laboratoare pece anul iii ise si me

of 120/120
1 MATERIALE SPECIFICE UTILIZATE PENTRU REALIZAREA CIRCUITELOR PRIMARE 1. GENERALITĂŢI. SCOPUL LUCRĂRII Circuitele primare (principale) sunt circuitele parcurse de energia electrică pe traseul de la producător către consumator. Elementele componente ale circuitelor primare sunt: întrerupătoarele, separatoarele, bobinele de reactanţă, barele colectoare, siguranţele fuzibile, transformatoarele de măsură. Pentru ansamblarea acestora în instalaţiile electroenergetice (centrale, staţii, posturi de transformare) se utilizează materiale specifice: izolatoare, bare, cleme, conducte, armături etc. Lucrarea de faţă are drept scop familiarizarea viitorului inginer electroenergetian cu principalele materiale utilizate pentru realizarea circuitelor primare, cu caracteristicile constructive şi funcţionale, cu modul de alegere şi utilizare a acestora. 2. IZOLATOARE 2.1. Generalități Izolatoarele, cunoscute şi sub denumirea de dielectric, sunt materiale astfel concepute încât să reziste circulaţie de sarcină electrice. Folosite în instalaţiile electrice, aceste echipamente au rolul de a susţine sau separa conductoarele electrice împiedicând trecerea curentului (prin ele însăşi) fără a fi străbătute de curent. Printre materialele folosite la fabricarea izolatoarelor se numără şi sticla, hârtia sau teflon. Chiar dacă au rezistivitate redusă mai pot fi folosite şi materiale precum polimerii şi materialele plastice utilizate în special la joasă şi medie tensiune (sute sau chiar mii de volţi).

Post on 30-Jan-2017

233 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1

    MATERIALE SPECIFICE UTILIZATE PENTRU REALIZAREA

    CIRCUITELOR PRIMARE

    1. GENERALITI. SCOPUL LUCRRII

    Circuitele primare (principale) sunt circuitele parcurse de energia electric pe traseul

    de la productor ctre consumator. Elementele componente ale circuitelor primare sunt:

    ntreruptoarele, separatoarele, bobinele de reactan, barele colectoare, siguranele

    fuzibile, transformatoarele de msur. Pentru ansamblarea acestora n instalaiile

    electroenergetice (centrale, staii, posturi de transformare) se utilizeaz materiale specifice:

    izolatoare, bare, cleme, conducte, armturi etc.

    Lucrarea de fa are drept scop familiarizarea viitorului inginer electroenergetian cu

    principalele materiale utilizate pentru realizarea circuitelor primare, cu caracteristicile

    constructive i funcionale, cu modul de alegere i utilizare a acestora.

    2. IZOLATOARE

    2.1. Generaliti Izolatoarele, cunoscute i sub denumirea de dielectric, sunt materiale astfel concepute nct s reziste circulaie de sarcin electrice. Folosite n instalaiile electrice, aceste echipamente au rolul de a susine sau separa conductoarele electrice mpiedicnd trecerea curentului (prin ele nsi) fr a fi strbtute de curent. Printre materialele folosite la fabricarea izolatoarelor se numr i sticla, hrtia sau teflon. Chiar dac au rezistivitate redus mai pot fi folosite i materiale precum polimerii i materialele plastice utilizate n special la joas i medie tensiune (sute sau chiar mii de voli).

  • 2

    Fig. 1. Izolator de sticl pentru LEA de IT Fig. 2. Izolator ceramic 10 kV

    Izolatoarele sunt necesare n cazul liniilor electrice aeriene, n punctele n care conductoare sunt susinute de stlpi, precum i la intrarea (traversarea) unei cldiri sau a echipamentelor electrice (transformatoare sau ntreruptoare pentru izolarea conductoarelor de carcasa acestora).

    Izolatoarele folosite n instalaiile electroenergetice pot fi grupate n urmtoarele

    categorii de utilizare:

    izolatoare suport pentru staii i aparataj tip interior;

    izolatoare suport pentru staii i aparataj tip exterior;

    izolatoare de trecere pentru staii;

    izolatoarele pentru aparate, maini electrice;

    izolatoare pentru linii electrice aeriene;

    izolatoare pentru aparataj divers de joas tensiune.

    Izolatoarele din grupele amintite se fabric din porelan i se execut pentru

    tensiunile nominale sub 1KV i peste 1 KV pn la 110 KV inclusiv, pentru tensiunile mai

    mari folosindu-se mai multe elemente de 110 KV.

    2.2. Materiale constructive

    Izolatoarele utilizate la tensiuni nalte sunt fabricate din sticl, porelan i materiale compozite. Izolatoare de poelan sunt realizate din argil, cuar, alumin sau felspat i acoperit de un strat fin smal cu rolul de a ndeparta apa (pentru a nu permite infiltrarea apei). Izolatoarele de poelan cu un coninut ridicat de alumin sunt utilizate in punctele cu rezisten mecanic mare. Rezistena dielectric a porelanului este de 410 kV/mm.

    Sticla are o rezisten dielectric mai mare, dar n cazul izolatoarelor de sticl apare fenomenul de condensaie, iar forma iregulat a acestora este greu de obinut fr solicitri interne. Muli productori au renunate, din aceste considerente, la fabricarea izolatoarelor din sticl n favoarea celor de poelan.

  • 3

    n ultimii ani, se folosesc tot mai des izolatoare din materiale compozite. Acestea sunt alctuite dintr-un miez alctuit din fibre de plastic ramforsat nvelit n straturi de silcon sau EPDM, rezistent la intemperii (condiiile meteo). Aceste izolatoare compozite prezint o serie de avantaje printre care:

    costul redus; greutate mai mic; capacitatea hidrofob excelent.

    Aceste trei caracteristici le transform n tipul de izolator ideal pentru a funciona n zonele cu grad ridicat de poluare. Prezint ns i un dezavantaj faptul c nu sunt rezistente pe termen lung (durata de via mai scurt) precum cele din sticl sau porelan.

    Fig. 3. Izolator de nalt tensiune n cursul fabricrii, nainte de stratul final de smal

    Clasificarea materialelor compozite :

    O prima clasificare a materialelor compozite ine seama de particularitaile geometrice ale materialului complementar si modul de orientare a acestuia in matrice :

    materiale compozite durificate cu fibre; materiale compozite durificate cu particule (prin dispersie); materiale compozite obtinute prin laminare (stratificate).

    Fig. 4. Materiale compozite :

    a armate cu fibra; b - dispersie; c stratificate Materialele compozite armate cu fibre au caracteristici foarte bune de rezistenta, rigiditate si raport rezistenta - densitate. Comportamentul mecanic al unui asemenea compozit depinde de :

    proprietatile fiecarui component; proportia dintre componenti; forma si orientarea fibrelor in raport cu directia de solicitare; rezistenta mecanica a interfetei matrice-fibra.

  • 4

    Fig. 5. Material compozit armat cu fibre

    Materialele compozite cu fibre sunt :

    stratificate nestratificate cu fibre continue unidirecionale i multidirecionale; cu fibre discontinue orientate i neorientate.

    Materiale compozite stratificate

    Materialele compozite stratificate sunt obtinute prin aplicarea, la suprafata materialelor de baza, a unui strat din alt material. Aplicarea acestui strat din alt material cu proprietati diferite de cele ale materialului de baza se realizeaza cel mai des prin turnare, sudare sau laminare.

    Principalul avantaj al acestor materiale este de ordin economic si de ordin calitativ, deoarece prin utilizarea lor se economisesc importante cantitati de materiale scumpe sau deficitare, imbunatatindu-se, in acelasi timp, calitatile produselor si marindu-se durata lor de functionare in conditiile unor performante ridicate. xemple :

    duraluminiu, cu rezistenta ridicata la rupere, placat cu aluminiu pur, cu rezistenta ridicata la coroziune;

    oteluri carbon ieftine placate cu oteluri de scule cu duritate ridicata si rezistenta la uzare sau cu oteluri inoxidabile rezistente la coroziune;

    placute din oxid de aluminiu placate cu nitrura de titan (folosite pentru partile active ale sculelor aschietoare). n afara de materialele compozite bicomponente, se folosesc si compozite

    tricomponente (tip sandwich). De exemplu, pentru impiedicarea difuziunii carbonului dintr-un otel in altul, se poate interpune prin placare un strat de nichel, care nu permite difuziunea prin el a carbonului.

    Tot un material sandwich este cel alcatuit din doua placi subtiri din metal (de exemplu aluminiu, titan sau otel), intre care se gaseste o structura tip fagure (panou fagure) din material mai dur (duraluminiu sau aliaj de titan), rezultand un material compozit deosebit de rezistent si rigid.

  • 5

    Fig. 6. Seciune transversal material compozit Avarierea unui izolator se produce datorit unei supratensiuni ipoate avea loc n dou moduri distincte i anume:

    Tensiunea de strpungere este tensiunea care strabate izolator i conduce la fenomentul de conducie n interiorul acestuia. Cldur rezultat n urm formrii arcului de strpungere afecteaz izolator de manier ireparabil;

    Tensiunea de conturnare estea acea tensiune care face ca aerul din jurul sau de-a lungul izolatorul s devine conductor conducnd la formarea unui arc de conturnare, la exterior, n lungul izolatorului. Izolatoarea sunt astfel fabricate nct pot suporta tensiunea de conturnare fr a fi avariate.

    Majoritatea izolatoarelor sunt fabricate s rezist la o tensiune de conturnare mai mic dect ce-a de strpungere astfel nct strpungerea s apar n urma conturnrii pentru a evita avarierea.

    Praful, poluarea, depunerile de sare i ap pe suprafaa izolatoarelor de nalt tensiune pot conduce la formarea unei ci conductoare n lungul acestora provocnd cureni de scurgere i fenomenul de conturnare. Tensiunea de conturnare este cu 50 % mai mic atunci cnd izolatorul este ud. Forma izolatoarelor de nalt tensiune de uz extern este altfel conceput pentru a maximiza lungimea ci conductoare de la un capt la altul, cunoscut i sub denumirea de linie de fug. Scopul este de a minimiza efectele conturnrii i a curenilor de scurgere. Pentru a obine aceast suprafa ondulat (linia de fug), izolatorul este realizat prun suprapunerea de discuri concentrice. Astfel suprafa dintre discuri rmne uscat i n cazul intemperiilor. Linia de fug minim este de 2025 mm/kV; aceast valoare este mai ridicat n zonele poluate.

    Fig. 7. Izolatoare de suspensie cu cap Fig. 8. Izolatoare ceramice - LEA 275 kV

  • 6

    Izolatoare de suspensie cu cap Liniile de nalt tensiune folosesc izolatoare de de suspensie cu cap. Conductoarele sunt suspendate cu ajutorul unor izolatoare ir alctuite din discuri de sticl identice ataate unul de cellalt prin intermediul unor urechi de prinderi cu urub. Avantajul acestui model de izolator c pot fi construite pentru diferite niveluri de tensiune prin adugarea (adaptarea) numrului de discuri. n acest mod se asigur i o protecie a izolatorului astfel nct dac unul din discuri se stric, poate fi nlocuit, fr a afecta ntreg izolatorul.

    Fiecare unitate este realizat din ceramic sau sticl i prevzut la unul din capete cu un capac de metal i la cellalt cu un urub. Depistarea defectelor este facil avnd n vedere faptul c sticla este tratat termic i astfel n momentul n care este strbtutat de arcul electric se va sfrm, defectul devenind vizibil. Cu toate acestea rezistena mecanic rmne neschimbat i izolatorul rmne ntreg.

    Din punct de vedere constructiv discurile izolatorului au 25 cm n diametru i 15 cm lungime. Pot suporta o sarcin de 80 120 kN i o tensiune de conturnare de 72 kV. Tensiunea nominal de funcionare este 10 12 kV. Totui trebuie inut cont de faptul c tensiunea de conturnare a ntregului ir (a izolatorului) este mai mic dect suma suportat de fiecare disc n parte. Acest fapt se datoreaz distribuie neuniforme a cmpului electric prin ir, fiind mai puternic n zona discului aflat cel mai aproape de conductor, loc n care va apare mai nti tensiunea de conturnare. Metal grading rings are sometimes added around the lowest disk, to reduce the electric field across that disk and improve flashover voltage.

    Numr de discuri/izolator n funcie de tensiunea liniei Tensiunea liniei kV

    34,5 46 69 92 115 138 161 196 230 287 345 360

    Discuri 3 4 5 7 8 9 11 13 15 19 22 23

    Caracteristici tehnice

    Izolatoarele electrice, n calitate de materiale electroizolante, trebuie s prezinte o

    serie de caracteristici tehnice specifice, cum sunt: rigiditatea dielectric, linie de fug

    specific, rezistivitate de volum i suprafa, coeficient minim de pierderi dielectrice,

    rezisten mecanic, electromecanic, termic, etc. Pe fiecare izolator cu tensiunea peste 1

    KV se marcheaz ntr-un loc vizibil pe suprafaa exterioar glazurat urmtoarele: marca

    de fabric, tensiunea nominal n KV, data fabricaiei.

    Forma constructiv, dimensiunile i greutatea izolatoarelor din principalele categorii

    de utilizare se indic n continuare.

    Izolatoarele suport servesc la susinerea barelor i la izolarea lor fa de alte pri

    ale instalaiei. Rezistena la compresiune a izolatoarelor suport este funcie de materialul

  • 7

    folosit i de procedeul utilizat pentru fabricarea lor: 4500-7000 Kgf/cm 2 pentru cele din

    porelan tare vitrifiat prelucrat prin strunjire, extrudere sau turnare, 8000-9000Kgf/ cm 2

    pentru izolatoarele din steatit vitrifiat prelucrat prin strunjire, extrudere, presare sau injecie

    i de 2000-2500Kgf/ cm 2 pentru cele din cordierit (termoceramit) prelucrat dup aceleai

    procedee.

    n figura 9.a, 9.b, 9.c i tabelul 1 se prezint 3 tipuri de izolatoare suport pentru staii

    i aparataj, de interior, de exterior, de medie tensiune cu armare exterioar. n fig. 9.d, 9.e,

    9.f, 9.g i n tabelul 1 se prezint izolatoare din aceeai categorie, dar cu armare interioar.

    Fig. 9. a armare exterioar Fig. 9. b

    Fig. 9. c. armare exterioar Fig. 9. d Fig. 9.e

    H

    d

    D

    h1

    h2

    D

    d1

    H

    h1

    h2

    d2

    d38240

    4062

    35

    47

    100

    armare interioar

  • 8

    Fig. 9. f armare interioar Fig. 9.g

    Fig. 9. Izolatoare tip suport Tab. 1. Nivel tensiuni, simboluri, dimensiuni igabarit pentru izolatoare suport

    Simbol Dimensiuni (mm) Fig.

    Tensiunea nominal [kV]

    H h1 h2 D d Kg/buc.

    20 1 79 20 63 0.4 45 3 117 23 14 73 47 0.6 60 6 146 83 1.1 1a

    75 10 171 26 15

    88 50

    1.4 1b 125 20 235 30 17 98 59 2.35 1c

    Ie-3.75

    195 35 365 40 22 115 70 5.1 20 1 88 23 80 9.0 45 3 127 28 19 90 60 9.0 60 6 160 31 22 100 1.55 1a

    75 10 190 35 23 105 65

    1.8 1b 125 20 255 40 24 120 3.25 1c

    Ie-7.5

    195 35 375 45 25 143 75 6.6 1a 75 10 197 42 130 3.1 1b Ie-12.5 125 20 258 46 23 145 80 5.2

    Dimensiuni (mm)

    Simbol Tensiunea nominal

    (kV) Fig.

    H h1 h2 D d1 d2 d3 Kg/buc.

    SAI 1 1 1d 70 30 30 72 60 38 38 0.38 SAIC 6 1c - - - - - - - 0.75 SBI 6 115 98 1.8 SCI 6

    6 1e 100 40 40 130 108 50 50 2.06

    Dimensiuni (mm) Simbol Tensiunea nominal (KV) Fig. H d d1 d2 d3 d4 d5 Kg/buc

    Ii-0.75-75 10 1f 121-6 89 38 62 1.3 Ii-3.75-125 20 1f 207-8 109

    71 28 55 77 3.1

    Ii-7.5-75 10 1f 127-6 108 45

    72 2.0 Ii-7.5-125 20 1f 207-8 123 93 36 73 87 4.1 Ii-12.5-7.5 10 1f 127-6 131 55 92 2.85 Ii-12.5-125 20 1f 207-8 136 113 45 62 93 97 5.2

    d1d2

    d3

    d4 d5 d

    11

    55

    H

    RC

  • 9

    n figura 10.a, 10.b i tabelul 2 sunt prezentate izolatoare suport pentru staii, tip

    coloan, de nalt tensiune, de exterior.

    Tab.2. Nivel tensiuni, simboluri, dimensiuni i gabarit pentru izolatoare suport tip coloan

    Dimensiuni in mm SIMBOL Un [KV] Fig. H h1 h D D1 d d1 d2

    Linia de fug Kg/buc

    25-C8-200/5 35 537 498 67 190 180 160 9 720 28 66-C8-350/13 66 871 835 80 226 200 1840 52.7 110-C8-450/9 110 220 1725 65.2 110-C8-550/14 110 1203 1167 2650 72.3 132-C8-650/19 132

    2a

    1516 1480 95 250 270 240 214

    11

    3570 88.3

    Dimensiuni (mm) Simbol Un [KV] Fig. H H1 h D Linia de fug Kg/buc.

    220-C8-1050/182 2669 1334.5 1290 260 25262 118.8 220-C8-1050/202

    220 2b. 2889 1444.5 1400 280 32452 135.8

    Fig.10. Izolatoare suport tip coloan pentru staii de exterior, T

    D

    76

    138

    H H1

    D

    H

    219

    132

    H1 h

    D

    H1

    143 220

  • 10

    Izolatoarele de trecere se utilizeaz la traversrile ntre ncperi (interior-interior)

    sau ntre o ncpere i exterior (interior-exterior).

    Izolatoarele de trecere sunt tubulare, deosebindu-se ntre ele prin dimensiuni i

    numrul de nervuri, acestea fiind n funcie de tensiunea nominal a izolatorului. Prin

    interiorul corpului izolatorului trece bara conductoare de curent ce se fixeaz pe capetele

    izolatorului cu dou flane metalice. Izolatoarele de trecere pot avea i tij proprie de

    curent, nglobat n interior. n aceast situaie bara este ntrerupt n dreptul izolatorului de

    trecere i mbinat cu tija. Izolatorul de trecere se prinde de peretele despritor cu ajutorul

    unei flane metalice fixat la mijlocul su.

    n figura 11.a, 11.b, 11.c i n tabelul 3 sunt prezentate izolatoare de trecere pentru

    staii, tip interior-interior, de medie tensiune.

    a

    b

    c

    Fig.11. Izolatoare de trecere de tip interior - interior

    dd1

    D

    h 1 h 1

    Hh

    28

    60

    120 75

    138582

    1204

    800

    28

  • 11

    Tab. 3. Nivel tensiuni, simboluri, dimensiuni i gabarit pentru izolatoare de trecere interio -interior Dimensiuni (mm)

    Simbol Tensiunea nominal

    [KV] Fig.

    H h h1 h2 D D1 d d1 Kg/buc

    FB-1 1 4a. 230 64 127 108 80 36 1.88

    FB-3 3 282 68 20

    157 120 90 60

    30 2.9

    FB-6 6 350 64 23 212 140 98 4.2

    FB-10 10 436 26 244 150 105 6.3

    FB-15 15

    4b.

    500 28 273 175 112

    65 36

    8.2

    FB-20 20 4c. 568

    90

    30 385 200 120 75 40 11.6

    FB-35 35 4d. - - - - - - - - 25

    FB-20/400 20 4e. - - - - - - - - 9.3

    n figura 12.a, 12.b, 12.c, 12.d, 13.e i tabelul 4 se prezint izolatoare de trecere

    pentru staii, tip interior-exterior, de medie tensiune.

    a b

    c

    H

    d

    D

    h1

    d1

    h2

    d d

    D

    D1 d1

    H

    hh1 h1 h2

    H

    hh2

    h1 h1

    d1 d d D1

  • 12

    d

    e

    Fig. 12. Izolatoare de trecere tip interior - exterior

    Tab. 4. Nivel tensiuni, simboluri, dimensiuni i gabarit pentru izolatoare de trecere interio -exterior

    Dimensiune (mm) Simbol

    Tens. nom. [KV]

    Fig. H h h1 h2 D D1 d d1

    Kg/buc.

    TBe 1 1 4a. 230 64 127 100 80 36 1.88 TBe 3 3 282 60 20 157 120 90 60 30 2.9 TBe 6 6 350 64 23 212 140 98 4.6 TBe 10 10 436 26 244 150 105 6.3 TBe 15 15

    4b.

    500 20 273 175 112 65 36

    8.2 TBe 20 20 4c. 568

    90 30 385 200 120 75 40 11.6

    TBe 35 35 4d. - - - - - - - - 25 TBe 20/400 20 4e. - - - - - - - - 9.3

    n figura 13.a, 13.b, 13.c, 13.d, 13.e i tabelul 5 sunt prezentate izolatoare de trecere

    tip interior pentru bare, de medie tensiune.

    1204

    840 240

    76 76

  • 13

    Fig. 13. a Fig. 13. b

    Fig. 13. c

    Fig. 13. d

    Fig. 13. e

    Fig. 13. Izolatoare, de medie tensiune

    59 220

    340

    109 59 44

    59200

    300

    109

    159

    100 316

    78 184

    211 245 170

    120 440

    180 254 237

  • 14

    Tab. 5. Nivel tensiuni, simboluri, dimensiuni i gabarit pentru izolatoare de trecere tip interior pentru bare

    Simbol Tensiunea nominal [KV] Fig. Kg./buc. PB-10 10 5a 3.85 PB-6 6 5b 2.5 TI-10 10 5c 8.1

    ATF-10/4000 10 5d 20.5 TD-10/6000 10 5e 30.0

    n figura 14.a, 14.b, 14.c i tabelul 6 sunt prezentate izolatoare de trecere pentru

    transformatoarele de curent. Alte trei tipuri de izolatoare, din aceeai categorie, se prezint

    n figura 14.d, 14.e, 14.f i tabelul 6.

    Fig. 14. a Fig. 14. b

    Fig. 14. c Fig. 14. d

    Fig. 14. e Fig. 14. f

    Fig. 14. Izolatoare de trecere pentru transformatoare de curent (TC)

    d1

    D

    d

    220

    340

    80

    100

    150 160 130

    22 40

    340

    207 15 230

    35 134

    9050

    H

    h

    122 70

    66

    22

    H h

    122 74 70

  • 15

    Tab. 6. Nivel tensiuni, simboluri, dimensiuni i gabarit pentru izolatoare de trecere pentru TC

    Dimensiuni (mm) Simbol Tensiunea nominal [KV]

    Fig. D d D1

    Kg./buc.

    ITSD 10 II 10 6a. 230 192 152 19.5 ITSD 10 I 10 6a. 175 140 100 14.2 CTIU 15 15 6b. - - - 4.2 CTIUC 6 6 6c. - - - 1.3

    Dimensiuni (mm) Simbol Tensiunea nominal [KV]

    Fig. H h D D

    Kg./buc.

    TISU 15 15 6d. - - - - 2.1 ITI/ II 10 6e. 390 164 - - 3.95 ITI 10 6e. 451 205 - - 1.25 ITC/ I 15 6f. 511 165 - - 4.25 ITC/ II 15 6f. 536 190 - - 4.5

    n figura 15.a, 15.b, 15.c, 15.d i n tabelul 7 sunt prezentate izolatoarele de trecere

    pentru transformatoarele de tensiune, folosite la 6 si 10 KV.

    .

    Fig. 15.a Fig. 15. b

    52 12

    130

    15

    70

    25

    211

    22

    45

    70 25

    10

    15

    15

    10

  • 16

    Fig. 15. c Fig. 15. d

    Fig. 15. Izolatoarele de trecere pentru transformatoarele de tensiune (TT)

    Tab. 7. Nivel tensiuni, simboluri, dimensiuni i gabarit pentru izolatoare de trecere pentru TT

    Simbol Tensiunea nominal [KV] Fig. Kg/buc.

    TTMU 6 6 7a. 0.346 TTMU 15 15 7b. 1.45 TTMU 15 15 7b. 1.45 IT-15 15 7c. 1.65 ITC 6 6 7d. 1.4

    n figura 16.a, 16.b, 16.c, 16.d, 16.e, 16.f i tabelul 8 se prezint izolatoare carcas

    pentru transfomatoare de msur de nalt tensiune

    25

    12

    15

    219

    70

    88 48

    65

    50

    18

    220

  • 17

    Fig. 16. a Fig. 16. b

    Fig. 16. c Fig. 16. d

  • 18

    Fig. 16. e Fig. 16. f

    Fig. 16. Izolatoare carcas pentru transfomatoare de msur (TM) de nalt tensiune

    Tab. 8. Nivel tensiuni, simboluri, dimensiuni i gabarit pentru izolatoare carcas pentru TM

    Simbol Tensiunea nominal

    [KV] Fig. Nr. aripi H [mm] Linia de fug Kg/buc.

    ICTEU-35 35 8a - - 800 57 ITE-110 110 8b - - 2140 192

    ICESU- TEMU-110 110 8c - - 2780 280

    TECU-110-220-400 110 8d - - 3360 145

    CESI-66 66 8e 15 850 1900 35 CESI-110 110 8fe 23 1202 2780 48 CES-110 110 8f - - 2780 51

    3. ARMTURI Exist dou categorii de armturi: pentru izolatoare i tip suport pentru bare

    colectoare. Armturile pentru izolatoare sunt piese metalice care se monteaz la capetele

    acestora (cu ajutorul unui liant) i realizeaz legtura bar-izolator suport. Ele pot fi

    folosite pentru izolatoare suport (fig. 17) sau pentru izolatoare de trecere (fig. 18).

  • 19

    Armturile suport pentru bare colectoare sunt folosite la fixarea barelor pe

    izolatoarele suport. n timpul funcionrii, barele se nclzesc i se dilat. Pentru a evita

    deformarea barelor i solicitarea n suport, armturile trebuie s permit deplasarea

    longitudinal a barelor. Deoarece armturile formeaz un circuit electric nchis, cu

    seciunea perpendicular pe bar, pentru a micora curenii care iau natere n armtur,

    aceasta nu trebuie s formeze un circuit magnetic nchis.

    Diferite tipuri de armturi suport pentru bare sunt prezentate n fig. 19.

    Fig. 19.Modele de armturi a), b), c)

    Fig.17. a) capac pentru izolator suport de interior; b) soclu ptrat pentru izolator suport de interior

    Fig.18. a) capac pentru tija unui isolator de trecere; b) flan ptrat pentru izolator de trecere

    a) Armtur suport tip furc pentru fixarea

    barelor dreptunghiulare b) Armtur suport tip jug pentru fixarea barelor

    c) Armtur suport pentru fixarea barelor

  • 20

    d) Diferite cazuri de amplasare a barelor colectoare

    4. CLEME Clemele sunt piese metalice care se folosesc pentru mbinarea i ntinderea barelor

    sau pentru realizarea derivaiilor. Ele se pot mpri n dou categorii:

    - pentru bare rotunde din cupru (concentrice);

    - pentru conductoare funie.

    Diferite tipuri constructive se prezint n figura 20.

    Clemele concentrice de cupru pot fi de legtur (pentru legarea barelor n lung sau n

    unghi drept), de derivaie (pentru legtura in derivaie a barelor de cupru cu diametrul egal

    sau mai mic dect al barei principale), papuc (pentru legarea n lung sau unghi drept a

    barelor rotunde la aparate) i de susinere (pentru legarea unei bare la un bol, un orificiu

    filetat sau pentru izolatoare).

    Clemele pentru izolatoare funie din staiile exterioare pot fi: pentru legare aerian

    (drepte sau n derivaie) a conductoarelor ntre ele, pentru legarea la borne plate sau

    filetate, de legtur la bornele rotunde nefiletate sau cu con pentru ntinderea barelor

    colectoare.

    Fig.20. Cleme amplasare i fixare

    a)

    b)

    Fixarea barelor rigide pe izolatoare:

    a) pe muchie;

    c) Amplasarea garniturilor in cazul unui pachet format din doua bare

  • 21

    5. BARE COLECTOARE Barele colectoare sunt confecionate din cupru, aluminiu i mai rar, din oel. Barele

    colectoare pot fi rigide sau flexibile. Barele rigide se utilizeaz n special n instalaiile de

    distribuie interioare i pot avea seciune dreptunghiular, circular sau inelar. Barele

    dreptunghiulare se folosesc la tensiuni joase i medii (0.4 - 24KV). La tensiuni de 35 KV

    sau mai mari nu se folosesc bare dreptunghiulare din cauza efectului corona; se utilizeaz

    bare circulare. La tensiuni nalte din cauza diametrului mare necesar prevenirii apariiei

    efectului corona, pentru a nu avea consum exagerat de materiale, barele se confecioneaz

    de forma tubular.

    Barele flexibile sunt folosite n instalaiile exterioare i sunt confecionate din

    conductoare funie de oel-aluminiu, ca i la liniile electrice aeriene.

    n fig.21 se prezint cteva din modurile de fixare i amplasare a barelor colectoare.

    mbinarea barelor trebuie realizat cu foarte mult grij pentru a obine contacte ct

    mai perfecte. n exploatare este necesar supravegherea mbinrilor deoarece ele constituie

    puncte slabe sau chiar focare de avarii.

    La scurtcircuite apar fore mari ce tind s desfac mbinrile barelor, micornd

    forele de strngere i crescnd astfel rezistena de contact.

    mbinarea barelor se poate realiza ntre bare dreptunghiulare sau circulare (tubulare).

    mbinarea barelor dreptunghiulare se poate executa n mai multe moduri:

    - prin suprapunere i strngere cu buloane traversante;

    - prin suprapunere i strngere cu piese de strngere ;

    - cap la cap cu piese de strngere i buloane traversante;

    - prin sudur.

    Cteva din aceste metode se prezint n figura 21.

    mbinarea barelor rotunde se realizeaz cu ajutorul clemelor concentrice (fig. 22) de

    diferite tipuri. Se folosete un manon filetat la capete (1) sub care se aeaz nite buce

    conice despicate (2), ce mbrac barele rotunde (3).

  • 22

    d) mbinarea prin suprapunere i strngere cu piese de strngere

    Fig. 21 mbinare i fixarea barelor colectoare

    a) mbinarea n prelungire prin suprapunere i strngere cu buloane traversante.

    b) mbinarea n derivaie prin suprapunere i strngere cu buloane traversante.

    c) mbinarea cu eclise i buloane traversante

  • 23

    6. MODUL DE DESFURARE AL LUCRRII n laborator, studenii au la dispoziie cataloage i prospecte ale firmelor furnizoare de

    materiale specifice realizrii circuitelor primare, plane cu desene ale unor echipamente de

    nalt tensiune la realizarea crora s-au folosit aceste materiale, n care se indic

    principalele caracteristici tehnice ale acestora, precum i un stand cu materiale i

    echipamente diverse: izolatoare, cleme, armturi, bare, separatoare de medie tensiune,

    transformatoare de curent i tensiune de diverse tipuri, descrctoare cu rezisten

    variabil, elemente constructive ale unor tipuri de ntrerupatoare.

    - Se vor studia materiale specifice folosite la executarea circuitelor electrice primare,

    existente n laborator: forma, dimensiunile lor, caracteristici tehnice, poziia de montaj,

    modul de ntreinere sau de reparare, etc.

    - Folosind cataloagele i planele din laborator, studenii vor fi pui n situaia de a alege

    pentru un circuit primar cu caracteristici date diverse materiale i echipamente.

    - Folosind, de asemenea, cataloagele, prospectele i planele din laborator, precum i

    cunotinele de la alte discipline, studenii vor trebui s identifice diferite materiale i

    echipamente din stand.

    - Practic, se vor executa cteva lucrri:

    a) Montarea i demontarea unor izolatoare suport pentru bare;

    b) Montarea i demontarea barelor dreptunghiulare folosind armtur tip jug;

    c) Executarea derivaiilor de la bare la aparate folosind izolatoare suport i armturile

    necesare;

    d) Montarea i demontarea pachetelor de bare.

    Fig.22. mbinarea barelor rotunde cu cleme

  • CIRCUITE SECUNDARE

    Materiale i echipamente specifice 1. Generaliti

    Circuitele secundare se mai numesc i circuite de comand-control. Circuitele de comand sunt acele circuite care servesc la acionarea de la faa locului sau de la

    distan a diverselor mecanisme aparinnd aparatelor de conectare i reglare. Circuitele de control sunt acele circuite care deservesc instalaiile de protecie, automatizare,

    msurare, semnalizare i blocaj. Instalaiile de comand-control trebuie s ndeplineasc urmtoarele funciuni:

    a) Comanda centralizat sau local a instalaiilor deservite; b) Controlul strii i comportrii echipamentelor i instalaiilor energetice; c) Protecia echipamentelor i a instalaiilor mpotriva avariilor i regimurilor periculoase; d) Asigurarea calitii energiei livrate; e) Mrirea gradului de siguran n funcionare i a disponibilitii instalaiilor i echipamentelor energetice; f) Asigurarea automatizrilor de separare n zone a sistemului energetic n caz de avarii grave; g) Asigurarea conducerii centralelor termoelectrice att n regim de funcionare interconectat ct i n regim insular, cu consumatorii de pe platform i pe serviciile proprii- pentru centralele de condensaie i de termoficare. 2. Realizarea legturilor electrice ale circuitelor secundare

    Conductoarele utilizate la realizarea legturilor electrice ale circuitelor secundare sunt numai din cupru.

    Prin excepie, se admite folosirea celor din aluminiu cu seciunea de minim 10mm2 . Se interzice racordarea conductoarelor din Al la cleme de ir sau n alt fel de racordare care nu asigur rezistena mecanic a legturii n exploatare.

    Conductoarele izolate din Cu trebuie s aib urmtoarele seciuni, respectiv diametre minime: a) n circuitele funcionnd la tensiuni pn la 60 V inclusiv, 0,5 mm diametru (mai puin

    circuitele racordate la secundarele transformatoarelor de curent, n care seciunea minim va fi de 1,5 mm2).

    b) n circuitele funcionnd la tensiuni mai mari de 60 V, 1,5 mm2 (mai puin circuitele de semnalizare la care se admit seciuni minime de 1mm2).

    c) La legturile aparatelor n execuie miniaturizat care nu permit din motive constructive seciunea de 1,5 mm2, respectiv 1mm2, se admite seciunea minim de 0,8 mm2 n urmtoarele condiii: legturile la borne se fac prin lipire; clemele de ir corespund seciunii minime de 0.8 mm2.

  • 2

    3. Materiale i echipamente specifice folosite pentru realizarea circuitelor secundare ale centralelor i staiilor

    Aparatele i echipamentele folosite pentru realizarea circuitelor secundare au rolul de a realiza funciile de conectare, comand, semnalizare i msurare conform schemelor electrice ale instalaiei respective, iar cu ajutorul materialelor electrice se realizeaz funciile de legtur ntre diferitele aparate i funciile de izolare.

    n circuitele secundare ale centralelor i staiilor se utilizeaz o mare diversitate de aparate i materiale.

    Se prezint n continuare o clasificare a acestora insistndu-se ndeosebi asupra acelora ce au o complexitate mai mare, folosite aproape n exclusivitate n circuitele secundare ale centralelor i staiilor electrice i a cror cunoatere este absolut necesar pentru nelegerea schemelor, i deci a funcionrii instalaiilor electroenergetice. 3.1 Aparate de conectare manual 3.1.1. ntreruptoarele cu prghie sunt aparate electrice care servesc la conectarea i deconectarea de la reea a circuitelor de lumin i for. nchiderea i deschiderea circuitului se realizeaz prin intermediul unui contact mobil n form de bra de prghie. Contactele sunt de tip elastic, realizate din alam i argintate. Acest tip de aparate se execut n dou variante constructive: protejate n carcas de bachelit i neprotejate.

    Ele se realizeaz pentru cureni diferii (25,63,200,350,600,1000A) n variante monopolare, bipolare sau tripolare, cu cuite de ntrerupere brusc sau fr (v. fig. 1).

    Fig.1 ntreruptor cu prghie tripolar de 25A 1 carcas de bachelit; 2 manet de acionare; 3 contacte; 4 - borne

    Schem pentru curent alternativ 380 V

    Schem pentru curent continuu 440 V

  • Aceste aparate au capacitatea de rupere egal cu cel mult curentul nominal. Se pot utiliza att n curent alternativ, ct i n curent continuu; n acest din urm caz, dou ci de curent se leag n serie. Se monteaz aparatele pe panouri, ziduri sau construcii metalice. ntreruptoarele cu prghie de cureni mai mari se execut pentru montaj n dulapuri de aparate, fiind n construcie neprotejat. Acionarea lor se execut cu o manet de acionare montat pe peretele lateral al dulapului. Construcia unui astfel de aparat este artat n figura 2.

    Fig. 2. Intrerupator parghie

    1. maneta de actionare; 2. camera de stingere; 3. contacte; 4. borne

  • 4

    Aparatul se monteaz n poziie vertical, legtura cu maneta de acionare din exterior

    realizndu-se prin intermediul unei tije. Pentru uurarea stingerii arcului electric, aparatul este prevzut cu camere de stingere, realizate din azbociment . Se execut pentru cureni nominali de 200, 350, 600 i 1000 A.

    3.1.2. ntreruptoarele si comutatoare pachet sunt aparate de conectare de joas tensiune cu acionare manual, care se caracterizeaz prin aceea c ansamblul aparatului se obine prin asamblarea pe un ax comun a unui numr variabil de elemente de construcie similar, fiecare element cuprinznd o cale de curent. Se obine astfel un pachet de elemente, comandat simultan de aceeai manet.

    Maneta de acionare realizeaz rotirea axului care poart contactele mobile prin intermediul unui mecanism de sacadare, care face ca micarea contactelor s se realizeze brusc, independent de viteza de rotire a manetei.

    Elementele aparatului sunt executate din bachelit, sub form de discuri, i poart dou contacte fixe, legtura ntre acestea realizndu-se prin intermediul unei puni. Stingerea arcului electric se realizeaz ntr-o camer nchis realizat ntre dou discuri izolante. Construcia unui astfel de aparat este prezentat n figura 3.

    Acest tip de aparate sunt caracterizate prin aceea c, la un gabarit mic, permit ntreruperea unor cureni relativ mari.

    Acest tip de ntreruptor este larg folosit n instalaiile electrice, la circuitele electrice ale mainilor-unelte, la panouri i pupitre de comand, etc., datorit gabaritului redus i al performanelor pe care le are.

    ntreruptoarele pachet se execut pentru cureni de 10, 25 i 63 A, tensiune 380 V c.a. sau 220 V c.c. Pe acelai principiu ca i ntreruptoarele pachet, se construiesc comutatoarele pachet, la care numrul de elemente este ns mai mare, i pot realiza un numr mare de scheme de comutare, prin poziionarea corespunztoare a elementelor i contactelor.

    1 manet; 2 ax; 3 mecanism de sacadare; 4 borne; 5 disc izolant; 6 tirani de fixare; 7 plac de fixare; 8 contacte mobile; 9 izolaie; 10 distanator.

    1

    8

    2

    3

    4

    5

    6

    7 S

    910 R

    T

    R

    S

    T

  • Fig.3 Comutator pachet de 25A

    3.1.3 ntreruptoare si comutatoare cu came se aseamn constructiv cu ntreruptoarele pachet, fiind realizate tot prin suprapunerea unui numr variabil de elemente identice, manevrate de un ax comun Deosebirea fa de cele precedente este urmtoarea:

    - la ntreruptoarele pachet, contactele mobile se rotesc odat cu axul de acionare, n timp ce contactele fixe sunt aezate pe un cerc periferic; nchiderea i deschiderea se realizeaz ntre contacte cu frecare tip furc;

    - la cele cu came contactele mobile execut micri de translaie, nchiderea i deschiderea circuitelor realizndu-se cu ajutorul unor contacte de presiune punctiforme, fr frecare.

    Comutatoarele cu came se clasific dup curentul nominal (16,40,63 A), dup numrul de poziii ferme i cu revenire ale sistemului de sacadare i dup schema electric (v. fig.4).

    Viteza de deschidere a contactelor la acest tip de aparate depinde de viteza de acionare a operatorului. Aparatele sunt prevzute cu o plac frontal din material plastic transparent, sub care se introduce o plac de marcaj, i un miner de acionare.

    Comutatoarele se realizeaz cu mai multe poziii, care pot fi ferme (reinute) i cu revenire (nereinute).

    Se fabric comutatoare avnd curenii nominali de 16, 40 i 63 A i tensiunea 380 V c.a. (440 V c.c. i 500 V c.a. pentru cele de 16 A), putnd avea pn la unsprezece etaje a cte dou rnduri de contacte (ci de curent) i maximum opt poziii.

  • 6

    1 contact fix; 2 puni de contact mobile; 3 glisier; 4 cam; 5 ax.

    1- manet; 2 plac frontal; 3 etaj; 4 born.

    Fig.4. Dimensiuni de gabarit i montaj ale comutatorului cu came Modele de comutatoare

    Schema In (A) Nivele Marcaj Cod

    catalog

    20 2 LW26-20Q 492201

    25 2 LW26-25Q 492251

    32 2 LW26-32Q 492321

    63 2 LW26-63Q 492631

    125 2 LW26-125Q 492951

    Q10 Pornirea si oprirea motoarelor electrice Pornirea si oprirea

    tensiunii la consumatori

    160 2 LW26-160Q 492961

  • 3.1.4. Prize, fie, cuple Sunt aparate electrice de joas tensiune, utilizate pentru racordarea la reea a unor

    consumatori mobili. Prizele i fiele industriale se execut bipolare sau tripolare, putnd fi cu sau fr contacte de protecie. Cele tripolare se execut ntotdeauna cu contact de protecie. Contactul de protecie se leag la conductorul de nul de protecie al instalaiei sau direct la centura de pmnt. Piciorul de contact al fiei destinat legrii utilajului la pmnt este mai lung, astfel c la introducerea fiei n priz legtura de protecie se stabilete n avans fa de legtura la reea.

    Construcia este astfel realizat nct introducerea fiei nu este posibil dect n poziie corect. Din punct de vedere constructiv, prizele bipolare se execut pentru montaj ngropat (sub tencuial, intenc) sau aparent (pe tencuial), n carcase din bachelit, mase plastice, silumin, font. Pot fi realizate de asemenea n diferite variante de protecie, dup destinaie.

    n figura 5 este prezentat construcia unei prize bipolare pentru montaj ngropat i a unei fie, avnd curentul nominal de 10 A i tensiunea 250 V, cu utilizare general n instalaiile electrice interioare. Prizele i fiele bipolare se execut pentru cureni nominali de 6 i 10 A. Prizele i fiele tripolare se execut n format plat sau rotund n carcas de bachelit sau metalic, pentru cureni nominali de 10, 16, 25, 63 i 100 A.

    Construcia unei prize i fie tripolare de 10 A, n carcas de bachelit plat este artat n figura 1.7., iar n figura 1.8., este prezentat construcia unei prize i fie n carcas de siluminiu,

    Schema In (A) Nivele Marcaj Cod

    catalog

    20 3 LW26-20N 492202

    25 3 LW26-25N 492252

    32 3 LW26-32N 492322

    63 3 LW26-63N 492632

    125 3 LW26-125N 492952

    N11 Trei pozitii -

    2 start si 1 stop; schimbare de sens

    160 3 LW26-160N 492962

    Schema In (A) Nivele Marcaj Cod

    catalog

    32 3

    LW26-32H 5881/3

    492324 H5881/3 - 85

    pentru cuplarea infasurarilor

    transformatorului 63 3

    LW26-63H 5881/3

    492634

  • 8

    format rotund, de 25 A i 36 V, utilizat n instalaii electrice unde se cere un grad ridicat de protecie (ansamblul prezentat are gradul de protecie IP 431). Contactele utilizate la prize i fie sunt executate din alam, sunt de tip elastic, cu arcuire proprie sau prevzute cu resoarte. Durata de conectare este de 100 % , iar capacitatea de rupere la scoaterea fiei este de 1,25 IN (IN = curentul nominal). Cuplele sunt prize mobile, care se monteaz la captul unui cablu de alimentare, avnd acelai rol ca i prizele fixe. Pentru utilizri speciale (n traciune electric, mine, etc.) se realizeaz prize i fie cu contacte multiple, mai mare dect trei (13, 18, 37, etc.).

    a priz; b fi; 1 capac; 2 gheare de fixare; 3 contactul fiei.

    Fig. 5. Priza i fisa bipolar

    a priz; b fi;

    1 corpul prizei; 2 contactul prizei; 3 corpul fiei; 4 contactul fiei.

  • Fig.6. Priza i fisa tripolar

    a priz; b fi; 1 capac; 2 garnitur; 3 contact; 4 born priz; 5 born fi

    Fig.7. Priza i fia tripolar n figura 8 este prezentat construcia unei prize i fie cu 13 contacte, utilizat n curent continuu, avnd curentul nominal 6 A i tensiunea 175 V. Priza se monteaz ntr-o decupare a panoului, iar fia la captul cablului de racord.

    a priz i fi cuplate; b marcarea bornelor

    Fig.8. Priza si fisa cu contacte multiple

  • 10

    a) b)

    Fig. 9. Priz i fi cu 18 contacte: a) cote de gabarit; b) marcarea bornelor.

    3.2. Aparate de protecie 3.2.1. Sigurana fuzibil este un aparat de comutaie, care are rolul de a ntrerupe circuitul n care este montat prin fuziunea unui element calibrat, cnd curentul care parcurge circuitul depete o anumit valoare pe o anumit durat.

  • Construcia siguranelor fuzibile este simpl i robust, constituind cel mai simplu, sigur i eficace sistem de protecie mpotriva curenilor de suprasarcin i scurtcircuit, avnd cea mai mic stabilitate termic din circuit. Sigurana fuzibil este un declanator termic nereglabil; topirea ei i ntreruperea circuitului se realizeaz la o anumit valoare a curentului, care pentru o siguran dat nu poate fi modificat. Dup funcionare, elementul fuzibil iese din uz, i trebuie nlocuit; preul redus justific economic utilizarea lor. Procesul de deconectare (ardere) al unei sigurane fuzibile cuprinde urmtoarele faze distincte: - nclzirea fuzibilului pn la temperatura de topire; - topirea i vaporizarea elementului fuzibil; - apariia arcului electric dup strpungerea spaiului dintre contactele siguranei; - stingerea arcului (deconectarea circuitului). Siguranele fuzibile de joas tensiune pot fi clasificate n urmtoarele categorii: - sigurane fuzibile cu mare putere de rupere (M.P.R.), utilizate n instalaii electrice industriale, avnd curenii nominali ntre 63 A i 630 A la tensiuni pn la 1000 V; - sigurane fuzibile unipolare cu filet, utilizate n instalaii electrice industriale i casnice, avnd curenii nominali ntre 6 A i 100 A, la tensiuni pn la 1000 V. - sigurane miniatur, utilizate n aparatele electrice de mic putere (aparate de radio, televizoare, etc.), avnd curenii nominali ntre 0,1 A i 10 A, la tensiuni pn la 550 V. Caracteristicile i parametrii principali ai siguranelor fuzibile

    Proprietile i performanele siguranelor fuzibile pot fi apreciate i comparate pe baza unor parametri i caracteristici specifice. Parametrii principali ai siguranelor fuzibile sunt: - curentul nominal al soclului; - curentul nominal al elementului fuzibil; - curentul limit de topire al fuzibilului; - tensiunea nominal a siguranei fuzibile; - curentul de rupere; - puterea de rupere.

    Curentul nominal al soclului este cel mai mare curent standardizat, de valoare constant, care poate fi suportat un timp nedeterminat, fr ca temperaturile diferitelor pri ale soclului s depeasc valorile maxime admisibile. Un anumit soclu poate fi echipat de obicei cu mai multe elemente fuzibile de diferii cureni nominali; curentul nominal al soclului este curentul nominal al celui mai mare fuzibil care poate echipa soclul respectiv.

    Curentul nominal al elementului fuzibil (patron) reprezint curentul de durat standardizat la care elementul fuzibil trebuie s funcioneze timp ndelungat, fr s se topeasc. Curentul nominal al fuzibilului se determin prin calibrarea sa, pe baz de ncercri. Curenii nominali, att pentru socluri ct i pentru elementele fuzibile, corespund unei scri de valori nominal stabilit prin norme, pe baza recomandrilor C.E.I.

  • 12

    Curentul limit de topire al fuzibilului, reprezint acel curent pn la care elementul fuzibil nu se topete un timp ndelungat, cuprins practic n cursul a una sau dou ore. n unele norme se indic cel mai mare curent la care nu se produce nc topirea ntr-un timp dat i curentul cel mai mic la care trebuie s se produc topirea ntr-un timp dat. Astfel, de exemplu, la curentul nominal de 80 A i durata de ncercare de dou ore, curentul maxim la care nu se produce nc topirea este de 1,32 IN, iar curentul la care trebuie s se produc topirea este de 1,61 IN. La trecerea prin elementul fuzibil a curentului limit de topire, acesta se topete, teoretic, dup un timp infinit.

    Tensiunea nominal a siguranei fuzibile, reprezint valoarea tensiunii standardizate pentru care a fost construit sigurana. n exploatare, sigurana trebuie s poat funciona corect i la o tensiune maxim U = 1,15 UN max .

    Curentul de rupere (capacitatea de rupere) (Ir) reprezint valoarea maxim a curentului de scurtcircuit, pe care l poate rupe sigurana, n condiii de ncercare prevzute de norme, fr a se deteriora. Puterea de rupere a siguranei fuzibile se determin cu relaia:

    3.2.2. Construcia siguranelor fuzibile Siguranele cu mare putere de rupere (M.P.R.) se compun din urmtoarele elemente: soclul siguranei, elementul nlocuitor (patronul fuzibil) i mnerul de manevr. n figura 3.4. sunt prezentate elementele care compun o astfel de siguran. Soclul siguranei (a) aste realizat dintr-o pies de baz l, confecionat din ceramic, pe care sunt montate furcile 2, n care se introduce patronul. Contactul este asigurat datorit arcurilor 3 care realizeaz strngerea terminalelor patronului n furc. Legturile n circuit se asigur prin intermediul uruburilor de borne.

    Sigurane fuzibile de joas tensiune

    Sigurane fuzibile

    - cu capacitate mic de rupere (fig.10); - cu capacitate medie de rupere:

    - cu filet (fig. 11);

  • - tubulare. - cu capacitate mare de rupere (MPR) (fig.12):

    - cu acionare rapid; - cu acionare ultrarapid.

    a) b) c)

    a patron fuzibil; b - capac; c, d -. soclu pentru siguran mignon tip LF Fig.10. Siguran cu capacitate mic de rupere

    a) b)

  • 14

    a soclu pentru sigurana tip LF 25A; b patron fuzibil Fig. 11. Sigurane cu capacitate medie de rupere :

    a soclu; b patron fuzibil; c mner de manevr; 1 pies de baz; 2 furc; 3 arc; 4 - urub de born; 5 corp; 6 element fuzibil; 7 cuit de contact; 8 semnalizator;

    9 capac; 10 nisip; 11 - urub; 12 garnitur; 13 fir de semnalizare Fig. 12 Sigurane cu mare putere de rupere: a) fuzibil siguran MPR-315A; b) soclu siguran MPR 315A; c)

    mner pentru sigurane fuzibile MPR 315 i 630A.

    c

    c

    a

    c b

  • a soclu LF; b soclu mignon Lfi; c soclu LS; 1 capac de protecie;

    2 borne; 3 - uruburi de borne i de fixare Fig.13. Socluri pentru sigurane fuzibile unipolare

    a patron fuzibil pentru sigurane LF, Lfi, LS; b patron fuzibil pentru sigurane mignon;

    c capac pentru sigurane LF, Lfi, LS ; d capac pentru sigurane mignon; Fig.14. Capac pentru sigurane fuzibile unipolare

  • 16

    Socluri al siguranelor (NT-0, 00, I, II, III) 3.2.2 ntreruptoare automate

    tip USOL pentru cureni nominali de 100, 250, 500 i 800 A; tip OROMAX pentru cureni de 1000, 1600, 2000, 2500 i 4000 A.

  • 3.3 Aparate pentru acionri i semnalizri

    3.3.1. Butoane Se utilizeaz o mare diversitate de butoane de comand: cu plac frontal, cu patru contacte, tip ciuperc, cu reinere sau fr, cu lamp inclus, butoane duble, butoane de sonerie, pentru iluminat, etc. n figura 15 se prezint trei tipuri de butoane de comand.

    Butoane de comanda cu diametre de montaj de 16 si 22 mm

    Butoane de comanda iluminate

    Butoane ciuperca

    Buton pentru oprire de urgenta

  • 18

    Fig. 15. a) buton de comand; b) buton ptrat de comand; c) buton ciuperc.

    3.3.2 Chei de comand Pot fi de tip pachet sau cu came. Cheile de comand cu ase poziii, ase etaje i lamp inclus, n trei variante de execuie (A,B,C) se utilizeaz curent n schemele de comand-control ale ntreruptoarelor i separatoarelor (v. fig. 16).

    Fig. 16. Cheia de comand cu lamp inclus.

  • Chei de comand fr i cu lmpi de semnalizare

    Chei de comand fr lmpi de semnalizare

    Cheie de comand cu lamp de semnalizare Poziiile cheii de comand: - pregtit pentru aclanare; - comand de anclanare; - anclanat; - pregtit de declanare; - comand de declanare; - declanat.

    Simbolizarea poziiei i a strii contactelor cheii de comand se face ca n fig. 17 n care se d un exemplu de circuit caracteristic de semnalizare a poziiei unui ntreruptor.

  • 20

    Fig.17. Circuit de semnalizare a poziiei unui ntreruptor

    n funcie de poziia ntreruptorului, conectat sau deconectat, se nchide unul din

    bloccontactele acestuia, 50-51 sau 52-53 iar lampa inclus n mnerul cheii de comand va lumina continuu, alimentat de la bareta de ilumimat continuu (BIL) semnaliznd astfel n primul caz concordana ntre poziia cheii de comand i poziia ntreruptorului, iar n al doilea caz neconcordana poziiei celor dou elemente. 3.3.3 Lmpi si casete de semnalizare

    Se utilizeaz pentru semnalizarea luminoas pe panouri i tablouri de comand, a poziiei de funcionare a aparatelor, .a.

    Specifice circuitelor secundare ale centralelor i staiilor sunt casetele de semnalizare i indicatoare de poziie.

    n fig. 18 sunt indicate cotele de gabarit i forma constructiv a unei casete de semnalizare.

  • Fig.18. Caset de semnalizare

    Indicatoarele de poziie sunt formate dintr-un magnet permanent i dou bobine plasate pe un

    suport fix. Funcie de bobina care este alimentat, un segment indicator aezat n partea frontal se rotete mpreun cu magnetul permanent fixat pe axul mobil. Poziia vertical a segmentului indic poziia conectat a aparatului deservit iar cea orizontal, poziia deconectat. Pentru starea nealimentat a celor dou bobine, poziia segmentului este oblic. 3.3.4 Hupe i sonerii de semnalizare

    Sunt utilizate pentru semnalizarea acustic a diverselor stri anormale (sonerii, buzere) sau de avarie (hupe). n figura 19 este prezentat o hup utilizat n camerele de comand ale centralelor i staiilor.

    Fig.19 Hup

  • 22

    Semnalizarea poziiei aparatelor Semnalizarea de poziie este necesar pentru a indica poziia ntreruptoarelor, separatoarelor, contactoarelor i a altor aparate. Semnalizarea de poziie se realizeaz, n general, cu ajutorul lmpilor de semnalizare sau cu diferite alte dispozitive. Semnalizarea poziie ntreruptoarelor n funcionarea ntreruptorul se pot distinge patru situaii: anclaat sau declanat manual (prin intermediul cheii de comand) i anclanat sau declanat automat. Schema de semnaliyare trebuie s indice clar fiecare situaie. n acest scop se vor folosi lmpi de semnalizare de culori diferite (de regul culoarea roie se folosete pentru a semnaliza poziia anclanat, iar culoarea verde pentru a semnaliza poziia declanat). Acestea se conecteaz prin intermediul bloc-contactelor ntreruptorului i contactelor de semnalizare ale cheii de comand. La semnaizarea comutrilor manuale se folosete principiul corespondenei ntre poziia ntreruptorului i poziia cheii de comand ( de exemplu: dac ntreruptorul este declanat i cheia de comand este pe poziia declanat, spunem c exist coresponden ntre poziia lor), iar la semnalizarea comutrilor automate principiul necorespondenei. n figura urmtoare este prezentat o schem de semnalizare a ntreruptorului cu ajutorul a patru lmpi, n care: LD lampa de semnalizare a situaiei declanat manual; LA lampa de semnalizare a situaiei anclanat manual; 1LS lampa de semnalizarea a situaiei declanat autormat; 2LS lampa de semnalizare a situaiei anclanat automat (prin AAR i RAR);

    Fig.1. Semnalizarea poziiei ntreruptorului cu patru lmpi

    Schema funcioneaz astfel: dac ntreruptorul a fost declanat n urma unei comenzi manuale, cheia de comand este pe poziia declanat (D) i este nchis contactul 1-2, lampa LD lumineaz datorit nchiderii circuitului pe calea: +BS, CC 1-2, LD, I1, -BS, celelalte lmpi fiind stinse. n situaia n care are loc o anclanare automat cheia de comand rmne pe poziia declanat schimbndu-se numai poziia bloc contactelor ntreruptorului (I1, se deschide, iar I2, se nchide); lampa 2LS se aprinde datorit nchiderii circuitului pe calea: +BS, CC7-8, 2 LS, I2, -BS. Aceast schem are ns dezavantajul c folosete un numr mare de lmpi i, dac centrala ar avea multe ntreruptoare, ar fi dificil orientarea personalului de exploatare. Pentru reducerea numrului

    + BS - BS

    D D2 D1 A1 A2 A CC

    1 2

    3

    5

    7

    4

    6

    8

    LD

    LA

    1 LS

    2 LS

    I1

    I2

  • de lmpi se folosete plusul intermitent (un semnal sub form de impulsuri) ceea ce permite folosirea a dou lmpi sau chiar a unei singure lmpi. n acest caz situaiile de coresponden vor fi semnalizate cu lumin continu iar cele de necoresponden cu lumin intermitent. n figura de mai jos este prezentat o schem de semnalizare ce funcioneaz cu doar dou lmpi, dup cum urmeaz:

    A. situaii de coresponden (lumin continu) 1. declanare manual: LD = CC1-2 I1 2. anclanare manual: LA = CC5-6 I2 B. situaii de necoresponden (cu lumin intermitent) 1. declanare automat: LD = CC3-4 I1 2. anclanare automat: LA = CC7-8 I2.

    Fig.2. Semnalizarea poziie ntreruptorului cu dou lmpi

    n situaia n care se folosete o singur lamp de semnalizare aceasta este montat n mnerul cheii de comanda. Starea n care se afl ntreruptorul se deduce dup poziia mnerului cheii de comand i felul cum lumineaz lampa L. Astfel, dac cheia este pe poziia anclanat (vertical), iar lampa arde cu lumin continu (situaie de coresponden) nseamn c ntreruptorul este anclanat manual, etc.

    - BS

    LD

    LA

    I1

    I2

    + BS

    D D2 D1 A1 A2 A CC

    3 4

    1

    7

    5

    2

    8

    6

    + BSP

    I1

    I2

    L

    -BS + BS

    D D2 D1 A1 A2 A CC

    3 4

    1

    7

    5

    2

    8

    6

    +BSP

  • 24

    Fig.3. Semnalizarea poziiei ntreruptorului cu o lamp inclus n mnerul cheii de comand Semnalizare de poziie a separatoarelor Poziia separatoarelor poate fi semnalizat cu ajutorul lmpilor (asemntor ca la ntreruptor) sau, pentru a nu crea confuzii, cu ajutorul indicatoarelor de poziie (IP). n figura 4 este indicat un mod de legare a indicatorului de poziiei. Alimentarea celor dou bobine ale indicatorului de poziie se face prin bloc-contactele separatorului (S1, S2); n funcie de bobina care se va afla sub tensiune indicatorul se va afla pe o poziie orizontal sau vertical.

    Fig.4. Semnalizarea poziiei separatorului cu indicator de poziie

    Semnalizarea de avarie Circuitele de semnalizare de avarie au rolul de a indica personalului de exploatare avariile ce au condus la o declanare sau anclaare intempestiv a unui ntreruptor. Semnalizarea de avarie trebuie s se fac acustic (pentru a atrage atenie personalului asupra apriiei unei avarii) i luminos (pentru individualizarea circuitului defect). Semnalizarea acustic se face pe principiul necorespondenei, iar semnalizarea acustic este comun pentru toate circuitele i se realizeaz pe baza aceluiai principiu. 2.1. Semnalizarea acustic de avarie cu ntrerupere local

    n schemele realizate pe acest principiu (fig.3.5.) toate circuitele de necoresponden sunt racordate la o bar comun de semnalizare de avarie (BSAv) de la care se face alimentarea hupei. Funcionarea hupei este descris de ecuaia:

    H= 1I *1cc17-19*1cc1-3 * U * 2I * 2cc17-19 * 2cc1-3 U...

    S1

    S2

    + BS +BS

    IP

  • Pentru ntreruperea semnalului sonor este necesar s se aduc cheia de comand pe poziia de coresponden (D), cnd se ntrerupe circuitul de alimentare a barei de semnalizare de avarie. Aceast schem are dezavantajul c o dat cu semnalul acustic dispare i semnalul luminos (n schema de semnalizare a ntreruptorului (fig.2., fig 3.) lampa respectiv nceteaz s mai plpie). 2.2. Semnalizarea acustic de avarie cu ntrerupere central n acest caz (fig.6.) pentru ntreruperea semnalului acustic nu se mai acioneaz asupra cheii de comand respective (deci se pstreaz circuitul de necoresponden), ci se nchide butonul de ntrerupere central BtIC care va excita releul RI. Acesta i nchide contactul de autoreinere RI2 i-i deschide contactul RI1 prin care ntrerupe hupa. 3. Semnalizarea de prevenire n funcionarea unei instalaii electrice pot apare regimuri anormale, cnd nu se impune declanarea (scoaterea de sub tensiune). Apariia acestor regimuri precum i tipul i locul unde s-au produs trebuie cunoscute de personalul de exploatare pentru ca acesta s poate lua msurile ce se impun pentru revenirea la normal. Ca urmare i n acest caz este necesar prezena a dou semnale acustic, pentru a atrage atenia asupra apariiei unui regim anormal i luminos pentru a se putea depista locul din instalaie unde s-a produs i tipul su.

    B S Av - BS

    1I

    2I H

    D D2 D1 A1 A2 A A1 A2 A D D2 D11CC 1CC

    2CC 2CC

    1 3 17 19

    Fig.5. Semnalizarea de avarie cu ntrerupere local

    Fig.6. Semnalizarea de avarie cu ntrerupere central

    B S Av - BS

    1I

    2I

    D D2 D1 A1 A2 A A1 A2 A D D2 D11CC 1CC

    2CC 2CC

    1 3 17 19

    H RI1

    RI

    RI2

    BtIC

    +BS

  • 26

    4. Semnalizarea de comand Acest tip de circuite servete la transmiterea prin anumite semnale a unui numr limitat de comenzi ntre personalul situat n dou pri ale instalaiilor (de exemplu ntre camera de comand i sala mainilor). Aceste comenzi sunt codficate pentru a putea fi identificate de cel cruia i se adreseaz. Semnalizarea poziiei ntreruptorului se face cu o singur lamp inclus n mnerul cheii de comand, iar semnalizarea poziiei separatorului cu un indicator de poziie. n figura 3.7. este prezentat schema de principiu desfurat pentru circuitele de semnalizare.

    n circuitul lmpii de semnalizare, n locul bloc contactelor ntreruptorului, se afl contactele a dou relee de control a circuitului de anclanare (RCA) respectiv de declanare (RCD). Presupunem ntreruptorul declanat prin cheie; va fi nchis bloc contactul I2 i releul RCA va fi excitat pe calea - + BS, RCA, I2, 1RI1, S4, 2RI1, BA, -BS. Se va nchide contactul RCA din circuitul lmpii L i aceast va lumina continuu (+BS, cc5-6, RCA, L, -BS). Dac pe circuitul de anclanare apare o ntrerupere releul RCA se dezexcit, se deschide contactul normal deschis RCA din circuitul lmpii L i aceasta se stinge. Se remarc faptul c bobina releului RCA este n serie cu bobina de anclanare BA, care este i ea sub tensiune. Pentru ca BA s nu produc o anclanare nedorit, rezistena bobinei RCA trebuie s fie relativ mare astfel nct pe ea s se produc o cdere de tensiune suficient de mare pentru ca tensiunea aplicat lui BA s nu-i produc acionarea. Cnd se

    Fig.7. Schem de principiu a circuitelor de semnalizare

    +BS - BS

    A2 A BA CC

    13 14

    2R

    +BSp

    1RI1 S4 I2 2RI1

    2RI2 I3 BD

    RC

    RC

    D D2 1 2

    11 12

    19 20

    5 6

    23 24

    RC

    RC

    S1

    S2

    RTp I6

    I5

    L

    2RRTp

    2R 21 22

    7 8

    IP

    Comanda anclanrii ntreruptorului Comanda declanrii ntreruptorului Semnalizarea poziiei ntreruptorului Semnalizarea poziiei separatorului Schem pentru producerea plusului intermitent

  • d o comand de anclanare, se nchide cc1-2 care unteaz bobina RCA, pe BA aplicndu-se o tensiune mare, suficient pentru ca aceasta s acioneze. Schema folosete o cheie de comand cu patru poziii din care dou sunt stabile (una orizontal i alta vertical). Poziiile instabile se obine n ambele situaii (orizontal sau vertical) prin tragerea mnerului cheii: revenirea se face automat. Modelul este prevzut i cu o schem pentru producerea plusului intermitent; aceast intr n funcie numai cnd exist o situaie de necoresponden. Schema este realizat cu dou relee, din care unul este cu temporizare la nchidere. Funcionarea ei este urmtoarea: presupunem o declanare automat; cheia de comand va fi pe poziia anclanat (cc21-22 nchis), iar ntreruptorul declanat (I5 nchis); n felul acesta este alimentat schema ce produce plusul intermitent. Bobina releului temporizat RTP primete tensiune prin contactul normal nchis 2R1. ca urmare se va comanda nchiderea temporizat a contactului RTp. Cnd aceasta se nchide se excit bobina releului 2R care va comanda nchiderea instantanee a lui 2R2 i deschiderea lui 2R1. prin contactul 2R2 nchis este transmis un impuls la bare de plus intermitent BSP. Dac se deschide 2R1 este dezexcitat i RTp care-i deschide contactul RTp dezexcitndu-l pe 2R. Se va deschide 2R2 ntrerupnd impulsul la BSP i se nchide 2R1 excitndu-l din nou pe RTp. n continuare ciclul se repet. 3.3.5 Conectoare i cleme de ir

    Specifice circuitelor secundare sunt clemele de ir. Acestea se execut pentru diferite seciuni de conductoare. Se folosesc pentru conexiune mecanic i electric. 3.3.6 Relee Releele pot fi electromagnetice, termice, electronice, de gaze.

    Releele intermediare se utilizeaz pentru multiplicarea de contacte i n scheme unde nu este necesar o putere de rupere mare.

    Releele de timp se pot comanda mecanic, de un motor sincron sau electronic. Releele de semnalizare indic optic, printr-o clapet i electric prin contacte, starea circuitului

    pe care l controleaz. Releele de protecie se construiesc numai pentru c.a. n variantele: RC-2, releu maximal de

    curent, RT-3, releu maximal de tensiune, RT-4, releu minimal de tensiune. Se descriu n continuare cteva tipuri de relee specifice circuitelor secundare de comand-

    control ale centralelor i staiilor electrice. 3.3.6.1 Releul intermediar RI-10

    Schema electric se indic n fig.20. Releele au 4CND+4CNI cu pol comun. Prinderea de panou se face prin intermediul unei prize speciale.

    Exist trei variante constructive: - RI-10A fr semnalizare; - RI-10B cu semnalizarea pozitiei;

  • 28

    - RI-10C cu semnalizarea functionrii.

    Fig.20 Schema electric a releului RI-10 3.3.6.2 Releul de timp Rtpa-5

    Temporizarea se face cu un mecanism de ceasornic. Schema electric se prezint n fig. 21.

    Fig.21. Schema electric a releului RTPA-5

    Releul este prevzut cu mai multe contacte : - contactul 11-12 este contactul final, temporizat, cu reglaj continuu; - contactul NI 3-6 si ND 3-4 snt contacte instantanee;

    n tabelul 1 se prezint caracteristicile releului Rtpa-5: Tabelul 1

  • Nr. Tipul releului Rtpa-5 Caracteristici Un (V) R() tehnice L1. Tensiunea nomin. a bobinei Un (V) 24 20

    48 80 60 120 110 450

    Rezistena ohmic a bobinei R() 220 1750 2. Abateri admisibile la etalonarea 0,06 s 0,1..1,3 s 0,12 s 0,253,5 s scalei de reglaj, n gama (sec): 0,25 s 0,5..9,0 s 0,80 s 2.20 s 3. Curentul de conectare (A) c.c. 5 c.a. 5 4. Curentul de deconectare (A) c.c. 0,5 c.a. 2 5. Tensiunea minim de acionare 0,75 Un 3.3.6.3 Relee de semnalizare tip RSE

    Releul de semnalizare RSE-B1 lucrez la apariia mrimii controlate, iar releul RSE-B2 lucreaz la dispariia mrimii. n fig.22 este prezentat schema electric a acestui releu iar n tabelul 2 sunt indicate poziiile clapetei de semnalizare n funcie de starea electromagnetului de acionare.

  • 30

    Fig.22.Schema electric a releului de semnalizare tip RSE Tabelul 2

    Poziia clapetei

    Intermediar

    Czut

    Ridicat

    RSE- B1

    Neexcitat

    Excitat

    Excitata

    Starea bobinei

    RSE B2

    Excitat

    Neexcitat

    Neexcitat

    3.3.6.4 Releul de plpire RP-7a

    Releul de plpire este destinat alimentrii cu impulsuri electrice a baretei de plpire (BPL) din centrale i staii electrice cu scopul de a sesiza neconcordana ntre poziia cheii de comand i poziia aparatului comandat.

    n fig.23 este prezentat schema de principiu a releului de plpire RP-7a:

    Fig.23 Schema de principiu a releului de plpire RP-7a.

  • Alimentarea se face la bornele 9, cu minus i la 11, cu plus. Plusul intermitent apare numai la conectarea sarcinii.

    Funcionarea releului de plpire se bazeaz pe acionarea n contratimp a dou relee intermediare temporizate. Releele intermediare sunt conectate astfel nct contactele unuia nchid sau deschid circuitul de alimentare a bobinei celuilalt releu.

    Releul de plpire poate fi alimentat att n c.c ct i n c.a., n ultimul caz fiind prevzut cu o diod de redresare.

    Caracteristicile tehnice ale releului de plpire RP-7a: - tensiunea de alimentare n c.c.:110 V; 220 V; - tensiunea de alimentare n c.a.: 110 V; 220 V; 50 Hz; - sarcina n varianta 110V: 1-10 becuri de 15 W; n varianta 220V: 1-10 becuri de 25W; - frecventa de plpire: 1.5-2.5 impulsuri pe secund.

    3.3.6.5 Releul de semnalizare prin impulsuri RSI-6 Releul de semnalizare prin impulsuri este folosit n instalaiile electrice ale centralelor i

    staiilor, i anume, n circuitele secundare de semnalizare. El permite temporizarea semnalizrii prin includerea n schema de funcionare a unui releu de

    timp. Releul se execut n dou variante constructive i se compune dintr-un transformator nesaturat

    prevzut cu un ntrefier i un releu polarizat . La nchiderea contactului unui releu de semnalizare, prin primarul transformatorului nesaturat

    trece un curent variabil, sub form de impuls, care se transmite i n secundar i mai departe la nfurarea de acionare a releului polarizat care-i comut contactele.

    n fig.24 este prezentat schema electric de principiu a releului de semnalizare RSI-6.

  • 32

    Fig.24. Schema electric de principiu a releului RSI-6

    4. Modul de desfsurare al lucrrii

    - n laborator exist un stand cu diverse materiale i echipamente specifice circuitelor secundare ale centralelor i staiilor electrice. Folosind referatul de laborator i cataloagele puse la dispoziie n timpul sedinei de laborator, studenii vor putea identifica o gam larg de astfel de materiale i echipamente din punct de vedere constructiv, al caracteristicilor functionale, de montaj, etc.

    - Se va studia din punct de vedere constructiv, al schemei electrice, al modului de montare i fixare pe panou, releul intermediar de tip RI-10. Se va ridica diagrama contactelor cu bobina alimentat i fr alimentare.

    - Se va studia modul de realizare al releului RTpa-5: construcia mecanismului de temporizare, prinderea i fixarea pe panou, schema electric. Se va pune n funciune releul RTpa-5 i se va determina timpul de acionare pentru diferite valori reglate de temporizare.

    - Se va examina schema proprie a releului RP-7a. Se vor identifica valorile componentelor electrice pasive din care este alctuit releul de plpire .

    Se va alimenta releul i, cu sarcina conectat (lmpi de semnalizare) se va examina modul de funcionare.

    - Se va studia releul de semnalizare prin impulsuri RSI-6 din punct de vedere constructiv, al schemei electrice i de conexiuni la soclu. Se va pune sub tensiune releul urmrind modul n care acesta funcioneaz.

    Toate releele vor fi examinate prin demontare si montare. Observaiile se vor trece n caietele de laborator mpreun cu schemele electrice i de conectare n instalaii.

  • Lucrarea nr.3

    STUDIUL COMPORTRII BOBINELOR DE REACTAN N REGIM NORMAL I DE DEFECT

    1. Aspecte generale

    n instalaiile de distribuie de medie tensiune, curenii de scurtcircuit pot atinge valori foarte mari, n special n cazul alimentrii liniilor electrice n cablu, deoarece acestea au reactana de circa patru ori mai mic dect a liniilor electrice aeriene. Limitarea curenilor de scurtcircuit se poate realiza i prin utilizarea unor reactane artificiale (bobine de reactan - BR), amplasate ntre surs i locul de defect.

    Pentru introducerea n circuit a unor BR se face calculul tehnico-economic n dou variante: o variant fr BR, cu puteri de scurtcircuit mari, aparate cu performane ridicate, seciuni mari ale cablurilor de distribuie, dar cu consum propriu tehnologic redus i o a doua variant, cu BR cu puteri de scurtcircuit mai mici, aparate cu performane mai reduse i mai ieftine, seciuni mai mici ale cablurilor, dar cu consum propriu tehnologic mai mare. Se alege varianta mai ieftin.

    2. Elemente constructive ale BR BR se construiesc fr miez de oel, pentru meninerea inductanei

    constante i evitarea saturaiei n regim de scurtcircuit. n ara noastr se construiesc BR n beton, de tip interior, pentru tensiuni de 6, 10 i 15 KV i cureni ntre 100 i 2000 A, cu reactane relative de 3, 4, 5, 6, 7, 10, 2x8 i 2x10 %. Bobinajul se execut din conductoare flexibile, multifilare, din Al sau Cu, izolate obinuit cu banda din bumbac, n straturi orizontale, impregnate cu lac i uscate n vid, realizndu-se una sau mai multe ci de curent, n construcie monofazat. Distana ntre spire, printre care circul natural aerul de rcire, este pstrat cu ajutorul unor coloane de beton.

    Bobinele monofazice sunt aezate pe izolatoare suport i au borne de racordare. Dac cele trei bobine au masa sub 3000 kg., se monteaz pe vertical (fig. 3.1) iar dac nu, se monteaz pe orizontal. La montarea suprapus a bobinelor monofazice, bobina din mijloc se execut cu nfurarea n sens invers pentru a se reduce eforturile electrodinamice.

  • BR pot fi simple sau duble, ultimele numindu-se i secionate, i au la mijlocul nfurrii o priz la care, n mod obinuit, se leag sursa, iar la capete se racordeaz consumatorii.

    3. Scheme cu BR

    BR simple pot fi de bare i de linie. BR de bare se conecteaz ntre seciile de bare (fig. 3.2,a,b,c) i limiteaz curentul de scurtcircuit al ntregii instalaii, iar BR de linie se conecteaz n serie pe linie i limiteaz curentul de scurtcircuit pe linie (linii) meninnd i nivelul de tensiune necesar n amonte (fig. 3.2, d, e, f, g, h).

    BR montate intre seciile de bare (fig. 3.2 a), se numesc BR de secie i limiteaz curenii de scurtcircuit din reea (k1), de pe barele colectoare (k2) i n circuitul generatorului (k3). n regim normal de funcionare, n cazul n care consumul pe secii este echilibrat de puterile injectate, circulaia de putere ntre secii este redus i pierderile pe BR sunt mici.

    Fig. 3.2 Scheme cu bobine de reactan

  • BR se monteaz n serie cu transformatoarele de putere, fig. b i limiteaz curenii de defect n reea (k1) i pe bare (k2). n fig. 3.2 c, BR dubl este montat n regimul de trecere . n fig. 3.2 d, e, f, g, h limiteaz numai curenii de defect de pe linie i se monteaz n aval de intreruptor i acesta va fi solicitat mai puin.

    4. Caracteristici electrice ale BR

    4.1 Bobina de reactan simpl

    Parametrii principali sunt: - U n , tensiunea nominala; - I , curentul nominal; n- X %, reactana procentual nominal;, r- U %, pierderea relativ de tensiune. fX % se calculeaz cu relaia: r

    X %= r 100n

    r

    XX = 100

    3 nn

    r

    IUX =

    n

    f

    n

    nr

    UU

    UIX 3

    1003

    ,

    unde: rr LX , este reactana unei faze a BR i depinde de

    caracteristicile sale constructive. Se consider diagrama fazorial din fig. 3.3, n care: - U1: tensiunea de faz la borna spre surs; - U2: tensiunea de faz la borna spre consumator; - 1: defazajul ntre U1 i curentul de sarcina I ; - 2: defazajul ntre U2 i I; - Zr: impedana BR; - Zs: impedana sarcinii;

    I

    Fig.3.3 a) schema BR simple n regim serie cu o sarcin; b) diagrama fazorial

    SZ1U rZ

    a)

    2U Z

    1U 2U

    Ijxr

    I2 1

    b)

  • Din fig. 3.3 rezult : U1 = (Z +Z )I i s rU 2 = Z I iar s

    1 =arctgrs

    rs

    RRXX

    2 =arctgs

    s

    RX

    Deoarece X >> R , rezult r r 1 < 2 .

    221 sinIXACADUUU rf Cderea de tensiune pe BR depinde de X si r 2 .

    n regim normal de funcionare 2 are valori relativ mici i este mai mic, iar n regim de defect

    fU

    2 /2 i deci Kffk IXU . Aceste dezavantaje au impus i alte soluii printre care sunt: utilizarea

    BR secionate, asocierea BR simple cu limitatoare de curent (fig. 3.4 ) , etc. Folosirea BR simple asociate cu limitatoare de curent (LC) se bazeaz pe caracteristicile de funcionare ale LC care sunt formate dintr-o caps exploziv i un amorsor care este sensibil nu la valoarea curentului ci la panta de cretere a acestuia i are un timp de ntrerupere foarte mic. Amorsorul introdus n circuit l va ntrerupe (fig. 3.4 a ) sau l va seciona longitudinal (fig. 3.4 b) naintea de apariia curentului de oc. Dac LC este asociat cu o BR simpl (fig. 3.4 c), n regim normal de funcionare aceasta este untat, iar la apariia unui oc de curent, cartuul emitorului va exploda, introducnd n circuit BR.

    Fig. 3.4 Asocierea BR cu limitatoare de curent

  • 4.2 Bobina de reactan dubl (secionat)

    Pentru reducerea cderilor de tensiune i a pierderilor de putere i energie n regim normal de funcionare, comparativ cu cazul utilizrii unei BR simple, se folosesc BR duble (secionate).

    Existena cuplajului magnetic ntre cele dou semibobine duce, n afara avantajelor menionate, i la pstrarea calitii de limitare a curenilor de defect. n funcie de regimul de funcionare (valoarea i sensul curenilor prin ramurile BRD) variaz substanial reactana echivalent a BRD.

    Se deosebesc urmtoarele regimuri de funcionare ale BRD: o singur ramur conectat (fig. 3.5 a ); regimul de trecere (fig. 3.5 b) care este cel mai folosit; regimul longitudinal (fig. 3.5 c) i regim combinat (fig. 3.5 d) .

    a) b) c) d)

    Fig. 3.5 Regimuri de funcionare ale bobinei de reactan

    Se consider o BRD n regimul de trecere, alimentnd dou circuite simetrice, independente (fig. 3.6 ) .

  • Fig. 3.6 BRD n regimul de trecere

    n regimul normal de funcionare se poate exprima cderea de

    tensiune pe ramurile bobinei cu relaia:

    U= echivcc xfxIxIfxI 211

    21

    21

    - xechiv = x(1-fc) este reactana echivalent a unei ramuri n regim simetric de ncrcare a bobinei; - x este reactana proprie a unei ramuri ; - f este factorul de cuplaj magnetic. Rezult, n regim normal de funcionare, xechiv = x. n regim

    longitudinal, xechiv=2x+2fcx=2x9(1+fc). Revenind la regimul de trecere, la un scurtcircuit pe una din ramuri

    (fig.3.7) curentul pe ramura avariat (IK) devine mult mai mare dect cel de pe ramura sntoas, iar cderea de tensiune pe ramura avariat devine Uk=xIk-x oI1 xIk .

    Reactana echivalent a ramurii avariate devine: Xk=x>xechiv=x(1-fc)

    Fig. 3.7 BRD n regimul de trecere cu defect (k) pe una din ramuri

  • Deci, prin prisma efectului de limitare a curentului de scurtcircuit, o

    BRD este cu att mai bun cu ct factorul de cuplaj este mai mare. Nu se poate realiza fc orict de mare din cauza apariiei fenomenului de supratensiune a ramurii sntoase :

    U1=U- 13133 11 kckc IfUx

    UUIxfxI

    Supratensiunea ramurii sntoase poate deci depi valoarea tensiunii sursei de alimentare i este cu att mai mare cu ct fc este mai mare i cu ct IK/I1 este mai mare. Pe de alt parte, supratensiunea determin o cretere a curentului reactiv al sarcinii cu efect autoregulator al tensiunii pe ramura sntoas. Concluzia important pentru practic, este c pe ramura neavariat s fie meninut un curent de sarcin. Deasemenea, ca rezultat al condiiilor antagoniste factorii de cuplaj au valori practice ntre 0.3-0,5. 4.3 Consumul de putere reactiv al BR

    Consumul de putere negativ n BR difer funcie de tipul bobinei i de modul de conectare n circuit.

    Pentru analiza consumului de putere se consider trei cazuri (fig.3.8).

    Fig. 3.8 Variante de scheme luate n considerare pentru analiza

    consumului de putere reactiv Corespunztor celor trei cazuri, se pot scrie urmtoarelor relaii:

    Qa=3I2x=3x(I1+I2) Qb=3I12x+3I22x=3x(I12+I22) Qc=3(1+fc)x(I12+I22)-3I2xfc

    Dac se noteaz I1=aI i I2=(1-a)I, rezult: Qa=3xI2; Qb=3xI2 22 1 aa ; Qc=3xI2 cc faaf 22 11 .

  • Dependena puterilor reactive Qa, Qb i Qc funcie de a este redat n

    fig.3.9.

    Fig. 3.9 Consumul de putere reactiv n BR

  • 5. Modul de desfurare al lucrrii Pentru studiul comportrii BRS se execut un montaj folosind trei

    reactane reglabile xS, xBR, xL+C (trei autotransformatoare ATR-8), un set de condensatoare (xcapacitiv), o reactan, o bobin cu miez cu ntrefier reglabil (xvar), dou voltmetre de c.a o 250 V, un ampermetru de 5A i un cos - metru.

    b)

    Fig. 3.10 Schema instalaiei reale i a modelului fizic din laborator pentru studiul BRS

    Se realizeaz montajul din fig. 3.10b care modeleaz scurtcircuitul din

    fig. 3.10a n care : - xS : reactana intern a generatorului ; - xL+C : reactana liniei electrice i a consumatorului a) Se determin curentul de defect (Ik) i a tensiunii remanente pe

    barele staiei (Urem) n funcie de xBR i de xS. Rezultatele se trec n tabele de tipul:

  • UREM Ik

    20% 15% 10% 5% 0% xBR div. 240 div. 180 div.120 div. 60 div. 0 xS

    Tabele similare pentru xS = 15%, xS = 10%. b) Se traseaz grafic Ik = (xBR) i UREM = f(xBR) pentru cele trei valori

    ale reactanei xs. se interpreteaz rezultatele. c) Utiliznd montajul din fig.3.11, se determin dependena cderii de

    tensiune pe BR funcie de factorul de putere al sarcinii.

    Fig. 3.11 Montajul pentru studiul influenei factorului de putere al sarcinii asupra cderii de tensiune pe bobina de reactan

    Pentru studiul comportrii BRD se utilizeaz modelul fizic existent n

    laborator, al unei bobinei montate n regim de trecere (fig.3.12). V1 A1 V2 A2 V3

    Fig. 3.12 Vedere general a modelului fizic al unei bobine de reactan dubl (BRD) n regim de trecere

    hB2 B3 B1 B4 B5

  • V3 voltmetru ce indic tensiunea de alimentare (200V); V1,V2 volmetru pentru msurarea tensiunilor pe cele dou ramuri ale bobinei; A1,A2 ampermetre pentru msurarea curenilor pe ramuri; B1 comutator-ntreruptor general;B4,B5 comutatoare pentru reglajul curenilor de sarcin prin modificarea prizelor bobinelor ce constituie impedanele de sarcin; h lamp semnalizare prezint tensiunea de alimentare; p prghie pentru modificarea factorului de cuplaj magnetic al BRD.

    BRD este realizat fr miez de fier, cu factor de cuplaj variabil. n funcie de conexiunile care se realizeaz la bornele de pe spatele panoului modelului, BRD se poate conecta i n alte regimuri de funcionare.

    d) Se determin reactana fiecrei ramuri a BRD i factorul de cuplaj (maxim i minim) folosind montajul din fig.3.13 coeficientul de cuplaj se determin cu relaia:

    fc=U2/U1

    unde U2 i U1sunt tensiunile msurate de V1i V2.

    Fig. 3.13 Montajul pentru determinarea factorului de cuplaj al BRD

    e) Se realizeaz montajul din fig.3.14. Se traseaz caracteristicile U2=F(I2.fc) i U1=f(I2,fc) pentru diferite

    valori ale curentului de pe ramura sntoas. Se consider ramura avariat, ramura a doua.

    Regimul de scurtcircuit, la scara modelului, se va stabili prin micarea impedanei de sarcin ZS1.

    Se va evidenia efectul autoregulator al sarcinii de pe ramura neavariat asupra tensiunii proprii.

  • Fig. 3.14 Montajul pentru trasarea caracteristicilor U2 = f(I2,fc) i U1 =

    f(I2,fc)

    f) Se conecteaz, n locul impedanelor ZS1i ZS2, dou rezistene RS1i RS2, reglabile n trepte. Se conecteaz un varmetru pe circuitul de alimentare al bobinei. Se msoar consumul de putere reactiv al BRD, trasndu-se apoi caracteristica Qc= f(a, fc) unde a este parametrul definit n paragraful 4.3, Qc fiind puterea cerut de bobin.

    Se interpreteaz rezultatele obinute.

  • Metode noi de msurare a mrimilor ce caracterizeaz regimul nesimetric de funcionare al instalaiilor electroenergetice

    1.Generaliti

    Un sistem energetic polifazat se spune c este simetric i echilibrat,

    atunci cnd fazele sale sunt egal i simetric ncrcate, iar sistemul tensiunilor de alimentare este simetric.

    Regimul real de funcionare al sistemelor electroenergetice este nesimetric i deformat: fazele sunt inegal ncrcate, sistemul tensiunilor de alimentare este nesimetric, sunt prezente armonicile de curent i (sau) tensiune.

    n continuare se indic modul n care se pot determina teoretic i verifica experimental mrimile ce caracterizeaz regimul nesimetric ntr-un circuit cu patru conductoare.

    2. Regimul nesimetric in retelele trifazate Un sistem trifazat nesimetric (V1, V2, V3) se poate descompune n trei sisteme simetrice: direct, invers i homopolar, conform (1):

    V1=Vh+Vd+Vi V2=Vh+a2 Vd+aVi (1)

    V3=Vh+aVd+a2 Vi n care 2321 /j)/(ia este operatorul de rotaie al fazelor.

    Componentele de secven direct, invers i homopolar se determin cu ajutorul fazorilor V1, V2, V3 cu relaia (2):

    322

    1

    32

    21

    321

    )3/1(

    )3/1(

    )3/1(

    VaVaVV

    VaVaVV

    VVVV

    i

    d

    h

    (2)

    Aceste relatii sunt valabile att pentru tensiuni ct i pentru cureni.

  • Considernd sistemul de tensiuni simetrice, se poate scrie:

    dT

    dS

    dR

    UaUUaU

    UU2 (3)

    Se determin n cotinuare puterile aparente pe cele trei faze, innd seama de componentele simetrice ale curenilor pe faze:

    )(31

    )(31

    )(31

    20

    **2**

    02*2**2*

    0****

    ididhdTTT

    ididhdSSS

    ididhdRRR

    SaSaSIaIaIUaIUS

    aSSSaIaIaIUaIUS

    SSSIIIUIUS

    (4)

    unde:

    *3 ddd IUS - puterea aparent complex corespunztoare componentelor directe ale curenilor dezechilibrai;

    *3 idi IUS - puterea aparent complex corespunztoare componentelor inverse ale curenilor dezechilibrai, numit puterea de disimetrie;

    *3 hdh IUS - puterea aparent complex corespunztoare componentelor homopolare ale curenilor dezechilibrai, numit putere de asimetrie.

    Puterea aparenta complex totala absorbit de un consumator este egal cu suma puterilor aparente de pe cele trei faze:

    )(31

    idhTSR SSSSSSS (5)

    Din relaia 4 se obin puterile aparente complexe corespunztoare componentelor de secven ale curenilor dezechilibrai:

    TaSaR

    TaSaRi

    TSRd

    SSSS

    SSSS

    SSSS

    2

    2

    0

    (6)

    Daca se exprima puterea aparenta complexa sub forma:

  • i se folosete relaia 6, separnd apoi partea real i partea imaginar, se obin expresiile puterilor active i reactive corespunztoare componentelor de secven n funcie de puterile active i reactive de pe faze:

    (7)

    )(23)(

    21

    )(23

    )(21

    0 TSTSR

    TSTSRi

    TSRd

    QQPPPP

    QQPPPP

    PPPP

    (8)

    )(23)(

    21

    )(23

    )(21

    0 TSTSR

    TSTSRi

    TSRd

    PPQQQQ

    PPQQQQ

    QQQQ

    Se obin i cosinusurile unghiurilor d , i ,o care reprezint defazajele dintre tensiuni i componentele de secven ale curenilor dezechilibrai:

    00

    00

    )(23)(

    21

    cos

    )(23)(

    21

    cos

    cos

    S

    QQPPP

    SP

    S

    QQPPP

    SP

    SPPP

    SP

    TSTSR

    i

    TSTSR

    i

    ii

    d

    TSR

    d

    dd

    (9)

    3. Analiza indicaiilor unui Wattmetru (contor) monofazat montat ntr-un circuit cu patru conductoare folosind tensiunile de faz

    Un wattmetru trifazat poate fi montat n acest circuit n nou moduri

    distincte; se noteaz indicaiile wattmetrului (contorului) conform tabelului din fig 1:

  • IR IS IT URO a b c USO d e f UTO g h i

    Fig.1

    Puterile active pe cele trei faze sunt:

    iPcosIUPePcosIUPacosIUP

    TTTT

    SSSS

    RRRR

    (10)

    nlocuind aceste relaii n expresiile 7 se obin puterile active de secven n funcie de indicaiile wattmetrului (contorului) monofazat:

    TS

    TSi

    d

    tgitge()ie(aP

    tgitge()ie(aP

    ieaP

    23

    21

    23

    21

    0

    (11)

    Pornind de la relaia:

    RR

    RR

    RRR

    RRStg

    IU

    IU

    ad

    23

    21

    cos

    sin23cos

    21

    cos

    )3

    2cos(

    se obine tangenta ungiului R dintre fazorul tensiunii i fazorul curentului de pe faza R, n funcie de indicaiile wattmetrului monofazat:

    )12(

    31

    adtg R

    Asemntor, opernd numai pe una din coloanele tabelului din figura 1,

    se obin expresiile tangentelor unghiurilor de defazaj de pe toate cele trei faze:

  • fcfc

    if

    ictg

    bhbh

    eb

    ehtg

    gdgd

    ag

    adtg

    T

    S

    R

    31)12(

    31)12(

    31

    31)12(

    31)12(

    31(

    31

    31)12(

    31)12(

    31

    (12)

    Conform relatiei Q=P*tg , relaiile (12) si (8) se obine :

    3)()(

    3)()(

    3)()(

    chgfedQ

    gecidbQ

    gfbchdQ

    h

    i

    d

    (13)

    Dac notm cu P=UId*cosd; Q=UId*sind; pi= UIi*cosi; qi= UIi*sini ; ph= UIh*cosh ; qh= UIh*sinh ; n care Id; Ii ; Ih sunt valorile efective ale componentelor simetrice ale curenilor; d unghiul ntre fazorul tensiunii i fazorul curentului de secven direct de pe aceeai faz; i unghiul dintre fazorul curentului de secven invers de pe faza n care curentul este maxim i fazorul tensiunuii de pe aceeai faz; h unghiul ntre fazorul curentului de secven homopolar i fazorul tensiunii de pe faza pe care curentul este mai mare, se pot exprima cele nou indicaii ale wattmetrului sub forma:

  • hhii

    hhi

    hhii

    hhi

    hhii

    hhii

    hii

    hii

    hii

    qPqPPi

    qPPQPh

    qPqPQPg

    qPPQPf

    qPqPPe

    qPqPQPd

    PqPQPc

    PqPQPb

    PPPa

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    23

    21

    Se pot exprima, n funcie de aceste indicaii:

    a) PUTEREA ACTIV DE SECVEN DIRECT Pd:

    Pd = a + e + i (14)

    b) PUTEREA REACTIV DE SECVEN DIRECT Qd

    3gfbchaQd

    (15)

    c) PUTEREA DE DISIMETRIE Si

    ii

    ii

    i

    qPgecz

    qPidby

    phfax

    233

    23

    233

    23

    3

  • c1)

    22

    21

    2

    1

    31

    233

    29

    233

    23

    MMS

    PPyxM

    qPyxM

    i

    ii

    ii

    c2)

    iii

    ii

    ii

    SqPMM

    qPzxM

    qPzxM

    2222

    21

    2

    1

    331

    233

    29

    233

    23

    c3)

    iii

    i

    i

    SqPMM

    qzyM

    pzyM

    2222

    21

    2

    1

    331

    33

    3

    Rezult c puterea de disimetrie se poate calcula cu relaia:

    (16) 2221 31 MMSi , unde

    (17)

    zyMzxMyxM

    1

    1

    1

    zyMzxMyxM

    2

    2

    2

    , iar

    (18)

    geCzidbyhfax

  • d)PUTEREA DE ASIMETRIE So

    hf

    hf

    f

    qPihgz

    qPfedy

    Pcbax

    233

    23

    233

    23

    3

    '

    '

    '

    d1)

    0222

    22

    1

    ''2

    ''1

    331

    233

    29

    233

    23

    SqPNN

    qpyxN