PROTECTIA LINIILOR RADIALE

CONSIDERATII GENERELALE

Problema protectiei liniilor din retelele electrice este mai complicata decat a echipamentului din centrale si statii,deoarece tipul si schema protectiei adoptate depind de un numar mai mare de factori.Printre acestia pot ti enumerati :configuratia retelei(radiala,buclata,complexa,cu statii in derivatie,agatate,cu linii paralele etc.),importanta liniei in cadrul sistemului e lec t r ic sau a l in terconexiuni i ,modul de t ra ta re a neut ru lu i inf luenta d e f e c t e l o r d e p e l i n i e a s u p r a s t a b i l i t a i i s i s t e m u l u i , t e n s i u n e a retelei,constructia aeriana sau in cablu,prezenta sau absenta altor circuite pentru alimentarea, consumatorilor,prevederea declansarilor monofazate sau t r i f a z a t e , e x i s t e n t a s a u a b s e n t a d i s p o z i t i v e l o r d e RAR, posibilitatea functionarii cu o faza intrerupta,eventuala compensare longitudinala a liniei,raportul dintre curentii minimi de defect si curentii maximi de sarcina(la liniile lungi si puternic incarcate).

Principala functie a protectiilor liniilor este sa reduca la minimum influenta defectelor asupra functionarii restului sistemului-ceea ce impune in majoritatea cazurilor o functionare rapida-actionand astfel incat defectele sa fie lichidate cu intreruperea alimentarii numarului minim posibil de consumatori,cerintele in privinta selectivitatii fiind astfel ridicate.Problema deteriorarii propriu-zise a liniei nu se pune la fel de acut cum se punea la echipamentul principal din centrale si statii,intrucat de regula defectele pe linii nu provoaca deteriorari grave.

D a t o r i t a i n f l u e n t e i c e l o r l a l t i f a c t o r i , u n e l e d i n t r e p r o t e c t i i l e mentionate in cadrul unei categorii de linii sunt intalnite si la linii din alta categorie,de exemplu pentru o linie de tensiune ridicata, dintr-o retea buclata se poate prevedea o protectie de distanta utilizata pentru protectia, liniilor din retele complexe.De asemenca,unele protectii simple,prevazute pentru 1inii din retele buclate,apar ca protectii de rezerva pe linii din retele complexe.

PROTECTII PREVAZUTE

Retelele radiale au cea mai simpla configuratie posibila si datorita acestui tapt selectivitatea se poate obtine usor :pentru protectiile temporizate-prin esalonarea temporizarilor crescand de la consumatori, spre sursa,iar pentru protectiile rapide-prin desensiblizarea in raport cu defectele pe elementul urmator,spre consumatori.La protectiile cu temporizari redusecum sunt sectionarile temporizate-se folosesc simultan ambele metode.

Liniile radiale se prevad cu protectii impotriva scurtcircuitelor polifazate,dublelor puneri la pamant si punerilor la pamant monofazate(in retelele cu curenti mari de punere la pamant),respectiv scurtcircuitelor monofazate(in retele cu curenti mari de punere la pamant).Liniile se prevad cu protectii de baza,cu actionare rapida,si cu protectii de rezerva,temporizate; in unele cazuri,rezerva este asigurata sub forma rezervei de la distanta,de protectii liniei vecine,spre sursa.ln majoritatea cazurilor,impotriva defectelor dintre faze si a dublelor puneri la pamant se folosesc in calitate de protectii temporizate-protectia maximala de curent temporizata si sectionarea temporizata.Impotriva punerilor(respectiv scurtcircuitelor)monofazate la pamant se folosesc sectionari homopolare si protectii maximale homopolare temporizate.In anumite cazuri se folosesc protectii de distanta,iar pentru cabluri se utilizeaza uneori protectii diferentiale sau comparative.

La liniile radiale,protectiile se instaleaza la capatul dinspre alimentare.

SECTIONAREA DE CURENT IMPOTRIVASCURTCIRCUITELOR INTRE FAZE SI A DUBLEI PUNERI LA

PAMANT

SECTIONAREA NETEMPORIZATA

La linii,sectionarea se realizeaza pe acelasi principiu ca si la transformatoare,curentul de pornire fiind desensibilizat in raport cu curentul de scurtcircuit la un detect aparut in regim maxim la capatul dinspre consumatori al liniei protejate,pentru ca protectia sa

nu poata actiona neselectiv la defectele exterioare spre consumatori,rezulta astfel:

Ipp=Ksig Isc max K

Isc max k este curentul de scurtcircuit maxim la un defect trifazat in regim maxim

in punctul KK

sig =1,2 ... 1,3 , cand sectionarea este realizata cu relee RC 1,4...1,3 , cand sectionarea este realizata cu relee RT pCIn retelele cu curenti mari de punere la pamant trebuie verificata si valoarea

curentului de scurtcircuit monofazat ;daca aceasta este mai mare decat a celui trifazat,atunci desensib ilizarea curentului de pornire trebuie facuta in raport cu scurtcircuitul exterior monofazat.

Daca linia alimenteaza transformatoare, atunci trebuie verificata si desensibilizarea curentului de pornire in raport cu socul de curent de magnetizare,pentru a se evita actionarea gresita a sectionarii datorita socului de curent de magnetizare la conectarea transformatoarelor.

Dupa cum se vede din diagrama variatiei curentului de scurtcircuit Isc=f(L)

atunci cand variaza distanta L dintre defect si locul de instalare al protectiei,sectionarea are o zona moarta,a carei lungime este determinata de intersectia dintre orizontala curentului de pornire si diagrama

mentionata;defectele aparute in zona moarta vor fi lichidate de protectia de rezerva cu temporizare.

Lungimea zonei moarte depinde de regimul de functionare in care apare detectul; in

regim maxim,zona moarta cuprinde portiunea CB,iar in regim minim creste

sensibil,cuprinzand portiunea DB.Aceasta dependenta a zonei moarte de regimul de

functionare reprezinta principalul dezavantaj al sectionarii,intrucat in unele cazuri zona

protejata in regim minim poate deveni foarte redusa.

Fiind selective prin alegerea curentulul de pornire,sectionarea nu necesita temporizari.La

linille aeriene protejate prin descarcatoare tubulare impotriva supratenslunilor

atmosferice este insa necesar ca releul, intermediar care comanda declansarea sa

alba o intarziere la actionare de circa 0,06 ... 0,08 s ,pentru ca sectionarea sa nu actioneze

gresit cand descarcatoarele tubulare-al caror timp de actionare poate a.junge pana la 0,003 s -

conduc unda de supratensiune la pamant si creeaza astfel un scurtcircuit artificial de scurta

durata.

Sectionarea se realizeaza cu doua transformatoare de curent alimentand doua relee,intrucat in retelele cu curenti mici de punere la pamant nu este necesara de regula actionarea la declansare in cazut punerilor la pamant monofazate

iar in retelele cu curenti mari de punere la pamant se prevede impotriva scurtcircuitelor monofazate o protectia separata,pe baza componentei de secventa homopolara a curentutui.In retelele cu curenti mici de punere la pamant cele doua faze pe care se instaleaza sectionarea vor fi aceleasi pe toate liniile legate galvanic din reteaua radiala,pentru ca la anumite duble puneri la pamant aparute pe linii diferite ,cel putin unul din defecte sa se gaseasca pe o faza cu transformatoare de curent,in aceasta situatie in 50% din cazuri(cand defectul pe faza tare transformator de curent se gaseste pe o linie mai apropiata de sursa va fi de regula deconectata numai linia dinspre

consumatori(daca curentul de defect este mai mic decat curentul de pornire al sectionarii liniei dinspre sursa),iar cealalta linie continua sa functioneze cu o punere la pamant,alimentand un timp circuitele racordate la barele sale.Daca nu respecta instalarea celor doua transformatoare de curent pe aceleasi faze,

atunci la duble puneri la pamant pe linii diferite aparute pe fazele faratransformatoare de curent,protectia liniei dinspre consumatori nu poate actiona si defectul va fii lichidat fie de sectionarea liniei dinspre sursa fiind lipsite de alimentare si circuitele racordate la barele sale - fie de protectiile de rezerva ale liniei dinspre sursa.

Sectionarea netemporizata are avantajul de a asigura o protectie simpla,rapida si

selectiva a portiunii liniei dinspre sursa prezentand totodata dezavantajul zonei moarte si

al dependentei acesteia de regimul de functionare.Normativele o recomanda pentru cazurile

in care lungimea zonei protejate ,in regim normal de functionare al liniei , este de cel

putin 15...20% din lungimea liniei.

SECTIONAREA TEMPORIZATA

Dupa cum se indica si in normative pentru liniile radiale prevazute cu protectie de curent cu timpi de actionare esalonati in doaua trepte , prima treapta este reprezentata de o sectionare netemporizata sau – daca sensibilitatea nu poate ti asigurata – de o sectionare temporizata cu un timp redus de actionare , a doua t reap ta f i ind reprezen ta ta de o p ro tec t i e maximala de curen t temporizata.

Sectionarea temporizata este deci utilizata in locul sectionarii netemporizate atunci cand

aceasta nu protejeaza cel putin 20% din lungimea liniei, in regim normal de functionare .

In figura urmatoare este prezentata folosirea sectionarii temporizate in cazul unei linii radiale alimentand o statie de transformare coboratoare .

Curentul de pornire al sectionarii temporizate se desensibilizeaza in raport cu , curentul de scurtcircuit exterior in regim maxim pentru un detect aparut la capatul opus al elementului urmator (spre consumatori) liniei protejate , deci in K la barele de joasa tensiune ale transformatoarelor

statiei. Datorita acestui fapt , zona protejata acopera intreaga lungime a liniei atat in

regim maxim cat si in regim minim, releul 1 actionand si la defecte in transformatoarele statiei , panta mai mare a curbei Isc=f(l) penru detectele in transformatoare se datoreaza reactantei concentrate pe care o reprezinta acestea.

Actionarea neselectiva a protectiei 1 la defecte in unul din transformatoarele statiei este impiedicata prin temporizarea t a2 introdusa de releul de timp aceasta stabilindu-se cu o treapta de temporizare mai mare decat timpul de actionare ta1=0.1s al protectiei rapide a transformatorului .

ta2=ta3+∆t=0,7 s.

Daca, in componenta, sectionarii 1 nu s-ar introduce releul de timp , ar rezulta o sectionare neselectiva care actioneaza, si la unele defecte din transtormatoarele statiei. Functionarea neselectiva, se poate corecta printr-un dispozitiv de RAR instalat la intreruptorul liniei : tinand seama ca transformatorul defect este deasemenea deconectat fara temporizare de protectia sa, rapida 2, la

reaclansarea liniei defectul este eliminat si linia continua sa alimenteze celelalte transformatoare.Exista diverse variante de folosire combinata a sectionarii neselective cu dispozitivele care conduc la accelerarea inainte sau dupa RAR a protectiei maximale de curent temporizate de pe elementele respective

PROTECTIA MAXIMALA DE CURENT TEMPORIZATA

PROTECTIA MAXIMALA DE CURENT TEMPORIZATA CU CARACTERISTICA INDEPENDENTA

Protectia maximala de curent temporizate poate fi o protectie de baza sau de rezerva impotriva scurtcircuitelor intre faze pe liniile radiale.

Normativul prevede ca de regula protectia impotriva scurtcircuitelor intre faze pe linii sa fie realizata cu o singura treapta temporizata,in acest caz protectia maximala de curent fiind protectia de baza a liniei.

Conform normativelor,se admite ca protectia impotriva scurtcircuitelor intre faze sa fie realizata cu doua trepte de timp in urmatoarele cazuri:

a)daca temporizarea rezultata este atat de mare incat perturba, fuctionarea consumatorilor alimentati pe linii vecine cu cea defecta;

b)daca prin valoarea, ridicata a temporizarii rezultate se micsoreaza eficacitatea, reaclansarii automate sau a aclansarii automate a rezervei pentru consumatorii alimentati de linia, respectiva ;

c)daca fara introducerea unei trepte rapide rezulta pentru protectiile de rezerva ale transformatoarelor care alimenteaza linia(cu tensiune superioara. de 110kV sau mai mult)timpi de actionare care depasesc 3 s.In aceste cazuri,treapta rapida este reprezentata de o sectionare de curent(netemporizata sau cu o temporizare redusa iar treapta a doua este realizata cu o protectie maximala de curent,care reprezinta astfel o protectie de rezerva.

Protectiile maximale de curent se pot realiza, cu caracteristica de timp independenta sau dependenta.Protectia maximala de curent cu caracteristica independenta se realizeaza cu relee electromagnetice de curent RC si cu relee de timp RTp.

In figura, sunt reprezentate monofilar protectiile maximale de curent dintr-o

retea radiala,si treptele de temporizare cu care sunt lichidate defectele aparute pe diferitele linii;

Aceste trepte cresc de la consumatori spre sursa pentru ca un detect aparut pe una din linii,dc exemplu in K pe linia L-3,sa fie lichidat selectiv de protectiile 3 si 3’ ale liniei defecte,toate celalalte protectii prin care circula curentut de defect avand temporizari mai mari intrucat ta3< ta2, < ta1 , fiecaretemporizare crescand spre sursa cu o treapta ∆t.In acest mod,fiecare protectie poate actiona ca rezerva de la distanta in cazul unor defecte pe linia urmatoare,spre consumatori.

Protectia are dezavantajul ca tocmai in apropierea surselor,unde defectele sunt insotite de valori mai mari ale curentilor de scurtcircuit rezulta temporizari mare.

Valoarea treptei de temporizare ∆t nu poate fi redusa sub o anumita

limita,intrucat pentru a exclude actionari nesclective(cand la un defect pe o linie

actioneaza mai devreme protectie liniei vecine spre sursa)este necesara relatia:

∆t=tint r+2ter+trez’

In care : tintr - este timpul propriu al intrerupatorului ;

2ter-dublul erorii unui releu de timp(se adopta dublul erorii unui releu de timp considerand ipoteza cea mai avantajoasa,in care releul de timp de pe linia defecta ar avea o eroare de un semn-actionand mai tarziu decat este stabilit prin reglajul sau,iar releul de timp de pe linia defecta ar avea o eroare de semn opus-actionand mai devreme decat este stabilit)

t r e z - un t imp de rezerva .Practic,rezulta valoarea minima ∆t =0,5...0,6 s.Pentru a inlatura in buna parte dezavantajul mentionat,protectia maximala (releele 1’,1”,2’,2”,3',3")se combina cu sectionarea rapida; in zonele de actionare ale sectionarilor,(releele 1,2,3),delimitate de punctele A,B,C, defectele sunt lichidate rapid,iar in zonele moarte-cu temporizarile t"3,t”2, t”1,crescatoare in trepte.

Curentul de pornire al protectiei maximale se determine cu relatia:

in care :ksig=

1,15...1,25; krev=0,85

I sa r c max —curentul maxim de sarcina al liniei protejate.

Pentru curentul de pornire al releului rezulta

unde ksch= este coeficientul de schema definit ca raportul dintre curentul prin

bobina releului si curentul din secundarul transtormatorului de curent.La liniile in cablu supuse suprasarcinilor periculoase se prevede

impotriva suprasarcinilor o protectie maximala de curent

temporizata,actionand la semnalizare,cu exceptia statiilor fara personal permanent de deservire,unde actioneaza la declansare.

PROTECTIA MAXIMALA CU CARACTERISTICA DEPENDENTA

Aceasta protectie se realizeaza cu relee de inductie RTpC.Ansamblul

pro t ec t i i l o r une i r e t e l e r ad i a l e r ep rezen t a t monof i l a r s i va r i a t i a temporizarilor in functie de distanta la care apare defectul sunt prezentate in figura urmatoare :

La un detect in K1,protectia 3 trebuie sa actioneze,ca rezerva,cu o treapta de timp mai tarziu decat protectia 4,deci cu relatia :ta3(K1)=ta4=∆t.

Pe masura ce defectul s-ar deplasa din K1, in K2,curentul de defect creste si deci timpul de actionare at protectiei 3 scade pe portiunea dependenta a caracteristicii,ceea ce face ca in diagrama b) sa rezulte o micsorare a temporizarii pe masura ce scade distanta 1 dintre defect si sursa.

La un detect in K2,protectia 2 este reglata sa actioneze cu relatia

ta2(K2)=ta3(K3)=∆t ,

timpul de actionare al protectiei scazand apoi la ta2(K2)la un defect in K3-In mod analog

se determina temporizarile pana la defecte in K4.

Datorita portiunilor dependente ale caracteristicilor,pe liniile apropiate de sursa defectele sunt lichidate cu temporizari mai mici decat in cazul protectiilor maximale cu caracteristica independenta.

Curentii de pornire pentru elementele de inductie(care asigura, sectionarea netemporizata) ale releelor RTpC se determine cu relatiile

iar pentru elementul electromagnetic al acestor relee(care asigura sectionarea netemporizata)-cu:

determinand apoi Ipr:

In diagrama b) au fost reprezentate si portiunile in care actioneaza rapid elementul de sectionare al releelor R T pC.

Protectiile maximale cu caracteristica dependenta nu au insa decat o utilizare restransa,deoarece sunt mai complicate decat cele cu caracteristica independenta,iar valoarea curentului de scurtcircuit depinde de regimul de func t ionare a l s i s temulu i ,p recum s i va loarea rez i s ten te i de t recere ( la defectele prin arc) si deci timpul de eliminare a unui defect dintr-un anumit punct se modifica in functie de factorii indicati.

De aceea,in cele mai multe cazuri se folosesc protectii maximale cu caracteristica independenta.

SCHEME TRIFILARE ALE PROTECTIEI MAXIMALE

Protectia maximala de curent poate fi realizata in variantele :cu trei transformatoare de curent si trei relee (a),cu doua transformatoare de curent si trei relee (b),cu doua transformatoare de curent si cu doua relee(c) si cu doua transformatoare si un releu(d)

Asa cum s-a mentionat si la sectionarea de curent in retele cu curenti mici de punere la pamant,punerile la pamant monofazate nu necesita de regula, actionarea, protectiei la declansare,iar retelele cu curenti mari de p u n e r e l a p a m a n t s u n t p r e v a z u t e c u p r o t e c t i i s p e c i a l e i m p o t r i v a scurtcircuitelor monofazate,este indicat ca protectia maximala de curent sa fie instalata pe doua dintre faze,pentru a actiona la scurtcIrcuitele politazate si la duble puneri la pamant.

Singurul avantaj al schemei din fig.(a) in raport cu cea din fig. (c) consta in sensibilitatea de doua ori mai ridicata la anumite scurtcircuite bifazate exterioare,dupa transtormatoare cu conexiuniY/∆;daca in asemenea cazuri nu se veritica coeficientul de sensibilitate pentru schema din fig.(c),atunci se prefera schema din fig.(b)care asigura aceeasi sensibilitate ca, si schema din fig.(a),insa necesita un transformator de curent mai putin.

Intr-adevar prin releul 3 din fig.(b) va circula un curent a carui valoare(in absenta defectelor la pamant deci cand componenta de secventa homopolara I0=O) este data de :

deci un curent proportional cu curentul din faza fara transformator de curent. In

cazul schemei din fig. (d),curentul I,care circula prin releu este egal cu

diferenta curentilor din cele doua faze si deci

Datorita acestui fapt,coeficientul de sensibilitate,calculat cu curentul de scurtcircuit

bifazat,va depinde de perechea de faze intre care apare defectul;in plus,la anumite scurtcircuite

exterioare bifazate dupa transformatoare cu conexiuni Y/∆ ,schema din fig. (d) nu

actioneaza,curentul prin releu fiind teoretic nul.

De aceea,cea mai larga folosire o are schema din fig.( c) cu montarea

transformatoarelor de curent pe aceleasi doua faze in intreaga retea,din considerente analoge cu

cele expuse la sectionarea netemporizata pentru sectionarile de curent.Cand sensibilitatea la

defecte bifazate dupa transtormatoare cu conexiuni Y/∆ nu este satisfacuta,se foloseste varianta

din fig.(b) ;la linii pana la 10 kV,care nu alimenteaza transformatoare cu conexiuni

Y/∆ si la care sensibilitatea este asigurata pentru toate cazurile de scurtcircuite bifazate,se

poate folosi varianta din fig.(d)(in acest caz la calculul curentului de pornire al releului se

tine seama de faptul ca Ksch= ).

Varianta din fig.(a) este cea mai scumpa,necesitand pe fiecare linie trei transtormatoare de

curent si trei relee.Ea ar putea fi utilizata in retelele cu

curenti mici de punere la pamant atunci cand se considera necesar ca la

duble puneri la pamant aparute pe linii diferite sa fie in toate cazurile deconectata linia dinspre consumatori(si nu numai in o parte din cazuri,cum rezulta la schemele cu doua transformatoare de curent si doua relee),intrucat in acest caz act ioneaza protect i i le ambelor l ini i in orice variante ale defectului mentionat , iar pentru linia spre consumatori,temporizarea este mai mica.In varianta din fig.(b) prin al treilea releu nu mai circula,in cazul defectelor la pamant,un curent proportional cu cel din faza fara releu,intrucat

Pentru coeficientii de sensibilitate ai protectiilor maximale de curent se prevad valorile :

Ksens I> 1,5 pentru detecte pe linia protejataKsens II> 1,2 pentru defecte pe elementul urmator spre consumatori.

Cand nu poate fii obtinuta valoarea Ksens II cu niciuna din variantele mentionate de realizare, a schemelor trifiliare ale protectiei maximale,se prevad protectii cu filtre de secventa inversa a curentului.

Din aceasta categorie face parte protectia cu releu-filtru de curent de componenta simetrica inversa WC-2a,elaborat ICEMENERG.Acest releu este sensibil si la dublele puneri la pamant,care sunt insotite de curenti de defect mai mici decat in cazul scurtcircuitelor bifazate,datorita faptului ca intervin si rezistentele de trecere dintre conductorii liniei si pamant in cele doua puncte de defect.

8.5 PROTECTIILE LINIILOR RADIALE IMPOTRIVA DEFECTELOR MONOFAZATE LA PAMANT

8.5.1. PROTECTIA LINIILOR DIN RETELE CU CURENTI MICI DE PUNERE LA PAMANT

Aceste linii fac parte din retele de 2.. .70 kV,care functioneaza cu neutrul izolat sau legat la pamant prin bobina de stingere.Valoarea curentului de punere la pamant depinde de capacitatea retelei de la tensiunea respectiva(formata din liniile legate galvanic)in raport cu pamantul,care la randul ei depinde in principal de lungimea totala a liniilor din retea,de tensiunea retelei si de constructia aeriana sau in cablu a retelei. Valorile curentilor de punere la pamant pot fi determinate aproximativ pentru retelele aeriene cu relatia :

iar pentru retelele de cabluri cu relatia:

cu U in kV si I in km.

Normativele prevad ca in toate statiile de transformare si punctele de

alimentare sa existe o protectie neselectiva impotriva punerilor la pamant

monofazate pe fiecare sectie sau sistem de bare care poate functiona independent .

Aceasta protectie actioneaza la semnalizare si se poate realiza in mai multe variante :

a) cu un releu maximal de tensiune care controleaza tensiunea de deplasare a neutrului retelei ;

b) cu trei relee minimale de tensiune care controleaza tensiunile celor trei faze ;c) cu un releu maximal de tensiune homopolara , alimentat de bobinajul in

triunghi deschis al unui transformator de tensiune instalat pe barele colectoare.

Intrucat protectia actioneaza la orice punere la pamant monofazata aparuta in reteaua legata galvanic cu barele colectoare respective ,pentru determinarea liniei defecte este necesar ca personalul de tura,avertizat de semnalizarea trimisa de protectie , sa deconecteze fiecare linie succesiv –pe duarata scurta- linia defecta fiind cea a carei deconectare provoaca intreruperea semnalizarii.

Acest procedeu nu mai poate fi folosit in cazul in care liniile alimenteaza

consumatori care nu admit intreruperi ale alimentarii.De aceea , in statiile cu

asemenea consumatori si cu cel putin trei linii se prevad protectii selective care

detecteaza linia pe care s-a produs punerea la pamant monofazata.

Aceste protectii selective trebuie sa satisfaca totodata cerinte ridicate din

punct de vedere al sensibilitatii si sigurantei in functionare ,avand in vedere ca

valorile curentilor de defect sunt foarte mici, incomparabil mai mici decat curentii de

sarcina .

Protectiile selective actioneaza la semnalizare cu exceptia urmatoarelor cazuri , cand actioneaza la declansare : in cazul cand considerente de protectia muncii nu admit functionarea cu o punere la pamant si in cazul cand timpul de eliminare a defectului prin interventia personalului de exploatare depaseste timpul corespunzator stabilitatii termice a prizelor de pamant.

Solutiile folosite in prezent pentru protectiile selective sunt urmatoarele:

a)protectii maximale homopolare de curent ;

b)protectii directionale homopolare ;

c)protectii sensibile la continutul in armonici superioare in curentul homopolar ;

d)protectii de distanta

a)Protectii maximale homopolare de curent

Acestea se realizeaza cu TSH la liniile in cabluri si cu FCSH la liniile aeriene.Curentul de pornire al protectiei trebuie sa fie desensibilizat in raport cu curentul capacitiv Ic1, al liniei protejate , care circula prin locul de instalare al protectiei la detecte pe alte linii , pentru ca protectia sa nu actioneze gresit la defecte exterioare rezultand Ipp=(4...5)I c1 pentru protectiile netemporizate si Ipp=(1,5...2)Ic1 pentru protectiile temporizate .

Aceasta valoare a curentului de pornire asigura de obicei sidesensibilizarea in raport cu curentii de dezechilibru ai FCSH sau TSH.

pe de alta parte curentul de pornire at protectiei IPP trebuie sa satisfaca valoarea impusa pentru coeficientul de sensibilitate ksens definit astfel :

unde Iprot_l este curentul care circula prin protectia liniei defecte.

Considerand schema trifilara a unei retele formate din mai multe linii radiale alimentate, de la aceleasi bare colectoare ,rezulta ca in cazul unei puneri la pamant pe o linie curentul Iprot_l care circula prin protectia acesteia are expresia

Iprot_l=Ipam-ICL unde Ipam, este valoarea totala a curentului de defect ,egala cu suma curentilor capacitivi ai tuturor liniilor conectate la barele respective , inculsiv linia defecta

ICL,-curentul capacitiv al liniei defecteDin ultima relatie se constata ca valoarea curentului Iprot_l care circula prin

protectia liniel defecte , este egala cu suma curentilor capacitivi al celorlalte linii racordate la aceleasi bare colectoare.

Din ultimele doua relatii se obtine :

intrucat normativele prevad k sens>1,25 penru protectiile selective ale liniilor in cabluri si pentru protectiile selective ale liniilor aeriene din pentru linii relatia anterioara se obtin conditiile:

pentru linii de cabluri si:

pentru linii aeriene.

Considerand o protectie netemporizata , conditia de selectivitate impune valoarea minima : Ipp=4 ICL

si deci relatiile de mai sus devin:

5,14

_

III

CL

CLlprot

rezultand conditiile de asigurare simultana a selectivitatii si sensibilitatii:

pentru linii in cabluri si

la linii aeriene.In cazul unei statii cu numai cateva linii aceste conditii nu pot fi indeplinite ,

intrucat diferenta dintre suma curentilor capacitivi ai tuturor liniilor ,egala cu valoarea totala a curentului de defect Ipam si curentul capacitiv ICL al liniei defecte nu poate fi atat de mare in cazul respectiv . Ca

urmare, protectia maximala de curent nu poate fi utilizata in asemenea cazuri .

Pentru protectiile temporizate , conditia de selectivitate impune o valoare mai redusa a curentului de pornire ,respectiv:

si asigurarea simultana a conditillor de selectivitate si sensibilitate conduce la relatii necesare de forma :

pentru linii in cabluri,

si pentru linii aeriene.

Conditiile mentionate limiteaza utilizarea protectiilor maximale homopolare numai la linii care satisfac relatiile impure raportului dintre curentul total de defect si curentul capacitiv al liniei . Acest raport se modifica in sens nefavorabil in cazul functionarii retelei radiale cu o linie deconectata intrucat se micsoreaza valoarea Ipam .

b)Protectii directionale homopolare

Protectiile directionale homopolare sunt specifice liniilor din retelele buclate , dar sunt utilizate si pentru linii radiale ,intrucat permit asigurarea unei sensibilitati sporite si inlatura astfel dificulatatile expuse la protectiile maximale homopolare.

Folosirea, protectiilor directionale homopolare se bazeaza pe modificarea defazajului dintre curentul homopolar si tensiunea homopolara, in cazul unui defect monofazat pe linia protejata si in cazul unui defect monofazat exterior.

Protectiile directionale homopolare ale liniilor impotriva punerilor la pamant monofazate se realizeaza cu relee directionale, alimentarea bobinelor acestor relee este prezentata mai jos,bobina de tensiune este alimentata, cu o tensiune proportionala cu componenta de secventa homopolara a tensiunii , obtinuta de la secundarul in triunghi deschis al unui transformator de tensiune instalat pe bare ,iar bobina de curent este alimentata de la FCSH montat pe lime — cu un curent

proportional cu componenta de secventa homopolara a curentului.

La o punere la pamant monofazata pe linii din retele cu neutru izolat curentul homopolar al liniei defecte este defazat in urma cu 90º in raport cu tensiunea homopolara , in timp ce curentul homopolar pe liniile sanatoase avand un sans conventional opus sensului curentului homopolar al liniei defecte fiind in opozitie de faze cu acesta, este defazat cu 90º inaintea tensiunii homopoalare .Datorita acestui faptpe liniile din retelele cu neutrul izolat se folosesc relee directionale care au cuplul de rotatie:

aceste relee asigura o sensibilitate maxima, respectiv o valoare absolut maxima a cuplului Crot pentru

valorile mentionate anterior φ= 90º si

φ= -90º ,semnul cuplului find opus in cele doua cazuri ,ceea ce asigura functionarea selectiva la

defecte pe linie si la defecte externe.

In retelele cu neutrul compensat prin bobina de stingere nu poate avea loc o compensare perfecta ,intrucat bobina de stingere are si o anumita rezistenta ,existand de asemenea pierderi active prin izolatie ; ca urmare ,in cazul unei puneri la pamant monofazate pe o linie ,prin punctul de defect va circula un

curent rezidual practic in faza cu tensiunea homopolara .

Datorita acestui fapt , in retelele cu neutru izolat –spre deosebire de retelele cu neutru

izolat – se folosesc pentru protectia liniilor impotriva punerilor la pamant monofazate relee

directionale la care cuplul de rotatie este :

deci valoarca cuplului este maxima pentru φ=0º.

c)Protectii sensibile la continutul in armonici superioare in curentul homopolar

In cazul unei puneri la pamant ,curentul de defect are un continut important de armonici impare

, datorita functionarii saturate a transformatoarelor din retea si arcului electric din punctul

defectului.

Ca si la protectiile maximale de curent homopolar pe linia defecta are o valoare mai mare decat cea a curentilor care circula prin liniile sanatoase ,rezultand din insumarea acestor curenti ; ca urmare , curentii de armonici superioare din linia defecta au valori mai mari decat curentii de armonici superioare din liniile sanatoase .Pe baza acestul fapt au fost elaborate indicatoare selective de puneri la pamant(ISP) si relee de protectie selective impotriva punerilor la pamant(RPP) in retele cu neutrul izolat sau compensat . Aceste aparate compara nivelul armonicilor superioare din curentii homopolari ai tuturor

linii lor, selectand l inia defecta dupa continutul cel mai r idicat de armonici

superioare.

Din punctul de vedere al selectivitatii, aparatele mentionate actioneaza corect in statiile cu cel putin trei linii radiale , dar din punctul de vedere al sensibilitatii actioneaza corect in retelele in care curentul de punere la pamant al intregii retele are cel putin valoarea 15 A.

Indicatorul selectiv de puneri la pamant(ISP) este prevazut cu un comutator cu 18 pozitii manevrat manual , care permite alimentarea succesiva de la TSH sau FCSH instalate pe diferitele linii , selectarea liniei defecte rezultand prin indicatia maxima a apratului de masurat conectat la iesirea filtrului de armonici superioare.

Releul de protectie selectiva impotriva punerilor la pamant (RPP) este format din cinci module , fiecare continand un filtru de armonici superioare un element comparator de ampli tudini , un ampli t icator s i un releu de iesire ;alimentarea RPP poate fi facuta de la TSH sau FCSH .

Fiind forrmat din cinci module ,un RPP poate controla 5 linii.In cazul statiilor cu mal multe linii se instaleaza mai multe relee RPP ,conectate intre ele in mod corespunzator.

d)Protectii de distanta

In retelele complexe care au noduri cu alimentare din mai mult de doua directii , precum si in retelele buclate cu mai multe surse de alimentare , selectivitatea nu mai poate fi asigurata numai pe baza directionalizarii si temporizarii , cum era posibil pentru protectiile temporizate

din liniile cu alimentare bilaterala ; pe de alta parte in asemenea retele nu mai sunt suficiente nici protectiile rapide din categoria sectionarilor, a caror selectivitate este obtinuta prin desensibilizarea in raport cu curentul de defect la capatul zonei si prin directionalizare ,intrucat acestea au zone moarte si nu asigura protectia de rezerva a elementelor vecine.

PROTECTIA LINIILOR DIN RETELELE CU CURENTI MARI DE PUNERE LA PAMANT

In aceste retele –care la noi in tara si in alte tari sunt retelele de 110 kV si mai mult,datorita legarii la pamant directe a neutrului –o punere la pamant reprezinta un scurtcircuit monofazat,curentul de defect fiind de acelasi ordin de marime cu cel de scurtcircuit trifazat. De aceea toate liniile se prevad cu protectii impotriva scurtcircuitelormonofazate ,cu actionare la declansare, realizate pe baza componentei de secventa homopolara a curentului.Daca protectia maximala de curent ar fi realizata in varianta (a) , ea ar sesiza si scurtcircuitele monofazate . Nu se utilizeaza insa protectia maximala impotriva defectelor polifazate si in calitate de protectie impotriva defectelor monofazate –cea ce face ca nici varianta schemei din fig(a) sa nu fie utilizata –deoarece acesta solutie ar avea doua dezavantaje importante:

a) timpi de actionare mari deoarece temporizarile sunt calculate in raport cu toate elementele incepand de la ultimul consumator deci nu numai in raport cu cele legate galvanic de lilnia protejata cum este necesar in cazul protectiilor impotriva scurtcircuitelor monofazate ;

b) sensibilitate relativ redusa ,intrucat curentul de pornire este desensibilizat in raport cu curentul de sarcina maxima al liniei . De aceea liniile de 110kV si mai mult se prevad cu protectii speciale impotriva scurtcircuitelor monofazate .

Cand pe aceste linii sunt instalate protectii de distanta –cele mai raspandite protectii la tensiunile mentionate –acestea asigura si protectia impotriva scurtcircuitelor monofazate, intrucat la noi in tara , ca si in multe alte tari ,se utilizeaza protectii de distanta care actioneaza atata la scurtcircuitele monofazate cat si la cele polifazate .De aceea , o alta protectie impotriva scurtcircuitelor monofazate ar fi numai o protectie de rezerva. La liniile radiale care nu sunt prevazute cu protectii de distanta (linii terminale alimentand o statie de transformare de la care nu mai pleaca alte linii ), protectia impotriva scurtcircuitelor monofazate se realizeaza cu relee de curent alimentate cu componenta de secventa homopolara a curentului. Intrucat in retelele considerate scurtcircuitele monofazate nu sunt alimentate numai din directia surselor ,ci si prin neutrele legate direct la pamant ale transformatoarelor dinspre consumatori ,pentru selectivitate poate fi necesara directionalizarea protectiei ,daca la un scurtcircuit monofazat pe o linie vecina spre surse curentul de defect circuland prin neutrele legate la pamant ale tranformatoarelor din statia terminala si prin linia protejata are o valore superioara valorii de pornire a protectiei instalata pe aceasta pe aceasta linie impotriva defectelor monofazate si deci poate provoca actionari neselective; in caz contrar , nu este necesara directionalizarea. Protectiile impotriva scurtcircuitelor monofazate pe liniile radiale care nu sunt prevazute cu protectii de distanta se realizeaza ca sectionari hompolare si ca protectii maximale homopolare. Curentul de pornire Ipp1 al sectionarilor homopolare netemporizate se determina cu relatia:

Ipp1=Ksig Ipam calc K=Ksig 3Ih calc K

unde: Ksig=1,2...1,3;

Ipam calc K=3Ih calc K este curentul in raport cu care se desnsibilizeaza protectia liniei, corespunzator unui defect in K, la capatul opus celui la care este instalata protectia in conditiile care conduc la valoarea maxima a acestui curent. Pentru determinare valorii maxime Ih calc K ,trebuie sa se stabileasca daca aceasta apare la un scurtcircuit monofazat sau la un scurtcircuit bifazat la pamant. In cazul unui scurtcircuit monofazat rezulta:

considerand cu aproximatie rezulta:

In cazul unui scurtcircuit bifazat la pamant se poate arata ca:

.

Deci ,ceea ce arata ca daca la schemele de calcul ale impedantelor

directe si homopolare, transfigurate si reduse in raport cu punctul de defect K; a rezultat

iar in relatia de calcul a Ipp1 trebuie considerat Ipam calc K la un scurtcicuit bifazat la pamant in K.

In cazul cand a rezultat:

atunci se ia valoarea Ipam calc K corespunzatoare unui scurtcircuit monofazat in K.

Daca sectionarea homopolara netemporizata nu este directionalizata ,trebuie verificata desensibilizarea curentului de pornire al sectionarii netemporizate si in raport cu curentul care circula prin linia protejata in sens invers, la defecte la pamant pe o linie vecina spre surse. Daca linia protejata alimenteaza transformatoare atunci trebuie verificata desensibilizarea curentului de pornire al sectionarii rapide homopolare i raport cu curentul de soc de magnetizare. Curentul de pornire Ipp1 al sectionarilor homopolare temporizate se desensibilizeaza in raport cu curentul de pornire al sectionarii homopolare rapidede pe linia urmatoare spre consumatori.Pentru protectia maximala homopolara curentul de pornire se determina din conditia desensibilizarii in raport cu curentul de dezechilibru raportat la primar Idez stat p al FSH in cazul unui scurtcircuit exterior trifazat ,cu o relatie de forma :

Ipp1=KsigKaper Idez stat p

unde: Ksig=1.25;

Kaper=1...2 in functie de temporizarea protectiei maximale si de prezenta sau absenta accelerarii acesteia dupa actionarea dispozitivului de RAR. In practica rezulta pentru curentul de pornire al protectiei o valoare cuprinsa intre 40% si 60% din curentul nominal al liniei protejate. Temporizarea protectiei maximale homopolare se stabileste in trepte crescatoare dinspre consumatori spre sursa , insa considerand numai elementele legate galvanic de linia protejata ,intrucat protectia nu actioneaza la defecte monofazate in retelele cuplate magnetic cu linia . Datorita acestui fapt ,temporizarea protectiei maximale homopolare rezulta sensibil mai mica decat a protectiei maximale de curent a aceleiasi linii impotriva scurtcircuitelor intre faze.