Introducere

Sectorul energetic influenţează fundamental evoluţia întregii societăţi. În prezent nu poate fi

concepută o economie dezvoltată, cu un sector social adecvat Europei secolului XXI, fără un sector

energetic eficient.

Politica energetică trebuie să fie capabilă să susţină o creştere economică durabilă, bazată pe

armonizarea cerinţelor de eficienţă economică, considerentelor sociale şi obiectivelor de mediu.

Instalaţia de protecţie prin relee este formată din totalitatea aparatelor şi dispozitivelor destinate

să asigure deconectarea automată a instalaţiei în cazul apariţiei regimului anormal de funcţionare sau

de avarie (defect), periculos pentru instalaţia electrică. În cazul regimurilor anormale care nu prezintă

pericol imediat, protecţia semnalizează numai apariţia regimului anormal.

Deconectarea instalaţiei electrice se efectuează de către întrerupătoare, care primesc comanda de

declanşare de la instalaţia de protecţie. Se realizează separarea părţii cu defect de restul instalaţiei

(sistemului) electrice, urmărindu-se prin aceasta:

- limitarea dezvoltării defectului, ce se poate transforma într-o avarie la nivelul sistemului:

- preîntâmpinarea distrugerii instalaţiei în care a apărut defectul

- restabilirea regimului normal de funcţionare, asigurând continuitatea în alimentarea cu

energie electrică a consumatorilor.

În ţara noastră a avut loc o perfecţionare continuă a instalaţiilor şi echipamentelor de

protecţie, în prezent fabricându-se majoritatea echipamentelor necesare. Se cercetează noi instalaţii de

protecţie, care utilizează tehnica de calcul şi sistemele de achiziţie cu microprocesor în instalaţiile de

protecţie care sunt în curs de asimilare şi la noi în ţară. Acestea permit reducerea timpului de lucru al

protecţie şi reducerea gabaritului echipamentelor, odată cu creşterea numărului parametrilor analizaţi şi

a fiabilităţii sistemului de protecţie pe ansamblu.

Se produc relee şi sisteme de protecţie la Mediaş, ICEMENERG, IPA Bucureşti şi la diverse

firme private din ţară.

Pentru a îndeplini în bune condiţii obiectivele impuse, instalaţiile de protecţie trebuie să satisfacă

anumite performanţe (calităţi).

Capitolul 1

Instalaţii de protecţie prin relee

1.1 Condiţii impuse protecţiei prin relee

Rapiditatea

Protecţia trebuie să acţioneze rapid pentru a limita efectele termice ale curenţilor de scurtcircuit,

scăderea tensiunii, pierderea stabilităţii sistemului electric. Timpul de lichidare (eliminare) a unui

defect se compune din timpul propriu de lucru al protecţiei ( 0,02…0.04 s), timpul de temporizare

reglat şi timpul de declanşare a întreruptorului ( 0,04...0,06 s). Pentru protecţiile clasice timpul minim

de deconectare din momentul apariţiei scurtcircuitului va fi egala cu 0,06…0,10 s. Aceste valori sunt

suficiente pentru instalaţiile electroenergetice.

Deci rapiditatea se obţine prin utilizarea unor echipamente de calitate (performante).

Selectivitatea Reprezintă proprietatea unei protecţii de a deconecta numai elementul (echipamentul, tronsonul)

pe care a apărut defectul, restul instalaţiei (sistemului) rămânând sub tensiune. Protecţia trebuie să

comande declanşarea celor mai apropiate întreruptoare de la locul defectului.

Selectivitatea se poate realiza pe bază de timp (prin temporizări), pe bază de curent sau prin

direcţionare. În funcţie de particularităţile instalaţiei şi de importanţa consumatorului se va adopta

prioritatea între rapiditate şi selectivitate.

De exemplu, în reţeaua de joasă tensiune, începând de la tabloul general din postul de

transformare şi până la ultimul receptor, sunt montate diferite aparate de protecţie (întreruptoare

automate cu declanşatoare, siguranţe fuzibile, relee termice) alese în funcţie de cerinţele impuse de

porţiunea respectivă a reţelei.

Deoarece curentul de defect parcurge toate elementele serie de pe calea de curent de la sursa de

alimentare (transformator) până la locul defectului, el poate influenţa şi alte aparate decât cele care

trebuie să elimine defectul produs.

De aceea apare necesară corelarea caracteristicilor de protecţie pentru asigurarea selectivităţii

protecţiei, adică să funcţioneze numai aparatul de protecţie de pe tronsonul cu defect, restul instalaţiei

rămânând sub tensiune.

Selectivitatea se poate asigura prin timpul de acţionare (în trepte crescătoare spre sursă) sau prin

valorile curentului de pornire a protecţiei (ardere fuzibil).

Selectivitatea între elementele de protecţie în reţelele electrice de joasa tensiune se va face

analizând comportarea acestora la suprasarcini şi la scurtcircuit. ,

Selectivitatea între elementele de protecţie se va face comparând caracteristicile timp-curent,

astfel încât timpul de prearc al siguranţei din amonte să fie mai mare decât timpul total al siguranţei

din aval sau timpul de declanşare al întrerupătorului.

Selectivitatea la scurtcircuit se determina comparând valorile de prearc al siguranţei din amonte

să fie mai mare decât curentul total al siguranţei din aval sau al aparatului protejat. Pentru aparatele de

protecţie se poate calcula pentru curentul limită termic şi timpul impus.

Selectivitatea siguranţelor fuzibile poate fi analizată şi din punct de vedere al stabilităţii

dinamice a aparatelor de comutaţie la scurtcircuit. De exemplu, în ansamblul siguranţă-contactor-relee

termice, siguranţa asigură protecţia la scurtcircuit, iar releele termice protecţia la suprasarcină.

Curentul limitat (tăiat) de siguranţă trebuie să fie suportat de contactor.

Funcţionarea selectivă a protecţiei se verifică in mod riguros prin suprapunerea caracteristicilor

de protecţie ale dispozitivelor care lucrează în serie.

Vor rezulta diferenţe de timp între timpii de acţionare la aceleaşi valori ale curentului.

Selectivitatea este asigurată atunci când diferenţele de timp sunt suficiente.

Fiabilitatea (siguranţa în funcţionare) Reprezintă proprietatea protecţiilor prin relee de a acţiona ori de câte ori este necesar şi numai

atunci (siguranţa neacţionărilor) , lipsind acţionările false, intempestive.

Aceasta presupune acţionarea protecţiei numai când este necesar, fără funcţionări intempestive,

adică atunci când nu au apărut defecte în instalaţia protejată. Siguranţa presupune o protecţie bine

proiectată (alegerea tipului schemei reglajului şi calculul acestuia) şi echipamente cu fiabilitate

ridicată. Acestea se pot obţine printr-un grad crescut de integrare, folosind microprocesoare

specializate.

Sensibilitatea Instalaţiile de protecţie trebuie să lucreze (acţioneze) la abateri cât mai mici de la valoarea

normală a mărimii fizice controlate. Sensibilitatea protecţiei se apreciază prin coeficientul de

sensibilitate, care pentru protecţiile maximale de curent se calculează cu relaţia:

în care:

- este valoarea minimă a curentului de scurtcircuit în momentul acţionării protecţiei

pentru un scurtcircuit metalic;

- valoarea curentului de pornire al protecţiei, corespunzătoare circuitului de forţă (primar)

al instalaţiei protejate.

Coeficientul de sensibilitate poate lua valori între 1,2...2,5, în funcţie de tipul protecţiei şi

importanţa instalaţiei protejate. Atunci când nu sunt satisfăcute condiţiile de sensibilitate se vor utiliza

protecţii complexe (de distanţă, cu filtre)

Pentru a asigura sensibilitatea, releele de protecţie trebuie să consume (absoarbă) o putere redusă

pentru acţionare.

Independenţa de schema de conexiuni

Protecţia unei instalaţii trebuie astfel proiectată încât să acţioneze corect, independent de

configuraţia schemei de conexiuni a sistemului electric la momentul respectiv (de numărul surselor în

funcţiune şi poziţia cuplelor). Corectitudinea funcţionării protecţiei se asigură verificând selectivitatea

în regim maxim şi sensibilitatea în regim minim.

Eficienţa economică

Cu toate că în general costul echipamentelor de protecţie este mic în comparaţie cu costul

instalaţiilor protejate, cheltuielile de investiţii şi de exploatare vor fi comparate cu daunele produse în

cazul nefuncţionării protecţiei. De aceea, nu este indicat să se facă economii la acest capitol. Pe lângă

aceste calităţi, la alegerea instalaţiilor de protecţie se vor mai avea în vedere: gabaritul, elasticitatea în

modificarea caracteristicilor de acţionare, tipizarea (modularea) subansamblelor, invariabiliatea

parametrilor reglaţi şi a caracteristicilor indiferent de condiţiile de funcţionare (vibraţii, temperatură

variabilă, variaţia regimului de funcţionare al instalaţiei protejate). O problema importanta care apare

în funcţionarea instalaţiilor de protecţie o constituie saturarea transformatoarelor de măsură, care duce

la modificarea formei de undă a semnalului aplicat echipamentelor de protecţie, precum şi

comportarea acestora la funcţionarea sistemului protejat în regim deformant şi dezechilibrat. Pentru

aceasta se impune construcţia unor noi tipuri de traductoare (de curent, de tensiune, de putere) şi

utilizarea semnalelor numerice, în cazul transmiterii la distanţă a mărimilor controlate.

Proiectarea instalaţiilor de protecţie trebuie să aibă ca obiectiv păstrarea continuităţii în

alimentarea cu energie electrică a consumatorilor, chiar în cazul apariţiei unor defecte în sistem.

Capitolul 2

Protecţia liniilor electrice de înaltă tensiune

CONSIDERATII GENERALE

Problema protectiei liniilor din retelele electrice este mai complicata decat a echipamentului din centrale si statii,deoarece tipul si schema protectiei adoptate depind de un numar mai mare de factori.Printre acestia pot ti enumerati :configuratia retelei(radiala,buclata,complexa,cu statii in derivatie,agatate,cu linii paralele etc.),importanta liniei in cadrul sistemului e lec t r ic sau a l in terconexiuni i ,modul de t ra ta re a neut ru lu i inf luenta d e f e c t e l o r d e p e l i n i e a s u p r a s t a b i l i t a i i s i s t e m u l u i , t e n s i u n e a retelei,constructia aeriana sau in cablu,prezenta sau absenta altor circuite pentru alimentarea, consumatorilor,prevederea declansarilor monofazate sau t r i f a z a t e , e x i s t e n t a s a u a b s e n t a d i s p o z i t i v e l o r d e RAR, posibilitatea functionarii cu o faza intrerupta,eventuala compensare longitudinala a liniei,raportul dintre curentii minimi de defect si curentii maximi de sarcina(la liniile lungi si puternic incarcate).

Principala functie a protectiilor liniilor este sa reduca la minimum influenta defectelor asupra functionarii restului sistemului-ceea ce impune in majoritatea cazurilor o functionare rapida-actionand astfel incat defectele sa fie lichidate cu intreruperea alimentarii numarului minim posibil de consumatori,cerintele in privinta selectivitatii fiind astfel ridicate.Problema deteriorarii propriu-zise a liniei nu se pune la fel de acut cum se punea la echipamentul principal din centrale si statii,intrucat de regula defectele pe linii nu provoaca deteriorari grave.

D a t o r i t a i n f l u e n t e i c e l o r l a l t i f a c t o r i , u n e l e d i n t r e p r o t e c t i i l e mentionate in cadrul unei categorii de linii sunt intalnite si la linii din alta categorie,de exemplu pentru o linie de tensiune ridicata, dintr-o retea buclata se poate prevedea o protectie de distanta utilizata pentru protectia, liniilor din retele complexe.De asemenca,unele protectii simple,prevazute pentru 1inii din retele buclate,apar ca protectii de rezerva pe linii din retele complexe.

Pentru protectia liniilor din retelele cu neutrul legat la pamint se folosesc: - protectia maximala de curent- protectia de distanta- protectia de distanta cu canal de transmisie - protectia maximala de curent homopolar- protectia comparativa directionala- protectia comparativa de faza si protectia diferentiala longitudinala- protectia diferentiala transversala- protectia minimala de tensiune- protectia maximala de tensiune - protectia impotriva suprasarcinii

Pentru protectia liniilor din retelele cu neutrullegat la pamint prin rezistenta se folosesc:- protectia maximala de curent- protectia de distanta si protectia diferentiala longitudinala- protectia maximala de curent homopolar- protectia impotriva suprasarcinii

Pentru protectia linilor din retelele cu neutrul izolat sau legat prin bobine de compensare se folosesc:- protectia maximala de curent pentru linii radiale

- protectia maximala de curent directional pentru linii cu alimentare bilaterala - protectia de distanta- protectia de distanta cu canal de transmisie - protectia diferentiala longitudinala- protectia diferentiala transversala- protectia maximala de curent de secventa inversa - protectia maximala de tensiune homopolara- protectia impotriva suprasarcinii- protectii selective impotriva punerilor simple la pamint

Protectiile de curent ale liniilor

A . Sectionarea de curent a retelelor radiale impotriva scurtcircuitelor polifazate si adublei puneri la pamint

Sectionarea rapida sau sectionarea de curent este o protecie maximala de curent pentru care conditia de selectivitate nu se obtine prin temporizari adecvate ci printr-un anumit mod de alegere al curentului de pornire.Sectionarea de curent este o protectie simpla, rapida si selectiva dar prezinta dezavantajul existentei zonei moarte si a dependentei acesteia de regimul de functionare al liniei.

B. Sectionarea temporizata

Sectionarea temporizata este utilizata in locul sectionarii rapide atunci cind acestea nu protejeaza cel putin 20% din lungimea liniei, in regim normalde funcionare ; in plus sectionarea temporizata extinde zona protejata in regim maxim de funcionare la intraga lungime e liniei.