de distanta si de direcie. - dependenta de direcie In primul caz la cele doua capete ale liniei se folosesc protecii de distanta, iar n al doilea

caz protecii maximale direcionale. De asemenea, toate tipurile de protecii secionale (independent de tipul releelor de la cele

doua capete) se mpart n doua mari categorii, dup cum semnalele transmise prin circuitele auxiliare de legtura (care servesc la compararea unor mrimi, ca la orice protecie comparativa longitudinala) sunt folosite pentru a permite declanarea ntreruptoarelor (sistemul cu permitere) sau pentru a bloca declanarea (sistemul cu blocare).


19

In trecut se folosea n special protecia secional dependenta de direcie : aceasta este folosita de 30 de ani n reeaua de cabluri a oraului Bucureti. Protecia compara sensurile curentului la cele doua capete, comandnd sau blocnd declanarea rapida, dup cum aceste sensuri sunt opuse sau identice, n practica, n special n reelele cu neutrul izolat, aceasta protecie s-a dovedit a ,nu fi selectiva n toate cazurile de defect.

n prezent, datorita calitilor importante ale proteciei de distanta, se folosesc pe scara din ce n ce mai larga proteciile secionale cu relee de distanta la cele doua capete. n figura 5.82 este reprezentata schema de principiu a unei protecii secionale, .cu un circuit auxiliar de legtura intre cele doua capete, pentru a permite declanarea (sistemul cu permitere).

Fig. 5.82. Protecia secional dependenta de distanta si de direcie.

In aceasta figura, 1 este protecia de distanta existenta la cele doua capete ale liniei (la care pentru nelegerea funcionarii schemei, sunt indicate: elementul de pornire P, elementul direcional D si elementul de msura Z) ; 2 este dispozitivul auxiliar prin care se permite sau si blocheaz declanarea, dup cum defectul este n interiorul sau exteriorul liniei ; 3 este instalaia de

emisie-recepie, care conine un emitor E si un receptor R. n cazul legturii prin nalta frecventa, acestea din urma sunt dispozitive complexe corespunztoare, iar n cazul folosirii unor circuite fizice, ele sunt simple relee intermediar care transmit, prin aceste circuite, comenzile necesare la extremitatea opusa a liniei. Dup cum am mai menionat, toate aceste instalaii (1,2 si 3} constituie un singur tot: protecia secional.

Aceasta permite, dup cum se va vedea, deconectarea rapida numai n cazul defectelor produse pe linia protejata. Din acest motiv, treapta I a proteciei de distanta de la fiecare capt al liniei nu mai trebuie limitata la 80- 85% din lungimea acesteia, ci o poate chiar depi, fr a exista pericolul unei deconectri neselective, asigurndu-se totodat sensibilitatea necesara pentru ntreaga linie. Din aceste considerente, la protecii1e de distanta care fac n mod obinuit parte din complexul unei protecii secionale, treapta I se alege cu 20-25% mai mare dect linia proprie, adic att cit se alege de obicei treapta a II-a. Deci, practic (fig. 5.83), protecii1e de distanta care fac parte din protecii secionale, au cu o treapta mai puin dect proteciile de distanta obinuite.

Pentru a nelege mai bine funcionarea ntregii scheme a proteciei secionale reprezentate n fig. 5.82 vom analiza comportarea acesteia n cazul defectelor pe linie si n afara acesteia, att n cazul alimentarii de la ambele capete cit si n cazul alimentarii de la un singur capt.

In cazul unui defect pe linia protejata (alimentata de la ambele capete). La ambele capete, proteciile de distanta vor aciona n treapta I si se vor nchide contactele releelor P, D si Z . n felul acesta, la ambele capete releele de emisie Rem vor fi excitate si vor intra n funciune emitoarele E. Receptoarele R de la ambele capete, primind semnalul, vor excita releele de recepie Rr si, prin nchiderea contactelor acestora, proteciile de distanta vor comanda declanarea ntreruptoarelor.


20

Fig. 5.83. Prelungirea treptei I a proteciilor de distanta care fac parte din proteciile secionale.

Deci un defect aprut pe linie (in orice poriune a acesteia) este deconectat rapid de la ambele capete (singura ntrziere, foarte mica, fiind cea necesara transmiterii semnalului).

Cazul unui defect pe o linie alturata, racordata la barele staiei B. Proteciile de distanta pornesc la ambele capete ale liniei AB, dar pe cnd n A isi nchid contactele toate cele trei relee, P, D si Z (defectul fiind situat n treapta I a acestei protecii), n B isi nchid contactele doar releele p si Z, releul direcional D sesiznd defectul spre bare. n aceste condiii, nu se produce declanarea rapida la nici unul dintre capete; intr-adevr, n B emitorul E nu este pus n funciune, deci n A releul de recepie Rr nu-si nchide contactele pentru ca protecia de distanta sa poat comanda declanarea. Totodat, n B, desi releul de recepie Rr are contactele nchise, nu sosete un impuls de declanare, nefiind nchis contactul releului D. Deci, n cazul unui defect pe o linie alturata, chiar n zona I (extinsa dup cum s-a vzut) a uneia dintre protecii, nu se produce declanarea ntreruptoarelor .

In cazul refuzului de a declana al intreruptoru1ui din staia B, al liniei defecte, protecia secional comanda declanarea ntreruptorului din A , cu o temporizare reglabila, care se alege de obicei egala cu cea a treptei a II-a a proteciei de distanta. Aceasta declanare se produce datorita releului T, care dup un timp reglat isi nchide contactele si excita releul de recepie Rr, suplinind prin aceasta impulsul care sosete de la celalalt capt, n cazul unui defect pe linie.

Funcionarea este analoga n cazul unui defect pe o linie racordata la barele staiei B, n zona a II-a a proteciei din A, cu diferena ca declanarea se produce cu ntrziere, att datorita releului T, cit si nchiderii ntrziate a releului Z.

Este uor de observat ca, dup nchiderea contactelor releului T, protecia de la fiecare capt acioneaz ca o protecie de distanta obinuita.

Protecia secional asigura deconectarea rapida a liniei defecte n cazul alimentarii de la un singur capt, prin declanarea numai a ntreruptorului de la acest capt. Acest lucru se realizeaz cu ajutorul releelor "de ecou" Rec, de la ambele capete. n cazul unui defect pe linia AB, alimentata numai din A, n staia B nu pornete nici un releu al proteciei de distanta, deci releul "de ecou" Rec isi menine contactele nchise; impulsul sosit de la emitorul din A si primit de receptorul R din staia B excita, prin contactele nchise ale releului "de ecou", releul de emisie Rem, ceea ce permite declanarea rapida n staia A, ca si n cazul liniei alimentate de la ambele capete. Daca defectul are loc pe o alta linie, dincolo de staia B, releul de pornire P al proteciei de distanta din B isi nchide contactele i excita releul de ecou", mpiedicnd astfel pornirea emitorului pe aceasta cale, deci i declanarea rapida n A.

Se observa ca, att la liniile alimentate de la ambele capete, cit si la cele alimentate de la un singur capt, protecia secional dependenta de distanta si de direcie asigura deconectarea rapida a defectelor de pe ntreaga lungime a liniei si deconectarea temporizata (conform planului de protecie) a defectelor din instalaiile alturate.

5.8.5. Protecia cu transmiterea comenzii la captul opus


21

Aceasta consta din combinarea cu proteciile care exista n orice caz la cele doua capete ale liniei (care de regula sunt proteciile de distanta) a unor dispozitive auxiliare de comanda si a unor instalaii de emise si de recepie a comenzilor, legtura dintre cele doua capete efectundu-se prin conductoare fizice sau prin nalta frecventa. Protecia este asemntoare cu cea secional deosebirea constnd n faptul ca n acest caz dispozitivele auxiliare de comanda nu compara intre ele mrimi, ci doar primesc sau dau comenzi.

Proteciile de distanta de la cele doua capete ale liniei sunt reglate n mod obinuit ca si cum nu ar exista vreo legtura intre ele, deci fiecare acoper cu treapta I (rapida) 80% din linie, insa fiecare dintre aceste doua protecii, o data cu comanda de declanare data ntreruptorului propriu, transmite si la celalalt capt o comanda, care determina (in diferite feluri, dup schema folosita), declanarea ntreruptorului respectiv.

In felul acesta, dat fiind ca ntotdeauna n cazul unui defect pe linie, cel puin una dintre proteciile de distanta comanda declanarea n treapta I, se realizeaz deconectarea rapida de la ambele capete a defectelor de pe ntreaga lungime a liniei si nu numai de pe o poriune reprezentnd 60% din aceasta, ca n cazul proteciilor de distanta simple.

In general, se folosesc trei scheme de protecie cu transmiterea comenzii la celalalt capt, deosebite intre ele dup modul n care impulsul sosit de la captul opus provoac declanarea ntreruptorului.

In prima schema, impulsul provoac introducerea suplimentara a unei rezistente n circuitul de tensiune al elementului de msura al proteciei de distanta. n felul acesta, treapta I a acesteia se mare~te, acoperind ntreaga linie si protecia comanda rapid declanarea. Menionam ca, asa cum se va vedea mai jos, orice protecie de distanta conine o asemenea rezistenta suplimentara, pentru prelungirea treptei I n legtura cu dispozitivul RAR, dar aici o asemenea prelungire nu este necesara 1iii rezistenta poate fi folosita.

In a doua schema, impulsul provoac direct declanarea ntreruptorului cu condiia ca protecia de distanta a acestuia sa fi pornit.

In sfirsit, n a treia schema, pentru a se produce declanarea ntreruptorului de la un capt este suficient sa se primeasc un impuls de la celalalt capt, adic este suficient ca una singura dintre proteciile de distanta de la cele doua capete sa comande declanarea. Aceasta schema se folosete n special acolo unde, datorita unor condiii nefavorabile (cureni de scurtcircuit mici) exista pericolul ca una dintre protecii sa nu porneasc.

5.8.6. Concluzii privind proteciile comparative longitudinale Dup cum s-a artat, toate proteciile comparative longitudinale, indiferent de principiul

folosit, au calitatea de a comanda deconectarea rapida a liniei de la ambele capete, indiferent de locul defectului pe aceasta. Temporizarea acestei comenzi de declanare este foarte mica si variaz, n funcie de tipul proteciei, de la 10 la 50 ms.

Fiecare dintre tipurile menionate au avantaje si dezavantaje specifice. Astfel, proteciile difereniale de curent si comparative de faza sunt foarte sensibile la erorile transformatoarelor de curent, dar insensibile la pendulaii, ceea ce constituie o calitate importanta (mai ales daca se tine seama de timpul scurt de acionare). Proteciile secionale si cele cu transmiterea comenzii au avantajul de a conine si o protecie de rezerva, dar sunt sensibile la pendulaii.

Alegerea soluiei este determinata de condiiile reelei respective n special de lungimea liniei protejate, de proteciile existente si de timpul de deconectare necesar din punctu1 de vedere al stabilitii.

In diferitele ei forme de realizare, protecia comparativa longitudinala reprezint o soluie moderna si din ce n ce mai mult folosita, n reelele de medie, nalta si foarte nalta tensiune, datorita calitilor ei (selectivitatea si rapiditatea).


22

BIBLIOGRAFIE

Prezentul material este preluat i/sau prelucrat, pentru uzul studenilor, din urmtoarele cri:

1. Clin S., Mihoc D., Popescu S., Protecia prin relee i automatizri n energetic, EDP Bucureti 1979

2. Badea I., Broteanu Gh., Chenzbraun I., Columbeanu P: Protecia prin relee i automatizarea sistemelor electrice, ET Bucureti 1973;

3. Ivacu C., E.: Automatizarea i protecia sistemelor energetice, Editura Orizonturi Universitare, Timioara, 1999;

4. Asandei I., Protecia i automatizarea sistemelor energetice, Editura MATRIX, Bucureti, 2002;

5. Penescu, C., Calin, S., Protecia prin relee electronice a sistemelor electrice, Editura Tehnica, Bucuresti, 1969. Suciu, Iacob. Echipamente electrice.I.P.Timisoara,1978.

6. Gheorghiu,N. Aparate si reele electrice.E.D.P.,Bucuresti,1971. 7. Matlac, I. Aparate electrice, Elemente de comutaie. Universitatea din Brasov,1971. 8. Cernat,M., Matlac,I. Aparate electrice. Universitatea din Braov, 1981. 9. Canescu,T.,s.a. Aparate electrice de joasa tensiune, ndreptar, Editura Tehnica,

Bucuresti,1977. 10. Herscovici,B.,s.a. Aparate electrice de nalta tensiune, ndreptar, Editura Tehnica,

Bucuresti,1978. 11. Horopan Gh., Aparate Electrice, EDP, Bucureti, 1967,1972,1980; 12. Mira N., coordonator, Manualul de instalaii, Instalaii electrice i de automatizare, Ed.

ARTECNO srl, Bucureti 2002; 13. Pop F., i colectiv, Proiectarea instalaiilor electrice de joas tensiune, IP Cluj-Napoca,

1990; 14. *** Schneider Electric, Manualul instalaiilor electrice, agrementat MLPAT conform cu

CEI 364 i I.7-98. 15. Knies W., Schierac K. Electrische Anlagetechnik, Ed. Carl Hanser Verlag, Munich, Wien,

1991

Microsoft Word - 5protectiaretelelor2

Documents

Transcript of Microsoft Word - 5protectiaretelelor2