noţiuni generale - xa.yimg.comxa.yimg.com/kq/groups/32269722/223333305/name/curs_iec.pdf ·...

2 PARTEA ELECTRICĂ A CENTRALELOR

Capitolul 1 Noţiuni generale

Sistemul electroenergetic – ansamblul instalaţiilor destinate producerii, transportului şi distribuţiei energiei electrice, având drept scop alimentarea consumatorilor. În componenţa SEE întră:

• centrale electrice; • reţelele electrice;

⇒ linii electrice; ⇒ staţii electrice;

• consumatori. Centrale electrice – ansamblul instalaţiilor amplasate pe un teritoriu comun,

destinate producerii energiei electrice dintr-o sursă primară. În componenţa centralelor electrice întră:

• instalaţiile primare; echipamentele care realizează conversia energiei conţinută în sursa primară în energie mecanică la arborele generatorului electric;

• generatorul electric; echipamentul care realizează conversia energia mecanică în energie electrică;

• instalaţiile electrice de servicii proprii; ansamblul instalaţiilor din centrală care asigură alimentarea cu energie electrică a mecanismelor care asigură nemijlocit realizarea proceselor din instalaţiile primare ale centralei şi funcţionarea generatorului sincron.

Staţiile electrice – ansamblul instalaţiilor amplasate pe un teritoriu comun, în care se realizează cel puţin una din următoarele funcţiuni:

• evacuarea puterii electrice produsă în centrală (staţii de centrală) • conexiunea unor linii electrice în vederea unui tranzit de putere (staţii de

transfer); • distribuţia energiei electrice la consumatori (staţii de distribuţie). Staţia electrică de conexiuni este o staţie electrică care primeşte şi distribuie

energia electrică la aceeaşi tensiune. Staţia electrică de conexiuni conţine o singură instalaţie de conexiuni, instalaţii anexe şi construcţii şi nu conţine transformatoare (autotransformatoare). Schema structurală a unei staţii electrice de conexiuni este prezentată în figura 1.1.

Fig. 1.1. Schema structurală a unei staţii electrice de conexiuni

Staţia electrică de transformare este o staţie electrică care realizează transformarea tensiunii energiei electrice primite de la o valoare la altă valoare, cu ajutorul transformatoarelor sau autotransformatoarelor de forţă. Staţie electrică de transformare conţine câte o instalaţie electrică de conexiuni la fiecare nivel de tensiune, legătura dintre ele fiind realizată de către transformatoarele (autotransformatoarele) staţiei. Schema structurală a unei staţii electrice de transformare este prezentată.

Fig. 1.2. Schema structurală a unei staţii electrice de transformare

Există situaţii în care staţia electrică de transformare conţine instalaţie electrică de conexiuni numai la un singur nivel de tensiune. Astfel de cazuri se întâlnesc când bornele unui transformator de forţă se leagă direct fie cu echipament de producere a energiei electrice (generator), fie cu echipament de evacuare a energiei electrice (linia electrică) în aşa-zisele scheme bloc. În Fig. 1.3. sunt prezentate structuri de staţii electrice de transformare având schemă bloc generator-transformator (Fig. 1.3.a), respectiv schemă bloc transformator-linie (Fig. 1.3.b).

3 4 PARTEA ELECTRICĂ A CENTRALELOR

Fig. 1.3. Structuri de scheme bloc pentru staţii de transformare: a) schemă bloc generator-transformator

b) schemă bloc transformator-linie

În cadrul staţiilor electrice se întâlnesc trei categorii de instalaţii electrice: 1) Instalaţii ale circuitelor primare - ansamblul echipamentelor, legate

funcţional între ele prin care se asigură nemijlocit transferul energiei electrice de la surse spre consumatori, precum şi transformarea parametrilor (tensiune şi curent) acesteia.

Echipamentele din cadrul acestor instalaţii se numesc echipamente primare, iar din cadrul acestora fac parte: (auto)transformatoarele, transformatoarele de măsură (de curent şi de tensiune), întrerupătoarele, separatoarele, descărcătoarele şi bobinele de reactanţă.

Fiecare dintre aceste echipamente are o structură constructivă corespunzătoare şi un rol bine determinat în cadrul instalaţiilor primare. Astfel, (auto)transformatoarele realizează transformarea parametrilor (tensiune şi curent) ai energiei electrice, frecvenţa rămânând neschimbată, iar celelalte echipamente sunt reunite într-o structură, numită instalaţie de conexiuni (staţie de conexiuni), care asigură tranzitul energiei electrice la acelaşi nivel de tensiune.

Orice staţie electrică conţine una sau mai multe instalaţii de conexiuni. Dacă staţia conţine două sau mai multe instalaţii de conexiuni, va conţine şi (auto)transformatoare. Staţia electrică la care instalaţia de conexiuni cu tensiunea superioară de 750, 400 sau 220 kV este un nod de reţea cu minimum trei circuite de l inii, reprezintă o staţie electrică de importanţă deosebită.

2) Instalaţii ale circuitelor secundare - ansamblul echipamentelor legate funcţional între ele prin care se realizează comanda echipamentelor din cadrul instalaţiilor circuitelor primare şi control funcţionării acestor instalaţii.

Din punct de vedere al componenţei, instalaţiile de circuite secundare reprezintă un ansamblu de circuite electrice; sistem de medii prin care se închide curentul electric, format din sursă, unul sau mai mulţi consumatori (receptori) legaţi în serie, paralel, sau serie-paralel şi elementele de legătură.

Circuitele electrice din cadrul instalaţiilor de circuite secundare sunt de două tipuri, şi anume:

• Circuite prin care se măsoară parametrii electrici (curent şi tensiune) din circuitele primare, care au ca surse secundarele transformatoarele de măsură. iar ca receptori elementele de măsurat, care servesc la măsurarea curentului şi/sau tensiunii din circuitele primare. Transformatoarele de curent servesc la alimentarea circuitelor prin care se măsoară curentul electric, care se numesc circuite de intensitate, iar transformatoarele de tensiune servesc la alimentarea circuitelor prin care se măsoară tensiunea şi frecvenţa, care se numesc circuite de tensiune.

• Circuite prin care se acţionează asupra unor elemente de execuţie (motoare electrice, hupă, sonerie, casete de semnalizare, lămpi de semnalizare etc.) în scopul conectării sau deconectării aparatelor de comutaţie primară (întreruptoare, separatoare), al efectuării unor reglaje, al informării personalului de exploatare asupra stării echipamentelor şi respectiv prin care se acţionează în mod voit sau automat asupra unor elemente intermediare (relee intermediare, relee de timp etc.) care transmit comenzile spre elementele de execuţie. Aceste circuite se numesc circuite de curent operativ şi în general sunt circuite de curent continuu, când se numesc circuite de curent continuu. Sursele de alimentare, numite surse de curent operativ, sunt constituite din redresoare care funcţionează în regim tampon cu o baterie de acumulatori. 3) Instalaţii de servicii proprii - ansamblul echipamentelor legate funcţional

între ele, prin care se realizează alimentarea cu energie electrică a circuitelor secundare de curent operativ, dispozitivelor de acţionare, automatizare şi reglaj a echipamentelor circuitelor primare, precum şi a instalaţiilor anexe din staţiile electrice (instalaţii pentru producerea aerului comprimat, instalaţii de redresare, de încălzire, de ventilaţie, de iluminat etc.), pentru a le asigura funcţionarea.


Capitolul 2 SCHEMELE INSTALAŢIILOR ELECTRICE DE

CONEXIUNI

Schema instalaţiilor de conexiuni - reprezentarea prin semne convenţionale a echipamentelor instalaţiilor de conexiuni şi a legăturilor electrice dintre acestea ( se utilizează reprezentare monofilară).

2.1. Cerinţele impuse schemelor instalaţiilor electrice de conexiuni

Cerinţele de exploatare ale sistemului electroenergetic sunt influenţate în mare măsură de schemele circuitelor primare ale staţiilor electrice. Volumul de aparataj si concepţia de legături dintre circuitele fiecărei centrale si staţii în parte trebuie ambele corelate cu condiţiile concrete de exploatare din punctul respectiv al sistemului electroenergetic. Dintre factorii care au o influenta hotărâtoare în alegerea schemelor circuitelor primare ale staţiilor electrice pot fi citaţi:

- siguranţa în funcţionare; - elasticitate în funcţionare; - economicitatea schemei. Siguranţa în funcţionare a schemei circuitelor primare, respectiv a instalaţiilor

aferente caracterizează proprietatea acestora de a asigura continuitatea în alimentare a consumatorilor la parametrii impuşi de condiţiile de exploatare date.

Siguranţa în funcţionare poate fi mărită printr-o serie de măsuri tehnice ca: • utilizarea de aparataj perfecţionat, care asigură eliminarea cât mai rapidă a

deranjamentelor; • divizarea instalaţiilor în mai multe sectoare, care permite, ca la avarierea unui

sector, celelalte sectoare rămase în funcţiune să asigure alimentarea consumatorilor;

• prevederea unor elemente de rezervă, astfel ca la avarierea unor elemente de serviciu, sarcinile acestora privind alimentarea consumatorilor va fi preluată de cele care le rezervează.

Aplicarea acestor măsuri de mărire a siguranţei în funcţionare conduce, în general la realizarea unor scheme complexe. Totuşi, trebuie avut în vedere că nu întotdeauna o schemă mai complexa (mai “bogata” în aparataj) este mai sigură, deoarece fiecare aparat nou introdus în schemă poate constitui, el însuşi, o sursă de avarie şi deci o mărire exagerată a numărului de aparate poate avea chiar consecinţe negative asupra siguranţei în funcţionare.

Elasticitatea în funcţionare este termenul folosit pentru a caracteriza posibilitatea unei scheme sub următoarele doua aspecte:

• capacitatea schemei de a se adapta uşor, fără întreruperea alimentarii consumatorilor (chiar pentru scurtă durată), la un număr mare de regimuri de funcţionare, trecerea de la un regim la altul putându-se face printr-un număr redus de manevre, iar repararea diferitelor elemente ale instalaţiei să poată avea loc fără ca funcţionarea în ansamblu a schemei să fie perturbată;

• posibilitatea ca instalaţia corespunzătoare să poată fi extinsă, cu timpul, prin racordarea de noi circuite.

Primul aspect, care de fapt reprezintă esenţa noţiunii de elasticitate în funcţionare, se materializează, în general, prin aplicarea separatoarelor, deoarece acestea permit izolarea unor porţiuni ale instalaţiei, când restul instalaţiei se află sub tensiune. Este de remarcat că această modalitate de mărire a elasticităţii unei scheme conduce, în general, la mărirea siguranţei în funcţionare a acesteia, deoarece mărirea numărului de regimuri de funcţionare posibile ale schemei duce la asigurarea alimentării consumatorilor în diverse situaţii de avarie.

Economicitatea schemei, impune ca schema sa se realizeze cu cheltuieli anuale minime, cu respectarea siguranţei în funcţionare si a elasticităţii.

Economicitatea unei scheme trebuie apreciată având în vedere funcţionarea sistemului în ansamblu, pentru a vedea care sunt căile pentru obţinerea unei soluţii optime. Soluţia optima se consideră varianta de schemă care în cazul concret considerat conduce la un minim al efortului de investiţii cumulat cu daunele datorate întreruperilor în alimentarea consumatorilor.

2.2. Elementele componente ale instalaţiilor de conexiuni

Prin element al unei instalaţii de conexiuni se înţelege un aparat, dispozitiv sau conductor care este parte constitutivă a acesteia, ca de exemplu: întreruptor, separator, conductor de deviaţie la un aparat, conductor al barelor colectoare, izolator, transformator de măsură, descărcător, siguranţă fuzibilă, bobină de reactanţă etc. Elementele cele mai importante sunt: aparatele de comutaţie primară (întreruptoarele si separatoarele), transformatoarele de măsură (de curent si de tensiune), descărcătoarele şi bobinele de reactanţă.

2.2.1. Aparate de comutaţie primară Aparatele de comutaţie primară servesc la punerea în funcţiune, respectiv

scoaterea din funcţiune a circuitelor primare. În această categorie intră: întreruptoarele şi separatoarele.

2.2.1.1. Întreruptoare de înaltă tensiune Întreruptorul este cel mai important aparat din cadrul instalaţiei de conexiuni,

atât din punct de vedere constructiv cât şi funcţional. Sarcina principala a lui este de restabilire şi de întrerupere (rupere) a curentului de sarcină a circuitului unde este


montat, la intervenţia voita a operatorului si să întrerupă (rupă) cat mai rapid, în mod automat, curenţi anormali, cum sunt cei de suprasarcina sau de scurtcircuit, în urma acţiunii protecţiei.

Funcţia cea mai importantă a unui întreruptor de înaltă tensiune, deşi nu cea mai frecventă, este deschiderea automată a circuitelor electrice în momentul apariţiei scurtcircuitelor. Importanţa acestei funcţiuni constă în faptul că, în acest mod, se asigură întreruperea porţiunii de reţea defectă într-un timp cât mai scurt, prevenindu-se avarierea şi distrugerea echipamentului electric datorită curenţilor de scurtcircuit. Şi întrucât această funcţiune solicită cel mai mult întreruptorul, constructiv, el se realizează şi se dimensionează astfel ca să o poată îndeplinii cat mai bine şi cat mai rapid. De asemenea, pentru comanda voită, directă sau de la distanţă, în cazul regimului normal de funcţionare şi automată, în cazul regimului de avarie, întreruptoarele sunt înzestrate cu dispozitive speciale de acţionare şi comandă.

Întreruptoarele se montează pe toate circuitele primare prin care se vehiculează energia electrică în drumul ei de la surse la consumatori, astfel încât să poată fi oricând revizuite sau reparate fără să afecteze funcţionarea altor circuite în afară de cele pe care sunt montate.

2.2.1.2. Separatoare de înaltă tensiune Separatoarele intră în categoria aparatelor electrice de comutaţie şi pot fi

definite ca fiind aparate de conectare care asigură, pentru motive de securitate, în poziţia deschis, o distanţă de izolare vizibilă în cadrul circuitelor electrice primare din care fac parte. Ele au şi rol operativ, în sensul că se utilizează la stabilirea configuraţiei schemei instalaţiei de conexiuni. Nefiind echipate cu cameră de stingere pot fi acţionate sub tensiune dar in lipsa sarcinii, pentru a nu se produce arc electric la bornele lor, care ar putea duce la apariţia unui scurtcircuit cu urmări grave pentru instalaţia de conexiuni din care fac parte. Se montează oriunde este nevoie de separarea vizibilă a unor elemente ale instalaţiei electrice de conexiuni scoase de sub tensiune, de zone ale acesteia aflate sub tensiune, în vederea efectuării unor lucrări de întreţinere sau reparaţii. Funcţie de locul unde se montează poarta denumiri diferite, deşi din punct de vedere constructiv sunt identice.

2.2.2. Transformatoare de măsură Pentru o exploatare economică şi sigură a sistemului electroenergetic sunt

necesare aparate de măsurat, cu care se măsoară mărimile electrice: curentul, tensiunea, puterea, energia, frecvenţa etc., aparate de protecţie, care asigura o funcţionare corectă într-un regim anormal sau de avarie din instalaţie, precum si aparate de reglare automată, care realizează reglarea tensiunii, frecventei, comanda punerii în funcţiune etc. Adaptarea sistemelor de măsurat, protecţie şi reglare automată la gama extrem de largă a valorilor curenţilor şi tensiunilor din cadrul circuitelor primare, se realizează cu ajutorul transformatoarelor de măsură: transformatoare de curent si transformatoare de tensiune.

1.3.2.1. Transformatoare de curent Transformatorul de curent este transformatorul de măsură la care curentul

secundar, în condiţii normale de funcţionare este practic proporţional cu curentul primar şi defazat faţă de acesta cu un unghi apropiat de zero, la o legare corectă a conexiunilor. El este destinat:

• reducerii curentului din circuitele primare, de la valori mari la valori mai mici corespunzătoare aparatelor din circuitele secundare;

• izolării aparatelor circuitelor secundare de înalta tensiune din circuitele primare, periculoasă pentru personalul de deservire.

In acelaşi timp, transformatoarele de curent permit standardizarea bobinelor de curent ale aparatelor de măsurat şi a releelor primare de protecţie, pentru valori comode la fabricarea lor; 5 A, respectiv 1 A.

Transformatoarele de curent se montează lângă întreruptoare, fiind necesare pentru alimentarea aparatelor de protecţie corespunzătoare acestora, respectiv pe toate circuitele unde este nevoie de măsurarea curentului.

2.2.2.2. Transformatoare de tensiune Transformatorul de tensiune este transformatorul de măsură la care tensiunea

secundară, în condiţii normale de funcţionare, este practic proporţională cu tensiunea primară şi defazată în raport cu aceasta cu un unghi apropiat de zero, la o legare corectă a conexiunilor. El este destinat:

• reducerii tensiunii din circuitele primare, de la valori mari la valori mai mici corespunzătoare aparatelor din circuitele secundare;

• izolării aparatelor circuitelor secundare de înalta tensiune din circuitele primare, periculoasă pentru personalul de deservire.

In acelaşi timp, transformatoarele de tensiune permit standardizarea bobinelor de tensiune ale aparatelor de măsurat şi a releelor primare de protecţie, pentru valori comode la fabricarea lor; 100 V între faze, respectiv 100/ 3 pe fază.

Transformatoarele de tensiune se montează sub formă de celule de măsură sau grupuri de măsură in toate în toate zonele unei instalaţii de conexiuni care pot funcţiona independent.

2.2.3. Descărcătoare Descărcătoarele sunt aparate de protecţie destinate să protejeze echipamentele

electrice împotriva supratensiunilor atmosferice si de comutaţie. Se montează în aceleaşi locuri unde se montează şi transformatoarele de tensiune. Totuşi, având în vedere nivelul mai scăzut al izolaţiei înfăşurărilor transformatoarelor de forţă, în special, la stabilirea locului de montarea a descărcătoarelor se pune un accent deosebit pe realizarea protecţiei împotriva pătrunderii undelor de supratensiune la bornele acestora. Deci, în general, se întâlnesc plasate şi la bornele transformatoarelor de forţă.


2.2.4. Bobine de reactanţă Bobinele de reactanţă sunt destinate să limiteze valoarea curenţilor de

scurtcircuit în circuitele primare şi să asigure menţinerea tensiunii remanente la valori admisibile, pentru a permite funcţionarea echipamentelor din zonele neavariate şi pe perioada unor avarii. Se montează pe liniile electrice, când se numesc bobine de reactanţă de linie (BRL) sau între secţiile de bare, când se numesc bobine de reactanţă de bare (BRB).

Din punct de vedere constructiv, de regula sunt bobine fără miez de fier, pentru a se obţine o reactanţă cat mai constantă. Introducerea miezului de fier permite micşorarea gabaritului bobinei, dar prezintă dezavantajul că în caz de scurtcircuit, când reactanţă bobinei ar trebui să aibă cea mai mare valoare, intervine fenomenul de saturare a miezului.

Bobinele de reactanţă se construiesc în două variante: bobine de reactanţă simple si bobine de reactanţă duble (cu priza mediana) sau jumelate cum li se mai spune. Cele mai des întâlnite în cadrul instalaţiilor de conexiuni sunt cele simple.

2.2.4.1. Bobine de reactanţă simple Bobinele de reactanţă simple se caracterizează prin: tensiunea nominala nU ,

curentul nominal nI , reactanţă procentuala %X si pierderile de putere procentuale %p . Reactanţa procentuală a bobinei de reactanţă se defineşte ca:

100ZXXn

% ⋅= (1.1)

unde X e reactanţă bobinei, iar nZ impedanţa nominală definită ca:

n

nn

I3UZ = (1.2)

Din relaţiile (1.1) şi (1.2) rezultă:

%n

n

n

n

n% u100UU

100U

XI3X Δ=⋅

Δ=⋅= (1.3)

adică, numeric, reactanţă procentuală este egală cu căderea de tensiune procentuală pe bobină, la curentul nominal.

Reactanţele procentuale pentru bobinele uzuale sunt de 3 ... 12 % (3…6 % pentru BRL şi 8…12 % pentru BRB).

Pierderile de putere procentuale se definesc ca:

%

nn

n

2n% R100

ZR100

I3

URI

p =⋅=⋅⋅

⋅= (1.4)

unde cu R s-a notat rezistenţa bobinei pe o fază.

Din (1.4) rezultă că pierderile de putere procentuale ale bobinei, numeric sunt egale cu rezistenta procentuală a acesteia.

Rezistenţa procentuală a bobinelor de reactanţă uzuale este de 0,2 ... 0,3 % şi nu trebuie să depăşească 0,5 % din impedanţa nominală a acestora.

2.2.4.2. Bobine de reactanţă duble Bobina de reactanţă dublă, sau jumelată cum i se mai spune, este o bobină fără

miez de fier, cu o priză la mijlocul înfăşurării. Circuitul de alimentare se conectează la priza de la mijlocul înfăşurării, iar circuitele alimentate, la capetele bobinei.

In regim normal de funcţionare la o încărcare echilibrată (curenţi egali şi în fază pe cele doua circuite alimentate), fluxul magnetic principal al bobinei este nul (apar doar fluxurile de dispersie ale celor doua părţi ale bobinei de reactanţă). Astfel, în acest regim de funcţionare căderile de tensiune pe bobină de reactanţă sunt foarte mici (corespund doar fluxurilor de dispersie).

În cazul unui scurtcircuit într-un circuit legat la una din ramurile bobinei, jumătatea corespunzătoare a acesteia este străbătută de curentul de scurtcircuit, care este mult mai mare decât curentul de sarcina de pe ramura neavariată. Astfel, se creează un flux magnetic principal mare şi corespunzător bobină prezintă o reactanţă mare, îndeplinind astfel rolul de limitare a curentului de scurtcircuit. Numai dacă s-ar produce scurtcircuit simultan pe ambele circuite alimentate (lucru puţin probabil dacă cele două circuite alimentate sunt independente), fluxul bobinei s-ar limita la fluxurile de dispersie, iar bobină nu-si poate îndeplinii rolul de limitare a curentului de scurtcircuit. Din cele relatate, rezultă că la cele două capete ale bobinei, obligatoriu, trebuie să fie racordate grupuri de circuite independente.

2.3. Clasificarea instalaţiilor de conexiuni

Din punct de vedere constructiv, instalaţia de conexiuni este constituită dintr-un ansamblu de elemente şi echipamente (întreruptoare, separatoare, transformatoare de măsură, descărcătoare etc.) legate funcţional între ele, amplasate pe un teritoriu comun, având drept scop primirea şi distribuirea energiei electrice la acelaşi nivel de tensiune.

Din punct de vedere electric, instalaţia de conexiuni reprezintă un nod electric (NE) unde se întâlnesc acele părţi constitutive ale reţelelor electrice care “aduc” energia electrică de la surse şi care “dau” energia electrică spre consumatori. Nodul propriu-zis poate fi realizat sub formă de:

Sisteme de bare colectoare (bară colectoare), când instalaţia de conexiuni se numeşte instalaţie de conexiuni cu bare colectoare.

Ansamblu de întreruptoare şi separatoare în diferite conexiuni, când instalaţia de conexiuni se numeşte instalaţie de conexiuni fără bare colectoare. Din punctul de vedere al schemelor de conexiuni există două categorii de

instalaţii de conexiuni cu bare colectoare, şi anume: instalaţii de conexiuni cu unul sau mai multe sisteme de bare colectoare şi un întreruptor pe circuit;


instalaţii de conexiuni cu două sisteme de bare colectoarea în care unui subansamblu de N circuite le revin N+1 întreruptoare.

2.4. Schemele instalaţiilor de conexiuni cu unul sau mai multe sisteme de bare corectoare şi un întreruptor pe circuit

Instalaţiile de conexiuni cu unul sau mai multe sisteme de bare colectoare şi un întreruptor pe circuit se caracterizează prin aceea că nodul electric este realizat sub formă de sistem de bare colectoare, căruia i se spune pe scurt bară colectoare.

Bara colectoare, constructiv este un nod extins în spaţiu, pentru a se crea condiţiile necesare racordării mai multor circuite primare şi poate fi realizată atât cu conductoare de tipul barelor rigide, cât şi cu conductoare flexibile de tipul celor funie care se folosesc la liniile electrice aeriene. Barele rigide se întâlnesc, de obicei, în cadrul instalaţiilor de conexiuni de medie tensiune, iar cele flexibile în cadrul instalaţiilor de conexiuni de înaltă tensiune.

În cadrul acestor instalaţii, circuitele primare se racordează la sistemul de bare colectoare prin intermediul celulelor. Celula este o parte componentă a unei instalaţii de conexiuni cu bare colectoare, care conţine echipamentul aparţinând unui singur circuit (celule de circuit), unui dispozitiv de legătură între diverse părţi ale instalaţiei de conexiuni (celule tipice schemei), unui dispozitiv de măsură sau protecţie (celule auxiliare) şi care constituie din punct de vedere constructiv şi al spaţiului pe care îl ocupă o unitate distinctă.

2.4.1. Tipuri de celule Din punctul de vedere al modului în care se racordează la barele colectoare,

celulele se împart în două grupe: Celule serie, care sunt parcurse de energia electrică în drumul ei de la surse spre consumatori, iar circuitele pe care le deservesc constituie laturi ale reţelei electrice a sistemului electroenergetic. Aceste celule sunt prevăzute cu întreruptor, care are rolul de a închide respectiv întrerupe curentul pe latura respectivă.

Celule derivaţie, care nu sunt parcurse de energia electrică în drumul ei de la surse spre consumatori, fiind racordate între fază şi pământ. Aceste celule nu au prevăzut întreruptor. Din categoria celulelor serie fac parte celulele de circuit şi celulele tipice

schemei, iar din categoria celulelor derivaţie, celulele auxiliare. Celulele de circuit deservesc circuitele primare prin care se “aduce” energia de

la surse, respectiv se ”dă“ energie spre consumatori şi poartă numele circuitului pe care îl deservesc. Astfel, se întâlnesc:

• celule de generator (CG), prin care se racordează generatoarele la barele colectoare;

• celule de linie (CL), prin care se racordează liniile electrice la barele colectoare;

• celule de (auto)transformator (CAT sau CT), prin care se racordează (auto)transformatoarele la barele colectoare; Celulele tipice schemei nu au rol de a deservi un circuit anume ci de a stabilii

legătura electrică între diferitele bare colectoare ale aceleiaşi instalaţii de conexiuni. Trebuie avut în vedere că există instalaţii de conexiuni la care nodul electric (sistemul de bare colectoare) constructiv este divizat în mai multe secţiuni (sisteme şi/sau secţii de bare) care pot lucra fie cuplate fie necuplate între ele. Aceste celule sunt aşa zisele celule de cuplă şi funcţie de rolul pe care îl au, pot fi :

• celule de cuplă longitudinală (CCL); • celule de cuplă transversală (CCT); • celule de cuplă de transfer sau ocolire (CCTr), respectiv combinaţii ale acestora numite cuple combinate.

Celulele auxiliare au rolul de a permite racordarea transformatoarelor de tensiune şi a descărcătoarelor la barele colectoare şi poartă numele elementului pe care îl deservesc, astfel:

• celulă de măsură (CM), prin care se racordează transformatoarele de tensiune la barele colectoare;

• celulă de descărcător (CD), prin care se racordează descărcătoarele la barele colectoare.

2.4.2. Echiparea celulelor Echiparea celulelor serie este diferită de cea a celulelor derivaţie. Celulele serie,

după cum s-a precizat mai sus, conţin întreruptor, pe când cele derivaţie nu. Totuşi, orice celulă se racordează la barele colectoare prin intermediul separatoarelor de bare.

Separatoarele de bare au rolul de a separa vizibil echipamentul din celulă faţă de barele colectoare, în scopul unor intervenţii directe la acest echipament. În acest fel barele colectoare pot rămâne sub tensiune în cazul intervenţiei la echipamentul unei celule. Lipsa separatoarelor de bare ar impune, de fiecare dată când este necesar accesul la echipamentul dintr-o celulă, să fie scoasă de sub tensiune întreaga instalaţie de conexiuni. Se precizează că o celulă conţine atâtea separatoare de bare, la câte bare se poate racorda, dar deodată este închis numai un separator de bare. Deci, separatoarele de bare au şi rol de comutaţie, în sensul că, atunci când instalaţia de conexiuni este cu mai multe sisteme de bare colectoare, permit racordarea celulelor la oricare din aceste bare, respectiv trecere circuitelor de pe o bară pe alta.

În celulele serie este necesar întreruptorul pentru punerea, respectiv scoaterea din funcţiune a circuitelor, prin care, în general, circulă curenţi mult mai mari decât cei pe care i-ar putea suporta separatoarele, la comutaţie. Fiind un echipament complex, întreruptorul se montează încadrat de separatoare (de o parte separatoarele de bare, iar de cealaltă parte separatorul de circuit - de linie sau transformator - pentru celulele de circuit, respectiv încadrat de separatoarele de bare în cazul celulelor de cuplă), pentru a fi oricând revizuit sau reparat fără a afecta funcţionarea întregii instalaţii de conexiuni căreia îi aparţine şi totodată, în siguranţă - separat vizibil de restul instalaţiei aflată sub


tensiune. Separatoarele de circuit pot lipsi dacă nu există pericolul ajungerii sub tensiune a întreruptorului dinspre circuitul pe care îl deserveşte. De asemenea, pentru alimentarea protecţiei prin relee, care comandă declanşarea întreruptorului la creşterea curentului peste o anumită valoare prescrisă, lângă întreruptor se montează şi transformatoare de curent.

Se precizează că la conectarea unei celule serie, prima dată se închid separatoarele şi în final întreruptorul, iar la scoaterea din funcţiune primul care se deschide este întreruptorul şi pe urmă separatoarele. Când întreruptorul este deschis trebuie ca toate elementele celulei, în afară de separatoarele de bară, să fie scoase de sub tensiune.

Cu toate precizările de mai sus referitoare la modul de echipare a celulelor, fiecare dintre acestea au specificul lor funcţie de tip şi rol.

Echiparea celulelor de linie. În fig. 2.1 sunt prezentate variantele cele mai uzuale de echipare a celulelor de linie din cadrul instalaţilor de conexiuni cu bare colectoare şi un întreruptor pe circuit. Semnificaţia notaţiilor este următoarea: I - întreruptor, TC - transformator de curent, SB - separator de bare, SL - separator de linie, CLP - cuţite de legare (punere) la pământ.

Varianta cea mai uzuală de echipare a unei celule de linie este prezentată în fig. 2.1b, iar rolul întreruptorului I, transformatorului de curent TC şi a separatorului de bare SB este cunoscut din cele prezentate mai sus.

Fig. 2.1. Variante de echipare pentru celulele de linie

Separatorul de linie SL are rolul de a separa vizibil linia de întreruptorul I, în scopul de a permite accesul personalului la acesta din urmă, în siguranţă. El se

montează întotdeauna când linia poate să ajungă sub tensiune nu numai prin alimentare de la sistemul de bare colectoare (alimentare de la celălalt capăt sau prin lovitură de trăsnet). Când această posibilitate este exclusă, separatorul de linie SL va putea lipsi, iar celula de linie va fi echipată conform schemei din fig. 2.1a.

Cuţitele de legare la pământ CLP sunt prevăzute în scopul legării la pământ a liniei, pentru protecţia personalului în cazul intervenţiei la aceasta. La liniile în cablu, cuţitele de legare la pământ sunt folosite şi pentru descărcarea sarcinii electrostatice (capacitive) remanente a cablului, după deconectarea de la sursa de tensiune. În cele mai multe cazuri, cuţitele de punere la pământ, când există separator de linie, sunt înglobate în acesta, dar se acţionează cu dispozitiv independent de cel al cuţitelor principale ale separatorului.

Legarea la pământ este o metodă de bază pentru protecţia personalului pe durata cât efectuează lucrări la o instalaţie electroenergetică scoasă de sub tensiune. În acest scop la toate extremităţile zonei de lucru trebuie legate la pământ toate fazele instalaţiei. În staţii, pentru legarea la pământ, se folosesc scurtcircuitoare mobile sau cuţitele de legare la pământ ale separatoarelor. Scurtcircuitoarele mobile sunt realizate din conductoare flexibile şi totodată, suficient de groase pentru a nu se topi înaintea deconectării curenţilor de scurtcircuit datoraţi unei puneri sub tensiune, accidental, a zonei de lucru. Montarea şi demontarea scurtcircuitoarelor devine cu atât mai dificilă cu cât tensiunea nominală şi deci gabaritele instalaţiei de conexiuni sunt mai mari. Pentru uşurarea şi scurtarea unor astfel de lucrări, în instalaţiile de tensiune foarte înaltă, cuţitele de legare la pământ se folosesc nu numai pentru linii ci şi pentru întreruptoare, bare colectoare şi alte echipamente. În acest scop, începând de la tensiunea de 110 kV fabricile constructoare furnizează separatoare prevăzute cu cuţite de legare la pământ fie pe una, fie pe ambele părţi. Cu două astfel de separatoare în fig. 2.1c se reprezintă o celulă de linie, unde, după cum se observă, SB este prevăzut cu CLP pe o parte, iar SL pe ambele părţi şi pot fi legate la pământ atât linia cât şi toate bornele întreruptorului.

Echiparea celulelor de transformator. Transformatoarele de forţă cu două înfăşurări, la ambele nivele de tensiune, se racordează la barele colectoare prin câte o celulă care conţine separatoarele de bare SB, întreruptorul I şi transformatorul de curent TC (fig. 1.2), iar pentru transformatorul cu trei înfăşurări, celulele conţin şi separatorul de transformator ST (fig. 2.3)


Fig. 2.2. Echiparea unei celule de transformator cu două înfăşurări

Fig. 2.3. Echiparea unei celule de transformator cu trei înfăşurări

Separatorul de transformator ST, are rolul de a permite menţinerea în funcţiune a transformatorului între celelalte două înfăşurări când se efectuează lucrări la întreruptorul unei celule. Separatorul de transformator nu trebuie prevăzut în celula corespunzătoare bornelor înfăşurării primare (care se alimentează de la bare), la un transformator cu trei înfăşurări dintr-o staţie de distribuţie, întrucât deconectarea întreruptorului din această celulă conduce la scoaterea din funcţiune a transformatorului în întregime (la întreruperea tranzitului de energie). Izolarea vizibilă a întreruptorului înspre transformator se poate face cu separatoarele de transformator din celulele celor două înfăşurări secundare. Aceste celule conţin separatoare de transformator deoarece efectuarea unor lucrări la întreruptorul uneia dintre celule, nu trebuie să conducă la întreruperea tranzitului de energie între înfăşurarea primară şi cealaltă înfăşurare secundară. De asemenea, separatoarele de transformator nu au sens în celulele ambelor înfăşurări (primară şi secundară) ale transformatorului cu două înfăşurări, deoarece efectuarea unor lucrări la oricare întreruptor conduce la întreruperea tranzitului de energie prin transformator şi deci, la scoaterea din funcţiune a acestuia. În acest caz, izolarea vizibilă a întreruptoarelor se realizează cu separatoarele de bare ale ambelor celule.

Echiparea celulelor de generator şi bloc generator-transformator. De regula în centralele electrice sunt folosite generatoare sincrone cu tensiuni nominale cuprinse în domeniul 6 - 24 kV. Acestea se cuplează la barele colectoare ale unei instalaţii de conexiuni din staţia electrică de evacuare, fie direct (fig. 2.4), fie în schemă bloc generator-transformator (fig. 2.5).

Fig. 2.4. Echiparea unui circuit de generator

Fig. 2.5. Echiparea unui circuit bloc generator-transformator

În ambele cazuri cuplarea la barele colectoare se face printr-o celulă care conţine separatoarele de bare SB, întreruptorul I şi transformatorul de curent TC2. Între generator şi întreruptorul celulei (fig. 2.4), respectiv între transformatorul blocului şi întreruptorul celulei (fig. 2.5), dacă transformatorul blocului este cu două înfăşurări, nu este nevoie de separator fiindcă în momentul intervenţiei la întreruptor, în vederea reviziei sau în eventualitatea unor reparaţii, generatorul este oprit şi deci nu există pericolul ajungerii sub tensiune din această parte pe timpul intervenţiei.

Cu toate că celula prin care se racordează generatorul la barele colectoare este foarte simplă, după cum se observă din fig. 2.4 şi fig. 2.5, echipamentul circuitului de generator este mult mai complex. Astfel, circuitul generatorului mai conţine transformatorul de servicii proprii TSP, transformatorul de curent TC1 de lângă neutru, grupul de măsură format din: separatorul S, siguranţa fuzibilă SF şi transformatorul de tensiune TT.

Transformatoarele de curent se prevăd la ambele extremităţi ale circuitelor de generator fiindcă se urmăreşte detectarea scurtcircuitelor care apar în zona dintre aceste două transformatoare (porţiunea dintre neutrul generatorului şi întreruptor). În regim normal, curenţii din circuitele secundare ale transformatoarelor de curent TC1 şi TC2 sunt de acelaşi sens şi au valori egale. În eventualitatea unui scurtcircuit în zona dintre cele două transformatoare de curent, cu transformatorul TC1 se măsoară componenta curentului de scurtcircuit debitat de generator, iar cu transformatorul TC2 componenta dinspre bare. Aceste componente au sensuri contrare şi prin compararea lor se


realizează o protecţie longitudinală diferenţială, care comandă declanşarea întreruptorului I. Întrucât acesta deconectează numai componenta curentului de scurtcircuit debitată dinspre bare, generatorul fiind excitat şi cu rotorul în rotaţie, continuă să debiteze curentul de scurtcircuit spre locul defect. Pentru eliminarea şi a acestei componente a curentului de scurtcircuit, generatorul este prevăzut cu automat de dezexcitare rapida ADR, care este pus în funcţiune odată cu comanda de declanşare a întreruptorului I.

Grupul de măsură este necesar pentru alimentarea cu tensiune a unor aparate de măsură şi automatizare specifice generatorului, dar mai ales pentru sincronizare. Transformatorul de tensiune TT se racordează la bornele generatorului prin siguranţele fuzibile SF pentru a proteja circuitul generatorului de un eventual scurtcircuit în acesta şi prin separatorul S pentru a permite efectuarea unor intervenţii la TT şi/sau SF fără a scoate din funcţiune generatorul.

Echiparea celulelor auxiliare. Celulele auxiliare, în categoria cărora intră celulele de măsură CM (fig 2.6) şi celulele de descărcător CD (fig.2.7), au în componenţă doar separatorul de bare SB prin care aceste echipamente se racordează la barele colectoare ale instalaţiei de conexiuni. Totuşi, celulele de măsură din instalaţiile de conexiuni de medie tensiune ( Un ≤ 20 kV) mai conţin şi siguranţe fuzibile SF (vezi fig. 2.6a), care protejează instalaţia faţă de scurtcircuite în transformatoarele de tensiune. Dacă puterea de scurtcircuit în instalaţia de conexiuni respectivă este mai mare decât puterea de rupere a siguranţei se poate înseria între siguranţă şi separator o rezistenţă limitatoare. Această rezistenţă în regim normal de funcţionare nu influenţează curenţii absorbiţi de transformatorul de tensiune, aceştia fiind mici, dar în regim de scurtcircuit reduce puterea de scurtcircuit. Pentru tensiuni de 110 kV şi mai mari, nu se fabrică siguranţe fuzibile corespunzătoare puterilor de scurtcircuit curente în aceste instalaţii. De aceea, la aceste instalaţii de conexiuni, se acceptă defectele în transformatoarele de tensiune ca defecte pe barele colectoare, fiind eliminate de protecţia barelor colectoare. În aceste instalaţii de conexiuni, transformatoarele de tensiune ale celulei de măsură se racordează numai prin separatorul de bare SB (vezi fig. 2.6.b), întocmai ca şi descărcătoarele din celulele de descărcător (vezi fig. 2.7).

Fig. 2.6. Celule de măsură

Fig. 2.7. Celulă de descărcător

Celulele de măsură şi cele de descărcător se montează pe orice secţie sau sistem de bare colectoare care pot să funcţioneze independent. Deci, fiecare sistem sau secţie

de bare colectoare, au propriile lor celule de măsură şi celule de descărcător şi nu aceeaşi celulă se racordează la toate sistemele de bare colectoare. De asemenea, întrucât aceste două categorii de celule se montează în aceleaşi locuri, pentru reducerea numărului de separatoare de bare din cadrul instalaţiei de conexiuni, în general, se obişnuieşte să se utilizeze celule de măsură şi descărcător CMD (fig. 2.8).

a) b)

Fig. 2.8. Celulă de măsură şi descărcător: a - la medie tensiune; b - la înaltă tensiune

Având în vedere dezavantajul amintit, referitor la producerea unui scurtcircuit în TT din celulele de măsură din instalaţiile de conexiuni de înaltă tensiune, precum şi o serie de alte considerente tehnico-economice, în prezent, în instalaţiile de conexiuni cu tensiuni ≥ 110 kV nu se mai obişnuieşte utilizarea celulelor de măsură şi descărcător ci a grupurilor de măsură şi descărcător GMD (fig. 2.9) racordate la bornele transformatoarelor sau pe liniile electrice prin care se alimentează barele colectoare, înainte de a intra în celula acestora. Pe circuitele prin care nu se alimentează barele colectoare se montează doar grup de descărcător GD (fig. 2.10).

Se face remarca că, în general, într-o instalaţie de conexiuni se întâlnesc, fie celule de măsură şi descărcător, fie grupuri de măsură şi descărcător, dar există şi instalaţii de conexiuni de foarte înaltă tensiune 750 kV în care se pot întâlni atât grupuri de măsură şi descărcător cât şi celule de măsură.

Fig. 2.9. Echiparea circuitelor cu grup

de măsură şi descărcător

Fig. 2.10. Echiparea circuitelor cu grup de

descărcător


Echiparea celulelor de cuplă. Toate tipurile de celule de cuplă au în componenţa lor un întreruptor I şi transformatorul de curent TC, încadrate de separatoare de bare SB (fig. 2.11). De fiecare parte sunt atâtea separatoare de bare la câte bare colectoare se va putea racorda celula respectivă.

Fig. 2.11. Echiparea celulelor de cuplă.

2.4.3. Scheme ale instalaţiilor de conexiuni cu bare colectoare şi un întreruptor pe circuit

Schema electrică de conexiuni este reprezentarea prin semne convenţionale a elementelor instalaţiilor electrice şi ale legăturilor dintre acestea. Există diferite scheme de conexiuni, care redau mai mult sau mai puţin amănunţit structura instalaţiilor de conexiuni. În cadrul acestui paragraf se prezintă scheme monofilare operative, care redau legăturile dintre elementele instalaţiei de conexiuni corespunzătoare numai unei singure faze, în scopul unei cât mai eficiente informări cu privire la structura instalaţiei şi a stării operative a aparatajului de comutaţie (întreruptoare şi separatoare).

Pentru reprezentarea unei scheme de conexiuni este necesar a se parcurge patru etape în următoarea ordine:

a) se reprezintă structura nodurilor de conexiuni (sistemele, respectiv secţiile barelor colectoare) corespunzătoare tipului schemei;

b) se reprezintă celulele tipice schemei; c) dacă instalaţia de conexiuni este cu celule de măsură şi descărcători, se

reprezintă aceste celule; d) se reprezintă celulele de circuit corespunzătoare instalaţiei de conexiuni.

2.4.3.1. Scheme cu un singur sistem de bare colectoare Cea mai simplă schemă de conexiuni cu bare colectoare şi un întreruptor pe

circuit este schema cu un singur sistem de bare colectoare nesecţionat. Varianta de bază. Schemele cu un singur sistem de bare colectoare în varianta

de bază sunt schemele cu bara colectoare nesecţionată. Aceste scheme cuprind un singur nod de conexiuni la care sunt racordate circuitele (generatoare, linii şi/sau transformatoare) cu soluţii de echipare de tipul celor prezentate în paragraful 2.4.2. Întrucât există un singur nod de conexiuni, aceste scheme nu prezintă celule tipice schemei (celule de cuplă), dar pot conţine o celulă de măsură şi descărcător, când

instalaţia de conexiuni este de medie tensiune sau de înaltă tensiune prevăzută cu celulă de măsură şi descărcător (fig. 2.12), respectiv pot să nu conţină celula de măsură şi descărcător, când instalaţia de conexiuni este de înaltă tensiune cu grupuri de măsură şi descărcător (fig. 2.13).

Fig. 2.12. Scheme de conexiuni a unei instalaţii de conexiuni cu simplu sistem de bare colectoare nesecţionate şi celulă de măsură şi descărcător


Fig. 2.13. Scheme de conexiuni a unei instalaţii de conexiuni cu simplu sistem de bare

colectoare nesecţionate şi grupuri de măsură şi descărcător

Schemele cu simplu sistem de bare colectoare nesecţionat au avantajul că: • sunt simple (dispoziţie simplă şi clară a circuitelor pe teren, dispoziţia fiecărei

celule în cadrul instalaţiei de conexiuni poate fi aleasă fără impedimente, posibilităţi de extindere fără dificultăţi, etc.);

• folosesc un număr minim de aparate de comutaţie (separatoare şi întreruptoare);

• necesită spaţiu redus pentru realizarea instalaţiilor respective; • se caracterizează prin cheltuieli de investiţie reduse, dar prezintă şi o serie de dezavantaje ca:

• siguranţă în funcţionare redusă, întrucât orice avarie sau revizie la bara colectoare sau la un separator de bare necesită scoaterea din funcţiune a instalaţiei de conexiuni, în întregime, pe întreaga perioadă a evenimentului respectiv (reparare sau revizie);

• prezintă elasticitate scăzută, întrucât permit un singur regim de funcţionare şi anume funcţionarea în paralel a tuturor circuitelor.

Din aceste cauze schema cu simplu sistem de bare nesecţionat se recomandă a fi utilizată numai în instalaţiile care alimentează consumatori de importanţă redusă, la

care pot intervenii întreruperi în alimentare fără să se producă pagube importante, sau la consumatori alimentaţi pe mai multe căi.

Schema cu simplu sistem de bare secţionat. Pentru a creşte siguranţa în funcţionare a schemei cu simplu sistem de bare colectoare, respectiv pentru a nu fi scoasă din funcţiune întreaga instalaţie pe toată perioada reparaţiilor sau reviziei barei colectoare sau a separatoarelor de bare, se recurge la secţionarea longitudinală a barei colectoare, în două sau mai multe secţii de bare colectoare, care în mod normal funcţionează în paralel dar pot funcţiona şi independent, fiecare secţie constituind un nod de conexiuni întocmai ca în cazul schemelor cu un singur sistem de bare nesecţionat. De asemenea, prin secţionarea barei colectoare se mai urmăreşte, alimentarea mai sigură a unor consumatori mai importanţi prin racordarea circuitelor corespunzătoare la secţii de bare diferite, precum şi reducerea gradului de funcţionare în paralel a circuitelor în scopul micşorării curenţilor în caz de scurtcircuit.

Secţionarea barei colectoare se poate realiza în mai multe variante, după cum se prezintă în figura. 2.14.

Secţionarea cu un singur separator de cuplă SC (fig. 2.14a), reprezintă o soluţie cu investiţie minimă, dar cu elasticitate foarte redusă în exploatare. Astfel, dacă apare un scurtcircuit pe oricare secţie de bare colectoare, vor declanşa automat toate întreruptoarele circuitelor sursă şi instalaţia iese complet din funcţiune. Deschiderea separatorului de cuplă permite totuşi punerea în funcţiune (sub tensiune) a secţiei neavariată, secţia avariată fiind pusă în funcţiune după înlăturarea defectului. Există deci o perioadă de timp când şi secţia neavariată este scoasă din funcţiune. De asemenea, în cazul unei lucrări sau a unei avarii la unicul separator de cuplă sunt scoase din funcţiune ambele secţii de bare colectoare pe toată perioada lucrărilor la acesta.

Acest ultim dezavantaj este parţial remediat prin prevederea unui al doilea separator de cuplă (fig. 2.14b). Cele două separatoare 1CS şi 2CS se pot izola vizibil reciproc, ceea ce permite menţinerea în funcţiune a unei secţii de bare şi când se lucrează la unul din aceste separatoare.

Fig. 2.14. Variante de echipare a cuplelor longitudinale


Elasticitatea maximă o oferă secţionarea prin celula de cuplă longitudinală (fig. 2.14c). Celula de cuplă longitudinală este compusă din întreruptorul de cupla I, transformatorul de curent TC şi separatoarele de bare SB1 şi SB2 spre cele două secţii de bare colectoare 1A şi 1B. Starea normală a cuplei longitudinale este cu întreruptorul şi separatoarele de bare închise (în funcţiune), iar conectările şi deconectările se fac cu întreruptorul. La un scurtcircuit pe una din secţii vor declanşa automat toate întreruptoarele circuitelor sursă de pe secţia avariată şi întreruptorul cuplei longitudinale (care are timpul de declanşare reglat la o valoare mai mică decât timpii de declanşare ai celorlalte întreruptoare din instalaţia de conexiuni). În felul acesta secţia neavariată rămâne în continuare în funcţiune. Numai un defect la întreruptorul cuplei longitudinale, eveniment a cărui probabilitate de producere este redusă, scoate din funcţiune temporar ambele secţii de bare colectoare, până la deschiderea separatoarelor de bare ale celulei de cuplă.

La secţiile de bare se racordează circuitele (generatoare, linii şi/sau transformatoare) prin celulele de circuit corespunzătoare şi respectiv celulele auxiliare când instalaţia de conexiuni este cu celule de măsură şi descărcător, întocmai ca în schema cu simplu sistem de bare colectoare nesecţionat (vezi fig. 2.12 şi fig. 2.13).

2.4.3.2. Scheme cu două sau mai multe sisteme de bare colectoare Dintre schemele cu doua sau mai multe sisteme de bare colectoare şi un

întreruptor pe circuit, cele mai uzuale sunt schemele cu două sisteme de bare colectoare. Totuşi în nodurile de interconexiune internaţională , precum şi în reţelele foarte buclate, se pot întâlni şi scheme cu trei sisteme de bare colectoare.

Caracteristic acestor scheme este dispunerea paralela, în teren, a sistemelor de bare colectoare, cuplarea acestora prin cupla transversală şi posibilitatea racordării circuitelor la oricare din sistemele de bare colectoare.

Varianta de bază. În cazul acestor categorii de scheme, ca variantă de bază este considerată schema cu două sisteme de bare colectoare nesecţionate la care, unul din sistemele de bare colectoare este sub tensiune, numit sistemul (bara) de lucru BCL sau de serviciu, iar celălalt este scos de sub tensiune şi reprezintă sistemul (bara) de rezervă BCR, dar fiecare în parte constituie câte un nod de conexiuni (fig. 2.15 şi fig. 2.16). Fiecare celulă de circuit este prevăzută cu două separatoare de bare care sunt folosite atât pentru separarea vizibilă a întreruptorului faţă de barele colectoare, cât şi pentru selectarea sistemului de bare la care circuitul respectiv urmează a fi racordat, respectiv pentru trecerea circuitelor de pe un sistem de bare pe altul. De asemenea, în instalaţiile de conexiuni cu celule de măsură şi descărcători (fig.2.15), pe fiecare sistem de bare colectoare este prevăzută câte o celulă de măsură şi descărcători, iar dacă instalaţia de conexiuni este prevăzută cu grupuri de măsură şi descărcător (fig. 2.16), aceste celule auxiliare lipsesc.

Fig. 2.15. Schema monofilară a unei instalaţii de conexiune cu dublu sistem de bare

colectoare nesecţionate şi celule de măsură şi descărcător

Fig. 2.16. Schema monofilară a unei instalaţii de conexiune cu dublu sistem de bare

colectoare nesecţionate şi grupuri de măsură şi descărcător

Cuplarea celor două noduri de conexiuni (sisteme de bare colectoare) prin închiderea ambelor separatoare de bare din cadrul unei celule de circuit este interzisă. Poate fi făcută numai prin intermediul cuplei transversale a cărei stare normală este „în rezervă rece” (vezi fig. 2.15) sau „în rezervă caldă” (vezi fig. 2.16).

Pentru securitatea personalului care face revizii sau reparaţii la barele colectore, în instalaţiile de conexiuni de foarte înaltă tensiune, separatoarele cuplei transversale pot fi prevăzute cu cuţite de legare la pământ pe ambele părţi pentru legarea la pământ a celor două sisteme de bare colectoare şi a întreruptorului, deci cupla transversală va


avea structura prezentată în figura 2.17. În general, separatoarele de bare au CLP numai înspre bare

Fig. 2.17. Echiparea unei celule de cuplă transversală pentru o instalaţie de

conexiuni de foarte înaltă tensiune

În ideea măririi numărului de sisteme de bare colectoare, sunt elaborate şi folosite scheme cu trei sisteme de bare colectoare (fig. 2.18), iar teoretic şi mai multe.

a)

b)Fig. 2.18. Scheme de instalaţii de conexiuni cu trei sisteme de bare colectoare

Principiile enunţate mai sus pentru schemele cu două sisteme de bare colectoare rămân valabile, şi anume la funcţionare normală este sub tensiune numai un sistem de bare colectoare, iar celelalte sunt de rezervă. De asemenea, starea normală a celulei de cuplă transversală este cu întreruptorul, dar şi cu separatoarele de bare deschise (în rezervă rece). Celula de cuplă transversală poate fi realizată în varianta cu trei separatoare de bare (fig. 2.18b), dar cea mai uzuală şi elastică este cupla cu patru separatoare de bare (fig. 2.18a).

Din punct de vedere constructiv, schema cu dublu sistem de bare colectoare (fig. 2.15, respectiv fig. 2.16), prezintă aceleaşi avantaje ca şi schema cu simplu sistem de bare colectoare (fig. 2.12, respectiv fig.2.13), iar din punct de vedere funcţional prezintă avantaje net superioare atât în ceea ce priveşte siguranţa în funcţionare cât şi elasticitatea. Astfel:

a) Existenţa sistemului de bare colectoare de rezervă şi a celulei de cuplă transversală permite trecerea tuturor circuitelor de pe un sistem de bare pe altul, în scopul reviziei sistemului de bare eliberat (scos de sub tensiune), fără scoaterea din funcţiune a nici unui circuit. Succesiunea manevrelor de trecere a tuturor circuitelor de pe sistemul de bare

colectoare de lucru pe sistemul de bare colectoare de rezervă este următoarea: se închide cupla transversală; se închid separatoarele de bare ale tuturor circuitelor spre bara de rezervă; se deschid separatoarele de bare ale tuturor circuitelor dinspre bara de lucru;

se deschide cupla transversală. În final toate separatoarele de bare spre sistemul de bare scos de sub tensiune

în vederea reviziei vor fi deschise, astfel realizându-se izolarea vizibilă a acestuia, iar dacă separatoarele de bare ale cuplei transversale sunt prevăzute şi cu cuţite de legare la pământ, se vor închide şi acestea înspre bara respectivă.

b) Trecerea de pe un sistem de bare pe altul permite şi revizia separatoarelor de bare fără scoaterea din funcţiune a întregii instalaţii de conexiuni. Succesiunea manevrelor în vederea scoaterii în revizie a unui separator de bare

dinspre sistemul de bare de lucru este următoarea: se deconectează circuitul căruia îi aparţine separatorul; se efectuează manevrele de trecere a celorlalte circuite de pe bara de lucru pe bara de rezervă, în modul precizat la punctul a). În acest caz este scos de sub tensiune sistemul de bare la care este racordat

separatorul care urmează a fi revizuit şi circuitul căruia îi aparţine acesta, celelalte circuite funcţionând pe celălalt sistem de bare colectoare.

c) O avarie pe sistemul de bare de lucru conduce la întreruperea în funcţionare a circuitelor numai pe timpul necesar trecerii acestora pe sistemul de bare de rezervă. Succesiunea operaţiilor în acest caz este următoarea:

protecţia declanşează automat întreruptoarele circuitelor racordate la bara avariată şi scoate de sub tensiune această bară;

se deschid toate separatoarele de bară dinspre bara avariată pentru a o izola vizibil;

se conectează circuitele deconectate de la bara avariată pe cealaltă bară, neavariată.

d) Dacă vreun întreruptor dintr-o celulă de circuit se defectează (de exemplu, se sudează contactele principale ale întreruptorului sau dispozitivul de acţionare al acestuia este defect), deconectarea circuitului respectiv se poate realiza cu ajutorul cuplei transversale, folosind barele de rezervă. Pentru aceasta se procedează astfel:

se închide cupla transversală; se închide separatorul de bare al celulei cu întreruptorul defect, spre bara de rezervă;

se deschide separatorul de bare al celulei cu întreruptorul defect, dinspre bara de lucru;

se deschide cupla transversală. e) Întreruptorul cuplei transversale poate fi folosit pentru înlocuirea, în funcţiune, a

oricărui întreruptor defect din instalaţia de conexiuni, prin racordarea, singură, la sistemul de bare de rezervă a celulei cu întreruptorul defect, acesta din urmă fiind înlocuit cu o legătură directă (vezi fig. 2.19). Pentru aceasta se procedează astfel:


Fig.2.19 Înlocuirea întreruptorului unei celule de linie cu o legătură

directă

dacă întreruptorul se poate manevra, se deconectează circuitul în mod normal, iar dacă nu, se deconectează circuitul conform celor prezentate la punctul d);

se înlocuieşte întreruptorul cu o legătură directă; se conectează circuitul (singur) la barele de rezervă (cu separatoarele); se închide cupla transversală (circuitul este racordat la BCL pe traseul reprezentat cu linie punct în fig. 2.19).

e) Acest tip de scheme permit funcţionarea izolată a unui generator sau a oricărei alte surse pe al doilea sistem de bare colectoare, dacă se impune efectuarea unor încercări, sau dacă este necesară alimentarea unor consumatori de la un anumit generator sau o anumită sursă, în regim insular. Pentru aceasta se trece pe bara de rezervă doar circuitul sau circuitele respective, conform manevrei de la punctul a, iar în final rămân sub tensiune ambele bare colectoare, fără legătură între ele.

Schemele cu dublu sistem de bare colectoare, comparativ cu schemele echivalente dar cu simplu sistem de bare colectoare, necesită cheltuieli de investiţie cu circa 20 - 40 % mai ridicate, din cauza numărului ridicat de aparate (separatoare de bare, celula cuplei transversale), a prezenţei celui de-al doilea sistem de bare colectoare, a lucrărilor de construcţii şi a spaţiilor mai mari care rezultă. Prezenţa a două separatoare de bare în fiecare celulă de circuit, conduce, de asemenea, la creşterea pericolului efectuării de manevre greşite şi, pentru evitarea acestora, la necesitatea introducerii unor sisteme eficiente de blocare automată a manevrării greşite a acestor separatoare.

Schemele cu trei sisteme de bare colectoare introduc o şi mai mare elasticitate în funcţionare decât cele cu două sisteme de bare, prin posibilitatea repartizării celulelor pe trei sisteme diferite de bare, care pot funcţiona în paralel sau izolat, dar soluţia comportă dificultăţi constructive importante, iar numărul mare de separatore de bare ridică foarte acut problema evitării manevrelor greşite. De aceea, schemele cu bare colectoare triple sunt folosite rar, în general, în nodurile de interconexiune internaţională, precum şi în reţelele foarte buclate în care se funcţionează cu sistemul energetic împărţit în mai multe subsisteme.

După cum s-a arătat mai sus, schemele cu două sisteme de bare colectoare nesecţionate prezintă o siguranţă şi elasticitate mărită faţă de cele cu un sistem de bare colectoare. Cu toate acestea, la producerea unui scurtcircuit pe barele de lucru, pentru

scurt timp, sunt scoase din funcţiune toate circuitele. Pentru înlăturarea, parţială, a acestui dezavantaj, în sensul că la un scurtcircuit pe bara de lucru să iasă din funcţiune numai o parte din circuite, întocmai cum se întâmplă în cazul schemelor cu simplu sistem de bare colectoare secţionat, se poate folosi una din următoarele două căi:

• regimul de lucru pe ambele sisteme de bare colectoare; • combinarea secţionării elastice cu secţionarea rigidă. Regimul de lucru pe ambele sisteme de bare colectoare. Acest regim se obţine

racordând o parte din circuite pe un sistem de bare colectoare, iar cealaltă parte pe celălalt sistem de bare, ambele sisteme de bare colectoare fiind sub tensiune şi cupla transversală închisă (fig. 2.20).

Fig.2.20. Regimul de lucru pe ambele sisteme de bare colectoare într-o instalaţie de

conexiuni cu dublu sistem de bare colectoare nesecţionate

Pentru a creşte siguranţa în funcţionare, fiecare grup de circuite racordate la cele două sisteme de bare trebuie să conţină atât circuite de sursă (care “aduc” energia) cât şi de consumatori (care ”dau” energia în reţeaua sistemului).

La un scurtcircuit pe o bară colectoare, declanşează automat cupla transversală (are temporizarea protecţiei reglată la o valoare mai mică decât a celorlalte întreruptoare din schemă) şi întreruptoarele circuitelor racordate la bara respectivă. Circuitele racordate la sistemul de bare neavariat rămân în funcţiune.

Dezavantajul acestui mod de funcţionare constă în faptul că se pierde rolul de rezervă al unui sistem de bare colectoare. Totuşi, la gradul de siguranţă al aparatajului modern de înaltă tensiune, se apreciază că numai în cazuri rare este necesară menţinerea unui sistem de bare colectoare ca sistem de rezervă. În schimb, apare mai frecvent necesitatea ca în regimuri de funcţionare normală sau în urma avariilor în reţeaua sistemului electroenergetic, să se poată realiza funcţionarea grupând diferit sursele şi consumatorii, în sensul creşterii siguranţei în funcţionare corespunzător situaţiei din zona şi perioada respectivă.

În acest regim cupla transversală are rolul cuplei longitudinale din cadrul unei instalaţii cu simplu sistem de bare colectoare secţionat în două secţii. Totuşi, schema cu dublu sistem de bare colectare în regimul de lucru pe ambele sisteme de bare colectoare, prezintă avantaje faţă de cea cu simplu sistem de bare secţionat, şi anume: permite diferite grupări ale circuitelor pe cele două sisteme de bare colectoare (care în acest regim de funcţionare sunt două secţii), iar la o avarie pe un sistem de bare sunt


scoase din funcţiune circuitele aferente numai pe timp scurt, cât se fac manevrele de trecere a acestora pe bara neavariată.

Combinarea secţionării elastice cu secţionarea rigidă. Pentru mărirea numărului nodurilor de conexiuni ale instalaţiilor de conexiuni cu bare colectoare se folosesc două modalităţi:

Secţionarea longitudinală, care conduce la mărirea numărului nodurilor de conexiuni prin mărirea numărului secţiilor de bare colectoare, obţinându-se scheme cu două sau mai multe secţii de bare colectoare, fiecare circuit putând fi racordat doar la una dintre secţiile de bare rezultate. Datorită acestei rigidităţi în racordarea circuitelor, secţionarea longitudinală mai este denumită şi secţionare rigidă.

Secţionarea transversală, care conduce la mărirea numărului nodurilor de conexiuni prin mărirea numărului sistemelor de bare colectoare, obţinându-se scheme cu două sau mai multe sisteme de bare colectoare, fiecare circuit putând fi racordat la toate sau cel puţin la câteva dintre sistemele de bare rezultate. Datorită acestei elasticităţi în racordarea circuitelor, secţionarea transversală mai este denumită şi secţionare elastică. Principalele avantaje urmărite prin ambele modalităţi de secţionare sunt creşterea

siguranţei în funcţionare şi posibilitatea de micşorare a curenţilor de scurtcircuit prin reducerea gradului de paralelism a circuitelor.

În cazul schemelor cu două sau mai multe sisteme de bare colectoare, gradul de secţionare poate fi în continuare adâncit prin aplicarea secţionării longitudinale. În instalaţiile de conexiuni cu două sisteme de bare colectoare, mai frecvent se utilizează secţionarea longitudinală numai a sistemului de bare de lucru, obţinându-se scheme cu dublu sistem de bare colectoare dintre care unul secţionat. În mod normal, la o astfel de instalaţie, fiecare secţie de bare este prevăzută cu o celulă de cuplă transversală, între secţii sunt prevăzute celule de cuplă longitudinală (fig. 2.21), iar circuitele sunt racordate la sistemul de bare de lucru (sistemul1 în fig. 2.21), adică cel secţionat.

Fig. 2.21. Combinarea secţionării transversale cu cea longitudinală

Având în vedere că se prevăd cuple transversale pentru fiecare secţie de bare, sistemul de bare de rezervă 2 reprezintă rezervă pentru toate secţiile de bare (1A, 1B, 1C).. În cazul unei avarii sau revizii a sistemului de bare de lucru la oricare din secţiile instalaţiei de conexiuni, circuitele corespunzătoare acestei secţii sunt trecute pe sistemul de bare de rezervă. Cupla transversală, respectiv cuplele transversale ale secţiilor vecine vor lua funcţia cuplelor longitudinale, care în acest caz vor fi deschise.

2.4.3.3. Variante pentru ocolirea întreruptorului Datorită solicitărilor la care sunt supuse în exploatare şi a complexităţii

constructive, întreruptoarele sunt aparatele din instalaţiile de conexiuni care, în medie, necesită cele mai frecvente lucrări de întreţinere sau de remediere a unor defecte. În instalaţiile de conexiuni cu bare colectoare şi un singur întreruptor pe circuit, pe durata efectuării acestor lucrări la întreruptoarele din celulele de circuit, se întrerupe funcţionarea circuitelor respective şi, ca urmare, se înregistrează daune. Aceste daune se pot datora atât întreruperii în alimentarea consumatorilor, cât şi creşterii pierderilor de energie ca o consecinţă a înrăutăţirii circulaţiei de curenţi în reţeaua sistemului electroenergetic.

Pentru reducerea acestor daune, uneori este justificată aplicarea unor mijloace - cu investiţii suplimentare - pentru ca la circuitele de importanţă deosebită, lucrările la întreruptoarele din celulele corespunzătoare să se poată efectua fără întreruperea în funcţionare a circuitului respectiv. În acest sens, în instalaţiile de conexiuni cu unul sau, respectiv, mai multe sisteme de bare colectoare se utilizează sistemul de transfer (ocolire), iar în instalaţiile cu două sau mai multe sisteme de bare colectoare se pot utiliza şi separatoarele de şuntare. Aceste mijloace permit crearea unei legături ocolitoare, pentru racordarea circuitului, la a cărui întreruptor se lucrează, la barele colectoare. Se precizează că la baza realizării acestei legături ocolitoare stă prevederea că fiecare circuit racordat la barele colectoare trebuie să fie deservit de un întreruptor.

Utilizarea sistemului de transfer (ocolire). Sistemul de transfer (fig.2.22) se compune din: barele de transfer (ocolire) BCTr (sau BOC), celula cuplei de transfer (ocolire) CCTr şi separatoarele de transfer (ocolire) SOC pentru racordarea selectivă, la barele de ocolire, a circuitelor a căror întreruptor urmează a se revizuii sau repara.

Fig. 2.22. Structura sistemului de transfer

Celula de cuplă de transfer (ocolire) CCTr este compusă din: separatoarele de bară SB prin care se racordează celula de cuplă de transfer la sistemul de bare colectoare SBC ale instalaţiei de conexiuni (există atâtea separatoare de bare la câte bare colectoare se poate racorda celula), întreruptorul de cuplă de transfer COI , transformatorul de curent TC şi separatorul de bare de transfer SBtr prin care se


racordează celula la barele de transfer. Barele de transfer (ocolire) BCTr nu constituie un nod de conexiuni, deşi din punct de vedere constructiv sunt identice cu barele colectoare, ele servind doar la realizarea legăturii ocolitoare a circuitelor la nodul de conexiuni (sistemul de bare colectoare) al instalaţiei de conexiuni (de unde şi denumirea de bare de ocolire pentru aceste bare). Separatoarele de transfer (ocolire) Soc au rolul de a racorda circuitele la bara de transfer. În regim normal de funcţionare, toate aparatele de comutaţie (separatoarele şi întreruptorul) ale sistemului de transfer sunt deschise, iar barele de transfer sunt fără tensiune.

Deoarece aplicarea sistemului de transfer necesită investiţii suplimentare apreciabile, acesta se foloseşte numai în instalaţiile de conexiuni de înaltă şi foarte înaltă tensiune, care conţin circuite de importanţă deosebită a căror ieşire din funcţiune are consecinţe grave asupra sistemului electroenergetic. De asemenea, în aceste instalaţii se obişnuieşte să fie racordate la sistemul de transfer (ocolire), în general, circuitele de linie şi mai rar cele de (auto)transformator. Circuitele de (auto)transformator nu se obişnuieşte să se racordeze la sistemul de transfer, fiindcă revizia întreruptoarelor din celulele lor, în general, se efectuează concomitent cu revizia (auto)transformatorului.

Modul de ocolire a întreruptoarelor utilizând sistemul de transfer se prezintă în figura 2.23 pentru instalaţiile de conexiuni cu simplu sistem de bare colectoare (fig. 2.23 a – nesecţionat, fig. 2.23b – secţionat) şi în figura 2.24 pentru instalaţiile de conexiuni cu dublu sistem de bare colectoare nesecţionate. Se observă că în acest caz toate celulele de circuit conţin separatorul de line, respectiv de transformator. În caz contrar nu s-ar putea efectua izolarea vizibilă a întreruptorului celulei pe perioada reviziei sau reparaţiei, cu circuitul în funcţiune (sub tensiune), prin sistemul de ocolire (vezi traseul marcat cu linie întreruptă). De asemenea, se observă că sistemul de transfer se poate aplica oricărui tip de schemă cu sistem de bare colectoare, prin utilizarea atâtor separatoare de bare, în celula de cuplă de transfer, câte sisteme, respectiv secţii de bare colectoare are schema. Chiar şi în cazul schemelor cu sisteme de bare secţionate longitudinal, nu se secţionează bara de transfer, fiindcă acest lucru ar implica existenţa mai multor cuple de transfer, respectiv ar însemna aplicarea mai multor sisteme de transfer aceleiaşi instalaţii de conexiuni.

Fig.2.23 . Schema unei instalaţii de conexiune cu simplu sistem de bare colectoare şi sistem

de transfer: a) bare colectoare nesecţionate; b) bare colectoare secţionate

Fig.2.23 . Schema unei instalaţii de conexiune cu dublu sistem de bare

colectoare şi sistem de transfer

În cazul reviziei sau reparaţiei întreruptorului unui circuit, manevrele trebuie efectuate în aşa fel încât tranzitul de energie prin circuit să nu fie întrerupt nici un moment, iar circuitul respectiv să fie racordat la acelaşi sistem de bare colectoare la care era racordat şi înainte, prin celula proprie. Succesiunea manevrelor în vederea scoaterii în revizie a unui întreruptor al unei celule racordată la sistemul de transfer este următoarea:

se închide separatorul de bare al cuplei de transfer spre bara colectoare pe care este conectat circuitul a cărui întreruptor urmează a fi scos în revizie sau reparat;

se închide separatorul de transfer al celulei cuplei de transfer; se închide întreruptorul cuplei de transfer pentru a verifica starea barelor de transfer;

se deschide întreruptorul cuplei de transfer; se închide separatorul de transfer din celula de circuit a cărui întreruptor urmează a fi scos în revizie sau reparat;


se închide întreruptorul cuplei de transfer; se deschide întreruptorul celulei de circuit; se deschid separatoarele celulei de circuit.

Întrucât pe timpul reviziei sau reparaţiei întreruptorului celulei de circuit, rolul acesteia este preluat de celula de cuplă de transfer, se impune ca aceasta (cupla) să fie echipată cu toate tipurile de protecţii ale tuturor celulelor de circuit din cadrul instalaţiei de conexiuni, care se pot racorda la sistemul de transfer. De asemenea, nu este admisă ocolirea simultană a două sau mai multe întreruptoare, deoarece ar implica o condiţionare reciprocă în funcţionarea circuitelor, respectiv un singur întreruptor (cel al cuplei de transfer) ar deservi simultan mai multe circuite.

Utilizarea separatoarelor de şuntare. Schemele cu două sisteme de bare colectoare permit ocolirea întreruptoarelor şi fără a introduce sistemul de transfer, şi anume introducând în cadrul celulelor de circuit câte un separator de şuntare SS (fig. 2.25) şi folosind drept bară de transfer unul din sistemele de bare colectoare, iar ca celulă de cuplă de transfer, celula de cuplă transversală.

a)

b)

Fig. 2.25. Scheme ale instalaţiilor de conexiuni cu două sisteme de bare colectoare şi separatoare de şuntare

În cazul schemei din figura 2.25a, sistem de bare de transfer poate fi folosit numai sistemul 2, iar pe timpul ocolirii întreruptoarelor circuitele pot fi racordate numai la sistemul de bare colectoare 1, pe calea reprezentată cu linie întreruptă. În cazul schemei din figura 2.25b, cu preţul unui separator suplimentar (Ssupl) se permite utilizarea oricărui sistem de bare colectoare ca bare de transfer.

Instalaţiile de conexiuni în care se utilizează separatoare de şuntare, faţă de cele care utilizează sistemul de transfer, se realizează cu investiţii mai mici, dar prezintă următoarele dezavantaje, şi anume:

• pe durata fiecărei ocoliri, un sistem de bare este blocat ca sistem de bare de transfer şi dispare posibilitatea folosirii lui ca sistem de rezervă;

• pe durata ocolirii nu se poate utiliza regimul de lucru pe ambele sisteme de bare colectoare.

Aceste dezavantaje au limitat răspândirea acestor tipuri de scheme în instalaţiile de conexiuni de importanţă deosebită.

2.4.3.4. Utilizarea cuplelor combinate pentru reducerea costurilor instalaţiilor

În instalaţiile de conexiuni cu tensiuni ridicate şi un important tranzit de energie, de obicei se utilizează ambele modalităţi de perfecţionare a siguranţei în funcţionare: secţionarea şi sistemul de transfer. Într-o astfel de situaţie, în scopul realizării unor economii de investiţii prin reducerea numărului de celule de cuplă, se folosesc cuplele combinate.

Cuplă longo-transversală. În cazul schemelor de conexiuni cu dublu sistem de bare colectoare secţionate, efortul de investiţii poate fi sensibil micşorat prin combinarea cuplelor transversale cu cupla longitudinală. Astfel, în schemele cu două sisteme de bare şi bara de lucru secţionată, cu două secţii de bare, în loc de două cuple transversale şi o cuplă longitudinală (trei întreruptoare) se poate folosi o singură cuplă longo-transversală ca în figura 2.26 (un singur întreruptor). Cu ajutorul unei astfel de cuple, printr-un joc de separatoare, pot fi realizate, pe rând, o cuplă longitudinală (S2-S3-ICLT) şi două cuple transversale (S1-S3-ICLT şi respectiv S2-S4-ICLT).

Cuple combinate se pot utiliza şi în cazul în care ambele sisteme de bare colectoare (de lucru şi de rezervă) ar fi secţionate. Astfel, în figura 2.27 se prezintă două exemple de cuple combinate pentru o schemă cu dublu sistem de bare colectoare şi ambele sisteme de bare colectoare secţionate, cu două secţii de bare, când în loc de patru celule de cuplă (două transversale şi două longitudinale) se utilizează o singură celulă de cuplă. În varianta din figura 2.27a pot fi realizate două cuple transversale (S1-S2-ICL şi respectiv S3-S4-ICL) şi două longitudinale (S1-S3-ICLT şi respectiv S2-S4-ICLT), iar în varianta din figura 2.27b, cele două cuple longitudinale sunt cuple în cruce.

Fig. 2.26. Cuplă longo-transversală


Fig. 2.27. Variante de cuplă longo-transversală în schemele cu ambele sisteme de bare

colectoare secţionate

Cuplă longitudinală + transfer (ocolire). În cazul schemelor cu simplu sistem de bare colectoare secţionat şi sistem de transfer, când, după cum se ştie, în varianta de bază (vezi fig. 2.23b) se utilizează o cupla longitudinală şi una de transfer, se poate recurge la o soluţie mai economică combinându-se aceste două cuple într-o cuplă combinată longitudinală+transfer (fig. 2.28). Soluţia se utilizează în instalaţiile de conexiuni care implică o folosire mai rară a barelor de transfer deoarece, pe timpul reviziei unui întreruptor, cupla combinată având funcţia de cuplă de transfer, nu mai este posibilă cuplarea celor două secţii de bare.

Fig. 2.28. Cuplă longitudinală + transfer

Cuplă transversală+transfer (ocolire). În cazul schemelor cu dublu sistem de bare colectoare nesecţionat şi sistem de transfer, când în varianta de bază se utilizează o cuplă transversală şi una de transfer (vezi fig. 2.24), se poate recurge la o soluţie mai economică combinându-se aceste două cuple într-o cuplă combinată de ocolire+transversală în variantele din figura 2.29. Soluţia se utilizează în instalaţiile de conexiuni care implică o folosire mai rară a barelor de transfer deoarece, pe timpul reviziei unui întreruptor, cupla combinată având funcţia de cuplă de transfer, nu mai este posibilă efectuarea manevrei de trecere a circuitelor de pe sistemul de bare de lucru pe cel de rezervă, sau utilizarea regimului de lucru pe ambele sisteme de bare colectoare.

Fig. 2.29. Variante de cuple transversală+transfer (ocolire)

Toate aceste variante economice de cuple combinate prezentate mai sus, prezintă două importante dezavantaje şi anume:

- realizarea lor practică se poate face numai adoptând soluţii constructive complicate, necesitând spaţiu mare şi încrucişări de conductoare care măresc probabilitatea de apariţie a avariilor, cu urmări deosebit de grave pentru instalaţia de conexiuni şi implicit pentru sistemul eletroenergetic;

- întrucât cuplele combinate îndeplinesc mai multe funcţii şi la un moment dat fiind blocate într-o anumită funcţie, la nevoie nu pot fi utilizate într-o altă funcţie, ceea ce poate să conducă la pagube importante.

Din aceste motive, cuplele combinate se folosesc rar. Se utilizează frecvent doar ca o etapă iniţială într-o instalaţie în curs de dezvoltare, adăogându-se în final cuple complete.

2.4.4. Scheme cu posibilităţi mărite de reducere a curenţilor de scurtcircuit

După cum se ştie, funcţia cea mai importanta a unui întreruptor de înaltă tensiune este de a deconecta curenţii de scurtcircuit si deci, mărimea curenţilor de scurtcircuit care apar la un scurtcircuit pe barele instalaţiilor de conexiuni sau pe circuitele reţelei electrice, influenţează direct asupra costului echipamentelor din instalaţiile de conexiuni şi costul cablurilor din reţelele de distribuţie.

Creşterea gradului de interconectare a sistemului electroenergetic şi a puterii instalate a centralelor electrice conduc la ridicarea continuă a plafoanelor de scurtcircuit din reţelele electrice. În acest context şi ţinând cont de cele relatate mai sus, pentru a asigura o funcţionare sigură a sistemului electroenergetic, se poate acţiona pe una din următoarele direcţii:

1. Să se instaleze în fiecare nod al reţelei electrice (în instalaţiile de conexiuni) aparate de comutaţie costisitoare şi cabluri cu secţiuni mari.


2. Să se ia măsuri, cu preţul unor investiţii suplimentare în instalaţiile de conexiuni, pentru limitarea curenţilor de scurtcircuit.

Din punctul de vedre al interesului pe plan naţional s-a stabilit că este mai indicat a se merge pe cea de-a doua direcţie. Limitarea curenţilor de scurtcircuit se realizează prin realizarea unor scheme care sa permită mărirea reactanţei între surse şi locul de scurtcircuit. În acest sens, se pot adopta următoarele măsuri:

• secţionarea schemelor electrice; • alegerea transformatoarelor de forţă cu reactanţe mărite; • montarea bobinelor de reactanţă în diferite puncte ale schemelor electrice. Limitarea curenţilor de scurtcircuit prin secţionarea schemelor electrice este cea

mai simplă metodă de creştere a reactanţei, care condiţionează valorile curenţilor de scurtcircuit prin renunţarea la funcţionarea în paralel a circuitelor (transformatoarelor, liniilor sau generatoarelor) racordate la barele colectoare: În acest scop se funcţionează cu cuplele longitudinale deschise.

Limitarea curenţilor de scurtcircuit cu ajutorul transformatoarelor, se realizează prin folosirea în staţiile electrice de transformare, a unor transformatoare cu reactanţă mărită şi anume:

• transformatoare cu trei înfăşurări, inclusiv transformatoare cu înfăşurări divizate la tensiunea medie (transformator care la partea de înaltă tensiune posedă o înfăşurare dimensionată pentru puterea nominală a transformatorului, iar la partea de medie tensiune, două înfăşurări identice dimensionate fiecare pentru 50 % din puterea nominala), care prezintă reactanţe de dispersie mărite;

• transformatoare cu doua înfăşurări cu tensiunea de scurtcircuit (reactanţa) mare.

2.4.4.1. Montarea bobinelor de reactanţă in schemele instalaţiilor de conexiuni

Dintre mijloacele de limitare a curenţilor de scurtcircuit amintite mai sus, s-au impus bobinele de reactanţă. Acestea se întâlnesc numai în cadrul instalaţiilor de conexiuni de medie tensiune şi se montează pe circuitele electrice, în special pe liniile electrice de plecare în cablu, când se numesc bobine de reactanţă de linie (BRL)- fig.2.30, precum si pe barele colectoare intre secţiile de bare colectoare, când se numesc bobine de reactanţă de bare (BRB) - fig.2.31.

Fig. 2.30. Conectarea bobinelor de reactanţă pe liniile în cablu

Fig. 2.31. Conectarea bobinelor de reactanţă pe barele colectoare

Bobinele de reactanţă de linie (BRL) se montează numai pe plecările în cablu, deoarece în cazul liniilor electrice, o porţiune de linie de câţiva kilometrii prezintă o reactanţă de valoarea reactanţei bobinei. De asemenea, nu se obişnuieşte să se monteze bobine pe circuitele de generator şi transformator fiindcă în regim normal fiind străbătute de curenţi de sarcină foarte mari cauzează pierderi de tensiune şi de putere. Şi pe BRL se produc pierderi de tensiune şi putere, provocate de curenţii de sarcină ai liniilor, dar care fiind mult mai mici decât cei din circuitele generatoarelor şi transformatoarelor provoacă pierderi mult mai mici decât în acest din urmă circuite. Bobinele de reactanţă de bare (BRB) se montează în cupla longitudinală, şi întrucât circuitele se repartizează pe secţiile de bare astfel încât în regim normal de funcţionare secţiile să fie echilibrat încărcate, prin BRB să apară transfer de putere neînsemnat, curenţii de circulaţie între secţii fiind foarte mici, pierderile de putere şi tensiune sunt foarte mici. Aceste considerente stau la baza alegerii BRL cu reactanţa de 3 - 6 % şi a BRB de 8 – 12 %.

Bobinele de reactanţă de linie limitează curenţii de scurtcircuit, numai dacă scurtcircuitul se produce pe liniile pe care sunt montate (punctul 1k , fig.2.30) şi nu manifesta nici un efect, dacă scurtcircuitul se produce în alte zone dintre surse şi bobine


(de exemplu în 2k , fig.2.30). Astfel, bobinele de reactanţă de linie provoacă ieftinirea aparatajului celulelor liniilor pe care sunt montate, fără să aibă influenţă asupra aparatajului din celelalte celule.

Bobinele de reactanţă de bare (BRB) limitează curenţii de scurtcircuit, indiferent de locul scurtcircuitului (atât la scurtcircuit în punctul 1k cât şi în 2k , fig.2.31), însă nu limitează acea parte a curentului de scurtcircuit care provine de la sursele conectate la secţia de bare în care s-a produs scurtcircuitul.

In caz ca aplicarea numai a BRB nu limitează în măsură suficientă curentul de scurtcircuit pe liniile în cablu, iar aplicarea numai a BRL determina aparataj prea voluminos în restul celulelor instalaţiei de conexiuni, se recurge la aplicarea concomitentă a BRB şi BRL. De asemenea, dacă nici această soluţie nu conduce la rezultate satisfăcătoare, se recurge la montarea bobinelor de reactanţă si pe circuitele generatoarelor, respectiv a transformatoarelor.

Montarea bobinelor de reactanţă pe barele colectoare. Bobinele de reactanţă de bare pot fi montate în trei moduri şi anume:

în schemă liniară (fig.2.32); în schemă inelară (fig.2.33); în schemă stea (fig.2.34).

În regim normal de funcţionare, generatoarele lucrează în paralel, ceea ce în schemele liniară (fig.2.32) şi inel (fig.2.33) este asigurat prin cuplele longitudinale, iar în schema stea (fig.2.34) prin bara de egalizare BE. Întreruptoarele de şuntare IS, care apar în scheme, în regim normal sunt deschise. Aceste trei scheme se comportă diferit în ceea ce priveşte păstrarea paralelismului între generatoare şi valoarea curentului de scurtcircuit în caz de avarie pe una din secţii, respectiv nivelul de tensiune pe barele colectoare la deconectarea unui generator. Astfel:

a) Privitor la păstrarea paralelismului între generatoare la o avarie pe una din secţiile de bare colectoare. Se face o analiza comparativa a modului de funcţionare a secţiilor neavariate după izolarea defectului prin declanşarea întreruptoarelor.

În cazul schemei liniare (fig.2.32), o avarie pe secţia 1A de bare, provoacă declanşarea întreruptorului cuplei longitudinale (ICL1-2), separând secţia avariată de restul schemei. În cazul avariei pe secţia 1C, întreruptorul cuplei longitudinale (ICL2-3) va asigura izolarea secţiei avariate. In ambele cazuri, celelalte două secţii neavariate funcţionează mai departe în paralel. Dacă scurtcircuitul are loc pe secţia 1B, declanşează ambele cuple longitudinale (ICL1-2 si ICL2-3), caz în care se desface legătura dintre cele doua secţii rămase în funcţiune, ele funcţionând mai departe izolat, ceea ce reprezintă un dezavantaj al schemei.

În cazul schemei inelare (fig.2.33), indiferent pe care secţie se produce avaria, totdeauna declanşează două cuple longitudinale (cele adiacente secţiei avariate), izolând secţia avariată, iar legătura în paralel se menţine între secţiile neavariate. Acest aspect scoate în evidenţă un avantaj al schemei inelare faţă de cea liniară.

Fig. 2.32. Legarea BRB în schemă liniară

Fig. 2.33. Legarea BRB în schema inelară

Fig. 2.34. Legarea bobinelor de reactanţă în schemă stea


In cazul schemei stea (fig.2.34) la o avarie pe una din secţii, declanşează întreruptorul care leagă barele secţiei cu bara de egalizare BE, mersul în paralel între secţiile neavariate menţinându-se, aspect care scoate în evidenţă acelaşi avantaj ca în cazul schemei inelare. Se face precizarea că în toate cazurile analizate mai sus, la o avarie pe o secţie va

declanşa şi întreruptorul generatorului, respectiv al circuitelor sursă racordate la secţia respectivă. De asemenea, dacă în schema stea avaria se produce pe bara de egalizare BE, declanşează toate întreruptoarele de legătură dintre secţii şi bara de egalizare, toate secţiile rămânând în funcţiune, dar izolate între ele.

b) Privitor la valorile curenţilor de scurtcircuit la o avarie pe una din secţiile de bare colectoare. Se face o analiză comparativă a curenţilor de scurtcircuit din momentul producerii scurtcircuitului.

In schema liniară (fig.2.32) dacă scurtcircuitul se produce pe una din secţiile extreme, un generator va debita direct către locul de scurtcircuit, un alt generator va debita peste o bobină de reactanţă, iar cel de-al treilea peste doua bobine în serie. Dacă scurtcircuitul se produce pe secţia din mijloc, un generator va debita direct spre locul scurtcircuitului, iar celelalte două generatoare peste câte o bobină de reactanţă. Deci, curentul de scurtcircuit va fi mai mare dacă scurtcircuitul se produce pe secţia din mijloc, decât dacă se produce pe una din secţiile extreme.

In cazul schemei inelare (fig.2.33) curentul de scurtcircuit are aceeaşi valoare, indiferent pe ce secţie se produce scurtcircuitul şi corespunde, valoric, curentului de scurtcircuit de pe secţia din mijloc de la schema liniară.

In cazul schemei stea (fig.2.34) curentul de scurtcircuit are aceeaşi valoare, indiferent de secţia pe care se produce scurtcircuitul. La un scurtcircuit pe oricare din secţiile de bare, generatorul racordat la secţia respectivă debitează direct spre locul scurtcircuitului, iar celelalte două generatoare peste două bobine în serie. In comparaţie cu valoarea curenţilor din schemele liniară şi inelară curentul de scurtcircuit din schema stea este mai mic, presupunând aceleaşi bobine de reactanţă. Dacă scurtcircuitul se produce pe bara de egalizare, curentul total de scurtcircuit poate atinge valori foarte mari, dar alegerea aparatajului nu depinde de acest curent de scurtcircuit, deoarece nici un aparat nu este străbătut de curentul total de scurtcircuit, care apare numai pe bara de egalizare. c) Privitor la nivelul de tensiune pe barele colectoare la deconectarea unui

generator. Se face o analiză comparativă a tensiunilor pe barele secţiilor, la deconectarea voită a unui generator (de exemplu în vederea reviziei), în condiţiile în care singura sursă a secţiilor o constituie generatoarele.

În cazul schemei liniare (fig.2.32), după deconectarea generatorului G1, consumatorii secţiei 1A vor fi alimentaţi de la generatoarele G2 şi G3. Toată puterea consumată pe secţia 1A trece prin bobina de reactanţă BR1-2, iar o parte a acestei puteri trece şi prin bobina BR2-3. De aici rezultă că tensiunea la barele secţiei 1A va fi pronunţat mai scăzută decât la barele secţiei 1B, care la rândul ei este mai scăzută decât la barele secţiei 1C. Pentru egalizarea tensiunilor se

utilizează întreruptoarele de şuntare IS. În cazul analizat se închide întreruptorul de şuntare IS1-2, egalizând tensiunea la barele secţiei 1A cu cea de la barele secţiei 1B. Nu se poate închide şi întreruptorul de şuntare IS2-3, deoarece la un eventual scurtcircuit pe oricare din secţiile de bare ar conduce la curenţi de scurtcircuit inadmisibili de mari (nelimitaţi de bobine de reactanţă). In consecinţă nu se poate realiza şi egalizarea tensiunilor secţiilor 1B si 1C. Lucrurile se petrec la fel dacă se deconectează generatorul G3, doar că se inversează rolul secţiei 1A cu 1C precum şi a bobinei de reactanţă BR1-2 cu BR2-3, respectiv a întreruptorului de şuntare IS1-2 cu IS2-3. Dacă se deconectează generatorul G2, consumatorii secţiei 1B sunt alimentaţi de la generatoarele G1 si G3 peste câte o bobină de reactanţă, deci tensiunea la barele secţiei 1B va fi mai mică decât a secţiilor 1A şi 1C. Inegalitatea tensiunilor va fi mult mai puţin pronunţată decât în cazul precedent între secţia cu generatorul deconectat şi secţia vecină, deoarece nu trece toată puterea consumatorilor printr-o singura bobină. De data aceasta nu se utilizează întreruptoarele de şuntare.

In cazul schemei inelare (fig.2.33) la deconectarea unui generator, pe oricare din secţii, secţia respectivă se va alimenta de la secţiile vecine peste câte o bobină de reactanţă ca şi în cazul deconectării generatorului G2 (secţiei 1B) din schema liniară. Deci, rezultă o inegalitate a tensiunilor între secţii ca în acest caz, motiv pentru care în aceste scheme nu se prevăd separatoare de şuntare.

In cazul schemei stea (fig.2.34), la deconectarea unui generator, pe oricare secţie de bare, secţia corespunzătoare se alimentează de la celelalte generatoare rămase în funcţiune. Puterea debitată de fiecare generator spre secţia cu generatorul deconectat se transmite prin bobina de reactanţă care leagă barele secţiei căreia îi aparţine acesta cu bara de egalizare, în serie cu bobina de reactanţă care leagă barele secţiei cu generatorul deconectat cu bara de egalizare. Tensiunea la barele secţiei cu generatorul deconectat va fi mult mai mica decât la barele secţiilor cu generatoarele în funcţiune. Pentru a micşora inegalitatea tensiunilor, secţia cu generatorul deconectat se leagă cu bara de egalizare prin întreruptorul de şuntare corespunzător. Schemele din figurile 2.32, 2.33 şi 2.34 indică aplicarea BRB în instalaţiile de

conexiuni cu simplu sistem de bare colectoare. In cazul a doua sisteme de bare colectoare se pot realiza scheme similare, dar cele mai utilizate sunt schemele liniare.

In cazul schemelor cu dublu sistem de bare colectoare la care bara de lucru este secţionată, dar fără BRB, la izolarea unei secţii de lucru, circuitele corespunzătoare se trec pe bara de rezervă, iar legătura în paralel dintre circuitele racordate la barele de rezervă şi celelalte secţii se asigură cu ajutorul cuplei (cuplelor, în cazul secţiei din mijloc) transversale de la secţia de care erau legate aceasta prin cupla longitudinală (respectiv, cuplele longitudinale), înainte de a fi trecute pe bara de rezervă. Acest lucru nu este posibil în cazul utilizării BRB, deoarece închiderea cuplei (cuplelor) transversale ar lega în paralel aceste circuite cu secţia vecina (respectiv, secţiile vecine) fără BRB între ele. Din această cauză, întotdeauna când se utilizează BRB, cupla longitudinală are configuraţia unei cuple combinate longo-transversale (vezi fig.2.35), dar fără a avea rolul acesteia. Deci, în cazul schemelor cu dublu sistem de


bare colectoare la care bara de lucru este secţionată cu BRB paralelismul dintre secţia racordată la bara de rezervă şi cele racordate la barele de lucru se face prin cupla longo-transversală prevăzută cu BRB, păstrând legătura între secţii prin bobine de reactanţă.

Fig. 2.35. Cupla longitudinală cu BRB

O alta problema referitoare la schemele cu doua sisteme de bare colectoare secţionate cu BRB, este cea a întreruptoarelor de şuntare. Se precizează că acestea nu sunt necesare ca în cazul schemelor cu simplu sistem de bare colectoare liniare, rolul acestora putând fi luat de cuplele transversale.

Montarea bobinelor de reactanţă de linie. Exista doua posibilităţi de montare a bobinelor de reactanţă de linie, care sunt prezentate in figura 2.36, unde s-a notat cu:

A - zona in care dacă se produce scurtcircuitul, curentul de scurtcircuit este limitat de bobină;

B - zona in care dacă se produce scurtcircuitul, declanşează întreruptorul; C - zona constituita din porţiunea de circuit cuprinsa intre locul unde se

montează bobina de reactanţă (BRL) şi transformatorul de curent (TC) care sesizează curentul de scurtcircuit şi acţionează protecţia prin relee, provocând declanşarea întreruptorului.

a) b)

Fig. 2.36. Legarea bobinelor de reactanţă de linie

În schema din figura 2.36a, se observă că zona B este inclusă în zona A şi deci când declanşează întreruptorul, curentul de scurtcircuit pe care îl întrerupe acesta este

limitat de bobină. Dacă scurtcircuitul se produce în zona C, curentul de scurtcircuit este limitat de bobină dar întreruptorul nu declanşează fiindcă scurtcircuitul nu este sesizat de protecţie. În acest caz va declanşa întreruptorul sursei care va scoate din funcţiune bara colectoare şi implicit toate circuitele de plecare racordate la aceasta. Trebuie specificat că zona C este extrem de scurtă şi probabilitatea producerii scurtcircuitului în această zonă este foarte mică, deci se admite ca în acest caz să fie scoase din funcţiune toate circuitele, pe timpul scurt până la deschiderea separatorului de bare de la celula unde a avut loc scurtcircuitul, după care restul circuitelor pot fi repuse în funcţiune, defectul fiind izolat. Din cele de mai sus rezultă că la orice declanşare automată în urma producerii unui scurtcircuit, întreruptorul rupe un curent de scurtcircuit limitat de bobina de reactanţă. Dezavantajul schemei constă în faptul că după declanşarea întreruptorului bobina de reactanţă rămâne conectată la barele colectoare. Este de dorit ca întotdeauna când întreruptorul declanşează, automat sau voit, să se deconecteze de la barele colectoare atât linia electrică cât şi aparatajul din celulă (mai puţin separatorul de bare), deci şi bobina de reactanţă.

În schema din figura 2.36b, se observă că zona B nu mai este inclusă în întregime în zona A, iar în zona B este inclusă şi zona C, in care, dacă apare scurtcircuit, întreruptorul declanşează. Întrucât zona C nu este inclusă în zona A, la un scurtcircuit în această zonă C, întreruptorul declanşând ar rupe un curent nelimitat de bobină, lucru inadmisibil fiindcă întreruptorul este dimensionat să rupă un curent cel mult egal cu cel limitat de bobină. De aici rezultă că trebuie împiedicată declanşarea întreruptorului la un scurtcircuit în zona C. Acest lucru se poate realiza prin corelarea corespunzătoare a curenţilor de pornire şi a timpilor de acţionare ai protecţiilor întreruptoarelor I (celula de plecare) şi Is (celula circuitului sursă), în aşa fel încât la un scurtcircuit în zona C să declanşeze întreruptorul sursei, iar întreruptorul de pe plecare să declanşeze numai la scurtcircuit în zona A. Astfel, dacă se notează cu: '

PI şi 't - curentul de pornire, respectiv timpul de acţionare al protecţiei întreruptorului I din celula circuitului de plecare; I P

" şi t " - curentul de pornire, respectiv timpul de acţionare al protecţiei întreruptorului Is din celula circuitului sursă; I kA şi I kC - curenţii de scurtcircuit când scurtcircuitul are loc în zona A, respectiv în zona C şi între aceste mărimi există relaţiile:

'PI < I kA ; I kA < I P

" < I kC ; t " < t ' (1.6) ţinând cont că I kA < I kC , din relaţiile (1.6) rezultă că la un scurtcircuit în zona A

porneşte numai protecţia întreruptorului I şi după timpul t ' comandă declanşarea acestuia, iar la un scurtcircuit în zona C pornesc protecţiile ambelor întreruptoare (I şi Is), dar după timpul t " acţionează protecţia întreruptorului Is şi deci condiţia ca întreruptorul I sa nu declanşeze la scurtcircuit în zona C este îndeplinită.

În condiţiile reglajului protecţiilor întreruptoarelor din schema din figura 2.36b în modul prezentat mai sus şi ţinând cont că această schemă elimină dezavantajul amintit la schema din figura 2.36a (la deschiderea întreruptorului este scos de sub tensiune tot aparatajul celulei de plecare, inclusiv bobina de reactanţă), rezultă că este de preferat amplasarea BRL în modul prezentat în figura 2.36b. Totuşi, având în vedere


că studii statistice şi probabilistice au arătat că bobina de reactanţă prezintă un mare grad de siguranţă în funcţionare, se acceptă varianta de montare a BRL prezentată în figura 2.36a, soluţie adoptată şi pentru gruparea mai multor plecări pe o bobină. Analizele efectuate au arătat ca numărul optim de plecări pe o bobină este de 2...4 (fig.2.37). Dacă dorim să realizăm căderi de tensiune mici, în regim normal de funcţionare, se pot folosi bobinele jumelate (fig.2.38).

Fig. 2.37. Gruparea a două linii pe o BRS

Fig. 2.38. Gruparea a două linii pe o BRD

In cele de mai sus s-au prezentat linii de plecare racordate la simplu sistem de bare colectoare. Problemele analizate referitoare la montarea BRL sunt aceleaşi şi în cazul în care liniile de plecare sunt racordate la dublu sistem de bare colectoare.

2.5. Scheme ale instalaţiilor de conexiuni cu două sisteme de bare colectoare la care unui subansamblu de n circuite le revin n+1 întreruptoare

Schemele cu bare colectoare analizate până în prezent se caracterizează, după cum au fost şi denumite, prin faptul că fiecare circuit (generator, linie, transformator) este deservit de un singur întreruptor. Există însă şi scheme la care, în scopul creşterii siguranţei în funcţionare, fiecare circuit, în medie, este deservit de mai multe întreruptoare.

In cazul acestei categorii de scheme, ca varianta de baza corespunzătoare parametrului N =1 poate fi considerată schema cu două întreruptoare pe circuit. În continuare mărind numărul de circuite al fiecărui subansamblu poate fi micşorat numărul mediu de întreruptoare (N+1)/N care revin unui circuit din punctul de vedere al investiţiilor.

Diferenţele dintre performanţele tehnico-economice ale acestor scheme se datoresc în principal numărului şi modului diferit de folosire al întreruptoarelor. Astfel, în varianta de baza (N = 1) fiecare pereche de întreruptoare este folosită individual pentru comutarea legăturilor la bare ale unui singur circuit, iar în variantele cu N ≥ 2, întreruptoarele unui subansamblu de circuite sunt folosite în comun pentru a realiza atât legăturile dintre circuitele subansamblului cât şi legăturile acestor circuite la bare.

2.5.1. Scheme cu două întreruptoare pe circuit Cea mai completă schemă de conexiuni în care fiecare circuit este deservit de

mai multe întreruptoare este schema cu două întreruptoare pe circuit. In figura 2.39 se prezintă două moduri de reprezentare a unei astfel de scheme, figura 2.39b redând, într-o oarecare măsură, dispunerea echipamentelor în teren.

a) b)

Fig. 2.39. Moduri de reprezentare a schemelor cu două întreruptoare pe circuit

Schemele cu două întreruptoare pe circuit nu necesită cuplă transversală şi nici secţionarea barelor, iar posibilitatea ca ambele întreruptore ale unui circuit să fie simultan indisponibile este mult prea mică pentru a se justifica prevederea sistemului de transfer. În regim normal de funcţionare ambele sisteme de bare colectoare sunt sub tensiune, iar cuplarea sistemelor de bare colectoare se face prin perechile de întreruptoare cu care sunt dotate circuitele instalaţiei de conexiuni. Avantajele schemei sunt:

• schemă clară, cu elasticitate maximă în exploatare; • grad de siguranţă în exploatare foarte ridicat, neexistând nici un punct unde

apariţia unui scurtcircuit să scoată din funcţiune, chiar pentru scurt timp, toate circuitele (un defect pe un sistem de bare colectoare este eliminat prin declanşarea automată a întreruptoarelor dinspre barele defecte, toate circuitele rămânând sub tensiune de la celălalt sistem de bare colectoare, numai un defect pe un circuit putând conduce la scoaterea din funcţiune a acestuia, prin declanşarea ambelor întreruptoare corespunzătoare acestuia);

• posibilitatea unor manevre greşite redusă la maxim, deoarece toate operaţiile de comutare se fac cu întreruptoare;

• se poate scoate în revizie oricând un întreruptor al circuitului sau un sistem de bare, toate circuitele rămânând în funcţiune;

• extinderea instalaţiei de conexiuni nu pune probleme dificile. Aceste avantaje care conduc la o siguranţă şi elasticitate deosebită a schemei, de

multe ori nu sunt justificate economic, investiţiile pentru realizarea acestor scheme fiind foarte ridicate; practic duble faţă de schemele cu un singur sistem de bare colectoare şi un întreruptor pe circuit şi cu 40 - 60 % mai ridicate decât cele cu doua sisteme de bare


colectoare şi un întreruptor pe circuit. De aceea schemele cu două întreruptoare pe circuit se folosesc foarte rar, numai la unele instalaţii de importanţă deosebită, la care se cere o foarte mare siguranţă în funcţionare.

2.5.2. Scheme cu 1,5 şi 1,33 întreruptoare pe circuit Prin amplificarea gradului de folosire in comun a întreruptoarelor se reduce

efortul de investiţii, dar totodată, fie că se accentuează unele dezavantaje caracteristice acestor scheme, fie că apar unele noi. Ca urmare, utilizarea în practică a schemelor cu N+1 întreruptoare care le revin unui ansamblu de N circuite este obişnuit limitată la variantele cu 1,5 (fig.2.40) şi uneori 1,33 (fig.2.41) întreruptoare pe circuit.

Fig. 2.40. Schemă cu 1,5 întreruptoare pe

circuit

Fig. 2.41. Schemă cu 1,33 întreruptoare pe

circuit

În mod normal ambele sisteme de bare colectoare sunt sub tensiune, toate întreruptoarele şi separatoarele sunt închise, iar posibilitatea fiecărui circuit de a fi racordat la restul schemei prin câte două întreruptoare reprezintă caracteristica comună a acestor scheme. Schemele nu necesită celulă de cuplă transversală.

Aceste scheme întrunesc avantajele schemei cu două întreruptoare pe circuit ca: toate operaţiile de comutare la bare şi între circuitele perechi sunt efectuate inclusiv prin manevre de întreruptoare;

orice defect pe barele colectoare nu periclitează funcţionarea nici unui circuit, deoarece declanşează întreruptoarele dinspre sistemul de bare avariat şi numai un scurtcircuit pe un circuit duce la scoaterea din funcţiune a acestuia prin declanşarea celor două întreruptoare adiacente lui,

scoaterea în revizie a unui întreruptor nu necesită scoaterea din funcţiune a vreo unui circuit. dar faţă de acestea oferă şi posibilitatea funcţionarii bloc a circuitelor din cadrul

subansamblului, fără a intra pe barele colectoare.

Principalele dezavantaje ale acestor scheme constă în dificultăţi de ordin constructiv, dar mai ales în ceea ce priveşte realizarea selectivităţii protecţiei prin relee. De asemenea, la scoaterea în revizie a unui întreruptor dinspre bare, toate circuitele din cadrul subansamblului rămân racordate numai la celalalt sistem de bare colectoare printr-un întreruptor comun care, deci, trebuie dimensionat pentru curentul total al întregului subansamblu de circuite, iar dacă în această situaţie apare un defect la acest întreruptor iasă din funcţiune toate circuitele subansamblului.

Efortul mai ridicat de investiţii faţă de schemele cu un întreruptor pe circuit, dar mai mic decât a celor cu două întreruptoare pe circuit, se justifică în cazul instalaţiilor de foarte înaltă tensiune, cu tranzit foarte mare de energie şi daune deosebit de mari în cazul întreruperii acestui tranzit.

2.6. Scheme ale instalaţiilor de conexiuni fără bare colectoare

Din categoria instalaţiilor de conexiuni fără bare colectoare fac parte instalaţiile poligonale şi cele în H.

2.6.1. Scheme poligonale In cadrul acestor scheme nodul de conexiuni este realizat din ansambluri de

întreruptoare flancate de două separatoare dispuse într-un contur poligonal în vârfurile căruia se conectează circuitele, cu ajutorul separatoarelor (fig. 2.42a). Un contur poligonal mai poate fi interpretat ca un sistem de bare colectoare în inel, multiplu secţionat şi prevăzut între fiecare două secţii succesive cu câte o cuplă longitudinală, la fiecare secţie fiind racordat, prin separator, un singur circuit (fig.2.42b).

Fig. 2.42. Două moduri de reprezentare a unei scheme poligonale

În mod normal se funcţionează cu toate laturile conturului poligonal închise, astfel că fiecare circuit rezultă racordat la restul schemei prin câte două întreruptoare. Totodată sub aspectul investiţiilor, fiecărui circuit îi revine câte un singur întreruptor.


Schemele poligonale sunt foarte apreciate, deoarece cu toate că din punct de vedere al investiţiilor sunt echivalente cu schemele cu simplu sistem de bare colectoare nesecţionat şi un întreruptor pe circuit, din punct de vedere funcţional prezintă unele asemănări cu schemele cu N+1 întreruptoare pentru fiecare subansamblu de N circuite şi anume:

oricare întreruptor din schemă poate fi revizuit fără scoaterea din funcţiune a circuitelor;

un scurtcircuit apărut în orice punct al schemei scoate din funcţiune un singur circuit, cu excepţia defectului într-un întreruptor, care conduce la întreruperea în funcţionare, temporară, a ambelor circuite adiacente. Având în vedere modificarea esenţiala a circulaţiilor de curenţi în cazul

secţionării poligonului şi dificultăţile care decurg de aici în reglajul protecţiei prin relee, precum şi greutăţile constructive şi respectiv a unei extinderi ulterioare, aceste scheme se folosesc rar. Cel mai des se întâlnesc sub formă de patrulater sau triunghi şi la tensiuni foarte înalte unde extinderi ulterioare imprevizibile ale schemei sunt foarte puţin probabile.

2.6.2. Scheme în H În cadrul schemelor in H, nodul de conexiuni este realizat dintr-un ansamblu de

mai multe separatoare si trei întreruptoare dispuse în forma literei H. Aceste scheme se pot realiza numai dacă în instalaţia de conexiuni există patru circuite, de regulă două circuite de transformator şi două de linie.

Există două variante ale acestui tip de schemă: cu legătura transversală (puntea intermediară) către transformatoare (fig.2.43a) şi cu legătura transversală către linii (fig.2.43b).

Fig. 2.43.Scheme în H: a) cu puntea intermediară către transformatoare; b) cu puntea

intermediară către linii

In schema cu legătura transversală către transformatoare (fig.2.43a) o avarie pe una din linii duce la declanşarea întreruptorului liniei respective, cealaltă linie şi cele două transformatoare rămân în funcţionare, fără nici o întrerupere. O avarie într-un

transformator duce la declanşarea întreruptorului liniei care este de partea transformatorului avariat şi a întreruptorului It din legătura transversală. Astfel la avarierea unui transformator va ieşi din funcţiune şi linia de partea acestuia, care se poate pune în funcţiune după deschiderea separatorului de lângă transformatorul avariat. Deoarece la avarierea unei linii iese din funcţiune numai aceasta, iar la avarierea unui transformator, pe lângă acesta iese din funcţiune, temporar şi o linie, rezultă că această variantă de schemă se comportă mai bine faţă de avarii pe linii decât faţă de avarii în transformatoare.

În schema cu legătura transversală către linii (fig.2.43b) o avarie într-un transformator duce la declanşarea întreruptorului de lângă transformatorul respectiv, celălalt transformator şi cele două linii rămân în funcţionare, fără nici o întrerupere. O avarie pe o linie duce la declanşarea întreruptorului de lângă transformatorul care este de partea liniei avariate şi a întreruptorului It din legătura transversală. Astfel, la avarierea unei linii va ieşi din funcţiune şi transformatorul de partea acesteia, care se poate pune în funcţiune după deschiderea separatorului de lângă linia avariată. Deoarece la avarierea unui transformator iese din funcţiune numai acesta, iar la avarierea unei linii, pe lângă aceasta iese din funcţiune, temporar şi un transformator, rezultă că această variantă de schemă se comportă mai bine faţă de avarii în transformatoare decât faţă de avarii pe linii.

Din analiza condiţiilor de funcţionare şi având în vedere că avariile sunt mai frecvente pe linii decât în transformatoare, cu toate că varianta cu legătura transversală spre linii (fig.2.43b) este mai economică, se preferă varianta cu legătura transversală spre transformatoare (fig.2.43a).

noţiuni generale - xa.yimg.comxa.yimg.com/kq/groups/32269722/223333305/name/curs_iec.pdf ·...

Documents