normativ privind alegerea izolałiei, coordonarea ... - materiale electrice alagerea...
TRANSCRIPT
ANRE
NORMATIV PRIVIND ALEGEREA IZOLAłIEI,
COORDONAREA IZOLAłIEI ŞI
PROTECłIA INSTALAłIILOR ELECTROENERGETICE
ÎMPOTRIVA SUPRATENSIUNILOR
Indicativ NTE 001/03/00
Aprobat cu Ordinul nr. 2 din 7.02. 2003 al Preşedintelui ANRE
Înlocuieşte PE 109/1992
InstituŃia responsabilă de elaborarea normei tehnice energetice
C.N. TRANSELECTRICA S.A.
Executant: Institutul de Studii şi Proiectări Energetice
SecŃia Sisteme Energetice
Responsabil de lucrare: Dr.ing. Fănică Vatră
C U P R I N S
Pag.
I. Scop ............................................................................................................................... ... 5
II. Domeniu de aplicare ...................................................................................................... ... 5
III. Terminologie şi abrevieri ................................................................................................. ... 6
IV. Acte normative de referinŃă .......................................................................................... ... 16
V. Alegerea şi coordonarea izolaŃiei ................................................................................. ... 17
VI. ProtecŃia liniilor electrice aeriene împotriva supratensiunilor
de trăsnet .................................................................................................................... ... 31
VII. ProtecŃia instalaŃiilor electrice împotriva loviturilor directe de trăsnet şi
protecŃia împotriva undelor de supratensiune de trăsnet care se propagă
pe liniile electrice aeriene ............................................................................................ ... 35
VIII. ProtecŃia instalaŃiilor din reŃelele electrice de 110 ÷ 750 kV
supratensiunilor de comutaŃie ..................................................................................... ... 43
IX. ProtecŃia instalaŃiilor electrice împotriva supratensiunilor temporare ......................... ... 45
X. ProtecŃia maşinilor electrice rotative împotriva supratensiunilor................................. ... 50
XI. Alegerea aparatelor de protecŃie împotriva supratensiunilor ..................................... ... 52
XII. ProtecŃia instalaŃiilor electrice de exterior împotriva loviturilor directe
de trăsnet..................................................................................................................... ... 55
XIII. Proiectarea instalaŃiilor electroenergetice situate în zone poluate ............................. ... 61
ANEXE:
Anexa 1. Metodologia de calcul a riscului de defect la comutaŃie la o
staŃie şi la o linie electrică aeriană ................................................................ ... 63
Anexa 2. Tensiunile de Ńinere şi de 50 % conturnări ale lanŃurilor de
izolatoare utilizate în România ...................................................................... ... 65
Anexa 3. Exemplu de alegere a izolaŃiei unei linii electrice aeriane .............................. ... 69
Anexa 4. Alegerea schemelor de protecŃie a maşinilor electrice rotative ..................... ... 75
Anexa 5. Caracteristicile principale ale descărcătoarelor cu rezistenŃă
variabilă .......................................................................................................... ... 77
Anexa 6. Exemple de alegere a descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă ................... ... 82
Anexa 7. CondiŃii tehnice orientative pentru procurarea de descărcătoarelor
cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici............................................. ... 86
Anexa 8. Determinarea zonei de protecŃie a paratrăsnetelor împotriva
loviturilor directe de trăsnet ............................................................................ ... 87
Anexa 9. InstrucŃiuni privind tratarea neutrului în reŃelele electrice de
medie tensiune ............................................................................................... ... 95
Anexa 10. Clasificarea teritoriului în zone cu un anumit nivel de poluare ................... ... 102
I. SCOP
1.1.- Scopul normativului este de a promova şi impune reguli şi cerinŃe tehnice minimale pentru alegerea izolaŃiei, coordonarea izolaŃiei şi protecŃia împotriva supratensiunilor a instalaŃiilor electroenergetice pentru a se asigura o funcŃionare sigură şi economică a acestora.
II. DOMENIU DE APLICARE
2.1.- Prezentul normativ se aplică la alegerea şi coordonarea izolaŃiei liniilor şi instalaŃiilor electrice (denumite pe scurt instalaŃii electroenergetice) de curent alternativ, cu tensiunea nominală mai mare de 1000 V, Ńinând seama de caracteristicile zonei (grad de poluare, altitudine etc.) în care este amplasată instalaŃia.
De asemenea, prezentul normativ se aplică la proiectarea instalaŃiilor de protecŃie împotriva supratensiunilor pentru instalaŃii electroenergetice de curent alternativ, cu tensiunea nominală mai mare de 1000 V.
2.2.- Prezentul normativ nu se aplică instalaŃiilor electroenergetice a căror proiectare, construcŃie şi exploatare se reglementează prin prescripŃii tehnice speciale, ca de exemplu:
- instalaŃii electrice pentru tracŃiunea electrică;
- instalaŃii electrice pentru alimentarea minelor şi carierelor;
- instalaŃii electrice din medii explozive etc.
2.3.- Prezentul normativ este obligatoriu pentru toate instalaŃiile (din domeniul de aplicare), care se proiectează de la data intrării în vigoare a acestui normativ.
2.4.- Adaptarea instalaŃiilor electroenergetice existente la prevederile prezentului normativ se va face în măsura în care experienŃa de exploatare arată că sunt necesare modificări în sensul noului normativ, justificate prin frecvenŃa evenimentelor. Adaptarea se va face din iniŃiativa entităŃilor care au în gestiune/proprietate instalaŃiile respective.
2.5.- În afară de prevederile prezentului normativ se va Ńine seama şi de prevederile din standardele, prescripŃiile şi normativele tehnice în vigoare (specificate în capitolul IV din prezentul normativ) şi de standardele profesionale ale furnizorului de echipament şi materiale.
2.6.- Înlocuirea tipului de izolaŃie şi de echipamente, prevăzute în proiecte, sau modificarea schemei de protecŃie a instalaŃiilor împotriva supratensiunilor se va face în toate cazurile numai cu avizul unui proiectant de specialitate, care va avea în vedere respectarea tuturor prevederilor din prezentul normativ.
2.7.- În prezentul normativ se folosesc următoarele moduri de indicare a gradului de obligativitate a prevederilor conŃinute:
- "trebuie","este necesar", "se impune", "urmează" indică obligativitatea strictă a respectării prevederilor în cauză;
- "de regulă" indică faptul că prevederea respectivă trebuie să fie avută în vedere la alegerea soluŃiei, dar care nu este obligatorie; orice abatere trebuie justificată tehnic şi economic;
- "se admite" indică o soluŃie satisfăcătoare, care poate fi aplicată în situaŃii particulare, fiind obligatorie justificarea ei în proiect.
- "se recomandă" indică o soluŃie preferabilă, care trebuie avută în vedere, dar justificarea nefolosirii ei nu este obligatorie.
III. TERMINOLOGIE ŞI ABREVIERI
În sensul prezentului normativ sunt valabile următoarele definiŃii:
3.1.- Coordonarea izolaŃiei constă în alegerea rigidităŃii dielectrice a echipamentelor, în funcŃie de tensiunile care pot apărea în reŃeaua pentru care aceste echipamente sunt destinate, luând în considerare condiŃiile de mediu în care funcŃionează precum şi caracteristicile dispozitivelor de protecŃie disponibile. Ea are drept scop reducerea la un nivel acceptabil, din punct de vedere economic şi al exploatării, a posibilităŃii ca solicitările dielectrice rezultate, aplicate echipamentelor, să provoace deteriorarea izolaŃiei acestora sau să le afecteze continuitatea de funcŃionare.
3.2.- Tensiune nominală a unei reŃele trifazate (Un): Valoarea efectivă a tensiunii între faze, prin care este denumită reŃeaua şi la care se referă unele caracteristici de funcŃionare ale acesteia.
3.3.- Tensiune cea mai ridicată a reŃelei (Us): Valoarea efectivă maximă a tensiunii între faze, care poate să apară în orice moment şi în orice punct al reŃelei în condiŃii normale de funcŃionare. Această valoare nu Ńine seama de variaŃiile tranzitorii datorate, de exemplu, manevrelor din reŃea şi nici de variaŃiile temporare ale tensiunii datorate unor condiŃii anormale din reŃea, de tipul defectelor sau declanşărilor bruşte de sarcini importante.
3.4.- Tensiune cea mai ridicată pentru echipament (Um): Cea mai mare valoare efectivă a tensiunii între faze pentru care echipamentul este proiectat să funcŃioneze din punctul de vedere al izolaŃiei acestuia şi al unor alte caracteristici ce pot fi legate de această tensiune în documentele tehnice normative specifice pentru fiecare echipament în parte.
Această tensiune trebuie să fie cel puŃin egală cu valoarea tensiunii celei mai ridicate a reŃelei în care va fi utilizat echipamentul.
3.5.- Supratensiune: Orice tensiune, dependentă de timp, între un conductor de fază şi pământ sau între conductoarele de fază, a cărei valoare sau valori de vârf depăşesc valoarea de
vârf Um⋅ / , respectiv Um. , corespunzătoare tensiunii celei mai ridicate pentru echipament.
3.6.- Supratensiune de comutaŃie: Supratensiunea fază-pământ sau între faze care apare într-un punct dat al reŃelei datorită unei operaŃii de comutare, a unui defect sau altor cauze şi a cărei formă poate fi asimilată în ceea ce priveşte coordonarea izolaŃiei cu cea a impulsurilor standardizate utilizate pentru încercările cu impuls de tensiune de comutaŃie. Supratensiunile de acest tip sunt, de obicei, puternic amortizate şi de scurtă durată.
3.7.- Supratensiune temporară: O supratensiune sub forma unor oscilaŃii neamortizate sau slab amortizate între fază şi pământ sau între faze, care apare într-un punct dat al unei reŃele, pentru o durată relativ mare.
Supratensiunile temporare sunt provocate, de obicei, de comutaŃii sau de apariŃia de defecte (de exemplu, variaŃii bruscă a unor sarcini importante, defecte monofazate) şi/sau de fenomene neliniare (ferorezonanŃă, armonici). Supratensiunile temporare se caracterizează prin amplitudine, frecvenŃă, durată totală sau coeficient de amortizare.
3.8.- Supratensiune de trăsnet: Supratensiunea fază-pământ sau între faze care apare într-un punct dat al reŃelei datorită unei descărcări atmosferice sau unei alte cauze şi a cărei formă poate fi asimilată, în ceea ce priveşte coordonarea izolaŃiei, cu cea a impulsurilor standardizate utilizate pentru încercarea la impuls de tensiune de trăsnet. Supratensiunile de acest tip sunt, de obicei, de o singură polaritate şi de durată foarte scurtă.
3.9.- Clasificarea tensiunilor şi supratensiunilor. În funcŃie de forma şi durata lor, tensiunile şi supratensiunile se împart în următoarele categorii (a se vedea şi SR CEI 60071-1/1996):
a) Tensiunea permanentă (de frecvenŃă industrială): Tensiune de frecvenŃă industrială,
considerată ca având o valoare efectivă constantă, aplicată permanent tuturor perechilor
de borne ale unei configuraŃii de izolaŃie.
b) Supratensiune temporară: Supratensiune de frecvenŃă industrială de durată relativ lungă.
Notă: - Supratensiunea poate fi neamortizată sau slab amortizată. În anumite cazuri, frecvenŃa ei
poate fi, de câteva ori, mai mică sau mai mare decât frecvenŃa industrială.
c) Supratensiune tranzitorie: Supratensiune de scurtă durată, nedepăşind câteva
milisecunde, oscilatorie sau nu, în general puternic amortizată.
Notă:- Supratensiunile tranzitorii pot fi urmate imediat de supratensiuni temporare. În astfel de
cazuri, cele două supratensiuni se consideră ca evenimente separate.
Supratensiunile tranzitorii se împart în:
- supratensiune cu front lent: Supratensiune tranzitorie, în general unidirecŃională,
având durata până la vârf 20 µs < Tp ≤ 5000 µs şi durata spatelui T2 ≤ 20 ms.
- supratensiune cu front rapid: Supratensiune tranzitorie, în general unidirecŃională,
având durata până la vârf 0,1 µs < Tf ≤ 20 µs şi durata spatelui T2 ≤ 300 µs.
- supratensiune cu front foarte rapid: Supratensiune tranzitorie, în general
unidirecŃională, având durata până la vârf Tf ≤ 0,1 µs şi durata totală < 3 µs şi cu
oscilaŃii suprapuse de frecvenŃă 30 kHz < f < 100 MHz.
d) Supratensiune combinată (temporară, cu front lent, cu front rapid, cu front foarte
rapid): Supratensiune ce constă din două componente de tensiune aplicate simultan între
fiecare dintre cele două borne de fază ale unei izolaŃii între faze (sau longitudinale) şi
pământ. O astfel de supratensiune se clasifică în funcŃie de componenta de vârf cea mai
ridicată.
3.10.- Forme de tensiune standardizate. Următoarele forme de tensiune sunt standardizate:
a) Tensiune standardizată de scurtă durată de frecvenŃă industrială: O tensiune
sinusoidală cu frecvenŃa cuprinsă între 48 Hz şi 52 Hz şi de durată egală cu 60 s.
b) Impuls de comutaŃie standardizat: O tensiune de impuls având durata până la vârf de
250 µs şi durata de înjumătăŃire (durata de semiamplitudine) de 2500 µs.
c) Impuls de trăsnet standardizat: O tensiune de impuls având durata până la vârf de
1,2 µs şi durata de înjumătăŃire (durata de semiamplitudine) de 50 µs.
d) Impuls de comutaŃie combinat standardizat: O tensiune de impuls combinată, având
două componente cu valori de vârf egale şi polarităŃi opuse. Componenta pozitivă este un
impuls de comutaŃie standardizat şi componenta negativă este un impuls de comutaŃie a
cărui durată până la vârf şi, respectiv durata de înjumătăŃire (durata de semiamplitudine)
nu trebuie să fie mai mici decât duratele corespunzătoare ale impulsului pozitiv. Ambele
impulsuri trebuie să-şi atingă valorile de vârf în acelaşi moment. În consecinŃă, valoarea de
vârf a tensiunii combinate este suma valorilor de vârf ale componentelor sale.
3.11.- Criteriu de performanŃă. Baza pe care este aleasă izolaŃia astfel încât să fie redusă la un nivel acceptabil, din punct de vedere economic şi al exploatării, probabilitatea ca solicitările dielectrice rezultante impuse echipamentelor să producă deteriorări ale izolaŃiilor echipamentelor, sau să afecteze continuitatea în funcŃionare. Acest criteriu este de obicei exprimat prin termenii unei rate de defectare acceptabilă (numărul de defectări pe an, număr de ani între defectări, risc de defectare etc.) a configuraŃiei izolaŃiei.
3.12.- CondiŃiile atmosferice standardizate de referinŃă sunt:
- temperatura t0 = 20 oC
- presiunea b0 = 101,3 kPa (1013 mbar)
- umiditatea absolută ha0 = 11 g/m3.
3.13.- Supratensiune statistică de comutaŃie (trăsnet) (Ue2, Up2, ): Supratensiunea de comutaŃie (trăsnet) aplicată unui echipament, ca urmare a unei perturbaŃii de tip determinat, care afectează reŃeaua (punerea sub tensiune a unei linii, reanclanşarea, producerea unui defect,
descărcări atmosferice etc.), a cărei valoare de vârf are o probabilitate de depăşire egală cu o probabilitate de referinŃă specifică. Această probabilitate de referinŃă a fost stabilită, prin standardul SR EN (CEI) 60071-2:1999, egală cu 2%.
3.14.- Supratensiune maximă convenŃională de comutaŃie (trăsnet): Valoarea de vârf a unei supratensiunii de comutaŃie (trăsnet) care este adoptată ca o supratensiune maximă şi utilizată în metoda convenŃională de coordonare a izolaŃiei.
3.15.- Valoare în unităŃi relative a supratensiunii fază-pământ (u): Raportul dintre valoarea de vârf a unei supratensiuni între fază şi pământ şi valoarea tensiunii fază-pământ,
corespunzătoare tensiunii celei mai ridicate a reŃelei (adică Us ⋅ / ).
3.16.- Valoare în unităŃi relative a supratensiunii între faze: Raportul dintre valoarea de vârf a unei supratensiuni între faze şi valoarea tensiunii fază-pământ, corespunzătoare tensiunii
celei mai ridicate a reŃelei (adică Us ⋅ / ). Acest raport se va exprima sub formă K ⋅ , exprimând prin K raportul dintre valorile de vârf ale supratensiunii între faze şi ale tensiunii celei
mai ridicate a reŃelei (adică Us ⋅ ).
3.17.- Tensiune convenŃională de Ńinere la impuls de comutaŃie (trăsnet): Valoarea de vârf a unei tensiuni de impuls de comutaŃie (trăsnet), aplicată în cursul ″încercărilor de impuls″, pentru care izolaŃia nu trebuie să prezinte nici o descărcare disruptivă dacă este supusă unui număr specificat de impulsuri de această valoare în condiŃii specificate (probabilitatea de Ńinere a izolaŃiei Pw = 100 %). DefiniŃia se aplică în special izolaŃiei neautoregeneratoare (definiŃia 3.37).
3.18.- Tensiune statistică de Ńinere la impuls de comutaŃie (trăsnet): Valoarea de vârf a unei tensiuni de impuls de comutaŃie (trăsnet), aplicată în cursul ″încercărilor de impuls″, pentru care probabilitatea de Ńinere este egală cu o probabilitate de referinŃă specificată.
Această probabilitate de referinŃă a fost stabilită în standardul SR EN (CEI) 60071-2:1999 egală cu Pw = 90%. Acest concept de Ńinere statistică în etapa actuală se aplică numai izolaŃiilor autoregeneratoare.
3.19.- Tensiune de 50% conturnări a unei izolaŃii (U50) este valoarea maximă a unei tensiuni standardizate, care, aplicată izolaŃiei respective de un număr de ori, produce conturnarea acesteia în 50 % din cazuri.
3.20.- Tensiune nominală de Ńinere la impuls de comutaŃie (trăsnet): Valoarea de vârf a tensiunii de Ńinere la impuls de comutaŃie (trăsnet) prescrisă pentru echipament, care caracterizează izolaŃia acestui echipament în ceea ce priveşte încercările de Ńinere.
3.21.- Tensiune nominală de Ńinere de scurtă durată la frecvenŃă industrială: Valoarea efectivă a tensiunii sinusoidale de frecvenŃă industrială pe care izolaŃia echipamentului trebuie să o suporte în timpul încercărilor efectuate în condiŃii specificate şi pentru o durată specificată, care în general nu depăşeşte un minut.
3.22.- Nivelul nominal de izolaŃie se defineşte prin:
a) pentru echipamentele cu tensiunea cea mai ridicată ≤ 245 kV:
- tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet şi
- tensiunea nominală de Ńinere de scurtă durată la frecvenŃă industrială.
b) pentru echipamentele cu tensiunea cea mai ridicată > 245 kV:
- tensiunea nominală de Ńinere la impuls de comutaŃie şi
- tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet.
3.23.- Factor statistic de siguranŃă: Raportul dintre o tensiune statistică de Ńinere la impuls şi supratensiunea statistică corespunzătoare de comutaŃie (trăsnet), provocată de o perturbaŃie de tip determinat, stabilită în baza unui risc acceptat de defect, Ńinând seama de curbele de repartiŃie statistică a supratensiunilor şi a tensiunii de Ńinere.
3.24.- Factor convenŃional de siguranŃă: Raportul dintre o tensiune convenŃională de Ńinere la impuls de comutaŃie (trăsnet) şi supratensiunea convenŃională maximă corespunzătoare stabilită pe bază de experienŃă, care ia în considerare abaterile posibile ale valorilor reale ale
tensiunilor de Ńinere şi supratensiunilor de la valorile lor convenŃionale, precum şi oricare alŃi factori (anexa 1).
3.25.- Risc de defect: Probabilitatea ca o supratensiune de un anumit tip şi o valoare dată să provoace o defectare (o amorsare) a unei izolaŃii.
3.26.- Nivel de protecŃie al unui dispozitiv de protecŃie: Valoarea de vârf a tensiunii celei mai mari admisibile la bornele unui dispozitiv de protecŃie supus, în condiŃii specifice, la impulsuri de comutaŃie sau de trăsnet de forme standardizate şi la valori nominale.
Note: 1. În cazul impulsului de tensiune de trăsnet se alege cea mai mare dintre următoarele valori:
- tensiunea maximă de amorsare la impuls 1,2/50 µs;
- tensiunea maximă reziduală la curentul specificat.
2. Referirile se pot face la un nivel statistic sau convenŃional de protecŃie în sensul pct. 3.13,
pct. 3.14, pct. 3.17, pct. 3.18.
3.27.- Factori de protecŃie ai unui dispozitiv de protecŃie: Valorile nivelurilor de protecŃie ale unui dispozitiv de protecŃie corespunzătoare pentru impuls de comutaŃie, respectiv de trăsnet, raportate la valoarea de vârf a tensiunii nominale a acestui dispozitiv.
Notă: În cazul eclatoarelor, în mod convenŃional, tensiunea nominală se va considera tensiunea
fază-pământ corespunzătoare tensiunii celei mai ridicate a reŃelei.
3.28.- Factor de defect la pământ: Într-un anumit punct al unei reŃele electrice trifazate (în general în punctul de instalare al unui echipament) şi pentru o configuraŃie dată de funcŃionare a reŃelei, este raportul dintre cea mai mare valoare efectivă a tensiunii de frecvenŃă industrială între o fază sănătoasă şi pământ în timpul unui defect la pământ (pe una sau mai multe faze), într-un punct oarecare al reŃelei şi valoarea efectivă a tensiunii de frecvenŃă industrială care s-ar obŃine în acelaşi loc în absenŃa defectului.
Note: 1. Acest factor este un raport numeric supraunitar, care caracterizează la modul general condiŃiile
de legare la pământ a neutrului reŃelei într-un anumit loc, independent de valoarea reală
particulară a tensiunii de serviciu în acel loc.
2. Factorii de defect la pământ se calculează în funcŃie de valorile impedanŃelor reŃelei în sistemul
de componente simetrice, privind din punctul considerat, utilizând pentru maşinile rotative
valorile reactanŃelor subtranzitorii.
3. Dacă pentru toate schemele de exploatare posibile valoarea reactanŃei de secvenŃă zero este
mai mică decât triplul valorii reactanŃei de secvenŃă pozitivă şi dacă valoarea rezistenŃei de
secvenŃă zero nu o depăşeşte pe cea a reactanŃei de secvenŃă pozitivă, valoarea factorului de
defect la pământ nu va depăşi 1,4.
3.29.- ReŃea cu neutrul izolat: O reŃea electrică al cărei punct neutru nu are nici o legătură voită cu pământul, cu excepŃia celei realizate prin aparate de măsurare, de protecŃie sau de semnalizare, având o impedanŃă foarte mare.
3.30.- ReŃea cu neutrul tratat prin bobină de compensare: O reŃea electrică al cărei punct neutru este legat la pământ printr-o bobină a cărei reactanŃă are o astfel de valoare încât, în cazul unui defect între o fază şi pământ, curentul inductiv de frecvenŃă industrială, care circulă între locul de defect şi bobină, compensează în mare parte componenta capacitivă de frecvenŃă industrială a curentului de defect.
Notă: Într-o reŃea cu neutrul tratat prin bobină de compensare curentul rezidual la locul de defect
este limitat în aşa fel încât arcul electric de punere la pământ se stinge natural.
3.31.- ReŃea cu neutrul legat la pământ: O reŃea electrică al cărei punct neutru este legat la pământ fie direct, fie printr-o rezistenŃă sau reactanŃă suficient de mică pentru a reduce oscilaŃiile tranzitorii şi a îmbunătăŃii condiŃiile de funcŃionare selectivă a protecŃiei contra defectelor la pământ.
3.32.- IzolaŃie externă: IzolaŃia părŃilor exterioare ale echipamentului, constând din distanŃe de separare în aer şi din suprafeŃele în contact cu aerul ale izolaŃiei solide ale unui echipament, care sunt supuse la solicitări dielectrice şi la influenŃa condiŃiilor atmosferice sau a altor agenŃi externi, precum poluarea, umiditatea, animale etc.
3.33.- IzolaŃie internă: IzolaŃia părŃilor interioare solide, lichide sau gazoase ale unui echipament, care nu este supusă influenŃei condiŃiilor atmosferice sau altor agenŃi externi, precum poluarea, umiditatea, animale etc.
3.34.- IzolaŃie externă pentru echipamentul de interior: IzolaŃia externă a unui echipament destinat să funcŃioneze în interiorul unei clădiri, care nu este deci expus influenŃei condiŃiilor atmosferice.
3.35.- IzolaŃie externă pentru echipamentul de exterior; IzolaŃia externă a unui echipament destinat să funcŃioneze în exteriorul clădirilor, care este deci expus influenŃei condiŃiilor atmosferice.
3.36.- IzolaŃie autoregeneratoare: IzolaŃie care îşi reface complet proprietăŃile sale izolante după o descărcare disruptivă; izolaŃia de acest tip este, în general, dar nu obligatoriu, o izolaŃie externă.
3.37.- IzolaŃie neautoregeneratoare: IzolaŃie ale cărei proprietăŃi izolante se pierd sau nu se refac integral după o descărcare disruptivă; izolaŃia de acest tip este, în general, dar nu obligatoriu, o izolaŃie internă.
3.38.- Lungime a liniei de fugă: Lungimea minimă măsurată pe suprafaŃa izolaŃiei externe între părŃile metalice cu potenŃial electric diferit. Când izolaŃia este compusă din mai multe elemente separate prin părŃi metalice, drept lungime a liniei de fugă a izolaŃiei se consideră suma lungimilor liniilor de fugă ale diferitelor elemente, exclusiv părŃile bune conducătoare de electricitate.
3.39.- Lungime specifică a liniei de fugă: Raportul dintre lungimea totală a liniei de fugă a izolatorului, exprimată în centimetri, şi tensiunea cea mai ridicată a reŃelei, exprimată în kilovolŃi (cm/kV).
3.40.- Număr specific de declanşări ale unei linii electrice aeriene, datorită supratensiunilor de trăsnet: Numărul de declanşări care se produc la 100 km de linie într-un an datorită acestor cauze.
3.41.- Curent de protecŃie al unei linii: Valoarea minimă a amplitudinii curentului de trăsnet capabil să producă pe linia electrică aeriană respectivă o supratensiune ce determină conturnarea izolaŃiei.
3.42.- Priză de pământ: Un ansamblu de elemente conductoare în contact cu pământul.
3.43.- Priză de pământ naturală: Priza de pământ constituită din elemente conductoare în contact permanent cu solul ale unor construcŃii sau instalaŃii destinate diferitelor scopuri, dar care pot fi folosite în aceleşi timp pentru trecerea curentului de defect.
3.44.- Priză de pământ artificială: Priza de pământ ale cărei elemente componente sunt constituite special pentru trecerea curentului de defect.
3.45.- RezistenŃă la impuls a unei instalaŃii de legare la pământ: Produsul dintre rezistenŃa calculată sau măsurată în regim staŃionar şi coeficientul de impuls.
Valoarea coeficientului de impuls este în funcŃie de tipul şi de lungimea prizei simple de pământ, de valoarea curentului de impuls care se scurge prin priza de pământ, precum şi de valoarea rezistivităŃii solului. Această valoare se determină conform indicaŃiilor din STAS 12604/5 - 90 şi 1 RE-IP-30/1988.
3.46.- Conturnare inversă: Fenomenul de producere a unei descărcări între stâlp sau elementele de legare la pământ a paratrăsnetelor şi unul sau mai multe elemente sub tensiune ale instalaŃiilor electrice învecinate, datorat creşterii potenŃialului elementelor legate la pământ, ca urmare a scurgerii curentului de trăsnet prin priza de pământ a acestora. Conturnarea inversă poate să se producă atunci când o lovitură de trăsnet:
- fie atinge direct stâlpul sau un conductor de protecŃie (când el există);
- fie după ce a atins un conductor de fază şi după ce a provocat a amorsare la un stâlp are
astfel de caracteristici electrice încât curentul ce se scurge prin stâlp şi priza de pământ
provoacă o creştere de potenŃial, suficientă pentru ca să amorseze o altă fază sănătoasă
(fază fără defect) până în acel moment.
3.47.- Aparate de protecŃie împotriva supratensiunilor: Dispozitive destinate să protejeze echipamentul contra solicitărilor provocate de supratensiunile care depăşesc nivelul nominal de izolaŃie al echipamentului.
3.48.- Eclator: Aparatul constituit din doi electrozi separaŃi printr-un interval de amorsare, dimensionat în vederea unei amorsări într-un domeniu de tensiune dat.
3.49.- Descărcător cu coarne: Aparatul constituit din unul sau mai multe eclatoare în aer; funcŃia de protecŃie se realizează prin reducerea nivelului supratensiunilor.
Stingerea arcului electric al curentului de însoŃire nu este sigură, întrucât aparatul nu dispune de dispozitive de stingere forŃată a arcului electric.
3.50.- Descărcător cu rezistenŃă variabilă: Aparatul constituit din unul sau mai multe eclatoare şi unul sau mai multe rezistoare cu rezistenŃă variabilă (nelineară) sau numai din rezistoare cu rezistenŃă variabilă (nelineară); funcŃia de protecŃie se realizează prin reducerea nivelului supratensiunilor şi stingerea arcului curentului de însoŃire (pentru descărcătoarele prevăzute cu eclatoare).
În exploatare se întâlnesc următoarele tipuri de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă:
a) Descărcătoarele cu rezistoare pe bază de carbură de siliciu şi eclatoare, cu şi fără suflaj
magnetic; aceste descărcătoare au în componenŃa lor unul sau mai multe eclatoare:
Notă: Descărcătoarele cu rezistoare pe bază de carbură de siliciu nu mai sunt fabricate de marile
firme producătoare de descărcătoare, dar sunt în exploatare în reŃelele electrice din Ńara
noastră.
b) Descărcătoarele cu rezistoare pe bază de oxizi metalici (în principal oxizi de zinc), în
marea majoritate fără eclatoare; curentul de însoŃire se întrerupe în momentul când
tensiunea scade sub o anumită valoare. Descărcătoarele cu rezistoare pe bază de oxizi
metalici au performanŃe tehnice mult superioare descărcătoarelor cu rezistoare pe bază
de carbură de siliciu.
3.51.- Paratrăsnet: Dispozitiv de protecŃie a structurilor aflate la sol împotriva loviturilor directe de trăsnet; este alcătuit din elemente de captare amplasate deasupra structurii protejate, elemente de coborâre şi elemente de legare la pământ.
3.52.- Zonă de protecŃie a unui paratrăsnet vertical: SpaŃiul cuprins în jurul paratrăsnetului în care un obiect este protejat cu un factor de risc de 10-3 împotriva loviturilor directe de trăsnet datorată orientării trăsnetului spre paratrăsnet (figura 3.1 şi pct. 12.3.1).
Fig. 3.1.- Zona de protecŃie a unui paratrăsnet vertical.
ha
SecŃiune prin zona de protecŃie asigurată de paratrăsnet la înălŃimea hx
Limitele zonei de protecŃie
asigurată de paratrăsnet
h
hx
rx
Paratrăsnet
vertical
rx
- h - înălŃimea paratrăsnetului;
- hx - înălŃimea obiectului protejat;
- rx - raza zonei de protecŃie la
nivelul cercetat hx;
- ha = h - hx - înălŃimea activă a
paratrăsnetului
Obiect protejat.
3.53.- Zonă de protecŃie a unui paratrăsnet orizontal: SpaŃiul cuprins în jurul paratrăsnetului, în care un obiect este protejat cu un factor de risc de 10-3 împotriva loviturilor directe de trăsnet (figura 3.2 şi pct. 12.3.5).
Fig. 3.2.- Zona de protecŃie a unui paratrăsnet orizontal.
ha
SecŃiune prin zona de protecŃie asigurată de paratrăsnet la înălŃimea hx
Limitele zonei de protecŃie
asigurată de paratrăsnet
h
hx
rx
Paratrăsnet orizontal
(conductor de protecŃie)
Obiect
protejat
rx
3.54.- Unghi de protecŃie al conductoarelor de protecŃie: Unghiul format de verticala dusă prin urma conductorului de protecŃie cu dreapta care uneşte această urmă, cu urma conductorului activ protejat, aceste urme fiind situate într-un plan perpendicular pe axa liniei electrice aeriene protejate (figura 3.3). Unghiul de protecŃie de referinŃă (pentru dimensionarea LEA) se consideră cel realizat la stâlpul LEA.
a
hST
αααα
αααα
a/4
Fig. 3.3.- Unghiul de protecŃie al conductoarelor de protecŃie ale unei LEA.
- hST - înălŃimea de suspensie a conductoarelor de protecŃie;
- a - distanŃa pe orizontală între conductoarele de protecŃie.
3.55.- Defect de ecran: O breşă în sistemul de protecŃie asigurat de conductoarele de protecŃie sau de paratrăsnete care se produce atunci când trăsnete, cu amplitudini superioare
curentului de protecŃie (definit la pct. 3.41), pot lovi direct conductoarele de fază şi să producă pe linia electrică aeriană respectivă o supratensiune ce determină conturnarea izolaŃiei.
3.56.- Indice cronokeraunic al unei zone: Numărul de ore de furtună cu descărcări electrice în decursul unui an, stabilit ca medie pe baza observaŃiilor metodologice pe cel puŃin zece ani. În figura 3.4 este prezentată harta cronokeraunică a României, iar în figura 3.5 harta izokeraunică a României.
Notă: Unele prescripŃii definesc indicele keraunic al unei zone prin numărul de zile de furtună cu descărcări electrice în decursul unui an, iar alte prescripŃii definesc indicele aritmokeraunic
al unei zone prin numărul de descărcări nor-pământ pe 100 km2.
3.57.- Poluare atmosferică: Starea aerului atmosferic impurificat cu substanŃe (gaze, praf etc), care, în condiŃiile de exploatare, poate da naştere, la suprafaŃa izolatorului, unui mediu conducător dielectric.
Din punct de vedere al tipului de poluare a izolaŃiei se deosebesc: poluarea de tip granular şi poluarea de tip electrolitic. Practic, cele două tipuri de poluare apar împreună, fiind foarte rare cazurile în care unul dintre ele apare în exclusivitate.
3.58.- Grad de poluare a atmosferei: AcŃiunea combinată a intensităŃii poluării şi a proprietăŃilor fizico-chimice ale agenŃilor de poluare, acŃiune care influenŃează comportarea izolaŃiei.
3.59.- Sursă de poluare: InstalaŃia sau elementul natural care produce agentul nociv, ce provoacă poluarea zonei. Ca surse de poluare se consideră coşurile de fum ale fabricilor şi centralelor şi alte guri de evacuare a emanaŃiilor provenite din procesul tehnologic, secŃii ale industriei chimice producătoare de gaze şi pulberi solide aflate în suspensie în atmosferă, exploatările carbonifere la zi, minele, marea etc.
Fig. 3.4.- Harta cronokeraunică a României. Durata medie anuală a orajelor
pe 11 ani 1968-1978.
Fig. 3.5.- Harta izokeraunică a României. Numărul mediu de zile cu oraje
pe 11 ani 1968-1978.
IV. ACTE NORMATIVE DE REFERINłĂ
4.1.- Următoarele documente normative conŃin prevederi care, prin menŃionarea lor în acest text, constituie prevederi valabile pentru prezentul normativ. La momentul publicării prezentului normativ, ediŃiile indicate erau în vigoare.
Standarde
SR CEI 60071-1:1996 SR EN 60071-2:1999 SR CEI 60815 :1994
SR CEI 60099-1:1994
SR EN 60099-4:1998
SR EN 60099-
- Coordonarea izolaŃiei. Partea 1: DefiniŃii, principii şi reguli.
- Coordonarea izolaŃiei. Partea 2: Ghid de aplicare.
- Ghid pentru alegerea izolatoarelor în condiŃii de poluare.
- Descărcătoare. Partea 1: Descărcătoare cu rezistenŃă variabilă cu
eclatoare pentru reŃele de curent alternativ.
- Descărcătoare. Partea 4: Descărcătoare cu oxizi metalici fără
eclatoare pentru reŃele de curent alternativ.
- Descărcătoare. Partea 5: Recomandări pentru alegere şi utilizare.
5:1998
STAS 6290-1980
STAS 832 - 1979
STAS 12604/4-89
STAS 12604/5-90
- Încrucişări între linii de energie electrică şi linii de telecomunicaŃii.
PrescripŃii.
- InfluenŃe ale instalaŃiilor electrice de înaltă tensiune asupra liniilor de
telecomunicaŃii.
- ProtecŃie împotriva electrocutărilor. InstalaŃii electrice fixe. PrescripŃii
generale.
- Idem. PrescripŃii de proiectare, execuŃie şi verificare.
PrescripŃii energetice generale
I -20 / 2000
PE 101/1985
PE 104/1993
PE 127/1983
PE 501/1985
- Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaŃiilor de paratrăsnet
pentru construcŃii.
- Normativ pentru construcŃia instalaŃiilor electrice de conexiuni şi
transformatoare cu tensiuni peste 1 kV.
- Normativ pentru construcŃia liniilor aeriene de energie electrică cu
tensiuni peste 1000 V.
- Regulament de exploatare tehnică a liniilor electrice aeriene.
- Normativ privind proiectarea protecŃiilor prin relee şi automatizăilor
electrice ale centralelor şi staŃiilor.
- Normativ pentru proiectarea sistemelor de circuite secundare ale staŃiilor
PE 504/1996
electrice. Vol.III - Sisteme de protecŃie şi automatizări.
PrescripŃii energetice specifice
PE 151/1986
1 RE-Ip -30/1988
1 E-Ip -35/1-1990
- InstrucŃiuni tehnice departamentale provizorii pentru proiectarea instalaŃiilor
de 750 kV.
- Îndrumar de proiectare şi execuŃie a instalaŃiilor de legare la pământ.
- Îndrumar de proiectare pentru reŃele de medie tensiune cu neutrul
legat la pământ prin rezistenŃă.
V. ALEGEREA ŞI COORDONAREA IZOLAłIEI
5.1. Alegerea izolaŃiei
5.1.1.- IzolaŃia reŃelelor electrice trebuie să reziste, atât în condiŃii meteorologice favorabile, cât şi în condiŃii meteorologice nefavorabile, la următoarele categorii de solicitări electrice:
- tensiunea cea mai ridicată a reŃelei (Us), care poate apărea în condiŃii normale de
funcŃionare a reŃelei;
- supratensiunile temporare de frecvenŃă industrială;
- supratensiunile cu front lent (supratensiuni ce pot fi echivalate ca formă cu forma unui
impuls de comutaŃie standardizat - definit la pct. 3.10.b );
- supratensiunile cu front rapid (supratensiuni ce pot fi echivalate ca formă cu forma unui
impuls de trăsnet standardizat - definit la pct. 3.10.c );
- supratensiunile cu front foarte rapid (conform SR CEI 60071-1:1996, caracteristicile
acestei categorii de supratensiuni sunt specificate de comitetele tehnice de echipamente
respective).
În funcŃie de locul aplicării lor, se disting:
- solicitări între faze şi pământ;
- solicitări între faze;
- solicitări longitudinale între contactele deschise ale aparatelor de comutaŃie
(întreruptoare, separatoare).
În tabelul 5.1 sunt specificate valorile de calcul ale factorului de supratensiune de comutaŃie pentru reŃelele electrice de 110÷750 kV din România (valorile în unităŃi relative ale supratensiunilor de comutaŃie fază-pământ - definte conform pct. 3.15).
Tabelul 5.1
Valori de calcul ale factorului de supratensiune de comutaŃie (KC)
Nr. Factorul de supratensiune de comutaŃie (KC) crt. Tipul solicitării Tensiunea cea mai ridicată a reŃelei, Us (kV) 123 245 420 787 1 Fază-pământ 3,1 1)
3,45 2)
3,0 2,8
2,2 3)
2,1
2 Fază-fază 4,2 3,5 3,5 3 Longitudinală 4,1 3,9 3,5
Note: 1) în instalaŃiile cu întreruptor tip IO - 110;
2) în instalaŃiile cu întreruptor tip IUP - 110;
3) înspre staŃiile de alimentare ale liniilor radiale.
5.1.2.- Alegerea izolaŃiei reŃelelor electrice se face Ńinând seama de tensiunile de Ńinere nominale precizate în tabelele 5.2 şi 5.3, corespunzătoare solicitărilor electrice menŃionate la pct. 5.1.1, diferenŃiat pe domenii de tensiune (conform standardului SR CEI 60071-1:1996), şi anume:
- pentru domeniul I de tensiuni 1 kV ≤ Us ≤ 245 kV:
• tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet;
• tensiunea nominală de Ńinere de scurtă durată la tensiunea de frecvenŃă industrială;
- pentru domeniul II de tensiune cu Us > 245 kV:
• tensiunea nominală de Ńinere la impuls de comutaŃie;
• tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet;
În tabelul 5.4 sunt specificate tensiunile de Ńinere nominale a izolaŃiei neutrului transformatoarelor din reŃelele electrice de 110 kV şi 220 kV din România.
Tabelul 5.2
Nivelurile de izolaŃie nominale pentru domeniul I de tensiuni (1 kV ≤ Us ≤ 245 kV)
Tensiunea cea mai ridicată pentru echipament Um
Tensiunea nomină de Ńinere la impuls de trăsnet
(valoare de vârf)
Tensiunea nominală de Ńinere la încercarea de scurtă durată
cu frecvenŃă industrială
(valoare efectivă) Lista 1 Lista 2 (valoare efectivă) kV kV kV kV
3,6 20 40 10
7,2 40 60 20
12 60 75 28
17,5 75 95 38
24 95 125 50
36 145 170 70
52 250 95
72,5 325 140
123 450 1)
550 2)
185 1)
230 2)
245 950 1)
1050 2)
395 1)
460 2)
Note: 1) valori utilizate pentru transformatoarele de putere şi distanŃele de izolare în aer;
2) valori utilizate pentru toate echipamentele cu excepŃia transformatoarelor de putere.
Tabelul 5.3
Nivelurile de izolaŃie nominale pentru domeniul II de tensiuni ( Us >245 kV)
Tensiuni nominale de Ńinere la impuls de comutaŃie (valoare de vârf)
Tensiunea cea mai
ridicată pentru echipament (valoare efectivă)
Tensiuni nominale de Ńinere la impuls de trăsnet (valoare efectivă)
Fază -pământ
Între faze
pentru staŃii
IzolaŃie longitudinală1)
Tensiunea nominală de Ńinere la
înercarea de scurtă durată cu frecvenŃă
industrială 4) (valoare efectivă)
kV kV kV kV kV kV
420 1425
1550 2)
1050 1425
1550 3)
950
630 5)
680 6)
787 2100 1425
1550 2)
2400
2550 3)
1175 -
Note: 1) valoarea componentei de impuls a încercării combinate aplicate;
2) valoarea nu corespunde cu prevederile SR CEI 60071-1:1996 însă există echipamente în
instalaŃiile din România cu acestă tensiune de Ńinere şi trebuie avută în vedere la studiile de
coordonare a izolaŃiei în cadrul extinderii sau modernizării staŃiei;
3) se recomandă să se utilizeze numai în cazuri excepŃionale când există riscuri de defect la
supratensiuni de comutaŃie între faze mai mari decât cele admise;
4) valorile nu sunt specificate în SR CEI 60071-1:1996, dar vor fi avute în vedere la elaborarea
documentaŃiilor pentru procurarea de echipamente;
5) valori utilizate pentru transformatoarele de putere şi distanŃele de izolare în aer;
6) valori utilizate pentru toate echipamentele cu excepŃia transformatoarelor de putere.
Tabelul 5.4
Nivelurile nominale de Ńinere a izolaŃiei neutrului transformatoarelor
Neutrul înfăşurării transforma- toarelor având tensiunea cea mai
ridicată pentru echipament (valoare efectivă)
Tensiuni nominale de Ńinere la impuls de trăsnet (valoare de vârf)
Tensiuni nominale de Ńinere la încercarea de scurtă durată cu
frecvenŃă industrială (valoare de vârf)
kV kV kV
123 170
290
80
130
245 505 220
5.1.3.- Alegerea izolaŃiei liniilor electrice aeriene
5.1.3.1.- Stabilirea numărului şi a caracteristicilor izolatoarelor liniilor electrice aeriene se face Ńinând seama de:
a) Tensiunile de Ńinere corespunzătoare solicitărilor electrice menŃionate la pct. 5.1.1 şi 5.1.2.
b) VariaŃia tensiunilor nominale de Ńinere sub ploaie, în funcŃie de numărul de izolatoare ce
compun lanŃul (indicată în cataloage sau rezultată prin probe); în anexa 2 sunt date
tensiunile de Ńinere şi tensiunile de 50 % conturnări ale unor lanŃuri de izolatoare utilizate
în Ńara noastră, rezultate din probele.
c) Reducerea tensiunilor de Ńinere, în funcŃie de prezenŃa armăturilor de protecŃie, indicată în
anexa 2.
d) Comportarea lanŃurilor de izolatoare în zonele cu diferite grade de poluare.
e) Posibilitatea defectării unor izolatoare din lanŃ.
Numărul de izolatoare nŃ dintr-un lanŃ (cu armături de protecŃie, atunci când este cazul), Ńinând seama de tensiunile de Ńinere pentru izolaŃiile autoregeneratoare specifice domeniului de tensiuni în care se încadrează linia (indicate în tabelele 5.2 şi 5.3), se determină cu relaŃia:
nŃ = 1,1⋅ nŃl ( 5.1 )
unde:
nŃl este numărul de izolatoare determinat, rezultat din probe de laborator, necesar într-un
lanŃ, pentru a se asigura tensiunile de Ńinere, în conformitate cu tabelele 5.3 şi 5.4
(vezi şi tabelele din anexa 2);
1,1 - coeficient de siguranŃă, care Ńine seama de deteriorarea unor izolatoare din lanŃ;
pentru lanŃurile formate din izolatoare tijă nestrăpungibile se consideră un
coeficient de siguranŃă egal cu 1.
În cazul în care se dispune de date privind tensiunile de Ńinere ale lanŃurilor de izolatoare (rezultate din probe), nŃ se obŃine înmulŃind numărul de izolatoare corespunzător tensiunii de Ńinere, normate pentru reŃeaua respectivă, cu coeficientul de siguranŃă menŃionat mai sus.
Numărul de izolatoare np din lanŃ, Ńinând seama de comportarea lanŃului în condiŃii de poluare, se determină cu relaŃia:
( 5.2 )
unde:
λc este lungimea liniei de fugă specifică, indicată pentru zona de poluare prin care trece
linia (tabelul 5.5);
L - lungimea liniei de fugă a unui izolator, în cm;
Us - tensiunea cea mai ridicată a reŃelei, în kV.
Numărul de izolatoare dintr-un lanŃ, N, rezultă considerând valoarea cea mai mare a numărului de izolatoare, calculate cu relaŃiile de mai sus:
N = max (nŃ , np) ( 5.3 )
Dacă prin calcule se obŃine np mult mai mare (mai mult de 20-25%) decât nŃ, rezultă că izolatoarele respective nu corespund zonei de poluare prin care trece linia şi trebuie înlocuite cu izolatoare cu lungimea liniei de fugă mărită.
În timpul exploatării se poate funcŃiona cu până la 15% din numărul N de izolatoare deteriorate din lanŃul de izolatoare, respectându-se prevederile PE 127/1983.
Tabelul 5.5
Lungimea liniei de fugă specifică (cm/kV)
Nivel de poluare
Linia de fugă specifică nominală minimă (cm/kV)
I Slab 1,6 II Mediu 2,0 III Puternic 2,5 IV Foarte puternic 3,1
Note: 1.- Tabelul se referă la toate tipurile de izolatoare de exterior din ceramică şi din sticlă, situate
între faze şi pământ, iar valorile reprezintă raportul dintre linia de fugă măsurată între fază
şi pământ şi valoarea efectivă a tensiunii cea mai ridicată a reŃelei. În cazul izolatoarelor
situate între faze (de exemplu distanŃiere între faze) valorile liniei de fugă specifice
minime de multiplică cu (în cazul reŃelelor trifazate).
2.- În cazuri excepŃionale de poluare excesivă, o linie de fugă specifică de 3,1 cm/kV poate
fi insuficientă. În baza experienŃei de exploatare şi/sau a încercărilor de laborator, se poate
utiliza o valoare a liniei de fugă specifice mai mare sau poate fi avută în vedere spălarea
sau ungerea izolaŃiei (a se vedea şi pct. 5.1.4.4).
3.- Valorile din tabel pot fi utilizate ca valori minimale şi în cazul izolatoarelor de exterior
compozite dacă în standardele CEI (EN) nu sunt specificate valori specifice acestor tipuri
de izolatoare.
5.1.3.2.- Stabilirea intervalelor minime de izolare între conductoarele active şi părŃile metalice ale stâlpilor legate la pământ se face în condiŃii impuse de :
a) tensiunea cea mai ridicată a reŃelei Us;
b) solicitările produse de supratensiunile de comutaŃie (supratensiuni cu front lent);
c) solicitările produse de supratensiunile de trăsnet (supratensiuni cu front rapid).
Intervalele minime de izolare în cazul în care conductoarele active sunt susŃinute de lanŃuri de izolatoare ce pot devia sub acŃiunea vântului se aleg astfel încât să nu fie mai mici decât următoarele intervale minime:
a) S1 - determinat din condiŃii de funcŃionare normală la tensiunea cea mai ridicată a
reŃelei, lanŃul de izolatoare fiind supus acŃiunii vântului maxim (VM - valoarea
maximă a vitezei vântului), considerat pentru regiunea respectivă;
b) S1c - determinat de solicitările produse de supratensiunile de comutaŃie, lanŃul de
izolatoare fiind supus acŃiunii unui vânt având viteza egală cu 40% din viteza
vântului maxim considerat pentru regiunea respectivă;
c) S1a - determinat de solicitările produse de supratensiunile de trăsnet, lanŃul de
izolatoare fiind supus acŃiunii unui vânt având viteza de 10 m/s.
Se consideră că vântul acŃionează perpendicular pe conductoarele active.
Pentru lanŃurile în V dimensionarea intervalelor minime de izolare se face numai din condiŃii impuse de solicitările produse de supratensiunile de comutaŃie şi de trăsnet, această dimensionare fiind acoperitoare şi pentru celelalte condiŃii precizate mai sus.
a) Pentru determinarea intervalului S1 se calculează valoarea tensiunii de străpungere a acestui interval, cu relaŃia:
(5.4 )
unde:
Us este valoarea efectivă a tensiunii celei mai ridicate a reŃelei, între faze;
Kσ - coeficientul de corecŃie care Ńine seama de caracterul statistic al descărcărilor,
fiind considerat în calcule egal cu 0,85;
δ/K - coeficientul de corecŃie care ia în considerare abaterea valorilor densităŃii şi
umidităŃii aerului faŃă de valorile indicate în norme; acest coeficient este 0,89
pentru altitudini până la 500 m şi 0,84 pentru altitudini de la 500 la 1000 m.
Cu valoarea calculată U1 se determină mărimea intervalului de izolare S1 între un conductor activ şi stâlp utilizând curbele trasate în figura 5.1.
De asemenea, intervalul S1 (în metri) se poate determina şi cu relaŃia:
( 5.5 )
unde:
Us este valoarea efectivă a tensiunii celei mai ridicate a reŃelei între faze, în kV;
0,88 - coeficientul de corecŃie, care Ńine seama de caracterul statistic al descărcărilor,
egal cu raportul dintre UŃ şi Umed , după cum urmează:
UŃ = Umed - 4σ = 0,88 Umed ;
σ = 0,03 Umed , unde:
UŃ = tensiunea de Ńinere a intervalului, în kV;
Umed = tensiunea medie de amorsare a intervalului, în kV;
σ = valoarea medie a abaterii.
Notă: Se precizează ca riscul de amorsare a intervalului S1 astfel determinat este neglijabil, oricare ar fi durata de aplicare a tensiunii.
Ka - coeficientul de corecŃie, care ia în considerare abaterea valorii densităŃii aerului cu altitudinea (Ka = 1 la nivelul mării; Ka se reduce cu 0,5 % pentru fiecare 100 m de
altitudine);
K1 - coeficientul de formă a intervalului - coeficientul de corecŃie, care ia în consideraŃie
geometria intervalului, forma şi dimensiunile electrozilor între care se produce
descărcarea (valorile coeficientului K1 pentru configuraŃiile geometrice cele mai
întâlnite în practică sunt prezentate în tabelul 5.6).
b) Pentru determinarea intervalului S1c se calculează valoarea tensiunii de străpungere a acestui interval cu relaŃia:
(5.6 )
unde:
Kc este factorul de supratensiune fază-pământ, indicat în tabelul 5.1.
Cu valoarea tensiunii U1c se determină mărimea intervalului de izolare S1c între un conductor activ şi stâlp, utilizând curbele trasate în figura 5.1.
m
Fig. 5.1.- Curbele tensiunii de descărcare a intervalelor în aer pe LEA.
S
1.- Vîrf - vîrf
S
2.- Vîrf - placă
3.- Conductor - stâlp
S
S
4.- Conductor - pământ
S
5.- Conductor - tijă la sol
S
Factori de formă ai intervalelor
Tipul intervalului
K1 K2 K3
Interval inel de gardă-stâlp în cazul unui lanŃ (simplu sau în V) sub consolă
1,40
1,25
550
Interval inel de gardă - stâlp în cazul unui lanŃ (simplu sau în V) în interiorul unei ferestre a stâlpului
1,30
1,20
550
Interval conductor-sol
1,45
1,35
550
Interval conductor-obiect
legat
la pământ (vehicul, clădire,
etc)
1,30
1,10
550
Interval tijă-plan
1,20
1,00
480
Conductor-conductor
-
1,50
550
Inel de gardă-
inel de gardă - 1,60 550
S2
S1
S2
S1
S2
S1
S3
S2
S1
S3
S
S
h
S
S
S
Tabelul 5.6
De asemenea, intervalul S1c , în m, se poate determina şi cu relaŃia:
, (5.7 )
unde:
0,88 este un coeficient de corecŃie, care Ńine seama de caracterul statistic al descărcărilor
la impuls de comutaŃie, egal cu raportul dintre UŃc şi U50% , după cum urmează:
UŃc = U50% - 2,5 σC = 0,88 U50% ;
U50% este tensiunea de 50 % amorsări, în kV;
σC = 0,05 ⋅ U50% este valoarea medie a abaterii;
UŃc - tensiunea de Ńinere a intervalului la impuls de comutaŃie, în kV.
Notă: Se apreciază că probabilitatea de amorsare a intervalului S1c , astfel determinat, este
mai mică de 1%. CorelaŃia între amplitudinea undei şi probabilitatea de amorsare la supratensiuni de comutaŃie este:
Amplitidinea undei: Probabilitatea de amorsare:
U50% - σ 0,16
U50% - 1,5σ 0,17
U50% - 2σ 0,02
U50% - 2,5σ 0,01
U50% - 3σ < 0,002
K2 - coeficientul de formă a intervalului (valorile coeficientului K2 pentru configuraŃiile
geometrice cele mai întâlnite în practică sunt prezentate în tabelul 5.6);
Ka - are aceleaşi semnificaŃie şi mod de determinare cu cele prezentate mai înainte.
Aceste metodologii pentru stabilirea mărimii intervalului S1c au caracter determinist şi se aplică liniilor electrice aeriene cu tensiunea nominală ≤ 245 kV.
În cazul liniilor electrice aeriene cu tensiuni nominale > 245 kV se poate utiliza această metodă deterministă sau, în cazul în care se dispune de date statistice suficiente privind Ńinerea izolaŃiei şi amplitudinea supratensiunilor de comutaŃie, se utilizează metodologia statistică prezentată în anexa 1.
c) Pentru determinarea intervalului S1a în cazul solicitărilor la supratensiuni de trăsnet, se consideră tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet a lanŃului de izolatoare stabilită la pct. 5.1.3.1. şi, corespunzător, tensiunea de 50% conturnări la impuls de trăsnet a lanŃului de izolatoare.
În condiŃiile în care nu se dispune de date din prospecte sau încercări privind tensiunea de 50% conturnări a lanŃului, pentru stabilirea acestei tensiuni se utilizează relaŃia:
U50% = UŃ / (1-1,3⋅σ) ( 5.8 )
unde:
UŃ este tensiunea nominală de Ńinere a izolaŃiei;
U50% - tensiunea de 50% conturnări;
σ - valoarea medie a abaterii, egală cu 0,06.
În cazul în care există date de laborator, σ poate avea o valoare mai mică (de exemplu, EdF utilizează pentru σ o valoare egală cu 0,03).
În cazul în care tensiunea de Ńinere a lanŃurilor de izolatoare UŃ (şi respectiv U50%) este mult mai mare (10-15%) decât valoarea normală a tensiunii de Ńinere corespunzătoare reŃelei pentru care este construită LEA şi nu se admite ca descărcările să se producă între părŃile sub tensiune şi elemente ale stâlpului, în scopul micşorării dimensiunilor stâlpilor LEA şi a coridoarelor de trecere ale acestora, se pot utiliza eclatoare pe lanŃurile de izolatoare, pentru aducerea tensiunii de Ńinere ale lanŃurilor de izolatoare la valorile normate. În acest fel se reduc distanŃele între conductoarele active ale LEA şi părŃile metalice ale stâlpilor, putându-se realiza LEA compactizarea cu gabarite şi greutăŃi mai reduse.
Având determinată tensiunea de 50% conturnări a lanŃului de izolatoare, se determină mărimea intervalului S1a din figura 5.2, utilizându-se curbele pentru polaritatea pozitivă.
De asemenea, intervalului S1a, în m, se poate determina şi cu relaŃia:
S1a = U50% / K3 , (5.9)
unde:
K3 este coeficientul de formă a intervalului (valorile coeficientului K3 pentru configuraŃiile
geometrice cele mai întâlnite în practică sunt prezentate în tabelul 5.6).
Se precizează că la proiectarea unei linii electrice aeriene se va adopta acel interval între conductoarele active şi părŃile metalice ale stâlpilor legate la pământ, care respectă simultan cele trei condiŃii prezentate mai sus.
Un exemplu de utilizare a metodologiei prezentate este dat în anexa 3.
Fig. 5.2.- Tensiunea de 50 % descărcări la unde de impuls 1,2/50 µs.
1.- Vârf-plan la polaritate pozitivă a tijei;
2.- Vârf-vârf la polaritate pozitivă a tijei nelegate la pământ;
3.- Vârf-vârf la polaritate negativă a tijei nelegate la pământ;
4.- Vârf-plan la polaritate negativă a tijei.
5.1.3.3.- Stabilirea distanŃelor dintre fazele liniei se face în urma corelării:
a) distanŃelor dintre conductoarele active şi părŃile metalice ale stâlpilor, legate la pământ, determinate mai sus (pct. 5.1.3.2);
b) intervalelor minime de izolare între fazele liniei aflate sub tensiune (conform
metodologiei prezentate la pct. 5.1.3.2); în tabelele 5.1, 5.5 şi 5.6 sunt prezentate
elementele necesare pentru calculul intervalelor minime de izolare între fazele liniei;
c) construcŃiei fazei şi distanŃelor impuse pentru ca valoarea intensităŃii câmpului electric la suprafaŃa conductoarelor pe faza mediană să nu depăşească valoarea de 0,9 E0
(E0 fiind intensitatea critică de apariŃie a fenomenului corona). Valoarea intensităŃii
câmpului electric la suprafaŃa conductoarelor pe faza mediană şi valoarea intensităŃii
critice de apariŃie a fenomenului corona (necesare de determinat numai pentru liniile de
400 şi 750 kV) se calculează conform metodologiei prezentate în PE 151/1986.
5.1.3.4.- Stabilirea distanŃelor pe verticală între conductoarele active şi conductoarele de protecŃie, fără considerarea devierii acestora prin vânt, se face considerând că această distanŃă nu trebuie să fie mai mică decât cea rezultată din figura 5.3, în funcŃie de lungimea deschiderii, chiar dacă acestea nu sunt în plan vertical.
Fig. 5.3.- VariaŃia distanŃei minime între conductorul de protecŃie şi conductorul activ
cel mai apropiat în mijlocul deschiderii funcŃie de lungimea deschiderii.
5.1.3.5.- Stabilirea distanŃelor minime admisibile între conductoarele active şi pământ se face Ńinând seama de:
a) tensiunile nominale de Ńinere la impuls de trăsnet (pentru domeniul de tensiuni cu
Us ≤ 245 kV) sau de comutaŃie (pentru domeniul de tensiuni cu Us > 245 kV) a lanŃului de
izolatoare ales (pct. 5.1.3.1) şi tensiunile de 50% conturnări, stabilite conform indicaŃiilor
date la pct. 5.1.3.2;
b) valoarea admisă a intensităŃii câmpului electric la 1,8 m de deasupra solului.
a) Având determinate tensiunile de 50% conturnări la impuls de trăsnet şi de comutaŃie se stabileşte distanŃa minimă admisibilă între conductoarele active şi pământ, pentru evitarea străpungerii spaŃiului respectiv:
- fie utilizând dependenŃa dată de figura 5.4;
- fie utilizând relaŃiile prezentate la pct. 5.1.3.2, unde coeficienŃii de formă a intervalului
sunt prezentaŃi în tabelul 5.6.
b) Valoarea intensităŃii câmpului electric la 1,8 m de suprafaŃa solului nu trebuie să depăşească:
- 12,5 kV/m pentru zonele cu circulaŃie redusă;
- 10 kV/m pentru zonele cu circulaŃie intensă.
Avându-se în vedere caracteristicile constructive şi electrice uzuale ale liniilor electrice aeriene, valoarea intensităŃii câmpului electric la 1,8 m de suprafaŃa solului trebuie calculată numai pentru linii de 750 kV. Calculul se efectuează conform metodologiei prezentate în PE 151/1986.
5.1.3.6.- De regulă, liniile electrice aeriene de 750 kV nu se construiesc în zonele cu niveluri de poluare III şi IV.
5.1.3.7.- DistanŃele prezentate la pct. 5.1.3.2 ÷ 5.1.3.5 sunt distanŃe minime de izolare, care pot fi mărite conform cerinŃelor normativului PE 104/1993.
5.1.3.8.- Caracteristicile electrice ale izolaŃiei liniilor pe stâlpi de beton armat nu se deosebesc de caracteristicile electrice ale izolaŃiei liniilor pe stâlpi metalici.
Fig. 5.4.- DependenŃa tensiunii de străpungerii la impuls între conductorul
activ şi pământ funcŃie de distanŃa de izolare.
5.1.4.- Alegerea izolaŃiei externe a instalaŃiilor electrice
5.1.4.1.- Alegerea izolaŃiei externe a instalaŃiilor electroenergetice se face în funcŃie de tensiunile nominale de Ńinere (tabelele 5.2, 5.3 şi 5.4) şi de lungimea liniei de fugă specifică minimă (tabelul 5.5) (a se vedea şi capitolul XIII).
5.1.4.2.- Lungimea liniei de fugă specifică a lanŃurilor de izolatoare pentru susŃinerea conductoarelor flexibile din instalaŃiile de exterior (bare colectoare, bare de transfer, supratraversări), din condiŃii de siguranŃă, poate fi cu 10% mai mare decât valorile indicate în tabelul 5.5.
5.1.4.3.- Pentru bornele transformatoarelor sau autotransformatoarelor se pot adopta izolatoare cu lungimea liniei de fugă specifică minimă cu 30% mai mică decât valorile indicate în tabelul 5.5.
5.1.4.4.- Prin tratarea izolaŃiei externe cu unsori protectoare se realizează o îmbunătăŃire a proprietăŃilor antipoluante care, se apreciază, că echivalează cu o mărire a lungimii liniei de fugă cu aproximativ 50%.
5.2. Coordonarea izolaŃiei
5.2.1.- Coordonarea izolaŃiei echipamentelor din reŃelele electrice se va efectua în conformitate cu prevederile SR CEI 60071-1:1996 şi SR EN 60071-2:1999, avându-se în vedere următoarele principii:
a) În cazul reŃelelor electrice având tensiunea cea mai ridicată cuprinsă în domeniul I de
tensiuni 1 kV ≤ Us ≤ 245 kV, coordonarea izolaŃiei se face utilizându-se metoda
convenŃională, urmărindu-se corelarea nivelurilor nominale de Ńinere a izolaŃiei
echipamentelor cu nivelurile de protecŃie în raport cu supratensiunile cu front rapid.
b) În cazul reŃelelor având tensiunea cea mai ridicată Us > 245 kV, coordonarea izolaŃiei se
face utilizând metoda convenŃională sau statistică, urmărindu-se corelarea nivelurilor
nominale de Ńinere a izolaŃiei echipamentelor cu nivelurile de protecŃie în raport cu
supratensiunile cu front lent şi supratensiunile cu front rapid. TendinŃa mondială este de a
se utiliza metoda statistică de coordonare a izolaŃiei.
Alegere nivelului de izolaŃie în cazul reŃelei de 420 kV, în cazul utilizării metodei statistice, se va face prin verificarea condiŃiei ca riscul de defect la comutaŃie între fază şi pământ să fie mai mic de 10-4.
5.2.2.- Principiile de coordonare a izolaŃiei între faze în instalaŃiile de 110÷750 kV sunt următoarele:
a) În staŃiile de 110 kV şi 220 kV nivelurile nominale de izolaŃie între faze sunt definite prin tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet şi tensiunea nominală de Ńinere de scurtă durată la tensiunea de frecvenŃă industrială, alegerea nivelului de izolaŃie se face astfel ca nivelul nominal de izolaŃie între faze să fie cel puŃin egal cu cel al izolaŃiei fază-pământ, valori indicate în tabelul 5.2.
Ori de câte ori se fac modificări în instalaŃii, care conduc la schimbarea intervalelor între faze, se va verifica condiŃia ca riscul de defect la comutaŃie între faze să fie mai mic sau cel mult egal cu riscul de defect la comutaŃie al izolaŃiei fază-pământ, stabilit conform metodologiei din anexa 1.
b) În staŃiile de 400 kV şi 750 kV, nivelurile nominale de izolaŃie între faze sunt definite prin tensiunea nominală de Ńinere la impuls de comutaŃie între faze (tabelul 5.3), iar alegerea nivelului de izolaŃie se face prin verificarea condiŃiei ca riscul de defect la comutaŃie între faze să fie mai mic de 10-4 şi cel mult egal cu cel al intervalului fază-pământ.
5.2.3.- Nivelurile nominale de Ńinere ale izolaŃiei recomandate în România sunt în conformitate cu standardul SR CEI 60071-1:1996 şi sunt prezentate în tabelele 5.2, 5.3 şi 5.4.
Notă: În funcŃie de performanŃele descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă, utilizate pentru protecŃia
instalaŃiilor, se pot alege echipamente cu niveluri de Ńinere a izolaŃiei mai coborâte, în
conformitate cu standardul SR CEI 60071-1:1996.
În tabelul 5.2, pentru fiecare valoare de tensiune nominală de Ńinere la încercarea de scurtă durată cu frecvenŃă industrială pentru echipamentele cu 1 kV ≤ Us ≤ 36 kV, se dau două valori nominale (lista 1 şi lista 2) pentru tensiunea de Ńinere la impuls de trănet, corespunzătoare fiecărei valori a tensiunii celei mai ridicate pentru echipament.
Alegerea valorilor din lista 1 sau lista 2 se va face Ńinând seama de gradul de expunere la supratensiuni de trăsnet şi de comutaŃie, de modul de legare la pământ a neutrului reŃelei şi, acolo unde este cazul, de tipul dispozitivelor de protecŃie utilizate contra supratensiunilor.
Echipamentul corespunzător listei 1 poate fi utilizat în instalaŃiile de mai jos:
a) ReŃele sau instalaŃii industriale fără conexiuni cu linii electrice aeriene, în care:
- neutrul reŃelei este legat la pământ direct sau printr-o impedanŃă cu valoare mică în
raport cu aceea a unei bobine de compensare; în astfel de cazuri, în general, nu
sunt necesare nici un fel de mijloace de protecŃie contra supratensiunilor;
- neutrul reŃelei este legat la pământ printr-o bobină de compensare, iar în anumite
reŃele este echipat cu o protecŃie adecvată contra supratensiunilor, ca de exemplu în
cazul reŃelelor întinse de cabluri, în care pot fi necesare descărcătoare capabile să
asigure descărcarea capacităŃii cablurilor.
b) În reŃele sau instalaŃii industriale racordate la liniile aeriene numai prin transformatoare şi în care capacitatea faŃă de pământ a cablurilor legate la bornele de joasă tensiune
ale transformatorului este cel puŃin de 0,05 µF pe fază. Dacă capacitatea faŃă de pământ a cablurilor este insuficientă, se pot amplasa condensatoare suplimentare între transformator şi aparatul de comutare cât mai aproape de bornele transformatorului, astfel încât capacitatea totală faŃă de pământ a cablurilor şi condensatoarelor să fie de minim 0,05 µF pe fază. Acesta are loc în cazurile în care:
- neutrul reŃelei este legat la pământ fie direct, fie printr-o impedanŃă cu valoare mică
în raport cu cea a unei bobine de compensare; în acest caz, se recomandă protecŃia
prin descărcătoare cu rezistenŃă variabilă;
- neutrul reŃelei este legat la pământ printr-o bobină de compensare şi unde se
asigură cu descărcătoare cu rezistenŃă variabilă o protecŃie adecvată contra
supratensiunilor.
c) În reŃele şi instalaŃii industriale legate direct la liniile aeriene în care:
- neutru reŃelei este legat la pământ fie direct, fie printr-o impedanŃă cu valoare mică
în raport cu cea a unei bobine de compensare şi în care se utilizează o protecŃie
corespunzătoare contra supratensiunilor prin descărcătoare cu rezistenŃă variabilă;
- neutrul reŃelei este legat la pământ printr-o bobină de compensare şi în care se
asigură o protecŃie adecvată contra supratensiunilor, prin descărcătoare cu
rezistenŃă variabilă.
În toate celelalte cazuri şi oriunde se impune un grad înalt de siguranŃă în funcŃionare, se vor utiliza echipamente corespunzătoare listei 2 din tabelul 5.2.
În tabelul 5.3 se prezintă valorile nivelurilor nominale de Ńinere ale izolaŃiei pentru echipament de 400 kV şi 750 kV, alese din SR CEI 60071-1:1996, pentru a corespunde unor scheme de protecŃie optime din punct de vedere tehnico-economic.
5.2.4.- Nivelurile de protecŃie asigurate de descărcătoarele cu rezistenŃă variabilă depind atât de performanŃele acestora, cât şi de distanŃa care separă elementul de protejat faŃă de descărcător, amplasarea acestuia în amonte sau în aval de aparatul de protejat, caracteristicile liniei, configuraŃia staŃiei şi panta undei incidente.
În particular, cel mai bine este ca descărcătorul să se monteze fie pe cuva transformatorului, fie să se racordeze la borna de înaltă tensiune a trasformatorului printr-o legătură cât mai scurtă posibil. De asemenea, descărcătoarele trebuie plasate în imediata apropiere a extremităŃii cablurilor, atunci când este necesară o astfel de protecŃie, iar conexiunile de la descărcător la conductoarele de fază, pe de o parte, şi la mantaua cablului, pe de altă parte, să fie cât mai scurte posibil.
În cazul amplasării descărcătoarelor în apropierea echipamentului pe care-l protejează, se recomandă următoarele valori ale coeficientului de siguranŃă (raportul între tensiunea de Ńinere a echipamentului şi nivelul de protecŃie asigurat de descărcător):
a) Domeniul de tensiuni 1 kV ≤ Us < 52 kV : pentru echipamentul din lista 1 se utilizează un coeficient de siguranŃă de 1,4 între nivelul de Ńinere la impuls de trăsnet al aparatului de protejat şi nivelul de protecŃie la impuls de trăsnet al descărcătorului. Pentru echipamentul din lista 2, în anumite cazuri, se admit valori mai scăzute, până la 1,2.
b) Domeniul de tensiuni 52 kV ≤ Us ≤ 245 kV : se aleg, în general, coeficienŃi de siguranŃă de cel puŃin 1,2 pentru supratensiuni cu front rapid.
c) Domeniul de tensiuni Us > 245 kV : se aleg, în general, coeficienŃi de siguranŃă de cel puŃin 1,15 pentru supratensiunile cu front lent şi de 1,2 pentru supratensiunile cu front rapid.
5.2.5.- În cazul coordonării izolaŃiei din punctul de vedere al supratensiunilor cu front rapid trebuie stabilit numărul aparatelor de protecŃie şi locul de amplasare, astfel încât tot echipamentul să fie cuprins în zona de protecŃie a aparatajului de protecŃie.
5.2.6.- În cazul coordonării izolaŃiei din punctul de vedere al supratensiunilor cu front lent trebuie să se studieze:
a) comportarea echipamentului de comutaŃie pentru evitarea apariŃiei unor factori de supratensiuni mai mari de 2,5 pentru tensiuni până la 400 kV inclusiv şi 2,1 pentru reŃeaua de 750 kV;
b) posibilitatea descărcătoarelor de a limita supratensiunile şi de a disipa energia supratensiunilor de comutaŃie;
c) realizarea coordonării izolaŃiei instalaŃiilor de 400 kV în raport cu supratensiunile cu front lent şi schemele de protecŃie a staŃiilor, astfel încât la valoarea de calcul a supratensiunii statistice de 2,2 u.r. riscul de defect la comutaŃie în staŃie să nu depăşească valoarea limită admisă 10-4.
5.2.7.- Din punctul de vedere al coordonării izolaŃiei la supratensiuni cu front rapid şi supratensiuni cu front lent, măsurile adoptate în vederea combaterii avariilor datorate poluării, şi anume:
- creşterea lungimii liniei de fugă specifică a aparatajului din staŃii, prin utilizarea izolatoarelor
speciale;
- ungerea suprafeŃei izolatoarelor cu unsori protectoare,
nu influenŃează nivelul nominal de Ńinere al izolaŃiei la impuls de tensiune de trăsnet şi la impuls de tensiune de comutaŃie.
5.2.8.- Pentru coordonarea izolaŃiei liniilor electrice aeriene cu izolaŃia echipamentului din staŃie, în cazul liniilor funcŃionând temporar la o tensiune inferioară tensiunii nominale pentru care au fost construite, este necesar ca pe o lungime de 2 ÷ 3 km la intrarea liniei în staŃie să se şunteze numărul de izolatoare ce depăşesc numărul normal corespunzător treptei de tensiune la care funcŃionează temporar linia.
5.2.9.- Dacă din diverse motive (de exemplu, poluarea), pe diverse porŃiuni LEA se echipează cu lanŃuri de izolatoare, având tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet (1,2/50 µs) majorată faŃă de cea considerată la proiectarea staŃiei adiacente, în funcŃie de locul cu izolaŃie majorată şi de valoarea acestei majorări, se va proceda astfel:
a) dacă porŃiunea respectivă se află la distanŃă mai mare de 3 km de staŃie, indiferent de valoarea majorării, sau la distanŃe până la 3 km dar majoararea este mai mică de 30 %, nu este necesară adoptarea unor măsuri speciale de protecŃie a echipamentului din staŃie împotriva supratensiunilor de trăsnet;
b) dacă porŃiunea respectivă este până la 3 km şi majorarea este mai mare de 30 % este necesar să se verifice schema de protecŃie a staŃiei, în vederea asigurării unei protecŃii eficiente a întregului echipament din staŃie.
5.2.10.- Trecerile de la porŃiunile de linie cu izolaŃie întărită la porŃiunile de linie cu izolaŃie normală, menŃionate la pct. 5.2.9, se recomandă să se efectueze treptat cu câte un izolator de la o deschidere la alta.
5.2.11.- Pentru analiza comportării instalaŃiilor şi analiza schemelor de protecŃie a instalaŃiilor, care necesită un grad ridicat de siguranŃă, se recomandă verificarea schemelor de protecŃie pe baza rezultatelor probelor cu tensiuni mixte (tensiune de frecvenŃă industrială şi tensiune de impuls de trăsnet sau de comutaŃie).
5.2.12.- Valorile minime pentru distanŃele între faze, corespunzătoare nivelurilor nominale de Ńinere din tabelul 5.3, sunt indicate în normativele PE 101/1985 şi PE 151/1986.
VI. PROTECłIA LINIILOR ELECTRICE AERIENE ÎMPOTRIVA
SUPRATENSIUNILOR DE TRĂSNET
6.1. Prevederi generale privind protecŃia liniilor electrice aeriene
6.1.1.- Liniile electrice aeriene de 110 kV, 220 kV, 400 kV şi 750 kV trebuie să fie protejate pe toată lungimea lor împotriva loviturilor directe de trăsnet, prin conductoare de protecŃie.
Liniile electrice aeriene de 3 ÷ 35 kV nu trebuie să se protejeze în mod special împotriva loviturilor directe de trăsnet.
6.1.2.- Nu trebuie utilizate conductoare de protecŃie la liniile electrice aeriene de 110 kV, 220 kV şi 400 kV în următoarele cazuri:
a) în sectoarele cu depuneri intense de chiciură, în care montarea conductoarelor de
protecŃie necesită costuri mari de investiŃii, nejustificate economic;
b) în zonele în care solul are o rezistivitate mare (ρ ≥ 10 5 Ω m).
În cazul în care nu se pot utiliza conductoare de protecŃie din motivele precizate la pct. a şi b de mai sus, se va analiza tehnic şi economic necesitatea şi oportunitatea utilizarii pe LEA 110÷400 kV a unor soluŃii suplimentare de reducere a numărului de întreruperi în funcŃionare a LEA respective (de exemplu montarea pe linii de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici).
6.1.3.- Pentru protejarea împotriva loviturilor directe de trăsnet a conductoarelor active exterioare, unghiul de protecŃie nu trebuie să depăşească limitele:
α = 200 ÷ 300
La liniile electrice aeriene de 110 kV şi 220 kV simplu şi dublu circuit şi de 400 kV simplu circuit, unghiul de protecŃie va fi de maximum 300 pe toată lungimea liniei, dacă înălŃimea
stâlpilor nu depăşeşte 40 m. Pentru înălŃimi mai mari, unghiul de protecŃie se alege conform tabelului 6.3.
La liniile electrice aeriene de 750 kV simplu circuit, unghiul de protecŃie va fi de maximum 200 pe toată lungimea liniei.
La liniile electrice aeriene de 400 kV dublu circuit, unghiul de protecŃie va fi de maximum 200 pe toată lungimea liniei, dacă înălŃimea stâlpilor nu depăşeşte 50 m. Pentru înălŃimi mai mari, unghiul de protecŃie se alege conform tabelului 6.3.
Pentru stâlpii pe care este necesar să se monteze două conductoare de protecŃie aşezate în plan orizontal, distanŃa pe verticală între conductoarele de protecŃie şi conductorul activ mijlociu trebuie să fie de minimum a/4, unde a este distanŃa pe orizontală între conductoarele de protecŃie.
Unghiul de protecŃie la intrările liniilor electrice aeriene în staŃii electrice este reglementat la pct. 7.2.23.
6.1.4.- a) La liniile electrice aeriene de 110 kV, 220 kV şi 400 kV conductoarele de protecŃie se leagă la pământ la fiecare stâlp şi la prizele de pământ ale staŃiilor de la capetele liniei electrice respective (legătura se poate realiza prin elementele conductoare ale stâlpului, iar priza de legare la pământ poate fi artificială sau naturală).
b) Dacă conductoarele de protecŃie ale liniilor de 750 kV urmează să se folosească la organizarea comunicaŃiilor la înaltă frecvenŃă pentru comanda prin dispecer şi automatică, acestea trebuie să fie suspendate pe stâlp prin lanŃuri de izolatoare.
Legarea la pământ a conductoarelor de protecŃie se face în acest caz prin intermediul unor intervale de protecŃie, care şuntează lanŃurile de izolatoare.
Alegerea numărului de izolatoare din lanŃ se face în urma unui calcul tehnico-economic, Ńinând seama de modul de organizare a legăturilor de înaltă frecvenŃă şi de curenŃii de scurtcircuit ce pot să apară pe linia respectivă.
Nivelul de izolaŃie al lanŃurilor de care se suspendă conductoarele de protecŃie trebuie stabilit astfel încât conturnarea izolaŃiei să se producă numai la supratensiuni de trăsnet şi la scurtcircuite nesimetrice, dacă numărul acestora din urmă nu este mare şi asigurarea izolaŃiei la aceşti curenŃi de scurtcircuit este raŃională din punct de vedere economic.
Dacă din condiŃiile indicate mai sus rezultă necesar un singur izolator pentru suspendarea conductoarelor de protecŃie, nu se adoptă această soluŃie, deoarece la deteriorarea izolatorului apare întreruperea legăturii de înaltă frecvenŃă.
Reglarea intervalelor de protecŃie se stabileşte coordonat cu izolaŃia lanŃurilor de izolatoare şi pentru stingerea sigură a curentului de însoŃire, după amorsarea acestuia.
6.1.5.- În cazul liniilor electrice aeriene protejate cu conductoare de protecŃie (integral sau pe porŃiuni) vor fi admise următoarele valori ale curenŃilor de protecŃie în cazul loviturii de trăsnet în stâlp:
a) 150 kA pentru linii electrice aeriene de 400 kV şi 750 kV;
b) 100 kA pentru linii electrice aeriene de 220 kV;
c) 50 kA pentru linii electrice aeriene de 110 kV;
d) 25 kA pentru linii electrice aeriene de 20 kV.
6.1.6.- Legarea la pământ a stâlpilor liniilor electrice aeriene trebuie să se realizeze conform STAS 12604/4-89 şi STAS 12604/5-90.
În funcŃie de rezistivitatea solului, rezistenŃa prizei de pământ a fiecărui stâlp la curenŃii de frecvenŃă industrială nu trebuie să depăşească valorile din tabelul 6.1.
În cazul liniilor de 750 kV, rezistenŃa prizei de pământ a fiecărui stâlp la curenŃii de frecvenŃă industrială nu trebuie să depăşească valoarea de 10 Ω.
Tabelul 6.1
RezistenŃa prizelor de pământ ale stâlpilor liniilor electrice aeriene în funcŃie
de rezistivitatea solului
Rezistivitatea solului (Ω cm) RezistenŃa maximă de legare la pământ pentru tensiunea (Ω):
U ≤ 110 kV U > 110 kV
- până la 104 inclusiv 10 101)
- peste 104 până la 5.104 inclusiv 15 10
- peste 5.104 până la 105 inclusiv 20 15
- peste 105 30 202)
Note: 1) Se recomandă adoptarea unei rezistenŃe de până la 5 Ω dacă aceasta nu impune greutăŃi
deosebite de realizare.
2) În cazuri excepŃionale, când condiŃiile impun prize costisitoare, se admite valoarea maximă
de 30 Ω.
6.1.7.- RezistenŃa de dispersie a prizei de pământ a fiecărui stâlp din beton armat sau metalic, cu conductoare de protecŃie legate la pământ, se verifică cu relaŃia:
( 6.1 )
unde:
UŃ este tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet a izolaŃiei liniei, în kVmax. ;
It - valoarea admisă a curenŃilor de trăsnet, în cazul loviturii directe de trăsnet în stâlp,
pentru a se evita apariŃia conturnărilor inverse, în kA;
k - coeficientul de cuplaj între conductorul de protecŃie şi cel mai îndepărtat conductor
activ.
Coeficientul de cuplaj k (fără considerarea fenomenului corona) între conductorul de protecŃie şi conductorul activ se poate calcula cu relaŃia:
k = lg (D′/d)/lg(2h/r) ( 6.2 )
unde:
D′ este distanŃa dintre conductorul activ şi imaginea conductorului de protecŃie faŃă de
suprafaŃa solului:
d - distanŃa dintre conductorul activ şi conductorul de protecŃie;
h - înălŃimea medie a conductorului de protecŃie faŃă de sol;
r - raza conductorului de protecŃie.
Verificarea rezistenŃei de legare la pământ se face utilizând valorile curenŃilor de protecŃie indicate la pct. 6.1.5, în cazul liniilor electrice de 110 ÷ 750 kV.
6.1.8.- Ca mijloc de reducere a numărului de declanşări ale liniilor electrice datorate supratensiunilor de trăsnet, se recomandă utilizarea reanclanşării automate rapide trifazate sau monofazate (conform normativului PE 501/1985).
6.1.9.- Pentru reducerea numărului de declanşări la lovituri de trăsnet a liniilor electrice aeriene de 110 kV cu patru circuite este necesar să se realizeze prize de legare la pământ a stâlpilor, astfel încât rezistenŃa acestora să fie de 5 ÷10 Ω.
6.2.- Prevederi specifice privind protecŃia punctelor slabe ale liniilor electrice aeriene
6.2.1.- Reducerea numărului şi a consecinŃelor avariilor provocate de supratensiunile de trăsnet se va asigura prin înlăturarea punctelor slabe cu izolaŃie redusă în raport cu izolaŃia restului liniei sau prin protejarea punctelor slabe acolo unde nu se pot înlătura.
Prin puncte slabe ale unei linii electrice aeriene se înŃeleg:
a) stâlpii supraînălŃaŃi în deschideri denivelate (locuri expuse la lovituri directe de trăsnet);
b) stâlpii de rotire a fazelor, la care se reduce distanŃa normală între conductoare;
c) traversările şi intersecŃiile de linii cu gabarite reduse faŃă de norme;
d) cablurile de energie intercalate în linii electrice aeriene;
e) stâlpii cu separator intercalaŃi în liniile electrice pe stâlpii de lemn;
f) întreruptoarele de secŃionare şi de derivaŃie, în special cele care în schema normală
funcŃionează în poziŃie deschisă;
g) porŃiunile de linii pe stâlpi din beton intercalate în linii pe stâlpi de lemn.
6.2.2.- IntersecŃiile liniilor electrice aeriene trebuie realizate astfel, încât să nu constituie puncte slabe faŃă de restul izolaŃiei.
DistanŃele minime pe verticală între conductoarele liniilor electrice aeriene ale căror trasee se intersectează (între conductoarele active sau între conductoarele active şi conductoarele de protecŃie) trebuie să fie cel puŃin egale cu cele prevăzute în normativul PE 104/1993.
În scopul realizării siguranŃei în funcŃionare pentru intersecŃiile liniilor electrice aeriene de 110÷750 kV, este necesară îndeplinirea simultană a următoarelor condiŃii:
a) liniile electrice aeriene care supratraversează să fie prevăzute cu conductor de
protecŃie;
b) rezistenŃele prizelor de legare la pământ ale stâlpilor care limitează deschiderea să fie
mai mici de 20 Ω;
c) intersecŃia să se realizeze, pe cât posibil, cât mai aproape de stâlpul liniei care
supratraversează.
În situaŃia în care nu se pot îndeplini primele două condiŃii, se recomandă ca distanŃele minime pe verticală, recomandate de PE 104/1993, să fie mărite cu 2 m.
6.2.3.- În cazul intersecŃiilor liniilor electrice aeriene cu linii de telecomunicaŃii, distanŃa pe verticală la încrucişarea lor trebuie să fie mai mare sau cel puŃin egală cu valorile prevăzute în STAS 6290-1980.
6.2.4.- ProtecŃia întreruptoarelor, ce funcŃionează deschise în regim normal, montate pe axele (pentru secŃionare) sau la derivaŃiile liniilor electrice aeriene de medie tensiune (6÷20 kV), trebuie realizată prin montarea de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe partea sursei (surselor).
6.2.5.- Pentru ca prin intercalarea unui cablu într-o linie electrică aeriană să nu se creeze puncte slabe, este necesar ca tensiunea nominală de Ńinere a izolaŃiei cablului să fie mai mare decât cea a izolaŃiei liniei aeriene.
În cazul în care tensiunea nominală de Ńinere a izolaŃiei cablului este mai mică decât tensiunea de 50% conturnări a izolaŃiei liniei electrice aeriene cu până la 40%, se va proteja izolaŃia cablului cu un set de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă montat pe una din extremităŃile cablului, când lungimea cablului intercalat este mai mică decât valoarea indicată în tabelul 6.2.
Tabelul 6.2
Lungimile cablului care asigură autoprotecŃia în schema ″linie electrică
aeriană - cablu - linie electrică aeriană″ *)
Raportul γ dintre impedanŃa caracteristică
Lungimea cablului (în m), care asigură autoprotecŃia în cazul în care:
a liniei electrice aeriene şi cea a cablului
raportul dintre tensiunea de 50% conturnări a izolaŃiei liniei şi tensiunea nominală de Ńinere a cablului este:
1 1,2 1,4 10
20
40
200
100
60
300
200
100
500
300
150
Note:*) - Parametrii de calcul pentru cabluri se vor lua din cataloagele de fabricaŃie sau din măsurători.
- Parametrii pentru linii vor fi calculaŃi Ńinându-se seama de caracteristicile geometrice şi
electrice ale acestora.
- Pentru valorile intermediare se fac interpolări.
6.2.6.- Stâlpii supraînălŃaŃi care se instalează la capetele deschiderilor pentru traversări de râuri sau defileuri, la transpuneri de faze etc., trebuie să aibă un nivel de protecŃie împotriva supratensiunilor de trăsnet cel puŃin egal cu cel al stâlpilor normali ai aceleiaşi linii. În acest scop este necesar ca stâlpii supraînălŃaŃi:
a) să se protejeze cu conductoare de protecŃie, care să asigure, în funcŃie de înălŃimea
stâlpului, unghiurile de protecŃie mai reduse decât valorile din tabelul 6.3.
b) să aibă valoarea rezisteŃelor prizelor de legare la pământ, măsurată la 50 Hz, mai mică
decât:
- 5 Ω pentru linii de 110 kV şi 220 kV la stâlpi mai înalŃi de 40 m;
- 5÷10 Ω pentru linii de 400 kV şi 750 kV la stâlpi mai înalŃi de 80 m.
Tabelul 6.3
Unghiurile de protecŃie pentru stâlpi supraînălŃaŃi
ÎnălŃimea stâlpului (în m) 40 50 60 80 100
Unghiul de protecŃie (în grade) 20÷25 15÷20 10÷15 0÷15 -10÷10
6.2.7.- Stabilirea protecŃiei stâlpilor speciali trebuie să se facă în urma unui calcul tehnico-economic, în care să se Ńină seama de condiŃiile climaterice ale regiunii prin care trece linia.
ProtecŃia stâlpilor speciali se realizează prin întărirea izolaŃiei, reducerea rezistenŃei prizei de legare la pământ faŃă de restul stâlpilor sau prin montarea de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă.
6.2.8.- Unghiul de protecŃie al conductoarelor de protecŃie în deschideri mari nu trebuie să depăşească 200 pentru a se realiza o ecranare corespunzătoare a conductoarelor active.
VII. PROTECłIA INSTALAłIILOR ELECTRICE ÎMPOTRIVA LOVITURILOR DIRECTE
DE TRĂSNET ŞI PROTECłIA ÎMPOTRIVA UNDELOR DE SUPRATENSIUNE
DE TRĂSNET CARE SE PROPAGĂ PE LINIILE ELECTRICE AERIENE
7.1. ProtecŃia instalaŃiilor electrice împotriva loviturilor directe de trăsnet
7.1.1.- InstalaŃiile exterioare având tensiuni nominale mai mici sau egale cu 20 kV (staŃii de conexiune, cabine de secŃionare sau posturi de transformare cu suprafaŃă redusă) nu se protejează special împotriva loviturilor de trăsnet.
7.1.2.- InstalaŃiile exterioare, având tensiuni mai mari de 20 kV, trebuie protejate împotriva loviturilor directe de trăsnet prin paratrăsnete verticale şi/sau orizontale, legate la centura de legare la pământ a staŃiei.
Alegerea tipului de paratrăsnet, precum şi modul de amplasare a acestora se vor face pe baza unui calcul tehnico-economic, Ńinându-se seama de:
- distanŃele dintre cadrele staŃiei;
- distanŃele între echipamente;
- înălŃimea stâlpilor;
- zonele de protecŃie asigurate de paratrăsnetele verticale şi orizontale (în conformitate cu
capitolul XII);
- cheltuielile de întreŃinere şi reparaŃii (vopsirea periodică etc).
La instalaŃiile cu tensiuni de 110 kV, 220 kV, 400 kV şi 750 kV, paratrăsnetele se montează pe cadrele instalaŃiei respective. În calculul zonelor de protecŃie se poate avea în vedere şi efectul de protecŃie al stâlpilor terminali.
Instalarea paratrăsnetelor verticale pe construcŃiile staŃiilor de 110 kV se poate efectua în funcŃie de rezistivitatea echivalentă a solului în sezonul ploios, şi anume:
- până la 1000 Ωm, indiferent de suprafaŃa conturului de legare la pământ a staŃiei;
- între 1000 şi 2000 Ωm, atunci când suprafaŃa conturului de legare la pământ a staŃiei
este egală sau mai mare de 10.000 m2.
De la suportul construcŃiei cu paratrăsnet a staŃiei de 110 kV trebuie să se asigure răspândirea curentului de trăsnet pe magistralele de legare la pământ pe cel puŃin două-trei direcŃii. În afară de aceasta, trebuie instalaŃi unul-doi electrozi verticali de 3 ÷5 m lungime, la o distanŃă de suportul pe care este instalat paratrăsnetul mai mare decât lungimea electrodului.
La instalaŃiile cu tensiuni de 25÷35 kV, paratrăsnetele verticale se montează pe cadrele instalaŃiei numai dacă tensiunea rezultată pe cadrele respective, în cazul trecerii curenŃilor de trăsnet (având valorile indicate la pct. 6.1.5) este mai mică decât tensiunea nominală de Ńinere a izolaŃiei.
Astfel, instalarea paratrăsnetelor verticale pe construcŃiile staŃiilor de până la 35 kV se poate efectua, de asemenea, în funcŃie de rezistivitatea echivalentă a solului în sezonul ploios, şi anume:
- până la 500 Ωm, indiferent de suprafaŃa conturului de legare la pământ a staŃiei;
- între 500 şi 700 Ωm, atunci când suprafaŃa conturului de legare la pământ a staŃiei este
egală sau mai mare de 10.000 m2.
De la suportul construcŃiei cu paratrăsnet trebuie să se asigure repartizarea curentului de trăsnet pe magistralele de legare la pământ pe cel puŃin trei-patru direcŃii. În afară de aceasta trebuie să se instaleze doi-trei electrozi verticali de 3÷5 lungime, la o distanŃă faŃă de suporŃii pe care este instalat paratrăsnetul mai mare decât lungimea electrodului.
LanŃurile de izolatoare de pe portalele de 35 kV cu paratrăsnete trebuie să aibă două izolatoare mai mult decât cele alese în mod normal.
DistanŃa în aer de la construcŃia staŃiei pe care a fost instalat paratrăsnetul vertical la părŃile parcurse de curent trebuie să fie mai mare decât lungimea lanŃurilor de izolatoare.
Dacă aceste condiŃii nu se pot respecta, paratrăsnetele trebuie montate pe stâlpi speciali (pct. 12.4.1).
7.1.3.- În cazul unor staŃii de transformare noi, paratrăsnetele pot fi instalate pe portalurile transformatoarelor, bobinelor de reactanŃă şi pe construcŃii ale staŃiei îndepărtate de acestea, la o distanŃă mai mică de 15 m pe calea de curent, atunci când rezistivitatea echivalentă a pământului în sezonul ploios nu este mai mare de 350 Ωm şi cu respectarea următoarelor condiŃii:
a) la toate înfăşurările transformatoarelor până la 35 kV se montează descărcătoare cu
rezistenŃă variabilă, la o distanŃă de maximum 5 m pe calea de curent;
b) este necesar să se asigure scurgerea curentului de trăsnet din paratrăsnet pe cel puŃin trei-
patru magistrale de legare la pământ;
c) pe magistralele de legare la pământ, la distanŃa de 3÷5 m de suportul paratrăsnetului,
trebuie amplasaŃi doi-trei electrozi verticali de 3÷5 m lungime;
d) la staŃiile cu tensiunea cea mai înaltă de până la 110 kV (inclusiv), în cazul amplasării
paratrăsnetelor pe portalul transformatorului, rezistenŃa de legare la pământ a acestuia
nu trebuie să depăşească 4 Ω, neŃinând seama de priza de pământ a restului staŃiei;
e) legăturile la pământ ale descărcătoarelor şi transformatoarelor la priza de pământ a staŃiei
se recomandă să se efectueze în apropiere una de alta sau să se execute astfel ca locul
de racordare a descărcătorului la priza staŃiei să se afle între punctele de legătură ale
portalului cu paratrăsnet şi ale transformatorului.
7.1.4.- DistanŃa în aer între elementele legate la pământ şi elementele aflate sub tensiune ale instalaŃiei trebuie să fie mai mare decât distanŃa la care s-ar produce străpungerea, la o tensiune considerată egală cel mult cu tensiunea de conturnare a lanŃurilor de izolatoare.
7.1.5.- ProtecŃia împotriva loviturilor directe de trăsnet a clădirilor de pe teritoriul staŃiilor şi centralelor electrice trebuie să se realizeze cu paratrăsnete orizontale sau verticale, cu condiŃia ca zonele de protecŃie ale acestora să satisfacă cerinŃele de protecŃie impuse de normativ.
ProtecŃia clădirilor de pe teritoriul staŃiilor şi centralelor electrice împotriva loviturilor directe de trăsnet nu este necesară, dacă aceste clădiri intră în zona de protecŃie a altor instalaŃii situate în apropiere (de exemplu, coşuri de fum etc.).
Toate elementele componente ale instalaŃiilor de paratrăsnete (elemente de captare, coborâre, legare la pământ, racord la părŃile metalice ale clădirilor, suporturi de susŃinere sau de fixare etc.) se vor executa conform normativului pentru proiectarea şi executarea instalaŃiilor de paratrăsnet pentru construcŃii (I 20/2000).
7.1.6.- ProtecŃia împotriva loviturilor directe de trăsnet este obligatorie pentru construcŃiile înalte din incinta centralelor şi staŃiilor electrice (coşuri de fum, castele de apă etc.), pentru rezervoarele ce conŃin substanŃe combustibile şi pentru clădiri în care sunt depozitate cantităŃi mari de materiale combustibile.
Dispozitivele de captare, de coborâre şi prizele de legare la pământ se vor monta direct pe aceste instalaŃii, conform normativului pentru proiectarea şi executarea construcŃiilor din punctul de vedere al prevenirii incendiilor (NPSI) şi normativului pentru proiectarea şi executarea instalaŃiilor de paratrăsnet pentru construcŃii (I 20/2000).
7.2.- ProtecŃia instalaŃiilor electrice împotriva undelor de supratensiune de trăsnet,
care se propagă pe liniile electrice aeriene
A. CerinŃe impuse la alegerea schemei de protecŃie
7.2.1.- La alegerea unei scheme de protecŃie a unei instalaŃii electrice împotriva undelor de supratensiune de trăsnet, care se propagă de pe linia electrică, trebuie respectate condiŃiile de coordonare a izolaŃiei (conform capitolului V).
Schemele de protecŃie ale staŃiilor trebuie să cuprindă măsuri de protecŃie de bază şi măsuri de protecŃie suplimentare pe liniile electrice aeriene, la intrarea acestora în staŃii.
a) ProtecŃia de bază se realizează cu descărcătoare cu rezistenŃă variabilă. ProtecŃia de bază trebuie să asigure protejarea integrală a echipamentului din instalaŃie, în cazul întreruptorului de linie închis, împotriva undelor de supratensiune de trăsnet, care se propagă de pe linie în staŃie, ca urmare a loviturilor de trăsnet în linie.
b) ProtecŃii suplimentare pentru intrările liniilor electrice aeriene se realizează prin:
- montarea conductoarelor de protecŃie;
- montarea de paratrăsnete la intrarea în staŃie;
- montarea de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă.
Alegerea acestor măsuri este determinată de tensiunea nominală a reŃelei, importanŃa şi regimurile de funcŃionare ale instalaŃiei ce trebuie protejată, precum şi de indicele cronokeraunic al zonei în care este amplasată instalaŃia.
7.2.2.- Pentru instalaŃiile electrice cu tensiuni nominale până la 400 kV, inclusiv, la amplasarea descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă din condiŃii de supratensiuni de trăsnet, trebuie să se asigure în regimurile normale de funcŃionare ale instalaŃiei o marjă de siguranŃă de 20 %, ceea ce înseamnă că trebuie să se respecte la bornele fiecărui echipament din staŃie următoarea condiŃie: amplitudinea maximă a supratensiunilor de trăsnet de la bornele acestuia, multiplicată cu factorul convenŃional de siguranŃă γa = 1,2 la supratensiuni de trăsnet, trebuie să fie mai mică sau cel mult egală cu tensiunea nominală de Ńinere a echipamentului la impuls de tensiune de trăsnet (1,2/50 µs). Pentru celelalte regimuri de funcŃionare ale instalaŃiilor se poate admite o marjă de siguranŃă cuprinsă între 10÷20%.
Pentru staŃiile de 750 kV, marja de siguranŃă în regimurile normale de funcŃionare ale instalaŃiei este de 10%. Pentru celelalte regimuri de funcŃionare ale instalaŃiilor se poate admite în cazul acestor staŃii o marjă de siguranŃă cuprinsă între 5÷10%.
7.2.3.- Pentru stabilirea schemelor de protecŃie la instalaŃiile electrice cu tensiuni nominale de 110÷750 kV împotriva supratensiunilor de trăsnet, se va utiliza un program de calcul specializat.
Amplasarea mijloacelor de protecŃie se va face astfel încât să se respecte condiŃiile de coordonare a izolaŃiei specificate în pct. 7.2.2.
Pentru stabilirea schemelor de protecŃie la instalaŃiile electrice cu tensiuni nominale până la 35 kV, inclusiv, se va utiliza un program de calcul specializat, fie se vor avea în vedere prevederile din pct. 7.2.7 ÷ 7.2.16 din cadrul prezentului capitol, referitoare la protecŃia posturilor de transformare şi a instalaŃiilor electrice cu tensiuni nominale până la 35 kV, inclusiv.
Nu se vor utiliza formule simplificate/orientative de calcul, deoarece acestea pot conduce la erori deosebit de mari.
7.2.4.- ProtecŃia echipamentului din celula de linie, cuprins între polul întreruptorului de linie şi linie, în ipoteza întreruptorului de linie deschis, trebuie să se realizeze cu descărcătoare cu rezistenŃă variabilă în cazul liniilor electrice aeriene de 110 kV şi 220 kV cu dublă alimentare care funcŃionează timp îndelungat deconectate la unul din capete.
7.2.5.- ProtecŃia autotransformatorului contra undelor de supratensiune trebuie să se realizeze prin montarea descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă, fără aparate de comutaŃie la bornele fiecărei înfăşurări (figura 7.1).
Alegerea caracteristicilor descărcătoarelor trebuie să se facă cu relaŃiile:
; ( 7.1 )
; ( 7.2 )
unde: Uînc.MT , Uînc.IT sunt tensiunile de încercare la impuls de tensiune de trăsnet, atât pentru
izolaŃia internă, cât şi pentru izolaŃia externă a înfăşurărilor de medie
tensiune (MT) şi de înaltă tensiune (IT);
kIM , kMI - coeficienŃi de transmitere ai supratensiunilor din înfăşurarea de înaltă
tensiune în înfăşurarea de medie tensiune (kIM), respectiv din înfăşurarea
de medie tensiune în înfăşurarea de înaltă tensiune (kMI);
Urez.IT , Urez.MT - tensiunile reziduale nominale pe descărcătoare DRV1 şi, respectiv, DRV2
UfIT , UfMT - tensiunile de fază la înaltă tensiune şi, respectiv, la medie tensiune;
k - raportul de transformare definit de relaŃia:
k = UfIT / UfMT ( 7.3 )
Notă: 1) Semnele + sau - se aleg în funcŃie de semnul expresiei din paranteza rotundă, în aşa fel ca
valoarea membrului drept să fie minimă.
2) Simbolurile IT, MT, JT sunt definite în raport cu tensiunile înfăşurărilor transformatorului şi
nu în raport cu tensiunile convenŃionale ale reŃelei.
3) CoeficienŃii de transmitere şi supratensiunilor kIM şi respectiv, kMI se indică de către
constructorul de echipament şi se pot determina experimental.
Montarea descărcătoarelor pe partea de joasă tensiune este necesară atunci când:
UŃJT ≤ kT1 ⋅ UŃIT şi UŃJT ≤ kT2 ⋅ UŃMT , ( 7.4 )
unde: UŃ este tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet a izolaŃiei înfăşurării respective;
kT1 şi kT2 - rapoartele tensiunilor de încercare definite de relaŃiile:
k T1 = UîncJT / UîncIT ( 7.5 )
k T2 = UîncJT / UîncMT ( 7.6 )
În alegerea caracteristicilor descărcătorului se va Ńine seama de coeficienŃii de transmitere ai supratensiunilor din înfăşurarea de IT, respectiv din cea de MT în înfăşurarea de JT.
MT
IT
JT
DRV3
DRV1
DRV2
Fig. 7.1.- ProtecŃia înfăşurărilor autotransformatorului cu descărcătoare cu rezistenŃă variabilă.
7.2.6.- Stabilirea oportunităŃii protejării înfăşurărilor neutilizate ale transformatoarelor cu trei înfăşurări se va face pe baza coeficienŃilor de transmitere ai supratensiunilor între înfăşurări, indicaŃi de fabrica constructoare sau determinaŃi experimental.
ProtecŃia înfăşurărilor neutilizate ale transformatoarelor de putere se realizează prin descărcătoare cu rezistenŃă variabilă.
B. ProtecŃia posturilor de transformare de 3÷÷÷÷35 kV
7.2.7.- ProtecŃia posturilor de transformare de 3÷35 kV cu intrare aeriană se realizează cu descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici. Suplimentar, suporturile izolatoarelor liniilor electrice aeriene se leagă de pământ pe o distanŃă de minimum 200 m de post, prizele de pământ ale stâlpilor având o rezistenŃă de maximum 10 Ω.
Prevederea se aplică şi pentru protecŃia separatoarelor telecomandate şi reancaşatoarelor montate pe liniile aeriene de medie tensiune.
Adaptarea instalaŃiilor existente în care au fost instalate descărcătoare cu coarne (DC) se va face treptat, în conformitate cu pct. 2.4 din prezentul normativ sau în cazul acŃiunilor de retehnologizate/ reabilitare a instalaŃiilor respective.
7.2.8.- Se recomandă să se renunŃe la utilizarea de aparatele de protecŃie a posturilor de transformare cu intrare în cablu în cazul în care lungimea porŃiunii de linie în cablu la intrarea în post este mai mare decât lungimile prezentate în tabelul 7.1.
Tabelul 7.1
Lungimea cablului care asigură autoprotecŃia în schema ″linie electrică
aeriană - cablu - transformator″.
Raportul γ dintre impedanŃa caracteristică a LEA şi cea a cablului
Lungimea cablului (m), care asigură autoprotecŃia în cazul în care raportul dintre tensiunea de 50% conturnări a izolaŃiei
liniei şi tensiunea nominală de Ńinere a cablului este: 1 1,2 1,4
10
20
40
1000
450
250
1100
600
300
1300
760
350
7.2.9.- În posturile de transformare, la care lungimea cablului este mai mică decât lungimile prezentate în tabelul 7.1 protecŃia se realizează cu descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe bază
de oxizi metalici care se vor monta în postul de transformare. Dacă din motive de spaŃiu, aceste descărcătoare nu se pot monta în post, protecŃia contra supratensiunilor de trăsnet se va realiza prin montarea setului de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici pe joncŃiunea ″linie electrică aeriană - cablu″.
7.2.10.- Bornele de legare la pământ ale descărcătoarelor şi ale transformatoarelor se vor lega la mantaua cablului pe drumul cel mai scurt, iar mantaua cablului se va lega la pământ la ambele capete, în cazul în care cablul permite acest lucru.
De asemenea, se recomandă ca suporturile izolatoarelor liniilor electrice aeriene să se lege de pământ pe o distanŃă de minimum 200 m de la joncŃiunea ″linie electrică aeriană - cablu″, prizele de pământ ale stâlpilor având o rezistenŃă de maximum 10 Ω.
7.2.11.- Se va evita rămânerea în schema de funcŃionare ″linie electrică aeriană - cablu în gol″. În cazul în care această cerinŃă nu se poate respecta, se va monta un set de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe joncŃiunea ″linie electrică aeriană - cablu″.
7.2.12.- În cazul în care sunt instalate descărcătoare cu coarne în cadrul instalaŃiilor existente trebuie respectate următoarele condiŃii tehnice pentru optimizarea funcŃionării reŃelei:
a) folosirea reanclanşării automate rapide (RAR) cu unul-două cicluri şi a protecŃiei rapide;
b) folosirea protecŃiei maximale sensibile la duble puneri la pământ;
c) verificarea stabilităŃii termice la scurtcircuite a descărcătoarelor cu coarne;
d) valoarea rezistenŃei prizei de pământ a descărcătoarelor cu coarne nu trebuie să
depăşească 10 Ω.
În tabelul 7.2 sunt date reglajele pentru descărcătoarele cu coarne existente în posturile de transformare şi pe liniile electrice aeriene, folosite ca protecŃie suplimentară.
Tabelul 7.2
Reglajele pentru descărcătoarele cu coarne montate la posturile de transformare
şi pe liniile electrice aeriene ca protecŃie suplimentară
Tensiunea nominală Reglajul conform tipului de descărcător (mm) a reŃelei (kV) În postul de transformare Pe linie pentru protecŃia
suplimentară Tipul d1+d2*) Tipul d**) Tipul d1+d2*) Tipul d**) 6
10
15
20
25
35
10+10
18+18
23+23
30+30
40+40
50+50
10
20
30
40
65
80
20+20
25+25
30+30
40+40
55+55
60+60
20
30
40
55
85
110
Note: *) Descărcătoare cu coarne cu două intervale cu electrod antipasăre;
**) Descărcătoare cu coarne cu un singur interval disruptiv.
C. ProtecŃia instalaŃiilor electrice cu tensiuni nominale până la 35 kV inclusiv
7.2.13.- ProtecŃia instalaŃiilor electrice din staŃiile electrice cu tensiuni nominale până la 35 kV, inclusiv, trebuie să se realizeze după cum urmează:
a) se montează câte un set de descărcătoarele cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi
metalici pe barele colectoare de medie tensiune ale staŃiilor de transformare şi la bornele
de medie tensiune ale transformatoarelor de IT/MT;
b) suporturile izolatoarelor liniilor electrice aeriene se leagă de pământ, pe o distanŃă de
minimum 150 m de de primul stâlp, prizele de pământ ale stâlpilor având o rezistenŃă de
maximum 10 Ω;
c) se montează câte un set de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe liniile electrice aeriene
care funcŃionează timp îndelungat deconectate, pentru protecŃia echipamentului din celula
de linie cuprins între polul întreruptorului de linie şi linie în ipoteza întreruptorului de linie
deschis.
Pentru verificarea necesităŃii şi a locului de montare a descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă pe barele colectoare de medie tensiune ale staŃiilor de transformare se recomandă utilizarea unui program de calcul specializat.
7.2.14.- ProtecŃia instalaŃiilor electrice cu conexiuni ″linie electrică aeriană - cablu″ se face conform prevederilor de la pct. 7.2.13, Ńinându-se seama şi de prevederile de la pct. 7.2.8÷7.2.11.
7.2.15.- ReŃelele electrice formate numai din cablu nu sunt supuse la loviturile directe de trăsnet şi nu este necesară protecŃia lor cu descărcătoare împotriva supratensiunilor de trăsnet.
7.2.16.- În cazul în care sunt instalate descărcătoare cu coarne în cadrul instalaŃiilor existente, trebuie respectate următoarele condiŃii tehnice pentru optimizarea funcŃionării reŃelei:
a) folosirea reanclanşării automate rapide (RAR) cu unul-două cicluri şi a protecŃiei rapide;
b) folosirea protecŃiei maximale sensibile la duble puneri la pământ;
c) verificarea stabilităŃii termice la scurtcircuite a descărcătoarelor cu coarne;
d) valoarea rezistenŃei prizei de pământ a descărcătoarelor cu coarne nu trebuie să
depăşească 10 Ω.
În tabelul 7.3 sunt date reglajele intervalelor de amorsare pentru descărcătoarele cu coarne folosite la protejarea intrărilor în instalaŃiile existente cu tensiuni nominale de 6÷35 kV.
Tabelul 7.3
Reglajul intervalului de amordare pentru descărcătoare cu coarne folosite
în instalaŃiile cu tensiuni nominale de 6 ÷35 kV, la protejarea intrărilor
Tensiunea nominală
a reŃelei
Nivelul de Ńinere al izolaŃiei
Valoarea intervalului de amorsare
Tensiunea de
amorsare
Tensiunea
de amorsare la frecvenŃă industrială
la impuls 1,2/50 µs
la frecv. de 50 Hz
Tip
d1 + d2 1)
Tip
d2)
la impuls 1,2/50 µs
Tip
d1+d2
Tip
d (kV) (kV) (kV) (mm) (mm) (kV) (kV) (kV) 6 60 27 29 16 45 17÷18 22÷25 10 75 35 40 25 62 19÷22 28÷32 15 95 45 52 35 82 23÷24 32÷37 20 125 55 66 46 105 26÷28 36÷42 25 150 65 - 100 80÷130 - 45÷65 35 195 85 100÷110 150 100÷160 - 65÷90
Note: 1) descărcătoare cu coarne cu două intervale de amorsare cu electrod antipasăre;
2) descărcătoare cu coarne cu un singur interval de amorsare.
D. ProtecŃia instalaŃiilor electrice cu tensiuni nominale de 110÷÷÷÷750 kV
7.2.19.- ProtecŃia de bază a staŃiilor de 110÷750 kV împotriva supratensiunilor de trăsnet se realizează cu descărcătoare cu rezistenŃă variabilă.
Alegerea numărului de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă, precum şi a locului de amplasare a acestora în staŃie trebuie să se facă respectându-se condiŃiile de coordonare a izolaŃiei (conform cap.V) şi avându-se în vedere considerentele de ordin economic.
Stabilirea oportunităŃii protejării cu descărcătoare a înfăşurării de medie tensiune a transformatoarelor se va face şi pe baza coeficientului de transmitere a supratensiunii din înfăşurarea de înaltă tensiune în cea de medie tensiune, indicat de constructor sau determinat experimental, conform indicaŃiilor de la pct. 7.2.5. În cazul în care nu se cunosc coeficienŃii de transmitere, stabilirea schemei de protecŃie pe medie tensiune se va face numai după efectuarea măsurătorilor necesare de către institute specializate.
În cazurile excepŃionale, în care nu este posibilă realizarea nivelului de izolaŃie minim admis pentru distanŃele de izolare în aer din staŃiile de 110÷220 kV de tip vârf-placă (de exemplu, vârf cuŃit separator - structură metalică legată la pământ), este necesar să se asigure cel puŃin valorile minime admise pentru distanŃele de izolare în aer din staŃia de tip conductor-structură şi să se realizeze protecŃia împotriva supratensiunilor a distanŃelor de izolare de tip vârf-placă, Ńinându-se seama de nivelul real de izolaŃie al acestor distanŃe (care se poate stabili acoperitor, utilizând caracteristicile din figura 5.1).
7.2.20.- În staŃiile de 220÷750 kV descărcătoarele cu rezistenŃă variabilă trebuie să se monteze la bornele transformatoarelor, autotransformatoarelor şi bobinelor de compensare. În cazul în care aceste descărcătoare nu asigură protecŃia tuturor echipamentelor din staŃie, trebuie montate seturi suplimentare de descărcătoare pe unele linii.
Pentru stabilirea numărului de descărcătoare ce trebuie montate pe linii, precum şi a locului lor de montare, se va utiliza un program de calcul specializat, în conformitate cu prevederile pct. 7.2.2, şi se va Ńine seama şi de condiŃiile impuse din considerente de protecŃie împotriva supratensiunilor de comutaŃie.
7.2.21.- În staŃiile de 110 kV, descărcătoarele cu rezistenŃă variabilă trebuie să se monteze la bornele autotransformatoarelor şi, de regulă, la bornele transformatoarelor, asigurând protecŃia pentru toate echipamentele staŃiei. În cazul în care montarea descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă la bornele transformatoarelor ar duce la scheme de protecŃie supraechipate cu aceste descărcătoare, stabilirea numărului de seturi de descărcătoare şi a locului de montare se va face prin utilizarea unui program de calcul specializat.
Descărcătoarele cu rezistenŃă variabilă, ce urmează să se monteze pe sistemul de bare, trebuie să fie prevăzute cu supape de presiune, pentru evitarea apariŃiei defectelor pe bare ca urmare a deteriorării descărcătoarelor.
7.2.22.- Descărcătoarele cu rezistenŃă variabilă trebuie să fie legate pe calea cea mai scurtă la circuitul de legare la pământ al staŃiei.
7.2.23.- ProtecŃia liniilor electrice aeriene în porŃiunile de intrare în staŃiile de transformare trebuie să se realizeze astfel:
a) - Pe porŃiunea dintre stâlpul terminal şi cadrele staŃiei, conductoarele de protecŃie trebuie să
realizeze acelaşi unghi de protecŃie ca pe tot restul liniei, şi anume maximum 300 pentru
liniile de 110 kV şi 220 kV, simplu şi dublu circuit, şi de 400 kV simplu circuit şi de
maximum 200 pentru liniile de 400 kV dublu circuit şi liniile de 750 kV, conform pct. 6.1.3.
- La liniile electrice aeriene, la care din considerentele arătate la pct. 6.1.2 nu se montează
conductoare de protecŃie pe întreaga linie, trebuie să se monteze conductoare de
protecŃie de aproximativ 2 km la intrarea liniei în staŃie.
- RezistenŃele prizelor de legare la pământ nu trebuie să depăşească 10 Ω.
b) - La liniile de 110 kV şi 220 kV cu dublă alimentare (care funcŃionează buclat), pentru
situaŃiile în care funcŃionează deconectate la unul din capete, trebuie să se monteze pe
linie, la intrarea în staŃie, un set de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pentru protecŃia
echipamentului de linie deconectat de la barele staŃiei.
c) - În cazul liniilor radiale sau cu dublă alimentare (care funcŃionează buclat), pentru situaŃiile
în care nu funcŃionează, de regulă, deconectate la unul din capete nu este necesară
protejarea prin descărcătoare a echipamentului din celula de linie.
7.2.24.- ProtecŃia staŃiilor de 110 kV, 220 kV şi 400 kV, având la intrare joncŃiuni ″linie electrică aeriană - cablu″, se face conform prevederilor de la pct. 7.2.19, 7.2.20 şi 7.2.21.
În cazul schemelor de tip “linie electrică aeriană - cablu - transformator”, protecŃia izolaŃiei transformatorului şi a cablului se realizează prin montarea unui set de descărcătoare cu rezistenŃă variabilă la bornele transformatorului.
În cazul în care, din motive de spaŃiu, nu se pot monta descărcătoare la bornele transformatorului, acest set de descărcătoare se va monta pe joncŃiunea ″linie electrică aeriană - cablu″.
7.2.25.- Se va evita rămânerea în schema de funcŃionare ″linie electrică aeriană - cablu în gol″. În cazul în care această cerinŃă nu se poate respecta, se va asigura protecŃia cablului, conform cerinŃelor de la pct. 7.2.23.b.
7.2.26.- ProtecŃia instalaŃiilor de 110 kV în SF6 se va face cu descărcătoare cu rezistenŃă variabilă, montate pe ieşirea spre transformatorul de putere, dacă există, şi, în funcŃie de necesitate, pe ieşirile aeriene şi în celulele de descărcător în SF6, cât mai aproape de instalaŃia în SF6.
VIII. PROTECłIA INSTALAłIILOR DIN REłELELE ELECTRICE DE 110÷÷÷÷750 kV
ÎMPOTRIVA SUPRATENSIUNILOR DE COMUTAłIE
8.1.- ApariŃia supratensiunilor ca urmare a deconectării liniilor electrice aeriene şi transformatoarelor în gol, mai mari decât valorile admise din considerente legate de coordonarea izolaŃiei (capitolul V), trebuie evitată prin adoptarea întreruptoarelor la care nu este posibil să apară aprinderi repetate ale arcului electric.
În cazul în care se folosesc întreruptoare la care nu se realizează această condiŃie, este necesar ca protecŃia să se realizeze prin descărcătoare cu rezistenŃă variabilă, capabile să reziste sub acŃiunea supratensiunilor de comutaŃie.
8.2.- Pentru întreruptoare, curentul capacitiv ce trebuie să fie deconectat fără să se producă supratensiuni mai mari de 2,5 Uf este:
- 35 A la tensiunea de 110 kV;
- 130 A la tensiunea de 220 kV;
- 400 A la tensiunea de 400 kV.
În cazul tensiunii de 750 kV, curentul capacitiv limită ce trebuie să fie deconectat, fără să se
producă supratensiuni de comutaŃie mai mari de 2,1⋅ Uf (2,1⋅ 787/ ), este de 1000 A.
8.3.- ProtecŃia împotriva supratensiunilor de comutaŃie la conectarea în gol a transformatoarelor şi autotransformatoarelor de 220 kV, 400 kV şi 750 kV trebuie să se realizeze prin montarea descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă la bornele transformatoarelor şi autotransformatoarelor.
8.4.- Pentru asigurarea unui risc de defect la comutaŃie cât mai redus, se recomandă utilizarea întreruptoarelor cu rezistenŃă de preinserŃie. Stabilirea necesităŃii montării acestui tip de întreruptor se va face pe baza unei analize tehnico-economice, ce impune cunoaşterea valorilor maxime ale supratensiunilor de comutaŃie posibile să apară, reducerea acestora datorită rezistenŃelor de preinserŃie de diferite valori, riscul de defect la comutaŃie.
8.5.- Pentru transformatoarele cu izolaŃie degresivă, funcŃionând în reŃele cu neutrul legat efectiv la pământ, trebuie să se asigure o protecŃie corespunzătoare a neutrului în cazul funcŃionării transformatorului cu neutrul izolat. Această protecŃie se asigură cu descărcătoare cu rezistenŃă variabilă, alese în mod corespunzător, în funcŃie de nivelul nominal de izolaŃie a neutrului transformatorului (conform pct. 5.2.4) şi de tensiunile maxime, care pot să apară pe neutru, Ńinându-se seama de tipul întreruptorului folosit şi de posibilitatea rămânerii acestuia într-un număr incomplet de faze.
8.6.- Pentru evitarea solicitării izolaŃiei bornelor de nul, care rămân nelegate la pământ, şi a descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă de pe neutrul transformatoarelor de 110 ÷750 kV, sunt necesare:
a) evitarea regimului de funcŃionare în gol în număr incomplet de faze a transformatoarelor ;
b) scoaterea într-un timp cât mai scurt (1÷2 min) de sub tensiune a transformatoarelor,
alimentate în număr incomplet de faze (protecŃia contra funcŃionării cu număr incomplet de
faze).
8.7.- ProtecŃia înfăşurărilor neutilizate ale transformatoarelor de putere se realizează conform indicaŃiilor de la pct. 7.2.6.
8.8.- Neutrul transformatoarelor blocurilor generator-transformator trebuie să se lege la pământ în timpul punerii în paralel a generatoarelor, indiferent de modul de funcŃionare permanent în schemă.
Pentru protecŃia împotriva supratensiunilor de comutaŃie şi evitarea rămânerii cu neutrul izolat se prevăd scurtcircuitoare rapide, care leagă automat la pământ neutrul transformatorului în cazul comutaŃiei întreruptorului de bloc şi, în special, la defecte interne în bloc.
8.9.- Pentru evitarea secŃionării reŃelei, ca urmare a unor comutaŃii programate sau intempestive, în porŃiunile de reŃea în care nu se îndeplinesc condiŃiile de legare efective a neutrului reŃelei la pământ, şi anume:
X0 / X+ < 3 ,
R0 / X+ < 1
trebuie să se studieze problema tratării neutrelor transformatoarelor în corelaŃie cu condiŃiile de funcŃionare a protecŃiei prin relee din reŃeaua respectivă sau să se monteze pe neutrul transformatoarelor dispozitive de conectare rapidă la pământ (scurtcircuitoare automate rapide, acŃionate în funcŃie de valoarea tensiunii de secvenŃă zero, care să funcŃioneze în aceste condiŃii).
8.10.- În cazul staŃiilor de racord adânc trebuie să se lege neutrul transformatorului la pământ, în condiŃiile în care puterea de scurtcircuit monofazată realizat ca urmare a legării la pământ este mai mică decât puterea de scurtcircuit plafon a echipamentului.
În cazul în care, din motive de limitare a puterii de scurtcircuit, este necesar ca transformatorul să funcŃioneze cu neutrul izolat, se impune montarea pe neutru a scurtcircuitarelor rapide.
IX. PROTECłIA INSTALAłIILOR ELECTRICE ÎMPOTRIVA
SUPRATENSIUNILOR TEMPORARE
9.1.- Tratarea neutrului în reŃelele electrice de medie tensiune de distribuŃie
9.1.1.- Principalele criterii şi cerinŃe care trebuie avute în vedere la alegerea unei soluŃii de tratare a neutrului reŃelelor electrice de distribuŃie de medie tensiune sunt:
- tensiunea, dimensiunile, structura şi caracteristicile reŃelei şi echipamentelor:
• tipul reŃelei în cauză (reŃea aeriană, mixtă sau în cablu), dimensiunile şi arhitectura reŃelei
(posibilităŃi de buclare), respectiv valoarea curentului capacitiv de punere la pământ a reŃelei;
• starea tehnică a izolaŃiei (nivelurile de Ńinere ale izolaŃiilor şi gradul de îmbătrânire a acestora,
respectiv posibilitatea transformării simplelor puneri la pământ în duble puneri la pământ);
• valorile rezistenŃelor parcului de prize de pământ;
• condiŃiile de mediu în care funcŃionează liniile electrice aeriene (poluare, vegetaŃie, păsări etc.,
care conduc deseori la defecte trecătoare cu punere simplă la pământ);
- exigenŃele consumatorilor referitoare la continuitatea şi calitatea alimentării acestora, eliminarea
întreruperilor de scurtă durată;
- siguranŃă în exploatarea reŃelei;
- valori cât mai reduse ale supratensiunilor şi curenŃilor de defect;
- localizarea rapidă şi selectivă a defectelor şi deconectarea acestora fără intervenŃii din partea
pesonalului de exploatare;
- influenŃe reduse asupra altor reŃele (reŃele de telecomunicaŃii, căi ferate etc.);
- asigurarea unei protecŃii eficiente împotriva accidentelor de persoane şi de animale, respectiv
tensiuni de atingere şi de pas sub limitele admisibile şi durate cât mai reduse de apariŃie a unor
tensiuni atingere şi de pas de valori mai ridicate;
- economicitatea soluŃiei (cheltuieli totale actualizate minime), Ńinând seama şi de evoluŃia
ulterioară a reŃelei (extinderii reŃelei).
Ca urmare a cercetărilor efectuate în ultimii ani, s-a hotărât o diversificare a soluŃiilor de tratare a neutrului reŃelelor electrice de distribuŃie de medie tensiune, în baza criteriilor şi cerinŃelor evidenŃiate mai sus. În acest sens, în continuare se fac recomandări pentru alegerea soluŃiei de tratare a neutrului acestor reŃele.
9.1.2.- łinându-se seama de cerinŃele de siguranŃă a persoanelor şi a bunurilor materiale şi de ameliorare a calităŃii alimentării consumatorilor şi exploatării instalaŃiilor, precum şi de starea tehnică a reŃelelor electrice de distribuŃie de medie tensiune, prin soluŃia de tratare a neutrului adoptată, inclusiv protecŃiile prin relee şi automatizările asociate, trebuie avute în vedere următoarele:
- selectarea şi deconectarea cât mai rapid posibil a punerilor simple la pământ, indiferent de
tipul reŃelei (aeriene, mixte sau în cablu) pentru a se preveni transformarea acestor defecte în
duble puneri la pământ sau în scurtcircuite polifazate;
- utilizarea de soluŃii de tratarea a neutrului reŃelelor electrice de distribuŃie de medie tensiune,
inclusiv protecŃii prin relee şi automatizări asociate, care permit atât eliminarea defectelor
trecătoare (pasagere) fără întreruperea alimentării consumatorilor cât şi deconectarea defectelor
monofazate permanente (persistente) în cel mai scurt timp posibil;
- indiferent de modul de tratare a neutrului reŃelei, trebuie redus la minim numărul de manevre pe
perioada de indentificare a liniilor cu simple puneri la pământ şi de localizare a porŃiunii cu defect
pentru evitarea solicitării izolaŃiilor la supratensiuni de comutaŃie şi de rezonanŃă.
9.1.3.- În cazul în care reŃelele electrice de medie tensiune alimentează consumatori speciali, la care efectele economice ale întreruperilor în alimentare intempestive sunt importante sau se pun în pericol vieŃile oamenilor, soluŃia de tratare a neutrului acestor reŃele, inclusiv protecŃiile şi automatizările asociate, se vor stabili având în vedere necesitatea evitării acestor întreruperi. În astfel de situaŃii, trebuie să se aibă în vedere o soluŃie de tratare a neutrului care să permită funcŃionarea reŃelei cu un defect monofazat la pământ pe o durată de timp limitată, până când consumatorii respectivi îşi pot lua măsurile necesare pentru eliminarea consecinŃelor posibile ca urmare a întreruperii alimentării cu energie electrică. În acest sens, în funcŃie de mărimea reŃelei (valoarea curentului capacitiv de punere la pământ a reŃelei) se poate funcŃiona cu reŃeaua cu neutrul izolat sau tratat prin bobină de compensare. În acest caz, se pot utiliza protecŃii prin relee sau automatizări pentru localizarea defectelor cu acŃionare pe semnalizare şi eventual trecerea pe o alimentare de rezervă dacă aceasta nu conduce, în momentul respectiv, la întreruperea alimentării acestor consumatori.
9.1.4.- SoluŃia de funcŃionare cu neutrul izolat va fi utilizată în cazul reŃelelor electrice aeriene, mixte sau în cablu de medie tensiune de lungimi reduse, la care curentul capacitiv de punere la pământ a reŃelei are o valoare mai mică sau egală cu 10 A.
Dacă curentul capacitiv de punere la pământ a reŃelei electrice legate galvanic are o valoare mai mare de 10 A, se va adopta una din următoarele două soluŃii:
- soluŃia de funcŃionare cu neutrul tratat prin rezistenŃă;
- soluŃia de funcŃionare cu neutrul tratat prin bobină de compensare.
9.1.5.- SoluŃia de funcŃionare cu neutrul tratat prin rezistenŃă poate fi utilizată în cazul reŃelelor electrice aeriene, mixte sau în cablu cu curenŃi capacitivi de punere la pământ mai mari de 10 A.
În reŃelele electrice în cablu sau mixte, preponderent în cablu, având curenŃi capacitivi de punere la pământ mai mari de 10 A, se va funcŃiona în schema cu neutrul tratat prin rezistenŃă.
Rezistoarele de legare la pământ a neutrului reŃelei trebuie să asigure o valoare a curentului de punere la pământ care să permită atât deconectarea rapidă şi selectivă a liniilor afectate de puneri simple la pământ cât şi păstrarea tensiunilor de atingere şi de pas şi a influenŃelor în reŃelele învecinate sub limitele admisibile normate. În acest sens, rezistorul trebuie să limiteze curentul de scurtcircuit monofazat pe barele de medie tensiune la următoarele valori:
- 300 A - pentru reŃelele electrice aeriene, precum şi pentru reŃele mixte cu o valoare a
curentului capacitiv de punere la pământ mai mică de 150 A;
- 600 A - pentru reŃelele electrice subterane, precum şi pentru reŃele mixte cu o valoare a
curentului capacitiv de punere la pământ mai mare sau egală cu 150 A;
- 1000 A - pentru reŃelele electrice subterane realizate din cabluri, atunci când este asigurată stabilitatea termică a căii de întoarcere a curentului de scurtcircuit monofazat (cabluri cu manta din plumb, cabluri A2YSY însoŃite de un conductor de compensare sau cabluri cu ecrane stabile termic minim 1000 A, 1 s).
Liniile electrice de medie tensiune sunt prevăzute cu protecŃii selective care provoacă declanşarea în cazul defectelor pe linii, în conformitate cu PE 504/96 şi instrucŃiunii tehnice 1E-Ip 35/1-90.
Schemele de conectare a rezistorului la neutrului reŃelei electrice de medie tensiune sunt prezentate în anexa 9, figura A.9.1.
Pentru creşterea calităŃii în alimentarea consumatorilor racordaŃi la reŃelele electrice aeriene sau mixte cu neutrul tratat prin rezistenŃă şi a siguranŃei în funcŃionare a acestor reŃele, se poate adopta sistemul de automatizare “întreruptor şunt” care asigură eliminarea defectelor monofazate trecătoare fără deconectarea consumatorilor. Detalii sunt prezentate în anexa 9, pct. A.9.1.3.
9.1.6.- SoluŃia de funcŃionare cu neutrul tratat prin bobină de compensare poate fi utilizată în cazul reŃelelor aeriene sau mixte (preponderent aeriene) de medie tensiune la care curentul capacitiv de punere la pământ are o valoare mai mare de 10 A, care alimentează consumatori care admit întreruperi prin manevre pentru localizarea sectorului de linie cu defect permanent.
SoluŃia de tratare a neutrului reŃelelor prin bobină de compensare impune:
- Utilizarea de bobine de compensare cu un sistem de reglaj continuu automat care să asigure,
în toate situaŃiile, în condiŃii de fiabilitate ridicată, o valoare maximă a curentului de defect la
locul de defect de 10 A. În cazul în care aceste condiŃii nu pot fi îndeplinite se va opta pentru
soluŃia de tratare a reŃelei prin rezistenŃă.
- Verificarea instalaŃiilor de legare la pământ a echipamentelor din reŃeaua electrică de
distribuŃie de medie tensiune, care trebuie să satisfacă condiŃiile impuse de tensiunile de
atingere şi de pas pe durata cât instalaŃiile respective sunt afectate atât de punerile simple la
pământ cât şi de punerile duble la pământ. Verificarea se va face şi la condiŃiile impuse de
stabilitatea termică a prizelor de pământ.
Liniile de medie tensiune vor fi prevăzute cu protecŃii realizate în conformitate cu PE 504/96.
Schemele de conectare a bobinei de compensare la neutrului reŃelei electrice de medie tensiune sunt prezentate în anexa 9, figura A.9.1.
FuncŃionarea de durată cu punere la pământ este limitată în timp, de regulă, la durata de efectuare a manevrelor de izolare a defectului, respectându-se limitele şi condiŃiile stipulate în STAS 832-1979.
Cu excepŃia cazurilor menŃionate la pct. 9.1.3, pentru evitarea transformării simplelor puneri la pământ permanente în duble puneri la pământ se va avea în vedere utilizarea de soluŃii de protecŃii prin relee şi sisteme de automatizări asociate care să permită deconectarea selectivă şi rapidă a punerilor simple la pământ permanente. În acest sens se poate adopta sistemul de automatizare de conectarea automată a unui rezistor în paralel cu bobina de compensare pentru selectarea şi declanşarea defectelor monofazate permanente. Detalii sunt prezentate în anexa 9, pct. A.9.2.4.
9.1.7.- Alegerea sau schimbarea unei soluŃii de tratare a neutrului reŃelelor de medie tensiune aeriene sau preponderent aeriene se va face pe baza unor analize tehnico-economice de detaliu, avându-se în vedere criteriile şi cerinŃele evidenŃiate la pct. 9.1.1 şi prevederile de la pct. 9.1.2÷9.1.6.
9.1.8.- În regim normal de funcŃionare, bobinele de compensare care se montează în reŃelele de 3÷35 kV se vor regla în regim de supracompensare, a căror valoare va fi cuprinsă între 0 şi 10 %.
În cazul reŃelelor prevăzute cu dispozitive de acord automat al compensării, se va funcŃiona cât mai aproape de rezonanŃă, cu condiŃia ca tensiunea de deplasare a neutrului să nu depăşească 10÷15 % din tensiunea de fază. În acest caz se va admite o supracompensare de ordinul 4÷5 %.
Se admite funcŃionarea temporară a reŃelelor de medie tensiune în regim de subcompensare (până la remedierea unor incidente, care conduc la un grad mai mare de dezacord decât cel prescris, sau până la procurarea unui grup de compensare corespunzător în cazul extinderii unei reŃele, dar nu mai mult de un an de la data depăşirii curentului capacitiv de punere la pământ, pentru care există posibilităŃi de compensare), cu luarea următoarelor măsuri:
a) valoarea gradului de dezacord nu va depăşi -20 % în reŃelele slab dezvoltate (cu un curent
capacitiv de punere la pământ de până la 50 A) şi, respectiv, -10 % în reŃelele puternic
dezvoltate (cu curentul capacitiv de punere la pământ cuprins între 50 şi 100 A);
b) durata funcŃionării reŃelei cu simplă punere la pământ se va limita la durata depistării şi deconectării liniei defecte; pe această durată nu se va deconecta grupul de compensare a
curentului capacitiv de punere la pământ;
c) deconectarea circuitelor de linii şi de transformatoare de putere aflate sub tensiune, fără
sarcină, nu se va efectua prin separator;
d) funcŃionarea în număr incomplet de faze se interzice.
9.1.9.- Pentru protejarea bobinei de compensare contra supratensiunilor de comutaŃie provocate de deconectarea scurtcircuitelor trifazate cu punere la pământ, pentru cazurile în care aceste supratensiuni depăşesc valorile indicate în anexa 9, se vor monta în paralel cu bobina de compensare descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici.
9.1.10.- În reŃelele electrice de distribuŃie de 3÷35 kV legate galvanic cu generatoarele din centralele electrice, trebuie să se monteze o rezistenŃă sau o bobină de compensare între punctul neutru al generatoarelor şi pământ, dacă curentul capacitiv de punere la pământ este mai mare de 5 A.
9.2.- Tratarea neutrului în reŃelele electrice de medie tensiune ale termocentralelor
9.2.1.- ReŃelele de servicii proprii de medie tensiune ale termocentralelor vor funcŃiona:
a) cu neutrul izolat, în cazul în care curentul capacitiv de punere la pământ al reŃelei
cuplate galvanic nu depăşeşte valorile:
- 10 A pentru reŃelele serviciilor proprii de medie tensiune, la care nu sunt racordate
galvanic generatoare;
- 5 A pentru reŃelele serviciilor proprii de medie tensiune, la care se racordează
galvanic generatoare;
b) cu neutrul legat la pământ prin rezistenŃă, în cazul în care curentul capacitiv de punere
la pământ a reŃelei cuplate galvanic depăşeşte valorile menŃionate.
9.2.2.- În cazul în care, în urma calculelor, rezultă necesitatea tratării neutrului prin rezistenŃă pentru cel puŃin una din barele de servicii proprii de medie tensiune ale centralei electrice (considerând întreaga reŃea cuplată galvanic în diferitele ipoteze de funcŃionare), soluŃia va fi adoptată pentru toate barele reŃelei de servicii proprii de medie tensiune ale centralei.
Determinarea curentului capacitiv de punere la pământ, calculul curentului de scurtcircuit monofazat limitat şi ordinea de prioritate în alegerea soluŃiilor de legare la pământ prin rezistenŃă a neutrului reŃelelor de servicii proprii de medie tensiune ale termocentralelor sunt prezentate în anexa 9.
9.2.3.- Pentru termocentralele la care generatoarele debitează la tensiunea serviciilor proprii, având şi consumatori exteriori termocentralei, este necesară analiza fiecărui caz în parte, întrucât soluŃia de tratare a neutrului necesită o corelare a soluŃiei de la consumatori.
9.3.- ReŃelele de înaltă şi foarte înaltă tensiune (110÷÷÷÷750 kV)
9.3.1.- Pentru limitarea creşterilor de tensiune datorită efectului capacitiv pe liniile electrice lungi, în gol, la nivelul impus (capitolul V), trebuie să se realizeze compensarea trasversală a liniilor cu bobine.
Locul de montare a bobinei se stabileşte din considerente tehnico-economice.
La stabilirea numărului bobinelor necesare montării pe linii se va Ńine seama de creşterile admisibile de tensiune indicate în tabelul 9.1.
Tabelul 9.1
Tensiunea nominală a reŃelei
Tipul echipamentului Creşterea admisibilă de tensiune
pe fază faŃă de Us/ , în funcŃie de durata solicitării:
(kV) 20 min1) 20 s 1 s 0,1 s Transformatoare şi autotransformatoare 1,1 1,4 -2) -2) Bobine de reactanŃă şi transformatoare de
tensiune inductive 1,15 1,4 -2) -2)
110 ÷ 400 Aparate de comutaŃie, transformatoare de tensiune capacitive, transformatoare de curent, condensatoare de cuplaj şi bare colectoare
1,15
1,6
2,2
2,4
Transformatoare şi autotransformatoare 1,1 1,25 1,73) 1,83) 750 Bobine de compensare, transformatoare de
curent şi tensiune, aparate de comutaŃie, condensatoare de cuplaj şi bare colectoare
1,1
1,3
1,93)
2,03)
Note:1) Se admit creşteri de tensiune, cu durata cuprinsă între 60 şi 1200 s, până la de 50 de ori pe
an, la un interval de minimum o oră între duoă solicitări succesive.
2) Creşterile de tensiune de 1,4 şi peste, cu o durată mai mare de 20 s se elemină prin
instalaŃii de protecŃie şi automatizări.
3) Aceste valori sunt informative.
9.3.2.- PrezenŃa bobinelor de compensare pe liniile de 750 kV poate duce la apariŃia fenomenelor de rezonanŃă cu implicaŃii asupra pauzei de RARM şi asupra protecŃiei împotriva acestor supratensiuni. Măsurile necesare pentru micşorarea duratei pauzei de RARM şi pentru evitarea apariŃiei fenomenelor de rezonanŃă se vor stabili în urma unei analize tehnico-economice, Ńinându-se seama de gradul de compensare, de caracteristicile sistemului (puterea de scurtcircuit), de condiŃiile impuse din considerente de stabilitate a sistemului etc.
Pentru micşorarea pauzei RARM (asigurându-se durate în limitele (0,7÷1) s, pentru reŃeaua de 750 kV) se pot monta pe neutrul bobinelor de reactanŃă bobine suplimentare, având reactanŃa cuprinsă în limitele de 170÷360 Ω.
9.3.3.- Liniile de 400 kV şi 750 kV vor fi prevăzute cu o protecŃie maximală de tensiune, trifazată, cu temporizare independentă, dacă din calcule rezultă că, în urma deconectării de la un capăt al liniei respective sau în alte regimuri posibile, pot să apare supratensiuni temporare mai mari decât valorile admisibile specificate în tabelul 9.1.
În funcŃie de valorile maxime ale supratensiunilor temporare rezultate din calcule (Umax.calc), protecŃia maximală de tensiune va fi realizată cu una sau mai multe trepte de tensiune şi de timp.
ProtecŃia va comanda în primul rând conectarea rapidă a bobinelor de compensare transversală dacă acestea există în staŃia în care montează protecŃia. În lipsa bobinelor de compensare transversală sau dacă conectarea bobinelor de compensare transversală nu conduce la scăderea tensiunii sub valorile periculoase, protecŃia trebuie să comande declanşarea de la ambele capete a liniei care provoacă supratensiunea, precum şi blocarea RAR.
Reglajele protecŃiilor se corelează cu caracteristicile aparatajului din staŃiile respective, Ńimându-se seama şi de recomandările furnizorului de aparataj.
9.3.4.- În cazul reŃelelor de 400 kV protecŃia împotriva supratensiunilor temporare se realizează în trei trepte, cu o temporizare diferită, în funcŃie de valoarea supratensiunii temporare Umax.calc, şi anume:
a) rapid, pentru valori mai mari de 1,4 ⋅ 420 / kV ;
b) cu temporizare de maxim 10 s, pentru valori cuprinse între (1,2÷1,4) ⋅ 420 / kV ;
c) cu temporizare de maxim 60 s, pentru valori cuprinse între (1,1÷1,2) ⋅ 420 / kV .
9.3.5.- În cazul reŃelelor de 750 kV protecŃia împotriva supratensiunilor temporare se realizează în două trepte, cu o temporizare diferită, în funcŃie de valoarea supratensiunii temporare Umax.calc , şi anume:
a) rapid, pentru valori mai mari de 1,3 ⋅ 787 / kV;
b) cu temporizare de câteva zeci de secunde, pentru valori peste 1,1 ⋅ 787 / kV.
9.3.6.- Nesimultaneitatea timpilor totali de acŃionare a polilor întreruptoarelor trebuie să fie mai mică de 5 ms.
X. PROTECłIA MAŞINILOR ELECTRICE ROTATIVE
ÎMPOTRIVA SUPRATENSIUNILOR
10.1.- Se admite racordarea maşinilor electrice rotative cu puteri sub 15.000 kVA direct la liniile electrice aeriene. Racordarea maşinilor electrice rotative cu puteri de 15.000 kVA şi mai mult la liniile electrice aeriene trebuie să se facă numai prin intermediul unor transformatoare de separare corespunzătoare.
ObservaŃie: În cazul turbogeneratoarelor de mare putere conectate prin transformatoare bloc, unde montarea descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă la tensiunea generatorului nu este admisă, se va menŃiona în condiŃiile tehnice pentru transformatoarele bloc, ca valoarea coeficientului de transmitere a supratensiunii kT, determinată conform indicaŃiilor de la pct. 7.2.5, să satisfacă relaŃia:
, ( 10.1 )
în care:
Uînc.gen este tensiunea de încercare la frecvenŃă industrială (50 Hz) a izolaŃiei generatorului;
Uînc.IT - tensiunea de încercare la impuls de trăsnet a izolaŃiei înfăşurării de înaltă
tensiune a transformatorului.
10.2.- Schemele de protecŃie ale maşinilor electrice rotative cu puteri sub 15.000 kVA racordate direct la liniile electrice aeriene trebuie să asigure:
a) protecŃia izolaŃiei principale (a izolaŃiei dintre înfăşurări şi corpul maşinii);
b) protecŃia izolaŃiei între spire.
10.3.- Nivelul de protecŃie al schemelor de protecŃie trebuie să fie de cel puŃin 50 kA în cazul unei pante maxime a undei curentului de trăsnet de 20 kA/µs.
10.4.- Schemele de protecŃie a maşinilor electrice rotative racordate la liniile electrice aeriene trebuie să se realizeze prin utilizarea combinată a următoarelor elemente:
a) descărcătoare cu rezistenŃă variabilă montate pe barele staŃiei sau la bornele maşinii;
b) condensatoare de protecŃie montate pe bare şi pe neutrul maşinii;
c) descărcătoare cu rezistenŃă variabilă montate pe liniile electrice aeriene;
d) conductoare de protecŃie sau paratrăsnete verticale pentru protecŃia liniilor electrice
aeriene la intrarea lor din staŃie.
10.5.- Pentru protecŃia maşinilor electrice rotative trebuie să se utilizeze descărcătoare cu rezistenŃă variabilă de tip special, având o tensiune de amorsare mai scăzută şi o neliniaritate mai pronunŃată. În tabelul 10.1 sunt date caracteristicile de bază ale descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici, folosite pentru protecŃia maşinilor electrice rotative.
Tabelul 10.1
Caracteristicile de bază ale descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă pe bază de
oxizi metalici, folosite pentru protecŃia maşinilor electrice rotative
Tensiunea nominală a reŃelei
Tensiunea de funcŃionare continuă a
descărcătorului
Curentul nominal de descărcare
(undă 8/20 µs)
Tensiunea reziduală la un curent de 10 kA
(undă 8/20 µs) (kV) (kV) (kA) (kV) 3
6
10
15
≥ 2,3
≥ 4,6
≥ 7,4
≥ 11,1
10
10
10
10
≤ 10
≤ 20
≤ 30
≤ 45
10.6.- Capacitatea pe bare se determină cu relaŃia:
( 10.2 )
în care:
Cbare este capacitatea pe bare compusă din capacitatea echivalentă a barelor şi
capacitatea condensatoarelor racordate la bare;
Uind - valoarea maximă a supratensiunilor induse înregistrate în practică (300 kV);
Ubare - valoarea limită a tensiunii nepericuloase pentru izolaŃia maşinii;
CL - capacitatea liniilor electrice legate galvanic cu generatorul.
Bateriile trifazate de condensatoare trebuie să se conecteze în stea cu neutrul legat la pământ.
10.7.- Neutrul izolat şi accesibil al maşinii electrice rotative trebuie protejat prin utilizarea unui descărcător cu rezistenŃă variabilă şi de capacităŃi de protecŃie.
10.8.- Alegerea unei scheme de protecŃie trebuie să se facă printr-un calcul tehnico-economic, în conformitate cu indicaŃiile din anexa 4.
10.9.- Adaptarea instalaŃiilor existente în care au fost instalate descărcătoare cu coarne (DC) se va face treptat, în conformitate cu pct. 2.4 din prezentul normativ sau în cazul acŃiunilor de retehnologizare/ reabilitare a instalaŃiilor respective.
XI. ALEGEREA APARATELOR DE PROTECłIE ÎMPOTRIVA SUPRATENSIUNILOR
11.1.- Descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe bază de carbură de siliciu
11.1.1.- Alegerea descărcătoarelor cu rezistenŃă variabilă pe bază de carbură de siliciu se face conform anexelor 5 şi 6, luându-se în considerare următorii parametrii:
- tensiunea maximă admisibilă a descărcătorului;
- tensiunea de amorsare la frecvenŃă industrială;
- nivelul de protecŃie la unde de impuls;
- capacitatea de descărcare (capacitatea de Ńinere la impulsuri de curent, specificate ca
număr, formă şi amplitudine);
- clasa limitatorului de presiune (supapa de suprapresiune).
11.1.2.- Tensiunea maximă care poate apărea la bornele descărcătorului trebuie să fie mai mică decât tensiunea maximă admisibilă a descărcătorului (care corespunde tensiunii de stingere a descărcătorului).
În reŃelele cu neutrul izolat şi cu neutrul tratat prin bobină de compensare sau prin rezistenŃă, tensiunea maximă pe descărcător apare în cazul punerii la pământ a unei faze. În aceste condiŃii tensiunea maximă pe descărcător trebuie să fie cel puŃin egală cu tensiunea cea mai ridicată a reŃelei, Us :
Umax ≥ Us ( 11.1 )
În reŃelele cu neutrul izolat şi cu neutrul tratat prin bobină de compensare sau prin rezistenŃă, tensiunea maximă apare pe neutru în timpul punerii la pământ a unei faze. În aceste condiŃii tensiunea maximă pe descărcătorul montat pentru protejarea punctului neutru se determină cu relaŃia :
Umax ≥ ( 11.2 )
În reŃelele cu neutrul efectiv legat la pământ (110÷750 kV), drept tensiune maximă ce poate apărea pe descărcător trebuie considerată tensiunea pe faza neafectată de defect în momentul unui scurtcircuit monofazat. Pentru calcularea acestei tensiuni este necesar să se determine raporturile X0 / X+ şi R0 / X+ în punctul în care urmează să se monteze descărcătorul şi să se utilizeze curbele creşterii tensiunii pe fazele sănătoase în cazul unui scurtcircuit monofazat. În mod obişnuit, pentru reŃelele cu neutrul efectiv legat la pământ (raportul X0 / X+ cuprins între 1 şi 3), tensiunea maximă admisibilă pe descărcător ia valori între limitele (0,8 ÷ 0,85) Us.
Pentru reŃelele cu neutrul rigid legat la pământ (raportul X0/ X+ cuprins între 0 şi 1), tensiunea maximă admisibilă pe descărcător are valoarea 0,75 Us.
11.1.3.- Nivelul de protecŃie la supratensiuni cu front rapid este determinat de cea mai mare dintre următoarele valori:
- tensiunea de amorsare 100% la impuls de tensiune de trăsnet (1,2/50 µs);
- tensiunea reziduală la curent nominal de descărcare.
Nivelul de protecŃie la supratensiuni cu front lent este tensiunea de amorsare 100% la impuls de tensiune de comutaŃie.
Valorile nivelurilor de protecŃie pe care trebuie să le asigure descărcătorul trebuie să fie mai mici decât nivelurile de Ńinere ale echipamentelor, avându-se în vedere un anumit coeficient de siguranŃă (pct. 5.2.4 şi pct. 7.2.2).
11.1.4.- La alegerea unui descărcător se va verifica capacitatea de descărcare a acestuia la deconectarea liniilor în gol, şi anume se va verifica dacă energia care poate fi descărcată de descărcător (capacitatea de descărcare a acestuia) este mai mare decât energia capacitivă a liniei, calculată la tensiunea de amorsare la frecvenŃa industrială a descărcătorului.
Capacitatea de descărcare a descărcătorului cu suflaj magnetic se calculează cu formula:
Wd = Ua ⋅ Id ⋅ t (J), ( 11.3 )
unde:
Ua este tensiunea de amorsare la frecvenŃă industrială, în V;
Id - curentul maxim admis pe descărcător la timpul de 2000 µs, în A;
t - timpul = 2000 µs, în s.
11.1.5.- Curentul nominal al descărcătorului trebuie să fie mai mare decât curentul de impuls de trăsnet, care poate să apară la locul de montare al descărcătorului.
11.1.6.- Descărcătoarele cu rezistenŃă variabilă alese pentru protecŃia neutrelor transformatoarelor, funcŃionând cu neutrul izolat într-o reŃea cu neutrul efectiv legat la pământ, trebuie să îndeplinească următoarele condiŃii:
a) tensiunea maximă admisibilă a descărcătorului (tensiunea de stingere) trebuie să fie mai
mare sau egală cu:
- , pentru transformatoarele a căror comutaŃie se realizează cu
întreruptoare cu acŃionare trifazată;
- , pentru transformatoarele a căror comutaŃie se realizează cu
întreruptoare cu acŃionare pe fiecare fază;
b) tensiunea de amorsare la frecvenŃă industrială trebuie să fie mai mică decât tensiunea de încercare la frecvenŃă industrială a neutrului transformatorului;
c) nivelul de protecŃie la supratensiuni cu front rapid trebuie să fie cu circa (20÷30)% mai mic decât nivelul nominal de Ńinere la impuls de trăsnet a izolaŃiei neutrului (indicat în
tabelul 5.4 din capitolul V);
d) în cazul în care se indică tensiunea de amorsare la supratensiuni cu front lent a
descărcătorului, aceasta trebuie să fie mai mică decât 0,72 din tensiunea nominală de
Ńinere la impuls de comutaŃie a izolaŃiei neutrului (indicată în tabelul 5.4 din capitolul V);
e) curentul nominal la unde rectangulare de 2000 µs trebuie să fie cel puŃin egal cu 500 A.
11.1.7.- Descărcătoarele pentru reŃelele de 110÷750 kV trebuie să fie prevăzute cu dispozitive de înregistrare a funcŃionării lor, amplasate în zone accesibile, pentru a putea fi uşor de citite de către personalul de exploatare fără scoaterea de sub tensiune a instalaŃiei.
11.1.8.- În zonele poluate trebuie să se utilizeze descărcătoare cu rezistenŃă variabilă, încercate în laborator la poluare artificială.
11.1.9.- Tensiunea de amorsare 100% la impuls de comutaŃie (pentru tensiunea de 400 kV) trebuie să fie astfel aleasă, încât riscul de defect la comutaŃie al staŃiei să fie mai mic sau cel mult egal cu 10-4 sau amplitudinea maximă convenŃională a supratensiunii cu front lent să fie mai mică decât tensiunea nominală de Ńinere a echipamentului la impuls de comutaŃie.
11.1.10.- Clasa limitatorului de presiune este determinată de curentul de scurtcircuit (kA) maxim, la care limitatorul de presiune lucrează corect, defectarea descărcătorului nefiind însoŃită de distrugerea explozivă a carcasei.
Curentul maxim de scurtcircuit la locul de montaj al descărcătorului trebuie să fie mai mic decât curentul corespunzător clasei limitatorului de presiune.
11.2. Descărcătoarele cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici
11.2.1.- Alegerea descărcătoarelor pe bază de oxizi metalici se face conform anexelor 5, 6 şi 7, luându-se în considerare următorii parametrii:
- tensiunea de funcŃionare continuă a descărcătorului Uc ;
- amplitudinea şi durata supratensiunilor temporare din reŃea;
- nivelurile de protecŃie asigurate la undele de impuls de comutaŃie şi de trăsnet;
- nivelurile de Ńinere ale echipamentelor protejate;
- capacitatea de absorbŃie a energiei descărcate;
- clasa limitatorului de presiune.
Selectarea unui descărcător cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici pentru o aplicaŃie dată este un compromis între nivelul de protecŃie asigurat de descărcător, posibilitatea de a suporta anumite supratensiuni temporare o anumită perioadă de timp şi capacitatea sa de a absorbi energia de descărcare.
11.2.2.- Tensiunea de funcŃioanare continuă a unui descărcător (Uc) se alege astfel încât:
- , pentru un descărcător conectat între fază şi pământ într-un sistem trifazat;
- , pentru un descărcător conectat între faze.
În acelaşi timp, Uc trebuie să fie mai mare decât supratensiunile temporare de durată lungă care nu sunt eliminate prin protecŃie.
11.2.3.- Alegerea unui descărcător, în funcŃie de capacitatea acestuia de a funcŃiona în prezenŃa supratensiunilor temporare, se face Ńinându-se seama atât de amplitudinea supratensiunilor, cât şi de durata de eliminare prin protecŃie a acestora.
Durata supratensiunilor temporare este determinată de durata eliminării acestora prin protecŃie.
În general, descărcătoarele nu sunt utilizate pentru a proteja echipamentele împotriva supratensiunilor temporare.
11.2.4.- Nivelurile de protecŃie asigurate de descărcătoare se determină prin programe de calcul specializate.
O estimare a acestora se poate face utilizând tensiunile reziduale maxime date de catalog pentru următoarele valori de curent astfel:
a) pentru estimarea nivelurilor de protecŃie la supratensiunile cu front rapid se iau tensiunile
reziduale pentru:
- 10 kA în reŃelele cu Us ≤ 420 kV;
- 20 kA în reŃelele cu Us = 787÷800 kV;
b) pentru estimarea nivelurilor de protecŃie la supratensiunile cu front lent, se iau tensiunile
reziduale pentru:
- 0,5 kA în reŃelele cu Us < 145 kV;
- 1 kA în reŃelele cu 145 ≤ Us ≤ 362 kV;
- 2 kA în reŃelele cu 420 ≤ Us ≤ 800 kV.
11.2.5.- Verificarea capacităŃii descărcătorului de a absorbi energia descărcată, pentru o utilizare eficientă a acestuia, se face prin programe de calcul specializate.
O estimare a acesteia se poate face orientativ cu relaŃia:
, (J) ( 11.4 )
unde:
W este energia absorbită de descărcător;
Us - supratensiunea cu front lent la locul de montare a descărcătorului, în lipsa acestuia,
în kV:
Z - impedanŃa caracteristică, în Ω;
Urez - tensiunea reziduală pe descărcător, în kV;
T - timpul de propagare a undei = l / v, în µs, unde:
l - lungimea liniei, în km;
v - viteza de propagare, în km/µs (circa 0,3 km/µs, cu excepŃia cablurilor pentru
care se poate utiliza valoarea 0,150 km/µs);
n - numărul de descărcări consecutive.
XII. PROTECłIA INSTALAłIILOR ELECTRICE DE EXTERIOR ÎMPOTRIVA
LOVITURILOR DIRECTE DE TRĂSNET
12.1. ConsideraŃii generale
12.1.1.- ProtecŃia instalaŃiilor electrice de pe teritoriul staŃiilor electrice împotriva loviturilor directe de trăsnet trebuie să se realizeze cu paratrăsnete verticale sau orizontale.
12.1.2.- ProtecŃia împotriva conturnărilor inverse ale echipamentului din staŃie, ca urmare a loviturilor directe de trăsnet, trebuie să se realizeze prin alegerea unor distanŃe în aer, care să nu permită amorsarea unei descărcări între elementele legate la pământ ale construcŃiilor pe care sunt instalate paratrăsnetele şi elementele sub tensiune ale instalaŃiei.
12.2. Realizarea constructivă a paratrăsnetelor
12.2.1.- Paratrăsnetele verticale trebuie să se realizeze prin fixarea pe vârful unui stâlp a unei tije metalice de captare. În staŃiile electrice, paratrăsnetele verticale se montează pe:
- stâlpi de beton armat centrifugat;
- stâlpi metalici, în instalaŃiile la care este necesară realizarea unei înălŃimi mari a
paratrăsnetului;
- stâlpi de lemn de brad impregnat, în instalaŃiile provizorii.
Elementul de captare al unui paratrăsnet se realizează conform indicaŃiilor din normativul I 20/2000.
Elementul de coborâre de la elementul de captare la priza de pământ se realizează:
- la stâlpii de beton armat, prin folosirea uneia din armături, căreia i se asigură prin sudură
continuitatea pe toată înălŃimea stâlpului;
- la stâlpii metalici, prin însăşi construcŃia stâlpului;
- la stâlpii de lemn, prin folosirea unei benzi de oŃel zincat la cald, cu o secŃiune minimă
20×2,5 mm2 din OL38. Pentru oŃelul nezincat, grosimea benzii va fi cu 50% mai mare.
12.2.2.- Paratrăsnetele orizontale trebuie să se realizeze din următoarele materiale:
- conductoare funie de oŃel cu o secŃiune de 35 ÷ 95 mm2, în funcŃie de deschiderea dintre
stâlpi;
- conductoare de oŃel-aluminiu;
- benzi de oŃel-aluminiu;
- benzi de oŃel întinse pe conturul clădirii;
- oŃel rotund sub formă de balustradă.
Este necesară o bună legare la pământ a elementelor de captare.
12.3. Determinarea zonei de protecŃie a unui paratrăsnet (anexa 8)
12.3.1.- Zona de protecŃie a unui paratrăsnet vertical. Dimensiunile zonei de protecŃie (figura 3.1 din capitolul III) se determină cu următoarele formule:
a) pentru un paratrăsnet vertical cu înălŃimea h ≤ 30 m:
( 12.1 )
unde:
h este înălŃimea paratrăsnetului;
rx - raza zonei de protecŃie la nivelul cercetat, hx;
ha - supratensiunea paratrăsnetului deasupra nivelului cercetat, hx (înălŃimea
activă a paratrăsnetului: ha = h - hx).
b) pentru un paratrăsnet vertical cu înălŃimea 30 m < h < 100 m:
( 12.2 )
unde:
( 12.3 )
Prin factorul p se Ńine seama de înălŃimea maximă de orientare a trăsnetului, considerată de 600 m pentru paratrăsnetele verticale şi de 300 m pentru cele orizontale.
12.3.2.- Zona de protecŃie a două paratrăsnete verticale, egale ca înălŃime şi aşezate în apropiere unul de celălalt, este prezentată în figura 12.1. NotaŃiile din figură au următoarele semnificaŃii:
a este distanŃa dintre paratrăsnete;
2 bx - lăŃimea minimă a zonei de protecŃie la nivelul cercetat hx;
rx - raza de protecŃie a unui paratrăsnet la nivelul cercetat hx;
R - raza circumferinŃei care trece prin vârfurile paratrăsnetelor şi punctul O, dispuse la
nivelul ho.
Fig. 12.1.- Zona de protecŃie a două paratrăsnete verticale.
a
a/2
hx
rx
a/2
h0
ha
h
SecŃiune prin zona de protecŃie asigurată de cele două paratrăsnete la înălŃimea hx
bx
bx
R
O
rx
Pentru spaŃiile exterioare ale zonei de protecŃie, raza de protecŃie rx se determină ca pentru un singur paratrăsnet vertical.
DistanŃa a la care zonele de protecŃie ale paratrăsnetelor se mai intersectează (bx = 0) este 7ha pentru paratrăsnetele având înălŃimea h ≤ 30 m şi 7p⋅ha pentru paratrăsnetele cu înălŃimi mai mari de 30 m (h > 30 m).
Dimensiunile bx se calculează conform indicaŃiilor din anexa 8.
12.3.3.- Zona de protecŃie a trei sau patru paratrăsnete verticale egale ca înălŃime la nivelul de cercetat hx au fost reprezentate în figurile 12.2, 12.3, 12.4, zonele de protecŃie din exteriorul fiecărui paratrăsnet calculându-se ca pentru un singur paratrăsnet.
Dimensiunile bx se calculează (conform indicaŃiilor din anexa 8) ca pentru două paratrăsnete, iar condiŃia necesară pentru ca întreaga suprafaŃă interioară să fie protejată este:
D ≤ 8 ha ⋅ p ( 12.4 )
unde D, în cazul a patru paratrăsnete, este diagonala patrulaterului regulat format din cele patru paratrăsnete (figura 12.3), iar pentru aşezarea în triunghi (figura 12.2) sau patrulater neregulat (figura 12.4) este diametrul cercului care trece prin axele a trei paratrăsnete.
a2
a3
2
Fig. 12.2.
a1
b’’x
b’’x
b’’x
O
D
3
1
Fig. 12.3.
a’
a’
b’x
2
1
D
O
b’x
4
3
a3
Fig. 12.4.
b’’x
a2
a1
b’’x
b’’x
a4
b’’x
D1
O1
D2
O2
3
4
1
2
12.3.4.- Zona de protecŃie a paratrăsnetelor de înălŃimi diferite se determină prin metoda paratrăsnetului fictiv (figura 12.5).
Astfel, se trasează în mod obişnuit zona de protecŃie a paratrăsnetului mai înalt (1). Se duce o linie orizontală din vârful celui de-al doilea paratrăsnet (2), până la intersecŃia cu zona de protecŃie a primului paratrăsnet. În acest punct se consideră un paratrăsnet fictiv (1′), de înălŃime egală cu a paratrăsnetului (2) şi pentru cele două paratrăsnete (1′) şi (2), situate la distanŃe a` , se trasează în mod obişnuit zona, conform figurii 12.1. CondiŃia de închidere a zonei între cele două paratrăsnete se verifică deci, în acest caz, pentru distanŃa a’.
Fig. 12.5
a
h0
h1
h2
2
1’
1
1
12.3.5.- Zona de protecŃie a unui paratrăsnet orizontal este reprezentată în figura 3.2.
DistanŃa rx , denumită convenŃional rază de protecŃie, prin analogie cu paratrăsnetul vertical, se deterrmină după formulele:
a) pentru un paratrăsnet orizontal dispus la o înălŃime h ≤ 30 m:
( 12.5 )
unde k este un coeficient care ia valoarea 0,8 la liniile aeriene şi 1,2 în cazul protecŃiei
construcŃiilor de pe teritoriul centralelor şi staŃiilor electrice.
b) pentru un paratrăsnet orizontal dispus la o înălŃime 30 m < h < 100 m:
· p ( 12.6 )
unde p se determină cu formula (12.3).
a
ha
a/4
h
hx
rx
SecŃiune prin zona de protecŃie asigurată de cele două paratrăsnete
orizontale la înălŃimea hx
Limitele zonei de protecŃie
asigurată de paratrăsnete
Paratrăsnete orizontale
(conductoare de protecŃie)
h0
rx
12.3.6.- Zona de protecŃie a două paratrăsnete orizontale paralele este reprezentată în figura 12.6. Zonele exterioare ale zonei de protecŃie se determină ca pentru un paratrăsnet orizontal.
SecŃiunea verticală a zonei de protecŃie între două paratrăsnete orizontale se limitează prin arcul circumferinŃei, care trece prin paratrăsnete şi punctul central 0 dintre paratrăsnete, situat la înălŃimea:
( 12.7 )
unde a este distaŃa între conductoare.
Pentru protecŃia unui obiect situat între două conductoare de protecŃie, trebuie să se respecte condiŃia:
( 12.8 )
12.4.- Modul de amplasare a paratrăsnetelor şi alegerea tipurilor lor
Fig. 12.6.- Zona de protecŃie a două paratrăsnete orizontale.
12.4.1.- Paratrăsnetele independente trebuie racordate, după caz:
a) La centura de punere la pământ a staŃiei printr-o legătură cât mai scurtă, în cazul respectării prevederilor de la pct. 7.1.2.
Racordarea se va realiza prin mai multe căi dispuse radial (2÷3 direcŃii), cu prevederea unor electrozi verticali suplimentari în locul de racordare a legăturii la pământ şi care să realizeze la frecvenŃă industrială o rezistenŃă de maximum 25 Ω.
Locul de racordare a legăturii la priza staŃiei trebuie să fie la o distanŃă pe calea de curent mai mare de 15 m de locul de racordare la priza staŃiei a transformatorului.
b) La o priză independentă, în cazul în care rezistenŃa prizei instalaŃiei protejate este mai mare de 1 Ω, iar clasa de tensiune a izolaŃiei este mai mică de 110 kV.
RezistenŃa prizei proprii de legare la pământ nu trebuie să fie mai mare de 80 Ω.
DistanŃa, în aer Sa (m) între un paratrăsnet independent şi instalaŃia de protejat se calculează cu relaŃia:
Sa ≥ 0,3 Ri + 0,1 L (fiind cel puŃin 5 m) ( 12.9 )
unde: Ri este rezistenŃa de legare la pământ la impuls a prizei paratrăsnetului
independent, în Ω;
L - înălŃimea instalaŃiei protejate de paratrăsnetul respectiv, în m.
DistanŃa în pământ Sp (m) între priza separată a unui paratrăsnet şi punctul cel mai apropiat al instalaŃiei de legare la pământ a staŃiei se calculează cu relaŃia:
Sp ≥ 0,3 Ri ( 12.10 )
fiind de cel puŃin 3 m.
c) Paratrăsnetele independente se pot monta şi pe stâlpii de susŃinere a reflectoarelor de iluminat, care trebuie racordate la priza de legare la pământ a staŃiei. În acest caz, dacă nu se respectă prevederile pct. 7.1.2, suplimentar faŃă de cerinŃele generale specificate la pct. 12.4.1.a, trebuie respectate următoarele condiŃii:
- la distanŃa de 5 m de paratrăsnet trebuie instalaŃi trei-patru electrozi verticali cu lungimea de
3÷5 m;
- dacă distanŃa pe magistrala de legare la pământ de la locul de racordare la priza staŃiei până
la locul de racordare a transformatorului (reactorului) depăşeşte 15 m, dar nu mai mult de
40 m, la bornele de până la 35 kV ale transformatorului trebuie instalate descărcătoare cu
rezistenŃă variabilă;
- distanŃa în aer Sa (m) de la paratrăsnetul care se leagă la priza staŃiei la părŃile parcurse de
curent trebuie să fie:
Sa ≥ 0,1⋅ l + m,
unde l (m) este înălŃimea părŃii parcurse de curent, iar m (m) este lungimea lanŃului de
izolatoare.
Pentru evitarea inducerii în reŃeaua de iluminat a unor tensiuni periculoase, provocate de trecerea curenŃilor de trăsnet prin paratrăsnet, cablurile de alimentare ale lămpilor trebuie să fie armate şi, începând de la baza stâlpului, trebuie să parcurgă cel puŃin 10 m prin pământ înainte de a intra în canalele de cabluri.
12.4.2.- Paratrăsnetele montate pe construcŃiile staŃiei nu diferă constructiv de paratrăsnetele independente. Modul de proiectare şi executare a acestor instalaŃii este indicat în „Normativul pentru proiectarea şi executarea instalaŃiilor de paratrăsnete pentru construcŃii” I 20/2000.
12.5. InstalaŃiile de legare la pământ a paratrăsnetelor
12.5.1.- Paratrăsnetele se leagă, de regulă, la o aceeaşi priză de pământ, care poate fi separată sau comună cu priza de legare la pământ pentru instalaŃiile electrice.
12.5.2.- Valoarea maximă a rezistenŃelor prizelor de pământ ale staŃiilor, centralelor şi posturilor de transformare rezultă din STAS 12604/4-5-90.
12.5.3.- Valoarea rezistenŃei de dispersie a prizei de pământ pentru o instalaŃie de paratrăsnete, în cazul în care priza se execută separat faŃă de prizele de pământ pentru instalaŃiile electrice, trebuie să fie cel mult:
- 5 Ω pentru prize de pământ naturale;
- 10 Ω pentru prize de pământ artificiale.
Verificarea valorii rezistenŃei prizei de pământ se face prin măsurători şi, în cazul în care acest lucru este necesar, priza de pământ se va completa cu un număr corespunzător de electrozi până la realizarea valorii rezistenŃei de dispersie prescrise.
12.5.4.- Paratrăsnetele pot fi legate la priza de pământ a instalaŃiei electrice, cu condiŃia ca valoarea rezistenŃei de dispersie a prizei de pământ comune să fie cel mult 1 Ω, iar conductoarele de legare la pământ până la priză să fie separate pentru fiecare categorie de instalaŃie.
În cazul folosirii în comun a unei prize de pământ (naturală sau artificială) se impune, de asemenea, verificarea acesteia prin măsurări şi completarea, în caz de necesitate, cu electrozi, până când rezistenŃa ei de dispersie atinge valoarea de 1 Ω.
XIII. PROIECTAREA INSTALAłIILOR ELECTROENERGETICE
SITUATE ÎN ZONE POLUATE
13.1.- La amplasarea instalaŃiilor exterioare trebuie să se cunoască următoarele caracteristici ale zonei:
a) nivelul agenŃilor poluanŃi (aprecieri cantitative şi calitative, de exemplu: agenŃi solubili,
insolubili, aderenŃi sau neaderenŃi etc.);
b) nivelul de poluare a zonei, determinat orientativ din tabelele din anexa 10 sau din
măsurători;
c) condiŃiile meteorologice locale (ceaŃă, direcŃia vânturilor dominante etc.);
d) configuraŃia terenului;
e) dezvoltarea în perspectivă a unor întreprideri care ar constitui surse de poluare;
f) măsurile luate la sursă pentru reŃinerea agenŃilor poluanŃi.
Se recomandă ca aprecierea nivelului de poluare a zonei, unde urmează să se amplaseze instalaŃii electrice, să se facă de instituŃii specializate în acest sens.
La amplasarea instalaŃiilor exterioare în zone poluante şi la dimensionarea lor se va Ńine seama de rezultatele de exploatare ale instalaŃiilor din zona sau din zone cu condiŃii identice (numărul şi natura avariilor înregistrate).
13.2.- StaŃiile electrice de tip exterior se amplasează pe cât posibil în zone cu nivel de poluare redus (zonele I-II).
StaŃiile electrice de 750 kV nu se amplasează în zonele cu niveluri de poluare III şi IV.
În zone cu nivel de poluare intens (zonele III-IV), amplasarea şi alegerea soluŃiei constructive pentru instalaŃiile sau liniile aeriene trebuie să se facă pe baza unui calcul tehnico-economic, care să Ńină seama de următoarele elemente:
a) lungimea liniei de fugă specifică a echipamentului care poate fi procurat;
b) mijloacele de combatere a efectelor poluării asupra instalaŃiilor electrice (acoperirea cu
unsori protectoare, spălarea sub tensiune);
c) posibilitatea scoaterii parŃiale de sub tensiune a instalaŃiei, în vederea curăŃirii izolaŃiei, fără
afectarea consumatorului;
d) posibilitatea adaptării de staŃii interioare sau capsulate;
e) mijloacele de combatere a coroziunii asupra construcŃiilor subterane şi supraterane
metalice şi din beton armat.
13.3.- În zonele cu nivel de poluare III-IV, de regulă, liniile electrice aeriene trebuie să se construiască pe stâlpi metalici sau de beton armat.
În cazul stâlpilor de lemn situaŃi în zonele cu nivel intens de polure (zonele III-IV), trebuie luate măsuri pentru evitarea aprinderii stâlpilor, datorită curenŃilor de scurgere, şuntând lemnul prin coborâri de protecŃie metalice stabile termic. În proiectul de realizare a unei astfel de linii trebuie indicate aceste construcŃii metalice şi modul de montaj al acestora. IzolaŃia liniei pe stâlpi de lemn având lemnul şuntat va fi aleasă la fel ca şi la liniile cu stâlpi metalici.
13.4.- La elaborarea schemei electrice a staŃiilor electrice situate în zone poluate, trebuie să se studieze posibilitatea simplificării schemei de comutaŃie, prin utilizarea schemelor bloc, a transformatoarelor de măsură înglobate, prin renunŃarea pe cât posibil la transformatoarele de tensiune pe partea de tensiune înaltă etc.
13.5.- În zone poluate (nivelurile de poluare III-IV) se recomandă reducerea pe cât posibil a numărului îmbinărilor conductoarelor folosite la realizarea căilor de curent, recomandându-se executarea îmbinărilor prin sudură.
13.6.- StaŃiile de transformare exterioare situate în zone poluate (nivelurile de poluare III şi IV), la care sunt necesare lucrări frecvente de curăŃire a izolaŃiei, trebuie să fie astfel executate încât să uşureze accesul personalului de întreŃinere în zonele de lucru (folosirea sistemului
constructiv semiînalt sau jos, crearea posibilităŃilor de lucru în condiŃiile limitării la maximum a elementelor ce trebuie scoase de sub tensiune).
Se recomandă utilizarea instalaŃiilor fixe sau mobile de spălare sub tensiune în cazul depunerilor solubile în apă sau neaderente.
13.7.- ConstrucŃiile metalice ale instalaŃiilor electrice situate în zone poluate cu agenŃi agresivi trebuie protejate prin acoperiri de protecŃie, asigurându-se durabilitatea metalului corespunzător standardelor, prescripŃiilor şi instrucŃiunilor în vigoare.
13.8.- La dulapurile dispozitivelor de acŃionare a întreruptoarelor, precum şi la cutiile de cleme amplasate în staŃiile de transformare situate în zone poluate, trebuie să se ia măsuri de etanşare împotriva prafului şi gazelor şi măsuri pentru protejarea şirurilor de cleme şi a altor elemente metalice de conexiune, contra acŃiunii corosive a mediului.
13.9.- În zonele având nivelurile de poluare III şi IV se recomandă evitarea montării în staŃiile de transformare a izolatoarelor de suspensie în poziŃie verticală, recomandându-se montarea izolatoarelor în V sau Y.
13.10.- La faza de studiu de amplasament a staŃiilor de transformare se va avea în vedere natura poluanŃilor din zona respectivă într-o perspectivă de cel puŃin zece ani.
13.11.- În vederea măririi gradului de siguranŃă în funcŃionarea instalaŃiilor şi liniilor electrice aeriene în zona III de poluare din apropierea termocentralelor ce consumă combustibil solid peste 150 t c.c./h, se vor lua următoarele măsuri suplimentare:
a) linia de fugă specifică a izolaŃiei liniilor electrice aeriene şi a lanŃurilor de izolatoare pentru susŃinerea conductoarelor flexibile din instalaŃiile electrice de exterior va avea lungimea minimă de 31 cm/kV;
b) izolaŃia echipamentelor electrice de exterior de 110÷400 kV va fi tratată cu unsori protectoare minimum o dată pe an în situaŃia în care lungimea liniei de fugă specifică este sub 2,5 cm/kV.
13.12.- În instalaŃiile electrice de tip interior, izolaŃia aparatajului electric se va alege pe baza unui calcul tehnico-economic în următoarele două variante:
a) izolaŃia pentru exterior corespunzătoare cel puŃin nivelului I de poluare, în cazul în care clădirea care adăposteşte aparatajul electric este protejată împotriva pătrunderii din exterior a impurităŃilor sub formă de pulberi sau gaze nocive, prin etanşare sau presurizare interioară;
b) izolaŃia pentru interior, fără condiŃii impuse pentru linia de fugă sau natura materialului electroizolant, în cazul în care se asigură prin climatizare, cel puŃin în zona aparatajului electric, o umiditate relativă a aerului sub limita de 65% la +200 C.
ANEXA 1.- METODOLOGIA DE CALCUL A RISCULUI DE DEFECT LA COMUTAłIE
LA O STAłIE ŞI LA O LINIE ELECTRICĂ AERIANĂ
A.1.1.- Metoda aproximativă de calcul al riscului
Metoda aproximativă se bazează pe următoarele ipoteze:
- Riscul total Rn pentru un ansamblu de n echipamente în paralel solicitate simultan cu
aceleaşi tensiuni de comutaŃie este dat de relaŃia:
Rn = n × r, (A.1.1)
unde r este riscul de defect la comutaŃie al unui singur echipament.
- Riscul de defect la comutaŃie al unui singur echipament (r) se calculează considerând
pentru probabilitatea de descărcare în funcŃie de tensiune, funcŃia integrală Gauss cu σ=8 %, iar pentru repartiŃia amplitudinii supratensiunilor o repartiŃie normală cu σS = 20 %; valoarea lui r se poate determina în acest caz cu ajutorul curbei din figura A.1.1, în funcŃie de factorul statistic de siguranŃă (g).
- Riscul de defect la comutaŃie este dat de echipamentele cu tensiunea nominală de Ńinere la comutaŃie cea mai redusă.
a).- Calculul riscului de defect la comutaŃie pentru o staŃie se efectuează cu relaŃia:
Rst = nst × rst , (A.1.2)
unde:
nst este numărul de echipamente cu izolaŃie autoregeneratoare în paralel, în staŃie;
rst - riscul de defect la comutaŃie al unui singur echipament; rst se determină din
figura A.1.1, în care este reprezentată funcŃia rst = f(gst), unde gst reprezintă
factorul statistic de siguranŃă pentru echipamentul din staŃie.
Calculul riscului de defect la comutaŃie rst se efectuează pentru:
- tensiunea de 50% amorsări la supratensiuni cu front lent ale descărcătoarelor mai mare
cu 5% faŃă de tensiunea U2% sau, când nu există descărcătoare, se ia pentru tensiunea
U2% valoarea rezultată prin aplicarea factorului de supratensiune din tabelul 5.1 din
capitolul V din prezentul normativ;
- tensiunea de 100 % amorsări la supratensiuni cu front lent a descărcătoarelor mai mică
decât 1,02 × U2% (unde tensiunea U2% este egală cu 1,08 din tensiunea de 50%
amorsări a descărcătorului).
b).- Calculul riscului de defect la comutaŃie pentru o linie cu lungimea sub 50 km se
efectuează cu relaŃia:
RLEA = nLEA ⋅ rLEA (A.1.3)
unde:
nLEA este numărul de izolaŃii în paralel pe o fază a liniei;
rLEA - riscul de defect la comutaŃie pentru o izolaŃie a liniei (rLEA = f(gLEA), unde gLEA
este factorul statistic de siguranŃă pentru o izolaŃie a liniei).
c).- Calculul riscului de defect la comutaŃie pentru o linie cu lungimea peste 50 km se
efectuează în urma împărŃirii liniei în T porŃiuni de lungimi egale (fiecare având cel mult
50 km), utilizând relaŃia:
(A.1.4)
unde:
ni este numărul de izolaŃii în paralel în porŃiunea i a liniei;
ri - riscul de defect la comutaŃie pentru porŃiunea i a liniei: ri = f(gi), unde gi este
factorul statistic de siguranŃă pentru porŃiunea i a liniei, calculat cu o valoare a
tensiunii U2%, interpolată liniar între supratensiunile statistice de calcul pentru
staŃia de transformare propriu-zisă şi pentru linia electrică aeriană din tabelul 5.1.
2⋅⋅⋅⋅10-1
10-1
5⋅⋅⋅⋅10-2
2⋅⋅⋅⋅10-2
10-2
5⋅⋅⋅⋅10-3
2⋅⋅⋅⋅10-3
10-3
5⋅⋅⋅⋅10-4
2⋅⋅⋅⋅10-4
10-4
5⋅⋅⋅⋅10-5
2⋅⋅⋅⋅10-5
10-5
5⋅⋅⋅⋅10-6
2⋅⋅⋅⋅10-6
10-6
5⋅⋅⋅⋅10-7
2⋅⋅⋅⋅10-7
10-7
5⋅⋅⋅⋅10-8
2⋅⋅⋅⋅10-8
10-8
5⋅⋅⋅⋅10-9
2⋅⋅⋅⋅10-9
10-9
Fig. A.1.1
r (g)
A.1.2.- Metoda exactă de calcul al riscului
Calculul exact se poate realiza cu ajutorul programelor de calcul dedicate acestui scop.
A.1.3.- Alegerea metodei de calcul
Calculul riscului de defect la comutaŃie se efectuează astfel:
- se verifică cu metoda aproximativă dacă riscul de defect la comutaŃie depăşeşte valoarea
normată;
- dacă se constată că riscul de defect la comutaŃie rezultat cu metoda aproximativă depăşeşte
valoarea normată, se aplică metoda exactă.
Precizări suplimentare privind metodologia de calcul a riscului de defect se pot găsi în standardul SR EN 60071-2: 1999 - Coordonarea izolaŃiei. Partea 2: Ghid de aplicare.
ANEXA 2 Tabelul A.2.1
TENSIUNILE DE łINERE ŞI DE 50% CONTURNĂRI LA IMPULS DE TRĂSNET
PENTRU LANłURI DE IZOLATOARE ALE LEA UTILIZATE ÎN ROMÂNIA
Tipul izolatorului
Tipul lanŃului de izolatoare
Nr.elemente în lanŃ
Tensiunea de 50% conturnări la impuls
pozitiv (kV)
Tensiunea de Ńinere la impuls pozitiv a izolaŃiei (kV)
1 2 3 4 5 capă-tijă IC-4
porŃelan
România
LSS*) - fără armături
6
7
8
9
590
670
745
815
560
636
708
774 capă-tijă IC–6
porŃelan
România
6
7
8
9
480
555
630
700
456
527
598
665
capă-tijă k.3 porŃelan
Bulgaria
LSS*) - fără armături
7
8
9
11
12
13
748
847
945
1042
1135
1238
722
820
920
1026
1103
1212
LSS - cu armături
7
8
9
11
12
13
644
758
857
919
1010
1115
635
742
844
895
994
1087
capă-tijă
VZC-16/10
LSS - fără armături
7
8
9
692
804
873
678
783
854 porŃelan
Cehoslovacia
LSS - cu armături
CPDCS (I+S)
7
8
9
596
681
794
565
658
758
capă-tijă 2025
porŃelan
LSS - fără armături
7
8
9
10
11
12
13
695
808
872
(926)
(1015)
(1100)
(1150)
650
778
827
(888)
(972)
(1078)
(1130) Cehoslovacia
LSS - cu armături
1 PS (I+S)*)
7
8
9
10
11
12
13
479
547
616
694
746
826
895
433
529
595
671
731
821
867
capă-tijă CT-8 porŃelan
LSS - fără armături 7
8
9
627
714
809
614
677
790 România LSS - fără armături
CPDCS (I+S)
7
8
9
558
628
717
540
609
698 capă-tijă PS-6
sticlă LSS - fără armături 7 582 543
URSS 8
9
644
717
623
697
Tabelul A.2.1 (continuare) 1 2 3 4 5
capă-tijă PS-6 sticlă
URSS
LSS - cu armături
CPDCS (I+S)
7
8
9
474
539
608
444
489
599
LSS - fără armături
7
8
9
11
12
13
659
730
820
986
1077
1175
640
702
789
957
1040
1156 capă-tijă PS-11
sticlă
URSS
LSS - cu armături
CPDCS (I+S)
7
8
9
611
704
800
600
687
792
LSS - cu armături
IPS (I+S)
7
8
9
11
12
13
577
672
777
932
1020
1119
561
649
756
895
1000
1105 LSS - fără armături 7
8
9
681
762
846
646
742
819 capă-tijă F-16 sticlă
FranŃa
LSS - cu armături
CPDCS (I+S)
7
8
586
671
575
661
9 757 747 LSS - cu armături
IPS (I+S)
7
8
9
553
637
730
511
595
692 LSS - fără armături 11
12
13
1026
1116
1210
1005
1073
1202 capă-tijă PS -16 sticlă
URSS
LSS - cu armături
circulare deschise
11
12
13
890
970
1064
873
953
1043 LSS - cu armături
ovale 11
12
13
857
368
1068
831
942
1047 VKLF 75/16
porŃelan
LSS - fără armături 1
2
692
1282
667
1273 Germania LSS - cu armături
IF - 110*)
1
2
616
1119
592
1101 VKLF 85/16 LSS - fără armături 1 636 624 porŃelan
Germania
LSS - cu armături
IF - 110
1 590 572
VKLF 75/21 LSS - fără armături 1 674 635 porŃelan
Germania
LSS - cu armături
IF - 110
1 595 577
VKLF 85/21 LSS - fără armături 1 657 631 porŃelan
Germania
LSS - cu armături
IF - 110
1 597 576
2025 + LSS - fără armături 2+1 734 710 VKLF 75/16 LSS - cu armături 2+1 644 621
Note: *) LSS - lanŃ susŃinere simplu
CPDCS (I+S) - coarne de protecŃie duble în cruce simetrice (inferior + superior)
IPS (I+S) - inele de protecŃie simetrice (inferior + superior)
IF - 110 - inele furcă - 110 - tip nou
ANEXA 2 Tabelul A.2.2
TENSIUNILE DE 50% CONTURNĂRI PENTRU LANłURILE DE IZOLATOARE
DIN STICLĂ CU ARMĂTURI
Tens.
nom. reŃea
Tipul izolatorului
H×D/Lf
n
n × H
U 50%
ITT+
U 50%
ITT-
U 50%
ITC+ uscat
U 50%
ITC- uscat
U 50%
ITC+ ploaie
U 50%
ITC- ploaie
(kV) (mm) (kV) (kV) (kV) (kV) (kV) (kV) 1 × 7 920,5 466 533 445 524 421 516 CTS 60-1 2 × 7 447 508 436 505 416 504 131,5×255 1 × 9 1183,5 609 675 578 664 536 632 295 2 × 9 594 665 557 635 517 631
110 1 × 11 1446,5 785 803 701 825 655 741 2 × 11 729 789 662 752 592 723 1 × 7 1022 475 561 464 517 442 510 CTS 120-2p 1 × 9 1314 625 698 583 676 560 638 146 × 280 1 × 11 1606 789 856 712 832 709 817 425 1 × 13 1898 941 995 843 988 798 971 1 × 11 1606 810 871 728 858 713 804 2 × 11 803 871 708 795 680 718 CTS 120-1 1 × 13 1898 975 1046 857 969 802 902 146 × 255 2 × 13 966 1011 811 952 716 771 325 1 × 15 2190 1182 1213 970 1110 930 1096 2 × 15 1142 1235 924 1097 876 972 1 × 17 2482 1305 1341 1062 1260 1005 1232 2 × 17 1314 1399 1021 1220 953 1198 1 × 11 1606 797 873 722 832 710 813 2 × 11 783 866 716 782 697 804 CTS 120-2p 1 × 13 1898 947 1011 835 950 790 910
220 146 × 280 2 × 13 931 1018 798 942 729 893 425 1 × 15 2190 1164 1185 985 1097 864 1086 2 × 15 1082 1166 907 1079 896 1028 1 × 17 2482 1281 1342 1094 1246 998 1240 2 × 17 1275 1372 1078 1228 983 1202
1 × 12 2040 1078 1145 873 1030 782 936 CTS 160-1 2 × 12 1051 1125 857 1025 762 877 170 × 280 1 × 14 2380 1318 1339 983 1215 885 1128 390 2 × 14 1281 1389 969 1203 922 1077 1 × 16 2720 1413 1508 1113 1413 990 1284 2 × 16 1460 1481 1077 1358 1028 1112 2 × 17 2890 - - 1271 - 1153 1213 CTS 160-1 2 ×19 3230 1726 1792 1356 1650 1224 1351
400 170 × 280 2 × 21 3570 1967 1885 1460 1840 1383 1370 390 2 × 23 3910 2119 2107 - 1959 - -
Legendă: Lf - lungimea liniei de fugă, în mm;
n - numărul de elemente în lanŃ;
H - înălŃimea, în mm;
D - diametrul, în mm;
ITT+, ITT- - Tensiunea de Ńinere nominală la impuls de trăsnet pozitiv, respectiv negativ
ITC+, ITC- - Tensiunea de Ńinere nominală la impuls de comutaŃie pozitiv, respectiv negativ.
ANEXA 2 Tabelul A.2.3
TENSIUNILE DE 50% CONTURNĂRI ŞI TENSIUNILE DE łINERE
LA IMPULS DE TRĂSNET
PENTRU IZOLATOARE COMPOZITE FOLOSITE ÎN
INSTALAłIILE ELECTRICE DE DISTRIBUłIE
Tens.
nom. reŃea
Tipul izolatorului
Lungimea
liniei de fugă
Tensiunea de 50% conturnări la
impuls de trăsnet pozitiv
Tensiunea de Ńinere la impuls de trăsnet pozitiv
(kV) (mm) (kV) (kV) ICS 24 A 470 160,3 155,7 ICS 24 C 470 160,7 155,9
20 ICS 24 R 470 161,0 155,6 Izolator tijă compozit 120 kV
H120.120.1295TT
EUROINS -Furukava
(fără armături)
2673
618,2
590
Izolator tijă compozit 120 kV
H120.120.1295TT
EUROINS -Furukava
cu armături tip flanşă-flanşă (970 mm distanŃă între armături)
2673
569,5
551,6
Izolator tijă compozit
OHIO BRASS
tip HI LITE XL 123 kV
2673
578
Ansamblu izolant de susŃinere simplu fără APS, zona pol. IV, izolator SEFAG
3-RE-170-ROENG
3870
630
605
Ansamblu izolant de susŃinere dublu fără APS, zona pol. II, izolator SEFAG
3-RE-171-ROENG
2510
637
612
Ansamblu izolant de întindere simplu fără APS, zona pol. IV, izolator SEFAG
3-RE-172-ROENG
3870
648
623
Ansamblu izolant de întindere dublu fără APS, zona pol. II, izolator SEFAG
3-RE-173-ROENG
2510
634
609
EPS HiLite 110-120-
20,48 -1278-NN16
echipat cu coarne
20,48
(mm/kV)
578
EPS HiLite 110-120-
26,82 -1278-NN16
26,82
(mm/kV)
665 590
110
EPS HiLite 110-160-
21,78 -1257-NN20
21,78
(mm/kV)
605
ANEXA 3.- EXEMPLU DE ALEGERE A IZOLAłIEI UNEI LINII ELECTRICE AERIENE
(conform pct. 5.1.3.1 şi pct. 5.1.3.2 din normativ)
A.3.1.- Linie electrică aeriană de 20 kV
Exemplul 1.- Tema: Stabilirea izolaŃiei unei linii electrice aeriene de 20 kV, construită la înălŃimea de 1000 m deasupra nivelului mării, amplasată în zona II de poluare (în care lungimea liniei de fugă specifică este de 2,0 cm/kV).
1.- Determinarea numărului de izolatoare din lanŃ
Conform tabelului 5.2 din prezentul normativ, nivelul nominal de izolaŃie pentru izolaŃia autoregeneratoare de 24 kV este definit de:
- tensiunea nominală de Ńinere la undă plină de impuls la tensiunea de trăsnet: 125 kV ;
- tensiunea nominală de Ńinere la încercarea de scurtă durată cu tensiunea de frecvenŃă
industrială : 50 kV .
Pentru ca nivelul de izolaŃie al lanŃului de izolatoare să fie mai mare sau cel puŃin egal cu nivelele de izolaŃie indicate mai sus, rezultă că se poate utiliza izolatorul compozit ICS 24 C prezentat în tabelul A.2.3 din anexa 2.
2.- Verificarea prin calcul a lungimii liniei liniei de fugă specifică (conform datelor din tabelul A.2.3, lungimea liniei de fugă a izolatorului compozit ICS 24 C este de 47 cm):
3.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1:
kV
4- Folosind curbele din figura 5.1 se determină pentru tensiune U1 distanŃa: S1 ≈ 5 cm ;
5.- Conform datelor din tabelul A.2.2 (anexa 2), tensiunea de 50% conturnări pentru un izolator de tip ICS 24 kV este Uai 50% = 160,7 kV.
Pentru această valoare, din figura 5.2 - curba 2, rezultă: S1a ≈ 18 cm.
A.3.2.- Linie electrică aeriană de 110 kV
Exemplul 1.- Tema: Stabilirea izolaŃiei unei linii electrice aeriene de 110 kV pe stâlpi metalici, construită la înălŃimea de 1000 m deasupra nivelului mării, amplasată în zona III de poluare (în care lungimea liniei de fugă specifică este de 2,5 cm/kV).
1.- Determinarea numărului de izolatoare din lanŃ (tip CTS 60-1)
Conform tabelului 5.2 din prezentul normativ, nivelul nominal de izolaŃie pentru izolaŃia autoregeneratoare de 123 kV este definit de:
- tensiunea nominală de Ńinere la undă plină de impuls la tensiunea de trăsnet: 550 kV;
- tensiunea nominală de Ńinere la încercarea de scurtă durată cu tensiunea de frecvenŃă
industrială : 230 kV.
Din anexa 2 (Tabelul A.2.2) rezultă că, pentru ca nivelul de izolaŃie al lanŃului de izolatoare cu armături de protecŃie să fie mai mare sau cel puŃin egal cu nivelele de izolaŃie indicate mai sus şi pentru zona de poluare III, se poate utiliza un lanŃ de minimum 9 izolatoare de tip CTS 60-1.
Conform relaŃiei (5.1), numărul minim de izolatoare din lanŃ trebuie să fie:
nŃ = 1,1 × 9 ≅ 10 elemente
Din condiŃia de comportare la poluare (5.2) rezultă (29,2 cm lungimea liniei de fugă a unui izolator) :
elemente
În consecinŃă, se alege un lanŃ de izolatoare alcătuit din 11 de elemente tip CTS 60-1.
2.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1:
kV
3.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1c :
kV
4.- Folosind curbele din figura 5.1 se determină pentru tensiunile U1 şi U1c distanŃele:
S1 = 25 cm ; S1c = 80 cm
5.- Conform datelor din tabelul A.2.2 (anexa 2), tensiunea de 50% conturnări pentru un lanŃ de izolatoare tip CTS 60-1 format din 11 elemente este Uai 50% = 785 kV.
Pentru această valoare, din figura 5.2 - curba 2, rezultă: S1a = 130 cm.
Exemplul 2.- Tema: Stabilirea izolaŃiei unei linii electrice aeriene de 110 kV pe stâlpi metalici, construită la înălŃimea de 1000 m deasupra nivelului mării, amplasată în zona II de poluare (în care lungimea liniei de fugă specifică este de 2,0 cm/kV).
1.- Determinarea numărului de izolatoare din lanŃ
Pentru ca nivelul de izolaŃie al lanŃului de izolatoare cu armături de protecŃie să fie mai mare sau cel puŃin egal cu nivelele de izolaŃie indicate în exemplul 1 de mai sus şi pentru zona de poluare II, rezultă că se poate utiliza izolatorul compozit OHIO BRASS HI LITE XL 123 kV prezentat în tabelul A.2.3 din anexa 2.
2.- Verificarea prin calcul a lungimii liniei liniei de fugă specifică (conform datelor din tabelul A.2.3, lungimea liniei de fugă a izolatorului compozit OHIO BRASS HI LITE XL 123 kV este de 267,3 cm):
3.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1:
kV
4.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1c :
kV
5.- Folosind curbele din figura 5.1 se determină pentru tensiunile U1 şi U1c distanŃele:
S1 = 25 cm ; S1c = 80 cm
6.- Conform datelor din tabelul A.2.3 (anexa 2), tensiunea de 50% conturnări pentru un izolator compozit OHIO BRASS HI LITE XL 123 kV este Uai 50% = 578 kV.
Pentru această valoare, din figura 5.2 - curba 2, rezultă: S1a = 90 cm.
A.3.2.- Linie electrică aeriană de 220 kV
Exemplul 1.- Tema: Stabilirea izolaŃiei unei linii electrice aeriene de 220 kV pe stâlpi metalici, construită la înălŃimea de 1000 m deasupra nivelului mării, amplasată în zona I de poluare (în care lungimea liniei de fugă specifică este de 1,6 cm/kV).
1.- Determinarea numărului de izolatoare din lanŃ (tip CTS 120-1)
Conform tabelului 5.2 din prezentul normativ, nivelul nominal de izolaŃie pentru izolaŃia autogeneratoare de 245 kV este definit de:
- tensiunea nominală de Ńinere la unda plină de impuls de tensiune de trăsnet : 1050 kV;
- tensiunea nominală de Ńinere la încercarea de scurtă durată cu tensiunea de frecvenŃă
industrială : 460 kV.
Din anexa 2 rezultă că, pentru ca nivelul de izolaŃie al lanŃului de izolatoare cu armături de protecŃie să fie mai mare sau cel puŃin egal cu nivelele de izolaŃie indicate mai sus, trebuie să se utilizeze un număr de 14 izolatoare tip CTS 120-1 în lanŃ.
Rezultă că numărul total de izolatoare va fi:
nŃ = 1,1 × 14 ≅ 15 elemente.
2.- Verificarea prin calcul a lungimii liniei de fugă specifică (Lc pentru izolatorul CTS 120-1 este de 32,5 cm):
elemente
Se alege un lanŃ de izolatoare de 15 elemente.
3.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1 :
kV
4.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1c :
kV
5.- Folosind curbele din figura 5.1 se determină pentru tensiunile U1 şi U1c distanŃele:
S1 = 60 cm ; S1c = 160 cm .
6.- Conform datelor din tabelul A.2.1 (anexa 2), tensiunea de 50% conturnări pentru un lanŃ de izolatoare tip K3 format din 14 elemente este Uai 50% = 1182 kV.
Pentru această valoare, din figura 5.2 - curba 2, rezultă: S1a = 210 cm.
Exemplul 2.- Tema: Stabilirea izolaŃiei unei linii electrice aeriene de 220 kV pe stâlpi metalici, construită la înălŃimea de 1000 m deasupra nivelului mării, amplasată în zona II de poluare (în care lungimea liniei de fugă specifică este de 2,0 cm/kV).
1.- Determinarea numărului de izolatoare din lanŃ
Pentru ca nivelul de izolaŃie al lanŃului de izolatoare cu armături de protecŃie să fie mai mare sau cel puŃin egal cu nivelele de izolaŃie indicate în exemplul 1 de mai sus şi pentru zona de poluare II, rezultă că se poate utiliza un izolator compozit cu tensiunea nominală de Ńinere la unda plină de impuls de tensiune de trăsnet de cel puŃin 1050 kV (de exemplu un izolator compozit cu valori de două ori mai mari decât izolatorul OHIO BRASS HI LITE XL 123 kV prezentat în tabelul A.2.3 din anexa 2 şi anume: tensiunea de 50 % conturnări la impuls de trăsnet = 1156 kV şi lungimea liniei de fugă = 534,6 cm).
2.- Verificarea prin calcul a lungimii liniei liniei de fugă specifică (conform datelor precizate mai sus):
3.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1: idem ca în exemplul de calcul 1.
4.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1c : idem ca în exemplul de calcul 1.
5.- Folosind curbele din figura 5.1 se determină pentru tensiunile U1 şi U1c aceleaşi distanŃe ca în exemplul de calcul 1.
6.- Conform celor precizate mai sus, pentru acest izolator ipotetic, tensiunea de 50% conturnări este Uai 50% = 1156 kV.
Pentru această valoare, din figura 5.2 - curba 2, rezultă: S1a ≈ 205 cm.
A.3.3.- Linie electrică aeriană de 400 kV
Exemplul 1.- Tema: Stabilirea izolaŃiei unei linii electrice aeriene de 400 kV pe stâlpi metalici, construită la înălŃimea de 1000 m deasupra nivelului mării, amplasată în zona II de poluare (în care lungimea liniei de fugă specifică este de 2,0 cm/kV).
1.- Determinarea numărului de izolatoare din lanŃ (tip CTS 120-2p)
Conform tabelului 5.3 din normativ, nivelul nominal de izolaŃie pentru izolaŃia autoregeneratoare de 400 kV este definit prin:
- tensiunea nominală de Ńinere la impuls de comutaŃie : 1050 kV;
- tensiunea nominală de Ńinere la impuls de trăsnet : 1550 kV.
Din anexa 2 rezultă că, pentru ca nivelul de izolaŃie al lanŃului de izolatoare cu armături de protecŃie să fie mai mare sau cel puŃin egal cu nivelele de izolaŃie indicate mai sus, trebuie să se utilizeze un număr de 20 izolatoare tip CTS 120-2p.
Rezultă un număr total de izolatoare (Ńinând seama şi de coeficientul de siguranŃă) de 1,1:
nŃ = 1,1 × 20 ≅ 22 elemente
Din condiŃia de comportare la poluare (42,5 cm lungimea liniei de fugă a unui izolator) rezultă:
elemente
În consecinŃă, se alege un lanŃ de izolatoare alcătuit din 22 de elemente.
2.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1 :
kV.
3.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1c :
kV
4.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1a (UŃ.lanŃ = 1758 kV):
U50% = 1758 kV/(1 - 1,3⋅0,06) = 1907 kV
5.- Folosind curbele din figurile 5.1 şi 5.2 se determină:
1,0 m
2,7 m
3,25 m
Tensiunea de 50 Hz
Supratensiune
de comutaŃie
Supratensiune
de trăsnet
vmax
0,4 vmax
10 m/s
Fig. A.3.1.- CondiŃii de apropiere a conductoarelor faŃă de stâlp
pentru LEA de 400 kV analizată.
S1 = 1 m
S1c = 2,7 m
S1a = 3,25 m
Dacă se folosesc eclatoare pe lanŃurile de izolatoare, pentru a reduce tensiunea de Ńinere a lanŃului la supratensiuni de trăsnet la valoarea UŃ lanŃ = 1550 kV, rezultă:
U50% lanŃ = 1681 kV
şi
S1a = 2,7 m.
În figura A.3.1 se prezintă o exemplificare a condiŃiilor de apropiere a conductoarelor faŃă de stâlp pentru linia de 400 kV analizată.
Exemplul 2.- Tema: Stabilirea izolaŃiei unei linii electrice aeriene de 400 kV pe stâlpi metalici, construită la înălŃimea de 1000 m deasupra nivelului mării, amplasată în zona I de poluare (în care lungimea liniei de fugă specifică este de 1,6 cm/kV).
1.- Determinarea numărului de izolatoare din lanŃ
Pentru ca nivelul de izolaŃie al lanŃului de izolatoare cu armături de protecŃie să fie mai mare sau cel puŃin egal cu nivelele de izolaŃie indicate în exemplul 1 de mai sus şi pentru zona de poluare II, rezultă că se poate utiliza un izolator compozit cu tensiunea nominală de Ńinere la unda plină de impuls de tensiune de trăsnet de cel puŃin 1550 kV (de exemplu un izolator compozit cu valori de trei ori mai mari decât izolatorul OHIO BRASS HI LITE XL 123 kV prezentat în tabelul A.2.3 din anexa 2 şi anume: tensiunea de 50% conturnări la impuls de trăsnet = 1734 kV şi lungimea liniei de fugă = 801,9 cm).
2.- Verificarea prin calcul a lungimii liniei liniei de fugă specifică (conform datelor precizate mai sus):
3.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1: idem ca în exemplul de calcul 1.
4.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1c : idem ca în exemplul de calcul 1.
5.- Determinarea tensiunii de străpungere a intervalului S1a (UŃ.lanŃ = 1734 kV):
U50% = 1734 kV /(1 - 1,3⋅0,06) = 1881 kV
5.- Folosind curbele din figurile 5.1 şi 5.2 se determină:
S1 = 1 m
S1c = 2,7 m
S1a = 3,2 m
Dacă se folosesc eclatoare pe lanŃurile de izolatoare, pentru a reduce tensiunea de Ńinere a lanŃului la supratensiuni de trăsnet la valoarea UŃ lanŃ = 1550 kV, rezultă ca şi în exemplul 1:
U50% lanŃ = 1681 kV
şi
S1a = 2,7 m.
ANEXA 4.- ALEGEREA SCHEMELOR DE PROTECłIE A MAŞINILOR ELECTRICE ROTATIVE
Schemele de protecŃie a maşinilor electrice rotative sunt prezentate în figurile A.4.1÷A.4.4. În continuare sunt prezentate o serie de recomandări referitoare la realizarea acestor scheme de protecŃie.
A.4.1.- Schemele de protecŃie a maşinilor electrice rotative legate direct la liniile electrice aeriene (figura A.4.1), trebuie să se realizeze prin utilizarea combinată a următoarelor elemente:
a) descărcătoare cu rezistenŃă variabilă montate pe barele staŃiei sau la bornele maşinii
(cu caracteristicile recomandate în tabelul 10.1);
b) condensatoare de protecŃie montate pe bare şi pe neutrul maşinii;
c) descărcătoare cu rezistenŃă variabilă montate pe intrărilor liniile electrice aeriene;
d) conductoare de protecŃie sau paratrăsnete verticale pentru protecŃia liniilor electrice
aeriene la intrarea lor din staŃie.
Fig. A.4.1.
DRV
Ccentr.
Rcentr.
l
DRV
Lungimea de linie l ce trebuie protejată cu conductoare de protecŃie sau paratrăsnete verticale trebuie să fie de cel puŃin 250 m, dar nu mai redusă decât valoarea determină din condiŃiile de funcŃionare a descărcătoarelor montate pe intrările liniilor electrice, folosindu-se relaŃiile:
l / Ri ≥ 200 , în cazul LEA de 3 kV şi 6 kV,
l / Ri ≥ 150 , în cazul LEA de 10 kV şi 15 kV,
unde: Ri este rezistenŃa de impuls a prizei de pământ a descărcătoarelor racordate la LEA;
l - lungimea liniei protejată, în m.
Pe această lungime de linie, suporturile izolatoarelor liniilor electrice aeriene se leagă la prizele de pământ ale stâlpilor având o rezistenŃă de maximum 10 Ω. Conductoarele de protecŃie se leagă la pământ la fiecare stâlp şi la priza de pământ a staŃiei (centralei).
Se recomandă ca rezistenŃa prizei de legare la pământ a descărcătoarelor montate pe intrările liniilor electrice să fie cât mai mică (sub 4 Ω) pentru ca zona de ecranare a conductoarelor active ale LEA să fie cât mai redusă. În acest sens se recomandă ca legarea la pământ a descărcătoarelor montate pe intrărie liniilor electrice să se facă la priza de pământ a staŃiei (centralei).
A.4.2.- Dacă pe liniile electrice aeriene sunt instalate bobine de reactanŃă, se foloseşte schema de protecŃie din figura A.4.2.
În acest caz, lungimea de linie ce trebuie protejată cu conductoare de protecŃie sau paratrăsnete verticale trebuie să fie de cel puŃin 150 m.
Fig. A.4.2.
DRV
Ccentr.
Rcentr.
DRV
l > 150 m
A.4.3.- Schemele de protecŃie a maşinilor electrice rotative legate la liniile electrice aeriene prin porŃiuni de cabluri subterane (figura 10.3), trebuie să se realizeze prin utilizarea următoarelor elemente:
a) descărcătoare cu rezistenŃă variabilă montate pe barele staŃiei sau la bornele maşinii
(cu caracteristicile recomandate în tabelul 10.1);
b) condensatoare de protecŃie montate pe bare şi pe neutrul maşinii;
c) descărcătoare cu rezistenŃă variabilă montate pe joncŃiunea cablu - linie aerienă;
d) conductoare de protecŃie sau paratrăsnete verticale pentru protecŃia liniilor electrice
aeriene la intrarea lor din staŃie pe o lungime de cel puŃin 150 m.
Pe această lungime de linie, suporturile izolatoarelor LEA se leagă la prizele de pământ ale stâlpilor având o rezistenŃă de maximum 10 Ω. Conductoarele de protecŃie ale LEA se leagă la pământ la fiecare stâlp şi la armărura şi mantaua metalică a cablului, precum şi la o priză de pământ, care nu trebuie să aibă o rezistenŃă de impuls mai mare de 5 Ω, situată în imediata apropiere a cutiei terminale a cablului dar separată de priza de pământ a staŃiei (centralei). La această priză se leagă la pământ şi descărcătoarele montate pe joncŃiunea cablu - linie aerienă.
l > 150 m
l ≥ 100 m
Fig. A.4.3
DRV
Ccentr.
Rcentr.
R
DRV
A.4.4.- Dacă liniile electrice aeriene pe care sunt montate bobine de reactanŃă sunt racordate la barele centralei prin porŃiuni de cabluri subterane, trebuie să se realizeze schema de protecŃie din figura A.4.4.
Datorită faptului că impedanŃa caracteristică a bobinei de reactanŃă diferă de cea a cablului, trebuie să se monteze între bobină şi cablu un descărcător cu rezistenŃă variabilă. În rest, schema de protecŃie se realizează ca în schema A.4.3.
Fig.A.4.4.
DRV
Ccentr.
Rcentr.
l > 150 m
l ≥ 100 m
R
DRV
DRV
A.4.5.- În tabelul A.4.1 sunt date tensiunile de amorsare ale descărcătoarelor cu coarne existente în instalaŃii pentru realizarea schemelor de protecŃie ale maşinilor electrice rotative.
Tabelul A.4.1
Tensiunea de amorsare a descărcătorului cu coarne la timpul de 2 µs
Tensiunea nominală a echipamentului (kV)
Tensiunea de amorsare a descărcătorului cu coarne (kV)
3,6
7,2
12
40
50
60
ANEXA 5.- CARACTERISTICILE PRINCIPALE ALE DESCĂRCĂTOARELOR
CU REZISTENłĂ VARIABILĂ
A.5.1.- Principalele caracteristici electrice ale descărcătoarelor cu rezistenŃa variabilă pe bază de carbură de siliciu sunt următoarele:
a.- Tensiunea nominală a descărcătorului (Un), exprimată în kV (valoare efectivă).
Tensiunea nominală a descărcătorului reprezintă, la majoritatea firmelor constructoare, tensiunea maximă admisibilă pe descărcător, respectiv tensiunea de stingere a descărcătorului.
La descărcătoarele de fabricaŃie rusească, precum şi la seria de descărcătoare DRVS de fabricaŃie Electroputere, tensiunea nominală a descărcătorului corespunde tensiunii reŃelei în care este destinat să funcŃioneze acesta.
b.- Tensiunea maximă admisibilă pe descărcător (Umax) sau tensiunea de stingere, exprimată în kV. Această tensiune, definită prin valoarea efectivă a tensiunii pe descărcător, la care se stinge arcul electric al curentului de însoŃire de frecvenŃă industrială, se indică în cazul în care nu corespunde cu tensiunea nominală.
c.- Tensiunea de amorsare la tensiunea de frecvenŃă industrială (Ua), exprimată în kV (valoare efectivă).
d.- Tensiunea de amorsare 100% la impuls de tensiune de trăsnet (1,2/50 µs), exprimată în kV (valoare de vârf).
e.-Tensiunea de amorsare pe frontul undelor de impuls de trăsnet, exprimată în kV (valoare de vârf).
f.- Tensiunea de amorsare la impuls de tensiune de comutaŃie, exprimată în kV (valoare de vârf).
g.- Tensiunea reziduală, exprimată în kV (valoare de vârf). Fabricile constructoare obişnuiesc să indice tensiunea reziduală a descărcătoarelor la curenŃii de 0,5 , 1, 3, 5, 10 şi 20 kA, definind astfel caracteristica tensiune-curent a descărcătorului în domeniul curenŃilor mari.
h.- Tensiunea reziduală nominală, exprimată în kV (valoare de vârf), este tensiunea reziduală dată la curentul nominal de descărcare.
i.- Curentul nominal de descărcare, exprimată în kA.
j.- Curentul admisibil la unde rectangulare de 2000 µµµµs, exprimat în A.
k.- Clasa limitatorului de presiune (supapa de suprapresiune).
În tabelul A.5.2. se prezintă caracteristicile unor descărcătoare cu rezistenŃă variabilă, utilizate în Sistemul Energetic NaŃional al României, iar în tabelul A.5.1. se prezintă caracteristicile unor descărcătoare cu rezistenŃă variabilă, ce se utilizează pentru protecŃia punctului neutru al transformatoarelor.
Descărcătoarele cu rezistenŃele variabilă pe bază de carbură de siliciu au fost scoase din fabricaŃie, acestea fiind înlocuinte cu descărcătoare fără eclatoare şi cu rezistenŃele variabilă pe bază de oxizi metalici.
A.5.2.- Principalele caracteristici electrice cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi
metalici
a.- Tensiunea nominală (Un) reprezintă un parametru de referinŃă pentru descărcător şi este definită ca tensiunea pe care trebuie să o suporte timp de minimum 10 s, după ce a fost preîncălzit la 600C şi a fost supus unei injecŃii mari de energie, conform standardelor.
b.- Tensiunea maximă de funcŃionare continuă (Uc) este valoarea efectivă a tensiunii de frecvenŃă industrială ce poate fi aplicată în mod continuu, pe durată nelimitată, descărcătorului.
c.- Supratensiunea temporară maxim admisă, în kV (valoare efectivă), pentru o anumită perioadă de timp, în funcŃie de valoarea acesteia.
d.- Tensiunea reziduală este valoarea de vârf a tensiunii ce apare între bornele unui descărcător la trecerea unui impuls de curent. Aceasta depinde de amplitudinea şi forma impulsului (de comutaŃie sau trăsnet).
e.- Capacitatea de absorbŃie a energiei la un singur impuls este energia maximă, exprimată în kJ/kV din tensiunea nominală, pe care un descărcător o poate absorbi la trecerea unui impuls
(de comutaŃie sau trăsnet) de o durată specificată. Aceasta constituie o mărime care defineşte clasa descărcătorului.
f.- Curentul nominal de descărcare, exprimat în kA.
g.- Curentul admis de unde rectangulare, de exemplu de 2000 µs, exprimat în A.
h.- Curentul permanent al descărcătorului este curentul care trece prin descărcător, atunci când acesta este supus la tensiunea de regim permanent, exprimat în mA.
În tabelul A.5.3. se prezintă, spre exemplificare, caracteristicile unor descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici, utilizate în prezent în reŃelele electrice din România.
Tabelul A.5.1
Caracteristici ale unor descărcătoare cu rezistenŃa variabilă pe bază de carbură de siliciu utilizate
pentru protecŃia punctului neutru a transformatoarelor din reŃelele electrice ale SEN
Tensiunea de Ńinere
a izolaŃiei neutrului la
Tipul descărcătorului
Tensiunea maximă
Tensiunea de amorsare
Tensiunea de amorsare la
Tensiunea reziduală
impuls 1,2/50µs
frecvenŃă industrială
cu rezistenŃă variabilă
admisibilă pe
descărcător
la impuls 1,2/50 µs
frecvenŃă industrială
nominală
(kV) ( kV) ( kV) (kV) ( kV) (kV)
170
80
HKNF - 57
57
120 85
110
(la 1 kA) XAD - 57s
57
120
85
110
(la 1 kA) 290 130 VA - 72,5/10.2 72,5 180 115 164
(la 5 kA)
505
220
XAD 127s
127
260
185
240
(la 1 kA) H 420 a 120 120 340 < 240 -
750 325 XAL 210 210 485 285 440
(la 5 kA
Tabelul A.5.2
Caracteristicile unor descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe bază de carbură de siliciu utilizate în reŃelele electrice ale SEN
Tensiunea nominală
a
reŃelei
(kV)
Tipul descărcă-
torului
Firma
producătoare sau
Ńara de provinien
Ńă
Tensiunea
maximă admisibilă pe descăr-cător
(kV)
Tensiunea de amorsare la frecvenŃă industrială
(kV)
Tensiunea de amorsare
100% la
impuls de
tensiune de trăsnet
(kV)
Tensiunea de amorsare pe frontul undei de
impuls de
trăsnet
(kV)
Tensiunea de amorsare la
supratens. de comutaŃie
(kV)
Curentul
nominal
de
descăr-
care
(kA)
Tensiunea
reziduală la curent nominal
de descărcare
(kV)
Curentul admisibil la unde rectangulare de 2000µs
(A)
Clasa limitatorului
(supapei)
de
presiune
(kV)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
6
DRVL-7,5
DRVS-6
RVP-6
RVM-6
Gza-7,5
GZ-7,3/5
ROM-ECT
ROM-IEPC
URSS
URSS
POL Electrim
POL
GER-
7,5
7,5
7,6
7,6
7,5
7,3
7,5
7,2
13-17
13
16-19
15-18
12,5
13
12,5
12
27
27
35
15,5
26
24
25
26
31
-
-
-
30
-
31
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5
5
5
10
5
5
5
5
27
27
30
20
26
24
25
26
-
-
75
400
100
75
100
100
5
nu are
nu are
nu are
nu are
nu are
3(20)1
3(20)1
VA-7,5
VA-7,2/5
KVH
GER-KVH
10
DRVL-12
DRVS-10
RVP-10
RVM-10
VA-12
Gza-12
GZ-12/5
XCA-12
ROM-ECT
ROM-IEPC
URSS
URSS
GER-KWH
POL Electrim
POL
Suedia-ASEA
12
12
12,7
12,7
12
12
12
21-29
21
26-30,5
25-30
20-25
20
22
19
43
43
50
25,5
40
41
41,5
47
50
-
-
-
50
47
-
54
-
-
-
-
-
-
-
-
5
5
5
10
5
5
5
5
43
43
50
33
40
41
41,5
40
-
-
75
400
100
100
75
-
5
nu are
nu are
nu are
3(20)1
nu are
nu are
-
15
DRVL-18
DVRS-15
RVS-15
Gza-18
GZ-18/5
VA-18
VA-17,5
ROM-ECT
ROM-IEPC
URSS
POL Electrim
POL
GER-kWH
GER- kWH
18
18
19
18
18
18
17,5
32-44
32
38-48
30
33
30
30
65
65
70
61
59
60
60
75
-
-
70
-
75
-
-
-
-
-
-
-
-
5
5
10
5
5
5
5
65
65
67
61
59
60
60
-
-
150
100
75
100
100
5
nu are
nu are
nu are
nu are
3(20)1
3(20)1
Tabelul A.5.2 (continuare)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
20
DRVL-24
DRVS-20
RVS-20
RVM-20
Gza-25
GZ-23/5
VA-24/5
VA-24/10
XCA-24
ROM-ECT
ROM-IEPC
URSS
URSS
POLElectrim
POL
GER-kWH
GER- kWH
Suedia-ASEA
24
24
25
25
25
25
24
24
24
42-53
42
49-60,5
47-56
40
46
40-50
40-50
38
87
87
85
74
85
82
80
80
90
100
-
-
-
98
-
100
-
103
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5
5
10
10
5
5
5
10
5
87
87
88
74
85
82
80
80
80
-
-
150
400
100
75
100
200
-
5
nu are
nu are
nu are
nu are
nu are
3(20)1
3(20)1
-
110
RVS-110
RVMG110 M
GZS-97
VR-110-Z
VA 102/10.2
VA 108/10.2
VA 102/10.3
VA 108/10.3
XAF-108
XAD-104
HKF-104
URSS
URSS
POL
CEHOS
GER-KWH
GER-KWH
GER-KWH
GER-KWH
Suedia-ASEA Suedia-ASEA Brown-Boveri
100
100
97
97
102
108
102
108
108
104
104
200-250
170-195
200
170
162
180
156
162
170
170
290
285
260
285
327
250
256
244
260
260
260
260
-
-
360
-
300
309
335
354
295
-
-
-
-
-
-
291
308
290
285
302
291
-
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
367
295
330
337
240
257
244
260
270
260
260
150
400
250
90
800
800
800
800
600
600
600
nu are
nu are
nu are
nu are
40
40
40
40
40
40
40
RVMG220M
XAF-198
URSS
Suedia-
200
198
340-390
515
475
-
535
-
555
10
10
570
495
400
600
nu are
40
220
XAE-192A
XAE-210A
XAE-192B
XAE-210B
XAD-195
XAD-199
HkFp-199
VA-198/10.3
VA-200
ASEA
Suedia-ASEA Suedia-ASEA
Suedia-ASEA
Suedia-ASEA
Suedia-ASEA
Suedia-ASEA Brown-Boveri
GER-KWH
GER-KWH
192
210
192
210
195
199
199
198
200
315
285
315
360
285
310
315-395
315-380
297
320
460
500
440
485
510
520
500
475
525
520
570
505
550
590
-
-
650
-
500
550
450
490
546
-
-
508
-
10
10
10
10
10
10
10
10
10
460
500
460
500
510
520
500
475
540
800
800
800
800
600
600
600
800
500
50
50
50
50
40
40
40
40
40
400
XAE-360A
XAE-360B
XAL-360A
XAL-390A
VA 360/10.3
Suedia-ASEA
Suedia-ASEA
Suedia-ASEA Suedia-ASEA
GER-KWH
360
360
360
390
360
540
485
485
525
540
865
830
830
895
865
950
910
910
990
1080
940
815
815
885
900
10
10
10
10
10
865
865
810
880
865
800
800
1000
1000
800
50
50
50
50
40
1) cu armătură suplimentară
Tabelul A.5.3
Caracteristicile unor descărcătoare cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici utilizate în reŃelele electrice ale SEN
Tensiunea Tipul Supratensiuni Tensiunea reziduală la
temporare admise
undă 30/60 µs de undă 8/20 µs de
1 s 10 s 250 A
500 A
1000 A
2000 A
5 kA 10 kA
20 kA
kV kV kV kA kV kV kV kV kV kV kV kV kV 6 POLIM-D 8 N 10 8 10 10,6 10,2 21,5 22,7 - - 26,1 28,0 31,8 HDA 09 R 11 9 10 12,0 11,3 - 22,2 - - 27,9 30,0 33,6 10 POLIM-D 12
N 15 12 10 15,9 15,3 32,2 33,2 - - 39,1 42,0 47,7
HDA 12 R 15 12 10 16,1 15,1 - 29,6 - - 37,2 40,0 44,8 VARISIL
HL30 30 24 5 35,2 33,7 - - - - 87,0 - -
VARISIL HD30
30 25 10 34,9 33,3 - 69,4 - - - - -
(D)MO 24 30 24 5 31,5 30,2 62,4 64,4 67,3 - 78,0 85,8 95,2 20 POLIM-D
24 N 30 24 10 31,8 30,6 64,3 66,4 69,8 - 78,2 84,0 95,4
HDA 24 N 30 24 10 32,0 30,2 - 59,2 - - 74,4 80,0 89,6 HDA 27 N 33 27 10 36,0 34,0 - 66,6 - - 83,7 90,0 101,0 EXLIM R
030 30 24 10 34,5 33,0 - 64,5 66,9 - 77,7 83,0 92,2
EXLIM R 096
96 77 10 110 106 - 199 207 - 240 256 285
EXLIM Q 096
96 77 10 111 106 - 188 192 199 219 231 255
PEXLIM U 096
96 77 10 112 106 - 204 213 - 243 260 295
110 SB 96/10.2 96 77 10 111 106 200 206 215 226 240 255 281 3 EP2 096 96 76 10 110 105 - 209 217 - - 268 - EXLIM R
108 108 78 10 124 119 - 224 232 - 270 288 320
EXLIM Q 108
108 78 10 125 119 - 211 216 224 246 260 286
EXLIM Q 192
192 154 10 223 211 - 374 382 397 436 461 507
EXLIM P 192
192 154 10 223 211 - - 374 386 418 442 482
220 3 EP2 192 192 153 10 222 206 - 373 386 - - 460 - EXLIM Q
198 198 156 10 230 218 - 386 394 410 450 476 523
EXLIM P 198
198 156 10 230 218 - - 386 398 431 456 497
SB 198/10.3
198 158 10 228 214 380 392 404 - 451 475 518
EXLIM P-B 330
330 264 20 383 363 - - 642 664 718 759 829
400 EXLIM P-B 336
336 267 20 390 370 - - 654 676 731 773 844
3 EP2 336 336 268 20 386 361 - 653 677 - - 806 - 750 EXLIM T
624 624 499 20 711 674 - - 1195 - 1315 1373 1500
ANEXA 6.- EXEMPLE DE ALEGERE A DESCĂRCĂTOARELOR CU REZISTENłĂ VARIABILĂ
(conform capitolului XI din normativ)
Notă: Anexa 6 are un caracter informativ, urmând ca la alegerea descărcătoarelor şi stabilirea
locului lor de montare, pentru fiecare caz în parte, să se Ńină cont de prevederile din
prezentul normativ.
A.6.1.- Pentru reŃea de 400 kV
A.6.1.1.- Temă: Alegerea unui descărcător cu rezistenŃă variabilă pe bază de carbură de siliciu, ce urmează a fi montat pe o linie electrică aeriană în următoarele condiŃii:
- tensiunea cea mai ridicată a reŃelei: Us = 420 kV;
- lungimea liniei: l = 300 km;
- susceptanŃa specifică a liniei: Y = 3,52 ⋅ 10-6 S/km;
- raportul X0 / X+ = 3;
- factorul de supratensiune: Ks = 2,5;
- tensiunea nominală de Ńinere la impuls de tensiune de trăsnet (1,2/50 µs) a
echipamentului: 1550 kV sau 1425 kV;
- tensiunea nominală de Ńinere la impuls de comutaŃie a echipamentului: 1050 kV.
1.- În conformitate cu pct. 11.1.2 din prezentul normativ, tensiunea maximă admisibilă pe descărcător este:
Umax = 0,85 ⋅ Us = 0,85 ⋅ 420 = 357 kV
Din tabelul A.5.2 se observă că descărcătoarele tip XAL-360 A şi XAE-360 B au valoarea tensiunii maxime apropiată de valoarea calculată mai sus.
2.- Tensiunea de amorsare 100% la impuls de tensiune de trăsnet (1,2/50 µs) este 830 kV pentru descărcătoarele tip XAL-360 A şi XAE-360 B.
3.- Tensiunea reziduală nominală este:
- 865 kV pentru descărcătoare tip XAE-360 B;
- 810 kV pentru descărcătoare tip XAL-360 A.
4.- Tensiunea de amorsare pe front este 910 kV pentru descărcătoare tip XAE-360 B şi XAL-360 A.
5.- Nivelul de protecŃie asigurat este de (conform definiŃiei de la pct. 3.26):
- 865 kV pentru descărcătoare tip XAE-360 B;
- 810 kV pentru descărcătoare tip XAL-360 A.
6.- Tensiunea de amorsare la impuls de tensiune de comutaŃie este de 815 kV (2,38 u.r.) pentru descărcătoarele tip XAE-360 B şi XAL-360 A.
7.- Capacitatea de descărcare a descărcătoarelor alese este:
- pentru descărcătorul XAE-360 B:
kJ;
- pentru descărcătorul XAL-360 A:
kJ.
Energia capacitivă a liniei se calculează cu relaŃia:
unde: Ua este tensiunea de amorsare la frecvenŃă industrială a descărcătorului;
ω - pulsaŃia;
C - capacitatea liniei;
t - timpul = 2000 µs.
Energia capacitivă a liniei este:
kJ
Din compararea energiei capacitive a liniei cu capacităŃile de descărcare a descărcătoarelor, se observă că această energie poate fi descărcată atât de descărcătoarele tip XAE-360 B cât şi de descărcătoarele tip XAL-360 A.
Descărcătoarele tip XAL-360 A corespund cel mai bine cerinŃelor pentru a fi montate pe linie.
Alegerea acestui tip de descărcător Ńine seama atât de condiŃiile impuse pentru protecŃia împotriva supratensiunilor de trăsnet, cât şi de condiŃiile impuse pentru protecŃia împotriva supratensiunilor de comutaŃie.
A.6.1.2.- Temă: Alegerea unui descărcător cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici, ce urmează a fi montat pe o linie electrică aeriană de 400 kV, cu datele caracteristice prezentate în tema anterioară.
1.- Selectarea tipului de descărcător. În conformitate cu pct. 11.2.2, tensiunea de funcŃionare continuă a descărcătorului Uc trebuie să fie mai mare ca tensiunea maximă pe fază:
kV
Din tabelul A.5.3 (anexa 5) se alege, pentru exemplificare, descărcătorul EXLIM P-B 330, cu următoarele caracteristici:
- Tensiunea de funcŃionare continuă: Uc = 264 kV (1,086 u.r.)
- Tensiunea nominală: Un = 330 kV
- Supratensiunile temporare maxime admise (în kVef) pentru o durată de:
• 1 s: 383 kV (1,58 u.r.);
• 10 s: 363 kV (1,49 u.r.).
- Tensiunea reziduală maximă la comutaŃie (kV) pentru un curent de 2 kA:
• 664 kV (1,94 u.r., raportat la ).
- Tensiunea reziduală maximă la impuls de curent de trăsnet (8/20 µs) de valoare 10 kA:
• 759 kV (1,94 u.r., raportat la ).
- Capacitatea de absorbŃie a energiei la un singur impuls de 4 ms: 7 kJ/kV din Un.
2.- Energia absorbită de descărcător la o supratensiune de comutaŃie de 2,5 u.r. (impedanŃa caracteristică a liniei, 350 Ω, n = 2 numărul de descărcări succesive), determinată cu relaŃia (11.4) de la pct. 11.2.5. este:
kJ
Raportând energia absorbită de descărcător la tensiunea nominală a acestuia rezultă:
1455,3 / 330 = 4,41 kJ / kV Un ,
valoare mai mică decât capacitatea de absobŃie a energiei de 7 kJ/kVUn pentru descărcătorul ales, putându-se relua analiza pentru utilizarea unui descărcător cu capacitatea de absorbŃie mai mică, de exemplu EXLIM-Q, cu o capacitate de 4,5 kJ/kV.
Deci, descărcătorul tip EXLIM-P corespunde cerinŃelor pentru a fi montat pe linie, asigurând niveluri de protecŃie mai bune decât descărcătoarele clasice, atât pentru supratensiunile de comutaŃie, cât şi pentru supratensiunile de trăsnet.
A.6.2. Pentru reŃea de 110 kV
A.6.2.1.- Temă: Alegerea descărcătorului cu rezistenŃă variabilă pe bază de carbură de siliciu, ce urmează a fi montat la bornele unui transformator, în următoarele condiŃii:
- tensiunea cea mai ridicată a reŃelei: Us = 123 kV;
- raportul: X0/X+ = 3;
- tensiunea nominală de Ńinere la implus de tensiune de trăsnet (1,2/50 µs) a
echipamentului: 550 kV sau 450 kV.
1.- În conformitate cu pct. 11.1.2 din prezentul normativ, tensiunea maximă admisibilă pe descărcător este:
Din tabelul A.5.2. se observă că descărcătoarele tip XAF-108, VA-102/10.2 au valorile tensiunii maxime apropiate de valoarea calculată mai sus.
2.- Tensiunea de amorsare 100% la impuls de trăsnet (1,2/50 µs) este de 260 kV pentru descărcătoarele tip XAF-108 şi de 250 kV pentru descărcătoarele tip VA-102/10.2.
3.- Tensiunea reziduală nominală este:
- 270 kV pentru descărcătoarele tip XAF-108;
- 240 kV pentru descărcătoarele tip VA-102/10.2.
4.- Nivelul de protecŃie asigurat este de (conform definiŃiei de la pct. 3.26):
- 270 kV pentru descărcătoarele tip XAF-108;
- 240 kV pentru descărcătoarele tip VA-102/10.2.
Descărcătoarele tip VA-102/10.2 corespund cel mai bine cerinŃelor pentru a fi montate la bornele transformatorului.
A.6.2.2.- Temă: Alegerea unui descărcător cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici, ce urmează a fi montat la bornele unui transformator, cu condiŃiile prezentate în tema anterioară.
1.- Selectarea tipului de descărcător. În conformitate cu pct. 11.2.2, tensiunea de funcŃionare continuă a descărcătorului Uc trebuie să fie mai mare ca tensiunea maximă pe fază:
kV
Din tabelul A.5.3 (anexa 5) se alege, pentru exemplificare, descărcătorul EXLIM R 096, cu următoarele caracteristici:
- Tensiunea continuă de funcŃionare: Uc = 77 kV (1,085 u.r.)
- Tensiunea nominală: Un = 96 kV
- Supratensiunile temporare maxime admise (în kV) pentru o durată de:
• 1 s: 110 kV (1,55 u.r.);
• 10 s: 106 kV (1,52 u.r.).
- Tensiunea reziduală maximă la comutaŃie (kV) pentru un curent de 0,5 kA:
• 199 kV (2,8 u.r., raportat la ).
- Tensiunea reziduală maximă la impuls de curent de trăsnet (8/20 µs) de valoare 10 kA:
• 256 kV (3,61 u.r., raportat la ).
Deci, descărcătorul tip EXLIM R 096 corespunde cerinŃelor pentru a fi montat la bornele unui transformator.
A.6.3. Pentru reŃea de 20 kV
A.6.3.1.- Temă: Alegerea unui descărcător cu rezistenŃă variabilă pe bază de oxizi metalici, ce urmează a fi montat la bornele de 20 kV ale unui transformator, în următoarele condiŃii:
- tensiunea cea mai ridicată a reŃelei: Us = 24 kV;
- tensiunea nominală de Ńinere la implus de tensiune de trăsnet (1,2/50 µs) a
echipamentului: 95 kV sau 125 kV.
1.- Selectarea tipului de descărcător. În conformitate cu pct. 11.2.2, tensiunea de funcŃionare continuă a descărcătorului Uc trebuie să fie mai mare, indiferent de modul de tratare a neutrului reŃelei, ca tensiunea maximă între faze a reŃelei:
kV
Din tabelul A.5.3 (anexa 5) se alege, pentru exemplificare, descărcătorul EXLIM R 030, cu următoarele caracteristici:
- Tensiunea continuă de funcŃionare: Uc = 24 kV
- Tensiunea nominală: Un = 30 kV
- Supratensiunile temporare maxime admise (în kV) pentru o durată de:
• 1 s: 34,5 kV;
• 10 s: 33 kV.
- Tensiunea reziduală maximă la comutaŃie (kV) pentru un curent de 0,5 kA:
• 64,5 kV.
- Tensiunea reziduală maximă la impuls de curent de trăsnet (8/20 µs) de valoare 10 kA:
• 83 kV.
Având în vedere datele de mai sus, precum şi condiŃiile tehnice prezentate în tabelul din anexa 7, rezultă că descărcătorul tip EXLIM R 030 corespunde cerinŃelor pentru a fi montat la bornele de 20 kV ale unui transformator.
ANEXA 7.- CONDIłII TEHNICE ORIENTATIVE PENTRU PROCURAREA DE DESCĂRCĂTOARE CU REZISTENłĂ VARIABILĂ PE BAZĂ DE OXIZI METALICI
Nr. crt.
Caracteristici descărcător UnităŃi de măsură
Valori solicitate
1. Tensiunea cea mai ridicată a reŃelei (Us) kV 24 123 245 420 2. FrecvenŃa nominală Hz 50 50 50 50 3. Tensiunea nominală a descărcătorului (Un) kV ≥ 30 ≥ 96 ≥ 192 ≥ 335 4. Tensiunea de funcŃionare continuă (Uc) kV ≥ 24 ≥ 72 ≥ 144 ≥ 255 5. Supratensiunea temporară admisă:
- la 1 secundă - la 10 secunde
kV
≥ 31 ≥ 30
≥ 110 ≥ 105
≥ 222 ≥ 211
≥ 385 ≥ 365
6. Curentul nominal de descărcare (undă de 8/20 µs) kA ≥ 10 (5*)) ≥ 10 ≥ 10 ≥ 10 7. łinerea la curent de descărcare:
- curent de mare amplitudine (undă de 4/10 µs) - curent de mică amplitudine (undă de 2000 µs) (undă de 1000 µs)
kA A A
≥ 100 ≥ 250 ≥ 125
≥ 100 ≥ 500
≥ 100 ≥ 900
≥ 100 ≥ 1000
8. Clasa de descărcare, conform CEI ≥ 2 (1*)) ≥ 2 ≥ 3 ≥ 3 9. Clasa limitatorului de presiune kA ≥ 16 ≥ 40 ≥ 40 ≥ 40 10. Tensiunea reziduală la supratensiuni de comutaŃie
(undă de 30/60 µs): - la 500 A - la 1000 A - la 2000 A
kV
≤ 65 - -
≤ 220 - -
-
≤ 430 -
- -
≤ 750 11. Tensiunea reziduală la 10 kA, 8/20 µs kV ≤ 87 ≤ 280 ≤ 520 ≤ 810 12. Nivelul descărcărilor parŃiale la 1,05 Un pC ≤ 10 ≤ 10 ≤ 10 ≤ 10 13. Linia de fugă specifică cm/kV ≥ 2,5 ≥ 2,5 ≥ 2,5 ≥ 2,5 14. ForŃa admisibilă în terminal sau
Momentul minim de rupere kN kNm
≥ 1,6**) ≥ 2**) ≥ 4**)
≥ 2**) ≥ 6**)
≥ 2**) ≥ 12**)
15. Clasa seismică, conform CEI (acceleraŃia la nivelul solului)
(m/s2)
II (3)
II (3)
II (3)
II (3)
16. Temperatura mediului ambiant 0C -40÷+40 -40÷+40 -40÷+40 -40÷+40 17. RadiaŃia solară maximă kW/m2 1,1 1,1 1,1 1,1 18. Umiditatea relativă a aerului % 100 100 100 100 19. Grosimea stratului de gheaŃă mm 20 24 24 24 20. Durata de viaŃă ani ≥ 30 ≥ 30 ≥ 30 ≥ 30 21. Rata defectărilor %/an ≤ 0,005 ≤ 0,005 ≤ 0,005 ≤ 0,005 22. Durata de timp la care fabricantul recomandă măsurarea
componentei rezistive a curentului de conducŃie prin descărcător.
ani
Da
Da
Da
Da
23. Capabilitatea de descărcare a energiei kJ/kVUn Da Da Da Da
Note: - CondiŃiile tehnice specificate la nr.crt. 13÷19 şi 23 vor fi adaptate condiŃiilor de exploatare specifice locului de
montare în reŃea.
*) - Alegerea descărcătoarelor de clasă 1 în cazul reŃelelor de 20 kV se va face numai pe baza unei analize de detaliu privind capacitatea de descărcare necesară Ńinându-se seama de caracteristicile reŃelei privite din locul de montare a descărcătorului. **) - Numai pentru descărcătoarele cu carcasă din izolator de porŃelan.
Descărcătoarele vor corespunde următoarelor standarde internaŃionale (ultima ediŃie):
- IEC 60060-1: ”High voltage test techniques. Part 1: General definitions and test requiements”.
- IEC 60068-3-3: ”Seismic testing”.
- IEC 60071-1: ”Insulation co-ordination. Part 1: Definitions, principles and rules”.
- IEC 60071-2: ”Insulation co-ordination. Part 2: Application guide”.
- IEC 60099-1: ”Surge arresters. Part 1: Non-linear resistor type gapped arresters for a.c. systems”.
- IEC 60099-3: ”Surge arresters. Part 3: Artificial pollution testing on surge arresters”.
- IEC 60099-4: ”Surge arresters. Part 4: Metal oxide surge arresters without gaps for a.c. systems”.
- IEC (EN) 60099-5: ”Surge arresters. Part 5: Selection and application methods”.
- IEC 60270: ”Partial discharge measurements”.
- IEC 60815: ”Guide for the selection of insulations in respect of polluted conditions”.
ANEXA 8.- DETERMINAREA ZONEI DE PROTECłIE A PARATRĂSNETELOR
ÎMPOTRIVA LOVITURILOR DIRECTE DE TRĂSNET
A.8.1.- Nomograme pentru calculul zonelor de protecŃie ale paratrăsnetelor individuale
Exemplul I
Sunt date: raza zonei de protecŃie, rx = 13 m; înălŃimea la nivelul cercetat, hx = 16 m.
Se determină înălŃimea paratrăsnetului vertical utilizând nomograma pentru calculul zonei de protecŃie a unui paratrăsnet vertical cu înălŃimea h ≤ 30 m (figura A.8.1). Astfel, unind printr-o dreaptă punctele hx şi rx de pe scările respective, se obŃine pe axa Z:
În aceste condiŃii:
m
Exemplul II
Sunt date: raza zonei de protecŃie, rx = 32 m; înălŃimea la nivelul cercetat, hx = 0.
Se determină înălŃimea paratrăsnetului vertical pentru acest caz particulat, utilizându-se nomograma din figura A.8.1. Astfel, trasând dreapta prin punctele rx = 32 m şi C (pe scara Z), rezultă pe scara hx valoarea h = 20 m.
Fig. A.8.1.- Nomograma pentru calculul zonei de protecŃie a unui paratrăsnet
vertical cu înălŃimea h ≤ 30 m.
Exemplul III
Sunt date: raza zonei de protecŃie, rx = 35 m; înălŃimea la nivelul cercetat, hx = 34 m.
Se determină înălŃimea paratrăsnetului vertical utilizând nomograma pentru calculul zonei de protecŃie a unui paratrăsnet vertical cu înălŃimea 30 m < h ≤ 100 m (figura A.8.2). Astfel, unind printr-o dreaptă punctele hx şi rx de pe scările respective, se obŃine pe axa Z:
În aceste condiŃii:
Exemplul IV
Sunt date: raza zonei de protecŃie, rx = 61,6 m; înălŃimea la nivelul cercetat, hx = 0.
Se determină înălŃimea paratrăsnetului vertical pentru acest caz, utilizându-se nomograma din figura A.8.2. Astfel, trasând dreapta prin punctele rx =61,6 m şi C (pe scara Z), rezultă pe scara hx valoarea h = 49 m.
Fig. A.8.2.- Nomograma pentru calculul zonei de protecŃie a unui paratrăsnet
vertical cu înălŃimea 30 < h ≤ 100 m.
Exemplul V
Sunt date: raza zonei de protecŃie, rx = 9,75 m; înălŃimea la nivelul cercetat, hx = 16 m.
Se determină înălŃimea de montare a paratrăsnetului vertical, utilizându-se nomograma pentru calculul zonei de protecŃie a unui paratrăsnet orizontal plasat la o înălŃime h ≤ 30 m (figura A.8.3).
Astfel, unind printr-o dreaptă punctele hx şi rx de pe scările respective, se obŃine pe axa Z:
În aceste condiŃii:
m
Exemplul VI
Sunt date: raza zonei de protecŃie, rx = 24 m; înălŃimea la nivelul cercetat, hx = 0.
Se determină înălŃimea paratrăsnetului orizontal, utilizându-se, pentru acest caz particular, nomograma din figura A.8.3. Astfel, trasând dreapta prin punctele rx =24 m şi C (pe scara Z), rezultă pe scara hx valoarea h = 20 m.
Fig. A.8.3.- Nomograma pentru calculul zonei de protecŃie a unui paratrăsnet
orizontal montat la o înălŃime h ≤ 30 m.
Exemplul VII
Sunt date: raza zonei de protecŃie, rx = 26,25 m; înălŃimea la nivelul cercetat, hx = 34 m.
Se determină înălŃimea de montare a paratrăsnetului orizontal, utilizându nomograma pentru calculul zonei de protecŃie a unui paratrăsnet orizontal plasat la o înălŃime 30 m < h ≤ 100 m (figura A.8.4). Astfel, unind printr-o dreaptă punctele hx şi rx de pe scările respective, se obŃine pe axa Z:
Z = hx / h = 0,4
În aceste condiŃii:
h = hx / Z = 34/0,4 = 85 m
Exemplul VIII
Sunt date: raza zonei de protecŃie, rx = 46,2 m; înălŃimea la nivelul cercetat, hx = 0.
Se determină înălŃimea paratrăsnetului orizontal pentru acest caz particular, utilizând nomograma din figura A.8.4. Astfel, trasând dreapta prin punctele rx =46,2 m şi C (pe scara Z), rezultă pe scara hx valoarea h = 49 m.
Fig. A.8.4.- Nomograma pentru calculul zonei de protecŃie a unui paratrăsnet
orizontal montat la o înălŃime 30 < h ≤ 100 m.
A.8.2.- Exemplu de realizare a protecŃiei unei staŃii electrice de 220 kV împotriva
loviturilor directe de trăsnet, cu paratrăsnete
În figura A.8.5 se prezintă vederea în plan a cadrelor unei staŃii de 220 kV de tip exterior, având două sisteme de bare, bară de transfer şi patru celule dispuse în planul staŃiei în ordinea indicată în schema monofilară. ÎnălŃimea cadrelor de susŃinere a barelor colectoare şi de transfer este de 11,5 m. ÎnălŃimea cadrelor de susŃinere a legăturilor cuplei combinate şi a autotransformatorului sau a ieşirilor liniilor electrice aeriene este de 16,8 m.
Acest lucru impune verificarea protecŃiei staŃiei împotriva loviturilor directe de trăsnet, pe zone, în funcŃie de deschiderile dintre cadre şi de înălŃimile lor, paratrăsnetele fiind considerate amplasate pe aceste cadre. Determinarea zonelor de protecŃie se face considerând grupuri de trei-patru paratrăsnete, aşezate în vârfurile unor triunghiuri sau patrulatere rezultate conform indicaŃiilor date la capitolul XII, pct. 12.3 din prezentul normativ.
ÎnălŃimea minimă a patrulaterelor, care asigură protejarea spaŃiului din interiorul figurii geometrice respective, este dată de relaŃia:
= D/8
unde D este diametrul cercului circumscris unui triunghi sau diagonala mare a patrulaterului regulat.
Fig. A.8.5.- Zona de protecŃie la înălŃimea: - hx = 11,5 m
- hx = 16,8 m
Notă: DistanŃele sunt date în metri: - hcadre bare = 11,5 m
- hcadre LEA = 16,8 m
Numărul
paratrăsnetelor
hstâlp
(m)
htije
(m)
htotal
(m)
1, 2 20,0 8 28,0
4, 5, 6, 7, 8 11,5 7 18,5
3, 9, 10, 11, 12 16,8 8 24,8
LEA
LEA
AT
Cuplă
Schema monofilară a staŃiei.
Determinarea lăŃimii minime a zonei de protecŃie a două paratrăsnete alăturate se face cu ajutorul diagramelor prezentate la figurile A.8.6 şi A.8.7.
Fig. A.8.6.- Graficul valorii lăŃimii minime bx a zonei de protecŃie a două
paratrăsnete verticale cu înălŃimea h ≤ 30 m, pentru a/ha =0÷7.
Fig. A.8.7.- Graficul valorii lăŃimii minime bx a zonei de protecŃie a două
paratrăsnete verticale cu înălŃimea h ≤ 30 m, pentru a/ha =5÷7.
Notă: Pentru paratrăsnete cu înălŃimea 30 m < h ≤ 100 m valorile
ambelor coordonate trebuie înmulŃite cu coeficientul p=5,5/ .
Pentru a avea o primă orientare asupra distanŃelor maxime dintre paratrăsnete, la care este asigurată protecŃia staŃiei împotriva loviturilor directe de trăsnet, se consideră staŃia protejată cu paratrăsnete de aceeaşi înălŃime (h=18,5 m), alese dintre valorile tipizate pentru paratrăsnetele actuale şi se verifică protecŃia la nivelul construcŃiei hx = 11,5 m.
În aceste condiŃii trebuie îndeplinite condiŃiile ce rezultă din relaŃiile:
a ≤ 7 p ⋅ ha ;
D ≤ 8 p ⋅ ha ,
în care simbolurile au semnificaŃiile prezentate la cap.XII, pct. 12.3.3 din prezentul normativ.
Din datele cunoscute rezultă:
ha = h - hx = 18,5 - 11,5 = 7 m;
a ≤ 7 ⋅ 1 ⋅ 7 = 49 m ;
D ≤ 8 ⋅ 1 ⋅ 7 = 56 m.
Pasul celulelor de 220 kV fiind de 17 m, rezultă că la fiecare a doua celulă trebuie montat câte un paratrăsnet.
Estimarea razei de protecŃie rx pentru paratrăsnete având înălŃimea totală h ≤ 30 m se poate face cu ajutorul diagramei din figura A.8.8.
Fig. A.8.8.
Considerând patrulaterul format din paratrăsnetele 1, 2, 4 şi 5, înălŃimea activă minimă a acestora este:
m
Raza exterioară a zonei de protecŃie la nivelul hx = 11,5 m nu este asigurată decât de un paratrăsnet cu o înălŃime de 28 m:
m
Considerând patrulaterul format din paratrăsnetele 4, 5, 6, 7 înălŃimea activă minimă a acestora este:
m
Raza exterioară de protecŃie la nivelul hx = 11,5 rezultă:
m.
LăŃimea minimă a zonei de protecŃie, considerând două paratrăsnete alăturate, respectiv paratrăsnetele 4 şi 6, este:
a = 34 m
hx = 0,34 ⋅ ha = 0,34 ⋅ 6 = 2 m.
Având în vedere că distanŃa hx se ia faŃă de cadrele barelor, pentru a avea un coeficient de siguranŃă mărit, se consideră înălŃimea activă a paratrăsnetelor 4, 5, 6 şi 7 având 7 m. În acest caz:
m ; a = 34 m
bx =0,5 ⋅ 7 = 3,5 m
Considerând triunghiul format din paratrăsnetele 3, 9 şi 10, înălŃimea minimă a acestora este:
m
Aceste paratrăsnete trebuie să asigure protecŃia celulei cuplei combinate, la care conductoarele de legătură se găsesc la nivelul hx = 16,8 m. Calculul zonei de protecŃie impune o înălŃime activă minimă a paratrăsnetelor 3, 9 şi 10 de ha = 13,3 m.
În aceste condiŃii rezultă:
m; a = 42,5 m
bx = 0,8 ha = 0,8 ⋅ 13,3 = 10,6 m.
În mod similar, se determină şi înălŃimea activă a paratrăsnetelor 11 şi 12 pentru protecŃia autotransformatorului (ha = 8 m).
Calculul se repetă şi pentru nivelul de protecŃie hx = 16,8 m, paratrăsnetele 1 şi 2, asigurând protecŃia ieşirilor liniilor aeriene, paratrăsnetele 2, 3, 9, 10, 11, 12 asigurând protecŃia legăturilor autotransformatorului şi a cuplei combinate la nivelul respectiv.
În cazul paratrăsnetelor de înălŃimi inegale, pentru determinarea zonei de protecŃie se aplică metoda paratrăsnetului fictiv (capitolul XII, pct. 12.3.4 din normativ).
Fig. A.8.9.
hx = 24,8
ha = 3,2
h = 24,8
a` = 37,3 m
a = 40 m
rx=2,7
12
2
A
Astfel, de exemplu, considerând paratrăsnetele învecinate 2 (h = 28 m) şi 12 (h = 24,8 m) de înălŃimi inegale (figura A.8.9), rezultă că raza de protecŃie a paratrăsnetului 2 la nivelul hx = 24,8 m este:
m
În aceste condiŃii:
a` = a - rx = 40 - 2,7 = 37,3 m.
În punctul A se consideră un paratrăsnet fictiv cu o înălŃime egală cu a paratrăsnetului (h=24,8 m). LăŃimea minimă bx a zonei de protecŃie pentru:
a` = 37,3 m
hx = 16,8 m
ha = 8 m
h = hx + ha = 24,8 m
se determină calculând rapoartele:
Din nomograma dată în figura A.8.6 rezultă, pentru a / ha şi hx / h, raportul:
În aceste condiŃii rezultă:
bx = 0,5 ⋅ 8 = 4 m.
Exemplul de realizare a protecŃiei împotriva loviturilor directe de trăsnet a avut în vedere alegerea unor dispoziŃii ale echipamentelor pe teren cât mai diferite, care să dea posibilitatea exemplificării utilizării diverselor soluŃii.
În practică, pe cât este posibil, se caută:
- să se evite folosirea paratrăsnetelor cu înălŃimi mai mari de 30 m;
- să se evite montarea paratrăsnetelor pe cadrele transformatoarelor şi
autotransformatoarelor;
- să se încadreze protecŃia împotriva loviturilor directe de trăsnet a obiectivelor din staŃie în
ansamblul protecŃiei clădirilor aflate pe amplasamentul respectiv.
ANEXA 9.- INSTRUCłIUNI PRIVIND TRATAREA NEUTRULUI ÎN
REłELELE DE MEDIE TENSIUNE
Ca urmare a cercetărilor efectuate în ultimii ani, s-a hotărât diversificarea soluŃiilor de tratare a neutrului reŃelelor electrice, în baza criteriilor şi cerinŃelor evidenŃiate la pct. 9.1.1. łinând seama de aceste criterii, în subcapitolele 9.1 şi 9.2 se fac recomandări referitoare la alegerea soluŃiei de tratare a neutrului reŃelelor electrice de medie tensiune de distribuŃie (subcapitolul 9.1) şi a reŃelelor electrice de medie tensiune ale centralelor electrice (subcapitolul 9.2) .
În cele ce urmează se prezintă soluŃiile de bază ale tratării neutrului reŃelelor electrice de medie tensiune prin rezistenŃă (subcapitolul A.9.1) şi prin bobină de compensare (subcapitolul A.9.2), precum şi o serie de sisteme de automatizare asociate acestor soluŃii de tratare a neutrului, sisteme experimentate cu succes în ultimii ani în reŃelele de medie tensiune din România, şi anume:
- Sistemul de automatizare “întreruptor şunt” care asigură eliminarea defectelor monofazate
trecătoare fără deconectarea consumatorilor în cazul reŃelelor electrice aeriene sau mixte cu
neutrul tratat prin rezistenŃă (pct. A.9.1.1.3);
- Sistemul de automatizare de conectarea automată a unui rezistor în paralel cu bobina de
compensare pentru selectarea şi declanşarea defectelor monofazate permanente în cazul
reŃelelor electrice cu neutrul tratat prin bobină de compensare (pct. A.9.2.4).
A.9.1.- Tratarea neutrului prin rezistenŃă
RezistenŃele de tratare a neutrului în reŃelele electrice de medie tensiune au rolul de a limita curentul de scurtcircuit monofazat la valori acceptabile pentru instalaŃii, de a micşora supratensiunile de comutaŃie în cazul punerilor la pământ, de a elimina rapid defectele permanente, precum şi de a simplifica şi creşte eficienŃa protecŃiei prin relee.
A.9.1.1.- Alegerea valorilor şi a locului de montare a rezistoarelor de legare la pământ a
neutrului reŃelelor electrice de distribuŃie de medie tensiune
A.9.1.1.1.- La determinarea valorilor rezistenŃelor de legare la pământ a neutrului trebuie să se Ńină seama de următoarele:
a) asigurarea sensibilităŃii protecŃiilor la defecte monofazate;
b) condiŃiile de dimensionare a instalaŃiilor de legare la pământ şi a echipamentelor;
Curentul capacitiv de punere simplă la pământ a unei reŃele electrice se determină prin măsurători sau, în lipsa acestora, se poate determina utilizându-se date din literatura de specialitate, cataloage sau relaŃia:
(A/km),
unde:
Icp - curentul capacitiv de punere la pământ;
Uf - tensiunea pe fază a reŃelei, în kV;
ω - pulsaŃia;
C10 - capacitatea în raport cu pământul a conductorului (capacitate parŃială), în nF/km.
Curentul capacitiv total de punere la pământ al unei reŃele electrice cuplate galvanic la un moment dat se obŃine adunând curenŃii capacitivi de punere la pământ ai tuturor LEA şi cablurilor din această reŃea.
Valoarea curentului de scurtcircuit monofazat în reŃelele cu neutrul legat la pământ prin rezistenŃă se determină cu relaŃia:
+ j⋅Icp,
în care:
Uf - tensiunea pe fază;
RN - valoarea rezistenŃei de legare la pământ a neutrului;
r - valoarea rezistenŃei de trecere la locul defectului;
Z+ , Z0 - impedanŃele de secvenŃă pozitivă şi, respectiv, de secvenŃă zero a reŃelei electrice
redusă la punctul de scurtcircuit.
Pentru dimensionarea rezistenŃei de legare la pământ a neutrului se consideră un scurtcircuit metalic net (r=0) produs în staŃia în care este instalată rezistenŃa şi nu se ia în considerare curentul capacitiv de punere la pământ a reŃelei electrice legate galvanic (Icp).
Pentru reducerea valorilor supratensiunilor de comutaŃie, literatura de specialitate recomandă ca între curentul rezistiv (IR) şi curentul capacitiv (IC) la locul de defect să existe relaŃia:
IR ≥ 2IC
În tabelul A.9.1 sunt prezentate orientativ valorile rezistenŃelor de tratare a neutrului RN, în Ω, în funcŃie de curentul de scurtcircuit monofazat specificat în pct. 9.1.5 din capitolul IX din prezentul normativ.
Tabelul A.9.1.
Tensiunea nominală a
Curentul reŃelei electrice
de scurtcircuit
monofazat Ik1
6 kV
10 kV
15 kV
20 kV
1000 A
600 A
300 A
3,4
5,8
11,6
5,8
9,7
19,3
8,7
14,4
28,8
11,6
19,3
38,5
A.9.1.1.2.- În ordinea preferenŃială se prevăd următoarele soluŃii de legare a rezistenŃelor de tratare a neutrului:
a) la neutrul transformatorului de putere, atunci când înfăşurarea de medie tensiune are
conexiunea stea şi neutrul accesibil (figura A.9.1.a);
b) la neutrul bobinei pentru neutru (BPN), montată direct la bornele transformatorului de
putere (figura A.9.1.b);
c) la neutrul transformatorului serviciilor proprii (TSP) (figura A.9.1.c).
Schemele de detaliu de montare a rezistenŃelor de punere la pământ a neutrului în reŃelele electrice de medie tensiune sunt prezentate în îndreptarele, care tratează atât comutaŃia primară, cât şi comutaŃia secundară.
IT
MT
RN/BC
IT
MT
BPN
RN/BC
TSP
RN/BC
MT
JT
Fig. A.9.1.- SoluŃii de legare la neutrul reŃelelor electrice de MT a RN sau BC.
a.
b.
c.
TIT/MT
TIT/MT
A.9.1.1.3.- În conformitate cu pct.9.1.5, pentru creşterea calităŃii în alimentarea consumatorilor racordaŃi la reŃelele electrice aeriene sau mixte cu neutrul tratat prin rezistenŃă şi creşterea siguranŃei în funcŃionare a acestor reŃele se poate adopta sistemul de automatizare “întreruptor şunt” care asigură eliminarea defectelor monofazate trecătoare fără deconectarea consumatorilor.
N
P1
3
1
2
Fig. A.9.2.- Schema de principiu de funcŃionare a soluŃiei “Întreruptor de şuntare”.
iR
P2
P3
ik
IS
RN
is
IL
irez
Rdef
is
Y
X
IS - Întreruptor de şuntare;
IL - Întreruptor de linie;
RN - RezistenŃă pe neutrul reŃelei;
Rdef - RezistenŃă de defect;
ik - Curentul prin întreruptorul
de şuntare;
irez - Curentul rezidual de defect;
is - Curentul de sarcină;
iR - Curentul prin neutrul reŃelei;
S - Stâlp al liniei;
X - Punctul de montare întreruptor
de şuntare (pe barele staŃiei);
Y - Punctul de defect.
MT
S
În figura A.9.2. este prezentată schema de principiu de funcŃionare a soluŃiei “Întreruptor de şuntare”.
Principiul soluŃiei constă în şuntarea, fără temporizare, pentru un interval de de timp ∆t, a defectului monofazat prin închiderea fãrã temporizare a polului P1 al "întreruptorului de şuntare".
În cazul în care defectul a fost trecător (pasager), funcŃionarea reŃelei revine la normal după deschiderea polului P1. Dacă în intervalul de timp ∆t defectul nu a fost eliminat, el este considerat defect permanent, care va fi selectat şi declanşat rapid prin funcŃionarea protecŃiilor şi automatizărilor convenŃionale specifice reŃelelor electrice cu neutrul tratat prin rezistenŃă.
A.9.1.2.- SoluŃii de realizare a legării la pământ prin rezistenŃă a neutrului reŃelelor
de servicii proprii de medie tensiune din centralele electrice
A.9.1.2.1.- La determinarea valorilor rezistenŃelor de legare la pământ a neutrului trebuie să se Ńină seama de prevederile de la pct. A.9.1.1.1 din prezenta anexă.
A.9.1.2.2.- În funcŃie de echipamentele primare de care se dispune, se vor utiliza următoarele soluŃii de legare la pământ prin rezistenŃă a neutrului reŃelelor de servicii proprii de medie tensiune ale termocentralelor, în următoarea ordine de prioritate:
a) cu transformatoare de alimentare a serviciilor proprii, cu conexiunea stea pe partea de
medie tensiune şi neutrul accesibil (figura A.9.3.a);
b) cu bobine pentru crearea neutrului artificial (BPN) şi rezistor (RN), conectate în derivaŃie la
bornele de medie tensiune ale transformatoarelor de alimentare a serviciilor proprii de bloc
(figura A.9.3.b);
c) cu bobine pentru crearea neutrului artificial (BPN) şi rezistor (RN), conectate pe barele
staŃiilor de servicii proprii de medie tensiune (figura A.9.3.c);
d) cu transformatoare speciale de măsură şi protecŃie (TSMP) cu secundarul în triunghi
deschis, unde se conectează rezistorul (RN) (figura A.9.3.d).
SoluŃia recomandată, din punct de vedere economic şi/sau al siguranŃei în funcŃionare, pentru legarea la pământ prin rezistenŃă a neutrului reŃelelor de servicii proprii de medie tensiune ale termocentralelor este utilizarea transformatoarelor de alimentare a serviciilor proprii cu conexiunea stea pe partea de medie tensiune şi neutrul accesibil (soluŃia a, figura A.9.3.a).
6,3 kV
Fig. A.9.3.- SoluŃii de realizare a legării la pământ prin rezistenŃă a neutrului reŃelelor
de servicii proprii de medie tensiune din centralele electrice.
∼
RN
AAR
6,3 kV
6,3 kV
RN
SoluŃia a.
SoluŃia b.
∼
AAR
6,3 kV
RN
BPN
RN
BPN
∼
AAR
6,3 kV
6,3 kV
SoluŃia c.
RN
BPN
RN
BPN
∼
AAR
6,3 kV
6,3 kV
SoluŃia d.
TSMP
RN
USOL
TSMP
RN
USOL
SoluŃia b (figura A.9.3.b) se aplică la termocentralele existente, care au transformatoarele de alimentare a serviciilor proprii cu conexiunea triunghi pe partea de medie tensiune.
SoluŃia c (figura A.9.3.c) prezintă dezavantajul că nu se realizează comutarea BPN+RN odată cu sursa de alimentare a barelor de servicii proprii (transformatorul de alimentare), ceea ce crează posibilitatea ca, prin manevre sau declanşări prin protecŃie ale transformatorului de alimentare şi funcŃionarea instalaŃiei de AAR, să rămână conectate mai multe BPN+RN în paralel pe bare legate galvanic, aceasta conducând la creşterea curentului de scurtcircuit monofazat peste valoarea de dimensionare a echipamentelor.
Pentru prevenirea acestei situaŃii este necesară prevederea unei automatici, care să nu permită conectarea mai multor BPN+RN în paralel.
SoluŃia d (figura A.9.3.d) se va aplica numai în cazuri particulare, la termocentarlele existente, unde nu există spaŃii pentru montarea BPN+RN (soluŃiile b şi c), deoarece în cazul aplicării acestei soluŃii (d) apar supratensiuni de comutaŃie de valori mai mari decât în cazul aplicării soluŃiilor b şi c.
De asemenea, în cazul aplicării soluŃiei d, trebuie luate măsuri similare cu cele descrise la soluŃia c, pentru a nu rămâne conectate mai multe rezistenŃe (RN) în paralel, pe barele legate galvanic.
În cazul utilizării soluŃiilor a, b şi c, valoarea rezistenŃei de limitare este de 15 Ω ± 10 %. ceea ce limitează curentul de scurtcircuit monofazat la circa 200÷250 A.
A.9.2.- Tratarea neutrului cu bobină de compensare
Compensarea curenŃilor capacitivi de punere la pământ prin curenŃi inductivi furnizaŃi de bobine de compensare se realizează în scopul limitării curenŃilor de punere la pământ şi al stingerii arcului în locul punerii la pământ.
N
3
1
2
LBC
U3
I3
C10, C20, C30 - capacităŃile celor trei faze faŃă de pământ;
1/r0 - conductanŃa reŃelei, determinată de pierderile de
putere activă din izolaŃia reŃelei;
1/RBC - conductanŃa bobinei de compensare, determinată de
pierderile de putere activă bobină;
LBC - inductanŃa bobinei de compensare.
MT
U0
U1
U2
Rp
IB
I1+ I2+I3
C10
C20
C30
r10
r20
r30
IB - Ir0
IB - Ir0
I2
I1
Ir10
Ir20
Ir30
RBC
IT
Fig. A.9.4.- Schema reŃelei cu compensarea curenŃilor capacitivi la o punere la pământ.
Schema de principiu a compensării curenŃilor capacitivi de punere la pământ este prezentată în figura A.9.4.
A.9.2.1.- Alegerea parametrilor şi a locului de montare a bobinei de compensare
La alegerea parametrilor şi a locului de montare a bobinei de compensare trebuie să se Ńină seama de configuraŃia reŃelei, de posibilităŃile de împărŃire pe sectoare în funcŃie de diversele manevre de comutaŃie posibile în reŃea, precum şi de influenŃa asupra liniilor de telecomunicaŃie.
Puterea bobinei de compensare se alege Ńinând seama de valoarea totală a curentului capacitiv de punere la pământ a întregii reŃele existente:
QB = Uf0 ⋅ IC
Alegerea unei bobine cu o putere nominală QB mult mai mare decât puterea necesară poate duce la o folosire neraŃională a bobinei şi la imposibilitatea realizării acordului dorit. De asemenea, alegerea unei bobine cu rezerve mici de compensare poate duce la o funcŃionare a reŃelei în regim de subcompensare, în care caz este posibilă apariŃia de tensiuni periculoase de deplasare a neutrului.
Puterea bobinelor se alege astfel, încât curentul de compensare să permită realizarea unui acord pe cât posibil la rezonanŃă.
De exemplu, în reŃele de 6 şi 10 kV cu curentul IC = 100÷150 A este indicat să fie montate două bobine de compensare, care să aibă puterile nominale:
- 175 şi 350 kVA pentru 6 kV;
- 300 şi 600 kVA pentru 10 kV.
Se recomandă montarea unei bobine de compensare de o putere mai mare numai în cazul în care curenŃii capacitivi ai reŃelei ating 200 A.
În reŃelele de 35 kV, bobinele de compensare care depăşesc puterea de 500 kVA se aleg numai în cazul în care curentul total de punere la pământ atinge valoarea de 100 A.
La alegerea numărului şi a puterii bobinelor se va Ńine seama de posibilitatea secŃionării reŃelei în punctul respectiv în regim normal sau în urma unei avarii în sectoare nelegate galvanic între ele, astfel încât în fiecare dintre acestea să se execute compensarea la rezonanŃă a curentului capacitiv de punere la pământ.
În reŃelele la care distribuŃia energiei se face la tensiunea generatorului, conectarea bobinelor de compensare se poate face şi la neutrul generatoarelor.
În paralel cu bobina de compensare se va monta un descărcător cu rezistenŃă variabilă, în vederea protecŃiei împotriva supratensiunilor ce pot apărea pe neutrul reŃelei la deconectarea generatorului sau a transformatorului, la neutrul cărora poate fi montată bobina de stingere, ca urmare a apariŃiei unui scurtcircuit bifazat cu punere la pământ pe LEA ce pleacă din barele staŃiei, soldat cu declanşarea tuturor LEA (este cazul schemelor simplificate cu 1-2 LEA).
Descărcătorul cu rezistenŃă variabilă se va monta dacă valoarea supratensiunii atinge valoarea 3Uf0 , în reŃelele de 3÷15 kV sau 2Uf0 , în reŃelele cu tensiunea nominală mai mare.
Valoarea supratensiunii se determină cu relaŃia:
unde:
IB este curentul maxim al bobinei de compensare;
IC - curentul capacitiv de punere la pământ a barei (exclusiv liniile).
A.9.2.2.- Alegerea transformatoarelor de forŃă şi a generatoarelor, la al căror punct neutru
urmează a fi montată bobina de compensare
O bobină de compensare în stare de funcŃionare reprezintă o sarcină inductivă pentru transformatorul la neutrul căruia urmează să fie conectată.
Pentru alegerea punctului neutru la care urmează să se conecteze bobina de stingere, trebuie să se Ńină seama de următoarele două aspecte:
a) reactanŃa homopolară a transformatorului trebuie să fie cât mai mică, astfel încât să nu
reducă curentul furnizat de bobină;
b) curentul suplimentar provocat de bobină în înfăşurările transformatorului nu trebuie să ducă
la o încălzire excesivă a acestuia.
Conexiunea cea mai favorabilă a transformatorului la care se racordează bobina de compensare este stea-triunghi. Dacă transformatorul cu această conexiune serveşte pentru alimentarea reŃelei, puterea bobinei poate atinge până la 50% din puterea nominală a acestuia, fără ca încălzirea provocată de trecerea curentului suplimentar să fie periculoasă.
Dacă transformatorul cu această conexiune serveşte numai pentru conectarea bobinei (ca transformator auxiliar de creare a punctului neutru), puterea lui trebuie să fie egală cu cea a bobinei. De la un asemenea transformator se mai poate preleva şi o sarcină utilă de cel mult 50% din puterea lui, fără supraîncălziri periculoase.
Aceleaşi condiŃii se aplică şi la transformatoarele care au bobinajul cu conexiune zig-zag. Deoarece reactanŃa de secvenŃă zero a înfăsurării zig-zag este chiar mai mică decât cea de scurtcircuit, ea se foloseşte pentru bobine de creare a punctului neutru.
La transformatoarele cu conexiune stea-stea şi cu circulaŃie forŃată a fluxului de secvenŃă zero (miez cu trei coloane), se admite conectarea unei bobine de compensare având o putere de maximum 20% din puterea nominală a transformatorului. Nu se admite conectarea bobinelor la transformatoare cu conexiuni stea-stea cu circulaŃie liberă a fluxului de secvenŃă zero (miez cu cinci coloane sau grupuri de transformatoare monofazate), din cauza reactanŃei de secvenŃă zero ridicate a acestora.
La transformatoarele stea-stea, stea-triunghi se admite conectarea unei bobine de compensare cu o putere egală cu puterea înfăşurării în triunghi, dacă aceasta nu este încărcată cu o sarcină exterioară.
A.9.2.3.- Scheme de conectare
Bobinele de compensare se conectează la neutrul transformatorului sau al generatorului, prin separator. Nu se admite conectarea bobinei de stingere la bara de nul prin întreruptor.
Transformatorul auxiliar pentru crearea punctului neutru se va conecta la bare prin întreruptor.
La punerea sub tensiune se va avea grijă să se conecteze mai întâi transformatorul auxiliar, apoi bobina. La scoaterea de sub tensiune se procedează invers.
Nu se admit scheme de comutaŃie care şuntează pentru scurt timp bobinele de compensare sau care crează o componentă activă a curentului de punere la pământ.
Transformatorul de curent conectat în circuitul bobinei de compensare se alege pentru un curent nominal mai mare cu 10÷15 % faŃă de cel mai mare curent de compensare al bobinei.
În cazul deconectării de la reŃea a unui generator sau compensator sincron pe timp îndelungat (revizie periodică sau reparaŃie capitală), în schema de conectare a bobinelor de compensare trebuie să fie prevăzută posibilitatea de trcere de pe neutrul unui generator pe neutrul altui generator.
PrezenŃa pe neutru a unei t.e.m. de armonică 3 (care în cazuri speciale atinge 5 % din tensiunea de fază la 50 Hz) nu are practic importanŃă în compensarea curentului capacitiv.
*
* *
A.9.2.4.- În conformitate cu pct. 9.1.6, se poate adopta sistemul de automatizare de conectarea automată a unui rezistor în paralel cu bobina de compensare pentru selectarea şi declanşarea defectelor monofazate permanente în cazul reŃelelor electrice cu neutrul tratat prin bobină de compensare. În figura A.9.5. este prezentată schema de principiu de funcŃionare a soluŃiei.
N
Fig. A.9.5.- Schema de principiu de funcŃionare a soluŃiei de conectare
automată a unui rezistor în paralel cu bobina de compensare.
RN
BC - Bobină de compensare;
RN - Rezistor ce se conectează
pe neutrul reŃelei;
MT
BC
SoluŃia constã în principal în funcŃionarea reŃelei de medie tensiune în regim normal de durată cu neutrul tratat prin bobină de compensare în scopul eliminării defectelor trecătoare. Scopul conectării automate a unui rezistor pe neutrul reŃelei, cu o temporizare ∆t, în paralel cu bobina de compensare este selectarea şi deconectarea defectelor cu simplă punere la pământ a reŃelei dacă acestea nu au fost eliminate anterior prin compensarea curenŃilor capacitivi de către bobină (în regimul BC).
După identificarea şi deconectarea liniei defecte este necesar să se revină la funcŃionarea normală în regim cu BC.
ANEXA 10.- CLASIFICAREA TERITORIULUI ÎN ZONE CU UN ANUMIT NIVEL DE POLUARE
A.10.1.- În tabelul A.10.1 se prezintă, în conformitate cu standardul SR CEI 60815:1994, o descriere generală a nivelurilor de poluare ale diferitelor zone geografice, în care există sau urmează să fie plasate instalaŃii electrice.
A.10.2.- În tabelul A.10.2 se prezintă o apreciere orientativă a nivelului de poluare a zonelor geografice, în care există sau în care urmează să fie plasate instalaŃii electrice, în funcŃie de sursa de poluare şi de distanŃa de aceasta.
ObservaŃii:
a) Clasificarea industriilor în categoriile A, B şi C din tabelul A.10.2 se face în tabelul A.10.3, în
funcŃie de acŃiunea noxelor asupra izolaŃiei externe a instalaŃiilor electrice. O apreciere mai corectă se poate face numai pe baza măsurătorii noxelor din zonă.
b) DistanŃele prevăzute în coloana 2 a tabelului A.10.2 se măsoară de la sursa de poluare (coş de fum, secŃie industrială etc).
c) Zonele situate pe litoral, dar separate de mare prin perdele protectoare sau relief geografic
favorabil reŃinerii particulelor de apă de mare se pot considera protejate contra efectelor poluării.
A.10.3.- În cazul existenŃei în zonă a mai multor surse de poluare, gradul de poluare se va stabili avându-se în vedere efectul cumulativ al agenŃilor poluanŃi.
A.10.4.- InstituŃii specializate şi atestate în astfel de activităŃi vor preciza (la cerere), prin măsurători sau prin compararea cu întreprinderi similare, nivelul de poluare al unei zone.
A.10.5.- În cazul stabilirii zonei poluate după tabelul A.10.2, instituŃii specializate şi atestate în astfel de activităŃi, vor preciza (la cerere) măsurile concrete de protecŃie a instalaŃiilor din zonă, ori de câte ori apar dificultăŃi de încadrare în prezentele instrucŃiuni, datorită unor date insuficiente sau în situaŃii speciale.
Tabelul A.10.1
Nivel de poluare
Descrierea caracteristicilor de mediu a zonelor
I
Slab
- Zone fără industrie şi cu o densitate redusă de locuinŃe dotate cu instalaŃii de
încălzire proprii;
- Zone cu o densitate redusă industrială sau de locuinŃe, dar supuse frecvent la
vânturi şi/sau la ploi;
- Regimuri agricole1);
- Regimuri muntoase.
Toate aceste zone trebuie să se situeze la distanŃe de cel puŃin 10 km până la 20 km de mare şi nu trebuie să fie expuse la vânturi dinspre mare2).
- Zone cu industrie care nu produce fum foarte poluant şi/sau zone cu o densitate
II
Mediu
medie de locuinŃe dotate cu instalaŃii de încălzire;
- Zone cu densitate mare de locuinŃe şi/sau industrie, dar supuse frecvent la vânturi
şi/sau ploi;
- Zone expuse la vânt dinspre mare, dar nu prea apropiate de coasta mării (distanŃă
de cel puŃin câŃiva kilometrii)2).
III
Puternic
- Zone cu densitate industrială mare şi suburbii ale marilor oraşe cu o densitate mare
de instalaŃii de încălzire poluante;
- Zone situate în apropierea mării sau expuse la vânturi relativ puternice dinspre
mare2).
IV - Foarte puternic
- Zone în general puŃin extinse, supuse la depuneri de pulberi conductoare şi la fum
industrial ce produc depuneri conductoare deosebit de groase;
- Zone în general puŃin extinse, foarte aproape de coasta mării, expuse la ceaŃă salină
sau la vânturi foarte puternice şi poluante venind dinspre mare;
- Zone deşertice, caracterizate prin perioade lungi fără ploaie, expuse la vânturi
puternice ce transportă nisip şi sare şi supuse la condensări în mod obişnuit.
1) Utilizarea de îngrăşăminte chimice răspândite prin pulverizare sau arderea resturilor de pe terenuri
agricole pot conduce la un nivel de poluare mult mai ridicat din cauza dispersării datorată vântului.
2) DistanŃele la Ńărmul mării depind de topografia zonei de coastă şi de condiŃiile extreme de vânt.
Tabelul A.10.2
Clasificarea teritoriului în zone cu un anumit grad de poluare
Nr.
crt.
Caracteristicile zonei
DistanŃa în km faŃă de sursa de
poluare
Nivel de poluare a zonei
0 1 2 3 1. Zone forestiere, montane, zone agricole, nefertilizate cu îngrăşăminte
chimice, localităŃi rurale şi oraşe care nu au întreprinderi cu surse de poluare
-
I
2. Zone agricole fertilizate cu îngrăşăminte chimice. - II
3.
Zone mlăştinoase, cu ceaŃă frecventă sau situate lângă cursuri de apă (râuri, fluvii)
0÷1 km de la cursul de apă sau zona
mlăştinoasă
II
4. Triaje de căi ferate şi traversări de linii ferate unde se foloseşte tracŃiunea cu abur
Se limitează la zona considerată
II 5. Oraşe mari, zone cu trafic rutier intens idem II
Categoria A
peste 10 km
7÷10 km
5÷7 km
0÷5 km
I
II
III
IV 6. InstalaŃii chimice
Categoria B
peste 7 km
5÷7 km
0÷5 km
I
II
III Categoria C peste 3 km
0÷3 km
I
II
7.
Industria metalurgică, de construcŃii de maşini, de
Categoria A
peste 7 km
5÷7 km
3÷5 km
0÷3 km
I
II
III
IV
prelucrare a metalelor şi industria materialelor de construcŃii
Categoria B
peste 5 km
3 ÷5 km
0 ÷3 km
I
II
III
Categoria C
peste 3 km
0 ÷ 3 km
I
II
8.
Industria pentru prelucrarea lemnului, industria textilă, industria pentru prelucrarea produselor alimentare şi
Categoria A
peste 5 km
3 ÷ 5 km
0 ÷ 3 km
I
II
III animaliere
Categoria B
peste 3 km
0 ÷ 3 km
I
II
Categoria A
peste 7 km
5 ÷ 7 km
I
II
3 ÷ 5 km
0 ÷ 3 km
III
IV 9. Extragerea minereurilor metalifere şi nemetalifere
Categoria B
peste 5 km
3 ÷ 5 km
0 ÷ 3 km
I
II
III
Categoria C
peste 3 km
0 ÷ 3 km
I
II 10. InstalaŃii sanitare tehnice şi de salubritate comunală, ferme
zootehnice
peste 3 km
0 ÷ 5 km
I
II Combustibil
solid peste 4 km
2 ÷ 4 km
0 ÷ 2 km
I
II
III 11. Centrale termoelectrice având un consum de
combustibil (în etapa finală) la 150 tcc/h folosind:
Păcură
peste 3 km
1 ÷ 3 km
0 ÷ 1 km
I
II
III Gaze naturale peste 1 km
0 ÷ 1 km
I
II
Tabelul A.10.2 (continuare)
0 1 2 3 Combustibil
solid peste 5 km
3 ÷ 5 km
0 ÷ 5 km
I
II
III 12. Centrale termoelectrice având un consum de
combustibil (în etapa finală) peste 150 tcc/h folosind:
Păcură
peste 4 km
2 ÷ 4 km
0 ÷ 2 km
I
II
III Gaze naturale peste 1 km
0 ÷ 1 km
I
II 13. Zone situate lângă litoral, apa mării având un conŃinut de săruri de
2÷20 g/l
peste 10 km
7 ÷ 10 km
I
II
5 ÷ 7 km
0 ÷ 5 km
III
IV
14.
Terenuri saline având:
max. 3% săruri solubile în sol
zona respectivă
II
peste 3% săruri solubile în sol
zona respectivă
II
Tabelul A.10.3
Clasificarea industriilor după acŃiunea noxelor asupra izolaŃiei
externe a instalaŃiilor electrice
Nr.
crt.
Denumirea industriei AgenŃi poluanŃi emanaŃi Categoria
0 1 2 3 I.- Industrii chimice 1. Fabrici de amoniac, acid azotic şi îngrăşăminte azoase Amoniac, oxizi de azot A 2. Fabrici de acid sulfuric şi bioxid de sulf Bioxid de sulf A 3. Fabrici de clor, acid clorhidric şi produse clorurate Clor, acid clorhidric A 4. Fabrici de acid fluorhidric şi a sărurilor lor Acid fluorhidric A 5. Fabrici de sulfuri şi hidrogen sulfurat Hidrogen sulfurat A 6. Fabrici de produse sodice (sodă caustică, sodă
calcinată)
Clorură de sodiu, carbonat de
sodiu
A 7. Fabrici de îngrăşăminte chimice complexe(superfosfaŃi) Bioxid de sulf, pirită A 8. Fabrici de celuloză şi hârtie Hidrat de sodiu, sulfat de sodiu A 9. Fabrici de fibre artificiale (tip vâscoză, acetat) Hidrogen sulfurat, sulfură de
carbon
A 10. Fabrici de săruri minerale Săruri minerale A 11. Fabrici de carbid Oxid de calciu, cărbune, carbid A 12. Fabrici de negru de fum Negru de fum A 1. Fabrici şi rafinării pentru prelucrarea petrolului Hidrocarburi uşoare, bioxid de
sulf B
2. Fabrici de coloranŃi organici şi produse intermediare Oxizi de azot, bioxid de sulf, clor, acid clorhidric.
B
3. Fabrici de coloranŃi minerali Oxizi de fier, oxid de calciu, carbonat de calciu.
B
4. Fabrici de medicamente sintetice B
5. Fabrici de monomeri pentru mase plastice (clorură de vinilin, clorură de viniliden etc.)
Acid clorhidric B
6. Fabrici de cauciuc sintetic (cloropren, tiocancen) Acid clorhidric, oxizi de sulf B 7. Fabrici de prelucrare şi regenerare a cauciucului Negru de fum, talc, etc. B 1. Fabrici de solvenŃi organici Benzol, toluel, xilol, eteri, alcool C 2. Fabrici de reactivi organici C 3. Fabrici de distilare a lemnului Alcool metilic, acid acetic,
acetonă, terebentină C
4. Fabrici de răşini sintetice Fenil, formol, etc. C
Tabelul A.10.3 (continuare)
0 1 2 3 5. Fabrici de prelucrare mecanică a materialelor plastice Pulberi de materiale plastice C 6. Fabrici de lacuri şi vopsele SolvenŃi organici C 7. Fabrici de laminate obŃinute prin presare (hârtie sau Ńesuturi
îmbinate cu răşini) SolvenŃi organici C
8. Fabrici de produse galenice C 9. Fabrici de taninuri C II.- Industria metalurgică, a construcŃiilor de maşini şi a prelucrării metalelor 1. Uzine de preparare a cocsului Pulberi de cărbune A 2. Uzine de topire a fontei Bioxid de carbon, oxizi de sulf A 3. Uzine de topire a metalelor neferoase direct din
minereuri şi concentrate
Bioxid de sulf, pulberi de
minereuri complexe
A 1. Uzine de fabricare a aluminiului (procedeu de fabricaŃie
Pechiney sau similar) Pulberi de oxid de aluminiu, criolit, acid fluorhidric
B 2. Uzine de fabricare a metalelor neferoase - B 3. Uzine de topire a oŃelului prin metoda Martin şi prin
convertizor Bioxid de carbon, oxizi metalici, pulberi de cărbune
B
4. Uzine de fabricare a oŃelului în cuptoare electrice - B 5. Uzine de turnare a fontei Pulberi de amestec formare B 6. Uzine de măcinare a zgurii Pulberi zgură B 7. Uzine de înobilare a metalelor Oxizi metalici B 1. Uzine pentru prelucrarea mecanică a metalelor (feroase
şi neferoase)
C
2. Fabrici de acumulatoare Oxizi de plumb şi acid sulfuric C 3. Fabrici de cabluri C 4. Fabrici de maşini şi aparate electrotehnice C III.- Industria extractivă 1. InstalaŃii pentru extragerea sării brute Pulbere de sare A 2. Extragerea cărbunelui (la zi în subteran) Pulberi de cărbune A 3. InstalaŃii de brichetare a cărbunelui mărunt Pulberi de cărbune A 1. Extragerea minereurilor de metale şi metaloide din subteran Pulberi de minereu B 2. InstalaŃii de înobilare a minereurilor Pulberi de minereu B 1. Extragerea ŃiŃeiului Hidrocarburi gazoase C IV.- Industria materialelor de construcŃii 1. Fabrici de ciment Pulberi de ciment, de var A
2. Fabrici de var, magnezită,domolit cu ardere în cuptoare Pulberi de var, magnezită A 1. Fabrici de prelucrare a zgurilor Pulberi de zgură B 1. Fabrici de plase prefabricate din beton - C 2. Fabrici de cărămizi - C 3. Fabrici de sticlă - C 4. Fabrici de piese de faianŃă şi porŃelan - C 5. Fabrici de carton asfaltat - C V.- Industria de prelucrare a lemnului 1 Fabrici de cherestea, placaje, piese prefabricate din
lemn
Pulberi de lemn B
2. InstalaŃii pentru obŃinerea cărbunelui de lemn Praf de cărbune B 3. InstalaŃii pentru conservarea lemnului - B V.- Industria textilă 1. Ateliere de îmbinare chimică a Ńesăturilor cu hidrogen
sulfurat
Hidrogen sulfurat A
2. Ateliere de decolorare a fibrelor SulfiŃi, cloruri A 1. Ateliere de îmbibare a Ńesăturilor cu uleiuri şi lacuri
pentru produse electrotehnice
SolvenŃi organici B
2. Filaturi de bumbac - B