Page 1 of 4

Supratensiunile de comutatie aparute la deconectarea sarcinilor

inductive

Supratensiunile sunt tensiuni electrice anormale care aprnd ntr-un circuit electric ca

urmare a unei perturbaii, depind tensiunea de serviciu, pot conduce la deteriorarea izolaiei

,ceea ce poate afecta sigurana n funcionare a sistemului.

Supratensiunile de comutatie apar n reele electrice mai ales datorit comutaiilor n

sarcin redus cum ar fi conectarea sau deconectarea liniilor n gol, a reactoarelor transversale,

transformatoare cu sarcini reduse, fie datorit comutaiilor la avarii scurtcircuite, pierderea

sincronismului. Aceste comutaii sunt nsoite de procese tranzitorii, de regul oscilatorii,

amplitudinea oscilaiei putnd depi cu mult amplitudinea tensiunii de serviciu.

Figura 1 - Evolutia unui regim tranzitoriu cu supratensiuni de comutatie

- Ufm tensiunea maxim pe faz n regim normal

- Um amplitudinea maxim a tensiunii n regim tranzitoriu

- Usm amplitudinea maxim a tensiunii n regimul sinusoidal cu supratensiuni

Pentru a evalua nivelul de supratensiune se folosete noiunea de factor de supratensiune.

Vom avea:

Usm = Kst * Ufm (1)

Monica RADU Facultatea de Energetica Daniel RADU MS4 Eficienta Energetica

Kst coeficient de supratensiune staionar (de regim permanent)

Um = Ksoc *Usm (2)

Ksoc coeficient sau factor de supratensiune n regim tranzitoriu

K = Kst * Ksoc (3)

K factor total de supratensiune

Este vorba de deconectarea transformatoarelor n gol, a bobinelor de reactan sau chiar a

mainilor electrice funcionnd n gol. Datorit valorilor mici curentul poate fi ntrerupt nainte

de trecerea prin zero, fapt ce conduce la pstrarea energiei magnetice n circuit, dup ntrerupere

aceasta trecnd n mod oscilant n capacitatea de intrare a echipamentului respectiv, genernd

supratensiuni periculoase.

Valoarea curentului ntrerupt, It, (figura 2)

se numete curent de tiere sau de rupere.

De remarcat c n cazul curenilor mari

inductivi, ruperea curentului la valori mari nu

este posibil deoarece energia magnetic

nu mai poate fi transferat n capacitatea

de intrare a echipamentului de valoare mic.

Pentru a putea aprecia nivelul supratensiunii

care apare n asemenea cazuri considerm

cazul uzual al deconectrii unui transformator

n gol (figura 3).

Schema echivalent ia n considerare capacitile celor

dou pri ale reelei separate i inductivitile aferente (figura 4).

L1 reprezint inductivitatea sistemului,

C1 capacitatea sistemului de alimentare fa de pmnt,

C2 capacitatea de intrare a transformatorului,

L2 inductivitatea demagnetizare a transformatorului.

Asemenea oscilaii apar i n circuitul dinspre surs

(L1, C1) ns au amplitudini mult mai mici i frecvene

foarte mari (L1

Monica RADU Facultatea de Energetica Daniel RADU MS4 Eficienta Energetica

n cazurile practice frecvena oscilaiilor n circuitul deconectat este de 200..2000 Hz, iar n

circuitul sursei este de 20005000 Hz. Valoarea coeficientului de oc are valori de circa 45, i

chiar mai mari. Totui valoarea este teoretic

ntruct la valori mari ale tensiunii uAB apare

reaprinderea ntre contacte.Reaprinderea este posibil

dac este respectat condiia:

uB (t) uA(t) us (t)

Ca exemplu, n figura 6 este reprezentat cazul

unui ntreruptor care la deconectarea unui circuit

inductiv prezint trei reamorsri. uB(t) este de

forma prezentat n figura 6. Dup reamorsare

tensiunea la bornele circuitului inductiv

devine egal cu tensiuneasursei, iar curentul electric

revine la valoarea corespunztoare

circuituluicomplet. Deoarece mediul de stingere

al ntreruptorului continu s acioneze este posibil o nou stingere a arcului n momentul t1.

Oscilaia de tensiune este mai mic (deoarece curentul de tiere este mai mic). Alte reaprinderi

apar n momentele t2 i t3.

Amplitudinea supratensiunilor la

bornele circuitului inductiv

deconectat este dependent de

caracteristica us(t) a rigiditii

dielectrice la bornele ntreruptorului.

Chiar pentru acelai ntreruptor,

aceast curb prezint o dispersie

mare.

Utilizarea descrctoarelor, n mod deosebit a celor cu oxizi metalici, limiteaz aceste

supratensiuni la valori acceptabile pentru izolaia echipamentelor.

Figura 6 - Reaprinderi repetate la deconectarea sarcinilor inductive

Figura 5 - Variatia tensiunii la deconectarea sarcinii inductive

Monica RADU Facultatea de Energetica Daniel RADU MS4 Eficienta Energetica

Bibliografie:

1) Prof. Dr. Ing. Dan Olaru Aparate si Echipamente Electrice Ed. ICPE 1991