MINISTERUL EDUCAIEI

PROIECT PENTRU ATESTAREACOMPETENELOR PROFESIONALE

- NIVEL 4 -

DOMENIUL: ELECTRIC

CALIFICAREA: TEHNICIAN N INSTALAII ELECTRICE COORDONATOR: ABSOLVENT:

TEMA LUCRRII:

APARATE ELECTRICE DE COMUTAIE

ntreruptoare electrice de nalt tensiuneCUPRINS4Argument

6Cap. I. Aparate electrice de nalt tensiune de conectare

61.1. Destinaia

71.2. Tipuri de aparate

71.3. Descriere si funcionare

8CAP. 2 ntreruptoare automate

92.1 Principiul de funcionare i metode de stingere a arcului electric n ntreruptoarele automate de nalt tensiune

102.2. ntreruptoare cu ulei

122.3 ntreruptoare automate cu ulei puin

1324 ntreruptoare automate cu aer comprimat (pneumatice)

142.5. ntreruptoare automate cu hexafluorur de sulf

142.6. ntreruptoare automate cu rupere in vid

152.7. Dispozitive de acionare pentru ntreruptoare

16Cap.3. Exploatarea i ntreinerea ntreruptoarelor

184.BIBLIOGRAFIE

Argument

Aparatele electrice sunt ansambluri compacte de piese si dispozitive, cu un rol funcional bine definit si se utilizeaz in scopul desfurrii in bune condiii a tuturor proceselor legate de producerea, modificarea valorii parametrilor, transportul, distribuia i utilizarea energiei electrice. Principalele tipuri de aparate electrice sunt:Separatoarele sunt destinate s se monteze i s funcioneze n instalaiile de medie tensiune din Sistemul Energetic Naional.

ntreruptoarele sunt prevzute pentru a funciona n staiile electrice de exterior pentru transformarea i distribuia energiei electrice.

Contactoarele n curent alternativ care utilizeaz gazul SF6 ca mediu de izolaie i de stingere a arcului electric sunt destinate s comute motoarele electrice de nalt tensiune, transformatoarele i bateriile de condensatoare.

Contactoarele, n primul rnd cele electromagnetice au cucerit ntregul domeniu al comenzilor mainilor unelte chiar i cele de mici puteri.

Aparatele electrice se monteaz in circuitele electrice dintre surse i consumatori i pot ndeplini, n principal, funcii ca :

- nchiderea i deschiderea circuitelor electrice pentru a asigura alimentarea, respectiv ntreruperea alimentarii cu energie a consumatorilor, in condiii normale de funcionare;

- comutarea circuitelor electrice prin modificarea legturilor electrice;

- supravegherea transportului de energie si protecia circuitelor i a consumatorilor mpotriva solicitrilor anormale care intervin n diferite situaii (ex: scurtcircuite, suprasarcini, supratensiuni, etc);

- supravegherea anumitor procese tehnologice prin meninerea automata a unor parametri ai energiei la valori prescrise (ex: reglarea turaiei unui motor electric de acionare prin modificarea valorilor de tensiunii de alimentare a acestuia);

- msurarea valorilor parametrilor energiei electrice (ex:valoarea tensiunii, a intensitii curentului, etc);

In funcie de rolul ndeplinit n instalaia electric aparatele include n construcia lor:

- ci de curent;

- circuite magnetice;

- mecanisme de acionare i de blocare;

- dispozitive de stingere a arcului electric;

- construcia metalic sau (i) carcasa aparatului.Aparatele complexe pot include n construcia lor ansambluri sau chiar aparate mai simple cu rol de comand, semnalizare, protecie etc.

Principalele mrimi caracteristice, reprezentand i criterii de clasificare, sunt: numrul de poli, felul curentului, tensiunea i curentul nominal etc.

Se vor prezenta in continuare cateva caracteristici mai importante:- Tensiuni nominale. Distingem tensiunea nominal de izolare penru care a fost dimensionat aparatul, tensiunea nominala de utilizare, la care este folosit aparatul i care poate fi mai mic sau egal cu cea de izolare si tensiunea de comand dac aparatul are un sistem de comand de la distant.

Aceast tensiune nu poate depsi tensiunea nominal de izolare.- Cureni nominali. Se disting curentul nominal termic, pe care aparatul il poate suporta timp de 8 h fara ca inclzirea diferitelor sale prti sa depseasc limitele admisibile i curentul nominal de utilizare, stabilite de constructor in funcie de ali parametri (tensiunea de utilizare, mediu etc.).- Capacitatea de comutaie. La aparatele de joas tensiune, capacitatea de comutaie se exprim prin curentul de rupere, cel mai mare curent pe care aparatul este capabil sa l ntrerup sub o tensiune data si prin curentul de nchidere, cel mai mare curent pe care aparatul l poate stabili sub o tensiune dat. Se dau n valori efective.- Curentul limit termic reprezint valoarea curentului pe care aparatul l poate suporta un timp scurt (de obicei se stabilete 1s), fr ca temperatura pieselor strbtute de curent s depeasc o anumit valoare.

- Servicii nominale.

Serviciul continuu (de durat) este cel n care contactele principale ale aparatului sunt strbtute de curent fr ntrerupere, un interval de timp mai mare de 8 h.

Serviciul intermitent este caracterizat printr-o succesiune att de frecventa de conectri si deconectri nct n timpul n care aparatul este nchis, el nu atinge temperatura maxim, iar n timpul n care este ntrerupt, nu atinge temperatura ambiant.

Serviciul de scurt durat este serviciul n care contactele principale ale aparatului sunt strbtute de curent un timp insuficient de lung pentru a permite atingerea temperaturii maxime, dar timpul de ntrerupere este suficient de lung pentru a permite atingerea temperaturii ambiante.

Realizarea proiectului are ca scop activiti specifice, in funcie de tema proiectului, a unitilor de competen tehnice generale, a unitilor de competen tehnice specializate si a celor cheie absolute necesare pentru demonstrarea in situaia de examen de certificare, a dobndirii calificrii de tehnician in instalaii electrice .

Elaborarea proiectului s-a fcut pe baza unui bogat material bibliografic, a standardelor, normelor si elementelor de noutate existente.

Cap. I. Aparate electrice de nalt tensiune de conectare

1.1. Destinaia

nalta tensiune cuprinde ntregul domeniu de tensiunile nominale de la 1KV in sus.

n cadrul acestui domeniu, se numesc tensiuni medii tensiunile nominale peste 1KV si mai mici de 10KV, folosite exclusive pentru alimentarea motoarelor mari (1 6 KV) si pentru distribuie. Tensiunile foarte nalte, de la 110KV in sus, se folosesc de regula numai pentru transportul energiei electrice.

n instalaiile de nalt tensiune se folosesc o serie de aparate, unele cu acelai rol funcional ca i joas tensiune, altele cu caracter specific.

n fig.1.1.sunt prezentate principalele faze prin care trece energia electric de la productor la consumator.

1.2. Tipuri de aparate

Clasificarea aparatelor electrice de medie i nalt tensiune

Aparate de comutaie:

- separatoare;

- separatoare de sarcin;

- secionoare;

- scurtcircuitoare;

- ntreruptoare

Aparate de protecie si limitare a tensiunilor sau curenilor:

- contactoare;

- sigurane fuzibile;

- eclatoare;

- descrctoare tubulare;

- descrctoare cu rezistent variabil;

- bobine de reactan

1.3. Descriere si funcionare

Aparatele de comutaie pot fi automate sau neautomate. Aparatele de comutaie neautomate sunt de exemplu separatoarele care servesc la nchiderea si deschiderea circuitelor electrice, iar aparate de comutaie automate sunt ntreruptoarele, separatoarele de sarcina, contactoarele, scurtcircuitoarele etc. care servesc la comutarea automata a circuitelor, independent de voina personalului de deservire si in funcie de felul circuitului in care sunt incluse.

Conectrile si deconectrile automate si neautomate ale aparatelor de comutaie sunt realizate cu ajutorul diferitelor tipuri de dispozitive de acionare, a cror funcionare se bazeaz pe efectuarea unui lucru mecanic prin transformarea energiei de provenien variate in energie mecanic.

CAP. 2 ntreruptoare automate

ntreruptoarele automate de nalt tensiune trebuie sa fie astfel construite, nct sa satisfac urmtoarele condiii:

Sa suporte solicitri termice ale curenilor de serviciu, astfel nct nclzirea aparatului sa rmn intre limitele admise;

In poziia nchis

Sa suporte solicitrile si dinamice ale celor mai mari cureni de scurtcircuit care pot sa apar in instalaia respectiva;

Sa asigure izolarea cailor conductoare de curent, att fata de piesele legate la pmnt cat si intre faze.

Sa asigure o izolare suficienta intre:

prile conductoare de curent si prile metalice legate la pmnt

In poziia deschis

cile de curent ale diferitelor faze;

contactele deschise ale aceleiai faze.

Satisfacerea condiiilor de mai sus este asigurata daca mrimile nominale, curentul, tensiunea si puterea de rupere sunt alese corect.

Execuia ntreruptoarelor se face in variante mono,bi sau tripolare, acionate cu unul sau trei mecanisme de acionare. ntreruptoarele tripolare sunt destinate reelelor electrice cu neutrul izolat, compensate sau efectiv legat la pmnt,iar cele mono si bipolare se folosesc pe reelele pentru traciune electrica

.

2.1 Principiul de funcionare i metode de stingere a arcului electric n ntreruptoarele automate de nalt tensiune

La deschiderea unui ntreruptor automat de nalt tensiune se constata ca la nceputul micrii de separare a contactelor acestea rmn un anumit timp nc in atingere, dar suprafaa reala de contact scade din ce in ce mai mult, pn cnd densitatea de curent pe suprafaa de contact rmasa este att de mare, nct se produce o topire si o vaporizare locala a metalului de contact. Temperatura foarte nalta a pieselor de contact,in regiunea in care se produce separarea lor,determina ionizarea termica puternica a mediului izolant nconjurtor(aer,ulei),ceea ce are ca urmare amorsarea unui arc intre contacte, imediat dup separarea acestora.

Practic, la toate ntreruptoarele de nalta tensiune se folosesc in acelai timp cteva dintre metodele de stingere precedente,deosebirile dintre diferitele soluii constructive constnd mai ales in faptul ca se da importanta mai mare unei anumite metode de stingere a arcului, precum si in felul in care se realizeaz practice dispozitivul de stingere.(fig.1.7.)

In afara de parametrii electrici(tensiune nominala, curent nominal si putere de rupere), diferitele ntreruptoare automate de nalta tensiune se deosebesc intre ele in primul rnd, prin mediul de stingere a arcului care poate fi lichid sau gazos.

In funcie de aceti parametri, ntreruptoarele de nalta tensiune se pot clasifica in:

ntreruptoare cu stingere in mediu lichid: - cu ulei mult;

- cu ulei puin;

- cu apa(expansiva). ntreruptoare cu stingere in mediu gazos: - cu aer comprimat;

- cu autocompresie;

- cu autoformare de gaz;

- cu hexafluorura de sulf(SF6). ntreruptoare cu ntrerupere in vid.2.2. ntreruptoare cu ulei

Au fost concepute iniial cu ulei mult si cu camere de stingere a arcului electric. Pe parcursul dezvoltrii sistemului energetic aceste ntreruptoare au fost modificate, reuindu-se ca in volume mici de ulei si camere cu suflaj transversal, longitudinal sau mixt sa se ating performante apreciabile ce le fac sa fie folosite intr-o gama foarte larga de tensiuni si puteri de rupere.ntreruptoarele cu rupere rapida din seria IO(de tip ortojector) (fig.1.8) sunt destinate proteciei liniilor si staiilor de distribuie de 110.400kV.

La ntreruptoarele cu aciune interna cum sunt de exemplu, ntreruptoarele cu ulei puin, debitul de gaz deci efectul de stingere creste odat cu valoarea curentului ntrerupt, deoarece gazul (hidrogen) este produs prin descompunerea uleiului sub aciunea arcului electric.Rezulta cteva caracteristici specifice:

- puterea de rupere nu este limitata dect la rezistena mecanica a camerei de stingere;

- curenii mici sunt ntrerupi greu, fiind necesar un dispozitiv suplimentar de suflaj, independent:

- aparatele sunt sensibile le defectul evolutiv (apariia unui curent mare de scurtcircuit in timpul stingerii unui curent mic).La ntreruptoarele cu aciune externa, cum sunt ntreruptoarele cu aer comprimat si cele cu hexafluorura de sulf, debitul de gaz este independent de valoarea curentului si este calculate pentru valoarea maxima pe care trebuie sa o poat ntrerupe aparatul.

Deci:

aparatele au o putere de rupere strict limitata:

curenii mici sunt ntrerupi violent (nainte de trecerea naturala prin zero), din care cauza apar supratensiuni:

aparatele sunt sensibile la defectul kilometric (curent de scurtcircuit cu panta foarte mare a tensiunii de revenire, care apare atunci cnd scurtcircuitul se produce in zona periculoasa de 0,8 9 km distanta de ntreruptor).

2.3 ntreruptoare automate cu ulei puin

Primele ntreruptoare automate de nalta tensiune au fost ntreruptoarele cu ulei mult, in care uleiul avea rolul de izolare a polilor fata de masa de rcire a arcului si a pieselor de contact si in special de deionizare (datorita presiunii mari a hidrogenului produs sub aciunea arcului electric). Acest ultim efect a fost considerabil mrit odat cu folosirea unor camere de stingere astfel construite nct gazul sub presiune, antrennd si particule de ulei rece, sa fie dirijat asupra arcului sub forma unui jet longitudinal sau transversal (fig.1.9.)

24 ntreruptoare automate cu aer comprimat (pneumatice)

In cazul ntreruptoarelor cu aer comprimat, stingerea arcului electric se obine trimindu-se asupra spaiului dintre contacte, un jet de aer comprimat, care spal si ndeprteaz gazele ionizate si prin rigiditatea sa dielectrica mare, mpiedica reaprinderea arcului.

Pentru a se obine o putere de rupere cat mai mare, cu un consum redus de aer comprimat, au fost folosite diferite tipuri de camere de stingere.Avantajele ntreruptoarelor cu aer comprimat sunt:

nlturarea completa a pericolului de incendii si explozii;

puterea de rupere foarte mare;

ntreruperea extreme de rapida a curenilor de scurtcircuit (0,01 0,003 s);

funcionarea sigura si exploatarea simpla;

greutate si gabarite mici.

Dezavantajele, in afara de cele specifice ntreruptoarelor cu aciune externa, sunt:

construcie mai complicate;

necesita o instalaie de aer comprimat;

deschiderea si nchiderea ntreruptorului cu aer comprimat este nsoita de un zgomot puternic.

2.5. ntreruptoare automate cu hexafluorur de sulf

Aceste ntreruptoare se bazeaz pe folosirea proprietii hexafluorurii de sulf (SF6) de a capt cu uurina electronii liberi si de a deioniza in acest mod coloana de arc.

Avantajele considerabile ale ntreruptoarelor cu hexafluorura de sulf, si anume:

putere mare de rupere;

suprapresiuni de ntrerupere mici;

funcionarea in spaiu nchis, fara expulzare de gaze sau lichide de ntrerupere;

zgomot foarte redus;

gabarit mic.

2.6. ntreruptoare automate cu rupere in vid

ntreruperea in vid naintat beneficiaz de avantajul considerabil ca, in lipsa purttorilor de sarcini, nu apare arc de ntrerupere si rigiditatea dielectric se restabilete imediat la distanta de civa milimetri intre contacte.

Ele sunt indicate in domeniul tensiunilor medii pentru frecvente mari de conectare.

Avantajele ntreruptoarelor cu camera de stingere in vid naintat sunt:

timp de ntrerupere foarte scurt si restabilirea extreme de rapida a rigiditii electrice dup ntrerupere (permind frecvente foarte mari de comutare);

dimensiuni reduse;

zgomot redus;

durata mare de serviciu a contactelor;

2.7. Dispozitive de acionare pentru ntreruptoare

Aceste sunt ansambluri distincte sau incluse in ntreruptoare, asigurnd comutaia acestora. Pe baza datelor din normele uzuale,aceste dispozitive asigura transmiterea, in urma comenzii manuale sau electrice(automate sau voite),a energiei de acionare, la contactele mobile ale ntreruptorului. Energia pusa in joc de aceste dispozitive asigura imprimarea vitezei prescrise a contactelor(fig.1.12.).

Cap.3. Exploatarea i ntreinerea ntreruptoarelor

Funcionarea unui sistem electric n cele mai bune condiii, n orice regim, necesit ca aparatele electrice i n special ntreruptoarele s corespund condiiilor locului de montare, iar valorile parametrilor de baz s nu fie inferioare celor ce pot aprea n reea n timpul exploatrii.

Diversitatea tipurilor de ntreruptoare i importana acestor aparate necesit de la nceput o atenie deosebit n timpul exploatrii.

Starea necorespunztoare, defeciunile, depirea parametrilor normali ai ntreruptoarelor n exploatare pot conduce la urmri grave, soldate de multe ori cu distrugeri de instalaii importante i cu ntreruperi de lung durat n alimentare cu energie electric.

ntruct ntreruptoarele trebuie s funcioneze n medii foarte diferite, este necesar s se stabileasc instruciuni de exploatare.

Constatrile obinute n timpul controalelor se consemneaz n registrele de tur i se comunic personajul de conducere.

Controalele ntreruptoarelor se efectueaz o dat pe tur, n staiile cu personalul permanent, o dat la 24 h, n staiile cu personal la domiciliu i o dat pe sptmn noaptea.

La ntreruptoarele cu ulei se controleaz nivelul uleiului n cuve i n izolatoare i se verific etaneitatea robinetelor i ale indicatoarelor de ulei. La fiecare control se verific prezena copacului care nchide orificiul supapei de siguran.

La ntreruptoarele cu aer comprimat, n afara bornelor i izolaiei, se mai controleaz poziia corect a cuitelor separatorului n contacte sau n poziia de declanare, valoarea presiunii aerului i funcionarea supapei de ventilaie; prin ascultarea atent, se constat dac nu exist scurgeri de aer.

n vederea asigurrii locului de munc, se va nchide ventilul de aer comprimat de la reeaua de alimentare i se vor goli rezervoarele proprii ale ntreruptorului, pentru a nu fi posibil s se efectueze manevre intempestive ale ntreruptorului, care s poat conduce la accidente de munc. Dup curarea de praf a pieselor ntreruptorului, se controleaz mbinrile izolatoarelor i ale pieselor care sunt supuse ocurilor n vederea descoperirii eventualelor fisuri, care urmeaz s fie eliminate.

Toate piesele se spal n benzin uoar, cilindrul pistonului se terge cu o crp uscat i se unge cu un strat subire de ulei de transformator, contactele se ung cu vaselin.

Reglajul ntreruptorului se face la o presiune mai sczut ca cea nominal cu circa 30%. n timpul reglajului se execut declanarea ntreruptorului, nchiderea cuitului separatorului. ntreaga suprafa de contact trebuie s fie strns ntre furci.

Dup efectuarea reglajului, se indic presiunea aerului comprimat la cea nominal i se fac dou trei anclanri pentru verificarea funcionrii ntreruptorului n ansamblu.

Buna funcionare a ntreruptorului depinde, n mare msur, i de efectuarea n condiii din cele mai bune a lucrrilor de ntreinere a dispozitivelor de acionare.

Dup ce se realizeaz curarea acestora de praf i alte corpuri strine, se verific toate sistemele de fixare i articulaie, funcionarea mecanismului de declanare liber i mecanismul care reine dispozitivul de acionare n poziia anclanat.

4.BIBLIOGRAFIE

1. SAAL CONSTANTIN ACIONRI ELECTRICE I AUTOMATIZRI EDITURA DIDACTIC I PEDAGOGIC, BUCURETI 1980 ;

2. NSTASE BOGDAN MAINI APARATE, ACIONRI I AUTOMATIZRI EDITURA DIDACTIC I PEDAGOGIC, R.A., - BUCURETI 1997;

3. FLORIN MARE - ELEMENTE DE COMAND SI CONTROL PENTRU ACIONRI I SISTEME DE REGLARE AUTOMAT EDITURA ECONOMIC PREUNIVERSITAR, BUCURETI 2002.

PAGE 1