facultatea de inginerie electrica

7/31/2019 Facultatea de Inginerie Electrica

1/18


2/18

Facultatea de Inginerie Electrica

Universitatea Politehnica din Bucuresti

Protectii

Protectia de curent

Student:Roxana Filipescu

Sea1


3/18

Principala functie a protectiilor 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.Sistemele de protecie trebuie s permit realizarea unor aciuni concrete:

1. de a identifica exact poriunea sau locul din sistemul energetic unde aaprut defectul;

2. de a aciona, n funcie de locul sau de poriunea unde a aprut defectul,dup o anumit schem logic, permind odat cu izolarea electric a loculuidefect izolarea unei zone ct mai mic din sistemul energetic.

Cea de a doua ideepresupune, izolarea unei ct mai mici pri din reeaua n

care a avut loc defectul, ceea ce presupune deconectarea de ctre sistemele deprotecie a ntreruptoarelor situate cel mai aproape de locul defectului. n scopulmeninerii unei sigurane ct maimari, aceast.Se impune deci instalarea unor sisteme de rezerv pentru protecie.Aceasta se realizeaz n modpractic n felul urmtor: prin dublarea sistemului de protecie care acioneaz ntreruptorul respectivprintr-un alt sistem de protecie identic sau diferit:protecie de rezerv local; prin asigurarea funcionrii sistemului de protecie imediat urmtorn cazulrefuzului de a funciona protecia cea mai apropiat electric de locul defectului:protecia de rezerv n cascad sau de acoperire.Primul sistem se utilizeaz mai rar, i anume, atunci cnd sistemul energetic esteprea important, n preajma locului unde exist posibiliti de a se produce defecte(centrale foarte importante, linii de foarte nalt tensiune) sau atunci cnd proteciacare are rolul principal nu poate, prin construcia ei i prin configuraia sistemuluienergetic, s asigure protejarea la defect a unei poriuni electrice complete.Cel de-al doilea sistem este azi obligatoriu oricrei protecii. Rezerva n cascad seasigur la trei elemente, respectiv la trei ntreruptoare succesive. Pentru a aveatotui certitudinea c funcionarea sistemelor de rezerv de acest tip, nu se vapetrece dect la refuzul de funcionare al proteciilor de baz, principale, estenecesar ofuncionare selectiv fie ealonat n timp (cazul frecvent), fie ealonatpe baza altor criterii (de exemplu valorile tensiunilor sau ale impedanelor).

Problema deteriorarii propriu-zise a liniei nu se pune la fel de acut cum


4/18

se punea la echipamentul principal din centrale si statii,intrucat de regula

defectele pe linii nu provoaca deteriorari grave.

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 electric sau al interconexiunii,modul de tratare a

n eu tr ul ui i nf lu en ta 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 ad i s p o z i t i v e l o r d e RAR, posibil itatea funct ionarii 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).

Dator i ta inf luente i ce lor la l t i fac tor i ,unele d in t re pro tec t i i le

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 reteabuclata se poate prevedea o protec tie 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.


5/18

In randurile de mai jos este alcatuita o lista cu tipurile de protectii:

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 neutrul legat 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 pamant


6/18

Dupa cum se poate remarca mai sus,cea mai folosita metoda de protectie,in

toate cele trei cazuri este protectia de curent.Aceasta face referire la momentul

in care valorea curentului utilizat depaseste valoarea curentului folosit.Pentru

realizarea protectiei in aceste conditii se utilizeaza relee de curent,intermediare

si de timp.

Proteciile de curent sunt n general protecii maximale de curent iacioneaz atunci cnd valorile curenilor depesc anumite valori prestabilite.Ele se realizeaz cu relee de curent ce pot fi conectate:

direct n circuitul primar protejat purtnd denumirea de relee primare; indirect prin intermediul transformatoarelor de msur de curent ,

numite relee secundare sau intermediar,cum am precizat mai sus.

In imaginea de mai jos se remarca un releu scundar:

Ip=curent de pornire

TC=transformator de curent

I=releul de protectieIs=curent de sarcina

Ipp=curent de pornire al protectiei

pI

TC Is I


7/18

Mod de functionare:

Protecia de curent acioneaz , releul de curent I i nchide contactulnormal deschis atunci cnd: ppp II .

Curentul de pornire al proteciei este un curent primar , cruia icorespunde n secundar un curent de pornire al releului Ipr care este un curent

secundar , al crui mrime se determin astfel:

TC

pp

prn

II

nTCeste raportul de transformare al transformatorului de msur de curentTC.

Protecia de curent i revine , releul de curent deschizndu -i contactul

cnd curentul primar , n sensul descreterii devine mai mic decat curentul derevenire al protectiei.

TC

r.rev

r.revn

II (curentul de revenire al protectiei primar)

Dupa cum se observa releela maximale de curent cu contact inchis si

deschis sunt figurate mai jos :

1

y

rI

rev.rI Ipr

c.n.d.

1

y

Ir

Irev.r pr I

c.n.i.

Pentru aprecierea calitatii protectiei se impune un coeficient de revenire

care reprezinta raportul dintre curentul se revenire primar si cel d epornire la


8/18

protectie ,care,ideal,trebuia sa fie egal cu unu,sau cat mai aproape de

unitate,aceasta reprezentand conditia de sensibilitate a releelor de protectie.

Releele maximale electromagnetice de curent au un coeficient de revenire

mediu krev = 0,85 , iar cele electronice krev = 0,99.

n figura de mai jos se prezint modul de stabilire a valorilorIpp , Irev.p nraport cu regimul normal i de scurtcircuit.

Regim de suprasarcinaRegim normal

0nI

sarc.maxI

Regim de scurtcircuit

II Irev.p pp

sc.min

pI

In imaginea de mai sus este indicat modul n care trebuie s fie stabilite , n

general , valorile curenilorIpp ,Irev.p n raport cu , curentul nominalIni de sarcinmaximIsar.maxpe de o parte i n raport cu curentul de scurtcircuit minim Isc.min pede alt parte adic:

min.scpp

npp

II

i

II

De asemenea , pentru ca o protecie s-i revin dup lichidarea unui defectpe un element vecin , de ctre protecia acelui element , sunt necesare i condiiile:

max.sarp.rev

np.rev

II

sau

II

Prin introducerea unui coeficient de siguran 1sigk , rezulta:

max.sarsigp.revnsigp.rev IkIsauIkI


9/18

max.sar

rev

sig

ppn

rev

sig

rev

p.rev

pp Ik

kIsauI

k

k

k

II

Pentru identificarea unor defecte nesimetrice se folosescprotecii de curentde secven invers (mpotriva defectelor bifazate) i protecii de curent de

secven homopolar (mpotriva defectelor monofazate).Protecia de curent de secven inversProtecia de curent de secven invers este constituit din transformatoare

de msur de curent , filtru de curent de secven invers i releu de curent.mai joseste figurata o reprezentare a acestui tip de protectie

TC

R

FCSIIs

I>

S T

In acest caz,este necesar sa fie indeplinita urmatoarea conditie: FCSImax.dezpp II iar

pentru protecia de curent de secven homopolar aceasta conditie: FCSHmax.dezpp II

FCSHmax.dezI = curentul de dezechilibru maxim determinat de suma fazorial a

curenilor de magnetizare ale celor trei transformatoare de msur de curentmontate pe fazele elementului protejat

Prin bobina releului de curent va circula suma fazorial a curenilor secundari.

TCTC

pTpSpR

sTsSsRrn

I

n

IIIIIII 0

3

Mai jos este figurata imaginea unei scheme homopolare.


10/18

TC

I

FCSH

pR IpS pTI

nI =r3I

0

I

TSH

II

pTI IpS

pR

pS

TSH

pRIIpT

a) b) c)

I

Filtrele de curent de secven homopolar se bazeaz pe sumarea fazorial

a curenilor celor trei faze sau pe sumarea fluxurilor proporionale cu cureniiprimari.

Filtrul de curent de secven homopolar FCSH se realizeaz prin

conectarea n dubl stea a secundarelor transformatoarelor de msur de curent TC, ntr-un montaj Holngreen , caz n care prin bobina releului de curent va circula

suma fazorial a curenilor secundari , respectiv:

TCTC

pTpSpR

sTsSsRrn

I

n

IIIIIII 0

3

adic un curent proporional cu curentul de secven homopolar primar.De menionat c proteciile de curent prezentate nu sunt selective conform

principiului de funcionare , aceasta se asigur n cazul unor configuraii radiale

prin temporizri ealonate n trepte de timp , iar n cele cu alimentare bilateralprin temporizri i direcionri corespunztoare.Proteciile maximale de curent , temporizate , se utilizeaz n general ca

protecii de rezerv mpotriva defectelor pe elementele vecine (protecia de rezervde distan) i protecia de rezerv n cazul defectelor pe elementul propriu(protecie de rezerv local) , n cazul generatoarelor , transformatoarelor i liniilorelectrice i ca protecie de baz n cazul motoarelor electrice.

Mai sus,am realizat o clasificare a tipurilor de protectii,astfel incat acestea

puteau fi cu sectionare de curent si maximale dependente si independente.

Un alt mod de clasificare al protectiilor de curent este dupa modul de

reglare,astfel incat avem:

-protectie cu sectionare de curent (instantanee);

-protectie maximala temporizata, independenta sau dependenta.


11/18

Protectie instantanee

Se foloseste in retelele la care valoarea curentului de scurtcircuit nu este mult

influentata de regimul de functionare si actioneaza la scurtcircuite produse pe olungime l pentru care curentul de scurtcircuit depaseste valoarea curentului reglat

Ir.

Se utilizeaza, de regula, asociata cu alte metode de protectie a instalatiilor

electrice, de exemplu, cu protectia maximala temporizata.

Protectia maximala temporizata independent

Actioneaza la depasirea valorii reglate a curentului releului maximal, cu o

temporizare independenta de valoarea curentului de scurtcircuit.

Dezavantajul sau consta in faptul ca pentru asigurarea selectivitatii, temporizarea

trebuie sa fie cu atat mai mare, cu cat intreruptorul comandat se afla mai aproape

de sursa , deci scurtcircuitele de curenti mai mari vor fi deconectate dupa un timp

mai indelungat, deci efectele vor fi mai mari.

Se aplica numai la linii radiale, alimentate de la un singur capat.

Pentru acest tip de protectie exista si releele speciale,si anume:

relee de curent cu caracteristic independent pentru care:

prr

prr

aIIpentru,0

IIpentru,t

Releele de curent sunt realizate din punct de vedere constructiv sub formde:

relee electromecanicecu comutaie dinamic; relee statice , n care informaiile sunt prelucrate analogic sau

numeric.


12/18

Principala problem pe care trebuie s o rezolve un astfel de releu este de acompara valoarea msurat a curentului cu un nivel de referin mrime depornire n cadrul unui detector de nivel , comparare care se poate face n doumoduri:

comparaia valorii medii redresate a curentului cu un nivel dereferin;

comparaia valorii instantanee a curentului cu o mrime de referin.Prima din aceste metode este exemplificat n de mai jos , n care sunt

prezentate schema bloc a releului de curent (a) schema electronic simplificat (b)i diagrama mrimilor electrice.

i

c)

b) TC

i

a) TC

+U

Detector

de nivel

(AO )6

i 12

3

4

1

+

AO

2

+

AO

Filtrutrece

banda

(AO )1

1

Ampli-

ficator

(AO )2

2 3

AO

+

3AO +

4

4

AO

+

5

Filtru

trece-jos

(AO )

Redre-sor

(AO si

AO )

3

4

5

0

5

sau

1

c

Iesire

+

U (0,1)

5

6AO

c

Curentul secundar al TC este convertit ntr-o cdere de tensiune , care fiindproporional cu curentul este prelucrat ntr-un filtru trece band (AO1) ,amplificat (AO2) , redresat (AO3 , AO4) , filtrat (AO5) i aplicat detectorului denivel (AO6). Mrimea de ieire Ue din detectorul de nivel poate avea valoarealogic 0 sau 1 n funcie de relaia dintre mrimea sa de intrare (4) i mrimea dereferin Uc, ceea ce corespunde acionrii sau neacionrii releului.

A doua metod , de comparaie a valorii instantanee a curentului cu omrime de referin se poate aplica de asemenea n dou variante i anume:


13/18

prin compararea valorii instantanee a curentului cu o mrime dereferin. Mrimea proporional cu curentul prelucrat ntr-un filtrutrece band este redresat i sunt memorate valorile maxime n cadrulunui bloc de memorare analogic unde momentele de maxim sunt

stabilite cu un element de defazare i un generator de impulsuri latreceri prin zero. Detectorul de nivel compar valorile maxime cumrimea de referin i elaboreaz la ieire semnalul logic Ue(0 sau 1)n funcie de starea releului.

Element

de

defazare

Filtrutrece

banda

Generator

de

impulsuri

RedresorMemorie

analogicaDetector

de niveleU (0,1)

prin compararea valorii instantanee a curentului cu o mrimeconstant de referin i conversia acestuia n impulsuri de o duratdependent neliniar de valoarea curentului. Aceast posibilitate esteexemplificat n figura 1.9 , a i b n care blocurile au urmtoarea

semnificaie:abloc de referin; bfiltre trece jos; credresor; dcomparator;emonostabil;famplificator.Dac curentul i, depete o anumit valoare , intervalul t1t2depete ca durat un prag al monostabilului e care prinamplificatorulfstabilete valoarea mrimii de ieire Ue(0 sau 1).

Releele electronice de curent se realizeaz n variante monofazat , trifazat sau

specializate pentru componenta de secven invers sau homopolar i se utilizeazn cadrul proteciilor maximale de curent temporizate sau al proteciei rapide cu

secionare de curent.


14/18

fedcba

76

5

4

321

6

sau

1 t2t1 t2 t

3

t2t1t21t

+

1

1

0

7

4 sau2i

(b)

+U

(a)

U (0,1)e

Protectia maximala temporizata dependent

Utilizeaza relee maximale de inductie, care actioneaza cu o temporizare cu atat

mai mare, cu cat curentul de defect este mai mare.

Din cauza preciziei reduse, domeniul de aplicare este limitat.

In acest caz se utilizeaza relee de curent cu caracteristic dependent pentru care:

prr

r

prr

aIIpentru,

I

k

IIpentru,

t

Caracteristica acestor relee )I(ft ra , asigur lichidarea supracurenilor ntimpi mai mici dect cei corespunztori caracteristicii timp admisibil-supracurent a

elementului protejat. Exist mai multe moduri de a descrie dependena )I(ft ra .


15/18

Spre exemplu firma BROWN BOVERI (ABB) utilizeaz forma:

1

pr

r

a

I

I

kt (1,16)

unde : kconstant de multiplicare

,constante prin care se stabilete gradul de dependen a timpului de

curent.

n funcie de valorile lui i pot fi obinute urmtoarele tipuri de

dependen:

1. invers proporional 0,02 0,142.puternic invers proporional 1 13,53. foarte puternic invers proporional 2 80

Forma acestor dependene este prezentat n figura de mai jos , prin

caracteristicile 1 , 2 , 3. Fiecare din cele trei caracteristici poate fi realizat printr-o

familie de caracteristici de tipul respectiv , selectarea uneia din ele fiind posibil

prin alegerea constantei kca n figura 1.10 b.

1 5

0,2

0,4

0,6

t [s]a

0,8

1

Ipr10 15 20 1 Ipr5 10 15 20

(a) (b)

t [s]

10

Ir

a

0,2

1 K

0,050,1

Ir

0,50,2

1


16/18

Mai jos se prezint schema bloc a unui releu de curent cu caracteristic dependentcare conine elemente din structura releelor ABB i anume:

I

a cb

e

d

U (0,1)t

s

f

e

g


17/18

Principala functie a protectiilor 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.


18/18

Bibliografie:

http://www.elewatt.ro/agenda-tehnica/protectia-instalatiilor-

electrice/protectia-de-curent

http://www.scribd.com/doc/58923520/Protectia-Liniilor-Radiale

http://inginerie.ulbsibiu.ro/cat.iee/mat/EECursvol2PopescuLizeta.pdf

lucrare master-SISTEMEMODERNE DE PROTECIE N ELECTROTEHNIC
http://www.elewatt.ro/agenda-tehnica/protectia-instalatiilor-electrice/protectia-de-curenthttp://www.elewatt.ro/agenda-tehnica/protectia-instalatiilor-electrice/protectia-de-curenthttp://www.elewatt.ro/agenda-tehnica/protectia-instalatiilor-electrice/protectia-de-curenthttp://www.scribd.com/doc/58923520/Protectia-Liniilor-Radialehttp://www.scribd.com/doc/58923520/Protectia-Liniilor-Radialehttp://inginerie.ulbsibiu.ro/cat.iee/mat/EECursvol2PopescuLizeta.pdfhttp://inginerie.ulbsibiu.ro/cat.iee/mat/EECursvol2PopescuLizeta.pdfhttp://inginerie.ulbsibiu.ro/cat.iee/mat/EECursvol2PopescuLizeta.pdfhttp://www.scribd.com/doc/58923520/Protectia-Liniilor-Radialehttp://www.elewatt.ro/agenda-tehnica/protectia-instalatiilor-electrice/protectia-de-curenthttp://www.elewatt.ro/agenda-tehnica/protectia-instalatiilor-electrice/protectia-de-curent

facultatea de inginerie electrica

Documents