capitolul5

5/16/2018 CAPITOLUL5

1/18

5. BA TERII D E CONDENSATOARE $1 BOBINE DE -REACTANTA5.1. Baterii de condensatoare

Dupa cum s-a aratat in capitolul precedent reglajul tensiunilor in nodurile desistem sa poate face ~iprin regtajul circulatiei de putere reactiva.Acest lucru se poate realiza prln conectarea in nodurile de sistem (pe baretestatiilor i posturilor de transformare) de baterij de condensatoare.o instalatie de condensatoare este un ansamblu de instala\ii electrica, formatdin bateria de condensatoare, calulele de medie tensiune de alimentare, cablurile deracordare i dulapurile de comanda i protectie. Bataria de condensatoare (saubaterie, treapta), este un ansamblu de unita~ monofazate racordate intre ele electric~i tormeaza un sistem de conexiuni trifazat Un condensator (sau unitate) este unansamblu format din unul sau mai multa elemente asezate intr ..o singura CUV8 ilegate la borne I e de ie,ire. Un element de condensator (sau element) este parteainvizibila a unui condensator, formata din armatur i separate printr-un dielectric.Prin nivel de izola!ie al unei baterii de condensatoare sa intelege 0combinatle a valorilor tensiunilor de incercare la frecvent! industrials , i la impuls cecaracterizeaza aptitudinea izola\iei de a suporta solicitarile dielectrice intre bomelede ie~ireale bateriei i partile metalice legate la pamiJnt. Puterea nominala acondensatorului (Qe) este puterea reactiv~ la tensiunea nornlnala i la frecventanominata, pentru care a fast realizat condensatorul. 0 celula generals de M T . este 0celula de condensator, racordata direct la bornele principale ale statiei de distribu\iei destinata alimentarii unai baterii de condensatoare cu mai multe trapte de putere.0- celula de treapta de medie tensiune este 0calula de concensator, racordata directla bomele principale ale sta~ei de distribu\ie i destinate alimentarii unei baterii decondensatoare cu mai multe trepte.In fig. 5.1. sunt prezentate diferite scheme electrice de alimentare a bateriilorde condensatoare pentru celule generale , i de treapta.

5.1.1. Schemele electrice de alimentare Ii de conexiuni ale bateriilor decondensatoareBateriile de condensatoare de medie tensiune (6l 10, 20 kV) pot fi cu una,dous sau maximum trei trepte, cu sau faTa celula i sunt alimentate prin cablu de lacelulele de condensator ale instalatiei de distributie de medie tensiune, caluleechipate cu diverse aparate, confonn fig. 5.1. Sa foloseste sau nu celula generatafunctie de spa\iu disponibil in cladirea instalatiei de distributie d e media tensiune ide rezultatul comparatiei tahnico-economice a celor doua variante. Celula generalilipoate avea celule de treapta echipate CU lntrerupator (fig. 5.1, a) sau contactor (fig.5.1, b, c).Bateriile de condensatoare trifazate unt de media tensiunea se amplaseaza

obi~nuit in exterior (cu exceptia cazului cand zona are grad ridicat de poluare) :jiconexiunea lor 59 face de obicei in dubls stea cu neutrele izolate f a t a de pamimt, cutransformator de curent pe legatura dintre neutru (00 alimenteaza 0 protec\ie66


2/18

diferentiala impotriva defectelor interne din condensatoare). conform fig. 5.2. Nu sarealizeaza conexiunea in stea simpla a bateriilor de condensatoare (fig. 5.3.).deoarece la defecte interne in unitati nu poate fi asigurata protsctla,

Celulade treapta

Celulagenerala

I

J t Ja b c

d e

F ig. 5.1. S chem e eJectrice d e alim entare a bateriilor de co ndensato are unt de m ediatensiune: a) bate rie c u 1treapta; b} baterie cu 2 trepte cu celula generals; c) baterie cu 3tre pte c u celula generala; d) balerie cu 3 trepte t a r a ce lu la generals ; e) baterie cu 2 tre ptet a r a ce lu la gene ra la .

67


3/18

. . Daca lensiunea unui condensator este inferioara tensiunii nominale a retelei,se conecteaza in serie pe faz8 mai multe unitati iar daca trebuiesc puteri mai maridecal eele corespunzatoare unilatilor,acestea se conecteaza in paralel pe fazs,conform fig. 5.4.

1111 j_ j_TITF ig. 5 .2 . C onexiune dubla steacu neutre le izo late fata de pam fm ta bateriilor de condensatoare. F ig . 5 .3 . Conexiu nea in stea s im pls abate riilo r d e condensato are (n efo lo sita )

Pentru a folosi un numar redus decondensatoare se folosesc units1imonofazale de 100 kVar cu care se realizeaza obisnuit puteri p a n a la 3 MVar petreapta la 6 ~i10 kV i pans la 6 MVar la 20 kV, conform tabelului 5.1. Puterea uneitrepte se calculeaza cu relatia:a = N . a n [MVar] (5.1.)

. 1Numirul de trepte de condensatoare , I puterea lor TabeluIS.1.N Tensiunea nornmala a Tensiunea nornlnala a Nr. de trepte x p ute re a u ne ir . bateriei (kV) condensatorului (kV) trepte [MVar ]crt.1 6 3,64 1x1,21 (2)x1,81 (2,3)x2,41x32 10 6,3 Idem3 20 6,3 1 (2)x1,21x1,81 (2)x2,41x4,81x6

68


4/18

R S T

{] ] ITTI TTI TTIn I I I I I I I I IJ#ttf I I ITT TT TTI I] ] I I r I ItffIfo

Fig. 5.4. Schema de conexiuni a bateriilor de condensatoare cu mai multe unitati pe fazaunde: N = 3m . n . nf - numarul de condensatoare al unei trepte de ba ter ie t rifaza ta ;m .. numarul stelelor; n - numaru l de condensatoare in s erie pe ram ura; n f - num aru lde ramuri in paralel pe faza ~i stea; O n - puterea nom ina ls a u nu i c on dens ato r inMVar .5.1.2. Alegerea i dimensionarea bateriilor de condensatoareBateri i le de condensatoare sa folosesc pentru compensarea puterii react ive.Solutia optima de realizare a cornpensari i sa stabile~te prin compararea tehnico ..e conom ic s a d ife rite le r v aria nte posibile.Dimensionarea bateriilor de condensateare sunt i amplasarea lor sa face pebaza a na liz ei structurii sistemului energetic d in zo na, curbei d e sarc in a re activB pe24 ore i a rnasuratori lor armonieilor s uperio are , s ta bilin du -s e dac a bateria este cu 0frespta sau cu mai multe trapte (Ia puteri de peste 1,2 MVar). Daca in loeul deamplasare sunt arm onic i d e o rd in ul 5 ~i7, p ro iec tan tu t tr ebu ie s a prevada vii toareainstalatie i cu filtre de armonici.Conec ta rea , deconec ta rea ~i descarcarea autom ata a bateriilor este insotitade fe nomene tranzitorii. )Conectarea batennor de condensatoare cu 0 treapta produce un curent de~oc ce se calculeaza cu re la tla ep rox lma tiv a;

I . = I ' 4 ~ ' [kA] (5.2.)unde: I n = J 3 ~U~ este curen tu l nom inal a l bate rie i, in kA ; a - p ute re a bate rie i, inMVar; Umr .. tens iunea m axim a de servic iu a re te 'e i in kV ; S k .. p u te re a d e s cu rtc irc uitp e b are le de medie tensiune, in MVA.Conectarea b ate riilo r d e condensatoare cu mai multe trepte produce uncurent de ~oe ce se celculeaza cu relatia:

(5.3.)

unde: U este tensiunea de faza, in kV ; X, - reactanta capacinva totala pe faza, in kQ;Xt - r eac tan ta inductiv8 pe faza intre trepte, in ill.69


5/18

Daca curentul de oc este prea mare se creste lungimea cablurilor de racord.Curentul de conectare trebuie sa fie mai mic decat curentul de soc al lntreruptoruluiprin care se realizeazll conectarea i datorita duratei sale scurte nu produce in re te aefeele defavorabile.~ocul de tensiune ce apare la conectarea bateriilor de condensatoare unttrebuie sa fie mai mic cu 3% ca tensiunea nornlnala a retelei; sa calouleaza eurelatia:

I1U% =fl.l 00SI ;Daca 59 depa~ete limita admisa a socului de tensiune bateria trebuie safunC\ioneze in trepte.Bateriile de condensatoare se conecteaza numai daca sunt completdescarcate, deoarece in caz contrar pot apare supratensiuni ,isup ra cu renti ma ri cesa deterioreze instala~a electrica i chiar sa perturbeze partial sistemul energetic.Curentul capacitiv maxim ce poate fi lntrerupt de catre intreruptor trebuie sa

fie mai mare decat curentul maxim ce apare la deoonectarea bateriei.Bateriile . de condensatoare sa preyed cu instalatii fixe de descarcareautomata care sunt astfel dimensionate in ca t dupa maximum 5 min. "'de Iadeconectare s a reduca tensiunea sub 50 V. Instala~ia de descarcere este fermatadin infaurarile a doua transformatoare de tensiune bifazate legate in triunghideschis i racordate direct la bomele bateriei de condensatoare, conform fig. 5.5.

(5.4.)

Fig. 5.5. Schema echivalenta a unei baterii de condensatoare descarcata prin doustransformatoare de tensiune in triunghi deschis.Rezistenta circuitului de descarcare trebuie s a fie:

R'5. teIn u , . . . f iUR

unde: t = 300 s - este timpul maxim de 5 min. admis pentru descarcerea de la Uo. J 2la U R ; C - capacitatea bateriei (treptei) pe faza (J.LF);Un - tensiunea nominala abateriei (V); UR - tensiunea reziduala admisa (50 V).Capacitatile condensatoarelor repartizate pe faza trebuie s~ aibs 0 abateremaxima de 10% daca puterea nominata este de pana la 3 MVar ~i de maximum 5%daca puterea nominala este de peste 3 MVar. Curentul maxim admis la functionarecontinua este de 1,3 In . deci conslderend i toleranta maxima de capacitate (1,1 en )rezults de 1,43 In (1,3 X 1,1 In). Supratensiunea admisa este de 1,1 Un iar factorul

70

(5.5.)


6/18

deformat maxim admis al undei de tensiune (unde se instaleaz8 bateria) de 5% .Baleriile de condensatoare pot functtona la temperaturi cuprinse intra -3GoC (chiarmai reduse daca S9 avita punerea sub tensiune la aeeste temperaturi) i +40~C.5.1.3. Instalarea bateriiJor de condensatoare8ateriile de condensatoare i conductoarele pentru alimentarea lor trebuie saaiba un nivel de izolatie corespunzator tensiunii inslalatiei unde sa monteaza.:conform taoelului 5.2. Daca nivelul de izolatie al unilatilor este mai mlc ca al bateriei(unilati in serie pe faze). trebuie izolate suplimenlar unila\ile sau slativele.Baleriile de condensatoare se rnonteaza oblsnutt in exterior, cu imprejmuirecu panouri cu piasa din sarma a flecarel trepte de putere (pentru a pulea lucra la 0treapta cand ceala lta este in functls) i poarta cu b lo ca j e le ctroma gnetic, p e stativemelalice din otel, protejate impotriva coroziunii i fixate in fundatli de beton prinintermediul unor suporturi izolante ce re alizeaza atat izo latia faze lor cal i cea fatsde pamant. Stativele 59 le ag a la cen tura de punere la pam ant (d irect daca stativu lesle neizolat ssu printr-un cutit de legare la pamfmt daca stativul este izolat f a 1 s de

~m~Q. )Nivelul de izolatie al bateriilor de condensatoare TabeluI5.2.

Nr. Tenslunea cea maicrt. ridicata pentru N iv el d e iz ola tiec on de ns ato r [kV ]va loa re e fec tivaT ensiun ea n om in als d e tine re Tensiu nea nom inals dela fre cve nta in du strials [kV ] tinere in unda d e im pulsvaloare efectiva .[ kV] va loare d e varf

1 1,2 6 252 7,2 20 603 12,0 28 754 24,0 50 125NOTA: Valorile de la pozitia 1 corespund condensatoarelortip KC 1,05 kV.

linia de fuga a izolatoarelor condensalorului trebuie sa core spunda graduluide p oluare al zon el, co nform tabe lu lui 5.3 .Lungimea liniei de fuga a izolatorului condensatorului TabeluI5.3.

Tipul zanei Gradu l de Lungimea liniei de fuga specifica minima apoluare al zonei izotatorului condensatorului .[cmlkV]Nepoluata I ' 1 7U~orpoluata II 1,8Poluata III 2,7Intens poluata IV 3,5Condensatoarele trebuie descarcate (prin scurtcircuitarea bornelor cu 0~tanga izolata) rnasurate i apoi sortate pentru a realiza Ja montaj ramuri cal mai

71


7/18

echiI ibrate. Monlarea condensatoarelor se face oblsnult in pozi1ie vertlcala, pestative in Iocurl f~ra vibratii sau socun, cu legaturi la aparate din bare rigide dealuminiu sau conductoare f1exibile de otel-aluminiu i legaturi intre ele dinconductoare flexibile pentru ca bomete s a nu fie solicitate. Cuvele condensatoarelorse leaga galvanic cu stativele metaliee in carcasele aparatelor din incints, cutiileterminale ale cablurilor i imprejmuirea metalica a bateriei se leaga la priza depernant a bateriei (situate in exteriorul incintei i legata la priza statiei), Daca esteprevazuta de fabricant proteetla condensatoarelor de radiatiile solara, se executa unparasolar din material usor, rezistent la foe i intemperii. in ineinta se mai monteazatransformaloarele de masura i instalatla de_descarcere automata. Pentru protectiabateriei contra supratensiunilor atmosferice, amplasamentul bateriei trebuie s a fie inzona d~ protectie a statiei, _In interior bateriile de condensatoare se monteaza de asemenea pe stativernetalice fixate in pardoseala. lncaperea unde se instaleaza condensatoarele trebuleprevSzuta cu ventila(ie naturala, eu goluri de_admisie ~i evaeuare (aeesta cu 10%mai mare ca eel de admisie) cu 0 suprafa1a F. majorata eu suprafetele jaluzelelorsau ale sitelor: .

; = 3 k [m 2] (5.6.)unde: Q este puterea bateriei de condensateare, In MVar; h - distants (m), dintrecentrele golurilor d e - admlsle i i evacuare.Daca ventilatia naturals nu este satisfacatoare se reallzeaza ventilatie.mecamca Sateria de condensatoare trebuie rnontata lntr-o tncapere uscataprotejata contra incendiului i expl_oziilor, fara gaze agresive i neexpusatemperaluril_or ridicate. Bateria trebuie amplasata astfel lncat sa nu fie expusa luminiidirecte solare, prin ferest re. Daca tncaperea are lungimea de peste 10m trebuieprevazuta eu ui la ambele capete.5.2. Bobine de reactanta

1n instala1ii1e de distribu1ie de medie tensiune curentli descurteircuit potatinge valori foarte mari i datorita dlstantei relativ reduse dintre faze solicitarlleelectrodinamice ce apar pot fi faarte importante. Curenti mari de seurtcircuit apar inspecial in cazul alimentarii liniilor electriee in cablu de medie tensiune deoareceacestea au reactanta de cca. patru ori mai mica decal Hniile electrice aeriene.Curentul de scurtcircuit foarte mare influenteaza cu valoarea sa de duratastabilitatea cablurilor din punct de vedere termic. Puterea de scurteircuit mareconduce la solutii neeconomice, la instalatii mult supradimensionale.Reducerea curentului de seurtcircuit i implicit a solicitarllor determinate deaeesta, conduce la alegerea unor elemente de circuit mai putin supradimensionatefata de regimul normal de funC\ionare. in acest scop se folosesc aa numitelemetode practice de reducere a curentilor d e scurtcircoit, metode a caror efieientarezulta din diferenta dintre reducerea lrwestitiilor din elementele de circuit primar(obtinuta prin reducerea curennlor de scurtcircuit) i investi\ia, plus cheltuielile deexploatare suplimentare, datorate elementelor ce se introduc pentru reducereacurentului. Aplicarea aeestor metoda practice conduce la 0 schema optima atal dinpuncl de vedere al costului ,(aparate mai putin costisitoare i cabluri cu sectiune maimica) cat i din punct de vedere al fiabilita\ii.

72


8/18

Metodele practice de limitare a curentilor de scurtcircuit se bazeaza peeresterea reactantsi dintre sursa i locul de defect. Cre~terea reactantel conduceinse la pierderi mai mari de energie = i i la caderi mai mari de tensiune in regim normalde functionare i ca urmare s-au cautat solutii care s a conduce la 0 comportarediferita. a elementelor de limitare in regim normal fata de regimul de scurtcircuit.Creterea reactantel circuitulul se poate obtine prin alegerea de generatoarei transformatoare eu reactants de scurtcircuit mai mare sau prin inlroducerea unorreactante suplimentare ce se numesc bobine de reactants.Alegerea unor generatears sau transformatoare cu reactanta de scurtcircuitmai mare, conduce inss la pierderi suplimentare de energie i la variatii de tensiunerelativ mari i ca urmare aceasta solutie este foarte putin folosita.Montarea babinelor de reactants in diferite puncte ale schemei electriceconduce la pierderi suplimentare de energie relativ mai mici i asigura mentinereaunui anumit nivel de tensiune in amonta (trebuie asigurats 0 tensiune de minimum0,7 U n pentru a rnentme in funqiune motoarele din circuit). Dadi se folosesc bobinede reactanta sectionate (jumelate), sau bobine de reactanta asaciate cu limitatoarede curent, pie~derile suplimentare de energie din regim normal de functlonare pot fifaarte mici sau chiar nule, bobinele de reactanta intervenind eficace in regim descurtcircuit cand llmltsaza mult curentul de scurtcircuit. Ca urmare metoda practicacurent folosita este montarea in circuite a bobinelor de reactants.Pentru introducerea in cirCUit a bobinelor de reactanta se face calculul tehnico-economic in doua variante ~ianume 0varianta fara bobine de reactanta cu puteri descurtcircuit marl, aparate eu performante ridicate, sec1iuni mari ale cablurilor dedistributle dar cu consum propriu tehnologic (pierderi de energie electrica) redus ~i 0a doua variants cu bobine de reactan1a cu puteri de scurlcircuit mai mici, aparate cuperformante mai reduse, sectiuni mai mici ale cablurilor de distributie dar cu consumpropriu tehnologic mai mare. Se alege varianta mai ieftins.Bobinele de reactenta folosite in Circuitele primare se construiesc fara miezde otel, pentru rnentlnerea induclantei constanta i evitarea seturatiei in regim descurtcircuit. Daca bobinele de reactants ar avea miez de otel. circuitul magneticpentru a nu se satura la valorile foarte mari ale curentilor de scurtcircuit fats decurentul din regim normal, ar trebui sa aiba dimensiuni foarte mari deci ar fi foartescumpe. Pe de alta parte in regim normal de functionare, magnetizarea miezului arprovoca cresterea inductantel i s-ar produce pierderi suplimentare de putere itensiune, iar in regim de scurtcircuit prin saturatia miezului lnductanta ar scadeatoemai cand ar trebui sa aiba 0valoare mare.in Romania se fabric! bobine de reactanta in beton de tip interior. Bobinajulse execula din conductoare f1exibile, multifilare din aluminiu sau cupru, izolateoblsnult eu banda din bumbac in straturi orizontale, impregnate eu lac i uscate invid, realizandu~se una sau mai multe cai de curent in constructie monofazata.Distanta intre spire este pastrata cu ajutorul unor coloane de betcn, Bobinelemonofazate sunt asezate pe izolatoare suport i sunt prevazute cu borne de racord.Daca eele trei bobine monofazate (livrate in set de trei faze identice) au masa depana la 3000 kg, se monteazB suprapuse peverticala (etajat) iar daca au peste3000 kg se monteaza cu fazele in plan orizontal conform figurilor 5.6. i 5.7. Lamontarea suprapusa a bobinelor monofazate, bobina din mijloc "8" se executa cuinfaurarea in sens invers decat celelalte faze "A" i "C." pentru a se reduceeforturile electrodinamice.

73


9/18

1500

FazaC

Faza8

FazaA

Fig. 5.6. Montarea suprapusa a bobinelor de reactants monofazatein m as a totala (trifazata) panfil la 3000 kg.

Fig. 5.7. Montarea aliiturata a bobinelor de reactanta monofazatecu mass totala (trifazata) de peste 3000 kg.

74


10/18

in tabelul 5.4 sunt date tensiunile de incercare ale bobinelor de reactanta inbeton fabricate in R oman ia.Tensiunile de incercare ale bobinelor de reactanta Tabelul 5.4.

Nr. Tipul bobinei Tensiuneacrt. de reactanta nominata [ k V J Tensiunea de incercarela frecventa industrialS. la unde de impuls50 Hzl1 minut [kVJ 1,2/50 J , L S [kV]1 BR 6kV 7,2 27 602 BR 10 kV 12 35 753 BR 15 kV 17,5 45 95

NOTA: Pentru fiecare 100 m peste 1000 m altitudineJ tensiunea de incercare a bobinelor dereactanta va f i marita cu 1% din valoarea prevElzuta in norma tnterna.".

5.2.1. Scheme cu bobine de rEtactantaBob in ele d e re ac ts ln ta sunt de bare i de lin ie . Bobinele de reactanta de barese conecteaza intre secuile de bare sau la sectiile de bare conform figurii S.B . a, b, c.~i limiteazB curentul de scurtcircuit al intregii instalatii iar bobinele de reactanta delinie se conecteaza in serie pe linie (i n celula de plecare) i l imiteaza curentul descurtcircuit pe linie (linii) i mentin nivelul de tensiune neeesar in amante, conformfigurii 5.B . d, e, f, Q, h.Babinele de reactanta de bare cand se monteaza intre sectiile de bare (pecupla longitudinala) conform figurii 5.8, 8, se mai numesc ~i bobine de reactan~a(reactoare) de sectie ~i limiteaza curentii de sc..urtcircuit din retea (k-), de pe barelecolectoare (~) i in circuitul genera to ru lu i (~ ). In regim normal de functionare, daca

consumul pe sectil esta e ch ilib ra t d e puterile in jec ta te , c lrcu tana de puteri intre seqiieste redusa ~iastfel pierderile in bobinele de reactanta sunt mici.

a b c dR L

K2 K lRI .

K2K1

e f 9 hFig. 5.S. Scheme cu bobine de reaetanta

75

110 kv/~T


11/18

Da~ bobinele de reactanta (reactoarele) de bare se monteaza in serie cutransformatoarele de putere, conform figurii 5.8, b, c, se limiteaza curentii descurtcircuit in retea (k1) i pe bare (~). In figura 5 .B . c bobina de reactants esteseqienata (jumelata).Bobinele de reactanta de linie (figura 5.8, d, e, f, 9, h) limiteaza numai curentiide scurtcircuit din aval daci pe linie (linii) i nu limiteaza curentii de scurcircuit de pebare ~idin circuitul generatorului (figura 5.8, d).Bobinele de reactants de linie se monteaza oblsnult in aval de intrerupator iastfel aeesta va fi mai putln dimensionat. Teoretic exista posibilitatea apari\iei unuiscurtcircuit intre intrerupator i bobina de reactanta de Hnie (in ~, figura 5.8, e), decilntrerupatorul nu va putea deconecta i va trebui s a deconecteze urmatorulintrerupator din amonte. Practica arata insa ~ probabilitatea aparitiei unuiscurtcircuit intre bobine i lmrerupator {unde sa rolosesc obinuit bare rigide) estefaarte mica i ca urmare prescriptiile admit r..d echipamentul electric de la baretecolectoare i pans la bobine (figura 5.8, e) s a se aleaga in funqie de curentul descurtcircuit de dupa boblna, Exista i vari~nta de montare a bobinelor de reactantain amonte de intreruptor (ea in figura 5.8, h), dar in acest caz separatorul de bare alliniei ar trebui deschis sub sarcina corespunzatoare functionarii bobinei in gol i decila aparitla unui defect chiar intr-o bobina de reactanta, seesta nu s-ar putea separaprin deschiderea separatorului de bare; ca urmare aceasta variants esta mai putinfolosita i anume atunci cand pe barele statiei puterea de scurtcircuit esta apropiatasau chiar este mai mare ca puterea de rupere a intreruptorului. i n acest caz trebuies a declanseze intreruptarul dinspre sursa (din amante).Pentru consumatori de puters mare, lmportami pot fi folosita bebine dereactanta simple ce alimenteaza doi fideri, pe fieesre din acestla putand fiseparateare de linie (figura 5.8, g) sau separator de linie unic (figura 5.8, f).Se folosesc de asemeni scheme cu bobine de reactants de bare i bobine dereaotanta de linie .

5.2.2. Alegerea i verificarea bobinelor de reactantiBobinele de reactantirl au parametrii principali, tensiunea nominala (Um),curentul nominal ( 1 m ) , reactanta procentuala nominala (x,%) i pierderea relativa detensiune (AU ,%) .Tensiunea nominata trebuie sa fie egala cu tensiunea maxima de serviciu a

instala,iei unde se va monta bobina de reactanta.Curentul nominal trebuie sa fie cuputin mai mare ca valoarea curentului maxim de durata al circuitului. Fumizorulindica curentul nominal al bobinelor de reactan1a ( 1 m ) pentru 0 temperatura amediului ambiant de +40C. Pentru alta temperatura a mediului ambiant (9 amb).curentul nominal al bobinelor de reactants sa recalculeaza co relatia:

(5.7.)

unde 9ma x este temperatura maxima admisa de bobinaj (OC) .Reaetanta procentuala nominala se calculeaza cu relatiile:

76


12/18

(S.B.)

unde x . . = Lr


13/18

nominata a bobinei; S k 1 - puterea de scurtcircuit in amonte de bobina [MVA]; S k 2 -puterea de scurtcircuit necesara, in aval de boblna [MVAJ.

J

a bFig, 5:9. Schema unei bobine de reactant8 simpla in serie cu a sarcina

i diagrama fazoriala c cre sp un za to are a tensiunilor i curenti lor,Se alege bobina de reactants ce are )(,% cu valoarea imediata superloarastandardizata iar apoi se recalculeaz8 puterea de scurtcircuit in aval de bobina eurela\ia:

s = 100,SmSk1k2 100.S m +X,%Sk l [MVA] (5.13.)

Daca pentru simplificare se consldera numai reactanta bobinei (neglijandrestul reactantelor), puterea maxima de scurtcircuit (Sk) i eurentul (lk) in aval debobina sunt:[MVA]; l i e : : :.l: 100 [A IX% (5.14.)

Obinuit. Xr% este intre 3% i 100 /0 .Pierderea de putere activa in bobina este obinuit de 0,2 % p a n e la 0,3 % dinputerea bobinei deoarece re zts tenta lo r este foarte mica. .Din studiul bobinei de reactan~a simple. se constata ca ea are aceeasivaloare a reactantei atat in regim normal c a t i in regim de scurtcircuit, ceea ceconstituie un dezavantaj important, datorita caderllor mari de tensiune ~i aconsumului mare de energie in regim normal.Inconvenienta utiliz~rii bobinelor de reactanta simple a condus la alte solutii , ianume:- ~untarea in regim normal de functlonare, a bobinelor de reactanta simple, CUelemente limitatoare de curent;~ folosirea de bobine de reactants cu prizB mediana (numite ~i seC\ionate saujumelate);~limitatoare de curent cu elemente neliniare;~ sec~onarea nodurilor din statiile de conexiuni sau metoda care se asoclaza cuseqionarea.

78


14/18

Fotosirea bobinelor de reactanta simple asociate cu limitatoare de curent sebazeaza pe caracteristicile de functionare ate limitatoarelor de curent ce suntformate dintr-o caps a exploziva ~i un amorsor care este sensibit nu la valoareacurentului ci la panta acestuia i are un l imp de intrerupere fcarte mic. Amorsorulintrodus in circuit, confo rm figu rii 5.10. va intrerupe circuitul (a ) sau iI v a s ee tio nalongitudinal (b), in ain te d e a pa ritia c ure ntu lu i de ~oc. Daca lim i ta to ru l de curent esteasociat cu 0 bobina de reactants simpla (e), i n regim normal de funqionare bobinade reactanta este ~untata, iar la aparitla unui ~cc de curent (scurtcircuit), cartuullimitatorului explodeaza i introduce in circuit bobina de reactanta . Astfe l in regimnormal de funct ionare) bobina de reactanta nu esta practic strabatuta de curent, deci nu sunt pierderi, re spectiv v aria ~ i mari de tensiune, ea fiind introdusa in circuitnumai la variatii mari de curent (scurtcircuit).

T

L C RC

T

L

a b cF ig. 5.10. S chem e cu lim ita toare de curen t

Bobinele de re ac ta nta jumela te (sectionate sau cu priZ8 mediana) suntrealizate din doua circuite paralete, fiecare cu 0 reactant~ inducliva proprie X, i unarnutuala X m ce depinde de valoarea curentului din al doilea c ircu it. -B ob in ele d e re ac ta nta jumela te (seqionate) au la mijlocul infaurari i 0 priza lla care obinuit se leaga sursa, iar la capete se racordeaza consumatorii, conformfigurii 5.11. Construct iv bobina de reactanta jumelata este asernanatoere bobinei derea cta n ta s imp ls .Consideram bobina de rea cta n ta sec tio na ta ce alimenteaza doua circuiteindependente simetrice (figura 5.11.).A

B x x

F ig . 5 .1 1. S ch em a b obin ei d e rea cta nta secflo na ta,incarcata srnem c cu legarea surse i fa priza m edianain regim normal de functionare, caderea de tensiune pe ramurile bobinei va fi:

1 I IU= -(A7-mXl)=- .TI (l -m)=-X '222 (5.15.)79


15/18

unde, XI = X (1 - m) este reactanta echivalenta a unei ramuri in regim simetric detncarcare a celor doua ramuri; m - coeficientul numit de cuplaj, ce esta dat defurnizor ~iobi~nuit are valoarea 0,5.Reactan~a echivalenta in regim normal de functionare este deci cu atat maimica eu c a t factarul de cuplaj (m) intre ramurile infs>urarii esta mai mare.Daca sursa se leaga la un cepat (8), iar la cslalalt se leaga consumatorul (C),reactants echivalenta devine:

X U = 2X+ 2mX= 2X(1+m) (5.16.)deci, datorita lnductlei mutuale, reactanta echivalenta este mal mare decat a uneibobine de reactants simpla eu reactants propria 2X.1n cazul cand sursa este conectata la priza medians (A) i la unul dincapetele bobinei apare un scurtcircuit conform figurii 5.12., eurentul din ramuraavartata devine mull mai mare (Ik) dscat eel de pe ramura sana.toasa iar caderea detensiune pe ramura avariata devine:

Uk,= Xlk-XmI1; =:;Xlk (5.17.)Aadar, in regim de scurteircuii, reactants echivalenta a unei ramuri, in cazulunui scurtcircuit la capatul ei este,Xk~X>XI=X(1-m); Xk =_1_ >1 (5.18.)X' I-mDec i 0bobina de reactanta secttonata este cu atat mai buna cu c a t factorul de.cuplaj este mai mars.

Fig . 5 .12 . Schema unei bob ine de reactan~ sectionata, cu sursa legals la priza mediana iscurtcircuit la unul din capete.Se impune insa conditia de a conecta eele doua ramuri la circuiteindependents; deoarece in caz contrar, la aparitia unui scurtcircuit, curen\ii de peeele doua ramuri vor fi egali, iar reactanta echivalenta va fi tot XI.Tensiunea la eapatul ramurii neavariate devine:

(5.19.)

(S.20.)

Dec i tensiunea la cepatul ramurii neavariale devine mai mare decat tensiuneasursei de alimentare, ceea ce determine 0 cresters a curentului reactiv al sarcinii ~i80


16/18

deci la consumatorii de pe aceasta ramura nu apare 0 scaders perieuloasa anivelului tensiunii.in figura 5.13. este prezentata variatia tensiunii la capatul ramurii neavariate(U2), cand la capatul celeiJalte ramuri esta un scurtcircuit in funqie de raportul dintrereactanta unai sectij a bobinei de raactanta jumelate (XL) i reactants sistemului (Xs)precum i funqie de raportul (k = ~L) dintre reactanta mutuala (~) i reactantapropria (Xd.

c~ 2,O~--~--~----~--~--~


17/18

Deoarece eele doua surse sunt in paralet U A k = U B k . Deci,(Xa - mX)1 = (Xt, + X + mX)11

ceea ce corespunde scheme! echivalente din figura 5.15 .5.23.)

.F ig . 5 .1 5. S ch ema e ch iva le nla c ore sp un zato ars s ch eme i d in F Ig ura a nte rio ara (5 .1 3.).in figura 5.16. este prezentata schema echivalenta de calcul a reactanteiprocentuale a bobinei de reactanta jumelata. Alegerea reactantel X 1 se face ca labobina de reactanta simpla.

B 8Fig.S.16.S ch ema eCh iva le nt8 d e calcui a reac tan ,e i p rocen tua le a bobinei de reactantajumelate.

Daca in eele doua jumata\ i ale bobinei de reactants jumelate, curantli circula insensuri opuse, reactanta echivalenta sa determina cu relatia Xr = 2 (1 - ml X11 iardaca circuta in acelasi sens curelatia X, =2 (1 + m) X1.Un alt mijloc de limitare a curentului de scurtcircuit este cel de a introduce inserie pe circuit un element neliniar a carui reactants sa fie c a t mai mica in regimnormal de functionare i c a t mai mare in regim de scurtcircuit.in figura 5.17. este prezentata schema unui astfel de !imitator cu elementeneliniare unde X s este reactanta sursei, X, - reactanta liniara a limitatorului, X c -reactanta capacitiva, X2 ~i ~ - reactantele unor bobine neliniare, >


18/18

I . .XNCr----r----------lI I II I Uc I

I I ~~ II 1 I I_ C

---- IUl II1III I I

I I X3 IL L J

Consumator

Fig. 5.17. Schema unui !imitator cu elemente neliniare.In re gim normal de funcdonare ~ i X s au valori fearte mari astfel cia practicXNL :;; X c . Se alege X c : : : X1 ~iastfel in regim normal de functionare este compensatareactanta liniara X1 de reactanta capacitive Xc(X1 = = Xc) i reactanta totala a )limitatorului este practic nula (X L = = 0). .in cazul unui scurtcircuit in punctul k, curentul creste, bobinele neliniare sesatureaza i reactentele X2 ~iX a se reduc progresiv untand reactan ts capacitiva X c ,

se anuleaza compensarea reactantel X 1 ~iastfel se va limita curentul de scurtcircuit.Cand scurcircuitul dispare, reactantele X2 l i X s recapata valeri faarte mari i X ccom penseaza pe X i .

83

capitolul5

Documents