36

Capitolul

PROTECIA LINIILOR DIN REELELE RADIALE CU ALIMENTARE DE LA UN CAPT

7.1. Defecte posibile i protecii prevzute

7.1.1. Defecte i regimuri anormale de funcionare Defectele ce apar pe liniile electrice de transport n majoritatea cazurilor, nu duc la

deteriorri de mare amploare, dar efectele lor asupra funcionrii sistemului energetic pot fi deosebit de grave: pierderea stabilitii sistemului, ntreruperea n alimentare cu energie electric a consumatorilor. n comparaie cu alte elemente ale sistemului electroenergetic, n reelele electrice au loc cel mai mare numr de defecte (avarii), dintre acestea, cele mai frecvente fiind scurtcircuitele, care pot fi nete sau prin arc electric. Ele pot fi scurtcircuite polifazate (trifazate, bifazate sau bifazate la pmnt), cnd este strpuns izolaia dintre trei sau dou faze i scurtcircuite monofazate (n reelele cu cureni mari de punere la pmnt), cnd este strpuns izolaia dintre o faz i pmnt. n cazul scurtcircuitelor, n special al celor polifazate, curenii iau valori foarte mari, n comparaie cu cele nominale, provocnd n instalaii importante efecte electrodinamice i termice, precum i scderi sensibile ale tensiunilor n zona defectului sau n zonele nvecinate, pn la pierderea stabilitii sistemului electric.

n reelele cu cureni mici de punere la pmnt (avnd punctele neutre ale transformatoarelor fie izolate fa de pmnt, fie legate la pmnt prin bobine de stingere, iar neutrele generatoarelor sunt izolate) strpungerea izolaiei dintre o faz i pmnt este nsoit de scurgerea unor cureni mici, impedanele din circuit avnd valori mari. Acele defecte reprezint simpla respectiv dubla punere la pmnt (punerea la pmnt n puncte pe dou plecri i faze diferite). n general, simpla punere la pmnt provoac creterea tensiunii pe fazele sntoase n raport cu pmntul i strpungerea izolaiei, devenind dubl punere la pmnt.

Un regim anormal ce poate apare n reelele electrice este ntreruperea unei faze, funcionarea n dou faze timp ndelungat perturbnd sensibil liniile de telecomunicaii vecine.

n cazul liniilor electrice subterane (liniile n cablu) pot aprea suprasarcini periculoase.

Schema echivalent a unei linii Schema unei linii este dat n fig.7.1. Cderea de tensiune ntre dou capete A i B ale unei

linii se poate scrie pentru fiecare faz: RBnRAnR UUU -=D ,

SBnSAnS UUU -=D , (7.1)

TBnTAnT UUU -=D , sau punnd sub form matricial:

[ ]

D

DD

=D

T

S

R

UUU

U (7.2)

A BRSTn

RSTn

Fig.7.1. Linie trifazat

37

Utiliznd componentele simetrice (ale lui Fortescue) se poate scrie: [ ] [ ][ ]FUFU D=D , (7.3)

cu: [ ]

=

11111

2

2

aaaaF , unde

0120jaa = ,

i [ ]

D

D

D

=D

h

i

d

F

UUU

U .

dac conductoarele liniei sunt transpuse sau dispuse simetric, se obine: ddd IZU =D , iii IZU =D , hhh IZU =D , (7.4)

deci: [ ] [ ]

=D

hh

ii

dd

IZIZIZ

FU , (7.5)

dar, pentru elemente pasive cum sunt liniile, , deci:

( )h

dhh

i

d

d

hh

id

dd

hh

ii

dd

IZZI

II

ZIZIZIZ

IZIZIZ

-+

=

=

00

Deci:

[ ] [ ] [ ]( )

-+=D h

dh

Fd IZZ

FIZFU 00

][ ,

[ ] [ ] ( )

-+=D

111

hdhfd IZZIZU , (7.6)

adic: ( )( )( ) .

,,

hdhTdT

hdhSdS

hdhRdR

IZZIZUIZZIZUIZZIZU

-+=D

-+=D-+=D

(7.7)

Aceste ecuaii conduc la schema echivalent din fig.7.2., dac se noteaz: .3 hTSRn IIIII =++= (7.8)

Trebuie remarcat c aceast reprezentare nu se aplic dac pe linie intervine, pentru rotirea fazelor de exemplu, un transformator cu conexiunea Y0 / D. n fig.7.2., capacitile sunt repartizate la cele dou capete ale liniei.

38

R

S

T

n

IT

IS

IR

Cd-Ch/6

Ch/2 Ch/2 Ch/2 Ch/2 Ch/2 Ch/2

Cd-Ch/6

Zd

Zd

Zd

Zh-Zd/3

R

S

T

n

Fig. 7.2. Schema echivalent a unei linii trifazate

Capacitatea ntre faze este:

( )hdLL CCC -= 6/1 (7.9) iar capacitatea ntre faze i pmnt: 2/hLP CC = , Cd fiind capacitatea homopolar, cu alte cuvinte capacitatea total a celor trei conductoare, considerate unite, n raport cu pmntul.

n reelele aeriene de nalt tensiune, impedana homopolar depinde de dispoziia conductoarelor, de prezena conductorului de gard, de rezistivitatea solului, etc. i este:

dh ZZ )5,3...2(= pentru linii simple i

dh ZZ )5,5...3(= pentru linii duble (linii care funcioneaz n paralel). n relaiile de mai sus, valorile inferioare se refer la linii cu conductoare de protecie din

metale cu rezistivitatea redus, iar valorile superioare se refer la linii aeriene fr conductoare de protecie.

Pentru linii n cabluri (trifazate) se poate adopta: )0()0( )6,4...5,3( dh ZZ = (7.10)

Deseori se poate aproxima c i ntre reactanele homopolare i cele de secven direct exist acelai raport ca i ntre impedanele corespunztoare.

7.1.3. Cureni de scurtcircuit

7.1.3.1. Particularitile calculului curenilor de scurtcircuit pentru proiectarea proteciei prin relee

Pentru calculul curenilor de pornire a proteciilor de curent rapide sunt necesare valorile curenilor de scurtcircuit la t = 0 (valorile supratranzitorii), iar pentru verificarea sensibilitii proteciilor maximale de curent temporizate sunt necesare valorile staionare ale curenilor de scurtcircuit.

Proteciile rapide clasice, acioneaz cu un timp propriu de 0,1 s, ceea ce permite ca n calculul curenilor de scurtcircuit s se introduc n unele cazuri simplificri suplimentare pe lng cele admise obinuit n cadrul metodelor practice de calcul. Astfel:

punerea n paralel a tuturor surselor care alimenteaz defectul (indiferent de tipul generatoarelor) ntruct pe durata de 0,1 s nu se poate manifesta amortizarea diferit a componentei tranzitorii a curentului de scurtcircuit;

39

calculul curenilor de pornire al proteciilor rapide se va face funcie de valoarea supratranzitorie I a componentei periodice de defect, nefiind sensibil influenat de componenta aperiodic a curentului de scurtcircuit;

se neglijeaz contribuia motoarelor electrice ale consumatorilor la valoarea curenilor de scurtcircuit.

Aceste simplificri nu se admit n cazul calculelor reglajelor proteciei de pe liniile lungi i puternic ncrcate, care sunt protecii foarte rapide.

n general sunt necesare pentru reglajul proteciilor valorile maxime i minime ale curentului de scurtcircuit la defectele aprute la limita zonei protejate. Aceste valori depind de tipul scurtcircuitului considerat, dar i de regimul existent n sistemul electric naintea apariiei defectului menionat.

De precizat c, pentru proiectarea i verificarea performanelor proteciilor trebuie determinate regimurile dinaintea defectului care conduc la valori maxime respectiv minime ale curentului de scurtcircuit prin elementul protejat i nu regimurile maxime sau minime ale sistemului electric n ansamblu.

7.1.3.2. Calculul curenilor de scurtcircuit De obicei calculul se efectueaz n uniti relative, iar n cazul scurtcircuitelor nesimetrice se

folosete metoda componentelor simetrice, la baza creia st faptul c orice sistem trifazat nesimetric de mrimi (tensiuni, cureni, fluxuri, etc.) poate fi descompus n trei sisteme simetrice de mrimi, aceast descompunere fiind totdeauna posibil i totodat univoc. Cele trei sisteme simetrice de mrimi sunt sistemul de secven direct, invers i sistemul de secven homopolar.

ntr-o reea radial, ca de exemplu cea reprezentat n fig.7.3, curentul de defect, n cazul unui scurtcircuit n K la distana 1 de captul A, este dat pentru diferite tipuri de defecte prin relaiile din tabelul 7.1., presupunnd c rezistena arcului de la locul de defect este nul.

Tabelul 7.1. Valorile curenilor de scurtcircuit

Defect Id IR IS IT IN Trifazat

3F (RST)

d

f

ZU

d

f

ZU

RIa2

aIR

0

Bifazat 2F

(ST) id

f

ZZU+

0

- IS 0

Bifazat la pmnt

2FN (STN) hi

hid

f

ZZZZ

Z

U

++

0

( )

hi

hid

f

hi

hi

ZZZZZ

U

ZZZZ

+

+

-

3

1 2

( )

hi

hid

f

hi

hi

ZZZZ

Z

U

ZZZZ

+

+

-

3

1 2

TS II +

Monofazat FN

(RN)

UZ Z Z

f

d i h+ +

hid

f

ZZZU

++

3

0 0 RI

40

A lK

B D

C

E

F

Fig. 7.3. Reea radial Calculele car au condus la rezultatele sistematizate n tabelul 7.1. sunt prezentate pe larg n

literatur. Pentru exemplificare se prezint un scurtcircuit 2FN (fig.7.4.a). n fig.7.4.b. se reprezint

sistemele simetrice ale curenilor din punctul defectului; n fig.7.4.c. sistemele simetrice ale tensiunilor n punctul defectului, n fig.7.4.d. diagrama fazorial a curenilor n punctul defectului, obinut prin nsumarea componentelor simetrice din fig.7.4.b, iar n fig.7.4.e. este reprezentat diagrama fazorial a tensiunilor n punctul defectului obinut prin nsumarea sistemelor simetrice din fig.7.4.c.

RST

(2F) (2F) (2F)

IKRIKS IKT

a.

IKSd

IKRd

IKTd UfR

b.UfR

UKRd

UKTd UKSd

c.

UKRi

UKSiUKTi

(2F)

IKRi

IKSi

IKTiIKRhIKShIKTh

IKT

IKS

(2F)

(2F)

d.

e.

UKRh

UKSh

UKThUKR

Fig. 7.4. Scurtcircuit 2FN

Expresiile prezentate n tabelul 7.1. permit s se deduc variaia curenilor de scurtcircuit IK pentru un defect situat la o distan l de un post, pentru c ( )Z Z ldl = 0 , unde Z(0) este impedana

lineic (n W / km), fig. 7.5. Valoarea curenilor de scurtcircuit IK depinde de valoarea impedanei din amonte, adic de puterea de scurtcircuit SK pe barele staiei A, care variaz urmrind configuraia reelei din amonte, numrul generatoarelor efectiv n serviciu etc. Aceast putere de scurtcircuit variaz n timpul duratei scurtcircuitului, urmrind variaiile impedanei interne a alternatoarelor. n practic, aceste variaii sunt mascate prin impedana liniilor existente ntre reeaua de distribuie i centralele electrice. Alegerea valorii atribuite impedanei generatoarelor depinde de rapiditatea releelor din schema de protecie.

Puterea de scurtcircuit este susceptibil de variaii ntre dou valori extreme care corespund sarcinii maxime i minime a reelei, ceea ce permite s se traseze corespunztor cte o curb de variaie a curentului de scurtcircuit n lungul liniei corespunztoare fiecrui regim (vezi fig.7.5.).

41

SK

A l

K

B

C

D

E

F

IK IKmax

IKmin

Fig.7.5. Cureni de scurtcircuit ntr-o reea radial

Modul de tratare a neutrului reelei influeneaz valoarea curenilor de scurtcircuit. Intr-

adevr, reeaua de secven homopolar apare ca n fig.7.6., n care Xh este reactana homopolar a liniei, XN este reactana de punere la pmnt a neutrului reelei, deci reactana homopolar total este X X Xth h N= + 3 . Rezult:

( )( )ht

hth CXj

CjjXZww

/1/

--

= (7.11)

3XN

Xh

wCh

Fig. 7.6. Reea homopolar nlocuind valoarea lui Zh din relaia (7.11) n expresiile curenilor de scurtcircuit cu punere

la pmnt din tabelul 7.1. rezult urmtoarele concluzii: a) Pentru o reea cu neutrul legat direct la pmnt, curentul de scurtcircuit monofazat este

mai mic dect curentul de scurtcircuit trifazat. Frecvena defectelor monofazate fiind ns net mai mare dect cea a defectelor trifazate, daunele datorate acestor tipuri de defecte pot s fie foarte importante. Acesta este unul din motivele care impun limitarea curenilor de punere la pmnt utiliznd o rezisten pe neutrul reelei.

b) n reelele cu neutrul pus la pmnt prin bobin de stingere, curentul de punere la pmnt este foarte mic i nu depinde practic de locul defectului.

c) n reelele cu neutrul izolat, exist un curent capacitiv n cazul unui defect monofazat, mic pentru reele aeriene, dar relativ mare pentru reele subterane.

7.1.4. Protecii prevzute Protecia liniilor radiale alimentate de la un singur capt se monteaz numai la captul

dinspre alimentare al liniei. I. Liniile aeriene de nalt tensiune din reelele cu neutrul legat la pmnt (linii de 110

KV) vor fi prevzute cu:

42

O protecie de baz mpotriva scurtcircuitelor monofazate i polifazate realizat printr-o protecie maximal de curent, temporizat, avnd o treapt rapid (secionare de curent) instantanee sau cu temporizare scurt, independent i o treapt cu temporizare invers dependent de curent sau independent. Protecia se va realiza cu elemente de curent pe dou sau pe trei faze i pe neutru i va avea elemente de timp separate pentru protecia mpotriva scurtcircuitelor polifazate respectiv pentru protecia mpotriva scurtcircuitelor monofazate.

O protecie de rezerv mpotriva scurtcircuitelor monofazate i polifazate ale liniei, realizat de obicei cu o protecie de curent similar cu cea de baz, dar de tip constructiv diferit. Se admite protecia de rezerv s nu fie prevzut cu secionare de curent.

II. Liniile aeriene de medie tensiune din reelele avnd neutrul legat la pmnt prin rezisten (de obicei linii n cablu) vor fi prevzute cu:

O protecie maximal de curent, trifazat, temporizat care va sesiza att scurtcircuitele polifazate, ct i scurtcircuitele monofazate. Se realizeaz cu una sau dou trepte, cu temporizare independent.

O protecie maximal de curent homopolar, temporizat mpotriva scurtcircuitelor monofazate, realizat cu dou trepte de curent i de timp.

Pe liniile n cablu de medie tensiune pe lng cele dou protecii menionate mai sus, se va prevedea i o protecie maximal de curent, pe o singur faz, mpotriva suprasarcinilor, care va comanda doar semnalizarea preventiv n cazul staiilor de transformare cu personal permanent, sau dac staia este fr personal, va comanda descrcarea automat a sarcinii sau declanarea liniei.

III. Liniile aeriene i n cablu de medie tensiune din reelele electrice avnd neutrul izolat fa de pmnt, sau legat la pmnt prin bobin de compensare vor fi prevzute cu:

O protecie maximal de curent, temporizat, mpotriva scurtcircuitelor ntre faze (cu sau fr punere la pmnt) i mpotriva dublelor punere la pmnt (puneri la pmnt pe dou faze diferite a dou linii ce pleac de pe aceleai bare colectoare). Se va monta pe dou faze (fazele R i T) i se va realiza cu una sau dou trepte, cu temporizare independent. Pentru asigurarea unei rapiditi n eliminarea defectelor, se recomand:

accelerarea funcionrii proteciei nainte de funcionarea RAR, prevederea unei trepte suplimentare (secionare de curent) instantanee sau cu

temporizare scurt, independent. O protecie maximal de curent de secven invers temporizat care asigur

sensibilitatea necesar la scurtcircuite bifazate i la duble puneri la pmnt. O protecie maximal de tensiune homopolar, temporizat se va prevedea n toate

staiile de transformare, pe fiecare secie sau sistem de bare. Ea va semnaliza neselectiv punerile simple la pmnt.

O protecie selectiv mpotriva punerilor la pmnt simple se va folosi ntotdeauna cnd natura consumatorilor alimentai prin linia respectiv nu permite aplicarea metodei deconectrilor succesive pentru defectarea liniei cu defect. Ca soluii pentru protecia selectiv se folosesc relee sensibile la coninutul de armonici superioare impare din curentul homopolar.

O protecie de suprasarcin pentru liniile n cablu similar cu protecia de suprasarcin prezentat la paragraful II.

43

7.2. Protecia maximal de curent temporizat a reelelor cu alimentare de la un capt

7.2.1. Principiul de realizare i elemente componente Dac o linie este format dintr-un singur tronson, este suficient o protecie maximal de

curent instantanee, care acioneaz la creterea curentului peste a anumit limit reglat. n cazul reelelor reale formate din mai multe tronsoane, fig.7.7, din motive de selectivitate se introduce temporizarea.

A

tt4

t3t2

t1

L6L5

L74

L4 L3L8

L9

L2 L1EDB C

32

5

6 1

Fig. 7.7. Diagrama de temporizare a proteciilor unui sector de reea radial Alegndu-se temporizrile astfel nct protecia din l s aibe timpul de acionare cel mai

scurt i pe msura apropierii de surs timpul de acionare s creasc, se obine diagrama de temporizare din fig.7.7. asigurndu-se o funcionare selectiv a proteciei.

Elementele principale ale proteciei maximale de curent temporizate sunt elementul de pornire i elementul de temporizare.

Elementul de pornire, un releul maximal de curent, servete pentru a asigura funcionarea proteciei numai la apariia defectului pentru care a fost prevzut.

Elementul de temporizare, un releu de timp, servete pentru crearea ntrzierii care asigur acionarea selectiv a proteciei. Dac protecia se realizeaz cu relee de curent cu caracteristica limitat dependent, protecia poate fi realizat numai cu relee de curent. Schema de principiu a proteciei maximale de curent temporizat este dat n fig. 7.8. n aceast figur s-au prevzut i releul intermediar i un releu de semnalizare nelipsite n orice schem de protecie.

SI

TC

BD

-

BC

+

1 I

+

2 T

-

3

+

-

4

+

-

Fig. 7.8. Schema principial monofilar pentru protecia maximal de curent temporizat

44

Se observ c, circuitul de comand al declanrii ntreruptorului se nchide prin contactele bloc ale acestuia, pentru a proteja de uzur contactele releului intermediar final, puterea de rupere a contactelor releelor fiind mai mic la deschiderea dect la nchiderea lor.

Tensiunile bateriilor de acumulatoare care se folosesc pentru alimentarea circuitelor operative, sunt de obicei 24, 110 sau 220 V.

7.2.2. Calculul reglajelor proteciei Calculul reglajelor proteciei maximale de curent temporizate include: calculul curentului de

pornire al proteciei, calculul curentului de pornire a releului, verificarea sensibilitii proteciei i stabilirea temporizrii acesteia.

La calculul curentului de pornire a proteciei Ipp se pornete de la considerentul c acesta trebuie s fie mai mare dect curentul de sarcin maxim, Is. max:

I Ipp s .max , (7.12) pentru ca protecia s nu acioneze n regim de sarcin maxim.

Dar mai mult, pentru a se evita deconectri ulterioare neselective sub influena curentului de sarcin maxim care apare n regimul imediat dup scurtcircuit din cauza autopornirii motoarelor alimentate din reea, trebuie ca:

max.. sprev II . (7.13) Se observ c la releele maximale condiia (5.13) include i condiia (7.12). Se poate scrie:

max.ssigrev IKI = , (7.14)

dar, ,. revpp

prev KI

I= unde: Ksig = 1,11,25 i

Krev = 0,80,9,

Deci: max.srev

sigpp IK

KI = . (7.15)

La releele primare curentul de pornire al releului Ipr este egal cu curentul de pornire al proteciei. n cazul releelor secundare, valorile analoge ale curenilor proteciei i ale releelor sunt diferite, din cauz c:

1) Pe de o parte curenii se modific trecnd prin transformatoare de curent cu raport de transformare nTC diferit de unu (Ipp se consider c trece prin primarul TC);

2) Pe de alt parte, schemele de conectare a releului la aceste TC influeneaz modificarea curenilor proteciei fa de cei ai releelor.

Introducnd coeficientul de schem:

secIIK rsch = , (7.16)

care ine seama de diferena dintre curenii din nfurrile releului Ir i curenii prin secundarul transformatorului de curent I sec , curenii de pornire i de revenire ai releului pot fi exprimai n funcie de curenii primari ai proteciei astfel:

;TC

ppschpr n

IKI =

TC

prevschrrev n

IKI .. = . (7.17)

Deci, curentul de pornire al releului secundar va fi:

TC

s

rev

schsigpr n

IK

KKI max.= , (7.18)

unde: n TC este raportul de transformare al TC; K sch = 1 dac releul este strbtut de curentul de faz ca n fig.7.9.a. n care caz curenii prin nfurrile releelor sunt: Ir1 = IsR; Ir2 = IsS; Ir3 = IsT, IsR, IsS, IsT fiind curenii din secundarele TC de pe cele trei faze. Ksch = 3 n cazul releului alimentat cu diferena curenilor de faz, fig.7.9.b.

45

TC

IsT

3

TC

R S TIpR IpS IpT

IsR IsT

IsR-IsT

b)

IsR

-IsT

IsR

0

c)

R S T

1 2 3I I I

a)

Fig.7.9. Conectarea RC la secundarul TC, a) i b); diagrama fazorial a curenilor prin releul

din fig. b, c)

Ceilali termeni din relaia (7.18) au aceeai semnificaie ca i termenii corespunztori din relaia (7.15).

Sensibilitatea proteciei maximale de curent se caracterizeaz prin coeficientul de sensibilitate definit prin relaia:

pp

scsens I

IK = , (7.19)

n care: Isc este curentul de scurtcircuit minim la sfritul zonei protejate, ce trece prin releu; Ipp este curentul de pornire al proteciei. Se admite: K sens 1,5.

Temporizarea proteciei maximale de curent temporizate se alege n trepte cresctoare de la consumator spre surs. Treptele de timp Dt, adic diferenele dintre timpul de declanare a dou ntreruptoare nseriate consecutiv, se aleg astfel nct s existe sigurana declanrii numai a ntreruptorului liniei defecte nu i a celui dinaintea acestuia (spre surs), deci astfel nct s se asigure selectivitatea:

ttt avl D+= max. (7.20) Valoarea treptei de timp Dt depinde de tipurile ntreruptoarelor instalate i ale dispozitivelor

lor de acionare, ct i de eroarea n stabilirea timpului de acionare, a proteciilor: deci: rezeea ttttt +++=D -+ (7.21) n care: Dt - este treapta de timp; ta - timpul de acionare al ntreruptorului liniei defecte, calculat din momentul aplicrii impulsului de curent n bobina de declanare a dispozitivului su de acionare, pn n momentul stingerii arcului ntre contactele sale, (ta = 0,050,3)s, te+ - timpul corespunztor erorii de timp pozitive n aprecierea temporizrii proteciei liniei defecte; te- - timpul corespunztor erorii de timp negativ n aprecierea temporizrii proteciei urmtoare, care are temporizarea cu Dt mai mare dect temporizarea proteciei liniei defecte; (pentru releele electromagnetice aceste erori sunt (0,11,5) s); t rez - timpul de rezerv. n practic, n funcie de calitatea releelor i a ntreruptoarelor folosite, treapta de timp a proteciei maximale temporizate se ia de (0,30,6)s. Funcionarea ealonat n timp a proteciei unui sector de reea se reprezint de obicei ntr-o diagram a timpilor de acionare ai proteciilor, ca cea din fig.7.7.

46

S-a considerat spre exemplificare c timpul de acionare al proteciei cu temporizare minim din D este de 0,1 s, iar treapta de timp este de 0,5 s, protecia fiind realizat cu relee cu caracteristica de temporizare independent. Conform celor de mai sus rezult:

;6,012 sttt =D+= (7.22) ;1,123 sttt =D+= .6,134 sttt =D+=

S-a presupus c: 25 tt i 26 tt . (7.23) Adic, la stabilirea temporizrilor se are n vedere cea mai mare temporizare a proteciilor

elementelor care pleac de pe bara de la captul liniei respective. Din diagram rezult i faptul c protecia maximal temporizat constituie o rezerv pentru proteciile din poriunea de reea din aval.

Dac sensibilitatea proteciei este insuficient (k sens < 1,4), schema din fig.7.8. poate fi completat cu un blocaj de tensiune minim (fig.7.8.a.) n care caz relaiile de reglaj devin:

nLrev

sigpp IK

KI

U= , (7.24)

min.regrev

sigpp UK

KU = , (7.25)

ppTC

schpr In

kI = , (7.26)

TT

pppr n

UU = , (7.27)

n care: Ksig, Krev, ksch, nTC au aceeai semnificaie i aceleai valori ca i n relaiile (7.15)(7.18); InL - este curentul nominal al liniei care se protejeaz; krev = 1,151,2; U regim = 0,9 UnL, (dac nu se dau alte precizri); iar nTT este raportul de transformare al transformatorului de tensiune TT. Temporizarea rmne aceeai, cea stabilit prin relaia (7.20).

Pentru aceast schem, rezult coeficientul de sensibilitate:

U

upp

scsens I

Ik min= , (7.28)

i evident: senssens kk U (7.29)

TT-

+

1 I 2 U< 3

+

-

+ +

-

Semnalizare

-

4 5T

u

u

Fig. 7.8.a. Schema principial monofilar pentru protecia maximal de curent cu blocaj de tensiune minim temporizat.

O alt cale de mrire a sensibilitii proteciei maximale de curent temporizate este utilizarea unei protecii de curent de secven invers temporizat. Cu alte cuvinte n schema din fig. 7.8. releul de curent 1 nu va mai fi alimentat din secundarul unui transformator de curent ci de la bornele de ieire ale unui filtru de curent de secven invers.

47

Regimul normal i cel de suprasarcin fiind n general regimuri simetrice (deci la care componenta de secven invers lipsete) evident c reglajul releului poate fi cobort (mai mic chiar dect curentul nominal) rezultnd astfel o protecie foarte sensibil. Desigur o astfel de soluie este mai costisitoare, iar necesitatea ei poate apare n special la protecia reelelor de medie tensiune unde uneori apar probleme legate de asigurarea sensibilitii proteciei.

7.2.3. Realizarea temporizrii Temporizarea, prevzut la o protecie din considerente de selectivitate, este asigurat prin

elementul de temporizare care poate fi realizat prin urmtoarele dispozitive: a) Amortizor (dash - pot) hidraulic sau pneumatic. Fora de acionare este exercitat de un

miez care cobornd eapeaz fluidul de reglare printr-o valv. b) Cu declanare. Un mecanism cu declanare (de exemplu de tip electromagnetic)

regleaz micarea orologiului care nchide sau deschide un contact dup un timp bine determinat. c) Motor de curent alternativ. Un motor sincron antreneaz un contact mobil. Pentru

reducerea timpilor de atingere a vitezei, n anumite realizri motorul se rotete continuu i un mecanism cupleaz la momentul potrivit braul care poart contactul mobil.

d) Motor de curent continuu. Pentru a obine o vitez constant, un dispozitiv limiteaz prin frecare deplasarea. Printr-un cuplaj electromagnetic se asigur deplasarea unei tije ce poart contactul mobil.

e) Contact cu mercur. Prin rsturnarea unui tub de sticl se oblig mercurul s treac dintr-o parte a tubului n alta printr-un orificiu foarte fin. Astfel mercurul umple lent cavitatea inferioar a tubului i stabilete conexiunea ntre contacte n timpul dorit.

f) Releu electromagnetic cu spir n scurtcircuit. O spir de cupru montat n scurtcircuit pe armtura unui releu electromagnetic stabilete o constant de timp pentru variaiile fluxului ceea ce temporizeaz acionarea. Aceast temporizare este funcie de rezistena spirei.

g) Condensatoare. n toate releele utilizate n curent continuu (relee alimentate prin puni redresoare, relee electronice, etc.) temporizarea se poate obine prin modificarea unei capaciti introdus n circuit. Constanta de timp se regleaz printr-o rezisten variabil n serie cu condensatorul respectiv.

7.2.4. Scheme principale restrnse Protecia maximal de curent poate fi realizat cu una din schemele din fig.7.10.

CB

Semnalizare+

1 I 2 I 3

+

I

+

-

4

+

5

+

-

6

+

T

RST

TC

BD

-

a)

48

CB

Semnalizare+

1 I 2 I 3

+

T

+

4 5

+

RST

TC

BD

-

+

--

b)

CBSemnalizare

+

1 I 2 3

+

T 4

+

RST

TC

BD

-

- -

4

+

c)

Fig. 7.10. Scheme principiale restrnse trifilare a) - Schema cu 3 relee i 3 TC conectate n stea complet; b) Schema cu 2 relee i 2 TC conectate n stea incomplet;

c) Schema cu 1 releu i 2 TC. Schema din fig.7.10.a. sesizeaz orice fel de scurtcircuit, dar necesit mult aparataj. Schema din fig.7.10.b. necesit mai puin aparataj sesiznd ns orice fel de scurtcircuit polifazat i scurtcircuitele monofazate de pe fazele prevzute cu TC. Se va prevedea n completare o protecie homopolar pentru a sesiza scurtcircuitele sau punerile la pmnt monofazate (n reelele cu cureni mici de punere la pmnt).

O schem mai economic este cea din fig.7.10.c. dar acesta prezint n plus dezavantajul unor sensibiliti diferite n funcie de natura defectului pentru c:

I I Ireleu sR sT= - .

7.2.5. Scheme principiale desfurate Urmrirea unei scheme de protecie complexe se face cu uurin pe o schem desfurat.

n aceste scheme se reprezint separat circuitele secundare i separat circuitele de curent operativ continuu respectiv alternativ. Circuitul primar de obicei nu se prezint. n schemele desfurate se pstreaz notaiile din schemele principiale restrnse trifazate. Spre exemplificare, n fig.7.11. se

49

prezint schemele desfurate ale proteciei maximale de curent temporizat cu conectarea releelor de curent i a TC n stea complet.

TCR TCS TCT

1RC 2RC 3RC

1 2 3 4 5 6 7 8

4RTp

1RC 2RC 3RC 4RTp

5RI

6RSBD

CB S

5RI 6RS

6RS

5RI7

84RTp

6

-

1RC

5

2RC

5

3RC5

Fa za R

Fa za S

Fa za T

Neu- trul

Circuit relee

RC i RT

Circuit relee RT,

RI i RS

Comand declanat

intr.

Circuit de

semnali - zare

Circuite Circuite de protecie Circuite de comand i semnalizare

secundare Circuite de curent operativ

Fig. 7.11. Schema principial desfurat pentru protecia din fig.5.10.a.

7.2.6. Avantaje dezavantaje Protecia maximal de curent temporizat prevzut n reelele cu alimentare de la un capt

prezint avantajul sensibilitii ridicate fa de defecte pe ntreaga linie protejat, mai mult chiar, ea poate constituit o protecie de rezerv la distan pentru tronsoanele din aval. Deci, o soluie simpl i economic. n plus, fiind realizat cu elemente simple i robuste prezint fiabilitate mare n funcionare. Dezavantajul principal al proteciei este temporizarea (impus din considerente de selectivitate) relativ mare n special pe tronsoanele din apropierea sursei n cazul n care reeaua are multe tronsoane. Din aceast cauz, deseori aceast protecie se combin cu o protecie rapid - protecia prin secionare de curent.

7.3. Protecia prin secionare de curent

7.3.1. Principiul de realizare i elemente componente Secionarea de curent, numit i protecie cu tiere de curent, este o protecie maximal de

curent rapid a crei acionare se bazeaz pe sesizarea variaiei curentului de scurtcircuit n lungul liniei protejate. Selectivitatea se asigur prin modul de reglare a curentului de pornire. Pentru a se evita acionri neselective se admite ca protecia prin secionare din l s nu sesizeze scurtcircuitele ce au loc pe barele B, fig. 7.12.

50

a.

stA

L1K1

stB1 2

KB K2

L2

l1 l2Isc

Ipp IKB

b.

Fig. 7.12. Variaia curentului de scurtcircuit n funcie de surs, pe o linie radial i alegerea curentului de pornire al proteciei prin secionare de curent.

Deci, protecia prin secionare din l se regleaz la valoarea:

KBsigpps IKI =1 , (7.30) unde:

5,1...2,1=sigK . n cazul general se spune: curentul de pornire al proteciei trebuie desensibilizat n raport cu

curentul de scurtcircuit la un defect aprut n regim maxim la captul dinspre consumatori al liniei protejate, deci se calculeaz cu relaia:

extscsigpps IKI .max.= , (7.31) n care, Isc.max.ext este curentul de scurtcircuit (valoarea supratranzitorie a componentei periodice) la captul zonei protejate la un defect trifazat n regim maxim; K sig = 1,21,3 cnd secionarea este realizat cu relee RC i K sig = 1,41,5, cnd este realizat cu relee RTpC. Curentul de pornire al releului: ( ) ppsschprs InTCkI /= .

Protecia prin secionare de curent sesizeaz deci rapid defectul cnd curentul depete valoarea de pornire. Din modul de stabilire a reglajelor (vezi fig.7.12) rezult o zon de acionare (notat cu l1 n fig.7.13) i o zon moart (de blocare) n care dac apar scurtcircuite acestea nu sunt sesizate de ctre protecie (notat cu l2). Fiind selectiv prin principiul de funcionare aceast protecie nu necesit temporizare. Fiind deci o protecie rapid, a primit denumirea de protecie prin secionare de curent (sau protecie maximal cu tiere de curent). Schema principial monofilar este dat n fig.7.13.

-

+

I

+

-

S

TC

+

Fig. 7.13. Schema principial monofilar a unei secionri de curent

51

7.3.2. Avantaje i dezavantaje Avantajele acionrii de curent sunt rapiditatea n funcionare i simplitatea schemei. Dezavantajele proteciei prin secionare sunt: nu protejeaz ntreaga linie (vezi fig.7.12) i

nu poate fi prevzut pe reele n care variaia curentului de scurtcircuit n lungul lor este mic, fig.7.14.a. i nici n reele n care regimul de funcionare variaz foarte mult, fig.7.14.b.; n ambele situaii rezultnd zone protejate prea mici (n raport cu lungimea liniei protejate) i deci montarea secionrii devine nerentabil.

a)

I

Ipp

b)

l1 l2

A B1

A B1

I

l1m

l1MRMax Rmin

Ipp

Fig.7.14. Variaia curentului de scurtcircuit n lungul liniei

7.3.3. Secionare de curent temporizat Secionare de curent temporizat este o protecie care se folosete n locul secionrii

rapide, atunci cnd aceasta nu protejeaz cel puin 20% din lungimea liniei pentru care a fost prevzut. Curentul de pornire se determin din condiii de sensibilizare n raport cu curentul de scurtcircuit exterior maxim Ik ext.max av la captul tronsonului din aval. De exemplu, presupunnd c pe linia format din dou tronsoane, n 1 este prevzut o secionare de curent temporizat, fig.7.15, iar n 2 o secionare de curent rapid.

Reglajul protecie din 1 va fi: I K Ipps sig Kc1 = max , (7.32)

a)

A

L1

B

1 2 Kc

L2

I

Ipps1 IKC

b)

C

IK

0

ts1ts2Dt tc=0,1s

c)

0

t

It

Fig. 7.15. Schema de principiu pentru calculul reglajelor proteciilor prin secionare de

curent temporizat a) Reeaua protejat; b) Variaia curentului de scurtcircuit n lungul liniei i valoarea

curentului de pornire; c) Caracteristica de temporizare

52

ttt ss D+= 21 , (7.33)

unde: Ksig > 1 S-a considerat timpul de acionare al proteciei prin secionare rapid din 2

ts2 = 0,1s, iar treapta de timp Dt = 0,5 s. Se observ c n acest mod fcut reglajul, zona de lucru acoper integral lungimea liniei

protejat L1.

7.4. Protecia maximal de curent n dou trepte

7.4.1. Principiul de realizare al proteciei i elemente componente Protecia maximal n dou trepte este protecia format dintr-o secionare de curent

(rapid) care reprezint treapta I - a i o protecie maximal de curent temporizat care reprezint i o protecie maximal de curent temporizat care reprezint treapta II - a. schema principial monofilar a proteciei este dat n fig. 7.16, din care rezult i elementele componente ale proteciei. Releul de curent 1 realizeaz treapta I - a, iar releele 2 i 3, treapta II - a, 4 i 5 fiind relee intermediare respectiv de semnalizare.

S+

1 I 2 I 3

+

T

+

4 5

+

TC

-

+

-- -

Fig. 7.16. Calculul reglajelor proteciei

7.4.2. Calculul reglajelor proteciei Avnd n vedere relaiile (7.15), (7.18), (7.21) i (7.31) reglajul releelor din fig.7.16. rezult,

(vezi fig.7.17): 11 Ksigpp

IKIsI

= ,

32 KsigppIKI

sI= ,

t ssI1 2 0 1, ,= , (7.34)

11 max. Lt

II srev

sigpp IK

KI = ,

22 max Lprev

sigppII IK

KI = ,

ttt III D+= 32 , ttt IIII D+= 21 ,

st 5,0=D ,

53

i evident:

TC

schpppr n

kII

= . (7.35)

L1

1 2 K2

L2L3 3

K1

Isc

IppsI1 IppsI2

t

tsI1

tII1tsI2 tsI3

K3

tII2

Ipp

Fig.7.17. Protecia maximal n dou trepte a - reeaua considerat; b - variaia curentului de scurtcircuit n lungul liniei;

c - diagrama de temporizare Pentru treapta II - a urmnd a se verifica i sensibilitatea proteciei att ca protecie de baz

(PB) ct i ca protecie de rezerv la distana (PR):

senspp

Ksens KI

IkII

PBII=

1)(1

1 impuls

KIKk

IIPRII

pp

Ksens =

1)(1

3sens impuls (7.36)

KIIk

IIPBII

pp

Ksens =

2

)(2

3sens impuls

n relaiile (7.34), (7.36) indicii notai cu cifre romane se refer la treapta proteciei, iar cei notai cu cifre arabe la locul de amplasare a proteciei n reea.

7.4.3. Avantaje i dezavantaje Protecia maximal n dou trepte cumuleaz avantajele celor dou protecii componente.

Prezint dezavantajul costului relativ mai ridicat (mai mult aparataj) n comparaie cu soluiile anterioare i de asemenea faptul c nu sesizeaz rapid orice fel de defect (v. defectele ce apar n zona moart a treptei I - a).

7.5. Secionarea de curent n dou trepte Secionarea de curent n dou trepte este o protecie format din dou secionri de curent:

una instantanee (treapta I - a) i cealalt temporizat (treapta II - a). Stabilirea reglajelor rezult din fig.7.18 i relaiile:

11 KsigppsIKI

I= ,

54

22 KsigppsIKI

I= , (7.37)

- - - - - - - - - - - - - 31 Ksigpps

IKIII

= , n care: Ksig = 1,21,3; Ksig = 1,11,2.

tsI = 0,1 s; tsII1 = tsII2 = = tsII = tsI + Dt

AL1

B

1 2K2

L2

C L3

3

K1

I

IppsI1 IppsII1

t

tsI1

tsII1tsI2

tsII2tsI3

Fig. 7.18 Secionarea n dou trepte; a - reeaua considerat; b - variaia curentului de

scurtcircuit n lungul liniei; c - diagrama de temporizare

n aceste relaii indicele notat cu cifr arab indic numrul proteciei, iar indicele notat cu cifr roman indic numrul treptei al acestei protecii este faptul c oriunde apare defectul pe linia protejat, el este ndeprtat rapid, iar dezavantajul este acela c ea nu constituie o rezerv pentru ntreg tronsonul urmtor. 7.6. Protecia homopolar a reelelor radiale

7.6.1. Principiul de realizare Protecia prin relee pe faze nu poate fi totdeauna sensibil la curenii mici de punere la

pmnt, pentru c nu trebuie s acioneze la curentul normal de sarcin. Folosind ns pentru sesizarea unor atingeri la pmnt sau chiar a unor scurtcircuite FN sau 2 FN o schem de protecie bazat pe sesizarea componentei de secven homopolar din curent i / sau din tensiune - numit protecie homopolar, aceasta sigur va aciona la suprasarcini, dar va fi sensibil la defecte cu punere la pmnt.

Apariia defectului nsoit de punere la pmnt poate fi sesizat prin una din urmtoarele metode:

sesiznd componenta homopolar din curentul ce apare pe linia protejat, sesiznd componenta homopolar din tensiunea ce apare pe barele de pe care se

alimenteaz linia protejat, sesiznd armonica de ordinul 5 (sau alte armonici superioare impare) din componenta

homopolar a curentului.

55

Obinerea componentei de secven homopolar este prezentat n fig. 7.19 din care se vede c rezult componenta homopolar:

R S T

3Th

Ih

FCSH TCSH

M

R S T

Ih

RST

Uf

FTSH

3Uh a. b. c.

Fig.7.19. Scheme principale ale filtrelor de curent i de tensiune de secven homopolar a) Prin cele trei transformatoare de curent monofazate conectate conform schemei din

fig.7.19 a, montaj care formeaz un filtru de curent de secven homopolar (FCSH) - montaj Holmgreen.

b) Printr-un transformator de curent pentru secvena homopolar (TSH) - filtru Ferranti - curentul total primar fiind suma curenilor celor trei faze ale unui cablu trifazat trecut prin miezul M al transformatorului, fig.7.19.b.

c) Filtru pentru componenta homopolar a tensiunii de faz se obine prin nsumarea celor trei tensiuni de faz din secundar printr-o nfurare n triunghi deschis, fig.7.19.c. Miezul transformatorului de tensiune trebuie s aib o coloan suplimentar de ntoarcere a fluxului homopolar, pentru c altfel curentul de magnetizare absorbit la punere la pmnt ar fi prea mare.

Filtrul Ferranti are avantaje notabile fa de filtru Holmgreen. El poate fi realizat din dou semitoruri (pentru a se pune pe cabluri deja montate) sau dintr-o singur bucat. Poate cuprinde un numr mare de cabluri n interiorul miezului, fr nrutirea sensibilitii proteciei, contribuind astfel la simplificarea proteciei. Filtrul Ferranti nu reclam pretenii ridicate fa de precizia execuiei.

Pentru a se obine erori de unghiuri mici, condiie de importan pentru asigurarea sensibilitii proteciilor homopolare n reelele compensate, se recomand utilizarea unor tole de nalt permeabilitate. Ca dezavantaj se menioneaz puterea mai mic ce poate fi preluat din secundar, fr alterarea caracteristicilor i fr mrirea erorii de unghi.

Pentru filtrele Ferranti romneti (CIRHI) se indic n figura 7.20 variaia puterii secundare n funcie de sarcina secundar pentru diferii cureni primari.

56

P2

(-)

[mVA]

8[mVA]

6,05,6

5,2

4,8

4,4

4,0

3,63,2

2,8

2,42,0

1,6

1,20,80,4

05 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

0

0,030,060,09

0,12

0,15

0,18

0,21

0,24

0,27

0,300,33(- - -)

-7

pt. I1=3Acurba ....

63A

2,5 A

2A

I1 = 3AI1=2,5A1A

I1 = 2A

I1 = 1A

CIRHI

I2I1 U2 Rs

7.20. Puterea secundar la reductorul CIRHI n funcie de sarcin.

Se vede c optimul rezistenei de sarcin se afl n domeniul (4-5) ohmi. Este important ca la folosirea filtrelor Ferranti s se asigure reducerea curentului de ntoarcere ce se nchide prin manta i care poate falsifica indicaia releelor. n acest scop, mantaua cablului se izoleaz fa de scheletul metalic de care se fixeaz, iar legtura sa la pmnt se trece tot prin miezul toroidal al transformatorului. Aceasta elimin influena parazit a curentului din manta.

Protecia homopolar este de obicei o protecie de rezerv n completarea proteciilor prevzute pentru sesizarea scurtcircuitelor polifazate (a proteciilor maximale de curent temporizate din reelele radiale sau a proteciilor de distan - v. capitolul 12 - n cazul reelelor de nalt tensiune de interconexiune).

Protecia homopolar ridic probleme deosebite dup cum este prevzut n reele cu neutrul legat la pmnt sau n reele cu neutrul izolat.

n cazul reelelor cu neutrul legat direct la pmnt (N P) sau cu neutrul tratat prin rezistor de limitare (N R) se folosesc: protecia maximal de curent homopolar i secionarea de curent homopolar, ambele acionnd asupra declanrii.

n cazul reelelor cu neutrul izolat fa de pmnt (N P) sau tratat prin bobin de stingere (N BS) se pot folosi aceleai protecii ca i n cazul reelelor cu neutrul legat direct la pmnt dar uneori acionnd numai asupra semnalizrii n cazul unor reele mai importante care alimenteaz consumatori importani sau, protecii simple comune pentru toate plecrile dintr-o staie, protecie care comand numai semnalizarea general a apariiei punerilor la pmnt pe o linie.

7.6.2. Protecia de curent homopolar a reelelor cu neutrul legat direct la pmnt Atingerea accidental la pmnt a unei faze n reelele avnd neutrul legat direct la pmnt

nseamn un scurtcircuit monofazat, care trebuie depistat ct mai rapid i izolat de restul sistemului electroenergetic. n reelele radiale cu alimentare de la un capt pentru astfel de defecte se prevd protecii maximale de curent homopolar temporizate i secionri de curent homopolar.

7.6.2.1. Protecia maximal de curent homopolar temporizat Schema principial a acestei protecii, numit protecie homopolar este dat n fig.7.21.

Curentul care alimenteaz protecia, reprezint curentul homopolar al liniei respective. La

57

funcionarea normal sau la scurtcircuitele 3F i 2F, neexistnd curent homopolar, curentul care parcurge protecia este practic nul (exist doar un mic curent de dezechilibru datorat erorilor TC).

De aceea protecia poate fi reglat foarte sensibil, indiferent de valoarea curentului de sarcin, ceea ce constituie o mare calitate a ei. n practic protecia se regleaz la (40%60%) din curentul nominal al liniei:

I Ipph n= ( . . . )%40 60 , (7.38) avndu-se n vedere condiia desensibilizrii proteciei n raport cu curentul de dezechilibru raportat la primar al FCSH n cazul regimului staionar al unui scurtcircuit exterior trifazat, n regim maxim, ( I K K Ipp sig ap dez calc= . . ).

-

+

I

+

-

T

+

-

FCSH

3Ih

Fig. 7.21. Schema principial a proteciei de curent homopolar temporizat Temporizarea proteciei maximale homopolare se stabilete n trepte cresctoare dinspre

consumatori spre surs, ns considernd numai elementele legate galvanic de linia protejat, pentru c protecia nu acioneaz la defecte monofazate n reele cuplate magnetic cu linia. De aceea, temporizarea proteciei maximale homopolare poate rezulta sensibil mai mic dect a proteciei maximale de curent a aceleiai linii mpotriva scurtcircuitelor ntre faze.

Pentru a nu fi necesare TC speciale pentru protecia homopolar se folosete o schem n care aceleai TC servesc att pentru protecia maximal de curent, ct i pentru protecia homopolar (v. fig.7.22).

+

I I

+

T

+

-

+ +

-

+

Ih

TC

T

CB

-

BD

-

S

Fig. 7.22. Schema principial de protecie de curent temporizat mpotriva scurtcircuitelor

mono i polifazate realizate cu aceleai TC.

Deci, avantajul proteciei maximale de curent homopolar este sensibilitatea ei mare i temporizarea ei mic. Se utilizeaz n reele simple radiale.

7.6.2.2. Secionarea de curent homopolar Schema proteciei prin secionare de curent homopolar este dat n fig.7.23.

58

S+

Ih

+

FCSH

BD-

+

-

Fig. 7.23. Schema principial a unei secionri de curent homopolar

Curentul de pornire al proteciei se determin cu relaia: kcalcpmsigpph IKI ..= , (7.39)

n care, Ksig = 1,21,3. Prin I pm.calc.k se nelege curentul de scurtcircuit n raport cu care se desensibilizeaz protecia homopolar a liniei, corespunztor unui defect ntr-un punct k, la captul opus celui n care este instalat protecia, n regimul care conduce la valoarea maxim a acestui curent.

I pm.calc.k se adopt cel mai mare dintre curenii de defect monofazat sau la scurtcircuit bifazat la pmnt, n punctul k.

n cazul scurtcircuitului monofazat (FN):

hechiechdech

fFNkcalcpm XXX

UI

++=

3)(.. . (7.40)

n cazul unui scurtcircuit bifazat la pmnt (2FN):

hechiech

hechiechdech

fkcalcpm

XXXX

X

UI

+

+=

3.. . (7.41)

n relaiile (7.40) i (7.41): Xdech, Xiech i Xhech sunt reactanele echivalente de secven direct, invers i homopolar, obinute prin transformarea schemelor de secven direct, invers i homopolar ale reelei considerate. Uf este tensiunea de faz a sursei care alimenteaz defectul. La reele (v.cap. 7.1.2.) Xd = Xi.

Se va nlocui n relaia (7.39) acel curent dintre cei calculai cu relaiile (7.40) i (7.41) care d valoarea cea mai mare.

Dac linia protejat alimenteaz transformatoare, trebuie verificat desensibilizarea curentului de pornire al secionrii n raport cu curentul de oc de magnetizare care apare la conectarea transformatoarelor. Dac secionarea homopolar netemporizat nu este direcionat, trebuie verificat desensibilizarea ei i n raport cu curentul care circul prin linia protejat n sens invers, la defectele la pmnt pe o linie vecin spre surse.

Secionarea homopolar netemporizat trebuie s acopere minimum 1520 % din lungimea liniei.

Curentul de pornire al secionrilor homopolare temporizate se desensibilizeaz n raport cu curentul de pornire al secionrii homopolare rapide de pe linia urmtoare spre consumatori (v. fig.7.24):

I k Ipp L sig pp L2 11 2= , (7.42) n care ksig = 1,21,3.

59

Fig.7.24. Reea radial

7.6.3. Protecia homopolar a reelelor cu neutrul legat la pmnt prin rezistor de limitare Se tie c, tratarea neutrului reelelor de distribuie de medie tensiune prin rezistor de

limitare prezint avantaje nete fa de utilizarea bobinelor de stingere ceea ce a dus la proliferarea acestei soluii cu rapiditate. Cteva dintre avantaje sunt edificatoare: cheltuieli de investiie mult mai mici, nu este necesar acordul cu reeaua, supratensiunile interne la scurtcircuit monofazat sunt mult mai reduse fa de cele ce apar la o punere la pmnt n situaia bobinei de stingere, ca atare sunt practic excluse dublele puneri la pmnt, apariia unor defecte simultane sau ulterioare n alte puncte ale reelei (nu apar extinderi n scurtcircuite polifazate), protecia prin relee rezult mai simpl i mai ieftin, deci ca o concluzie, exploatarea reelei este mai uor.

n principiu, pe o linie dintr-o reea avnd neutrul tratat prin rezistor de limitare, n cazul unui defect monofazat pe linie, prin releul ei homopolar trece un curent Idefc a crui valoare depinde de distana de la staie i de rezistena de defect. Curentul de pornire al releului va trebui deci s fie ct mai mic pentru a putea detecta defecte a cror rezistene de trecere sunt ct mai mari posibile. Totodat, pentru a se evita funcionarea intempestiv datorit unei componente homopolare false, ca rezultat al dispersiei caracteristicilor transformatoarelor de curent n absena unui defect i innd cont de consumul releelor, curentul de pornire nu poate fi mai mic de circa 6% dect curentul nominal al transformatorului de curent.

Pe baza celor de mai sus n cazul unei astfel de tratri a neutrului, reeaua se va proteja cu o protecie maximal de curent homopolar pe linie - ca protecie de baz mpotriva scurtcircuitelor monofazate, reglat la valoarea maxim obinut din relaiile (7.43) i (7.44):

dezsigpp IKI 11 = , (7.43)

max22 csigpp IKI = , (7.44) n care, Ksig1 = 1,11,2; Ksig2 = 1,52; Idez este curentul de dezechilibru maxim al filtrului de

curent homopolar ( I TC Idez nTC= 2 100g % ), Icmax este curentul capacitiv al liniei protejate pentru

abaterea maxim de la schema normal ( I I lC Cmax ( ) max= 0 ); IC(0) este curentul capacitiv total al liniei pe unitatea de lungime; lmax este lungimea liniei n situaia abaterii maxime; gTC este eroarea de curent maxim a nfurrii de protecie a transformatorului de curent.

Condiia de sensibilitate este:

KIIsens

FN

pp= min

( )

,,

1 21 5 , (7.45)

n care I(FN)min este curentul minim de scurtcircuit monofazat la captul terminus al liniei. Pentru meninerea liniaritii raportului de transformare al transformatorului de curent se

impune respectarea condiiei: nTCsarc ZZ , (7.46)

n care Zsarc este impedana de sarcin definit ca sum a impedanelor aparatelor conectate n secundarul TC, inclusiv rezistena conductoarelor de legtur i rezistenele de contact aferente; ZnTC este impedana secundar nominal a TC.

Protecia va comanda declanarea ntreruptorului prin care reeaua se leag la bare.

60

Trebuie remarcat faptul c, peste curentul capacitiv al fazei sntoase se suprapun cureni homopolari tranzitorii importani n cazul unui defect monofazat net ce are loc pe o alt linie. Deci, releele homopolare ale liniilor sntoase pot aciona sub impulsul curenilor tranzitorii i s se menin n stare excitat sub aciunea curentului capacitiv. Este deci necesar ca releele homopolare s fie prevzute cu o funcionare uor temporizat sau s aib un coeficient de revenire ridicat.

Timpul de eliminare a defectului se recomand t = 0,2 s. n cazul existenei unei protecii temporizate n aval, se recomand realizarea ntre cele dou protecii a unei trepte de timp de 0,5 s. Timpul de reglaj al proteciei homopolare n staie nu poate fi mai mare dect valoarea pentru care sunt depite n reea tensiunile de atingere i de pas.

n Frana, dup EdF, reglajul releelor homopolare se face astfel: n cazul n care releul folosit nu are o uoar temporizare, valoarea coeficientului Ksig2 din

relaia (7.37) depinde de coeficientul de revenire al releului. Valorile lui Ksig2 care se iau n considerare, sunt date n tabelul 7.2. pentru cteva tipuri de releel homopolare.

Tabelul 7.2. Corelarea coeficienilor de revenire i de siguran n cazul unor relee de curent homopolar

Constructorul (Frana)

Tipul releului homopolar

Coeficient de revenire

krev

Coeficient de siguran

Ksig2 CDC RMA 802 0,65 1,7 CDC RMA 422 0,55 2 ICE IA 10 0,35 3,2 ICE IA 11 0,35705 3,2

DELLE Ih 0,70 1,1 (1) CDS RMA 420 releu

de faz folosit ca releu homopolar

0,85 1,3

ICE IA 202 i IA 212 0,85 1,3

n reelele subterane se admit valori ale curentului reglat de ordinul a 100 - 150 A innd cont de probabilitatea relativ mic unor defecte rezistente.

n reelele mixte o valoare a curentului reglat de ordinul a 60 - 80 A asigur detectarea unei bune pri a defectelor cu punere la pmnt. Reglajele superioare risc s creasc numrul de funcionri ale dispozitivului de cutare a defectelor cu punere la pmnt rezistente. n msura n care se pot elimina poriunile aeriene ale liniei considerate, folosirea de relee homopolare cu coeficient de revenire mare permite diminuarea valorii curentului reglat. Dac aceast soluie nu conduce la reglaje rezonabile se folosesc protecii speciale.

n principiu pe o linie se vor folosi cel mult dou protecii temporizate n cascad. Pentru liniile n cablu care pot fi supuse aciunii unui curent de scurtcircuit important,

trebuie s se ia n considerare comportarea la scurtcircuit a seciunilor celor mai mici. Se va insista s se aleag un timp inferior sau egal cu cel rezultat din relaia:

t II

sr sc adsc

.

.max( )

2

2 , (7.47)

n care, tr este timpul de reglaj al proteciei liniei, n s; I sc.max este curentul de scurtcircuit maxim n poriune de linie n care este amplasat cablul considerat; I sc.ad este curentul de scurtcircuit admis de cablul respectiv timp de 1 s.

61

Protecia mpotriva punerilor la pmnt cu rezisten mare de trecere se poate asigura montndu-se, n staia de T / MT din reeaua aerian sau mixt, dou dispozitive cu funcii diferite i anume:

un detector de curent pentru depistarea unor defecte monofazate cu rezisten de trecere mare;

un cuttor pentru selectarea defectelor monofazate depistate de detector. Detectorul msoar curentul care circul prin legtura la pmnt a neutrului i este conceput

pentru a detecta defectele monofazate cu rezisten de trecere foarte mare. Pentru aceasta trebuie s fie reglat la cureni ct mai mici, aproximativ 0,5 A, ceea ce permite depistarea de defecte cu rezistene de trecere de ordinul a 23000 W la 20 kV, 17000 W la 15 kV i 11000 W la 10 kV. Asemenea ordine de mrime ale rezistenelor de trecere pot fi atinse n cazul urmtoarelor tipuri de defecte monofazate:

conductor czut pe un sol uscat; topirea uneia din cele trei sigurane ale proteciei unui post de transformatoare de MT /

T; defect monofazat n aval trafo MT / JT. Pe de alt parte, detectorul nu trebuie s fie sensibil la curentul permanent ce exist n reea

n absena unui defect monofazat, care rezult ca urmare a: curenilor homopolari generai de armonicile de ordinul 3 i multiplu de acestea (se poate

ca uneori curentul dat de aceste armonici s depeasc 1 A, ceea ce impune folosirea sistematic a unui filtru de atenuare cu un raport cuprins ntre 7 i 10);

curenilor de 50 Hz a cror cauze pot fi: dezechilibrul capacitilor fazelor fa de pmnt, dezechilibrul de tensiuni pe cele trei faze datorat transformatoarelor de alimentare.

La noi n ar s-au realizat i asimilat n fabricaia de serie dou astfel de dispozitive, care se completeaz funcional, permind depistarea defectelor de punere la pmnt rezistive, cu rezisten de trecere mare (releul RAP1) i eliminarea selectiv a acestora (cuttorul CSDR).

n fig.7.25. este prezentat schema desfurat a releului ampermetric de puneri la pmnt rezistive printr-o rezisten de trecere mare (RAP-1), care constituie dispozitivul detector al acestor defecte, fabricat n cadrul CIRE. Pe figur se prezint i modul de racordare la reeaua de MT cu neutrul artificial realizat cu BPN. Releul RAP-1 se compune din urmtoarele pri principale: releu magnetorelectric RM6-02; filtru oprete band pentru armonica 3- a a curentului; circuitul de alimentare i stabilizare a tensiunii de alimentare a releului RM6-02; transformatorul de curent pentru adaptare cu miez de ferit i circuitele de curent continuu pentru comand i semnalizare.

Dispozitivul CSDR este pus n funciune de releul RAP-1 i asigur deconectarea i reconectarea succesiv a liniilor de MT prin intermediul RAP- urilor aferente, continund exploatarea, iar dac n pauza de RAR a unei linii defectul nu mai este sesizat de releul RAP care i - a dat comanda de pornire, decide c aceasta este linia cu defect i ea rmne deconectat, iar CSDR revine n poziia iniial. Dac defectul nu este pe nici una din liniile de MT, CSDR asigur deconectarea transformatorului care este sursa de alimentare.

Acest mod de funcionare RAP + CSDR i deci de depistare i eliminare selectiv a defectelor de mare rezisten de trecere este specific reelelor aeriene sau mixte.

n cazul reelelor subterane, defectele de punere la pmnt rezistive printr-o rezisten de trecere mare sunt numai semnalizate. Pentru aceasta se instaleaz n staie cte un detector de curent pe fiecare neutru natural sau artificial legat la pmnt prin rezisten. Depistarea defectelor de punere la pmnt rezistive cu rezisten de trecere mare se face prin manevre executate de ctre personalul de exploatare (deconectri i reconectri succesive).

62

x x

*

110 kV / MT

R S T

BPN

RN

TC

50 /S2 1

Ta T2 M1M2

M5 M6 M7M8

M9 M10

M3M4

DZ1DZ2 C3

C4

T1R1

P2R3

R4

PR

C1M11M12

RM6-02

RAP-1

2D11D2

2D1

1D1

CSR7

1D1R8C5

RM6-02

C2

R5

1D11D21D21D2

(+) 3

= 220V

(-) 4

5

79

11

68

1012

x x

xx

x x x x

xx

Fig.7.25. Schema desfurat a releului ampermetric RAP-1: Ta - transformator de curent de adaptare; T2 - transformator de curent de intrare; T1 -

transformator filtru oprete banda armonic 3; C1 - condensator filtraj circuite de alimentare releu RM6-02, C2-C5 - condensator stingere arc electric; C3 - condensator compensare circuite

stabilizare filtru oprete band armonic 3; C4 - condensator filtru oprete band armonica 3; R1, R3 - rezisten divizor de tensiune de alimentare RM6-02; P2 - poteniometru liniar; R4 - rezisten

semireglabil limitare de curent; R5 - R8 - rezisten stingere arc; R6 - R7 - rezistene limitare curent; DZ1 - DZ2 - diode stabilizatoare tensiune; RP - punte redresoare alimentare releu RM6;

1D1 - releu intermediar; 1D2 - releu intermediar cu stegule de semnalizare, CS - contor telefonic; 2D1 - releu de timp; RM6-02 - releu magnetoelectric cu In = 0,2 mA.

7.6.4. Protecia homopolar a reelelor cu neutrul izolat fa de pmnt sau tratat prin bobin de compensare (bobina Petersen) sau bobin de stingere

n aceast categorie de reele, atingerea la pmnt a unei faze - simpla punere la pmnt - se caracterizeaz prin cureni mici de punere la pmnt, din care cauz, n general nu se impune declanarea prin protecie a zonei de defect, deseori fiind suficient semnalizarea apariiei defectului i indicarea tronsonului de reea n care este punere la pmnt, n vederea lurii unor msuri de exploatare pentru izolarea defectului.

Relaiile de calcul al curentului capacitiv de punere la pmnt sunt: I U Cpm f= 3 0w , (7.48)

sau nlocuind n (7.41) relaia (7.42):

63

;3

UU f = =1)0(00 CC , (7.49)

se obine:

= 13 )0(0CUI pm w , (7.50)

n care: U este tensiunea de linie, w = 2pf; f = 50 Hz; C0(0) - capacitatea unitar a liniei fa de pmnt (pe unitatea de lungime a liniei); 1S - este lungimea total a liniilor reelei considerat.

C0(0) = 56 nF km -1, pentru LEA i C0(0) = 150200 nF km -1, pentru LES. Cu o mic aproximaie aceiai cureni se obin cu relaiile empirice:

)(500...3001 AUI pm @ - pentru liniile aeriene,

(7.51)

)(10...21 AUI pm @ - pentru liniile subterane,

unde U este tensiunea, n KV; l lungimea reelei respective, n km. La LES, valorile mai mici sunt valabile pentru cabluri trifazate de seciuni mici iar cele mai mari la seciuni mari sau cabluri cu cmp radial. La LEA valorile mai mari corespund liniilor cu conductoare de protecie. La liniile cu dublu circuit, curentul total va fi cu (30 60)% mai mare dect curentul unui circuit.

Datorit faptului c acest curent de defect este mic, a fost nevoie de o protecie special, foarte sensibil i care totodat s nu acioneze la cureni de sarcin.

Realizarea sensibilitii i mai ales a selectivitii n reelele izolate fa de pmnt reprezint una dintre cele mai complicate probleme ale tehnicii proteciei prin relee, soluiile rezult complicate i costisitoare.

n astfel de reea cu neutrul izolat fa de pmnt sau compensat, soluiile de protecie homopolar mai frecvent ntlnite sunt:

protecia selectiv de tensiune; protecii selective de curent homopolar bazate pe regimul stabilizat, protecii selective bazate pe regimul tranzitoriu de defect. Ultimele dou timpuri de protecie comand semnalizarea sau / i declanarea liniei cu

defect, protecia de tensiune servete numai pentru semnalizare.

7.6.4.1. Protecia neselectiv de tensiune homopolar Protecia de tensiune homopolar este realizat cu relee maximale de tensiune, conectate n

secundarul transformatoarelor de tensiune montate pe barele staiilor. Ele pot fi conectate la secundarul n triunghi deschis a transformatoarelor de tensiune, monofazate sau trifazate d pe bare, pe nfurrile suplimentare ale transformatoarelor de tensiune cu cinci coloane (ce mai exist n unele staii mai vechi) sau n secundarul transformatorului de tensiune inclus n bobina de stingere. Schemele utilizate se prezint n figura 7.26.

64

U

RST

RST

kV MT/

kV 0,1/

kV 0,1/

X

0

t s r 0

0kV MT/

kV 0,1/

Xt s r

0

U

0

0,1/2 kV

0

RST

TPNBPN

BS

MT/

0,1/ kV

U

3

3

3

3

3

3

Fig.7.26. Moduri de conectare a proteciei homopolare de tensiune. a - 1a secundarul n D

deschis; b - 1a nfurarea suplimentar a trafo msur cu 5 coloane; c - la secundarul de tensiune al B.S.

Pentru a obine i semnalizarea fazei pe care s-a produs punerea la pmnt se utilizeaz trei

relee de tensiune, conectate la tensiunile pe faz. n acelai scop poate fi utilizat i voltmetrul de control al tensiunii pe bare. Indicaia releelor de tensiune pentru semnalizarea punerilor la pmnt se combin cu clapele de semnalizare care s indice acustic punerea la pmnt i optic, faza afectat. n acest scop, se pot folosi fie relee de tensiune minim montate la tensiunea pe faz i care acioneaz la punerea la pmnt a fazei respective fie relee de tensiune maxim n care caz la o punere la pmnt pe o faz vor aciona releele de pe cele dou faze sntoase. Protecia homopolar de tensiune este neselectiv, dnd doar indicaia global c n reeaua legat galvanic cu barele la care se monteaz a aprut punerea la pmnt la o faz, neputnd oferi vreo informaie n legtur cu linia sau locul n care se gsete defectul. Selectarea defectului poate fi fcut prin deconectarea i reconectarea succesiv a tuturor plecrilor de pe bare. Linia cu punere la pmnt se recunoate prin aceea c la deconectarea ei protecia de tensiune revine. Aceast operaie este destul de incomod pentru personalul operativ i din acest motiv, se preia uneori de instalaii de protecie, ce funcioneaz corelat cu instalaia de RAR. Un asemenea dispozitiv este cuttorul automat de punere la pmnt CAP realizat de ICEMENERG. Chiar cu intervenia acestei automatizri, lipsa selectivitii are efecte neplcute asupra consumatorilor care sunt negativ influenai de declanrile inutile, iar fenomenele asociate proceselor de conectare - deconectare conduc de obicei la extinderea defectului i transformarea sa n duble puneri la pmnt. Din acest motiv, protecia homopolar de tensiune consider n general protecie auxiliar.

7.6.4.2. Protecii homopolare sensibile Protecii homopolare sensibile se realizeaz ca protecii maximale de curent homopolar i

pot funciona n regim de semnalizare sau de declanare. Soluia cea mai simpl se obine cu relee de curent i se poate aplica fr dificultate n reele

care au curentul de punere la pmnt mai mare de 5 A. Pentru cazul reelelor mai puin extinse n lipsa unor relee cu sensibilitate suficient se pot folosi relee speciale care conin amplificatoare de curent continuu, cu astfel de relee ajungndu-se la sensibiliti de ordinul 10-20 mA n secundar, dar schemele sunt relativ complicate.

n cazul reelelor compensate, criteriul amplitudinii fundamentalei curentului de defect nu mai poate fi folosit n vederea alegerii liniei cu defect deoarece curentul dat de bobin compenseaz n bun msur curentul homopolar de pe faza defect, pe linia cu punere la pmnt. Din acest motiv se folosesc indicatoare de punere la pmnt n care compararea se face pentru armonicile superioare impare (3,5) ale curentului de punere la pmnt, armonici care nu sunt compensate de curentul bobinei de stingere. Astfel de dispozitive se folosesc i n reelele cu

65

neutrul izolat fa de pmnt, fr dificulti. Sesizarea liniei cu punere la pmnt se face prin comutarea aparatului de msur succesiv pe plecrile unei anumite bare. Plecarea defect este cea la care aparatul d indicaia maxim. Astfel de aparate au fost realizate la ICEMENERG nc din anul 1965. Pe parcurs ele au fost denumite IAS i ISP. n ultimul timp a fost realizat varianta DIP, cu o sensibilitate superioar i putere de rezoluie mrit. Schema de principiu a aparatelor de acest tip este dat n fig. 7.27. mpreun cu modul de conectare n secundarele transformatoarelor de curent de secven homopolar (a) sau a filtrelor de curent de secven homopolar, (b).

Pentru a garanta o rezoluie bun a indicaiei, transformatoarele de curent trebuie s fie de aceeai construcie i s aib caracteristici magnetice i rapoarte de transformare identice. Operaia de cutare a defectului cu astfel de aparate nu este ns deosebit de simpl i nu este agreat n exploatare. De asemenea, n mod obinuit n indicator nu se introduc cablurile de alimentare ale seciilor de bare sau cele de interconexiune, deoarece acestea ar ngreuna gsirea locului de defect. Din acest motiv, s-au dezvoltat i metode de automatizare a depistrii selective a plecrilor cu defect. Una din soluiile folosite este i releul de armonici superioare (RPP) realizat la ICEMENERG. Acesta este destinat i seleciei automate a liniei cu punere la pmnt, folosind de asemenea criteriul maximului curentului homopolar de armonici superioare. n secundarul filtrelor homopolare ale fiecrei linii, din staia de MT, se conecteaz filtre de armonici superioare impare (de obicei de armonica 5), comparndu-se nivelul mrimilor de ieire din filtrele de armonici redresate.

Linia 1

Linia 2

1

Linia 18

2 18

K

R18

R2

R1

TA

Filtru50 Hz

1mA0,1 V

Ms

ur

Protecie

LE 1...18

Msur

La K1pct.(1...18)

Rn

Fig.7.27. Schema de principiu a indicatorului ISP. a - Conectarea la filtrul Ferranti; b - conectarea la filtrul Holmgreen

Elementele care realizeaz acest proces sunt interconectate ntr-un aparat centralizat (de

obicei corespunztor pentru cinci linii) n care se face comparaia, alegndu-se linia cu nivelul maxim care este cea cu defect. Aceast linie poate fi semnalizat sau declanat. Acionarea releelor de pe celelalte patru linii, care au semnale inferioare, este blocat. Schema bloc a releului RPP este dat n fig. 7.28.

Filtrele de armonici superioare (Filtrul 1Filtrul 5) se alimenteaz numai de la filtrele de curent homopolar sau numai de la secundarul unui transformator de curent cu miez toroidal. Sunt nite filtre trece band, care opresc s treac frecvena fundamental de 50 Hz i las s treac armonica 5- a (250 Hz). Tensiunile de ieire din filtrele de armonici superioare se redreseaz, se compar i se amplific.

Elementul de comparaie este compus din elementele D1, D2, C, R - aflate la ieirea fiecrui filtru de armonici superioare. Toate filtrele releului tind s debiteze pe aceeai rezisten R*. Semnalul redresat Up1p de pe linia pus la pmnt, avnd o valoare mai mare dect celelalte, determin o cdere de tensiune pe rezistena R* apropiat de Up1p i va bloca toate celelalte redresoare, mpiedicndu-le s debiteze vreun curent. n acest mod la intrarea amplificatorului liniei pus la pmnt apare un semnal cu polaritate negativ fa de mas, semnal de lucru, iar la toate celelalte amplificatoare semnalul de intrare are o polaritate pozitiv fa de mas, semnal de blocare.

66

+

RL1

++

RL5

B

Stabilizator

Amplificator5

Amplificator1

R

D1

D2

A

Filtru1

F 2

F 4

Filtru5

Trafo +redresor

U0

de la D deschis depe bare MT

-20 V

3I

3 I 1

0

5

0

Fig.7.28. Schema bloc a releului RPP

Amplificatorul (de c.c.) de linie are rolul de a sesiza polaritatea semnalului de intrare i pentru un semnal negativ fa de mas s duc la acionarea releului de linie pentru a semnaliza sau pentru a deconecta linia pus la pmnt. La apariia unei puneri la pmnt pe o linie, se selecteaz deci n mod automat linia cu nivelul maxim de armonici acionnd releul de ieire corespunztor acelei linii.

Alimentarea cu tensiune a releului (100 V, 50 Hz) se face n momentul apariiei unei puneri la pmnt prin intermediul releului de tensiune maxim homopolar (acelai releu care servete i la semnalizarea general a punerilor la pmnt n reeaua staiei). Prin apsarea pe butonul B (fig.7.28) se poate obine repetarea funcionrii releului n timpul persistenei punerii la pmnt.

La apariia tensiunii Uh aceasta este redresat i acioneaz releul RA care conecteaz tensiunea continu spre stabilizator. n acest mod toate amplificatoarele sunt alimentate. n momentul n care unul din releele de linie lucreaz, el se automenine prin contact i n acelai timp prin schema de diode acioneaz releul RB. Aceasta prin contactul su ntrerupe alimentarea releului RA i n acest mod se ntrerupe alimentarea stabilizatorului i deci a amplificatoarelor, doar releele de linie i releul RB rmnnd alimentate. n acest mod att timp ct dureaz punerea la pmnt, nici un alt releu de linie nu mai poate fi acionat.

La dispariia tensiunii homopolare, RB revine la starea iniial, la fel releul de linie i schema este pregtit s funcioneze din nou. Sensibilitatea releului la armonica a cincea este de 10 mA. n fig.7.29. se d schema de conectare a releului RPP.

Pentru compararea corect a nivelelor armonicilor superioare este obligatoriu ca toate liniile din staie s se conecteze la releul RPP.

Dac se folosesc ECSH, raportul de transformare al transformatoarelor de curent trebuie s fie acelai la toate celulele liniilor. n caz contrar, se egaleaz aceste rapoarte cu ajutorul unor transformatoare de curent intermediare racordate la bornele de ieire ale filtrului de curent de secven homopolar de pe linia respectiv.

67

Semnalizare

18 34333231302928272625242322212019

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13141516 17

L1L5

TT

100 V, indiferent de faz

Uh

+

-

T

-

+ L1 +L5

RPP

+

-

+

Semnaliz. pl.p.pe bare

-R

+

L5

L1

+

Semnaliz. pl. p. pelinia 1

Fig.7.29. Schema de conectare a RPP pentru protecia liniilor de pe un sistem de bare

Dac se dorete ca protecia s nu deconecteze liniile i la puneri la pmnt de foarte scurt

durat, se poate introduce n schem releul de timp T prin intermediul cruia se alimenteaz RPP cu tensiunea dintre faze, iar acesta cu temporizarea reglat, va determina acionarea releelor de ieire. Declanarea liniilor cu punere la pmnt este semnalizat selectiv de ctre relee de semnalizare. n schema mai sus amintit este prevzut i posibilitatea semnalizrii generale a apariiei punerii la pmnt n reeaua legat galvanic cu barele staiei.

Deoarece RPP servete un numr maxim de cinci linii, n staiile cu mai multe linii, se instaleaz numrul corespunztor de relee care se interconecteaz conform fig.7.30.

Avantajul folosirii RPP: nu este influenat n funcionare de modul de tratare al neutrului; nu este influenat de curenii de dezechilibru ai filtrelor de curent homopolar constituite

din trei transformatoare de curent sau de erorile transformatoarelor de curent homopolar toroidale;

sensibilitatea mai mare dect la proteciile maximale homopolar; cost de instalare relativ redus.

L1 L2 L5 L6 L7

18 333231302928272625242322212019

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 131415 16

RPP

18 333231302928272625242322212019

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141516

RPP

17 17

3434

Se scoate puntea 33-34

Fig.7.30. Schema de conectare a RPP dac numrul liniilor din staie este mai mare dect 5

68

7.7. Protecia mpotriva suprasarcinilor Protecia mpotriva suprasarcinilor pe linie, prevzut n toate reelele de m.t. n cablu, va

avea schema din fig.7.31.

+ + ++

R S T I1

mt

L

TC

1 I 2 T

-

3

-

S1

4

-

DASsau Decl. L.

Fig. 7.31. Schema principial a proteciei cablului mpotriva suprasarcinilor

Se observ c protecia se monteaz pe o singur faz i acioneaz cu temporizare. Relaiile de reglaj:

I K Inpr sig

nL

TC1 = , (7.52)

t t tdefect2 = +max D , (7.53) n care Ksig > 1; Dt = (0,30,5) s; InL curentul nominal al cablului, t max - timpul maxim dintre temporizrile proteciilor prevzute s intervin n caz de scurtcircuite.

Dac protecia este montat ntr-o staie de transformare cu personal permanent, se renun la releul 4 din schem, aceasta comandnd doar semnalizarea (de avertizare). Dac ns, staia nu are personal permanent, va fi prevzut i releul 4 care va comanda DAS sau chiar declanarea ntreruptorului liniei.

7.8. Protecia numeric pentru sesizarea punerilor la pmnt pe liniile electrice de medie tensiune

7.8.1. Protecia DSLPP100 n acest capitol se va prezenta protecia numeric DSLPP 100 (Dispozitiv declanare

selectiv linie cu punere la pmnt) realizat la TELECOM s. r. l. Bucureti. DSLPP 100 este un echipament complet digital realizat ntr-o arhitectur multiprocesor

ce conine procesoare de ultima generaie (DSP pe 32 bii). Algoritmii de calcul se bazeaz pe filtrri digitale, analize spectrale (Fourier) n timp real n ferestre glisante i pe prelucrri booleene complexe. DSLPP 100 este un produs integrat n sistemul de teleconducere - teleprotecie GALAXY, realizat ntr-o concepie unitar i ierarhizat, de tip distribuit.

7.8.2. Domeniul de aplicare DSLPP 100 este destinat urmrii i declanrii selective a liniilor electrice de medie

tensiune funcionnd radial n reelele de medie tensiune care au neutrul tratat prin bobin de stingere (cu sau fr rezistor n paralel), n cazul simplei puneri la pmnt.

n acest scop, DSLPP 100 permite, n varianta standard, urmrirea i deconectarea selectiv a 16 linii electrice de medie tensiune tratate prin bobin i aflate pe acelai sistem de bare sau pe dou sisteme de bare diferite (caz n care se comport ca dou protecii separate, cte una pentru fiecare sistem de bare colectoare).

69

7.8.3. Principii de funcionare Metoda clasic de detectare a liniei cu o simpl punere la pmnt prin compararea armonicii

5 - a de pe fiecare linie (folosit la realizarea releului RPP, dar nu numai, i prezentat n subcapitolul 7.6.4), are o serie de dezavantaje, printre care trebuie amintite:

n unele situaii, ntre linia detectat cu cel mai mare curent de armonica 5 - a (pe care a aprut simpla punere la pmnt) i urmtoarea este o diferen att de mic nct scade sub eroarea de determinare, rezultnd de multe ori declanarea liniei sntoase;

n ultima vreme s-a constatat c sunt o serie de consumatori deformani care conin n curent armonica 5 - a - uneori de valori mari, de ordinul celei ce apare la o punere la pmnt, dei nu exist nici o legtur la pmnt; astfel pot apare n final declanri neselective.

Aceste dezavantaje justific eforturile pentru realizarea unei protecii suficiente de sensibil la puneri la pmnt pe linie, dar care s elimine dezavantajele sus menionate.

DSLPP 100 rspunde tocmai acestor cerine. Echipamentul DSLPP 100 include o protecie de baz tip homopolar de putere combinat cu criteriul de verificare Desire i o protecie de rezerv bazat pe puterea homopolar (PHW) de pe fiecare linie urmrit (16 protecii n paralel).

Protecia Desire se bazeaz pe un criteriu global, decizia de declanare a liniei cu simpla punere la pmnt fiind luat pe baza analizei tuturor curenilor homopolari de linie, n corelaie i cu tensiunea homopolar, fa de a crei faz se raporteaz.

Metoda Desire se bazeaz pe urmtorul principiu: se msoar simultan curenii homopolari ai liniilor specifice unui anumit sistem de bare i

tensiunea homopolar aferent; se determin n timp real curenii homopolari n modul i faz, avnd ca origine de faz

tensiunea homopolar; se face suma fazorial a curenilor homopolari, fig. 7.32, obinndu-se I IHi = , n

care I este numrul de linii protejate;

UH

900

I S

IH4 IH3 IH2IH1

IH1PR

Fig.7.32. Diagrama fazorial a curenilor homopolari

se face proiecia curenilor I Hi pe dreapta perpendicular pe IS; se selecteaz curentul homopolar proiectat care este pe direcia opus celorlali; acest

curent pe linia electric cu simpla punere la pmnt. Egalizarea transformatoarelor de curent este realizat prin parametrizare (echipamentul

accept intrri de curent provenite de la transformatoare de curent cu raport de transformare diferit).

Pentru asigurarea unei fiabiliti i mentenane ridicate, echipamentul deine sisteme multiple de autoverificare, n scopul autodetectrii nefuncionalitilor interne (self - checking).

Pentru promovarea impulsului de declanare selectiv, se prevd: un timp de deconectare reglabil n domeniul 10 ms65 s, n pai de 10 ms;

70

o tensiune homopolar minim pentru demaraj protecie, n domeniul (1120)% Un reglabil n pai de 1%.

DSLPP 100 poate funciona att n combinaie cu EPAM - 100, care are intrri pentru integrarea proteciilor externe, ct i cu RAR - ul de linie.

DSLPP asigur funcia de deconectare selectiv, separat pe fiecare din cele dou sisteme de bare (n varianta cu dou sisteme de bare colectoare) permind asocierea automat a fiecrui curent la unul din sistemele de bare. Acest lucru se realizeaz cu cte o intrare numeric ce copiaz poziia unui separator prin contactele de poziie specifice cuplrii unei linii la dublul sistem de bare.

Prin aceast facilitate, DSLPP 100 funcioneaz ca dou protecii logice independente, cte una pentru fiecare sistem de bare.

7.8.4. Schema logic a proteciei n fig.7.33. se prezint schema logic a proteciei DSLPP 100 pentru una dintre cele 16 linii

electrice.

Valid. ard. sig.Ardere sig.

Valid.Dir.Des

UH > Uh modif.Bloc. Bar

Unghi( U H , I H n )Direcie

Valid. Dir. HValid. ardere

sig.Ardere sig. IH(n)>Isect H(n)Valid. sect.H

Valid. met. Desireac. des.(n)

Valid. prog. Des.IH(n)>Iprag.des(n) T>Tdecl.

desire (n) Decl.linie n

V decl.D (n)

T>Tdecl.homo(n)

Vdecl.H(n)

Fig.7.33. Schema logic a proteciei DSLPP 100 pentru linia n Pe figur se poate urmri funcionarea n ansamblu a proteciilor. DSLPP - DHW - protecia homopolar de putere combinat cu criteriul de verificare

suplimentar Desire (protecia de baz); DSLPP - HW - protecia homopolar de putere (protecia de rezerv). Alegerea modului efectiv de lucru pentru fiecare linie n parte pentru protecia DSLPP -

DHW - (Desire pur, homopolar de putere pur, Desire + Homopolar de putere) este posibil prin parametrizarea corespunztoare.

Pentru protecia Desire pe bar, apartenena unei linii la un sistem de bare sau la cellalt este hotrt pentru fiecare linie cte o intrare numeric (care copiaz poziia separatorului de bare): 0 - funcionare pe bara 1; 1 - funcionare pe bara 2.

7.8.5. Funcia de integrare n SCADA: DSLPP - SCADA Funcia permite legtura cu un nivel ierarhic superior. Din punct de vedere SCADA (sisteme

de supraveghere, comand i achiziii de date), DSLPP 100 permite:

71

msurarea i transmiterea la nivelul superior a mrimilor I Hi i U Hi; formarea jurnalului de evenimente care descrie evoluia proteciei (demaraje, declanri,

blocaje); citirea intrrilor numerice proprii DSLPP 100; integrarea DSLPP 100 n teleconducere dup standardul ACE28S; ntreinerea ceasului de timp real. Interfaa om - main - DSLPP - MMI conine: un display local cu cristale lichide pentru afiarea mrimilor msurate i a parametrilor

reglai; tastatura local (matrice 4x3) pentru selecia mrimilor afiate i pentru parametrizarea

proteciei; 16 - led - uri de semnalizare a funcionrii DSLPP.