Protecia instalaiilor electroenergetice Curs nr. 7

7. PROTECIA LINIILOR ELECTRICE

7.1. Defecte posibile i protecii prevzute Comparativ cu alte elemente ale unui sistem electroenergetic, reelele electrice sunt cele mai des afectate (avarii) cele mai des ntlnite fiind: - scurtcircuite nete prin arc electric polifazate (trifazate, bifazate sau bifazate la pmnt) monofazate - simpl sau dubl punere la pmnt.

Un regim ce poate apare n reele electrice este ntreruperea unei faze, funcionarea n dou faze timp ndelungat perturbnd sensibil liniile de telecomunicaii vecine.

7.2. Protecia maximal de curent 7.2.1. Protecia maximal de curent temporizat a reelelor electrice cu alimentare de

la un capt La o linie format dintr-un singur tronson este suficient o protecie maximal de curent instantanee care s acioneze la creterea curentului peste o limit reglat, iar pentru reelele formate din mai multe tronsoane se introduce temporizarea, cu timpi de temporizare crescnd dinspre consumatori spre surs (fig. 7.1). D

L2

C

L3 3

B

L7 t t4

t3 t2

L1

E

t1

L6 L5

L4

l Figura 7.1. Diagrama de temporizare a proteciilor unui sector de reea radial

Temporizrile trebuie alese astfel nct protecia 1 s aib timpul de acionare cel mai scurt i pe msura apropierii de surs timpul de acionare s creasc, asigurndu-se astfel o funcionare selectiv a proteciei. Principalele elemente ale proteciei maximale de curent temporizate sunt (fig. 7.2):

a) Elementul de pornire un releu maximal de curent care servete la asigurarea funcionrii numai la apariia defectului pentru care a fost prevzut;

b) Elementul de temporizare un releu de timp care servete la crearea ntrzierii care asigur acionarea selectiv a proteciei.

1

Protecia instalaiilor electroenergetice Curs nr. 7

2

Figura 7.2. Schema monofilar pentru protecia maximal de curent temporizat

Circuitul de comand al declanrii ntreruptorului se nchide prin contactele bloc ale acestuia, puterea de rupere a contactelor releelor fiind mai mic la deschiderea dect la nchiderea lor. Protecia maximal de curent de regleaz corespunztor relaiei:

maxIkk

Irev

sigpp = (7.1)

unde: ksig = 1,1 1,25 krev = 0,8 0,9 Imax = curentul maxim prin linia protejat n regim normal de funcionare. AVANTAJE:

- sensibilitate ridicat fa de defecte pe ntreaga linie protejat; - poate constitui o protecie de rezerv de distan pentru tronsoanele din aval; - simpl i economic; - fiabilitate mare n funcionare, fiind realizat cu elemente simple i robuste.

DEZAVANTAJ:

- temporizare relativ mare pe tronsoanele din apropierea sursei.

7.2.2. Protecia maximal de curent n dou trepte Este o protecie maximal n dou trepte format dintr-o secionare de curent (rapid) care reprezint treapta I-a i o protecie maximal de curent temporizat care reprezint treapta a II-a (fig. 7.3). Releul de curent 1 realizeaz treapta I-a de protecie iar releele 2 i 3 treapta a II-a. Releul 4 este releul intermediar care comand deschiderea contactorului bloc iar releul 5 este un releu de semnalizare. Curentul de pornire al releului 4 se determin cu relaia:

TC

schpppr n

kII

= (7.2)

Figura 7.3. Schema monofilar a proteciei maximale de curent n dou trepte

I

TC

1 I T + +

CB

+ BD Semnal

- - -

I

TC

1 I I +

BD CB Semnal

- - -

-

2 +

3 4 5

Protecia instalaiilor electroenergetice Curs nr. 7

7.3. Protecia prin secionare de curent 7.3.1. Secionarea de curent pentru o linie alimentat de la un capt Secionarea de curent, numit i protecie cu tiere de curent, este o protecie maximal de curent rapid a crei acionare se bazeaz pe sesizarea variaiei curentului de scurtcircuit n lungul liniei protejate. Selectivitatea se asigur prin modul de reglare a curentului de pornire. Curentul de pornire al releului se calculeaz conform relaiei:

schTC

pppr kn

II = (7.3)

unde:

ksch = coeficient de schem, ce ine seama de modul n care se conecteaz secundarele transformatoarelor de curent (fig.7.5).

Figura 7.5 Variaia curentului de scurtcircuit n funcie de deprtarea fa de surs, pe o linie radial i alegerea curentului de pornire al proteciei

l1 ~

1 StA 2 k1

L1 k2

L2 kB StB

l2

l Ipp IKB

ISC t

Protecia prin secionare de curent sesizeaz rapid defectul cnd curentul depete valoarea de pornire. Din modul de stabilire al reglajelor (fig. 7.5) rezult o zon de acionare l1 i o zon moart (de blocare) (l2) n care dac apar scurtcircuite acestea nu sunt sesizate de ctre protecie. Fiind selectiv prin principiul de funcionare aceast protecie nu necesit temporizare. Este deci o protecie rapid, realizat cu trei relee, unul maxim de curent, un releu intermediar care comand deconectarea contactorului bloc i unul de semnalizare (fig. 7.6).

3

Figura 7.6. Schema monofilar a proteciei prin secionare de curent

I

TC

1 I + + +

BD CB Semnal

- 2 3

Protecia instalaiilor electroenergetice Curs nr. 7

AVANTAJE: - rapiditatea n funcionare; - simplitatea schemei de montaj. DEZAVANTAJE: - nu protejeaz ntreaga linie;

- nu poate fi prevzut pe reele n care variaia curentului de scurtcircuit n lungul lor este mic.

7.3.2. Secionarea de curent temporizat

Se folosete n locul secionrii rapide (fig. 7.7), atunci cnd aceasta nu protejeaz cel puin 20% din lungimea liniei pentru care a fost prevzut.

''lmax sccsigpp IkI = (7.4)

Protecia acioneaz temporizat:

ttt tL += Secionrile de curent se instaleaz pe 2 faze ale reelei deoarece i propune s acioneze numai pentru scurtcircuitele polifazate.

4

Figura 7.7. Variaia curentului de scurtcircuit la secionarea de curent temporizat

~ 1 A

I2

B L2 kC

l Ipp IKC

t

I

1

C

IppS1

L1

t

tS1 t tS2 tc=0,1s l

l

7.3.4. Secionarea de curent pe o linie cu alimentare de la dou capete Curenii de pornire ai proteciilor din schema din fig. 7. sunt:

kBsigpp IkI =S1 (7.8)

kAsigpp IkI =S2 (7.9)

Protecia instalaiilor electroenergetice Curs nr. 7

5

~

StA

2

L3

1

k3 L2

l

k1

kB

Figura 7.9. Variaia curentului de scurtcircuit la secionarea de curent pe o linie alimentat de la dou capete

4 k2

KA

L1

St B

~

I

1 2

IKA IPS1 IPS2 IkB

Protecia prin secionare este ns neselectiv la scurtcircuite k3 pe linia L3 n imediata

apropiere a barelor B, acionnd protecia din 2 n locul celei din 3. Pentru a fi selectiv exist dou posibiliti:

a) protecia din 2 se prevede cu element direcional care s-i permit acionarea numai cnd scurtcircuitul este pe linia L1 i reglajul rmne cel din fig. 7.9, direcionarea se prevede deci la protecia cu reglaj mai sensibil.

b) Reglajul proteciei prin secionare nedirecional se face cu relaiile:

kBsigpppp IkII == S1S1 (7.10) unde: IkB > IkA. 7.4. Protecia mpotriva suprasarcinilor Protecia mpotriva suprasarcinilor pe linie este prevzut n toate reelele de medie tensiune n cablu.

I + + +

Semnalizare

R S T I1 L

- -

mt

T 1

DAS

sau decl I1 2

-

Figura 7.11. Schema de principiu a proteciei cablului mpotriva suprasarcinii

Protecia instalaiilor electroenergetice Curs nr. 7

O astfel de protecie se monteaz pe o singur faz i acioneaz cu temporizare.

Relaiile de reglaj sunt:

TC

nLsigpr n

IkI =1 (7.13) unde: ksig > 1 InL = curentul nominal al cablului.

n cazul n care protecia este montat ntr-o staie de transformare cu personal permanent, se renun la releul 4 din schem, aceasta comandnd doar semnalizarea. n caz contrar, releul 4 va comanda descrcarea automat a sarcinii (DAS) sau chiar declanarea ntreruptorului liniei.

6

7. PROTECIA LINIILOR ELECTRICEFigura 7.2. Schema monofilar pentru protecia maximal de curent temporizat