Capitolul 4

Capitolul 4

ECHIPAMENTELE ELECTRICE PRIMARE DIN DOTAREA REELELOR ELECTRICE

Echipamentele electrice, necesare funcionrii sistemelor electrice cu un nalt grad de fiabilitate, sunt localizate n general n staiile electrice, posturile de transformare i punctele de alimentare. n componena lor se disting urmtoarele pri principale:

cile conductoare de curent, formate din contacte i conductoare electrice;

piese izolante, care asigur izolarea cilor de curent ntre ele i fa de pmnt;

piese mecanice, statice sau n micare, care au roluri foarte variate, n funcie de tipul echipamentului.

Toate aceste elemente ale echipamentelor sunt montate n carcase de susinere i de protecie.

Dup criteriul tensiunii nominale se mpart n:

echipamente de nalt tensiune ;

echipamente de joas tensiune .

Deosebirile fundamentale ntre aceste categorii sunt determinate de felul i nivelul de izolaie care fixeaz gabaritele acestora, performanele tehnice obinute i condiiile de ardere i stingerea arcului electric.Dup rolul lor n cadrul instalaiilor electrice se disting:

- echipamente electrice de comutaie, care ndeplinesc funcii operative de conectare, deconectare i comutare a circuitelor electrice, cu scopul de a asigura continuitatea sau discontinuitatea n alimentarea cu energie electric a consumatorilor. Aceste operaii se realizeaz cu tipurile de echipamente: ntreruptoare, separatoare i sigurane fuzibile;

- echipamente electrice de supraveghere i protecie mpotriva avariilor, care limiteaz curenii de scurtcircuit, elimin sau limiteaz supratensiunile. n aceast categorie sunt cuprinse descrctoarele electrice, releele de protecie, bobinele de reactan i de stingere;

- echipamente electrice pentru alimentarea circuitelor electrice de msurat i de protecie, care cuprind transformatoarele de msurare de curent i de tensiune;

echipamente electrice prin care energia vehiculeaz cu schimbarea valorilor de tensiune i curent la ieire fa de cele de la intrarea n echipament: transformatoare de putere.

4.1 ntreruptoarele electrice

4.1.1 ntreruptoare de nalt tensiune

Aceste aparate sunt destinate s stabileasc, s suporte i s ntrerup curenii n condiii normale de funcionare ale circuitului precum i n condiii anormale cum sunt cele de scurtcircuit. Un ntreruptor este constituit din urmtoarele elemente principale: sistemul de contacte, sistemul de stingere a arcului electric, sistemul izolator, dispozitivul de acionare, construcia metalic de asamblare a acestora.

Sistemul de contacte comport, pentru fiecare faz, cte un contact fix i unul mobil, sau dou contacte mobile de cupru, constituind calea de curent a ntreruptorului.

Sistemul de stingere a arcului electric: la desfacerea contactelor parcurse de curent apare arcul electric ce reprezint o descrcare electric autonom n gaze, caracterizat prin temperatur nalt, luminozitate puternic, iar din punct de vedere electric, o rezisten neliniar, care las s treac prin coloana sa curentul electric. Arcul electric solicit suplimentar aparatul la eforturi mecanice datorit forelor electrodinamice pe care le creeaz, la eforturi termice, prin apariia temperaturii ridicate n zona contactelor electrice i la solicitri electrice, prin micorarea rigiditii dielectrice a elementelor de izolaie i apariia unor supratensiuni. Pentru stingerea lui, se folosesc urmtoarele procedee:

mrirea vitezei de ndeprtare a contactelor ntreruptorului cu ajutorul resorturilor metalice din dotare;

suflajul cu aer sau gaz (introdus din exterior sau provenit prin descompunerea uleiului) n lungul sau perpendicular pe coloana arcului, pentru rcire i deionizarea spaiului de arc;

divizarea arcului cu ajutorul unor plci electroizolante rezistente la arc, situate n camera de stingere a ntreruptorului.

Sistemul izolator este constituit din izolatoarele suport, mediul n care se gsesc contactele (ulei, aer, hexafluorur de sulf, vid), tijele izolante care transmit micrile ntre prile mobile etc.

Dispozitivul de acionare folosete la deschiderea i nchiderea complet a ntreruptorului sub aciunea agentului din dotare: pneumatic, electric, mecanic etc.

La nalt tensiune, dup criteriul mediului de stingere, ntreruptoarele se clasific astfel:

ntreruptoare cu ulei mult ;

ntreruptoare cu ulei puin ;

ntreruptoare cu aer comprimat;

ntreruptoare cu hexafluorur de sulf ;

ntreruptoare cu vacuum (numai n medie tensiune).

a) Principiul de funcionare a ntreruptoarelor de nalt tensiune Aceste ntreruptoare sunt trifazice, contactele lor mobile fiind acionate simultan pe cele trei faze de ctre dispozitivul propriu, livrat mpreun cu ntreruptorul.

Printr-o comand electric din faa celulei unde este montat echipamentul sau din camera de comand a staiei (prin telecomand) se d impulsul de tensiune bobinei de anclanare sau declanare a dispozitivului de acionare, iar acesta acioneaz la rndul su contactul mobil al ntreruptorului, fie apropiindu-l de cel fix (la nchidere) fie ndeprtndu-l de acesta (la deschidere), cu vitez pentru a nu lsa timp de ionizare a mediului n care s-a format arcul electric. Totodat se face alungirea arcului (la deschiderea ntreruptorului ) n spaiile din camera de stingere i rcirea acestuia, fie cu gazele rezultate din descompunerea uleiului sub aciunea cldurii degajate de arc (la ntreruptoarele cu ulei), fie cu aerul precomprimat sau hexafluorur de sulf ce intr n camera de stingere prin supapele de admisie ce se deschid odat cu funcionarea dispozitivului de acionare al ntreruptorului (la ntreruptoarele cu aer comprimat sau cu ).

La ntreruptoarele cu vacuum distana de deplasare a contactului mobil este scurt, ntruct spaiul camerei de stingere nu poate fi ionizat dect foarte slab, n funcie de depresiunea existent n acel moment n camer , iar arcul este stins pn la trecerea prin zero a curentului de scurtcircuit.

Datorit construciei sale, acest tip de ntreruptor ofer, n comparaie cu celelalte tipuri, urmtoarele performane:

- capacitate mare de rupere ( fa de la );

- timp de deschidere mic ( fa de la );

- rezisten dielectric mare;

- o eroziune redus a pieselor de contact;

- o rezisten ohmic de contact mic;

- gabarit mic, cu ocuparea unui spaiu de montaj redus;

- numr mare de acionri sub curent nominal (>ori).b) Principalele caracteristici tehnice ale ntreruptoruluiTensiunea nominal, , este valoarea efectiv a tensiunii ntre doi poli ai ntreruptorului la care acesta poate funciona timp ndelungat, fr pericol de conturnare sau strpungere a elementelor sale izolate.

Curentul nominal, , este valoarea efectiv a curentului care trece prin contactele ntreruptorului, cnd acestea sunt nchise i pentru care sunt stabilite condiiile de funcionare i nclzire ale aparatului n regim permanent, la tensiunea nominal.

Puterea de rupere nominal, , este definit convenional prin relaia:

(4.1)

unde:

este curentul nominal de rupere ce reprezint valoarea efectiv a curentului maxim care poate fi ntrerupt sigur de ntreruptor la o tensiune a instalaiei egal cu tensiunea nominal a ntreruptorului.

Timpul de deschidere, , este intervalul de timp de la transmiterea impulsului la bobina de deschidere a dispozitivului asociat ntreruptorului i pn n momentul separrii contactelor cu stingerea complet a arcului electric format.

c) Marcarea i simbolizarea ntreruptoarelor de nalt tensiune

n funcie de tipul constructiv, orice ntreruptor are marcajul format din: un grup de litere prin care este precizat tipul ntreruptorului i dou grupe de numere, primul indicnd tensiunea nominal n , al doilea curentul nominal n . Spre exemplu:

reprezint ntreruptor cu ulei puin (=ntreruptor;=ortojector, indicnd modul de suflaj al arcului electric), avnd tensiunea nominal i curentul nominal, .

Fig. 4.1 Simboluri ale ntreruptoarelor de nalt tensiune n schemele monofilare ale reelelor electrice, ntreruptorul de nalt tensiune este reprezentat prin simbolurile din figura 4.1.4.1.2 ntreruptoare de joas tensiune

ntreruptoarele de joas tensiune, utilizate n schemele de conexiuni ale staiilor electrice, posturilor de transformare i ale tablourilor generale de la consumator, constructiv se mpart n:

1) ntreruptoare automate, care sunt prevzute cu elemente de protecie la suprasarcin (relee termice) i la scurtcircuit (relee electromagnetice);

2) contactoare, care numai conecteaz i deconecteaz un circuit n baza unei comenzi voite exterioare, fr controlul parametrilor circuitului;

3) ntreruptoare cu prghie , ce deschid sau nchid un circuit electric parcurs de un curent a crui valoare este cel mult egal cu valoarea nominal a aparatului.

Toate aceste tipuri au drept mediu de stingere a arcului electric aerul. Contactele lor sunt acionate, la primele dou tipuri, de electromagnei, la comand manual (contactorii) sau/i la o comand a dispozitivului de protecie prin relee (ntreruptoarele automate). La tipul 3, acionarea este manual, att la conectare ct i la deconectare, cu ajutorul manetei.

Gabaritele lor sunt reduse i se monteaz pe stelaje metalice n tablourile electrice de joas tensiune. Aceste aparate se construiesc: monopolare, bipolare i tripolare, funcie de cerinele utilizatorului.

a) Principiul de funcionare a ntreruptoarelor automate i a contactoarelor

La excitarea bobinei (la comanda de nchidere), partea de miez magnetic mobil, care conine contactele mobile ale aparatului se deplaseaz, apsnd suprafaa celor fixe, i rmne n aceast poziie nchis, bobina fiind meninut excitat printr-un contact auxiliar.

Pentru deschiderea circuitului se dezexcit bobina prin comand manual sau automat i sub greutatea proprie sau prin destinderea unui resort metalic, partea mobil revine n poziia iniial.

Principalele caracteristici tehnice ale aparatelor automate de joas tensiune sunt: tensiunea nominal, , curentul nominal, , capacitatea de rupere, , puterea electric absorbit de bobina de acionare , numrul de manevre (durata de via mecanic).

Marcarea acestor echipamente este azi foarte diferit, fiind funcie de furnizor (intern sau extern). Simbolurile utilizate n schemele electrice sunt indicate n figura 4.2

Fig. 4.2 Simboluri ale aparatelor de acionare

b) Principiul de funcionare a ntreruptoarelor prghie

Pentru acionarea contactelor mobile se folosete o prghie de comand situat n extremitatea dreapt a aparatului, ce rotete n plan vertical axul pe care sunt aezate solidar contactele mobile (unul, dou sau trei funcie de numrul de faze ale circuitului respectiv). Pentru a fi imprimat o vitez mare la deschiderea contactelor i independent de viteza de acionare a prghiei de comand de ctre operator, ntreruptoarele sunt dotate cu resorturi metalice.

ntreruptorul cu prghie este folosit pe circuitele de joas tensiune din tablourile electrice, naintea siguranelor fuzibile n sensul scurgerii energiei electrice, pentru a se putea remedia defeciunile acestora cu scoaterea de sub tensiune a prii din amonte.

Caracteristicile principale tehnice ale ntreruptoarelor prghie sunt: tensiunea nominal, , n , curentul nominal , n , capacitatea de rupere, n , numrul de manevre ale contactului mobil.

n poziia nchis, ntreruptoarele prghie se construiesc astfel nct s nu se deschid la trecerea curenilor de scurtcircuit sau suprasarcin prin circuitul pe care este montat. Circuitul este ntrerupt, n acest caz, de ctre siguranele fuzibile montate n aval de ntreruptor.

Arcul electric ce se formeaz ntre contactul mobil i cel fix se stinge datorit alungirii lui prin deplasarea contactului mobil i suflajului termic natural ce se realizeaz la ridicarea aerului cald. Reprezentarea n schemele monofilare este redat n figura 4.3.

4.2 Separatoare electrice de nalt tensiune

Sunt aparate de comutaie care conecteaz sau deconecteaz circuitele electrice cu tensiuni pe care sunt montate, aflate numai sub tensiune (fr a fi parcurse de cureni) i care asigur n poziia deschis o distan de izolare predeterminat din motive de securitate a muncii pentru operatorul care lucreaz pe acel circuit. Deschiderea separatorului ntr-un circuit parcurs de curenii de sarcin nu trebuie s se fac dect dup ce a fost precedat de deconectarea ntreruptorului montat pe acel circuit. Un separator este constituit din urmtoarele elemente principale: sistemul de contacte, sistemul izolator, dispozitivul de acionare i construcia metalic cu articulaie de transmitere a micrii.

Dispozitivele de acionare pot fi: manuale, electrice, pneumatice.

Pentru recunoaterea tipurilor romneti de separatoare de nalt tensiune se folosete urmtorul sistem de simbolizare: separator; monopolar; bipolar; tripolar; de interior; de exterior; cu cuite de legare la pmnt. Aceste litere sunt urmate de dou grupe de cifre: prima grup arat tensiunea nominal n , iar a doua curentul nominal n.

De exemplu, are urmtoarea semnificaie: separator tripolar de exterior, cu cuite de legare la pmnt, , .

a) Principalele caracteristici tehnice ale separatoarelor

Tensiunea nominal, , este valoarea efectiv a tensiunii, msurat ntre doi poli ai separatorului, la care elementele izolante ale aparatului pot rezista un timp ndelungat i sub care se pot face manevre de nchidere i deschidere ale aparatului n numrul i intervalele de timp prescrise.

Curentul nominal, , este valoarea efectiv a curentului ce poate trece un timp ndelungat prin contactele separatorului fr a deteriora termic sau electrodinamic aparatul.

n schemele monofilare, separatoarele se simbolizeaz ca n figura 4.4.

a) n scheme operative

a1 nchis;

a2 deschis.

b) n scheme de principiu.

Fig. 4.4 Simboluri ale separatoarelor de nalt tensiune

b) Acionarea separatoarelor

Separatoarele sunt acionate prin dispozitive de tip manual, pneumatic sau electric, funcie de tipul lor constructiv, de treapta de tensiune la care este montat, de importana staiei electrice n cadrul reelei electrice zonale.

4.3 Sigurane fuzibile

Siguranele fuzibile sunt dispozitive cu ajutorul crora se realizeaz protecia circuitelor electrice mpotriva curenilor de suprasarcin sau de scurtcircuit, prin topirea unui fir fuzibil, dimensionat corespunztor, conectat n serie cu circuitul care trebuie protejat.

Sigurana fuzibil reduce de asemenea efectele termice i electrodinamice ale curenilor de scurtcircuit, limitndu-i ca durat i ca amplitudine.

Siguranele fuzibile se mpart, dup rol i caracteristici tehnice, n dou categorii:

de joas tensiune, n subvariantele: cu filet (pn la ) i cu mare putere de rupere ;

de medie tensiune .

4.3.1 Sigurane fuzibile de joas tensiune

Siguranele de joas tensiune se clasific n urmtoarele grupe constructive:

Sigurane cu filet, formate din trei elemente principale: soclul, patronul i capacul.

Soclul ce se execut din material ceramic, asigur fixarea siguranei pe suportul de susinere n tabloul electric i realizeaz contactele electrice n circuitul electric. Dup modul de execuie a legturilor electrice, la soclu, siguranele cu filet se mpart n: sigurane cu legturi n fa i sigurane cu legturi n spate ;

Patronul este un corp tubular ceramic, n care se afl firul fuzibil calibrat, nconjurat de nisip de cuar cu rolul de a-l susine i ajuta la stingerea arcului electric ce se formeaz la topirea fuzibilului;

Capacul este compus dintr-o pies metalic filetat terminat la exterior cu un cap din material ceramic, avnd rolul de fixare n soclu a patronului.

Siguranele cu mare putere de rupere au soclu ceramic, contacte electrice fixe, de tip furc, i patronul calibrat, terminat la capete cu lamele metalice (contacte mobile), n interiorul cruia se gsesc: firul fuzibil i nisipul de cuar.

Caracteristicile tehnice ale siguranelor fuzibile

Tensiunea nominal, , reprezint valoarea efectiv a tensiunii care asigur pstrarea calitilor izolante ale soclului, timp ndelungat;

Curentul nominal al soclului, , este valoarea efectiv maxim a curentului ce poate trece un timp ndelungat prin contactele soclului fr a le deteriora termic sau electrodinamic.

Curentul nominal al fuzibilului, , este valoarea efectiv a curentului maxim ce poate trece prin fuzibil un timp nelimitat, fr a topi fuzibilul i este marcat (calibrat) pe patron;

Curentul minim de topire a fuzibilului, , reprezint valoarea efectiv a curentului care traversnd fuzibilul produce topirea acestuia.

Caracteristica siguranei fuzibile este specific fiecrui fuzibil calibrat (, , etc.) i reprezint dependena timpului de topire de valoarea curentului ce strbate fuzibilul (fig. 4.5). Ea este asimptotic la valoarea curentului minim de topire.

Fig. 4.5 Caracteristica

Din figur se constat c valoarea nominal a fuzibilului este inferioar valorii curentului de topire .

Alura descresctoare ne arat c odat cu creterea valorii curentului timpul de topire este mai mic, ceea ce asigur acionarea selectiv a siguranelor, montate pe circuite legate n serie, valoarea fuzibilului standardizat crescnd cu trepte din aval spre amonte n sensul de scurgere a curentului prin aceste circuite.

4.3.2 Sigurane fuzibile de medie tensiune

Siguranele fuzibile de medie tensiune sunt utilizate pentru protecia la suprasarcin i scurtcircuit n cazul circuitelor care alimenteaz:

transformatoare de tensiune;

partea de medie tensiune a PTA*;

baterii de condensatoare**;

- unele motoare de medie tensiune, asociate cu aparate de conectare i deconectare a circuitului sub sarcin.

Principiul de funcionare i caracteristicile tehnice sunt aceleai ca i pentru cele de joas tensiune, descrise mai sus.

O siguran de medie tensiune are urmtoarele elemente componente: cadrul metalic cu izolatoarele suport;

contactele fixe montate pe izolatoarele suport i ntre care se introduce port-fuzibilul;

port-fuzibilul (patronul) confecionat din material izolant (porelan), avnd n interior nisip de cuar;

elementul fuzibil, confecionat din Cu sau Ag i pe care sunt aplicate bobie de dizolvant metalic (plumb, cositor), cu scopul de a reduce artificial temperatura de topire a fuzibilului.

4.3.3 Notaia siguranelor n schemele electrice

a) Sigurane fuzibile de joas tensiune

Fig. 4.6 Simboluri ale siguranelor fuzibile de joas tensiune

Numrtorul reprezint curentul nominal al soclului; numitorul curentul nominal al fuzibilului.

b) Sigurane fuzibile de medie tensiuneNotaia lor se face dup tipul circuitului i locul de montare:

, pentru circuitul cu transformatoare de putere montate interior sau motoare;

pentru circuitul cu transformatoare de putere montate n exterior;

, pentru circuitul transformatoarelor de tensiune montate n interior;

, pentru circuitul transformatoarelor de tensiune montate n exterior.

Primul grup de cifre reprezint tensiunea nominal n , al doilea curentul nominal n .

Fig. 4.7 Simbolul siguranelor

de medie tensiune

4.4 Descrctoare electrice

Sunt aparate care protejeaz instalaiile mpotriva undelor de supratensiune ce pot aprea accidental n reelele electrice ca urmare a descrcrilor atmosferice, scurtcircuitelor sau a manevrelor de comutare a circuitelor electrice din compunerea acestor reele.

Descrctoarele electrice se monteaz cte unul ntre fiecare faz i pmnt. Constructiv sunt dou tipuri: tubulare , care se monteaz pe stlpii liniilor electrice aeriene i cu rezisten variabil care se monteaz pe barele staiilor i posturilor de transformare.

a) Principiul de funcionare a descrctorului

n regim normal, sub tensiunea de serviciu, legtura electric ntre i descrctorul este ntrerupt, prin spaiul de izolare al eclatorului , prestabilit la o anumit valoare de descrcare, .

Cnd o und de supratensiune ajunge n punctul, cu viteza , spaiul este strpuns i energia undei se scurge spre pmnt prin rezistena, sub form de curent de scurgere .

Rezistena neliniar , sub aciunea tensiunii undei i micoreaz valoarea, astfel nct energia undei s se scurg spre pmnt ct mai mult i ct mai repede.

Dup descrcare, revine la valoarea iniial, micornd curentul de scurtcircuit ce apare ntre faz i pmnt sub aciunea tensiunii de serviciu a liniei dup trecerea undei reziduale , , conducnd la stingerea arcului electric format de procesul de descrcare i ntreruperea legturii electrice cu pmntul.

Fig. 4.8 Principiul de acionare al descrctorului electric

unde de supratensiune nainte de ; und rezidual, dup ; descrctor;

spaiul de izolare; rezistena neliniar; eclator ;

- viteza de deplasare a undei de supratensiune.

b) Caracteristici tehnice Tensiunea nominal, , este valoarea eficace a tensiunii ntre dou faze, la care sunt conectate descrctoarele, pentru care aparatul a fost proiectat i construit ca izolaia s reziste timp nelimitat; valorile sunt cuprinse ntre i .

Tensiunea de amorsare (de frecven industrial sau la impuls), , este valoarea tensiunii la care ncepe s treac prin electorul al descrctorului un curent de descrcare.

Curentul de scurgere, , este curentul de impuls care trece prin aparat dup amorsare prin efectul unei supratensiuni de impuls.

Curentul de nsoire, , este curentul care trece prin aparat dup curentul de scurgere sub influena tensiunii reelei. Simbolurile descrctoarelor n schemele electrice sunt prezentate n figura 4.9. Fig. 4.9 Simboluri ale descrctoarelor electrice

a) descrctor tip b) descrctor tubular

4.5 Transformatoare de putere

Transformatoarele de putere sunt aparate electromagnetice care au rolul de a schimba valorile mrimilor energiei de curent alternativ - intensitatea curentului i tensiunea - meninnd frecvena constant.

a) Principiul de funcionare

Principiul de funcionare se bazeaz pe legea induciei electromagnetice, conform creia fluxul magnetic variabil produs de curentul din nfurarea primar, induce o tensiune electromotoare variabil n nfurarea secundar.

Fig. 4.10 Principiul de funcionare

al unui transformator ideal

n figura 4.10 se prezint schematic modul de funcionare a unui transformator monofazat ideal (fr pierderi i scpri de flux magnetic).

Pe coloanele miezului magnetic se gsesc dou nfurri de conductoare din cupru sau din aluminiu, izolate ntre ele i fa de miez, avnd spire n primar , unde se aplic tensiunea i spire n secundar .

Tensiunea produce un flux magnetic . Legea induciei electromagnetice, aplicat primarului, ne conduce la:

(4.2)

sau:

, considernd .

(4.3)

Deci:

,

(4.4)

.

(4.5)

Relaia 4.5 exprim legtura dintre mrimea electric - tensiunea din primar, valoare efectiv i mrimea magnetic - fluxul magnetic, valoare maxim .

Neglijnd pierderile n transformator (transformator ideal), tensiunea din secundar este generat de acelai flux:

,

(4.6)

.

(4.7)

Din relaiile (4.5) i (4.7) rezult:

.

(4.8)

Raportul este o caracteristic a transformatorului denumit raport de transformare.

Avnd n vedere c puterea aparent din primar este identic cu cea din secundar (transformator fr pierderi), obinem:

(4.9)

sau

(4.10)

Relaia 4.10 arat c raportul ntre tensiuni i cureni este invers proporional: dac tensiunea n primar este mai mare dect n secundar, curentul din primar este mai mic dect cel din secundar i invers.

b) Construcia transformatoarelor de putere

n reelele electrice de medie tensiune se utilizeaz transformatoare trifazate cu dou nfurri pe fiecare faz (una fiind primarul, cealalt secundarul), montate pe coloanele miezului magnetic. Cele trei nfurri din primar au conexiunile n triunghi , respectiv din secundar n stea cu neutrul scos pe capacul transformatorului pentru a fi legat la pmnt n staia electric sau postul de transformare n care se monteaz (fig. 4.11).

Fig. 4.11 Conexiunile transformatoarelor cu dou nfurriPrincipalele pri componente ale transformatoarelor electrice de medie tensiune sunt:

Cuva transformatorului, cu evi care au un dublu rol: reprezint pe de o parte baia de ulei ca element dielectric (izolant), iar pe de alt parte sistemul de rcire al transformatorului; cldura produs de ctre pierderile electrice din transformator este preluat de uleiul din cuv de la nfurri i, prin convecie i radiaie, aceasta este evacuat n exterior;

Miezul transformatorului, format din tole de fier special cu grosimi de cu un coninut de siliciu, izolate ntre ele cu lac, prinse pachet, rezultnd cele trei coloane pe care sunt dispuse nfurrile i unite ntre ele la partea superioar i inferioar prin juguri, pentru a nchide circuitul magnetic;

nfurrile transformatorului, cilindrice sau n glei, reprezentate de bobinele cu conductoare de sau , izolate i dispuse spiralizat n mai multe straturi pe carcase din materiale electroizolante. Numrul lor: trei bobine (nfurri) legate n triunghi pentru partea de medie tensiune i trei bobine (nfurri) legate n stea cu neutrul legat la pmnt pe partea de joas tensiune. Acestea sunt parcurse de curenii de sarcin i au poteniale diferite ntre ele i cuv sau miezul de transformator.

Izolatoarele de trecere servesc pentru trecerea conductoarelor care fac legtura ntre nfurrie transformatorului i instalaia electric din staia sau postul de transformare, montate pe capacul cuvei. Ele sunt din porelan, cu rile (ncreituri) pentru mrirea liniei de conturare i sunt umplute cu ulei.

Conservatorul de ulei este un corp cilindric din oel, etan, aezat pe capacul transformatorului, avnd rolul de rezervor de ulei i de preluare a variaiilor de volum ale uleiului nclzit datorit pierderilor din transformator .

Comutatorul de ploturi, aezat pe capac, servete la modificarea numrului de spire de pe partea de nalt tensiune pentru schimbarea valorii tensiunii secundare.

c) Caracteristicile transformatoarelor trifazate

Tensiunea nominal din primar, U1n (kV( este valoarea efectiv a tensiunii msurate ntre dou faze ce a servit la dimensionarea transformatorului n regim simetric i echilibrat i la care izolaia transformatorului i menine proprietile sale dielectrice.

Tensiunea nominal din secundar, U2n (V( este valoarea efectiv a tensiunii msurate ntre dou faze i care corespunde ncrcrii nominale a transformatorului, cnd primarului i se aplic tensiunea U1n, iar comutatorul de ploturi este pe poziia median.

Puterea aparent nominal din secundar, S2n (kVA(, este valoarea puterii aparente cu care transformatorul se poate ncrca n condiiile pstrrii temperaturilor n miez i nfurri la valorile proiectate.

Puterea aparent nominal din primar, S1n (kVA(, este definit prin relaia:

(4.11)

n care (n este randamentul nominal al transformatorului.

Pierderile n cupru nominale, (kw(, reprezint pierderile de putere activ prin efect Joule-Lenz n nfurri, n regim de scurt circuit al transformatorului (U2= 0).Pierderile n fier nominale, (PFe (kw(, reprezint pierderile de putere activ ale transformatorului la mersul n gol al acestuia.

Tensiunea de scurtcircuit procentual, usc % este definit prin relaia:

(4.12)

n care este valoarea redus a tensiunii aplicat primarului cnd secundarul este n scurtcircuit, iar curentul primar are valoarea nominal, I1n.

Curentul de mers n gol procentual, i0%, este definit prin relaia:

(4.13)

n care I10 este valoarea curentului din primarul transformatorului cnd secundarul este n gol (u2 = U20).

Grupa de conexiuni a transformatorului este exprimat prin dou litere i o cifr care au semnificaia: prima liter reprezint modul conexiunilor nfurrilor din primar, a doua din secundar, iar cifra, nmulit cu 300, reprezint decalajul tensiunii secundare fa de analoga ei din primar. Exemplu: (/Y5 - nfurrile din primar sunt n triunghi, cele din secundar n stea, iar tensiunea din secundar este defazat fa de cea din primar cu 5 x 300 = 1500.

d) Mersul n paralel al transformatorului de putere

n scopul acoperirii curbei de sarcin, n staiile electrice i posturile de transformare, se monteaz cte dou sau mai multe transformatoare de putere conectate n paralel: nfurrile primare la fazele corespunztoare ale barelor colectoare de nalt tensiune, iar cele de medie sau joas tensiune la fazele corespunztoare ale barelor colectoare de medie sau joas tensiune.

Pentru a putea funciona n paralel transformatoarele trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:

a) tensiunile nominale primare i cele secundare s fie respectiv egale (se admit abateri ale rapoartelor de transformare de ( (0,5%.... 1%);

b) tensiunile de scurtcircuit s fie egale (se admit abateri de ( 10%);

c) tensiunile fazelor corespunztoare trebuie s aib aceleai defazaje (aceeai grup de conexiuni);

d) se recomand ca raportul puterilor nominale ale transformatoarelor s nu fie mai mare de 3/1, luate dou cte dou n comparaie.

e) Simbolizarea transformatoarelor de putere n schemele monofilare

Transformatoarele cu dou nfurri, frecvent utilizate n instalaiile din treapta de distribuie, sunt reprezentate n schema monofilar conform fig. 4.12.

a) medie tensiune/joas tensiune

b)nalt tensiune/medie tensiune

Fig. 4.12 Simboluri ale transformatoarelor de putere cu 2 nfurriCercul superior, P, reprezint nfurrile primare conectate n triunghi n a) i n stea n b), iar cercul inferior, pe cele secundare conectate n stea cu neutrul legat la pmnt n a) i n triunghi n b).

4.6 Transformatoare de msur

Sunt aparate care servesc pentru reducerea valorii mrimilor de pe circuitul primar pn la valorile nominale ale aparatelor de msurare care se monteaz n secundarul acestor transformatoare.

Dup criteriul funcional se mpart n:

transformatoare de curent

transformatoare de tensiune.

4.6.1 Transformatorul de curent

Este destinat reducerii valorii curentului care circul prin primar la o valoare de pn la 5A sau 10A.

Transformatorul de curent se construiete numai monofazat i se monteaz nfurarea primar n serie cu o faz a circuitului primar, iar nfurarea secundar se conecteaz la bobinele de curent ale aparatelor de msurare, legate n serie.

Principiul de funcionare este acelai cu al transformatorului de putere, funcionnd ns cu secundarul practic n scurtcircuit.

Fiind dimensionat pentru acest regim rezult c secundarul trebuie s fie totdeauna conectat pe o impedan mic (bobinele de curent ale aparatelor de msurare: ampermetre, bobinele de curent ale contorului, ale wattmetrului etc.); procednd altfel (lsnd secundarul deschis) transformatorul se va defecta datorit apariiei unei tensiuni mari pe secundarul deschis, care va strpunge izolaia aparatului punnd n pericol de electrocutare personalul operativ.

Pentru acest motiv nu se monteaz sigurane fuzibile pe circuitul secundar, care prin topire, vor lsa deschis acest circuit.

Construcia cuprinde, n funcie de treapta de tensiune nominal, urmtoarele elemente principale:

miezul de fier, compus din tole magnetice izolate ntre ele i strnse pachet;

nfurarea primar, reprezentat de o bobin dispus pe miezul magnetic i avnd spire puine, izolate, cu seciuni mari;

nfurarea secundar, avnd bobina cu spire multe i seciuni mici;

carcasa metalic, cu izolatoare de porelan sau turnate n rini sintetice;

bornele pentru racordarea la circuite: dou pe primar, notate cu P1, P2 sau K, L i dou pe secundar notate cu S1, S2 sau k, l.

n figura 4.13 se arat modul de conexiuni n circuitele electrice

Fig. 4.13Conexiuni ale transformatoarelor de curent

a) circuit primar monofazat cu 1TC b)circuit primar trifazat cu 3TC montate n Y0A - ampermetru, W bobina de curent a wattmetrului, CA bobina de curent a contorului activ, TC transformator de curent. Mrimile caracteristice principale ale transformatoarelor de curent sunt:

Tensiunea nominal U [V] sau [kV], reprezentnd valoarea efectiv a tensiunii ntre dou faze ale circuitului primar la care izolaia nu este strpuns timp nelimitat.Curentul nominal primar Ipn [A] care este valoarea standard a curentului ce strbate nfurarea primar tip ndelungat fr a provoca deteriorri prin nclzirea ei.Curentul nominal secundar Isn [A], a crui valoare este fie 5A, fie 1A n funcie de tipul constructiv.Puterea aparent nominal, Sn [VA], exprimnd capacitatea de ncrcare a nfurrii secundare corespunztoare clasei de precizie celei mai mari. Pentru a nu fi depit aceast putere nominal este necesar ca impedana sum a aparatelor conectate pe secundar s ndeplineasc condiia:

(4.14)

Clasa de precizie, exprimat n procente (0,2 %, 0,5 %, 1 %, 3 %) ce reprezint eroarea de curent maxim la funcionarea n plin sarcin a transformatorului.Raportul de transformare nominal al transformatoarelor de curent reprezint raportul dintre curentul nominal primar i curentul nominal secundar (ex. 100/5, 200/5, 1000/5):

(4.15)

n schemele monofilare, transformatoarele de curent se simbolizeaz conform fig 4.14.

Fig. 4.14 Simbolul transformatorului de curent

4.6.2 Transformatorul de tensiune

Este destinat reducerii valorii tensiunii circuitului primar la o valoare de pn la 100 sau 110 V.

Principiul de funcionare este acelai cu al transformatorului de putere, funcionnd cu secundarul conectat pe o impedan foarte mare (practic n gol). Drept consecin, pe secundar se vor racorda,n paralel, bobinele de tensiune ale aparatelor de msurat (voltmetre, bobinele de tensiune ale wattmetrelor, contoarelor, etc). Spre deosebire de transformatoarele de curent, pentru protejarea transformatorului mpotriva curenilor de scurtcircuit, se monteaz att pe primar ct i pe secundar sigurane fuzibile.

Transformatorul de medie tensiune se construiete n urmtoarele variante:

monofazat, cu o nfurare primar i una secundar;

trifazat, cu trei nfurri primare i trei nfurri secundare;

trifazat, cu trei nfurri primare, trei secundare i trei nfurri teriare (triunghi deschis pentru aparatele de protecie homopolar).

La treapta de nalt tensiune (110 750 kV), transformatoarele de tensiune sunt de tipul capacitiv. Principiul de funcionare este: divizarea tensiunii fazei respective prin condensatoare legate n serie ntre faz i pmnt (primarul) i conectarea la bornele ultimului condensator a unui transformator inductiv cu ploturi de reglaj pentru a obine n secundar valoarea tensiunii standard de 100 sau 110 V.

Prile constructive la transformatorul de tensiune inductiv (folosit n treapta de medie tensiune) sunt aceleai cu cele ale transformatorului de curent.

Mrimile caracteristice principale ale transformatoarelor de tensiune sunt:

Tensiunea nominal primar Upn [kV], respectiv tensiunea nominal secundar Usn [V], reprezint valoarea efectiv a tensiunii nscris pe plcua transformatorului pentru care acesta este dimensionat ca numr de spire, inducie, putere i clasa de precizie

Raportul de transformare nominal ce reprezint raportul ntre valorile nominale ale tensiunilor din primar i secundar:

(4.16)

Puterea aparent nominal, Sn [VA], exprimnd capacitatea de msurare a nfurrii secundare corespunztoare clasei de precizie celei mai ridicate . Pentru a nu fi depit aceast putere nominal este necesar ca impedana rezultat a impedanelor conectate n paralel pe secundar s ndeplineasc condiia:

(4.17)

Clasa de precizie, exprimat n procente (0,2 %, 0,5 %, 1 %, 3 %)este definit asemntor cu cea de la transformatorul de curent.

Transformatorul trifazat de tensiune se conecteaz i simbolizeaz n schemele monofilare conform fig. 4.15.

P primar

S secundar

T teriar

Fig. 4.15 Simbolul transformatoarelor de tensiune

Not: Tensiunile sunt tensiuni pe faz, respectiv ori tensiunea ntre faze.Circuit secundar

CA

W

a) general

b) indicnd poziia nchis

c) indicnd poziia deschis

b) ntreruptor cu relee termice

i electromagnetice

a) contactor

A

Fig. 4.3 Simbolul ntreruptorului cu prghie tripolar

cu In = 100 A)

SFI - 20 - 40

IP III 100 A

a) sigurane fuzibile cu filet

1 circuit monofazat;

2 circuit trifazat

b) siguran fuzibil tip MPR

1

2

MPR 160/80A

LF25/6

LF25/16

A

v

EMBED Equation.3

A

v

EMBED Equation.3

s

R

D

E

Is

LEA

a1

a2

STI 20-400

DRV 20 kV

DT - 10 kV

i2

u2

(S)

w1

w2

(P)

i1

M

0

R

S

T

R

S

T

0

miez magnetic

coloan magnetic

t

r

R

s

T

a) conexiune n Y

b) conexiune n (

c) dispunerea nfurrilor pe miezul magnetic

TC 10 kV 25/5A

Y

Y

bare colectoare

separator

sigurane fuzibile medie tensiune

TT - EMBED Equation.3

TT - EMBED Equation.3

sigurane fuzibile medie tensiune

separator

bare colectoare

Y

Y

T

S

P

P

S

20 kV

S

(

Yo

Y

(

CA

W

A

S1

Is

S2

P2

TC

P1

Ip

R

1TC

R

P1

P2

S1

S2

2TC

P1

P2

S

S1

S2

T

P1

P2

3TC

S1

S2

b

Fazele 1,2,3 (medie tensiune)

P

S

Fazele 1,2,3 (nalt tensiune)

Nul(0)

Fazele 1,2,3 (joas tensiune)

U1n/0.4 [KV]

S2n [kVA]

Fazele 1,2,3 (medie tensiune)

P

S

U1n/U2n [kV]

S2n [MVA]

(

STI 20-400

EMBED Equation.3

* Post de transformare de tip aerian;

** Dispozitive care folosesc pentru mbuntirea factorului de putere al instalaiei electrice respective.

PAGE 15

_1106319476.unknown

_1106328031.unknown

_1107577092.unknown

_1107578965.unknown

_1130753174.unknown

_1130754094.unknown

_1130756374.unknown

_1130756375.unknown

_1130755423.unknown

_1130755848.unknown

_1130755857.unknown

_1130755549.unknown

_1130754168.unknown

_1130753221.unknown

_1130753226.unknown

_1130753181.unknown

_1130753046.unknown

_1130753131.unknown

_1130751639.unknown

_1130753008.unknown

_1107580160.unknown

_1107578031.unknown

_1107578906.unknown

_1107578927.unknown

_1107578881.unknown

_1107578772.unknown

_1107577304.unknown

_1107577367.unknown

_1107577290.unknown

_1106332382.unknown

_1106332649.unknown

_1106333798.unknown

_1106334578.unknown

_1106334587.unknown

_1106334639.unknown

_1106333847.unknown

_1106333106.unknown

_1106333139.unknown

_1106332964.unknown

_1106332421.unknown

_1106332635.unknown

_1106332406.unknown

_1106328938.unknown

_1106332340.unknown

_1106332359.unknown

_1106329421.unknown

_1106328695.unknown

_1106328773.unknown

_1106328482.unknown

_1106326463.unknown

_1106326892.unknown

_1106327702.unknown

_1106327909.unknown

_1106328019.unknown

_1106327714.unknown

_1106326908.unknown

_1106327688.unknown

_1106326900.unknown

_1106326551.unknown

_1106326857.unknown

_1106326873.unknown

_1106326570.unknown

_1106326617.unknown

_1106326512.unknown

_1106326530.unknown

_1106326494.unknown

_1106325961.unknown

_1106326296.unknown

_1106326419.unknown

_1106326445.unknown

_1106326382.unknown

_1106326260.unknown

_1106326276.unknown

_1106326238.unknown

_1106325775.unknown

_1106325903.unknown

_1106325940.unknown

_1106325890.unknown

_1106325690.unknown

_1106325723.unknown

_1106325652.unknown

_1106315744.unknown

_1106316857.unknown

_1106318915.unknown

_1106319184.unknown

_1106319201.unknown

_1106319466.unknown

_1106319192.unknown

_1106319065.unknown

_1106319123.unknown

_1106319018.unknown

_1106318160.unknown

_1106318255.unknown

_1106318856.unknown

_1106318177.unknown

_1106317880.unknown

_1106317921.unknown

_1106317854.unknown

_1106316374.unknown

_1106316441.unknown

_1106316704.unknown

_1106316789.unknown

_1106316678.unknown

_1106316403.unknown

_1106316413.unknown

_1106316388.unknown

_1106316325.unknown

_1106316347.unknown

_1106316364.unknown

_1106316337.unknown

_1106316176.unknown

_1106316315.unknown

_1106315814.unknown

_1106291655.unknown

_1106292355.unknown

_1106292628.unknown

_1106315715.unknown

_1106315726.unknown

_1106315693.unknown

_1106292570.unknown

_1106292598.unknown

_1106292544.unknown

_1106291790.unknown

_1106291857.unknown

_1106291885.unknown

_1106291800.unknown

_1106291749.unknown

_1106291763.unknown

_1106291740.unknown

_1106290504.unknown

_1106290699.unknown

_1106290824.unknown

_1106291593.unknown

_1106290762.unknown

_1106290535.unknown

_1106290651.unknown

_1106290520.unknown

_1106289113.unknown

_1106290467.unknown

_1106290490.unknown

_1106289485.unknown

_972918265.unknown

_1106288540.unknown

_1106289052.unknown

_989826374.unknown

_1106288525.unknown

_989825249.unknown

_989825368.unknown

_989402082.unknown

_945160128.unknown

_945160139.unknown

_945123535.unknown