protecții și automatizări în see -...

Protecții și automatizări în SEE

Noțiuni introductive

Dr. ing. CONSTANTIN IULIA6 Noiembrie 2018

87%

13%

Noțiuni introductive

Rolul protecțiilor în cadrul sistemelor electroenergetice

Permit controlul integral al unei statii – măsuri, semnalizări și comenzi

Sesizează și elimină rapid și selectiv defectele credibile din linii, bare colectoare, unități de transformare și

alte echipamente, asigurând siguranța în funcționare a SEN

Siguranța în funcționare a SEN: “Performanța sistemului electroenergetic de a asigura livrarea energiei

electrice la consumatori în limitele normelor acceptate și în cantitatea dorită. Siguranța SEN poate fi

caracterizată luând în considerare două aspecte de bază și de funcționalitate ale uni sistem electroenergetic:

adecvanța și securitatea.”

Adecvanța – “capacitatea sistemului electroenergetic de a

satisface in permanenta cererile de putere si energie ale

consumatorilor, luand in considerarea iesirile din functiune ale

elementelor sistemului, atat cele programate cat si cele rezonabil

de asteptat a se produce neprogramat.”

Securitatea – “capacitatea SEN de a face fata unor

perturbatii bruste cum ar fi scurtcircuitele sau pierderi

neprevazute ale unor elemente ale sistemului” – criteriul

de siguranta N-1.

Defecte credibile - toate defectele dintre faze sau fază-pământ, indiferent dacă statia funcţionează în regim maxim

sau minim, ţinându-se totuşi cont de impedanţa de defect. Nu sunt considerate defecte credibile cele care se produc

cu o rezistenţă mare de defect si pentru care poate fi acceptat un timp mai mare de eliminare a defectului.

Din considerente de siguranţă de funcţionare fiecare echipament (linie, trafo) din rețeaua de transport este prevăzut

cu două grupe de protecţii selective, rapide, capabile să detecteze toate defectele credibile şi să iniţieze comenzile de

declanşare a întreruptoarelor adiacente într-un timp limită specificat.

Rapiditate

SensibilitateSiguranţă

Selectivitate

Independenţă

Funcţii:

Detectarea defectelor şi separarea automată

a elementului defect

Încercarea de revenire la configuraţia anterioară

de funcţionare

(Detectarea unor regimuri anormale)

Tipuri de defecte in RET si RED

Reprezentarea fazorilor

-25.00

-20.00

-15.00

-10.00

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0 20 40 60 80 100

u(t) [V]

t [ms]

f

tUeftu

2

sin2)(

j

10

1

0


2sin2)(

sin2)(

tIefti

tUeftu

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100

u(t) [V] i(t) [A]

t [ms]

Im

Re0

1

2

XjRZ

jU

ImRe


sincos

11

jZZ

eZZ

XjRZ

j

jX

Z

R0

1R

1X

j

ee

ee

je

je

jj

jj

j

j

2sin

2cos

sincos

sincos

E1R1

I1

I2 I

R2

R

E2

EechRech

I

R

Circuite echivalente

21

21

21

1221

ZZ

ZZechZ

ZZ

ZEZEechE

Divizor de tensiune, divizor de curent

E

R2U2

R1

R1

I1

I2

IR2

21

22RR

REU

21

1

21

2

2

1

RR

RII

RR

RII

21

1

21

2

2

1

ZZ

ZII

ZZ

ZII

21

22ZZ

ZEU

Notiuni introductive

Transformare triunghi-stea

Z12

Z13 Z23

1 2

3

Z10 Z20

Z30

1 2

3

0

231312

231330

231312

231220

231312

131210

ZZZ

ZZZ

ZZZ

ZZZ

ZZZ

ZZZ

10

3020302023

20

3010301013

30

2010201012

Z

ZZZZZ

Z

ZZZZZ

Z

ZZZZZ

Transformare triunghi-stea

-25.00

-20.00

-15.00

-10.00

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0 20 40 60 80 100

VA(t) [V] VB(t) [V] VC(t) [V]

t [ms]

VA

VB

VC

0

+9 0

VaCV

VaBV

VAV

2

1

a

a2

Teorema componentelor simerice (Fortescue)

Orice sistem de fazori nesimetric și dezechilibrat se poate descompune în trei sisteme

simetrice și echilibrate de succesiune directă (pozitivă), inversă (negativă) și

homopolară (zero).

Teorema componentelor simetrice

dV 1

dV 2

dV 3

iV 1

iV 2

iV 3

hV 1

hV 2

hV 3

1V

2V3V

S.S.P. S.S.N. S.S.Z.

dV 1

iV 1

hV 1

dV 2

iV 2 h

V 2

dV 3i

V 3

hV 3

S.S.D. S.S.I. S.S.H.

Teorema componentelor simetrice

hid

hid

hid

VVaVaV

VVaVaV

VVVV

2

3

2

2

1

3

2

21

32

2

1

321

3

3

3

VaVaVV

VaVaVV

VVVV

d

i

h

1

a2

a

120o

120o

120o

VdVd

V1

V2

V3

VhVh

Vh

Vh

Vi

Vi

a2Vd

a2Vi

aVd aVi

= + +

Relatiile intre componentele simetrice si cele reale

Transformatoare de măsură de curent și de tensiune

Cerințe generale - TC

Subsistemele de protectie se vor conecta, de regula, la înfasurari de protectie ale

transformatoarelor de curent.

La proiectarea sistemelor de protectie, se verifică prin calcul condițiile pe care aceste

subsisteme le impun transformatoarelor de curent și circuitelor conectate la acestea.

Dificultatea majora pentru secundarele de protectie:

saturatia miezului magnetic la TC cu circuit magnetic inchis

fluxul magnetic remanent

Transformatoare de măsură de curent și de tensiune

fig. 1

i1(t) - este determinat de

circuitul extern în care s-a

conectat TC si este independent

de regimul de functionare al TC ;

i2(t) - este curentul indus

determinat de i1(t);

(t) - este fluxul rezultant produs

de solenatia rezultanta, deci de

suma algebrica a solenatiilor

primare si secundare;

Caracteristica de magnetizare

B=f(H), U=f(I)

fig. 2

Principiul de funcționare al TC

w I w I w I Rm1 1 2 2 1 0

Solenatia rezultanta

Pt. I2=0 => I0=I1 si saturatie si

supratensiuni extrem de periculoase !

Ie

Vex

Iek

Vek

+10%Vek

+50%Iek

0

T.e.m. de saturație a TC

Tensiunea de saturatie (knee-point)

Zona de saturatie

Zona lineara

i e

rem

sat

0

TC – flux (inductie) remanent

Caracteristica prezinta histerezis

Zona de saturatie

Zona lineara

Flux remanent

Regimul tranzitoriu. Componenta aperiodica (1)

Se considera conectarea unui circuit RL la o sursa Vca:

R = rezistenta circuitului

L = inductivitatea circuitului

u t U t Ri Ldi

dt( ) sin( )max

U U Uefmax 2 2

Aplicand transformata Laplace: Up

Up

pRi L

di

dtmax maxcos sin

2 2 2 2

Deducerea formulei pentru i(t) se obtine simplu prin solutia generala:

i t i t i t i t Aef l f

t

( ) ( ) ( ) ( ) if = termenul fortat, componenta permanenta

il = termenul liber, componenta aperiodica

In regim de scurtcircuit, considerand regimul aperiodic:

1. Componenta aperiodica (sau de curent continuu):

i t I ecc

t

( ) sin( )

2

2. Componenta periodica (sau de curent alternativ):

i t I tca ( ) sin( ) 2


-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

i(t)

t [ms]

070 9 )]6/1.0sin()6/sin(]2)(

msteItit


-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

i(t)

t [ms]

080 20 )]2/1.0sin([2)(

msteItit


Cazuri particulare:

1. Conectarea la:

0 deci adica la trecerea curentului prezumat prin zero,

i t I t i tca cc( ) sin( ) ( ) 2 0 si

Deci NU apare regimul aperiodic

2. Conectarea la:

2 2

deci

i t I e t

t

( ) [ cos( )]

2

In acest caz APARE valoarea maxim maximorum a intensitatii curentului


Valoarea maxim-maximorum a curentului se numeste curent de lovitura si

se estimeaza pentru o constanta de amortizare foarte mare:

i I e I

i I

l

t

l

2 1 2

15 18 2

( )

( . . )

si pentru (R- > 0) - > 2

Valorile practice uzuale indica

CONCLUZII:

1. Curentul de lovitura cel mai mare se obtine prin conectarea la

trecerea prin zero a tensiunii;

2. Curentul va contine numai componenta periodica daca conectarea

se face la trecerea tensiunii prin maxim;


Consecințele saturației TC

Curenti secundari - valori efective

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

-0.020 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180 0.200

t [s]

Isec [A]

I ideal

I real

Valori efective (Fourier 1 x Tn)

Marja de eroare 5% marcata cu negru

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180 0.200

t [s]

i [A sec] Is efectiv

I2 efectiv

Defazaje (Fourier 1 x T). Marja de eroare 5% marcata cu negru

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180 0.200

t [s]

abs(fi) [grd] Fi is

Fi i2

Valori efective (Fourier 1 x Tn)

Marja de eroare 5% marcata cu negru

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180 0.200

t [s]

i [A sec] Is efectiv

I2 efectiv

Defazaje (Fourier 1 x T). Marja de eroare 5% marcata cu negru

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180 0.200

t [s]

abs(fi) [grd] Fi is

Fi i2

Erori de unghi Erori de raport de transformare

SaturatieTC.xls

SaturatieTC.xls

Problemele TT capacitive

Utilizarea TT capacitive ridica cateva probleme:

• TTC este un circuit rezonant => posibilitatea aparitiei unui regim oscilant intre

impedanta de excitatie si impedanta sarcinii, cu amortizare lenta. Consecinta este o

eroare de raport mai mare dacat cea nominala. Se poate reduce prin cresterea

sarcinii secundare.

• Impedanta de excitatie poate forma un circuit fero-rezonant cu reteaua (LEA),

generand oscilatii de frevente sub-armonice, de regula 1/3 din fn. Durata

oscilatiilor depinde de constanta de timp a circuitului echivalent R-L-C si poate fi

relativ mare. Consecinta este o eroare de raport mai mare dacat cea nominala. Se

poate reduce prin utilizarea unui circuit anti fero-rezonant (L-C) si prin cresterea

sarcinii secundare.

•Amortizarea lenta a tensiunii de iesire poate cauza intarzierea actionarii protectie

(exp protectia de distanta). Se previne prin cresterea sarcinii secundare.

protecții și automatizări în see -...

Documents