studiu lovituri directe de trasnet munteni

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” din IAŞI C.C.T.T. POLYTECH

COLECTIV CERCETARE ENERGETICĂ

CONTRACT DE CERCETARE ŞTIINŢIFICĂ

Studiu privind verificarea schemelor de protecţie împotriva loviturilor directe de trăsnet în cazul staţiei 220/110/20 kV Munteni. Analiză comparată a metodei

normate şi a metodei electrogeometrice

BENEFICIAR: C.N.T.E.E. TRANSELECTRICA S.A. Bucureşti, Societate Administrată în Sistem

Dualist, prin Sucursala de Transport BACĂU

2013

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” din IAŞI FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ, ENERGETICĂ ŞI

INFORMATICĂ APLICATĂ COLECTIV CERCETARE ENERGETICĂ

CONTRACT DE CERCETARE ŞTIINŢIFICĂ nr. 8795/17.05.2013 – C.C.T.T. POLYTECH nr. 429/16.05.2013 – S.T. BACĂU

BENEFICIAR: C.N.T.E.E. TRANSELECTRICA S.A. Bucureşti, Societate Administrată în Sistem Dualist, prin Sucursala de Transport BACĂU

Studiu privind verificarea schemelor de protecţie împotriva loviturilor directe de trăsnet în cazul staţiei 220/110/20 kV Munteni. Analiză comparată a metodei

normate şi a metodei electrogeometrice

Decan, prof.univ.dr.ing. Marcel Istrate Coordonator colectiv cercetare Energetică, prof.univ.dr.ing. Mihai Gavrilaş

Colectivul de cercetare:

prof.univ.dr.ing. Marcel Istrate – responsabilul temei prof.univ.dr.ing. Mircea Guşă asist.drd.ing. Dragoş Machidon

2013

Studiu privind verificarea schemelor de protecţie împotriva loviturilor directe de trăsnet în cazul staţiei 220/110/20 kV Munteni. Analiză comparată a metodei normate şi a metodei electrogeometrice

Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi, C.C.T.T. Polytech 1

CUPRINS

Pag.CAP. 1 INTRODUCERE 3

1.1. Aspecte generale ale protecţiei împotriva loviturilor directe de trăsnet 31.2. Prezentarea staţiei de transformare 220/110/20 kV Munteni 51.3. Sistemul de paratrăsnete al staţiei de transformare Munteni 17

CAP. 2 APLICAREA METODEI NORMATE ÎN NTE 001/03/00 PENTRU STAŢIA DE TRANSFORMARE 220/110/20 kV Munteni

38

2.1. Elemente ale construcţiei grafice 382.2. Zonele de protecţie ale sistemului de paratrăsnete din staţia Munteni 46

2.2.1. Instalaţiile de 110 kV 47 2.2.1.1. Protecţia sistemului de bare 48 2.2.1.2. Protecţia circuitelor din planul de analiză 11,6 m 56 2.2.1.3. Zona de protecţie a podului de bare 59 2.2.1.4. Protecţia racordurilor LEA 63 2.2.1.5. Protecţia clădirilor de pe teritoriul staţiei de 110 kV 69 2.2.1.6. Protecţia la nivelul căilor de acces 76 2.2.2. Zonele de protecţie ale instalaţiilor de 220 (400) kV 80 2.2.2.1. Protecţia instalaţiilor din planul de analiză hx = 25,0 m 81 2.2.2.2. Protecţia în planul de analiză hx = 16,5 m 84 2.2.2.3. Protecţia în planul de analiză hx = 11,6 m 88 2.2.2.4. Protecţia racordurilor LEA 220 (400) kV 91 2.2.2.5. Protecţia construcţiilor de pe teritoriul staţiei 220 (400) kV 92 2.2.2.6. Protecţia la nivelul căilor de acces 98

CAP. 3 APLICAREA METODEI ELECTROGEOMETRICE PENTRU STAŢIA DE TRANSFORMARE 220/110/20 kV Munteni

101

3.1. Elemente ale construcţiei grafice 1013.2. Determinarea curentului de protecţie prin simulare asistată de calculator 124

3.2.1. Introducere 124 3.2.2. Modelul ATP al staţiei de transformare Munteni 126 3.2.3. Selectarea regimurilor analizate 131 3.2.4. Rezultatele obţinute prin simularea regimurilor selectate 135 3.2.4.1. Instalaţia de 220 (400) kV 135 3.2.4.2. Instalaţia de 110 kV 136

3.3. Zonele de protecţie ale instalaţiilor de 110 kV 138 3.3.1. Protecţia sistemelor de bare colectoare 147 3.3.2. Protecţia elementelor active din planul de analiză hx = 11,6 m 150 3.3.3. Protecţia cordonului de bare de 110 kV 155 3.3.4. Protecţia racordurilor liniilor electrice aeriene de 110 kV 159 3.3.5. Protecţia construcţiilor de pe teritoriul staţiei de 110 kV Munteni 162 3.3.6. Protecţia căilor de acces, în planul hx = 3,0 m 169

3.4. Zonele de protecţie ale instalaţiilor de 220 (400) kV 172 3.4.1. Protecţia instalaţiilor din planul de analiză hx = 25,0 m 176 3.4.2. Protecţia instalaţiilor din planul de analiză hx = 16,5 m 179 3.4.3. Protecţia instalaţiilor din planul de analiză hx = 11,6 m 181



3.4.4. Protecţia racordurilor liniilor electrice aeriene 182 3.4.5. Protecţia construcţiilor de pe teritoriul staţiei 220 (400) kV 184 3.4.6. Protecţia la nivelul căilor de acces 188

CAP. 4 CONCLUZII ŞI RECOMANDĂRI 1914.1. Protecţia instalaţiilor de 110 kV 191

4.1.1. Planul de analiză hx = 8,0 m 191 4.1.2. Planul de analiză hx = 11,6 m 192 4.1.3. Cordoanele de bare 110 kV 194 4.1.4. Racordurile liniilor electrice aeriene 195

4.2. Protecţia instalaţiilor de 220 (400) kV 196 4.2.1. Planul de analiză hx = 25,0 m 196 4.2.2. Planul de analiză hx = 16,5 m 197 4.2.3. Planul de analiză hx = 11,6 m 197 4.2.4. Racordurile liniilor electrice aeriene 198

4.3. Protecţia clădirilor de pe teritoriul staţiei de transformare 198

4.3.1. Protecţia clădirilor concentrate în vecinătatea căii principale de acces

198

4.3.2. Protecţia clădirii şi spaţiilor de depozitare din perimetrul instalaţiilor de 220 kV

200

4.3.3. Cabinele de relee 201 4.3.4. Căile de acces 201

4.4. Sinteza paratrăsnetelor 202

CAP. 5 LISTA LUCRĂRILOR NECESARE 207 BIBLIOGRAFIE 210 PLANURI - ANEXA 1; ANEXA 2; ANEXA 3; ANEXA 4 – Format A2



1. INTRODUCERE

1.1. Aspecte generale ale protecţiei împotriva loviturilor directe de trăsnet

Loviturile directe de trăsnet pe teritoriul sau în circuitele staţiilor de transformare sunt periculoase prin avariile importante pe care le pot produce ca şi prin scoaterea din funcţiune îndelungată a unor părţi din circuite. Evitarea unor asemenea evenimente se asigură cu sis-teme de paratrăsnete verticale, ale căror zone de protecţie trebuie să acopere integral circuitele primare. Este posibilă, totuşi, lovirea directă a trăsnetului şi în obiectele protejate de către paratrăsnete aşa cum se întâmplă şi în cazul liniilor electrice aeriene. Dacă un asemenea eve-niment are loc, conturnarea izolaţiei şi apariţia unui scurtcircuit este foarte probabilă, având în vedere nivelul de izolaţie mai redus în cazul staţiilor de transformare.

Protecţia structurilor de pe sol şi a instalaţiilor electrice exterioare se realizează prin intermediul instalaţiilor de paratrăsnete, rolul acestora fiind de a prelua, asupra lor, loviturile directe de trăsnet. Efectul protector al paratrăsnetelor este bazat pe proprietatea trăsnetului de a lovi, cu probabilitate mai mare, obiectele conductoare mai înalte şi bine legate la pământ, în comparaţie cu alte obiecte de înălţime mai mică, a căror protecţie este, astfel, asigurată. Efectul protector al paratrăsnetului se evaluează prin probabilitatea de pătrundere a descărcării pe lângă paratrăsnet, probabilitate ce poate fi calculată ca raport între numărul de lovituri ce ating echipamentele protejate şi numărul total de lovituri care cad asupra sistemului paratrăsnete – echipamente protejate. Zona de protecţie a unui paratrăsnet sau a unui sistem de mai multe paratrăsnete re-prezintă spaţiul din jurul acestuia, respectiv spaţiul cuprins între ele, în care un obiect este protejat împotriva loviturilor directe de trăsnet, cu o anumită probabilitate. Pentru construirea zonelor de protecţie ale sistemelor de paratrăsnete se utilizează, următoarele metode: metoda bazată pe modelarea în laborator (metoda lui Akopian); metoda modelului electrogeometric; metoda modelării analitice.

Zonele de protecţie ale sistemelor de paratrăsnete ale staţiilor de transformare existente astăzi, proiectate sau construite în urmă cu 40 - 50 ani (aşa cum este cazul majorităţii staţiilor de transformare din România) au fost dimensionate pe baza unei teorii asupra orientării des-cărcării de trăsnet către pământ potrivit căreia un obiect de la sol îşi manifestă influenţa asupra traseului liderului începând de la o distanţă proporţională cu înălţimea obiectului (metoda bazată pe modelele de laborator sau metoda lui Akopian). Zonele de protecţie deter-minate experimental, printr-o metodă de modelare geometrică a sistemului obiect protejat – paratrăsnet - lider descendent al descărcării, au fost creditate cu un risc de penetrare a zonei de protecţie de 0,1 %, indiferent de intensitatea curentului de trăsnet. Acest risc de apariţie a



defectului de ecran a fost considerat acceptabil pentru exploatare, astfel încât metoda bazată pe modelele de laborator, a lui Akopian, a fost utilizată şi este în continuare utilizată în sis-temul energetic românesc pentru proiectarea tuturor sistemelor de paratrăsnete verticale ale staţiilor de transformare aflate actualmente în funcţiune, conform Normativului privind alege-

rea izolaţiei, coordonarea izolaţiei şi protecţia instalaţiilor electroenergetice împotriva supratensiunilor - NTE 001/03/00.

Dezvoltarea cunoaşterii în privinţa formării descărcării de trăsnet a condus la apro-fundarea mecanismului de orientare a trăsnetului către obiectele de la sol. Astfel s-a stabilit o corelaţie între intensitatea curentului de trăsnet şi distanţa de orientare către obiectele de pe sol. Pe această bază a fost elaborată metoda electrogeometrică de dimensionare a zonelor de protecţie ale paratrăsnetelor orizontale.

Metoda sferei fictive, intitulată şi metoda sferei rulante, aplicată, pe plan internaţional, pentru proiectarea sistemelor de paratrăsnete verticale, a rezultat prin combinarea metodei modelării electrogeometrice cu aceea a modelării analitice. Comitetul Internaţional de Nor-mare şi, implicit, normativele internaţionale, recomandă ca dimensionarea sistemelor de para-trăsnete să se facă aplicând această metodă. Metoda sferelor fictive stabileşte dimensiunile geometrice ale zonei de protecţie cu ajutorul unor sfere imaginare care păstrează permanent contactul cu solul şi cu paratrăsnetul analizat. Raza sferei fictive, în centrul căreia se consi-deră că se află liderul descendent al descărcării de trăsnet, se calculează în funcţie de ampli-tudinea curentului de trăsnet, făcând, astfel, o legătură naturală între valoarea intensităţii cu-rentului de trăsnet şi nivelul supratensiunilor generate de loviturile de trăsnet.

Punctul de plecare pentru aplicarea metodei sferei rulante este determinarea amplitudinii curentului de trăsnet periculos pentru izolaţia obiectului protejat. Acesta poate fi calculat cunoscând nivelul de ţinere la impuls de trăsnet al izolaţiei protejate şi impedanţa echivalentă la locul lovirii trăsnetului. Un asemenea procedeu poate fi acceptat pentru liniile electrice aeriene, dar nu şi pentru staţiile de transformare în care există numeroase puncte apropiate în care au loc reflexii şi refracţii multiple ale undelor de impuls. Considerarea, prin calcule ana-litice, a fenomenelor repetate de reflexie şi refracţie este absolut exclusă, datorită complexi-tăţii lor, astfel încât trebuie să se recurgă la folosirea unor programe de calcul adecvate, pentru analiza regimurilor tranzitorii electromagnetice generate de loviturile directe de trăsnet în circuitele primare cele mai expuse ale instalaţiilor considerate.

Metoda sferei rulante este aplicată şi în România, însă numai pentru construcţii şi anumite instalaţiile tehnologice, conform normativelor I20-2000 şi I7-2011.

Indiferent de metoda aplicată, pentru verificarea eficacităţii sistemelor de paratrăsnete ale staţiilor de transformare este suficient să se traseze secţiunile orizontale, prin întreaga zonă de protecţie, la înălţimile maxime de suspendare ale barelor de diferite tensiuni nominale şi să se evidenţieze eventualele defecte de ecran, atât în ceea ce priveşte profunzimea acestora, cât şi aria din planul orizontal de analiză. Existenţa unor defecte de ecran implică adoptarea unor soluţii de ameliorare a zonei de protecţie, soluţii diferenţiate funcţie de profunzimea zonelor neprotejate, riscul de avarie acceptat şi configuraţia dispunerii echipamentelor primare ale staţiei de transformare.


1.2. Prezentarea staţiei de transformare 220/110/20 kV Munteni

Staţia 220/110/20 kV Munteni este o staţie exterioară, amplasată către zona industrială din partea sud-estică a municipiul Vaslui, pe strada Podul Înalt, nr. 1, în imediata apropiere a staţiei CFR Vaslui. Aşa cum rezultă din figura 1.1.

Fig. 1.1. Localizarea geografică a staţiei de transformare 220/110/20 kV Munteni Corespunzător amplasării sale, aşa cum rezultă din distribuţia intensităţii manifestări-

lor atmosferice, redată în figura 1.2, staţia este situată în zona meteorologică C, căreia îi co-respunde un indice keraunic, Nz, cuprins între 30 şi 39 de zile cu manifestări atmosferice pe an, cu o valoare medie de 36 zile cu manifestări atmosferice pe an.

Fig. 1.2. Repartiţia zonelor de keraunicitate de pe teritoriul României



Pornind de la valorile statistice ale indicelui keraunic, densitatea de trăsnete corespun-zătoare amplasamentului staţiei este cuprinsă între 3,8 şi 4,4 trăsnete/km2·an, conform curbei transate în figura 1.3.


Fig. 1.3. Domeniul densităţilor de trăsnete pentru zona meteorologică C

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

4

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

Indicele keraunic

Den

sita

tea

de

tras

net

e

Valoarea medie a densităţii de trăsnete este de 4,21 trăsnete/km2·an. Pentru perimetrul zonei de protecţie de aproximativ 775 m, staţia are o suprafaţă de

aproximativ 30630 m2, rezultând o valoare medie anuală de lovituri directe de trăsnet de 0,12895 trăsnete/staţie·an, adică aproximativ o valoare medie probabilistică de o lovitură di-rectă de trăsnet în staţie la un interval de 7 ani şi jumătate. Dacă ar fi luată în considerare zona de siguranţă, atunci ar creşte, în oarecare măsură, numărul de lovituri directe, însă o asemenea abordare nu este justificată, cu atât mai mult cu cât stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene pot fi luaţi în considerare în construirea zonelor de protecţie împotriva loviturilor de trăsnet, având în vedere dispunerea lor foarte apropiată de echipamentele din circuitele primare ale staţiei de transformare.

Dacă pentru studiul sistemului de protecţie împotriva loviturilor de trăsnet prin metoda normată în NTE 001/03/00 sunt necesare datele anterioare, la care se adaugă poziţionarea geometrică şi înălţimea de suspendare a barelor, pentru studiul efectuat prin metoda electro-geometrică este necesar să fie cunoscute, în plus, caracteristicile geometrice şi electrice ale tuturor circuitelor primare, inclusiv ale descărcătoarelor de supratensiune instalate în staţie, precum şi distanţele dintre acestea şi echipamentele cuprinse în zona de protecţie a descăr-cătoarelor cu rezistenţă variabilă. Pentru configuraţia actuală a staţiei de transformare, aceste informaţii sunt prezentate, pe scurt, în continuare.

Staţia de 220 (400) kV

Staţia de 220 kV este realizată, în vederea unei dezvoltări avute încă din stadiul de proiectare, cu echipamente de 400 kV funcţionând la tensiunea de 220 kV. În consecinţă, cadrele de susţinere a conductoarelor flexibile, formate din stâlpi şi rigle, din staţia exterioară de 220 kV sunt realizate în soluţie de construcţie metalică şi sunt fixate în fundaţii de greutate din beton armat. Dimensiunile cadrelor, impuse din punct de vedere tehnologic, sunt diferite funcţie de tensiunea staţiei precum şi de destinaţia acestora în cadrul instalaţiilor aferente fiecărui nivel de tensiune. Astfel, la tensiunea 400kV, deschiderile riglelor au valori de 22,5 m


şi de 20,0 m, iar înălţimile cadrelor au valori de 25,0 m şi 16,5 m, fără a mai fi instalate cadre cu înălţimea de 20,0 m, aşa cum se practică în alte staţii de transformare cu acelaşi nivel de tensiune, fapt observabil în detaliul de instalaţii redat în figura 1.4.


Riglă la înălţimea de 16 m

Riglă la înălţimea de 25 m

Echipamente de 400 kV

Fig.1.4. Detaliu structuri metalice susţinere şi instalaţii de 400 kV De altfel, faptul că instalaţiile funcţionează la tensiunea de 220 kV este susţinut de faptul că izolaţia stâlpului terminal al liniilor LEA 220 kV FAI şi Gutinaş este izolaţie de 400 kV, şuntată pentru funcţionare la 220 kV, aşa cum se poate observa din figura 1.5.

Şuntare lanţ izolatoare

Şuntare lanţ izolatoare

Fig.1.5. Detaliu şuntare izolaţie de 400 kV pentru funcţionare la 220 kV


Pentru cadrul autotransformatorului AT-200 MVA 220/110 kV sunt utilizate elemen-te prefabricate cu înălţimea de 25,0 m, pe partea de 220 kV, iar pe partea de 110 kV cadre standard din beton armat centrifugat, cu înălţimea de 11,6 m, aşa cum se poate observa din figura 1.6.

Riglă montată la 11,6 m Riglă montată la 25,0 m

Fig.1.6. Detaliu cadre celula autotransformator AT 200 MVA 220/110 kV Panourile dintre aliniamentele P şi R, R şi S şi respectiv U şi H (Anexa 1) au cea mai

mare deschidere dintre circuitele primare de 400 kV, aceasta având lungimea de 27,0 m. Singurul panou în care se află şi riglă de susţinere fiind cel din vecinătatea stâlpului terminal al liniilor electrice aeriene, între aliniamentele P şi R, dar acesta fiind în construcţie compo-zită, cu doi stâlpi metalici învecinaţi, aşa cum se poate observa din figura 1.7. Acesta este panoul în care se află instalată bara de transfer. În rest, pentru susţinerea sistemelor de bare, cadrele sunt în construcţie clasică, având deschiderea riglei de 20,0 m, pentru bara I, şi respectiv 22,5 m, pentru bara II, cu înălţimea de amplasare de 16,5 m.

Schema staţiei de 220 kV are două sisteme de bare colectoare nesecţionate şi o bară de transfer, la care se conectează următoarele celule:

- două linii electrice aeriene, una pentru LEA 220 kV Gutinaş şi cea de a doua pentru LEA 220 kV FAI;

- un autotransformator de 231/121/10,5 kV – 200/200/60 MVA, notat AT 200 MVA; - o cuplă transversală; - celula măsură pe bare, 220 kV, legată direct la bară;

Autotransformatorul AT 200 MVA este racordat la staţia învecinată, de 110 kV, prin intermediul unui cordon aerian (pod) de bare de 110 kV al staţiei de transformare.



Stâlp 25,0 m

27 m

Stâlp 16,5 m

Fig.1.7. Detaliu stâlpi metalici învecinaţi, în zona celulei de cuplă transversală a instalaţiilor de 220 kV Schema monofilară a circuitelor primare din instalaţiile de 220 kV ale staţiei de trans-

formare Munteni este dată în figura 1.8.

DMM

DD

5

FA

I

GU

TIN

AS

1

220 (400) kVBTf

24

BA

LE

A 2

20 k

V

LE

A 2

20

kV


Fig.1.8. Schema monofilară a circuitelor de 220 kV din staţia de transformare Munteni

RA 2BARA II

220(400)kV 3

AT


Staţia de conexiuni 220 kV este prevăzută cu două sisteme de bare nesecţionate şi o bară de transfer, însă deoarece în etapa actuală la sistemul I nu sunt racordate echipamente, această bară nu este figurată în reprezentarea schemei monofilare a circuitelor primare, dată în figura 1.8. Legătura între sistemul II şi bara de transfer este realizată numai prin separator.

Sistemele de bare şi bara de transfer sunt dispuse pe două travee, care urmăresc pasul a două celule. Sistemul I de bare se află amplasat primul, paralel cu calea de rulare a auto-transformatorului AT 200 MVA (între aliniamentele T şi U), urmează, în sensul de deplasare către stâlpul terminal al liniilor electrice aeriene de 220 kV (aliniamentul N – planşa din Anexa 1), sistemul II de bare (între aliniamentele S şi T) şi, în acelaşi sens de deplasare, bara de transfer (între aliniamentele P şi R).

Barele sunt realizate din conductoare scindate, câte 2 conductoare pe fază. Ca şi în maniera uzuală, barele sunt realizate din conductoare funie de oţel – aluminiu, având secţiu-nea de 2 x 973/228 mm2.

Conexiunile la echipamente sunt realizate, în majoritatea situaţiilor, prin legături flexi-bile, din conductoare scindate, montate la riglele staţiei prin intermediul unor izolatoare de sticlă călită, dispuse în „V”, aşa cum se poate observa în figura 1.9.

Fig.1.9. Legături flexibile şi izolaţii în instalaţiile de 220 (400) kV Legăturile sunt realizate, de asemenea, din conductoare flexibile de oţel-aluminiu, secţiunile acestor conductoare fiind următoarele: 2 x 450/75 mm2 – în cele două celule de linie 220 kV, în celula de autotransformator şi în

celula de măsură; 2 x 680/95 mm2 – în celula de cuplă transversală; 2 x 450 mm2 – legăturile între aparate în celulele de linie şi de autotransformator;



2 x 680 mm2 - legăturile între aparate în celula de cuplă transversală. O particularitate în ceea ce priveşte modul de realizare a conexiunilor în circuitele

primare ale instalaţiilor de 220 kV este aceea că legăturile dintre separatoarele de bară şi izo-latoarele suport de sub sistemul II de bare, precum şi acelea amplasate sub bara de transfer, sunt realizate sub formă rigidă, din ţeavă din aliaje de aluminiu, cu secţiunea de Ф 80/10 mm, aşa cum se poate observa şi din detaliul de instalaţii dat în figura 1.10.

Legătură flexibilă

Legătură rigidă Legătură rigidă

Legătură flexibilă

Fig. 1.10. Detaliu legătură rigidă între echipamente ale instalaţiei de 220 (400) kV

Lanţurile de izolatoare duble, montate în “V”, sunt realizate din 2 x 27 elemente tip

CTS 120-2p, corespunzător zonei 3 de poluare. De asemenea sunt utilizate izolatoare de susţinere de tip CERALEP 400 C8-1550. Aşa cum se poate observa şi din figurile. 1.9 şi 1.10, lanţurile de izolatoare sunt echipate cu armături de uniformizare a câmpului electric şi de pro-tecţie împotriva efectelor arcului electric, atât la partea superioară, cât şi la cea inferioară.

În celulele de linie LEA 220 (400) kV şi la bornele înfăşurării de 220 kV a auto-transformatorului AT-200 MVA sunt conectate, direct, transformatoare de tensiune de tip capacitiv, cu izolaţie internă ulei, de fabricaţie TRENCH, tip CPTf 245 kV, la acestea realizându-se conexiunile în circuitele secundare aferente instalaţiei de sincronizare, măsură şi respectiv protecţii. În celulele de linie LEA 220 (400) kV, ca şi în celula de autotransformator AT 200 MVA, sunt instalate transformatoare de curent (Fig. 1.7) de tip IOSK 245, producător TRENCH, transformatoare de tip inductiv, al căror raport de transformare se poate modifica din înfăşurarea secundară (prevăzute cu priză mediană) de la care se alimentează protecţiile şi



instrumentaţia de măsură. Valoarea raportului de transformare realizat este înscris în planul de reglaje protecţii şi pe suporţii de aparataj.

Celula de măsură 220 kV este legată direct la bara II de 220 (400) kV şi este realizată din trei transformatoare de tensiune de tip capacitiv, cu izolaţie ulei, de tip CPTf 245 kV, producător TRENCH.

Întrerupătoarele din staţia de transformare sunt de fabricaţie Electroputere Craiova, de tip IO 400 kV - 20 000 MVA /1600A şi sunt acţionate, pe fiecare fază în parte, cu dispozitive de tip MOP-1.

Protecţia instalaţiilor din zona de 220 kV împotriva supratensiunilor tranzitorii, fie ele de comutaţie sau de trăsnet, fie ele generate în perimetrul staţiei de transformare sau propagate pe cele două linii racordate la echipamentele staţiei de transformare, este realizată cu descărcătoare de supratensiune din categoria celor cu oxizi metalici (oxid de zinc) având o caracteristică tensiune-curent accentuat nelineară. Seturile de descărcătoare de supratensiune sunt instalate în cele două celule de linie şi în celula de autotransformator. Tipurile de descăr-cătoare utilizate în instalaţiile de 220 kV ale staţiei de transformare Munteni sunt: ABB, tip EXLIM Q-CH 245, cu izolaţie ceramică – în celula de autotransformator; SIEMENS, tip 3EL2-192, cu izolaţie compozită – în celula LEA 220 kV FAI; SIEMENS, tip 3EL2-192, cu izolaţie compozită – în celula LEA 220 kV Gutinaş.

Descărcătoarele sunt echipate cu contoare pentru înregistrarea numărului de funcţionări, aşa cum se poate observa şi în exemplul din figura 1.11, pentru un descărcător din celulele de linie.

Fig. 1.11. Detaliu contor funcţionare descărcătoare din celulele de linie LEA 220 kV

Principalele caracteristici ale acestor descărcătoare, care interesează din punctul de vedere al protecţiei la supratensiunile tranzitorii generate de descărcările atmosferice sau de comutaţii în reţea, sunt următoarele: tensiunea de operare; tensiunea reziduală la curent no-minal; curentul nominal de descărcare.




Pentru descărcătoarele ABB, tip EXLIM Q-CH 245, aceste caracteristici sunt: - tensiunea de operare de lungă durată - 154 kV; - tensiunea reziduală la curent nominal cu impuls de 8/20 μs - 452 kV; - curentul nominal de descărcare - 10 kA.

Pentru descărcătoarele SIEMENS, tip 3EL2-192, aceste caracteristici sunt: - tensiunea de operare de lungă durată - 154 kV; - tensiunea reziduală la curent nominal cu impuls de 8/20 μs - 461 kV; - curentul nominal de descărcare - 10 kA.

Staţia de 110 kV

Dispoziţia constructivă a staţiei este de tip semi-înalt, cu trei planuri de tensiune, şi anume: planul ieşirilor de linie, al legăturilor aeriene ce supratraversează barele colectoare în

câmpul celulei de cuplă transversală şi al celulei de cuplă longo-transversală, dar şi din celula AT 200 MVA, plan având înălţimea faţă de sol hx = 11,6 m;

planul barelor colectoare, cu înălţimea faţă de sol hx = 8 m; planul legăturilor între aparatele aferente unei celule.

Instalaţiile de 110 kV ale staţiei de transformare sunt realizate în construcţie cu două sisteme de bare colectoare, sistemul 2 de bare fiind secţionat longitudinal. Legăturile între bare se realizează printr-o cuplă transversală, ce leagă bara 1 cu bara 2A, şi printr-o cuplă longo-transversală, aceasta din urmă având dublu rol, şi anume: rol de cuplă longitudinală – leagă bara 2A cu bara 2B; rol de cuplă transversală - leagă bara 1 cu bara 2A, sau leagă bara 1 cu bara 2B,

actualmente cupla longo-transversală având rolul de cuplă transversală, legând bara 1 cu bara 2B.

Barele colectoare ale instalaţiilor de 110 kV din staţia de transformare Munteni sunt dispuse pe patru travee şi în patru câmpuri, fiecare travee conţinând câte trei celule. Câmpu-rile de bare extreme ale instalaţiilor conţin bara 1, între aliniamentele C-D şi respectiv F-G (planul din Anexa 1), cele două secţii fiind legate permanent printr-o legătură aeriană situată în dreptul celulei de cuplă transversală, între aliniamentele 9 şi 10, bara 1 de 110kV fiind, astfel, realizată în construcţie de tip “H”. Câmpurile de bare din mijlocul construcţiei conţin bara 2A amplasată spre cabinele de relee, între aliniamentele E şi F, şi bara 2B, amplasată înspre celulele de linie şi cupla longo-transversală, între aliniamentele D şi E. Barele colectoare şi legăturile aeriene sunt realizate în varianta de tip flexibil, din conductoare flexibile susţinute prin lanţuri de izolatoare compozite, duble sau simple (aşa cum se poate observa în figura 1.12), funcţie de efortul mecanic pe care trebuie să-l suporte. Lanţurile de izolatoare care susţin barele colectoare sunt realizate în tehnologie de tip compozit, cu izolaţie din cauciuc siliconic, şi sunt prevăzute cu armături de protecţie superioare şi inferioare.

Căile de curent sunt susţinute de cadre, suporţi şi rigle de beton armat centrifugat, prin intermediul unor lanţuri de izolatoare de întindere, susţinere şi respectiv suport, toate elemen-


tele de beton având protecţie hidrofobă, în tehnologie Maxeal. În cea mai mare parte, izola-toarele suport sunt ceramice, de tip VKLS, câteva izolatoare suport fiind în construcţie compozită, cu izolaţie din cauciuc siliconic, de tip ICS 110.

Fig. 1.12. Detaliu izolaţie instalaţii de 110 kV din staţia de transformare Munteni

Circuitele primare sunt realizate, fizic, cu conductoare funie din oţel-aluminiu, conexi-

unile fiind realizate cu conductoare scindate sau cu conductoare unice, aşa cum rezultă şi din detaliul dat în figura 1.13, astfel:

Fig. 1.13. Detaliu legături flexibile în instalaţiile de 110 kV din staţia de transformare Munteni



barele 1, 2A şi 2B şi legăturile la aparate la celulele de autotransformator AT-200 MVA şi cuplă transversală - sunt realizate cu câte două conductoare pe fază - 2 x 450 mm2;

la restul celulelor legăturile între aparate sunt realizate cu un singur conductor funie, din OL-AL, cu secţiunea de 450 mm2.

Întreruptoarele utilizate sunt de fabricaţie Electroputere Craiova, sunt de tip IO 123 kV 6000 MVA /1600A şi sunt acţionate tripolar, prin intermediul dispozitivelor de tip MOP-1.

Din punct de vedere constructiv, pasul celulelor este de 9 m, începând cu deschiderea dintre aliniamentele 1 şi 2 şi terminând cu deschiderea dintre aliniamentele 12 şi 13 (conform notaţiilor din planul dat în Anexa 1). Pe direcţia axială a barelor de 110 kV, pasul este de 8 m, începând cu deschiderea dintre aliniamentele C şi D şi terminând cu deschiderea dintre aliniamentele F şi G.

La cele două bare colectoare din schema staţiei se racordează următoarele celule, con-form schemei monofilare date în figura 1.14 şi planului dat în Anexa 1:

MWhcpt

TRAFO 2- 16 MVATTUS-NSuk=10,04%110+-9x1.78%/22 kV84/242,42AYNd11

TRAFO 1- 16 MVATTUS-NSuk=10,89%110+-9x1,78%/22 kV84/420 AYNd11

ATATUS-FS200/200/60 MVA231/121/10.5 kV500/954,5/3299 Areglaj in sarcina±12x1,25 % 220 kVploturi 25YNa0d5

CT

U c

irc. 2

LEA

110

KV

CT

U c

irc. 1

LEA

110

KV

D-2A CTv

long

o-tr

ansv

ersa

la

9

D-1

14

15

19 17

18 16

13

1112 10

D-2BD-2B

T T T T

110 kV

8 6

7 5 4

13Bara 1

Bara 2A

2

Bara 2B

T T T

Vut

cani

-Hus

iLE

A 1

10 k

V

HU

SI c

irc. 1

LEA

110

kV

MO

LDO

SIN

-T1

RE

DIU

CIR

C. 2

RE

DIU

circ

. 1

LEA

110

kV

LEA

110

kV

LEA

110

kV

VA

SLU

I cir

c. 2

VA

SLU

I cir

c. 1

NE

GR

ES

TI

LEA

110

kV

LEA

110

kV

LEA

110

kV

CU

PLA

Bara 1

DDDD D

BBBBB

BBBB

B

trafo mixt

Fig.1.14. Schema monofilară a circuitelor de 110 kV din staţia de transformare Munteni

10 celule LEA 110 kV, şi anume: Huşi 1, Vutcani-Huşi, CTU circuit 1, CTU circuit 2,

Rediu circuit 1, Rediu circuit 2, Moldosin, Negreşti, Vaslui 1, Vaslui 2;




1 celulă autotransformator – ATUS-FS 231/121/10,5 kV, 200/200/60 MVA; 2 celule transformator – TRAFO 1 şi TRAFO 2, TTUS-NS 110/22 kV, 16 MVA; 1 celulă cuplă transversală (CTv) – legătura între secţiile barei 1; 1 celulă cuplă longo-transversală (CLTv); 3 celule descărcător (pe bara 1, pe bara 2A şi respectiv pe bara 2B); celule de măsură; celule de rezervă.

Descărcătoarele de supratensiune sunt din categoria descărcător cu oxizi de zinc, fabri-caţie Überspannungsableiter GmbH Germania, TRIDELTA-tip SB 96/10.2, de fabricaţie SIEMENS – tip 3EL2 96, tip 3EL2-76, tip 3EL2-24 şi respectiv ElectroCeramica Turda – tip DMO 24. Pe lângă acestea, se adaugă descărcătoarele de producţie Passoni Villa, de tip Cornutti-PME 650 kV pentru trecerile izolante de 110 kV de la autotransformator.

Modul de amplasare ala cestor tipuri de descărcătoare de supratensiune, în staţie, este următorul: Autotransformatorul AT 200 MVA, pe partea de 110 kV, pe cele trei faze – descărcătoare

de tip TRIDELTA SB 96/10.2, amplasate la aproximativ 4 m de trecerile izolante de 110kV, acestea fiind de tip JT 145kV, 1250A, prevăzute cu descărcătoare de tip CORNUTTI-PME 650-145kV/1250A – producţie ALSTOM (PASSONI VILLA);

Bara 1 de 110kV- descărcătoare de tip SIEMENS 3EL2-96, pe toate cele trei faze; Bara 2A de 110kV- descărcătoare de tip SIEMENS 3EL2-96, pe toate cele trei faze; Bara 2B de 110kV- descărcătoare de tip SIEMENS 3EL2-96, pe toate cele trei faze; Trafo1, 16MVA

- pe neutru - descărcător de tip SIEMENS 3EL2-72; - pe partea de 110 kV, pe toate fazele – descărcătoare de tip SIEMENS 3EL2-96; - pe partea de 20 kV, pe toate fazele – descărcătoare de tip SIEMENS 3EL2-24;

Trafo2, 16MVA - pe neutru - descărcător de tip SIEMENS 3EL2-72; - pe partea de 110 kV, pe toate fazele – descărcătoare de tip SIEMENS 3EL2-96; - pe partea de 20 kV, pe toate fazele – descărcătoare de tip DMO-24 kV.

Caracteristicile descărcătorului TRIDELTA-tip SB 96/10.2-0, importante din punctul de vedere al protecţiei la supratensiuni tranzitorii, sunt:

- tensiunea nominală 96 kV; - tensiunea reziduală la curent nominal 255 kV; - curentul nominal de descărcare 10 kA.

Caracteristicile descărcătorului SIEMENS – tip 3EL2 96, destinat protecţiei izolaţiei înfăşurărilor de înaltă tensiune ale transformatorului, către bornele de linie, sunt:

- tensiunea nominală 96 kV; - tensiunea de operare continuă, în regim de durată, 77 kV; - tensiunea reziduală la curent nominal, impuls 8/20 μs - 245 kV; - curentul nominal de descărcare 10 kA.


Caracteristicile descărcătorului SIEMENS – tip 3EL2 72, destinat protecţiei izolaţiei înfăşurărilor de 110 kV, către borna de neutru a transformatorului, sunt:

- tensiunea nominală 72 kV; - tensiunea de operare continuă, în regim de durată, 58 kV; - tensiunea reziduală la curent de impuls 8/20 μs, 10 kA - 173 kV; - curentul nominal de descărcare 10 kA.

Caracteristicile descărcătorului SIEMENS – tip 3EL2 24, destinat protecţiei izolaţiei înfăşurărilor de medie tensiune ale transformatorului Trafo 1, sunt:

- tensiunea nominală 24 kV; - tensiunea de operare continuă, în regim de durată, 19,2 kV; - tensiunea reziduală la curent de impuls 8/20 μs, 10 kA – 57,6 kV; - curentul nominal de descărcare 10 kA.

Caracteristicile descărcătorului Electroceramica Turda – tip DMO 24, destinat protec-ţiei izolaţiei înfăşurărilor de medie tensiune ale transformatorului Trafo 2, sunt:

- tensiunea nominală 30 kV; - tensiunea de operare continuă, în regim de durată, 24 kV; - tensiunea reziduală la curent de impuls 8/20 μs, 10 kA – 85,8 kV; - curentul nominal de descărcare 10 kA.

1.3. Sistemul de paratrăsnete al staţiei de transformare Munteni Sistemul de paratrăsnete al staţiei de transformare Munteni este unul complex, realizat în principal din paratrăsnete verticale, dar şi din paratrăsnete orizontale, nu numai la nivelul clădirilor aflate pe teritoriul staţiei de transformare, ci şi paratrăsnete orizontale prin inter-mediul cărora se asigură protecţie împotriva loviturilor directe de trăsnet a unor racorduri ale liniilor electrice aeriene la circuitele primare ale staţiei de transformare.

Elementele active ale paratrăsnetelor sunt realizate din tronsoane de ţeavă metalică având secţiuni diferite şi, în mod implicit, diverse grosimi ale părţii metalice, aşa cum au re-zultat prin proiectare, din calcule de rezistenţă mecanică ale ansamblului, un exemplu fiind detaliul din figura 1.15.

Fig.1.15. Detaliu tip constructiv tije paratrăsnete verticale



Practic, toate paratrăsnetele verticale din staţia de transformare Munteni au înălţimea părţii active de 8 m, fie că aceasta este realizată exclusiv din tija metalică a paratrăsnetului, fie că se obţine ca sumă dintre înălţimile unui tronson metalic montat pe cadru şi a tijei tubulare a paratrăsnetului. Faptul că paratrăsnetele verticale sunt realizate în maniere constructive dife-rite, rezultă şi din reprezentarea grafică dată în figura 1.16.

Paratrăsnete tijă instalate pe stâlpii terminali ai liniilor LEA 110 kV

Paratrăsnet tijă din instalaţiile

de 220 (400) kV Tijă + tronson

metalic

Paratrăsnet tijă din instalaţiile de 110 kV, cu prindere

„baionetă”


de 220 (400) kV


de 110 kV

Fig. 1.16. Tipurile constructive de paratrăsnete verticale utilizate în staţia de transformare Munteni



Practic toate paratrăsnetele din instalaţiile de 110 kV sunt de tipul constructiv al celor din figurile 1.15, mai puţin sistemul de prindere pe stâlp, şi sunt montate la partea superioară a stâlpilor din beton armat ai cadrelor staţiei de transformare şi toate au înălţimea părţii active de 8 m, aşa cum se poate observa şi din vederea generală a instalaţiilor, dată în figura 1.17. Un singur paratrăsnet are prindere cu bride metalice pe partea laterală a stâlpului din beton armat al cadrului (ca în detaliul din figura 1.16), acesta fiind situat la intersecţia aliniamen-telor B şi 13 (planul din Anexa 1).

Stâ

lp a

l ant

enei

de

radi

ocom

unic

aţie

a

staţ

iei d

e tr

ansf

orm

are

Mun

teni

Paratrăsnete montat pe cadre ale staţiei, cu prindere la partea

superioară a stâlpilor de cadru

Paratrăsnete montat pe cadre ale staţiei

Paratrăsnet montat pe stâlp special şi nu pe

cadru de staţie

Fig. 1.17. Paratrăsnete din instalaţiile de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni



Datorită distanţei mari de la transformatorul Trafo T1 la cadrele învecinate cu para-trăsnet, s-a aplicat o soluţie mai puţin frecventă şi anume aceea a instalării unui stâlp de beton armat centrifugat, clasic în construcţia cadrelor staţiei de transformare, dar cu destinaţie specială, şi anume aceea a susţinerii unei tije de paratrăsnet, aşa cum se poate observa în figura 1.17. Acesta se află în panoul dintre aliniamentele 9 şi 10, la intersecţia cu aliniamen-tul K (planul din Anexa 1) De asemenea, un paratrăsnet special poate fi considerat şi stâlpul antenei de radiocomunicaţii al staţiei de transformare, stâlp care prin înălţimea sa de 27 m, poate asigura o protecţie bună a echipamentelor şi construcţiilor cu care se învecinează, chiar dacă se neglijează şi înălţimea antenei propriu-zise. Protecţia este eficientă şi ca efect al exis-tenţei unei legături ferme a elementelor metalice de la partea superioară a stâlpului, la priza de pământ a staţiei de transformare.

O situaţie favorabilă din punctul de vedere al protecţiei unor echipamente din instala-ţiile de 110 kV este aceea determinată de apropiata vecinătate a stâlpului terminal al liniilor LEA 110 kV CTU, circuitul 1 şi circuitul 2, de transformatorul celulei Trafo T2, în această zonă existând, astfel, o densitate mare de paratrăsnete, aşa cum se poate observa şi din ima-ginea redată în figura 1.18.

Paratrăsnete cu înălţimea părţii active de 8 m

Stâlpul LEA 110 kV CTU 1 şi CTU 2

Fig. 1.18. Paratrăsnete din zona stâlpului terminal al liniilor LEA 110 kV CTU 1 şi CTU2 Toţi stâlpii terminali ai liniilor de 110 kV au instalate paratrăsnete verticale pe vârful construcţiei metalice, aşa cum se poate observa şi din vederile date în figura 1.6, pentru alinia-mentul celor cinci stâlpi din partea sudică a staţiei, şi în figura 1.18, pentru stâlpul situat pe



teritoriul staţiei de transformare, în partea estică a acesteia. Aceste paratrăsnete sunt destinate protecţiei racordurilor liniilor electrice aeriene de 100 kV la circuitele primare a celulelor de linie aferente. Această soluţie a fost utilizată pe scară largă şi, în consecinţă, este frecvent întâlnită în staţiile de transformare din Sistemul Energetic Naţional. Totuşi, în cazul staţiei de transformare Munteni, în zona instalaţiilor de 110 kV, se regăseşte şi o soluţie modernă de protejare a racordului liniei electrice aeriene şi anume aceea a coborârii conductorului de protecţie, de la vârful stâlpului până la nişte tronsoane metalice montate pe cadrul staţiei şi, direct, până la cadrul staţiei aferent celulei de linie respective. În plus aceste conductoare de protecţie au şi fibră optică (OPGW), având şi rol de suport fizic de transfer de date. În cazul staţiei de transformare Munteni, pe partea de 110 kV, stâlpul la care s-a realizat o asemenea legătură este stâlpul dublu circuit al liniilor LEA 110 kV Huşi 1 şi LEA 110 kV Vutcani-Huşi, aşa cum se poate observa în figura 1.19.

Celula LEA 110 kV Huşi

Conductor de protecţie al LEA

Paratrăsnet orizontal

Conductor activ racord LEA

Celula LEA 110 kV Vutcani - Huşi

Fig. 1.19. Paratrăsnet orizontal (prelungire a conductorului de protecţie al liniei electrice aeriene) la linia LEA 110 kV Vutcani-Huşi

Dispunerea paratrăsnetelor în instalaţiile de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni, mai puţin cele destinate protecţiei podului de bare de 110 kV, este redată în figura 1.20, în strânsă concordanţă cu planul din Anexa 1. În cazul instalaţiilor de 220 (400) kV, diversitatea constructivă a paratrăsnetelor este puţin mai mare decât în instalaţiile de 110 kV, dar nu la fel de mare ca în alte staţii cu aceeaşi tensiune nominală.



Fig. 1.20. Dispunerea paratrăsnetelor în instalaţiile de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni Diversitatea constructivă a paratrăsnetelor verticale din instalaţiile de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni nu constă doar ȋn înălţimile părţilor active ale tijelor, ci și în modul de instalare a acestora direct pe vârful construcţiei metalice a stâlpilor cadrelor staţiei sau la partea superioară a unor tronsoane metalice cu zăbrele, vârfare instalate la partea superioară a stâlpilor metalici de cadru, mai ales în aliniamentul riglei din vecinătatea stâlpului terminal dublu circuit al LEA 220 kV Gutinaş şi LEA 220 kV FAI (aliniamentul P din planul dat în Anexa 1). Cel de al treilea tip de paratrăsnet, obţinut în manieră, practic,



indirectă, este cel care nu are o tijă propriu-zisă, dar stâlpul metalic al cadrului de staţie având înălţimea de 25 m, joacă rol de paratrăsnet vertical pentru echipamentele învecinate, suspendate la înălţimea de 16 m. În această ultimă situaţie se află stâlpii de cadru din aliniamentul T (planul din Anexa 1). Toate aceste trei variante constructive, două directe şi una indirectă, de paratrăsnete verticale sunt evidenţiate în vederea generală a instalaţilor de 220 (400) kV, dată în figura 1.21.


in

ductoarelor otecţie ale liniilor electrice aeriene de 220 kV

Fig. 1.21. Tipurile de paratrăsnete verticale din instalaţiile de 220 (400) kV ale staţiei Munteni

La acestea trei se mai poate adăuga tronsonul metalic cu zăbrele fără tijă de paratrăsnet, la care se leagă conductoarele de protecţie ale liniilor electrice aeriene, tronson situat la intersecţia aliniamentelor P şi 17 (planul din Anexa 1), perfect vizibil în detaliul dfigura 1.22. Fig. 1.22. Detaliu tronson metalic destinat prinderii conde pr

Tijă montată pe vârful stâlpului

metalic de cadru

Tijă montată pe vârful stâlpului

metalic de cadru

Tijă montată pe tronson metalic de

vârf (vârfar)

Stâlp metalic de cadru cu rol de

paratrăsnet


Astfel, spre deosebire de alte instalaţii de 400 kV, indiferent de nivelul de tensiune la care acestea operează, în cazul sistemului de paratrăsnete al staţiei de transformare Munteni există o mai mare uniformitate a tipurilor constructive şi mai ales în ceea ce priveşte înălţimea paratrăsnetelor verticale. Astfel, dacă în alte staţii înălţimile elementelor active ale paratrăs-netelor verticale, însumate cu înălţimile tronsoanelor metalice de instalare – acolo unde este cazul, variază între 8 m şi 13,5 m, cu valori intermediare de 10m, 11m şi 13 m, în cazul sis-temului de paratrăsnete din zona instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei Munteni toate para-trăsnetele au înălţimea de 8 m, fapt care rezultă foarte evident, prin comparaţia între nivelurile standard de instalare a cadrelor şi riglelor (25 m şi respectiv 16 m) şi înălţimea tijelor, aşa cum rezultă şi din reprezentarea grafică dată în figura 1.23.

Tronson metalic + tijă = 8 m

Tijă paratrăsnet = 8 m Tronson metalic stâlp de cadru 25 – 16 = 9 m

Fig. 1.23. Dimensiuni comparative ale elementelor active ale paratrăsnetelor din instalaţiile de 220 (400) kV Ca element de relativă noutate în realizarea sistemelor de protecţie la lovituri directe de trăsnet a staţiilor de transformare, care se aplică şi în România în cazul retehnologizării sau extinderii instalaţiilor existente, se ameliorează semnificativ protecţia racordurilor LEA la circuitele primare ale staţiilor de transformare. Astfel, se crează o legătură între conductoarele de protecţie ale liniilor, de la stâlpii terminali ai acestora, la cadrele staţiei (figura 1.22)

Aşa cum s-a arătat anterior, un asemenea paratrăsnet este acela care leagă conductorul de protecţie a LEA 110 kV dublu circuit, Huşi şi respectiv Vutcani-Huşi, la cadrul celulelor de linie respective (figura 1.19). O realizare mai bună a protecţiei racordurilor liniilor electrice



aeriene se realizează atunci când conductorul de protecţie al LEA este legat la un tronson metalic de deasupra riglei respective, fapt care asigură intrarea integrală a conductoarelor active ale racordului în zona de protecţie determinată de acest paratrăsnet orizontal. Asemenea paratrăsnete echipează celulele de linie LEA 220 kV Gutinaş şi LEA 220 kV FAI., aşa cum se poate vedea şi în exemplul dat în figura 1.24.

Tronson metalic

Paratrăsnet orizontal

Fig. 1.24. Racordul LEA 220 kV Gutinaş din staţia de transformare Munteni În conformitate cu planurile din proiectul pe baza căruia s-au realizat instalaţiile de 220 (400) kV ale staţiei de transformare, dar şi cu preluarea datelor din sit-ul instalaţiilor reale, dispunerea paratrăsnetelor din instalaţiile de 220 (400) kV este conformă cu reprezenta-rea grafică din figura 1.25, din care rezultă şi dispunerea paratrăsnetelor destinate protecţiei podului de bare de 110 kV către autotransformatorul AT 200 MVA.

În perimetrul staţiei de transformare se află mai multe clădiri, de tipuri constructive diferite şi cu destinaţii diferite, de la camera de comandă a staţiei de transformare, la cabinele de relee, corpul de conexiuni de medie tensiune şi până la spaţiile de depozitare acoperite sau sub formă de platforme exterioare. Dimensiunile acestor construcţii rezultă din tabelul 1.1.

Protecţia împotriva loviturilor directe a acestor clădiri, a anexelor şi spaţiilor de depo-zitare este realizată, în mod natural, parţial de către sistemul de paratrăsnete verticale al staţiei de transformare. În acelaşi timp, unele dintre ele sunt autoprotejate prin faptul că sunt cons-trucţii metalice legate la pământ, iar alte sunt prevăzute cu paratrăsnete orizontale. Exemple de realizare a protecţiei clădirilor din perimetrul staţiei de transformare Munteni sunt redate în vederile din figurile: 1.26, 1.27 şi 1.28. Astfel, în figura 1.26 este redat modul de realizare al



unei legări la pământ a elementelor metalice de realizare a acoperişului clădirii corpului de comandă şi a clădirii de birouri PAR.

Fig. 1.25. Dispunerea paratrăsnetelor verticale în instalaţiile de 220 (400) kV ale staţiei Munteni



Tabelul 1.1. Centralizator clădiri, anexe, dependinţe din staţia de transformare Munteni

Dimensiuni în plan orizontal Denumire construcţie

Înălţimea(m)

L (m)

l (m)

Supraf. (m2)

Clădire corp comandă 5.50 36.90 9.70 357.93Clădire de birouri PAR 5.23 12.60 10.50 132.30Magazie metalică 6.65 13.80 9.80 135.24Clădire corp conexiuni 20 kV 4.70 24.70 9.20 227.24Cabină relee pentru instalaţiile de 220 kV 3.43 7.90 3.05 24.10Cabină relee pentru instalaţiile de 220 kV 3.43 7.90 3.06 24.17Cabină relee pentru instalaţiile de 110 kV 3.80 6.30 4.87 30.68Cabină relee pentru instalaţiile de 110 kV 3.80 6.30 4.88 30.74Cabină relee pentru instalaţiile de 110 kV 3.80 6.30 4.89 30.81Cabină relee pentru instalaţiile de 110 kV 3.80 6.30 4.90 30.87Cabină relee pentru instalaţiile de 110 kV 3.80 6.30 4.91 30.93Cabină relee pentru instalaţiile de 110 kV 3.80 6.30 4.92 31.00Cabină personal pază 3.00 3.00 2.00 6.00Clădire grup electrogen 4.40 6.40 6.10 39.04


Legare la pământ a elementelor metalice de acoperiş

Elemente de construcţie metalică ale cadrelor staţiei de 220 (400) kV

Acoperiş tablă

Fig. 1.26. Legare a elementelor metalice de acoperiş la pământ pentru clădiri din perimetrul staţiei Munteni

În figura 1.27 sunt redate elemente referitoare la cabinele de relee şi la clădirea cor-pului de conexiuni 20 kV, iar în figura 1.28 elemente ale protecţiei construcţiei metalice a magaziei principale de pe teritoriul staţiei de transformare.


Elemente conductoare situate mult deasupra cabinei de relee

Pod de bare de 110 kV

Paratrăsnete din instalaţiile de 220 (400) kV

Fig. 1.27. Paratrăsnete destinate protecţiei corpului de conexiuni 20 kV şi unei cabine de relee 220 kV

Legare la pământ la construcţiei metalice

Paratrăsnet vertical instalaţii de 220 (400) kV

Fig. 1.28. Legare la pământ a construcţiei metalice a magaziei principale a staţiei de transformare Munteni



Un aspect care trebuie menţionat, încă din acest stadiu, este acela al deteriorării par-ţiale a unor paratrăsnete ale sistemului. Cea mai evidentă situaţie de deteriorare este aceea a părţii active a paratrăsnetului situat la intersecţia aliniamentelor P şi 16 (planul din Anexa 1), din cadrul instalaţiilor de 220 (400) kV, la adiacenţa dintre celulele AT 200 MVA şi LEA 220 kV Gutinaş, aşa cum rezultă şi din vederea dată în figura 1.29.


Celula LEA 220 kV Gutinaş

Celula AT 200 MVA

Celula Cupla transversală

Paratrăsnet defect

Fig. 1.29. Paratrăsnet defect la intersecţia aliniamentelor P şi 16, în instalaţiile de 220 (400) kV

Fig. 1.30. Paratrăsnete defecte în instalaţiile de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni



În figura 1.30 sunt date două exemple de tije de paratrăsnet care nu se mai află în po-ziţia iniţială, perfect verticală, în instalaţiile de 110 kV. Primul exemplu este cel al tijei de paratrăsnet instalate la intersecţia aliniamentelor G şi 7 (planul din Anexa 1), iar cel de al doilea exemplu este acela al tijei de paratrăsnet instalate pe vârful stâlpului terminal al LEA 110 kV Vaslui (circuitul 1 şi circuitul 2), la intersecţia aliniamentelor A şi 10. Toate paratrăsnetele din instalaţiile de 220 (400) kV sunt notate cu un grup de două litere şi două cifre. Prima literă „P” are semnificaţia de paratrăsnet vertical, a doua literă „B” are semnificaţia faptului că acest paratrăsnet protejează, în mod direct, instalaţii de 220 (400) kV, iar grupul de două cifre dă un anumit număr de ordine fiecărui paratrăsnet, în acest fel fiecare paratrăsnet fiind perfect individualizat. Paratrăsnetele instalaţiilor de 220 (400) kV se regăsesc între aliniamentele 14 şi 18 (Figura 1.25 şi planul din Anexa 1) şi respectiv între aliniamentele N şi H. În zona instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni există numai paratrăsnete instalate la înălţimea de 25,0 m. Toate paratrăsnetele instalate la înălţimea de 25,0 m au codul scris cu culoarea violet. Astfel, paratrăsnetele notate cu PB01, PB02, PB03, PB04, PB05, PB06, PB07, PB08, PB09, PB10, PB11, PB12, PB13 şi PB14 sunt paratrăsnete instalate pe stâlpi metalici având înălţimea de 25,0 m. Codului paratrăsnetului îi este asociată specificaţia referitoare la tipul constructiv, ast-fel: P8 reprezintă un paratrăsnet vertical având înălţimea părţii active (tijei) de 8,0 m; T4 + P4 reprezintă un element activ de paratrăsnet vertical format dintr-un tronson metalic în vârful căruia se poate prinde conductorul de protecţie al liniei electrice aeriene, tronson având înălţimea de 4 m şi pe care este montată o tijă cu tot cu înălţimea de 4 m, instalată la partea superioară a tronsonului metalic. În cazul staţiei de transformare Munteni, acest ultim tip de element activ se poate observa la două dintre paratrăsnetele situate în aliniamentul P, la intersecţie cu aliniamentele 16 şi respectiv 18, paratrăsnete notate în planul din Anexa 1 cu PB02 şi respectiv PB03 (paratrăsnetul PB03 este redat în partea din stânga a figurii 1.23, iar paratrăsnetul PB02 în partea din stânga a figurii 1.24). Trebuie menţionat faptul că în cazul instalaţiilor de 220 (400) kV toate tijele de para-trăsnet sunt instalate pe stâlpii cadrelor staţiei de transformare, neexistând paratrăsnete insta-late pe stâlpi special destinaţi susţinerii unor tije de paratrăsnet Pe lângă paratrăsnetele orizontale care protejează clădirile de pe teritoriul staţiei de transformare, aşa cum rezultă şi din figura 1.13, din categoria paratrăsnetelor orizontale fac parte şi legăturile dintre conductoarele de protecţie ale liniilor de 220 kV Gutinaş şi FAI la tronsonele metalice ale primului cadru al celulelor de linie, la tronsoanele metalice cu înălţimea de 4 m ale paratrăsnetelor PB02 şi respectiv PB03. De asemenea, trebuie considerată şi zona de protecţie a paratrăsnetului de mare înălţime format din antena de radiocomunicaţii a staţiei de transformare. Acest paratrăsnet vertical este notat cu codul Ant, aşa cum rezultă din figura 1.20 şi din planul dat în Anexa 1. În principal, acest element ar putea fi luat în considerare pentru analiza protecţiei clădirii corpului de comandă al staţiei de transformare, a clădirii corpului de conexiuni de 20 kV, a clădirilor celor două posturi de transformare şi a grupului electrogen, precum şi a bobinelor de stingere din vecinătate.



Toate paratrăsnetele din instalaţiile de 110 kV sunt notate cu un grup de două litere şi două cifre, ca şi în cazul paratrăsnetelor din instalaţiile de 220 (400) kV. Prima literă „P” are semnificaţia de paratrăsnet vertical, a doua literă „A” are semnificaţia faptului că acest para-trăsnet protejează, în mod direct, instalaţii de 110 kV, iar grupul de două cifre dă un anumit număr de ordine fiecărui paratrăsnet, în acest fel fiecare paratrăsnet fiind perfect individuali-zat în planurile cu reprezentările grafice ale zonelor de protecţie. În zona instalaţiilor de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni există numai para-trăsnete instalate la înălţimea de 11,6 m. Toate paratrăsnetele instalate la înălţimea de 11,6 m au codul scris cu culoarea roşie, atât în figura 1.20, cât şi în planul dat în Anexa 1. Astfel, paratrăsnetele notate cu PA01 ÷ PA29 sunt paratrăsnete instalate pe stâlpi din beton armat având înălţimea de 11,6 m. Toate paratrăsnetele din instalaţiile de 110 kV, inclusiv acelea din vecinătatea înfăşu-rărilor de 110 kV ale autotransformatorului, sunt paratrăsnete montate pe cadrele staţiei de transformare, mai puţin paratrăsnetul notat cu PA25, în cazul căruia tija părţii active este instalată pe un stâlp singular, ce nu face parte dintr-un cadru de staţie, şi care cuprinde în zona sa de protecţie transformatorul din celula Trafo 1 16 MVA (figura 1.17). Zona podului (cordonului) de bare de 110 kV, este protejată cu paratrăsnete verticale special destinate acestui scop, aşa cum sunt paratrăsnetele PA17, PA22, PA26, PA27, PA28 şi PA29, în cadrul acestui grup putând fi considerate şi paratrăsnetele de pe cadrul autotransfor-matorului AT 200 MVA, şi anume PB13 şi respectiv PB14 (planul din Anexa 1). Datorită distanţelor foarte reduse dintre stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene de 110 kV şi de 220 kV în raport cu instalaţiile de pe teritoriul staţiei de transformare, distanţe cuprinse între 15 şi 16 m, aceşti stâlpi trebuie consideraţi ca şi paratrăsnete verticale ale sistemului de protecţie al staţiei. Această observaţie este perfect susţinută şi de faptul că prezenţa acestor stâlpi înalţi în imediata vecinătate a staţiei de transformare face să crească zona de captare a loviturilor de trăsnet. În zona instalaţiilor de 110 kV se află şase astfel de stâlpi, notaţi St1 ÷ St6, toţi stâlpii fiind de tip dublu circuit şi au înălţimea de 30,2 m. Amplasarea acestor stâlpi în raport cu circuitele primare ale staţiei de transformare rezultă din figura 1.20, precum şi din planul dat în Anexa 1. Stâlpii St1÷ St5 se află în aliniamentul din partea sudică a staţiei de transformare (aliniamentul A în figura 1.20 şi în planul din Anexa 1), iar stâlpul St6 se află chiar pe teritoriul staţiei de transformare, în aliniamentul K – din vecinătatea transformatorului aflat în celula Trafo 2 16 MVA. Aşa cum rezultă şi din vederea generală dată în figura 1.16 şi în aceea dată în figura 1.18, toţi stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene de 110 kV au insta-late tije verticale de paratrăsnet, pe vârfarul lor, prin modul de prindere rezultând o reducere de aproximativ 2,0 m a lungimii tijei, în raport cu partea superioară a vârfarului de stâlp. Stâlpul terminal dublu-circuit al LEA 220 kV Gutinaş şi LEA 220 kV FAI este de tip ICn 400 123 – 5S.B.C-M2 şi are înălţimea de 46,5 m. Nu este prevăzut cu paratrăsnet vertical, dar de pe vârful său sunt conectate conductoare de protecţie a racordurilor LEA, până pe tronsoanele metalice de pe stâlpii pe care sunt montate paratrăsnetelor PB02 şi respectiv PB03 (figura 1.21, figura 1.23 şi figura 1.24).



În reprezentările grafice ale dispoziţiei paratrăsnetelor, date în figurile 1.20 şi 1.25, sunt figurate schematic şi legăturile electrice rigide şi flexibile care sunt cele mai expuse unor lovituri directe de trăsnet, în acel zone în care ele se află montate. Astfel, sunt figurate sistemele de bare, supratraversările şi racordurile la liniile electrice aeriene, exclusiv în repre-zentare schematică, monofazată – cu elemente dispuse simetric pe deschiderile riglelor desti-nate montajului elementelor active. Mai puţin în cazul racordurilor la liniile electrice aeriene, unde înălţimea de suspendare scade semnificativ de la stâlp la riglele staţiei de transformare, s-a păstrat codul de culoare utilizat şi în cazul paratrăsnetelor, adică:

- culoare verde – înălţimea maximă de suspendare de 8 m; - culoare roşie – înălţimea maximă de suspendare de 11,6 m; - culoare albastră – înălţimea maximă de suspendare de 16,5 m; - culoare violet – înălţimea maximă de suspendare de 25,0 m;

În mod evident, elementele respective se consideră a fi suspendate la aceeaşi înălţime pe toată lungimea lor, fără a fi luate în considerare săgeţile de montaj. De asemenea, nu este luat în considerare unghiul pe care îl fac izolatoarele de întindere în raport cu planul orizontal, toate rezultatele obţinute, în aceste condiţii simplificatoare, fiind uşor acoperitoare, aceste ipoteze conducând, în mod implicit, la adoptarea unui coeficient de siguranţă supraunitar şi la realizarea unor grade de protecţie, implicit, mai bune decât cele rezultate prin calcule.

Notarea paratrăsnetelor şi reprezentarea schematică a barelor, supratraversărilor şi ra-cordurilor la liniile electrice aeriene poate fi urmărită şi pe planurile din Anexa 1, din Anexa 2 şi respectiv din Anexa 3, în care se dau dispunerea paratrăsnetelor şi codificarea acestora, secţiunile transversale prin zonele de protecţie rezultate prin metoda normată în NTE 001/03/00 şi respectiv cele rezultate prin metoda electrogeometrică. Caracteristicile constructive ale paratrăsnetelor sunt date în tabelul 1.2, sub formă sin-tetică, notarea paratrăsnetelor fiind cea corespunzătoare planurilor din figurile 1.20 şi 1.25, respectiv planurilor din Anexa 1, Anexa 2 şi din Anexa 3. Semnificaţia notaţiilor din tabelul 1.2 este următoarea:

hinstalare – înălţimea stâlpului de cadru pe care este montat paratrăsnetul; în cazul stâlpilor metalici ai liniilor electrice aeriene, această dimensiune reprezintă înălţimea stâlpului;

hactiv – înălţimea tijei metalice a paratrăsnetului (zona activa a acestuia); în cazul în care de paratrăsnetul vertical se leagă şi prelungirea conductorului de protecţie al liniei electrice aeriene, aceasta este format dintr-un tronson metalic suport şi o tijă;

htotal – înălţimea totală a paratrăsnetului vertical (echivalentul dimensiunilor notate cu h, h1 şi respectiv h2 în relaţiile din § 2.1 şi § 3.1).

Tabelul 1.2. Situaţia sintetică a paratrăsnetelor verticale din staţia de transformare 220/110/20 kV Munteni

hactiv (m) Nr. crt.

Nume para-

trăsnet

hinstalare (m) Tronson

metalic Tijă

htotal (m)

Observaţii

1 PA01 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la

intersecţia aliniamentelor B şi 1









5 PA05 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor B şi 13; Este

singurul paratrăsnet în montaj „baionetă” pe stâlpul de cadru.


intersecţia aliniamentelor C şi 1, în vecinătatea secţiei de bară B1


intersecţia aliniamentelor C şi 4



9 PA09 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor C şi 10, în

vecinătatea supratraversărilor din celulele de cuplă transversală şi de

cuplă longo-transversală

10 PA10 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor C şi 13, în vecinătatea cuplei longo-transversale şi a clădirii corpului de comandă

11 PA11 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor E şi 9, în

vecinătatea supratraversării din celula de cuplă transversală

12 PA12 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor E şi 11, în

vecinătatea supratraversării din celula de cuplă longo-transversală şi a clădirii

corpului de comandă


intersecţia aliniamentelor G şi 1


intersecţia aliniamentelor G şi 4, în vecinătatea celulei Trafo 2, 16 MVA



16 PA16 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor G şi 10, în

vecinătatea supratraversărilor din celulele de cuplă transversală şi de

cuplă longo-transversală



Tabelul 1.2. (Continuare)

hactiv (m) Nr. crt.

Nume para-

trăsnet


metalic Tijă

htotal (m)

Observaţii

17 PA17 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor G şi 13,

destinat protecţiei podului de bare şi supratraversării din celula AT 200

MVA şi situat în imediata vecinătate a clădirii corpului de comandă


intersecţia aliniamentelor H şi 1, în vecinătatea cabinei de relee 6

19 PA19 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor H şi 3,

destinat protecţiei supratraversării din celula LEA 110 kV CTU 1 şi a

echipamentelor din celula Trafo 2, 16 MVA, în vecinătatea cabinei de relee 5

20 PA20 11,6 0 8,0 19,6


destinat protecţiei echipamentelor din celula Trafo 1 16 MVA şi a unei

porţiuni din supratraversarea cuplei transversale

21 PA21 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor H şi 11

destinat protecţiei podului de bare, dar şi cabinelor de relee 1 şi 2

22 PA22 11,6 0 8,0 19,6


destinat protecţiei podului de bare şi perimetrului de instalare al bobinelor

de stingere

23 PA23 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor J şi 3,

destinat protecţiei supratraversării din celula LEA 110 kV CTU 1, precum şi a transformatorului din celula Trafo 2

24 PA24 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor L şi 3,

destinat protecţiei supratraversării din celula LEA 110 kV CTU 1, precum şi a transformatorului din celula Trafo 2

25 PA25 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, în aliniamentul K şi panoul dintre

aliniamentele 9 şi 10, instalat pe stâlp special, destinat protecţiei Trafo 1




hactiv (m) Nr. crt.

Nume para-

trăsnet


metalic Tijă

htotal (m)

Observaţii

26 PA26 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor I şi 12,

destinat protecţiei podului de bare, în vecinătatea cabinei de relee 1

27 PA27 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor J şi 13,

destinat protecţiei podului de bare, în vecinătatea clădirii grupului electrogen

28 PA28 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet din zona instalaţiilor de 220 (400) kV, la intersecţia

aliniamentelor J şi 15, destinat protecţiei podului de bare de 110 kV,

în zona celulei AT 200 MVA

29 PA29 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet din zona instalaţiilor de 220 (400) kV, la intersecţia

aliniamentelor J şi 16, destinat protecţiei podului de bare de 110 kV,

în zona celulei AT 200 MVA

30 PB01 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220(400) kV, la intersecţia aliniamentelor P şi

14, destinat protecţiei supratraversării din celula de cuplă transversală

31 PB02 25,0 4,0 4,0 33,0


16, destinat protecţiei supratraversării din celula AT 200 MVA; La tronsonul metalic se conectează un conductor de protecţie al LEA 220 kV Gutinaş; Tija

paratrăsnetului este într-o poziţie depărtată de verticală

32 PB03 25,0 4,0 4,0 33,0


18, destinat protecţiei supratraversării din celula barei de transfer; La tron-sonul metalic se conectează un con-ductor de protecţie al LEA 220 kV

FAI

33 PB04 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor R şi 14, destinat protecţiei supratraversării

din celula de cuplă transversală

34 PB05 25,0 0 8,0 33,0 Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor R şi

16, în celula AT 200 MVA




hactiv (m) Nr. crt.

Nume para-

trăsnet


metalic Tijă

htotal (m)

Observaţii

35 PB06 25,0 0 8,0 33,0 Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor R şi

18, destinat protecţiei barei de transfer

36 PB07 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor S şi

14, destinat protecţiei barei BII şi supratraversării din celula de cuplă

transversală

37 PB08 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor S şi 16, destinat protecţiei barei BII şi su-

pratraversării din celula AT 200 MVA

38 PB09 25,0 0 8,0 33,0 Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor S şi

18, destinat protecţiei barei BII

39 PB10 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor U şi

14, destinat protecţiei barei BI şi supratraversării din celula de cuplă transversală, în vecinătatea clădirii

corpului de conexiuni 20 kV

40 PB11 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor U şi 16, destinat protecţiei barei BI şi su-

pratraversării din celula AT 200 MVA

41 PB12 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor U şi

18, destinat protecţiei barei BI, în vecinătatea magaziei metalice

42 PB13 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor H şi 15, montat pe cadrul autotransforma-torului şi destinat protecţiei acestuia,

ca şi a podului de bare de 110 kV

43 PB14 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor H şi 16, montat pe cadrul autotransforma-torului şi destinat protecţiei acestuia,

ca şi a podului de bare de 110 kV

44 St1 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 kV Huşi 1 şi LEA 110 kV Vutcani-Huşi; Racordul este protejat şi cu paratrăsnet orizontale

45 St2 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 Rediu 1; Racordul nu este protejat cu paratrăsnete orizontale




hactiv (m) Nr. crt.

Nume para-

trăsnet


metalic Tijă

htotal (m)

Observaţii

46 St3 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 kV Rediu 2 şi LEA 110 kV Moldosin; Racordul nu este protejat cu paratrăsnete orizontale

47 St4 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 kV Negreşti; Racordul nu este protejat cu

paratrăsnete orizontale

48 St5 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 kV Vaslui 1 şi LEA 110 kV Vaslui 2; Racordul nu este protejat cu paratrăsnete orizontale

49 St6 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 kV CTU 1 şi LEA 110 kV CTU 2; Racordul nu este protejat cu paratrăsnete orizontale

50 St7 46,5 - 0 46,5

Stâlpul LEA 220 kV Gutinaş şi LEA 220 kV FAI; Racordurile celor două linii sunt protejate cu paratrăsnete

orizontale, montate de la vârful stâlpului dublu circuit, la tronsoane metalice având înălţimea de 4 m, pe

prima riglă a celulelor de linie

51 Ant 27 - - 27 Paratrăsnetul format din stâlpul

antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare

Observaţie: Notarea paratrăsnetelor este în conformitate cu planul de dispunere în teren prezentat în figurile 1.20 şi 1.25, precum şi în planurile la scară din Anexa 1, Anexa 2 şi Anexa 3. Având în vedere şi instalarea unor paratrăsnete orizontale care să asigure protecţia racordurilor liniilor electrice aeriene de 220 kV şi a unei linii de 110 kV, la circuitele staţiei de transformare, se dă şi situaţia sintetică a acestor conductoare de protecţie, în tabelul 1.3.

Tabelul 1.3. Situaţia sintetică a paratrăsnetelor orizontale din staţia de transformare 220/110/20 kV Munteni

Înălţimi de montare Nr. crt.

Nume paratrăs. orizontal

hinstalare max (m)

hinstalare min (m)

Tip conductor

Observaţii

1 PO01 30,2 11,6 OPGW Asigură protecţia racordului

LEA 110 kV Huşi 1 şi al LEA 110 kV Vutcani-Huşi

2 PO02 46,5 25,0 OL

(OPGW) Asigură protecţia racordului

LEA 220 kV Gutinaş

3 PO03 46,5 25,0 OL

(OPGW) Asigură protecţia ambelor racorduri

4 PO04 46,5 25,0 OL

(OPGW) Asigură protecţia racordului

LEA 220 kV FAI


2. APLICAREA METODEI NORMATE ÎN NTE 001/03/00 PENTRU STAŢIA DE TRANSFORMARE 220/110/20 kV Munteni 2.1. Elemente ale construcţiei grafice Sistemul actual de paratrăsnete al staţiei de transformare Munteni a fost proiectat conform prescripţiilor actualului normativ NTE 001/03/00, pe baza metodei clasice, a mode-lelor de laborator sau a lui Akopian. Aplicarea metodei clasice pentru dimensionarea unui sistem de paratrăsnete verticale sau pentru verificarea gradului de protecţie al unui sistem existent implică următoarele etape: trasarea conturului exterior al secţiunilor orizontale prin zona de protecţie creată de către

sistemul de paratrăsnete; verificarea inexistenţei unui defect de ecran, în planul orizontal de analiză, în spaţiul dintre

paratrăsnetele sistemului. Planurile orizontale în care se verifică eficacitatea protecţiei sunt planurile de suspen-dare a barelor staţiei, acestea fiind, practic, cele mai expuse loviturilor directe de trăsnet. În mod uşor acoperitor, aceste planuri pot fi considerate la altitudinea cadrelor (riglelor) staţiei de transformare. Pentru trasarea conturului exterior al zonei de protecţie, sunt considerate grupurile de câte două paratrăsnete adiacente, indiferent dacă acestea au înălţimi egale sau nu. Pentru trasarea zonei de protecţie a două paratrăsnete adiacente, se porneşte de la zona de protecţie pe care o realizează un paratrăsnet vertical, aceasta fiind de forma unui con cu generatoare curbe, care pentru cazul unui paratrăsnet tipic din instalaţiile de 110 kV este de forma celei prezentate în figura 2.1.


Fig. 2.1. Reprezentare spaţială a zonei de protecţie a unui paratrăsnet tipic din instalaţiile de 110 kV


Secţiunile longitudinală şi transversală prin zona de protecţie rezultă conform repre-zentării grafice din figura 2.2.


Fig. 2.2. Secţiuni prin zona de protecţie a unui paratrăsnet vertical

Astfel, dacă secţiunea orizontală este situată la o înălţime hx deasupra nivelului solului, aceasta rezultă sub forma unui cerc, a cărui rază este dată de relaţia

p

h

hhh

rx

xx

1

)(6,1 , (2.1)

în conformitate cu notaţiile din Fig. 2.2 şi unde eficienţa paratrăsnetului este dată de para-metrul notat cu p, a cărui valoare este:

mhpentruhh

p

mhpentrup

30,5,530

30,1. (2.2)

În mod evident, raza zonei de protecţie orizontale, la înălţimea hx deasupra nivelului solului, poate fi exprimată şi funcţie de înălţimea părţii active a paratrăsnetului, notată cu ha în figura 2.2.

p

h

hh

r

xa

x

1

6,1. (2.3)

Pentru trasarea zonei de protecţie pe care o realizează două paratrăsnete verticale, se porneşte de la zona de protecţie a unui singur paratrăsnet, în intervalul din exteriorul para-trăsnetelor zona de protecţie fiind determinată, în mod independent, de fiecare dintre acestea, paratrăsnetele având influenţe reciproce doar în intervalul situat între ele. Reprezentarea schematică a zonei de protecţie create de către două paratrăsnete, de aceeaşi înălţime, este dată în figura 2.3.

ha

Secţiune prin zona de protecţie asigurată de paratrăsnet la

înălţimea hx

Limitele zonei de protecţie asigurată de paratrăsnet h

hx rx

Paratrăsnet

- h - înălţimea paratrăsnetului; rx- hx - înălţimea obiectului protejat;

- rx - raza zonei de protecţie la

nivelul cercetat hx;

- ha = h - hx - înălţimea activă a paratrăsnetului

vertical

Obiect protejat.



Fig. 2.3. Zona de protecţie creată de două paratrăsnete verticale de aceeaşi înălţime Porţiunea interioară a zonei de protecţie este determinată, în partea sa superioară, de un arc de cerc care trece prin vârfurile paratrăsnetelor şi prin punctul aflat la mijlocul distanţei dintre acestea, la înălţimea dată de relaţia (2.4), şi de dreptele care se intersectează, în plan orizontal, la distanţele bx de planul paratrăsnetelor.

p

ahho

7 (2.4)

Distanţa bx se determina după nomograme, conform cu metodologia indicată în pres-cripţiile NTE 001/03/00, nomogramele fiind date în Anexa 8 a acestui normativ. Această dimensiune specifică a zonelor de protecţie poate fi determinată şi prin inter-mediul unei relaţii empirice de forma

7

5.12

5.12

7

ahp

ahprb

a

axx , (2.5)

rezultând că distanţa bx devine nulă atunci când distanţa dintre paratrăsnete satisface egalitatea

xhhpa 7 . (2.6)

Utilizarea unor relaţii de forma (2.5) conduce la dimensiuni ceva mai mici ale zonei de protecţie, în zona dintre paratrăsnete, calculele fiind, astfel acoperitoare din punctul de vedere al riscului de lovire al instalaţiilor protejate. De asemenea, distanţa bx poate fi determinată şi ca rază a zonei de protecţie create, în planul situat la înălţimea hx, de un paratrăsnet fictiv de înălţime ho (relaţia 2.4).

a

a/2

hx rx

a/2

h0

ha h

Secţiune prin zona de protecţie asigurată de cele

două paratrăsnete la înălţimea hx

bx

bx

R

O

rx


Condiţia pentru ca cele două paratrăsnete considerate să formeze o zonă de protecţie comună este a<7·h·p, aşa cum rezultă din expresia (2.4). Reprezentarea în spaţiu a zonei de protecţie create de două paratrăsnete situate la ca-petele unei rigle din instalaţiile de 110 kV este dată în figura 2.4.


Fig. 2.4. Reprezentare spaţiala a zonei de protecţie a două paratrăsnete de înălţimi egale, din instalaţiile de 110 kV

În cazul a două paratrăsnete verticale de înălţimi diferite, se începe cu construirea zo-nei de protecţie a paratrăsnetului mai înalt (figura 2.5). Apoi, prin vârful paratrăsnetului de înălţime mai mică se duce o orizontală până la intersecţia cu limita zonei de protecţie a pa-ratrăsnetului mai înalt, în punctul de intersecţie considerându-se un paratrăsnet fictiv, având înălţimea egală cu primul. În intervalul dintre paratrăsnetul de înălţime mai mică şi paratrăsnetul fictiv, se proce-dează ca şi la construirea zonei de protecţie a două paratrăsnete de înălţimi egale. Utilizând notaţiile din figura 2.5, condiţia ca cele două paratrăsnete să formeze o zonă comună este, în acest caz, dată de relaţia

a1 < 7·h1·p. (2.7)

Înălţimea minimă a zonei de protecţie (hmin) se calculează cu relaţia (2.4), aplicată însă grupului format din paratrăsnetul de înălţime mai mică şi paratrăsnetul fictiv, distanţa dintre aceste două paratrăsnete calculându-se cu relaţia

12

12221 hh

hhph61aa

, . (2.8)


Fig. 2.5. Secţiune verticală prin zona de protecţie a două paratrăsnete de înălţimi diferite

Reprezentarea spaţială a zonei de protecţie creată de două paratrăsnete inegale, tipice din instalaţiile de 220 kV sau 400 kV este dată în figura 2.6.


Fig. 2.6. Reprezentare spaţiala a zonei de protecţie a două paratrăsnete inegale, din instalaţiile de 220 (400) kV

Verificarea gradului de acoperire al întregului sistem de paratrăsnete, în interiorul pe-rimetrului creat de acestea, se realizează pe grupuri de câte trei şi patru paratrăsnete, conve-nabil alese.


Porţiunile interioare ale zonelor de protecţie nu se construiesc în astfel de cazuri, ci se consideră că obiectul de înălţime hx este protejat dacă diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale celor trei paratrăsnete, respectiv diagonala dreptunghiului format de cele patru paratrăsnete (figura 2.7) satisface condiţia

phhD x 8 . (2.9)


Fig. 2.7. Secţiunile în plan orizontal prin zonele de protecţie realizate de trei (a), respectiv patru (b şi c) paratrăsnete verticale.

Reprezentările grafice ale zonelor de protecţie tridimensionale, aşa cum rezultă ele atunci când sunt create de grupurile de trei şi patru paratrăsnete verticale sunt date în figura 2.8. Ambele construcţii grafice sunt realizate pentru situaţii tipice de astfel de dispunere a paratrăsnetelor în instalaţii de 220 kV sau 400 kV şi respectiv 110 kV.

a2

a3

2

a1

b’’x

b’’x

b’’x

O D

3 1

a)

a’

a3

b’’a2

a1

b’’x

b’’x

a4

b’’

D1

O1

D2

O2

3 4

12

c)

a’

b’x

2

1

D

O

b’x

4

3

b)


Fig. 2.8. Reprezentare spaţiala a zonelor de protecţie create de trei paratrăsnete din instalaţiile de 220 sau 400 kV

(a) şi de patru paratrăsnete din instalaţiile de 110 kV (b) În staţiile de transformare, sistemul de paratrăsnete este complex, având în componen-ţa sa atât paratrăsnete verticale, cât şi paratrăsnete orizontale. Zonele de protecţie ale paratrăsnetelor orizontale se obţin similar cu acelea ale para-trăsnetelor verticale, însă, în mod evident, zona de protecţie se întinde pe toată lungimea para-trăsnetului orizontal considerat, secţiunea transversală rezultând sub forma unui dreptunghi, în planul de analiză. Lungimea dreptunghiului este egală cu lungimea paratrăsnetului orizontal, iar lăţimea zonei de protecţie se calculează cu o relaţie de forma

p

h

hk

h

r

xa

x

1

, (2.9)



în care, spre deosebire de relaţia (2.3), constanta 1,6 este înlocuită de parametrul k, acesta având valoarea de 0,8 pentru conductoarele de protecţie ale liniilor electrice aeriene şi de 1,2 în cazul protecţiei construcţiilor de pe teritoriul centralelor şi staţiilor electrice. Zona de protecţie a unui singur paratrăsnet orizontal este de forma celei prezentate în figura 2.9, iar pentru două paratrăsnete orizontale acesta este redată grafic în figura 2.10.


Fig. 2.9. Secţiuni prin zona de protecţie a unui paratrăsnet orizontal

Fig. 2.10. Secţiuni prin zona de protecţie creată de două paratrăsnete orizontale identice

Secţiunea verticală a zonei de protecţie între două paratrăsnete orizontale este limitată, la partea superioară, de un arc de cerc care trece prin urmele în plan ale paratrăsnetelor şi punctul central dintre paratrăsnete situat la înălţimea notată cu h0, care se calculează cu relaţia (2.4) cu deosebirea că valoarea constantei nu mai este 7, ci 4, conform relaţiei (2.10).

ha

Secţiune prin zona de protecţie asigurată de

aratrăsnet la înălţimea hx p

Limitele zonei de protecţie asigurată de paratrăsnet

h

hx rx

Paratrăsnet orizontal (conductor de protecţie)

rx

Obiect protejat

Obiect protejat

a

ha

a/4

h

hx rx

Secţiune prin zona de protecţie asigurată de cele

două paratrăsnete orizontale la înălţimea hx Limitele zonei de

protecţie asigurată de paratrăsnete Paratrăsnete orizontale

rx

h0


p

ahho

4, (2.10)

semnificaţia notaţiilor fiind aceeaşi ca şi în relaţiile anterioare. În anumite sectoare, echipamentele primare sunt protejate, simultan, atât de paratrăs-

nete verticale, cât şi de paratrăsnete orizontale. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de două paratrăsnete verticale inegale şi de un paratrăsnet orizontal este redată în figura 2.11.

Fig. 2.11. Reprezentare spaţiala a zonei de protecţie create de două paratrăsnete verticale şi de unul orizontal

2.2. Zonele de protecţie ale sistemului de paratrăsnete din staţia Munteni

Planurile de analiză a defectului de ecran, pentru instalaţiile şi elementele de construc-ţie ale staţiei de transformare Munteni, sunt următoarele:

Pe partea de 110 kV:

hx = 11,6 m - corespunzător înălţimii riglelor de suspendare a cadrelor prefabricate aferente circuitelor primare de 110 kV, tuturor celulelor de linie, cuplei transversale, cuplei longo-transversale şi tuturor supratraversărilor.

hx = 8 m – pentru cele două sisteme de bare de 110 kV. O componentă importantă a analizei în planul considerat este aceea a protecţiei podului de bare de 110 kV, instalaţie cu dezvoltare geometrică foarte importantă, în acea componentă a sa prin care se realizează conexiunea între autotransformatorul 231/121/10,5 kV, 200/200/60 MVA şi instalaţiile de 110 kV ale staţiei de transformare.




hx = 30,2 ÷ 11,6 m – corespunzător conexiunilor conductoarelor active ale liniilor aeriene la circuitele primare ale staţiei de transformare; în analiză se iau în considerare conduc-toarele active situate la cea mai mare înălţime în coronamentul stâlpilor terminali ai liniilor electrice aeriene.

hx = 5,5 m, corespunzător clădirii corpului de comandă.

hx = 4,7 m, corespunzător clădirii corpului de conexiuni 20 kV.

hx = 4,4 m, corespunzător clădirii grupului electrogen.

hx = 3,8 m, corespunzător înălţimii cabinelor de relee 110 kV.

hx = 3 m, corespunzător căilor de acces de pe teritoriul staţiei de transformare; de altfel, pentru întregul perimetru al staţiei de transformare se verifică modul de realizare a protec-ţiei la această înălţime.

Pe partea de 400 kV:

hx = 25,0 m – corespunzător tuturor supratraversărilor din celula de cuplă transversală şi din celula de autotransformator AT 200 MVA

hx = 16,5 m – corespunzător planului de montare a celor două sisteme de bare de 220 kV şi a barei de transfer, dintre aliniamentele P şi R, la intersecţie cu aliniamentele 14 şi 18, precum şi dintre aliniamentele S şi U, la intersecţia cu aliniamentele 14 şi 18 (figura 1.25 şi planul dat în Anexa 1).

hx = 3,43 - corespunzător înălţimii cabinelor de relee 220 kV.

hx = 6,65 m - corespunzător înălţimii la coamă a magaziei metalice.

hx = 5,23 m - corespunzător înălţimii la coamă a clădirii birouri PAR.

hx = 40,5 ÷ 25,0 m – corespunzător conexiunii conductoarelor active ale liniilor electrice aeriene 220 kV Gutinaş şi FAI la circuitele primare ale staţiei de transformare Munteni; în analiză se ia în considerare numai fasciculul de conductoare active situat la cea mai mare înălţime în coronamentul stâlpului terminal al liniilor, de tip ICn 400 123 – 5S.BC-M2.

hx = 3 m, corespunzător căilor de acces de pe teritoriul staţiei de transformare.

Construcţiile grafice ale zonelor de protecţie pot fi trasate, distinct, pentru instalaţiile corespunzătoare celor două niveluri de tensiuni nominale şi pentru intervalul dintre acestea, iar unele elemente ale construcţiei grafice se referă la întreaga staţie de transformare. Astfel, în final, pot fi făcute referiri la o secţiune unică prin zona de protecţie la înălţimea hx = 3 m, în baza căreia se pot face observaţii la modul de realizare a protecţiei căilor de acces de pe teritoriul staţiei de transformare.

2.2.1. Instalaţiile de 110 kV Dimensiunile caracteristice ale secţiunilor prin zonele de protecţie ale instalaţiilor de 110 kV pot fi analizate în următoarele ipoteze:

- Pentru analiza modului de realizare al protecţiei sistemelor de bare colectoare sunt lua-



te în considerare doar paratrăsnetele aferente cadrelor în care s-a realizat amplasarea sistemelor de bare (între aliniamente C – G şi respectiv 1 – 13).

- Pentru analiza modului de realizare al protecţiei sistemelor de bare nu sunt luaţi în considerare stâlpii terminali ai liniilor de 110 kV.

- Sunt luaţi în considerare la construcţia grafică a zonei de protecţie din planul hx = 11,6 m şi stâlpii terminali ai liniilor aeriene de 110 kV, precum şi paratrăsnete din aliniamentul 13, paratrăsnete ale podului de bare 110 kV.

- Protecţia podului de bare de 110 kV, dintre autotransformatorul 200/200/60 MVA şi restul instalaţiilor de 110 kV, se analizează în condiţiile considerării unor paratrăsnete suplimentare din aliniamentul H – al cadrului autotransformatorului AT 200 MVA, şi anume PB13 şi PB14.

- Pentru protecţia racordurilor LEA se analizează conductoarele de la partea superioară a stâlpilor terminali ai acestor linii.

2.2.1.1. Protecţia sistemului de bare Analiza se face în planul hx = 8 m şi se referă la cele două sisteme de bare colectoare de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni. Dimensiunile caracteristice ale secţiunii transversale prin zona de protecţie, obţinută în condiţiile neglijării prezenţei stâlpilor terminali ai liniilor electrice, sunt date în tabelul 2.1. În acest tabel, calculele sunt prezentate atât pentru situaţia în care este luat în considerare paratrăsnetul PA12, situat la intersecţia aliniamentelor E şi 12, cât şi pentru situaţia în care acest paratrăsnet este neglijat, conturul exterior al zonei de protecţie fiind generat, în această zonă, de către paratrăsnetele adiacente PA10 şi respectiv PA17, situate la intersecţia alinia-mentelor C şi respectiv G, cu aliniamentul 13

Tabelul 2.1. Conturul exterior al zonelor de protecţie realizate de sistemul actual de paratrăsnete din staţia de transformare Munteni, în zona sistemelor de bare de 110 kV

Nr. crt.

Grupul de paratrăsnete

adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

Dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie din planul de analiză hx = 8 m fără considerarea stâlpilor terminali ai liniilor de 110 kV sau paratrăsnetele adiacente

1 PA06-PA07 19.60 19.60 27.00 13.18 13.18 8.21 13.502 PA07-PA08 19.60 19.60 27.00 13.18 13.18 8.21 13.503 PA08-PA09 19.60 19.60 27.00 13.18 13.18 8.21 13.504 PA09-PA10 19.60 19.60 32.00 13.18 13.18 8.21 13.505 PA10-PA12 19.60 19.60 18.36 13.18 13.18 9.76 9.186 PA12-PA17 19.60 19.60 18.36 13.18 13.18 9.76 9.187 PA10-PA17 19.60 19.60 32.00 13.18 13.18 7.34 16.008 PA17-PA16 19.60 19.60 27.00 13.18 13.18 8.21 13.50



9 PA16-PA15 19.60 19.60 27.00 13.18 13.18 8.21 13.5010 PA15-PA14 19.60 19.60 27.00 13.18 13.18 8.21 13.5011 PA14-PA13 19.60 19.60 27.00 13.18 13.18 8.21 13.5012 PA13-PA06 19.60 19.60 32.00 13.18 13.18 7.34 16.00

Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul de dispunere din figura 1.20 şi din planul prezentat în Anexa 1. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.5, astfel: ht1, ht2 – înălţimea totală a paratrăsnetelor; a- distanţa dintre cele două paratrăsnete considerate; rx1, rx2 – razele zonelor de protecţie corespunzătoare celor două paratrăsnete în secţiunea orizontală situată la înălţimea hx; bxcalcul – lăţimea minimă a zonei de protecţie, calculată pentru planul hx; a1/2 – distanţa, în raport cu paratrăsnetul de înălţime mai mică, la care lăţimea zonei de protecţie este minimă.

Modul în care protecţia este asigurată şi în spaţiile cuprinse între paratrăsnete este re-flectat de rezultatele din tabelul 2.2, verificarea absenţei defectului de ecran fiind efectuată în conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (relaţia 2.9). Pentru verificarea absenţei defec-tului de ecran, calculele au fost efectuate în ipoteza neglijării prezenţei paratrăsnetelor din vecinătatea supratraversărilor din celulele de cuplă transversală şi de cuplă longo-transversală, şi anume PA11 şi PA12, situate la intersecţia aliniamentului E cu aliniamentele 9 şi 12.

Tabelul 2.2. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele montate în zona sistemelor de bare de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni

Grupul de paratrăsnete Figura geome-

trică

Dmin (m) pentru

hx=8,0 m

D (m)

Observaţii

PA06-PA07-PA14-PA13 ■ 92.80 41.87 Protecţia este asigurată PA07-PA08-PA15-PA14 ■ 92.80 41.87 Protecţia este asigurată PA08-PA09-PA16-PA15 ■ 92.80 41.87 Protecţia este asigurată PA09-PA10-PA17-PA16 ■ 92.80 41.87 Protecţia este asigurată Notă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figura 1.20 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx; - Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).

Reprezentarea schematică a secţiunii prin zona de protecţie a sistemului de paratrăsne-

te destinat protecţiei sistemelor de bare de 110 kV este redată în figura 2.12. Aşa cum rezultă din figura 2.12 şi din tabelul 2.2, cele două sisteme de bare colectoare

de 110 kV sunt perfect protejate, chiar cu o rezervă considerabilă, chiar şi în ipoteza adoptată, a neglijării celor două paratrăsnete din vecinătatea supratraversărilor din celulele de cuplă transversală şi de cuplă longo-transversală. Aceste constatări, referitoare la protecţia sisteme-lor de bare colectoare de 110 kV, sunt reflectate şi în construcţia tridimensională a zonei de protecţie, redată în figura 2.13. Înălţimea părţii inferioare a zonei de protecţie, în spaţiul de instalare al sistemelor de bare colectoare de 110 kV, elemente esenţiale de circuit care trebuie protejate în acest interval


rezultă din aplicarea relaţiei (2.4), astfel:

6,137

426,19

17

87.416.19

70

p

ahh t m,

rezerva minimă în raport cu planul de analiză fiind de 5,6 m. Această rezervă, la nivelul de suspendare al barelor de 110 kV, nu se va considera ca fiind exagerat de mare, deoarece în interiorul zonei protejate de către sistemul de paratrăsnete considerat se află şi legături flexibile instalate la înălţimea de 11,6 m, aşa cum este cazul celor din celula de cuplă transversală şi din celula de cuplă longo-transversală, între aliniamentele 9 şi 10, şi între respectiv între aliniamentele 11 şi 12.

Fig. 2.12. Secţiune transversală a zonei de protecţie create de sistemul de paratrăsnete destinat protecţiei sistemelor de bare colectoare şi de transfer, de 110 kV, în planul hx = 8 m




PA10

Fig. 2.13. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a sistemului de paratrăsnete destinat protecţiei

sistemelor de bare colectoare de 110 kV, din staţia de transformare Munteni.

2.2.1.2. Protecţia circuitelor din planul de analiză 11,6 m În planul de analiză situat la înălţimea de 11,6 m, se află multe elemente potenţial expuse la lovituri directe de trăsnet. Astfel, practic în toate celulele de linie există câte o supratraversare cu conductoare flexibile, situată în acest plan de analiză. De asemenea, în acest plan de analiză sunt suspendate şi alte elemente conductoare, de maximă importanţă în ceea ce priveşte realizarea unei protecţii sigure, aşa cum sunt supratraversările din celula de cuplă transversală şi din celula de cuplă longo-transversală, dar şi supratraversarea care realizează conexiunea dintre conductoarele podului de bare şi circuitele primare ale instalaţiilor de 110 kV, situate între aliniamentele 12 şi 13 (figura 1.20 şi planul din Anexa 1). Pentru a putea efectua o analiză detaliată, vor fi trasate, pentru început, intersecţiile prin zonele de protecţie în mod distinct, fără a lua în considerare şi paratrăsnetele adiacente, din instalaţiile de 220 (400) kV. În mod evident, o asemenea abordare nu impune, în mod implicit, considerarea exclusivă a paratrăsnetelor dintr-o anumită zonă, pentru construirea

PA06

PA12

PA09 PA08

PA13

PA07 PA17

PA16

PA15

PA14



grafică a zonei de protecţie a zonei respective. Practic, dacă vor rezulta defecte de ecran, vor fi introduse în analiză şi unele paratrăsnete ale instalaţiilor de 220 (400) kV, situate în aliniamentul 14, adiacent instalaţiilor de 110 kV, adică paratrăsnetele PB07 şi PB10, dar şi paratrăsnetul format din antena stâlpului de radiocomunicaţii a staţiei de transformare (figurile 1.20 şi 1.25 şi planul din Anexa 1). În ceea ce priveşte protecţie podului de bare de 110 kV la lovituri directe de trăsnet, nu poate fi imaginată zona de protecţie fără paratrăsnete ale instalaţiilor de 220 (400) kV, aşa cum sunt paratrăsnetele PB13 şi PB14 – de pe cadrul autotransformatorului 231/121/10,5 kV, 200/200/60 MVA, AT 200 MVA. În concluzie, în condiţiile în care modul de realizare a protecţiei podului de bare de 110 kV dintre autotransformatorul AT 200 MVA şi restul instalaţiilor de 110 kV va fi abordat separat, atât datorită parţialei dispuneri geografice a acestor instalaţii în zona instalaţiilor de 220 (400) kV, cât şi datorită faptului că această categorie de instalaţii se caracterizează prin curenţi de protecţie relativ mici – cu abordare distinctă prin metoda electrogeometrică, ele-mentele instalaţiei de 110 kV care sunt montate la înălţimea de 11,6 m sunt următoarele: - supratraversarea din celula de cuplă transversală; - supratraversarea din celula de cuplă longo-transversală; - supratraversarea din celula AT 200 MVA, între aliniamentele 12 şi 13; - supratraversările din toate cel zece celule de linie . Un alt potenţial parametru al analizei modului de realizare a protecţiei împotriva lovi-turilor directe de trăsnet este prezenţa stâlpilor terminali ai liniilor electrice aeriene, astfel încât secţiunile prin zonele de protecţie se pot realiza:

a – în condiţiile neglijării prezenţei stâlpilor; b – în condiţiile considerării influenţei stâlpilor terminali asupra dimensiunilor zonelor de protecţie.

Aşa cum s-a arătat anterior, prezenţa stâlpilor terminali ai liniilor de 110 kV în imediata vecinătatea a circuitelor primare ale staţiei de transformare, unul dintre stâlpi fiind situat chiar pe teritoriul staţiei de transformare, impune luarea acestora în considerare atunci când se trasează zona de protecţie a sistemului de paratrăsnete şi secţiunile prin aceasta. În consecinţă, nu este necesar de a fi efectuate calcule ale dimensiunilor zonei de protecţie şi în condiţiile neglijării prezenţei celor şase stâlpi terminali ai liniilor electrice aeriene. Totuşi, pentru a evidenţia rolul pe care îl joacă aceştia în atingerea unor anumite dimensiuni ale zonei de protecţie, în figura 2.14 este dată o reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a sistemului de paratrăsnete din instalaţiile de 110 kV, în condiţiile neglijării prezenţei stâlpilor terminai ai liniilor electrice aeriene şi a stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare, situat, de asemenea, în imediata vecinătate a instalaţiilor de 110 kV. Pentru cazul în care este considerată influenţa stâlpilor terminali ai liniilor de 110 kV asupra dimensiunilor zonei de protecţie din planul de analiză hx = 11,6 m, dimensiunile caracteristice ale secţiunii transversale prin zona de protecţie rezultă acelea date în tabelul 2.3. Modul în care protecţia este asigurată şi în spaţiile cuprinse între paratrăsnete este re-flectat de rezultatele din tabelul 2.4, verificarea absenţei defectului de ecran fiind efectuată în


conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (relaţia 2.9).


PA12 PA10 PA05

Figura 2.14. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a instalaţiilor de 110 kV, fără racordurile liniilor,

în condiţiile neglijării influenţei stâlpilor terminali ai liniilor şi a stâlpului antenei de radiocomunicaţii

Tabelul 2.3. Conturul exterior al zonelor de protecţie realizate de sistemul de paratrăsnete din staţia de transformare Munteni, în zona instalaţiilor de 110 kV, la înălţimea hx = 11,6 m

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

Dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie din planul de analiză hx = 11,6 m cu considerarea stâlpilor terminali ai liniilor de 110 kV

1 PA01-St1 19.60 36.20 18.29 8.04 27.14 7.61 1.302 St1-St2 36.20 36.20 18.00 27.14 27.14 25.85 9.003 St2-St3 36.20 36.20 18.00 27.14 27.14 25.85 9.004 St3-St4 36.20 36.20 18.00 27.14 27.14 25.85 9.005 St4-St5 36.20 36.20 18.00 27.14 27.14 25.85 9.006 St5-PA05 36.20 19.60 31.38 27.14 8.04 20.98 20.357 PA05-PA10 19.60 19.60 17.50 8.04 8.04 5.24 8.758 PA10-PA12 19.60 19.60 18.36 8.04 8.04 5.11 9.189 PA12-PA17 19.60 19.60 18.36 8.04 8.04 5.11 9.1810 PA10-PA17 19.60 19.60 32.00 8.04 8.04 3.10 16.00

PA01

PA04

PA13

PA02

PA03 PA17 PA22

PA27

PA25

PA24

PA23

PA06

PA18 PA19




Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

11 PA17-PA22 19.60 19.60 17.50 8.04 8.04 5.24 8.7512 PA22-PA27 19.60 19.60 19.50 8.04 8.04 4.94 9.7513 PA27-PA25 19.60 19.60 31.82 8.04 8.04 3.12 15.9114 PA25-PA24 19.60 19.60 58.67 8.04 8.04 -0.30 29.3415 PA24-St6 19.60 36.20 13.72 8.04 27.14 8.37 -0.9816 St6-PA18 36.20 19.60 24.40 27.14 8.04 22.46 16.8617 PA18-PA13 19.60 19.60 17.50 8.04 8.04 5.24 8.7518 PA13-PA06 19.60 19.60 32.00 8.04 8.04 3.10 16.0019 PA06-PA01 19.60 19.60 17.50 8.04 8.04 5.24 8.75

Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul de dispunere din figura 1.20 şi din planul prezentat în Anexa 1. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.5, astfel: ht1, ht2 – înălţimea totală a paratrăsnetelor; a- distanţa dintre cele două paratrăsnete considerate; rx1, rx2 – razele zonelor de protecţie corespunzătoare celor două paratrăsnete în secţiunea orizontală situată la înălţimea hx; bxcalcul – lăţimea minimă a zonei de protecţie, calculată pentru planul hx; a1/2 – distanţa, în raport cu paratrăsnetul de înălţime mai mică, la care lăţimea zonei de protecţie este minimă.

Tabelul 2.4. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele montate în zona instalaţiilor de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni


trică

Dmin (m) pentru

hx=11,6 m

D (m)

Observaţii

PA01-St1-PA02 ▲ 64.00 196.80 27.64 Protecţia este asigurată St1-PA02-St2 ▲ 64.00 196.80 24.05 Protecţia este asigurată PA02-St2-St3-PA03 ■ 64.00 196.80 31.38 Protecţia este asigurată PA03-St3-St4 ▲ 64.00 196.80 21.06 Protecţia este asigurată St4-PA03-PA04 ▲ 64.00 196.80 27.64 Protecţia este asigurată PA04-St4-St5 ▲ 64.00 196.80 24.10 Protecţia este asigurată St5-PA04-PA05 ▲ 64.00 196.80 31.72 Protecţia este asigurată PA01-PA02-PA06-PA07 ■ 64.00 32.18 Protecţia este asigurată PA02-PA03-PA07-PA08 ■ 64.00 32.18 Protecţia este asigurată PA03-PA04-PA08-PA09 ■ 64.00 32.18 Protecţia este asigurată PA04-PA05-PA09-PA10 ■ 64.00 31.18 Protecţia este asigurată PA06-PA07-PA13-PA14 ■ 64.00 41.87 Protecţia este asigurată PA07-PA08-PA14-PA15 ■ 64.00 41.87 Protecţia este asigurată PA08-PA09-PA15-PA16 ■ 64.00 41.87 Protecţia este asigurată PA09-PA10-PA16-PA17 ■ 64.00 41.87 Protecţia este asigurată PA13-PA14-PA18-PA19 ■ 64.00 32.18 Protecţia este asigurată PA14-PA15-PA19-PA20 ■ 64.00 48.21 Protecţia este asigurată PA15-PA16-PA20 ▲ 64.00 28.24 Protecţia este asigurată PA16-PA20-PA21 ▲ 64.00 22.16 Protecţia este asigurată PA21-PA16-PA17 ▲ 64.00 28.24 Protecţia este asigurată PA17-PA21-PA22 ▲ 64.00 25.10 Protecţia este asigurată





trică

Dmin (m) pentru

hx=11,6 m

D (m)

Observaţii

PA22-PA21-PA27 ▲ 64.00 26.54 Protecţia este asigurată PA26-PA25-PA27 ▲ 64.00 32.06 Protecţia este asigurată PA25-PA21-PA26 ▲ 64.00 28.06 Protecţia este asigurată PA25-PA20-PA21 ▲ 64.00 28.06 Protecţia este asigurată PA19-PA20-PA23-PA25 ■ 64.00 63.23 Protecţia este asigurată PA18-PA19-PA23 ▲ 64.00 26.54 Protecţia este asigurată St6-PA23-PA24 ▲ 64.00 196.80 15.2 Protecţia este asigurată Notă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figura 1.20 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx; - Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).

În conformitate cu dimensiunile caracteristice ale secţiunii prin zona de protecţie a ins-

talaţiilor de 110 kV, rezultă construcţia grafică din figura 2.15, construcţie grafică realizată, în mod evident, în condiţiile neglijării rolului protector pe care îl au conductoarele active ale racordurilor liniilor de 110 kV. Aşa cum era de aşteptat, în cazul în care un paratrăsnet de înălţime mai mică, aşa cum sunt paratrăsnetele instalate pe cadrele staţiei, este foarte apropiat de un paratrăsnet de înălţi-me mare, aşa cum sunt stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene, zona de protecţie a paratrăsnetului mai mic intră, integral, în zona de protecţie pe care o crează paratrăsnetul mai mare. În cazul staţiei de transformare Munteni, la înălţimea de 11,6 m, zona de protecţie a paratrăsnetului PA01 intră integral în zona de protecţie a stâlpului St1, zona de protecţie a paratrăsnetului PA24 intră integral în zona de protecţie a stâlpului St6, iar zonele de protecţie a paratrăsnetelor PA17 şi PA22 intră integral în zona de protecţie a stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare. Aceste observaţii sunt foarte evidente în repre-zentarea grafică din figura 2.15, unde s-a trasat cu linie întreruptă conturul zonei de protecţie care ar fi rezultat în condiţiile neglijării prezenţei stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare şi stâlpul St6 al liniilor LEA 110 kV CTU 1 şi CTU 2.

Aşa cum se poate observa din construcţia grafică prezentată în figura 2.15 şi din datele prezentate în tabelul 2.4, toate elementele active suspendate la înălţimea hx = 11,6 m sunt cuprinse în zona interioară a conturului secţiunii transversale prin zona de protecţie şi, deci, perfect protejate. Astfel, următoarele elemente sunt protejate fără defect de ecran: - supratraversarea din celula de cuplă transversală, între aliniamentele 9 şi 10; - supratraversarea din celula de cuplă longo-transversală, între aliniamentele 11 şi 12; - supratraversarea din celula AT 200 MVA, între aliniamentele 12 şi 13; - o porţiune de pod de bare, între aliniamentele 12 şi 13, şi, parţial între aliniamentele 13 şi

14, către instalaţiile de 220 (400) kV;


- toate echipamentele din celulele Trafo 1 16 MVA şi Trafo 2 16 MVA, cu atât mai mult cu cât acestea sunt amplasate la o înălţime mai mică decât planul de analiză de 11,6 m.

Fig. 2.15. Secţiune transversală a zonei de protecţie create de sistemul de paratrăsnete destinat protecţiei instalaţiilor de 110 kV din staţia de transformare Munteni, în planul hx = 11,6 m

Reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin zona de protecţie, dată în figura 2.15, ca şi reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie din figura 2.14, arată că elementele suspendate la înălţimea hx = 11,6 m sunt perfect protejate chiar dacă nu se ia în considerare stâlpul înalt al antenei de radiocomunicaţii sau stâlpii terminali ai liniilor electrice



aeriene. O singură excepţie apare în zona stâlpului St6, stâlp terminal al LEA 110 kV CTU 1 şi LEA 110 kV CTU 2, în absenţa căruia apare un defect de ecran în vecinătatea paratrăsnetelor PA23 şi PA24, în careul generat de aliniamentele 1, 2, I şi J. Acest defect de ecran nu este, însă, unul real, deoarece în acel careu se află racordul LEA 110 kV CTU 2, racord care nu ar exista dacă nu ar fi şi stâlpul terminal al liniei electrice aeriene. Modul pe deplin satisfăcător în care este realizată protecţia tuturor instalaţiilor de 110 kV care au înălţimea maximă de suspendare de 11,6 m este reflectat şi de reprezentarea tri-dimensională, a zonei de protecţie, dată în figura 2.16.

St5


PA08

PA12

Figura 2.16. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a instalaţiilor de 110 kVdin staţia Munteni, în condiţiile considerării influenţei stâlpilor terminali ai liniilor şi a stâlpului antenei de radiocomunicaţii

Dacă se compară reprezentările tridimensionale ale zonelor de protecţie obţinute în cele două ipoteze, ale neglijării şi respectiv considerării paratrăsnetelor înalte, implicite, redate în figura 2.14 şi respectiv în figura 2.16, luarea în considerare a stâlpilor terminali ai liniilor electrice aeriene de 110 kV şi a stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare face să crească mult zona protejată. Toate instalaţiile de 110 kV, inclusiv racordurile liniilor, sunt protejate, în acest plan de analiză. În ceea ce priveşte racordurile liniilor electrice aeriene, va fi făcută, ulterior, o analiză care să ia în considerare înălţimea

St1

Ant

PA25

St6

PA18

St3

PA27

PA06

PA01

PA13


maximă de suspendare a conductoarelor active, la nivelul stâlpilor terminali ai liniilor elec-trice aeriene. Cu toate acestea, este de aşteptat, încă din acest stadiu, să rezulte o protecţie adecvată, atâta timp cât raza zonei de protecţie, în dreptul stâlpilor, este suficient de mare. Înălţimea minimă a zonei de protecţie este de aşteptat să se obţină acolo unde diferenţa dintre diametrul cercului circumscris urmelor în plan ale grupului de trei paratrăsnete sau diagonala dreptunghiului determinat de urmele în plan a patru paratrăsnete şi diametrul minim de calcul are cea mai mică valoare. Astfel, pentru grupurile de patru paratrăsnete: PA06-PA07-PA13-PA14, PA07-PA08-PA14-PA15, PA08-PA09-PA15-PA16, PA09-PA10-PA16-PA17, poate fi scrisă relaţia:

41.1317

87.416.19

70

p

ahh t m,

rezultând că protecţia supratraversării din zona celulei cuplei transversale şi a celulei cuplei longo-transversale este asigurată cu o rezervă de 1,81 m, dar numai dacă se neglijează para-trăsnetele instalate în interiorul acestor celule, aşa cum sunt paratrăsnetele PA11, de la intersecţia aliniamentului E cu aliniamentul 9, şi respectiv PA12, de la intersecţia aliniamen-tului E cu aliniamentul 12. Dacă în ipoteza neglijării acestor două paratrăsnete rezultă o rezervă de protecţie de aproximativ 2 m, rezultă că prezenţa lor determină creşterea rezervei de asigurare a protecţiei, creştere care nu este şi, în mod obligatoriu, necesară.

O rezervă mai mică a zonei de protecţie pare să fie între paratrăsnetele PA14-PA15-PA19-PA20, pentru care rezultă o înălţime minimă a zonei de protecţie de:

71.1217

21.486.19

70

p

ahh t m,

rezultând că grupul de paratrăsnete menţionat asigură protecţia cu o rezervă de 1,11 m. O afirmaţie similară, care pare a conduce la rezerva minimă de protecţie din tabelul 2.4, se poate face şi pentru grupul de paratrăsnete PA19-PA20-PA23-PA25, care asigură protecţia echipa-mentelor şi legăturilor din celulele Trafo 1 16 MVA şi Trafo 2 16 MVA. În această zonă, înălţimea minimă a zonei de protecţie comune este dată de relaţia

56.1017

23.636.19

70

p

ahh t m,

rezultând, la limită, defect de ecran în planul hx = 11.6 m. Trebuie menţionat, însă faptul că în zona grupurilor de paratrăsnete PA14-PA15-PA19-PA20 şi respectiv PA19-PA20-PA23-PA25 nu sunt elemente suspendate la înălţimea de 11.6 m. În această zonă se află echipamentele din celulele de transformator, a căror înăl-ţime de montaj nu depăşeşte 8 m. În aceste condiţii, rezerva minimă a zonei de protecţie este mai mare de 2,5 m, pe deplin satisfăcătoare. În acelaşi timp, însă, trebuie subliniat rolul major



pe care îl are paratrăsnetul montat pe stâlp de sine stătător, PA25, la intersecţia aliniamentului K cu panoul dintre aliniamentele 9 şi 10. Rolul major al paratrăsnetului PA25 în protecţia transformatorului Trafo 1 16 MVA rezultă şi din reprezentarea tridimensională a zonei de pro-tecţie, redată în figura 2.17.

PA14

PA20

PA25

PA24

PA15

PA19

PA23

Figura 2.17. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a grupului de paratrăsnete din zona celulelor Trafo 1 şi Trafo 2 ale instalaţiilor de 110 kV din staţia Munteni

Aşa cum se poate observa din figura 2.17, absenţa paratrăsnetului PA25 ar lăsa trans-formatorul de 16 MVA din celula Trafo1 în afara oricărei zonei de protecţie, complet expus unor lovituri directe de trăsnet. O asemenea situaţie nu poate fi acceptată, deci trebuie acor-dată o atenţie deosebită integrităţii şi legăturii la pământ a acestui paratrăsnet.

2.2.1.3. Zona de protecţie a podului de bare Între autotransformatorul 200/200/60 MVA, 231/123/10,5 kV şi instalaţiile de 110 kV, conexiunea se realizează prin intermediul unui cordon de legături flexibile, în general denumit pod de bare, care este suspendat pe cadre tip, montate între aliniamentele 12 şi 16, şi de la aliniamentul G, până la aliniamentul J (planul din Anexa 1) –într-o abordare mai largă.




Abordarea în sens mai larg din ipoteza anterioară, se referă la luarea în considerare şi a unei porţiuni din celula AT 200 MVA a instalaţiilor de 110 kV, între aliniamentele 12 şi 13, la intersecţie cu aliniamentele G şi I. Înălţimea de suspendare este constantă, pe întreaga deschidere menţionată a cordonu-lui de bare de 110 kV, înălţimea maximă de suspendare a conductoarelor fiind de 11,6 m. Podul de bare este protejat cu un set de paratrăsnete verticale proprii, aşa cum sunt paratrăsnetele PA22, PA27, PA28 şi PA29, de două dintre paratrăsnetele instalaţiilor de 220 (400) kV, şi anume PB13 şi PB14 – paratrăsnete montate pe cadrul autotransformatorului AT 200 MVA. Pe lângă aceste paratrăsnete, elemente ale podului de bare se regăsesc şi în celula AT 200 MVA a instalaţiilor de 110 kV, între aliniamentele 12 şi 13, şi sunt protejate de paratrăsnetele PA17, PA21 şi PA26, conform notaţiilor din figurile 1.20, 1.25 şi din planul prezentat în Anexa 1. De asemenea, la protecţia podului de bare poate fi făcută şi ipoteza considerării stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare. Dimensiunile caracteristice ale conturului exterior al zonei de protecţie, în ipoteza ne-glijării prezenţei stâlpului antenei de radiocomunicaţii, sunt date în tabelul 2.5.

Tabelul 2.5. Conturul exterior al zonelor de protecţie realizate de sistemul de paratrăsnete al podului de bare de 110 kV din staţia Munteni.

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

Dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie din planul de analiză al podului de bare, hx = 11,6 m

1 PA16-PA21 19.60 19.60 19.68 8.04 8.04 4.91 9.842 PA21-PA26 19.60 19.60 12.73 8.04 8.04 5.99 6.373 PA26-PA27 19.60 19.60 13.83 8.04 8.04 5.81 6.924 PA27-PA28 19.60 19.60 41.70 8.04 8.04 1.77 20.855 PA28-PA29 19.60 19.60 20.00 8.04 8.04 4.86 10.006 PA29-PB14 19.60 33.00 19.50 8.04 24.16 6.95 3.347 PB14-PB13 33.00 33.00 20.00 24.16 24.16 21.24 10.008 PB13-PA22 33.00 19.60 41.70 24.16 8.04 15.36 24.849 PA22-PA17 19.60 19.60 17.50 8.04 8.04 5.24 8.7510 PA17-PA16 19.60 19.60 27.00 8.04 8.04 3.82 13.50

Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul de dispunere din figurile 1.20, 1.25 şi din planul prezentat în Anexa 1. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.5.

Modul în care protecţia este asigurată şi în spaţiile cuprinse între paratrăsnete este re-flectat de rezultatele din tabelul 2.6, verificarea absenţei defectului de ecran fiind efectuată în conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (relaţia 2.9). Având în vedere diferenţele mari dintre diametrele minime la care protecţia este asigu-rată şi diametrul cercului circumscris urmelor în plan ale paratrăsnetelor sau diagonalei drep-


tunghiului format de acestea, rezultă că protecţia este asigurată cu rezervă foarte bună, fapt reflectat şi de construcţia grafică tridimensională a zonei de protecţie, dată în figura 2.18.

Tabelul 2.6. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele care asigură protecţia podului de bare de 110 kV din staţia de transformare Munteni


trică

Dmin (m) pentru

cote pod bare

D (m)

Observaţii

PA21-PA16-PA17 ▲ 64.00 64.00 28.24 Protecţia este asigurată PA17-PA21-PA22 ▲ 64.00 64.00 25.10 Protecţia este asigurată PA22-PA21-PA27 ▲ 64.00 64.00 26.54 Protecţia este asigurată PA21-PA22-PA26 ▲ 64.00 64.00 18.00 Protecţia este asigurată PA22-PB13-PA28-PA27 ■ 64.00 171.20 46.03 Protecţia este asigurată PB13-PB14-PA29-PA28 ■ 64.00 171.20 27.93 Protecţia este asigurată Notă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figurile 1.20, 1.25 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx; Acolo unde sunt date două cifre, prima corespunde situaţiei în care toate paratrăsnetele grupului au aceeaşi înălţime cu aceea a paratrăsnetului mai mare, iar cea de a doua cazului în care toate paratrăsnetele grupului au înălţimea egală cu aceea a paratrăsnetului mai mic. - Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).

PA27

PA16

PA17

PA21

PA23

PA28

PA29

PA22

PB13 PB14

Fig. 2.18. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a podului de bare de 110 kV



Reprezentarea secţiunii orizontale prin zona de protecţie a sistemului de paratrăsnete destinat protecţiei podului de bare este dată în figura 2.19. Fig. 2.19. Secţiune transversală prin zona de protecţie a sistemului de paratrăsnete destinat protecţiei podului de

bare de 110 kV al staţiei de transformare Munteni, în planul hx = 11,6 m. Aşa cum rezultă din reprezentarea grafică a secţiunii prin zona de protecţie, prezenţa paratrăsnetelor de înălţime mare conduce la dimensiuni generoase ale zonei de protecţie. În prezenţa antenei, paratrăsnetele PA17 şi PA22 au zona de protecţie, practic în totalitate, cu-prinsă în zona de protecţie a paratrăsnetului mai înalt, situaţia fiind similară şi în cazul paratrăsnetelor PA28 şi PA29 care au zona de protecţie doar cu puţin în afara zonei de pro-tecţie a paratrăsnetelor instalate pe cadrul autotransformatorului, la intersecţia aliniamentului H cu aliniamentele 15 ş 16, PB13 şi respectiv PB14. În mod natural, înălţimea minimă a zonei de protecţie a podului de bare se înregis-trează în zona paratrăsnetelor PA22, PB13, PA28 şi PA27, acestea fiind situate la cea mai mare distanţă între ele, de-a lungul aliniamentului H şi respectiv J. Dacă se face ipoteza simplificatoare că şi paratrăsnetul PB13 are înălţimea totală de 19,6 m, la fel ca şi celelalte, atunci înălţimea minimă a zonei de protecţie a podului de bare de 110 kV este dată de relaţia:

02.137

03.466.19

70 p

ahh t m,

rezultând o rezervă a înălţimii zonei de protecţie de 1,42 m. Modul în care este realizată protecţia împotriva loviturilor directe de trăsnet a podului de bare de 110 kV rezultă şi din reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie, redată în



figura 2.20, zona de protecţie fiind trasate grafic în condiţiile luării în considerare a tuturor pa-ratrăsnetelor care participă în mod direct la protecţia podului de bare, şi anume: PA16, PA17, PA21, PA22, PA26, PA27, PA28, PA29, PB13, PB14 şi Antena.

PA29

PA16

PA17

PA21

PA28

PA26

PA27

PB13 PB14

Antena

PA22

Fig. 2.20. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a podului de bare de 110 kV din staţia de transformare Munteni

2.2.1.4. Protecţia racordurilor LEA Protecţia racordurilor liniilor electrice aeriene de 110 kV la circuitele staţiei de trans-formare se realizează, actualmente, exclusiv prin intermediul stâlpului terminal al liniei elec-trice aeriene, pe care este instalat o tijă de paratrăsnet vertical, aşa cum este cazul liniilor: LEA 110 kV CTU 1, LEA 110 kV CTU 2, LEA 110 kV Rediu 1, LEA 110 kV Rediu 2, LEA 110 kV Moldosin, LEA 110 kV Negreşti, LEA 110 kV Vaslui 1 şi LEA 110 kV Vaslui 2 (tabelul 1.2). În cazul liniilor LEA 110 kV Huşi şi LEA 110 kV Vutcani-Huşi, pe stâlpul terminal St1 de la intersecţia aliniamentelor A şi 2, pe lângă paratrăsnetul vertical, protecţia racordurilor este realizată şi de către legarea conductorului de protecţie până la cadrul celu-lelor de linie, la înălţimea de 11,6 m (figura 1.19).



Pentru tipul constructiv al stâlpilor liniilor de 110 kV, toţi în construcţie de tip dublu circuit, înălţimea maximă pentru care se calculează zona de protecţie, rezultată ca sumă între înălţimea stâlpului şi înălţimea paratrăsnetului, este de 36,2 m (tabelul 1.2). Deoarece stâlpii de pe latura sudică a staţiei se află, practic, în acelaşi aliniament (aliniamentul A – figura 1.20 şi planul din Anexa 1), rezultă că nu trebuie făcută o analiză exhaustivă, pentru fiecare racord în parte, fiind suficient să se analizeze doar situaţiile limită în ceea ce priveşte distanţele de la stâlp la paratrăsnetele verticale adiacente de pe cadrele staţiei de transformare, şi anume stâlpul cel mai apropiat, aşa cum este stâlpul notat cu St2, al liniei LEA 110 kV Rediu circuitul 1, respectiv ansamblurile de stâlpi şi paratrăsnete în care pot rezulta distanţe mai mari de la stâlpi la paratrăsnete, aşa cum este cazul protecţiei racor-durilor LEA 110 kV Negreşti şi LEA 110 kV Vaslui 1 şi 2, protecţie realizată de ansamblul de paratrăsnete: St4, St5, PA03, PA04 şi PA05. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a racordului liniei LEA 110 kV Rediu 1 este dată în figura 2.21.

PA02 St2

Fig. 2.21. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de stâlpul St2, pentru racordurile liniei LEA 110 kV Rediu - circuitul 1

Aşa cum se poate observa din reprezentarea grafică din figura 2.21, protecţia conduc-toarelor active ale liniei electrice aeriene este perfect asigurată, atâta timp cât distanţa dintre stâlpul terminal al liniei şi riglele de racord este mică, de numai 16 m, pe vârful stâlpului terminal este instalată tijă de paratrăsnet, iar pe stâlpii cadrelor celulei de linie respective este instalată, de asemenea, tijă de paratrăsnet cu înălţimea de 8 m.



Deoarece situaţia în care paratrăsnetele verticale montate pe cadrele staţiei nu se află pe axul liniei este cea mai defavorabilă, rezultă că dacă este analizată protecţia conductoarelor active în cazul stâlpului St4, al liniei LEA 110 kV Negreşti, şi se ajunge la concluzia că protecţia racordului este realizată, atunci este realizată şi protecţia conductoarelor active aferente stâlpului St3, al liniilor LEA 110 kV Rediu 2 şi LEA 110 kV Moldosin, şi, în mod implicit, protecţia conductoarelor active aferente tuturor celorlalţi stâlpi pentru care condiţiile de realizare a protecţiei sunt mai bune, aşa cum sunt stâlpii St1 şi St5. Pentru exemplificare, în figura 2.22 este redată zona de protecţie a grupului St4, St5, PA03, PA04 şi PA05.


Fig. 2.22. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de stâlpii St4 şi St5,

PA03

St4

PA04

PA05

St5

pentru racordul liniilor LEA 110 kV Negreşti, Vaslui 1 şi Vaslui 2 Protecţia cea mai sigură este aceea a racordurilor liniilor LEA 110 kV Huşi şi LEA

110 kV Vutcani-Huşi, datorită ecranului pe care îl realizează legătura de la conductorul de protecţie la cadrele staţiei, chiar dacă în acest caz nu există un tronson mai înalt pe cadrul din aliniamentul B, ci legarea se face chiar de o riglă a cadrului, la intersecţia aliniamentelor B şi 2 (figura 1.19). Acoperirea foarte bună a conductoarelor active ale racordurilor liniilor elec-trice aeriene rezultă evident în reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie dată în figura 2.23.

O situaţie atipică în cazul staţiei de transformare Munteni este prezenţa unui stâlp ter-minal de linie chiar pe teritoriul staţiei, într-o zonă cu densitate relativ mare de instalare a unor paratrăsnete verticale. Acesta este cazul stâlpului terminal al liniilor LEA 110 kV CTU 1


şi respectiv LEA 110 kV CTU 2, care are în vecinătate paratrăsnetele PA19, PA23 şi PA24, din aliniamentul 3, şi respectiv PA18, din aliniamentul 1. Zona de protecţie a sistemului de paratrăsnete St6, PA18, PA19, PA23 şi este dată în figura 2.24.


St6

PA18

PA19 PA23 PA24

St1

PA01

PA02

PO1

Stâlp de cadru

Fig. 2.23. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a racordului LEA 110 kV Vutcani-Huşi.

Fig. 2.24. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a racordurilor LEA 110 kV CTU1 şi CTU2.



Analiza modului de realizare a protecţiei conductoarelor active ale racordurilor liniilor electrice aeriene poate fi efectuată şi prin trasarea grafică a secţiunii verticale prin zona de protecţie, pentru a evidenţia modul în care se realizează protecţia în planul în care se află conductorul de fază central al racordului liniei electrice aeriene. Datele necesare unei ase-menea construcţii grafice sunt date în tabelul 2.7.

Tabelul 2.7. Verificarea protejării racordurilor liniilor de 110 kV la cadrele staţiei de transformare Munteni

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

r01 (m)

r02 (m)

b0 (m)

hmin

(m)

1 St1-PA01 19.60 36.20 18.36 31.36 52.73 30.75 19.222 St2-PA02 19.60 36.20 16.00 31.36 52.73 31.29 19.563 St3-PA03 19.60 36.20 18.36 31.36 52.73 30.75 19.224 St4-PA04 19.60 36.20 24.08 31.36 52.73 29.44 18.405 St5-PA04 19.60 36.20 16.00 31.36 52.73 31.29 19.56

Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul de dispunere din figura 1.20. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.3, astfel: ht1, ht2 – înălţimea totală a paratrăsnetelor, iar dacă acestea sunt inegale, cu ht1 se notează înălţimea paratrăsnetului mai mic; a- distanţa dintre cele două paratrăsnete considerate; r01, r02 – razele zonelor de protecţie corespunzătoare celor două paratrăsnete, în planul solului; b0 – lăţimea minimă a zonei de protecţie, în planul solului; hmin – înălţimea minimă a zonei de protecţie create de grupul de două paratrăsnete.

Aşa cum se poate observa din rezultatele prezentate în tabelul 2.7, înălţimea minimă a zonei de protecţie, pentru toate racordurile liniilor electrice aeriene de 110 kV, este mai mare decât înălţimea minimă de suspendare a conductoarelor active, rezultând că prezenţa unui defect de ecran este improbabilă. Această observaţie este confirmată şi de datele prezentate în tabelul 2.8, în care se face referire la dimensiunile secţiunilor transversale prin zonele de protecţie, de la înălţimea maximă de suspendare a conductoarelor active şi până la înălţimea minimă, corespunzătoare punctului de montare a acestora la izolatoarele prinse de riglele prefabricate ale instalaţiilor de 110 kV. Analiza este efectuată pentru cea mai defavorabilă si-tuaţie în ceea ce priveşte distanţa de la stâlp la paratrăsnet şi înălţimea totală a paratrăsnetului vertical creat de stâlp. Acesta este cazul racordului LEA 110 kV Negreşti, aşa cum rezultă şi din coloana a cincea a tabelului 2.7.

Tabelul 2.8. Verificarea protejării racordurilor liniilor de 110 kV prin dimensiunile secţiunilor transversale ale zonei de protecţie create de sistemul de paratrăsnete aferent racordului LEA 110 kV Negreşti.

Nr. crt.

hx (m)

hmin

(m) rx1 (m)

rx2 (m)

bx (m)

Observaţii

1 27.60 18.40 -5.32 7.11 -5.89Protecţia realizată exclusiv de

stâlpul St4


stâlpul St4


stâlpul St5


stâlpul St4



Tabelul 2.8. Continuare

Nr. crt.

hx (m)

hmin

(m) rx1 (m)

rx2 (m)

bx (m)

Observaţii


stâlpul St4


stâlpul St4


stâlpul St4


stâlpul St4

9 19.60 18.40 0.00 15.69 -0.93Protecţia realizată exclusiv de

stâlpul St4

10 18.60 18.40 0.82 16.93 -0.16Protecţia realizată exclusiv de

stâlpul St4

11 17.60 18.40 1.69 18.23 0.65Protecţia realizată de ambele

paratrăsnete: St4 şi PA04












paratrăsnete: St4 şi PA04 Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul de dispunere din figura 1.20 şi din planul prezentat în Anexa 1. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.5.

Din analiza construcţiilor grafice date în reprezentarea tridimensională din figura 2.22, care conţine şi grupul de paratrăsnete aflat în situaţia cea mai defavorabilă, St4 – PA04, paratrăsnete situate la o distanţă de două panouri (aliniamentele 8 şi respectiv 10) rezultă că pentru situaţia cea mai defavorabilă a realizării protecţiei racordului liniei la circuitele staţiei, protecţia tuturor fazelor racordului liniei electrice aeriene este perfect realizată. În condiţiile în care protecţia racordului LEA 110 kV Negreşti este asigurată, aşa cum rezultă şi din tabelul 2.18, rezultă că protecţia racordurilor tuturor celorlalte linii de 110 kV este asigurată cu o rezervă mai mare şi, deci, protecţia este mai sigură. În cazul stâlpului St6 ale LEA 110 kV CTU 1 şi CTU 2 se asigură o densitate mare de paratrăsnete către elemente ale celulei de linie situate la adiacenţa paratrăsnetelor din alinia-mentul 3 (PA23 şi respectiv PA 24) şi a racordului LEA 110 kV CTU 1, dar nu şi o protecţie întărită, excesivă, a conductoarelor active ale racordului LEA 110 kV CTU 2.



2.2.1.5. Protecţia clădirilor de pe teritoriul staţiei de 110 kV În acest paragraf se face referire la protecţia următoarelor construcţii şi echipamente: a) clădirea corpului de comandă al staţiei de transformare, în condiţiile în care aceasta se

află în zona de la adiacenţa instalaţiilor de 110 kV cu acelea de 220 (400) kV, b) cele şase cabine de relee destinate instalaţiilor de 110 kV, c) clădirea corpului de conexiuni 20 kV, chiar dacă aceasta se află în zona de la adiacenţa

instalaţiilor de 110 kV cu cele de 220 (400) kV, aproape de autotransformatorul AT 200 MVA şi, parţial, sub podul de bare de 110 kV,

d) clădirea grupului electrogen, e) clădirile celor două posturi de transformare din vecinătatea corpului de conexiuni 20 kV, f) bobinele de stingere, g) căile de acces urmând a fi tratate separat, inclusiv în planul din Anexa 2, la înălţimea

planului de analiză de 3 m.

Clădirea corpului de comandă are următoarele dimensiuni: - lungimea = 36,90 m; - lăţimea = 9,70 m; - înălţimea la streaşină = 3,00 m, - înălţimea la coamă = 5,50 m, şi este amplasată între aliniamentele C şi G, la intersecţia cu aliniamentele 13 şi 14 (figura 1.20 şi planul din Anexa 1). Acest corp de clădire este protejat, în mod direct, de către paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 110 kV, în aliniamentele 12 şi 13, şi anume PA10, PA12 şi PA17, de către două paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 220 (400) kV, aflate în aliniamentul 14, şi anume PB07 şi PB10, de stâlpul înalt al antenei de radiocomunicaţii situat în imediata vecinătate a clădirii corpului de comandă, către latura sa nordică, dar şi de acoperişul metalic legat la pământ, ca şi paratrăsnet orizontal, aşa cum rezultă din imaginea redată în figura 1.26.

Clădirea corpului de conexiuni 20 kV are următoarele dimensiuni: - lungimea = 24,70 m; - lăţimea = 9,20 m; - înălţimea la coamă = 4,70 m, şi este amplasată între aliniamentele G şi I, la intersecţia cu aliniamentele 14 şi 15 (figura 1.25 şi planul din Anexa 1). Acest corp de clădire este protejat, în mod direct, de către paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 110 kV, în aliniamentele 13 şi 15, şi anume PA17, PA22, PA27 şi PA28, de către două paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 220 (400) kV, aflate în aliniamentele 14 şi 15, şi anume PB10 şi PB13, de stâlpul înalt al antenei de radiocomunicaţii situat în imediata vecinătate a clădirii corpului de conexiuni, către latura sa estică, dar şi de propriile paratrăsne-



te orizontale.

Clădirea grupului electrogen are următoarele dimensiuni: - lungimea = 6,40 m; - lăţimea = 6,10 m; - înălţimea la coamă = 4,40 m, şi este amplasată între aliniamentele H şi I, la intersecţia cu aliniamentele 13 şi 14 (figura 1.20 şi planul din Anexa 1). Acest corp de clădire este protejat, în mod direct, de către paratrăsnetul vertical al instalaţiilor de 110 kV situat la intersecţia aliniamentelor J şi 15, şi anume PA27.

Cabina de pază are înălţimea maximă de 3 şi este situată foarte aproape de aceea a clă-dirii mai înalte a grupului electrogen, iar cabinele posturilor de transformare se află foarte aproape de clădirea mai înaltă a corpului de conexiuni 20 kV, motiv pentru care protecţia acestor clădiri nu trebuie abordată separat, din secţiunea zonei de protecţie într-un plan mai înalt urmând a se trage concluzii asupra gradului de asigurare a protecţiei acestor clădiri. În ceea ce priveşte bobinele de stingere şi transformatorul de neutru artificial (servicii interne) ele se află într-o zonă cu densitate mare de instalare a unor paratrăsnete (PA17, PA22, PA27, stâlpul antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare) şi sub podul de bare de 110 kV, astfel încât asigurarea protecţiei acestor echipamente de tratare a neutrului nu poate fi pusă sub semnul unei oarecare nesiguranţe. În plus, dacă se va observa că există o zonă de protecţie comună pentru clădirile anterior menţionate, atunci, în mod implicit, echipamentele destinate tratării neutrului pe partea de medie tensiune sunt perfect protejate împotriva lovitu-rilor directe de trăsnet. Dimensiunile caracteristice ale conturului zonei de protecţie a clădirilor corpului de comandă, corpului de conexiuni 20 kV, precum şi a clădirilor şi instalaţiilor din vecinătatea cestora sunt date în tabelul 2.9, pentru planul de analiză înălţimea hx = 5,5 m, adică pentru înălţimea maximă a acestor clădiri, şi anume înălţimea la coamă a clădirii corpului de co-mandă.

Tabelul 2.9. Conturul exterior al zonelor de protecţie a clădirii corpului de comandă şi corpului de conexiuni

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

Planul de analiză hx = 5,5 m

1 PA05-PA10 19.60 19.60 17.50 17.62 17.62 14.04 8.752 PA10-PA12 19.60 19.60 18.36 17.62 17.62 13.87 9.183 PA12-PA17 19.60 19.60 18.36 17.62 17.62 13.87 9.184 PA17-PA22 19.60 19.60 17.50 17.62 17.62 14.04 8.755 PA22-PA27 19.60 19.60 19.50 17.62 17.62 13.64 9.756 PA27-PA28 19.60 19.60 41.70 17.62 17.62 9.29 20.857 PA28-PB13 19.60 33.00 19.50 17.62 35.83 16.23 3.368 PB13-PB10 33.00 33.00 33.36 35.83 35.83 30.06 16.68




Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

9 PB10-PB07 33.00 33.00 44.50 35.83 35.83 27.54 22.2510 PB07-PA05 33.00 19.60 21.84 35.83 17.62 30.87 14.91

Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul de dispunere din figura 1.20 şi din planul prezentat în Anexa 1. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.5.

Modul în care protecţia este asigurată şi în spaţiile cuprinse între paratrăsnete este reflectat de rezultatele din tabelul 2.10, verificarea absenţei defectului de ecran fiind efectuată în conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (relaţia 2.9).

Tabelul 2.10. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele care asigură protecţia clădirii corpului de comandă, corpului de conexiuni şi grupului electrogen din staţia de transformare Munteni


trică

Dmin (m) pentru

cote pod bare

D (m)

Observaţii

PA05-PA17-PB07-PB10 ■ 112.80 220.00 56.32Protecţia este asigurată

cu rezervă semnificativă

PA17-PB10-PB13 ▲ 112.80 220.00 46.34Protecţia este asigurată


PA17-PA22-PB13 ▲ 112.80 220.00 45.18Protecţia este asigurată


PA22-PB13-PA28-PA27 ■ 112.80 220.00 46.03Protecţia este asigurată

cu rezervă semnificativăNotă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figura 1.20, figura 1.25 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx; Acolo unde sunt date două cifre, prima corespunde situaţiei în care toate paratrăsnetele grupului au aceeaşi înălţime cu aceea a paratrăsnetului mai mare, iar cea de a doua cazului în care toate paratrăsnetele grupului au înălţimea egală cu aceea a paratrăsnetului mai mic. - Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).

Utilizând datele din tabelul 2.9 se poate trasa secţiunea transversală prin zona de protecţie a sistemului de paratrăsnete care asigură protecţia clădirii corpului de comandă, a clădirii corpului de conexiuni 20 kV, a clădirii grupului electrogen, a cabinelor celor două posturi de transformare, a clădirii pentru postul de pază, precum şi a echipamentelor aferente instalaţiei de tratare a neutrului pe partea de medie tensiune a instalaţiilor din staţia de trans-formare. Această reprezentare grafică este dată în figura 2.25. Aşa cum rezultă din reprezentarea grafică dată în figura 2.25, protecţia clădirii cor-pului de comandă, a clădirii corpului de conexiuni 20 kV, a clădirii grupului electrogen, a


clădirii serviciului de pază, a cabinelor posturilor de transformare şi a echipamentelor aferente instalaţiei de tratare a neutrului reţelei de medie tensiune este asigurată cu suficient de mare rezervă, chiar în condiţiile în care s-a trasat conturul secţiunii transversale prin zona de protecţie numai pentru clădirea cu cea mai mare înălţime, hx = 5.5 m. Această rezervă mare a zonei de protecţie a clădirilor se datorează apropiatei vecinătăţi a paratrăsnetelor mai înalte, din instalaţiile de 220 (400) kV şi, în oarecare măsură şi stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare, înălţimile acestora fiind definitorii în crearea unei rezerve mari a zo-nei de protecţie analizate.

Fig. 2.25. Secţiune transversală prin zona de protecţie a clădirii corpului de comandă, a clădirii corpului de

conexiuni şi a clădirilor adiacente acestora din staţia de transformare Munteni, la înălţimea hx = 6,50 m. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie creată de grupul de paratrăsnete mai sus menţionat este dată în figura 2.26. Şi din această reprezentare rezultă faptul că pro-tecţia tuturor clădirilor din vecinătatea căii principale de acces în staţia de transformare este pe deplin realizată. Cele şase cabine de relee din instalaţiile de 110 kV ale staţiei de transformare au următoarele dimensiuni:



- lungimea = 6,30 m; - lăţimea = 4,90 m; - înălţimea maximă = 3,80 m, şi sunt amplasate între aliniamentele H şi J, la intersecţia cu aliniamentele 2, 3, 6, 7, 10 şi 11.

PB10

Antena

PB13

PA10

PA12

PA17

PA26

PA22

PA27

PA29 PA28

PB07

PA05

Fig. 2.26. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a clădirii corpului de comandă Cabinele de relee din instalaţiile de 110 kV se află în zona unui sistem de paratrăsnete verticale situate în aliniamentele H şi I , format din paratrăsnetele PA18, PA19, PA20, PA21, PA26, PA25 şi PA23, la care se adaugă, datorită înălţimii sale mari, St6 – stâlpul terminal al LEA 110 kV CTU 1 şi LEA 110 kV CTU 2; În ceea ce priveşte modul în care paratrăsnetele verticale participă la protecţia cabi-nelor de relee ale instalaţiilor de 110 kV, dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie sunt acelea date în tabelul 2.11, pentru planul de analiză înălţimea hx = 3,80 m. Modul în care protecţia este asigurată şi în spaţiile cuprinse între paratrăsnete este reflectat de rezultatele din tabelul 2.12, verificarea absenţei defectului de ecran fiind efectuată în conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (relaţia 2.9). Utilizând datele din tabelele 2.11 şi 2.12, se poate trasa secţiunea transversală prin zo-na de protecţie a cabinelor de relee din instalaţiile de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni, rezultând reprezentarea grafică din figura 2.27.




Tabelul 2.11. Conturul exterior al zonei de protecţie a cabinelor de relee 110 kV din staţia Munteni

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)


1 PA18-PA19 19.60 19.60 18.00 21.17 21.17 17.30 9.002 PA19-PA20 19.60 19.60 54.00 21.17 21.17 9.80 27.003 PA20-PA21 19.60 19.60 18.00 21.17 21.17 17.30 9.004 PA21-PA22 19.60 19.60 18.00 21.17 21.17 17.30 9.005 PA22-PA27 19.60 19.60 19.50 21.17 21.17 16.98 9.756 PA27-PA25 19.60 19.60 31.82 21.17 21.17 14.38 15.917 PA25-PA24 19.60 19.60 58.67 21.17 21.17 8.87 29.348 PA24-St6 19.60 36.20 13.72 21.17 42.69 21.60 -0.989 St6-PA18 36.20 19.60 24.40 42.69 21.17 38.62 16.86


Tabelul 2.12. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele care asigură protecţia cabinelor de relee de 110 kV din staţia de transformare Munteni


trică

Dmin (m) pentru

cote pod bare

D (m)

Observaţii

PA22-PA21-PA27 ▲ 126.40 126.40 26.54Protecţia este asigurată








PA19-PA20-PA23-PA25 ■ 126.40 126.40 63.23Protecţia este asigurată

cu rezervă mare



St6-PA23-PA24 ▲ 126.40 259.20 15.12Protecţia este asigurată

cu rezervă semnificativăNotă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figura 1.20 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx; Acolo unde sunt date două cifre, prima corespunde situaţiei în care toate paratrăsnetele grupului au aceeaşi înălţime cu aceea a paratrăsnetului mai mare, iar cea de a doua cazului în care toate paratrăsnetele grupului au înălţimea egală cu aceea a paratrăsnetului mai mic. - Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).


Fig. 2.27. Secţiune transversală prin zona de protecţie a cabinelor de relee ale instalaţiilor de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni, la înălţimea hx = 3,80 m.

Aşa cum rezultă din secţiunea prin zona de protecţie a sistemului de paratrăsnete, ca-binele de relee sunt protejate cu rezervă foarte mare, fapt evidenţiat şi prin reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de către sistemul de paratrăsnete din vecinătatea cabinelor de relee, reprezentare dată în figura 2.28. Înălţimea minimă a zonei de protecţie create de paratrăsnetele care asigură protecţia cabinelor de relee se înregistrează în zona paratrăsnetelor PA19, PA20, PA23 şi PA25, acestea fiind situate la cea mai mare distanţă între ele, de-a lungul aliniamentului H şi respectiv J şi K. Dacă se face ipoteza simplificatoare a luării în considerare a diagonalei celei



mai mari a trapezului format de urmele în plan ale celor patru paratrăsnete, atunci înălţimea minimă a zonei de protecţie a cabinelor de relee de 110 kV este dată de relaţia:

57.107

23.636.19

70 p

ahh t m,

rezultând o rezervă a înălţimii zonei de protecţie de 6,77 m, chiar în zona în care densitatea de paratrăsnete este cea mai mică. În rest, în mod natural, protecţia va fi realizată cu o rezervă mai mare.

PA20 PA21 PA26

PA25

PA24

PA18

PA19

St6

PA23

Fig. 2.28. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a cabinelor de relee 110 kV din staţia Munteni

2.2.1.6. Protecţia la nivelul căilor de acces Aşa cum rezultă din construcţiile grafice ale zonelor de protecţie date în figurile 2.16, 2.18 şi 2.28, zona de montare a circuitelor primare ale instalaţiilor de 110 kV este perfect protejată, cu o rezervă pe deplin acceptabilă. În aceste condiţii, este de aşteptat ca protecţia la nivelul căilor de acces în instalaţiile de 110 kV şi în vecinătatea acestora, în planul de analiză hx = 3 m, să fie, de asemenea, completă, cu atât mai mult cu cât zonele de protecţie şi de siguranţă ale staţiei de transformare se află relativ aproape de zonele cu elemente active.




În ceea ce priveşte modul în care paratrăsnetele verticale şi stâlpii terminali ai liniilor de 110 kV participă la protecţia căilor de acces din perimetrul staţiei de transformare, dimen-siunile caracteristice ale zonei de protecţie sunt în tabelul 2.13, în condiţiile luării în consi-derare a paratrăsnetelor adiacente din instalaţiile de 220 (400) kV, paratrăsnete care participă, în mod direct, la protecţia unor clădiri din perimetrul staţiei şi a unor căi de acces.. Tabelul 2.13. Conturul exterior al zonelor de protecţie a căilor de acces de pe teritoriul instalaţiilor de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

Planul de analiză hx = 3 m

1 PA01-St1 19.60 36.20 18.29 23.03 44.66 22.46 1.302 St1-St2 36.20 36.20 18.00 44.66 44.66 44.59 9.003 St2-St3 36.20 36.20 18.00 44.66 44.66 44.59 9.004 St3-St4 36.20 36.20 18.00 44.66 44.66 44.59 9.005 St4-St5 36.20 36.20 18.00 44.66 44.66 44.59 9.006 St5-PA05 36.20 19.60 31.38 44.66 23.03 38.98 20.357 PA05-PA10 19.60 19.60 17.50 23.03 23.03 19.19 8.758 PA10-PA12 19.60 19.60 18.36 23.03 23.03 19.01 9.189 PA12-PA17 19.60 19.60 18.36 23.03 23.03 19.01 9.1810 PA10-PA17 19.60 19.60 32.00 23.03 23.03 16.04 16.0011 PA17-PA22 19.60 19.60 17.50 23.03 23.03 19.19 8.7512 PA22-PA27 19.60 19.60 19.50 23.03 23.03 18.76 9.7513 PA27-PA25 19.60 19.60 31.82 23.03 23.03 16.08 15.9114 PA25-PA24 19.60 19.60 58.67 23.03 23.03 10.38 29.3415 PA24-St6 19.60 36.20 13.72 23.03 44.66 23.47 -0.9816 St6-PA18 36.20 19.60 24.40 44.66 23.03 40.70 16.8617 PA18-PA13 19.60 19.60 17.50 23.03 23.03 19.19 8.7518 PA13-PA06 19.60 19.60 32.00 23.03 23.03 16.04 16.0019 PA06-PA01 19.60 19.60 17.50 23.03 23.03 19.19 8.7520 PA27-PA28 19.60 19.60 41.70 23.03 23.03 13.96 20.8521 PA28-PB13 19.60 33.00 19.50 23.03 41.80 21.55 3.3622 PB13-PB10 33.00 33.00 33.36 41.80 41.80 36.10 16.6823 PB10-PB07 33.00 33.00 44.50 41.80 41.80 33.48 22.2524 PB07-PA05 33.00 19.60 21.84 41.80 23.03 36.94 14.91

Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul de dispunere din figura 1.20, figura 1.25 şi din planul prezentat în Anexa 1. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.5.

În figura 2.29 este dată secţiunea transversală prin zona de protecţie, în planul de analiză hx = 3 m. Aşa cum se poate observa din reprezentarea grafică, absolut toate căile de acces din zona instalaţiilor de 110 kV, incluzând calea de acces principală şi toate căile de acces de pe conturul exterior al instalaţiilor de 110 kV, sunt perfect protejate, în acest plan de


analiză. Zona de protecţie depăşeşte, cu rezervă importantă, perimetrul împrejmuit al staţiei de transformare de 110 kV Munteni.


Fig. 2.29. Secţiune transversală prin planul de analiză al protecţiei căilor de acces

din zona instalaţiilor de 110 kV din staţia de transformare Munteni

Concluzia realizării protecţiei rezultă şi din reprezentarea tridimensională dată în fi-gura 2.30, pentru acelaşi sistem de paratrăsnete ca şi acela căruia îi corespunde secţiunea prin zona de protecţie din figura 2.29. Luarea în considerare şi a paratrăsnetelor adiacente din instalaţiile de 220 (400) kV conduce la zona de protecţie redată în figura 2.31.



St4 St5 St3

St1 St2

St6

PA05 PA10

PA12

PA17

PA22

PA25

PA27

PA01

PA06

PA13

PA18

Fig. 2.30. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie date de paratrăsnetele instalaţiilor de 110 kV, din aliniamentul 1 - până în aliniamentul 13, din staţia de transformare Munteni

PB07 St5 PB10

St1 St2

St3 St4

St6

PB13

PA29

PA28

PA25

PA27

PA01

PA06

PA13

PA18

PB14

Fig. 2.31. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a tuturor paratrăsnetelor din zona de 110 kV



Prin comparaţia dintre figurile 3.30 şi 3.31, rezultă, o dată în plus, faptul că protecţia tuturor construcţiilor din zona centrală a staţiei de transformare, precum şi a căii principale de acces în staţia de transformare sunt pe deplin realizate, cu rezervă pe deplin satisfăcătoare.

2.2.2. Zonele de protecţie ale instalaţiilor de 220 (400) kV În cazul instalaţiilor de 220 (400) kV, trebuie asigurată protecţia împotriva loviturilor directe de trăsnet a unui număr de patru celule plus celula de măsură, la care se adaugă spaţiile de depozitare interioare şi exterioare, precum şi clădirea birouri PAR. Protecţia împo-triva loviturilor directe de trăsnet trebuie asigurată în următoarele planuri:

hx = 25,0 m – corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile din celula de cuplă transversală, la intersecţia aliniamentelor 14 şi respectiv 15 cu aliniamentele P şi respectiv U; corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile din celula de autotransformator AT 200 MVA, la intersecţia aliniamentelor 15 şi respectiv 16 cu alinia-mentele P şi respectiv H.

hx = 16,5 m – corespunzător planului de instalare a celor două sisteme de bare 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor 14 şi respectiv 18 cu aliniamentele T şi U – Bara I, şi respectiv S şi T – Bara II; corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile ale barei de transfer, la intersecţia aliniamentelor 14 şi respectiv 18 cu aliniamentele P şi res-pectiv R.

hx = 11,6 m – corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile şi a celor fixe din celula de linie LEA 220 (400) kV Gutinaş, la intersecţia aliniamentelor 16 şi respectiv 17 cu aliniamentele P şi respectiv T; corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile şi a celor fixe din celula de linie LEA 220 (400) kV FAI, la intersecţia aliniamen-telor 17 şi respectiv 18 cu aliniamentele P şi respectiv T.

hx = 40,0 ÷ 25,0 m – corespunzător conexiunilor conductoarelor active ale liniei electrice aeriene LEA 220 (400) kV Gutinaş şi respectiv LEA 220 (400) kV FAI la circuitele pri-mare ale staţiei de transformare.

hx = 3,43 m – înălţime maximă corespunzătoare cabinelor de relee ale instalaţiilor de 220 (400) kV din staţia de transformare;

hx = 6,65 m - corespunzător construcţiei aferente magaziei metalice, construcţie a cărei urmă în planul solului este încadrată în dreptunghiul generat de intersecţia aliniamentelor 17 şi 18, cu aliniamentele U şi H;

hx = 5,53 m - corespunzător înălţimii la coamă a construcţiei aferente birourilor PAR, construcţie a cărei urmă în planul solului este încadrată în dreptunghiul generat de inter-secţia aliniamentelor 17 şi 18, cu aliniamentele I şi L;

hx = 3 m, corespunzător căilor de acces din perimetrul staţiei de 220 (400) kV Munteni, precum şi containerelor metalice magazie SMART.



Dimensiunile caracteristice ale secţiunilor prin zonele de protecţie ale instalaţiilor de 220 (400) kV sunt analizate în următoarele ipoteze:

- Este luat în considerare, în construcţia grafică a zonei de protecţie, stâlpul terminal dublu circuit al liniilor electrice aeriene LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI, datorită distanţei mici dintre acesta şi restul instalaţiilor de 220 (400) kV, distanţă care este de numai 15 m, precum şi înălţimii importante a stâlpului de tip ICn 400 123–5S.B şi anume de 46,5 m.

- Se ia în considerare efectul protector al antenei de radiocomunicaţii a staţiei de trans-formare, paratrăsnet instalat în dreptunghiul generat de intersecţia aliniamentelor 13 şi 14, cu aliniamentele G şi H.

2.2.2.1. Protecţia instalaţiilor din planul de analiză hx = 25,0 m În acest plan de analiză trebuie urmărit modul de realizare a protecţiei supratraversări-lor din celula de celula de cuplă transversală şi din celula de autotransformator AT 200 MVA. Dimensiunile caracteristice ale conturului exterior al zonei de protecţie a instalaţiilor de 220 (400) kV, în planul de analiză hx = 25,0 m, sunt date în tabelul 2.14. Tabelul 2.14. Conturul exterior al zonelor de protecţie realizate de sistemul de paratrăsnete al instalaţiilor de 220 (400) kV din staţia Munteni, în planul de analiză hx = 25,0 m

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

Dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie din planul de analiză al supratraversărilor, hx = 25,0 m

1 PB01-PB02 33.00 33.00 40.00 6.94 6.94 1.67 20.002 PB02-PB05 33.00 33.00 27.00 6.94 6.94 3.40 13.503 PB05-PB08 33.00 33.00 27.00 6.94 6.94 3.40 13.504 PB08-PB11 33.00 33.00 42.50 6.94 6.94 1.35 21.255 PB11-PB14 33.00 33.00 27.00 6.94 6.94 3.40 13.506 PB14-PB13 33.00 33.00 20.00 6.94 6.94 4.37 10.007 PB13-PB10 33.00 33.00 33.36 6.94 6.94 2.54 16.688 PB10-PB07 33.00 33.00 42.50 6.94 6.94 1.35 21.259 PB07-PB04 33.00 33.00 27.00 6.94 6.94 3.40 13.5010 PB04-PB01 33.00 33.00 27.00 6.94 6.94 3.40 13.50


Modul în care este asigurată protecţia în spaţiile cuprinse între paratrăsnetele grupului considerat este reflectat de rezultatele din tabelul 2.15, verificarea absenţei defectului de ecran


fiind efectuată în conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (relaţia 2.9).

Tabelul 2.15. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele care asigură protecţia instalaţiilor de 220 (400) kV din staţia de transformare Munteni, în planul de analiză hx = 25,0 m


trică Dmin (m)

D (m)

Observaţii

PB01-PB02PB05-PB04 ■ 64.00 64.00 48.26 Protecţia este asigurată PB04-PB05-PB08-PB07 ■ 64.00 64.00 48.26 Protecţia este asigurată

PB07-PB08-PB11-PB10 ■ 64.00 64.00 58.34Protecţia este asigurată

cu o minimă rezervă PB11-PB13-PB14 ▲ 64.00 64.00 33.85 Protecţia este asigurată PB13-PB10-PB11 ▲ 64.00 64.00 41.80 Protecţia este asigurată Notă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figura 1.25 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx; Acolo unde sunt date două cifre, prima corespunde situaţiei în care toate paratrăsnetele grupului au aceeaşi înălţime cu aceea a paratrăsnetului mai mare, iar cea de a doua cazului în care toate paratrăsnetele grupului au înălţimea egală cu aceea a paratrăsnetului mai mic. - Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).

Aşa cum rezultă din tabelul 2.14, conturul exterior al zonei de protecţie indică exis-tenţa de zone de protecţie comune ale tuturor paratrăsnetelor adiacente. În cazul grupului de paratrăsnete PB07-PB10 şi respectiv PB08-PB11, zona de protecţie comună are cea mai mică rezervă, în planul de analiză hx = 25,0 m, aceste paratrăsnete adiacente fiind cele mai îndepăr-tate. Foarte apropiată de aceasta este şi situaţia tuturor grupurilor de câte două paratrăsnete de la intersecţia aliniamentelor P, R, S şi U cu aliniamentele 14 şi respectiv 16. În mod evident, nu se poate concluziona lipsa unei rezerve în protecţia conductoarelor supratraversărilor din celulele de cuplă transversală, respectiv de autotransformator, înălţimea minimă a zonei de protecţie rezultând în careul generat de urmele în plan ale paratrăsnetelor PB07-PB08-PB11-PB10, datorită densităţii mai mici de instalare a acestora, fiind, totuşi, verificată condiţia absenţei defectului de ecran, în conformitate cu normativul NTE 001/03/00. În mod natural, înălţimea minimă a zonei de protecţie a supratraversărilor amplasate la înălţimea de 25,0 m se înregistrează în zona paratrăsnetelor PB07, PB07, PB10 şi PB11, acestea fiind situate la cea mai mare distanţă între ele, de-a lungul aliniamentului S şi res-pectiv U. Înălţimea minimă a zonei de protecţie generate de acest grup de paratrăsnete este dată de relaţia:

22.2495.07

34.580.33

70

p

ahh t m,

rezultând că protecţia este realizată, practic, fără o anumită rezervă, aşa cum rezultă şi din cea de a treia linie de date din tabelul 2.15. Această înălţime minimă rezultă chiar la intersecţia



diagonalelor dreptunghiului generat de urmele în plan ale paratrăsnetelor PB07, PB08, PB10 şi PB11, dar în această zonă se află stâlpul de cadru de la intersecţia aliniamentelor T şi 15, stâlp care are înălţimea de 25 m, deci se poate considera că nu există, fizic, defect de ecran. Utilizând datele din tabelele anterioare, se trasează secţiunea transversală prin zona de protecţie, în planul de analiză hx = 25,0 m, aşa cum rezultă aceea din reprezentarea grafică dată în figura 2.32.

Fig. 2.32. Secţiune transversală prin zona de protecţie a instalaţiilor de 220 (400) kV a staţiei de transformare Munteni, în planul hx = 25,0 m.



Aşa cum se poate observa din reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin zona de protecţie, toate elementele de circuit amplasate la înălţimea de 25,0 m sunt in interiorul zonei de protecţie, zonă care nu prezintă defect de ecran. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a sistemului de paratrăsnete care asigură lipsa defectului de ecran în planul de analiză hx = 25,0 m este dată în figura 2.33.


PO02

Fig.2.33. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a grupului de paratrăsnete care asigură protecţia în planul de analiză hx = 25,0 m, în staţia de transformare 220 (400) kV Munteni

2.2.2.2. Protecţia în planul de analiză hx = 16,5 m În acest plan de analiză trebuie analizat modul de realizare a protecţiei celor două sisteme de bare colectoare, la intersecţia aliniamentelor 14 şi 18 cu aliniamentele S şi U, şi a barei de transfer, la intersecţia aliniamentelor 14 şi 18 cu aliniamentele P şi R (figura 1.25 şi planul din Anexa 1). Dimensiunile caracteristice ale conturului exterior al zonei de protecţie a instalaţiilor de 220 (400) kV, în planul de analiză hx = 16,5 m, sunt date în tabelul 2.16.

PO01 PB06

PB04

PB07

PB10

PB09

PB11

PB14

PB13



Tabelul 2.16. Conturul exterior al zonelor de protecţie realizate de sistemul de paratrăsnete al instalaţiilor de 220 (400) kV din staţia Munteni, în planul de analiză hx = 16,5 m

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

Dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie din planul de analiză al sistemelor de bare de şi a barei de transfer de 220 (400) kV, hx = 16,5 m

1 PB01-PB02 33.00 33.00 40.00 16.78 16.78 10.44 20.002 PB02-St7 33.00 46.50 25.00 16.78 28.46 14.87 7.433 St7-PB03 46.50 33.00 25.00 28.46 16.78 27.33 16.774 PB02-PB03 33.00 33.00 40.00 16.78 16.78 10.44 20.005 PB03-PB06 33.00 33.00 27.00 16.78 16.78 12.69 13.506 PB06-PB09 33.00 33.00 27.00 16.78 16.78 12.69 13.507 PB09-PB12 33.00 33.00 42.50 16.78 16.78 10.01 21.258 PB12-PB14 33.00 33.00 48.25 16.78 16.78 9.04 24.139 PB14-PB13 33.00 33.00 20.00 16.78 16.78 13.94 10.0010 PB13-PB10 33.00 33.00 33.36 16.78 16.78 11.58 16.6811 PB10-PB07 33.00 33.00 42.50 16.78 16.78 10.01 21.2512 PB07-PB04 33.00 33.00 27.00 16.78 16.78 12.69 13.5013 PB04-PB01 33.00 33.00 27.00 16.78 16.78 12.69 13.50


Aşa cum rezultă din datele prezentate în tabelul 2.16, paratrăsnetele adiacente de pe conturul exterior al zonei de protecţie crează zone de protecţie comune, pentru fiecare grup de câte două paratrăsnete adiacente, fără defect de ecran. Pentru instalaţiile active, cea mai mică rezervă de protecţie o prezintă grupurile de paratrăsnete PB07-PB10 şi respectiv PB09-PB14 datorită distanţei mai mari dintre acestea. Pentru zonele pasive, fără echipamente care să facă parte din circuitele primare, cea mai mică rezervă de protecţie o prezintă grupul format din paratrăsnetele PB12-PB14. Modul în care este asigurată protecţia şi în spaţiile cuprinse între paratrăsnete este re-flectat de rezultatele din tabelul 2.17, verificarea absenţei defectului de ecran fiind efectuată în conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (relaţia 2.9).

Tabelul 2.17. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele care asigură protecţia instalaţiilor de 220 (400) kV din staţia de transformare Munteni, în planul de analiză hx = 16,5 m


trică

Dmin (m)

D (m)

Observaţii









trică

Dmin (m)

D (m)

Observaţii



PB11-PB13-PB14 ▲ 132.00 132.00 33.85Protecţia este asigurată












St7-PB02-PB03 ▲ 240.00 132.00 41.68Protecţia este asigurată





cu rezervă semnificativăNotă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figura 1.25 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx. - Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).

Aşa cum rezultă din tabelul 2.17, fiecare dintre grupurile de 3 sau 4 paratrăsnete cre-ază o zonă de protecţie comună, în planul de montare a barelor, paratrăsnetele asigurând chiar o mare rezervă în asigurarea protecţiei. Aşa cum este de aşteptat, paratrăsnetele cu cea mai mare densitate de instalare asigură cea mai mare rezervă a protecţiei împotriva loviturilor di-recte de trăsnet. Cea mai mică rezervă în realizarea protecţiei, departe însă de a exista riscul apariţiei unui defect de ecran, o au grupurile de paratrăsnete PB07-PB08-PB11-PB10 şi respectiv PB08-PB09-PB12-PB11. Poate fi remarcat efectul protector pe care îl are prezenţa stâlpului terminal al liniilor electrice aeriene, LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI, mai ales pentru racordurile conductoarelor active ale acestor linii la circuitele primare ale instalaţiilor de 220 (400) kV din celulele aferente, fără a fi neglijabil efectul protector manifestat şi asupra instalaţiilor active din vecinătatea stâlpului, aşa cum sunt ambele celule de linie şi celula de autotransformator AT 200 MVA.


Utilizând datele din tabelele 2.16 şi 2.17, se poate trasa secţiunea transversală prin zona de protecţie, în planul de analiză hx = 16,5 m, aşa cum rezultă din reprezentarea grafică dată în figura 2.34.

Fig. 2.34. Secţiune transversală prin zona de protecţie a instalaţiilor de220 (400) kV a staţiei de transformare Munteni, în planul de analiză hx = 16,5 m.

Aşa cum se poate observa din reprezentarea grafică dată în figura 2.34, toate elemen-tele de circuit amplasate la înălţimea de 16,5 m sunt in interiorul zonei de protecţie, zonă care nu prezintă defect de ecran.



Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie actuale ale staţiei de 220 (400) kV Munteni, în condiţiile considerării stâlpului terminal al LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI, este dată în figura 2.35.


PB03 St7

Fig.2.35. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a staţiei de transformare 220 (400) kV Munteni Prezenţa stâlpului terminal al liniilor de 220 (400) kV dezvoltă, în manieră semnifica-tivă, zona de protecţie din vecinătatea celulelor de linie şi către racordurile acestora la circuitele primare ale staţiei de transformare, însă aceste aspecte urmează a fi tratate ulterior. O observaţie similară poate fi făcută şi relativ la zona de protecţie dată de stâlpul antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare, însă într-o manieră mai puţin semnificativă, datorită înălţimii mai reduse a acestuia.

2.2.2.3. Protecţia în planul de analiză hx = 11,6 m În acest plan de analiză se verifică modul de realizare a protecţiei în cele două celule de linie: LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI. În careul generat de intersecţia aliniamentelor P şi T cu aliniamentele 16 şi 18 sunt instalate echipamentele afe-rente celor două celule de linie, cu legături rigide şi unele legături flexibile, aşa cum rezultă şi

PB06

PB01

PB07

PB09 PB02

PB12

PA28

PB04

PB13

PB14 PB10

Antena


din vederile date în figura 1.10 şi în figura 1.24. Acest plan de analiză se află sub planul de analiză al protecţiei barelor, deci dacă nu a rezultat defect de ecran în planul hx = 16,5 m, conform reprezentării grafice din figura 2.34, atunci cu atât mai puţin ar putea exista un defect de ecran în acest plan de analiză. Această concluzie este susţinută şi de reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie aferente grupului de paratrăsnete PB02-PB03-PB05-PB06-PB08-PB09-PB11-PB12 şi PB14, reprezen-tare dată în figura 2.36.


PB03

PB06 PB02 PB09

PB12

PB05

Fig.2.36. Detaliu cu reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a paratrăsnetelor adiacente celulelor de linie din staţia de 220 (400) kV Munteni

Dimensiunile caracteristice ale conturului exterior al zonei de protecţie a instalaţiilor din zona celulelor de linie, în planul de analiză hx = 11,6 m, sunt date în tabelul 2.18. Tabelul 2.18. Conturul exterior al zonelor de protecţie a celulelor de linie, în planul de analiză hx = 11,6 m

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

Dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie din planul de analiză hx = 11,6 m

1 PB02-St7 33.00 46.50 25.00 24.16 35.90 22.28 7.432 St7-PB03 46.50 33.00 25.00 35.90 24.16 35.99 16.77

PB14

PB08

PB11




Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

3 PB02-PB03 33.00 33.00 40.00 24.16 24.16 17.24 20.004 PB03-PB06 33.00 33.00 27.00 24.16 24.16 19.82 13.505 PB06-PB09 33.00 33.00 27.00 24.16 24.16 19.82 13.506 PB09-PB12 33.00 33.00 42.50 24.16 24.16 16.75 21.257 PB12-PB11 33.00 33.00 48.25 24.16 24.16 15.64 24.138 PB11-PB08 33.00 33.00 42.50 24.16 24.16 16.75 21.259 PB08-PB05 33.00 33.00 27.00 24.16 24.16 19.82 13.5010 PB05-PB02 33.00 33.00 27.00 24.16 24.16 19.82 13.50


Aşa cum rezultă din datele prezentate în tabelul 2.18, paratrăsnetele adiacente de pe conturul exterior al zonei de protecţie crează zone de protecţie comune, pentru fiecare grup de câte două paratrăsnete, fără defect de ecran. Modul în care este asigurată protecţia şi în spaţiile cuprinse între paratrăsnete este re-flectat de rezultatele din tabelul 2.19, verificarea absenţei defectului de ecran fiind efectuată în conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (relaţia 2.9).

Tabelul 2.19. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele care asigură protecţia celulelor de linie de 220 (400) kV din staţia de transformare Munteni, în planul de analiză hx = 11,6 m


trică

Dmin (m)

D (m)

Observaţii







St7-PB02-PB03 ▲ 279.20 171.20 41.68Protecţia este asigurată

cu rezervă semnificativăNotă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figura 1.25 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx. - Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).

În concluzie, pe baza datelor din tabelele 2.18 şi 2.19 şi a reprezentării grafice din fi-gura 2.36, în zona echipamentelor celulelor de linie din staţia de transformare Munteni 220


(400) kV nu există defect de ecran, chiar în condiţiile în care nu se ia în considerare stâlpul terminal al liniilor electrice aeriene, aflat la intersecţia aliniamentelor N şi 17.

2.2.2.4. Protecţia racordurilor LEA 220 (400) kV Zona de protecţie a conductoarelor active ale racordurilor liniilor electrice aeriene LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI este creată de un sistem complex de pa-ratrăsnete verticale şi orizontale. Acest sistem este format din stâlpul terminal, dublu circuit, al LEA 220 (400) kV Gutinaş şi FAI, de tip ICn 400 123 – 5S.B, notat cu St7 în figura 1.25 şi în planul din Anexa 1, tronsoanele metalice cu înălţimea de 5 m (vârfare) montate pe cadrul din aliniamentul P al celor două celule de linie, la intersecţia cu aliniamentele 16, 17 şi respectiv 18, şi cele trei conductoare metalice care sunt legate pe vârful stâlpului şi la partea superioară a tronsoanelor metalice menţionate. Prin acest sistem complex de paratrăsnete verticale şi orizontale se asigură o protecţie foarte bună pentru conductoarele active ale racor-durilor liniilor electrice aeriene, efectul protector major fiind dat tocmai de paratrăsnetele orizontale, prelungiri ale conductoarelor de protecţie ale liniilor electrice aeriene până la ca-drele staţiei de transformare. Vederea tridimensională a zonei de protecţie respective este dată în figura 2.37

St7 PO04


PB02

PO02

PO03

PB03

Fig. 2.37. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a racordului LEA 220 (400) kV Gutinaş şi a racordului LEA 220 (400) kV FAI



Aşa cum rezultă din reprezentarea grafică din figura 2.37, conductoarele active ale tuturor fazelor racordurilor LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI sunt în interiorul zonei de protecţie generate de sistemul de paratrăsnete verticale PB02, PB03, St7, tronsonul metalic (vârfarul) de la intersecţia aliniamentelor P şi 17 şi paratrăsnete orizontale PO02, PO03 şi PO04.

2.2.2.5. Protecţia construcţiilor de pe teritoriul staţiei de 220 (400) kV În zona staţiei de 220 (400) kV Munteni se pune problema protejării următoarelor construcţiilor: cele două cabine de relee, construcţii amplasate între aliniamentele R şi S, la intersecţia

cu aliniamentele 15 şi respectiv 17; magazia metalică, amplasată aproximativ în careul generat de intersecţia aliniamentelor U

şi H cu aliniamentele 17 şi 18; clădirea birouri PAR, amplasată la limita nord-vestică a perimetrului staţiei de transfor-

mare, în afara sistemului de cadre ale acesteia, aproximativ între aliniamentele I şi J, la intersecţie cu aliniamentul 18;

containerele metalice de depozitare – magazii SMART, situate aproape de ultimul cadru al podului de bare de 110 kV, între aliniamentele 16 şi 17, aproximativ la intersecţie cu aliniamentele I şi J;

platforma exterioară pentru aparataj, amenajare aflată în vecinătatea magaziei metalice.

Cabinele de relee din instalaţiile de 220 (400) kV ale staţiei de transformare au urmă-toarele dimensiuni: - lungimea = 7,90 m; - lăţimea = 3,05 m; - înălţimea maximă = 3,43 m, şi sunt protejate prin intermediul următorului sistem de paratrăsnete: - PB04, PB05 şi PB06 – paratrăsnete ale instalaţiilor de 220 (400) kV instalate pe cadrele

din aliniamentul R; - PB07, PB08, şi PB09 – paratrăsnete ale instalaţiilor de 220 (400) kV instalate pe cadrele

din aliniamentul S. - propriile legări la pământ realizat în conformitate cu prescripţiile normativului privind

protecţia construcţiilor împotriva trăsnetului, indicativ I20.

Dimensiunile caracteristice ale conturului zonei de protecţie a cabinelor de relee din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni sunt date în tabe-lul 2.20. Modul în care este asigurată protecţia şi în spaţiile cuprinse între paratrăsnete, în pla-nul de analiză considerat, este reflectat de rezultatele din tabelul 2.21, verificarea absenţei de-fectului de ecran fiind efectuată în conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (relaţia 2.9).



Tabelul 2.20. Conturul exterior al zonelor de protecţie a cabinelor de relee din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV al staţiei de transformare Munteni

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)


1 PB04-PB05 33.00 33.00 40.00 40.86 40.86 33.47 20.002 PB05-PB06 33.00 33.00 40.00 40.86 40.86 33.47 20.003 PB06-PB09 33.00 33.00 27.00 40.86 40.86 36.51 13.504 PB09-PB08 33.00 33.00 40.00 40.86 40.86 33.47 20.005 PB08-PB07 33.00 33.00 40.00 40.86 40.86 33.47 20.006 PBO7-PB04 33.00 33.00 27.00 40.86 40.86 36.51 13.50

Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul de dispunere din figura 1.25. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.5.

Tabelul 2.21. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele care asigură protecţia cabinelor de relee din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni


trică

Dmin (m) pentru

construcţii zona220(400) kV

D (m)

Observaţii

PB04-PB05-PB08-PB07 ■ 236.56 236.56 48.26 Protecţia este asigurată


PB05-PB06-PB09-PB08 ■ 236.56 236.56 48.26 Protecţia este asigurată

Cu rezervă semnificativăNotă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figura 1.25 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx; Acolo unde sunt date două cifre, prima corespunde situaţiei în care toate paratrăsnetele grupului au aceeaşi înălţime cu aceea a paratrăsnetului mai mare, iar cea de a doua cazului în care acestea au înălţimea egală cu aceea a paratrăsnetului mai mic.- Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).

Cabinele de relee sunt amplasate sub legăturile dintre echipamente, în aliniamentele 15 şi respectiv 17, au înălţime mult mai mică decât acestea (figura 1.27) şi, aşa cum rezultă şi din tabelele 2.20 şi 2.21, cabinele de relee sunt protejate cu o rezervă semnificativă, concluzie subliniată şi prin reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin planul de analiză hx = 3,43 m, dată în figura 2.38. Aşa cum rezultă şi din construcţia grafică a secţiunii transversale prin zona de protec-ţie, construcţiile în care se află cabinele de relee ale circuitelor secundare ale sistemelor de protecţie şi automaticii de sistem sunt pe deplin protejate. Rezerva este atât de importantă, încât nu există, practic, risc de lovire directă a acestor clădiri decât în cazul unor descărcări


caracterizate prin intensităţi mici ale curenţilor de trăsnet, eventual descărcări ulterioare ale unor trăsnete multiple. În aceste condiţii, riscul avarierii construcţiilor este foarte redus. În plus, valoarea mică a intensităţii curentului de trăsnet face ca şi tensiunea tranzitorie pe priza de pământ a staţiei de transformare, în vecinătatea locului lovirii, să fie relativ redusă, dimi-nuându-se, astfel, riscul apariţiei de supratensiuni periculoase în circuitele secundare şi în cele de alimentare a acestora.

Fig. 2.38. Secţiune transversală prin zona de protecţie a cabinelor de relee din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV a staţiei de transformare Munteni, în planul de analiză hx = 3,43 m




Magazia metalică are următoarele dimensiuni: - lungimea = 13,80 m; - lăţimea = 9,80 m; - înălţimea maximă = 6,65 m, şi ar trebui să intre în zona de protecţie a paratrăsnetelor PB12 şi PB14. Nu trebuie neglijat faptul că această construcţie metalică este ea însăşi un paratrăsnet. Dimensiunile caracteristice ale conturului zonei de protecţie a magaziei metalice sunt date în tabelul 2.22.

Tabelul 2.22. Conturul exterior al zonelor de protecţie a magaziei metalice

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)


1 PB11-PB12 33.00 33.00 40.00 33.46 33.46 26.14 20.002 PB12-PB14 33.00 33.00 48.25 33.46 33.46 24.32 24.133 PB14-PB11 33.00 33.00 27.00 33.46 33.46 29.02 13.50

Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul de dispunere din figura 1.25. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.5.

Modul în care este asigurată protecţia şi în spaţiile cuprinse între paratrăsnete, în pla-nul de analiză hx = 6,65 m, este reflectat de rezultatele din tabelul 2.23, verificarea absenţei defectului de ecran fiind efectuată în conformitate cu prescripţiile NTE 001/03/01 (rel. 2.9).

Tabelul 2.23. Verificarea gradului de acoperire în spaţiile dintre paratrăsnetele care asigură protecţia magaziei metalice din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni


trică

Dmin (m) pentru

construcţii zona220(400) kV

D (m)

Observaţii

PB11-PB12-PB14 ▲ 210.80 210.80 48.58 Protecţia este asigurată Notă: - Notarea paratrăsnetelor este dată în conformitate cu figura 1.25 şi planul din Anexa 1; - Cu D s-a notat diametrul cercului circumscris urmelor în plan orizontal ale paratrăsnetelor sau diagonala dreptunghiului format de acestea; - Cu Dmin s-a notat dimensiunea minimă pentru care sistemul de trei sau patru paratrăsnete are zonă de protecţie comună în planul de analiză hx; Acolo unde sunt date două cifre, prima corespunde situaţiei în care toate paratrăsnetele grupului au aceeaşi înălţime cu aceea a paratrăsnetului mai mare, iar cea de a doua cazului în care acestea au înălţimea egală cu aceea a paratrăsnetului mai mic.- Verificarea existenţei unei zone de protecţie comune s-a realizat conform NTE 001/03 (relaţia 2.9).

Utilizând datele din tabelul 2.22, poate fi trasată secţiunea transversală prin zona de protecţie, în planul de analiză corespunzător înălţimii maxime a magaziei metalice, conform reprezentării grafice din figura 2.39. Aşa cum rezultă din această reprezentare grafică, ma-gazia metalică şi containerele de depozitare SMART sunt perfect protejate.


Fig. 2.39. Secţiune transversală prin zona de protecţie a clădirilor şi spaţiilor de depozitare din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV, în planul de analiză hx = 6,65 m şi respectiv hx = 5,23 m

Din figura 2.39 rezultă că magazia metalică intră în zona de protecţie a paratrăsnetului PB12, iar cele două containere metalice, magazie SMART, intră complet în zona de protecţie a paratrăsnetului PB14, în acest plan de analiză zona de protecţie a paratrăsnetului mai mic, PA29, intrând integral în zona de protecţie a paratrăsnetului învecinat, mai înalt, PB14. Nu pot fi trase, însă, aceleaşi concluzii pentru clădirea de birouri PAR. Astfel, se cons-tată că în planul de analiză corespunzător înălţimii la coamă a acestei clădiri, hx = 5,23 m, chiar dacă se manifestă şi o mică influenţă a prezenţei paratrăsnetului PA 29, situat la inter-secţia aliniamentelor J şi 16, doar o foarte mică porţiune a clădirii intră în zona de protecţie a paratrăsnetelor verticale ale staţiei de transformare. Rămâne ca această clădire să fie protejată doar de propriul paratrăsnet orizontal - legătura la pământ evidenţiată în figura 1.26. Aceste concluzii sunt subliniate de reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie generate de grupul de paratrăsnete PB11, PB12, PB14 şi PA29, dată în figura 2.40. În ceea ce priveşte platforma exterioară pentru depozitare aparataj, aceasta se află în vecinătatea magaziei metalice, către clădirea de birouri PAR, aşa cum rezultă şi din vederea dată în figura 2.41.




PB12 PB11

PB14

PA29

Fig. 2.40. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a spaţiilor de depozitare aflate în perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni

Clădire birouri PAR

Aparataj dezafectat

Platformă depozitare

Fig. 2.41. Vedere parţială a platformei exterioare pentru depozitare aparataj



Aşa cum rezultă din figurile 2.39 şi 2.40, orice echipament depozitat pe platforma exterioară şi având înălţimea mai mică de 5,50 m intră în zona de protecţie a paratrăsnetelor PB12 şi/sau PB14, fiind, astfel protejate împotriva loviturilor directe de trăsnet.

2.2.2.6. Protecţia la nivelul căilor de acces Aşa cum rezultă din construcţiile grafice ale secţiunilor transversale prin zonele de protecţie, date în figurile 2.32, 2.34, 2.38 şi 2.39, cât şi din reprezentările tridimensionale ale zonelor de protecţie ale întregii staţii de 220 (400) kV şi ale stâlpului terminal al LEA 220 (400) kV Gutinaş şi FAI, date în figurile 2.33, 2.35, 2.36, 2.37 şi 2.40, circuitele primare ale instalaţiilor de 220 (400) kV sunt protejate, în toate planurile de analiză considerate, la fel ca şi construcţiile din perimetrul acestor instalaţii, mai puţin clădirea birouri PAR, care iese în afara zonei de protecţie a sistemului de paratrăsnete. În aceste condiţii, este de aşteptat ca protecţia la nivelul căilor de acces în instalaţiile de 220 (400) kV şi în vecinătatea acestora, în planul de analiză hx = 3 m, să fie realizată fără defect de ecran. Cu toate acestea, trebuie făcută o analiză a modului de realizare a protecţiei, în special către clădirea neprotejată, menţionată. În ceea ce priveşte modul în care paratrăsnetele verticale şi stâlpul terminal al liniilor de 220 (400) participă la protecţia căilor de acces din perimetrul staţiei de transformare, în tabelul 2.24 sunt date dimensiunile caracteristice ale conturului exterior al zonei de protecţie.

Tabelul 2.24. Conturul exterior al zonelor de protecţie a căilor de acces din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni

Nr. crt.


adiacente

ht1 (m)

ht2 (m)

a (m)

rx1 (m)

rx2 (m)

bxcalcul (m)

a1/2 (m)

Planul de analiză hx = 3 m

1 PB01-PB02 33.00 33.00 40.00 41.95 41.95 34.57 20.002 PB02-St7 33.00 46.50 25.00 41.95 52.52 40.49 7.433 St7-PB03 46.50 33.00 25.00 52.52 41.95 55.91 16.774 PB02-PB03 33.00 33.00 40.00 41.95 41.95 34.57 20.005 PB03-PB06 33.00 33.00 27.00 41.95 41.95 37.63 13.506 PB06-PB09 33.00 33.00 27.00 41.95 41.95 37.63 13.507 PB09-PB12 33.00 33.00 42.50 41.95 41.95 33.98 21.258 PB12-PB14 33.00 33.00 48.25 41.95 41.95 32.63 24.139 PB14-PA29 33.00 19.60 20.00 41.95 23.03 37.40 13.9910 PA29-PA28 19.60 19.60 20.00 23.03 23.03 18.65 10.0011 PA28-PB13 19.60 33.00 19.50 23.03 41.95 21.56 3.3412 PB13-PB10 33.00 33.00 33.36 41.95 41.95 36.13 16.6813 PB10-PB07 33.00 33.00 42.50 41.95 41.95 33.98 21.2514 PB07-PB04 33.00 33.00 27.00 41.95 41.95 37.63 13.5015 PB04-PB01 33.00 33.00 27.00 41.95 41.95 37.63 13.50

Notă: Paratrăsnetele sunt notate în conformitate cu planul din figura 1.25 şi planul din Anexa 1. Dimensiunile caracteristice sunt date în conformitate cu figura 2.5.


În figura 2.42 este dată secţiunea transversală prin zona de protecţie, în planul de ana-liză hx = 3 m. În trasarea zonei de protecţie pentru căile de acces a fost luat în considerare şi grupul de paratrăsnete al instalaţiilor de 110 kV aflat în aliniamentul 13, precum şi para-trăsnetele podului de bare, pentru a evidenţia modul de realizare a protecţiei la nivelul căii principale de acces în staţia de transformare.

Fig. 2.42. Secţiune transversală prin planul de analiză al protecţiei căilor de acces din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni

Din figura 2.42, se poate observa că paratrăsnetele PA28 şi PA29, destinate protecţiei




podului de bare, intră aproape în totalitate în zona de protecţie a paratrăsnetelor de pe cadrul de autotransformator, PB13 şi PB14, situate în aliniamentul H. Practic, paratrăsnetele din aliniamentul J, în vecinătatea autotransformatorului măresc în foarte mică măsură zona de protecţie a paratrăsnetelor din aliniamentul H. În ceea ce priveşte verificarea inexistenţei defectului de ecran pentru grupurile de câte trei sau patru paratrăsnete ale sistemului considerat, nu mai este necesară efectuarea unei ast-fel de analize atâta timp cât toate grupurile sistemului de paratrăsnete au fost verificate pentru modul în care crează zone de protecţie comune în planuri de analiză având înălţime mai mare decât cel considerat. Practic, toate paratrăsnetele au fost verificate pentru crearea unei zone de protecţie fără defect de ecran pentru planurile hx = 25,0 m, hx = 16,5 m, hx = 11,6 m, hx = 6,65 m, hx = 5,23 m şi hx = 3,43 m, iar în careul de la intersecţia aliniamentelor H şi J cu alinia-mentele 14 şi 16, analiza a fost făcută pentru planul podului de bare de 110 kV. În concluzie, aşa cum se poate observa din reprezentarea grafică, absolut toate căile de acces din zona instalaţiilor de 220 (400) kV, incluzând calea de acces principală şi toate căile de acces de pe conturul exterior al instalaţiilor, sunt perfect protejate în acest plan de analiză.

Toate secţiunile prin zonele de protecţie sunt reprezentate în planul din Anexa 2.


3. APLICAREA METODEI ELECTROGEOMETRICE PENTRU STAŢIA DE TRANSFORMARE 220/110/20 kV MUNTENI

3.1. Elemente ale construcţiei grafice Conform principiului metodei, zona de protecţie este generată de rotirea unei sfere fic-tive de rază R, dependentă de intensitatea curentului de trăsnet, pe sol, fără a pierde contactul cu solul şi cu paratrăsnetul. Dependenţa razei sferei fictive de intensitatea curentului de trăs-net face ca şi dimensiunile zonelor de protecţie să fie, de asemenea dependente de intensita-tea curentului de trăsnet, dependenţă cu reală explicaţie de natură fizică şi în perfectă con-cordanţă cu protecţia instalaţiilor electrice, unde un trăsnet de o anumită intensitate provoacă supratensiuni de un anumit nivel. În cazul unui paratrăsnet vertical, zona de protecţie se obţine prin rotirea sferei pe sol, fără ca aceasta să piardă contactul cu paratrăsnetul, aşa cum se poate observa din construcţia grafică dată în figura 3.1.

Fig.3.1. Zona de protecţie a unui paratrăsnet vertical pentru un anumit curent de trăsnet

Ca şi în cazul metodei bazată pe modele de laborator, normată în NTE 001/03/00, şi în cazul metodei electrogeometrice interesează secţiuni transversale şi longitudinale prin zona de protecţie. În figurile 3.2 şi 3.3. sunt date reprezentările grafice ale unor astfel de secţiuni,



pentru cazul în care paratrăsnetul considerat are înălţime mai mare, respectiv mai mică decât raza sferei fictive (h > R sau h < R). În aceste figuri, s-a notat cu a) secţiunea în planul paratrăsnetelor şi cu b) secţiunea în planul orizontal la nivelul solului şi la înălţimea hx. În aceleaşi reprezentări grafice, cu linie punctată au fost trasate secţiunile prin zonele de pro-tecţie obţinute prin metoda modelelor de laborator (utilizată practic pentru marea majoritate a sistemelor de protecţie împotriva loviturii de trăsnet existente la noi în ţară şi deci şi pentru staţiile de transformare aflate în exploatare).

hx=

5

R=25

h=20

r0=24.5 r0=24.5

R=25

rx=9.5

r0=24.5

Fig. 3.2. Secţiuni prin zona de protecţie a unui paratrăsnet vertical având h < R

În figurile 3.2 şi 3.3, cu linie întreruptă, de culoare albastră, sunt trasate secţiunile prin zona de protecţie creată de acelaşi paratrăsnet, însă prin metoda normată în NTE 001/03/00. În legătură cu construcţia grafică a acestor zone de protecţie se pot face următoarele precizări: Conturul porţiunilor exterioare ale zonelor de protecţie, care rezultă din rularea sferei

fictive pe sol, în contact cu un singur paratrăsnet, este determinat, în plan vertical, de arce de cerc cu raza R.



h=20

hx=

5

R=17.5 R=17.

5

Fig. 3.3. Secţiuni prin zona de protecţie a unui paratrăsnet vertical având h ≥ R

Secţiunile în plan orizontal sunt delimitate de arce de cerc (cercuri în cazul paratrăsne-tului unic – figurile 3.2 şi 3.3) având raze, la nivelul solului, respectiv la înălţimea hx, date de relaţiile:


- pentru h < R : hRhr 20 ; xxx hRhrr 20 (3.1)

- pentru h > R : ; Rr 0 xxx hRhRr 2 (3.2)

În cazul a două paratrăsnete verticale, zona de protecţie are două componente. În exte-riorul paratrăsnetelor ea se construieşte ca şi pentru un paratrăsnet unic, iar în spaţiul dintre paratrăsnete ea rezultă la contactul sferei simultan pe ambele paratrăsnete, fără însă ca sfera să piardă contactul cu solul. Reprezentarea tridimensională a unei astfel de zone de protecţie, creată de două para-trăsnete verticale egale, este dată în figura 3.4.


Fig.3.4. Zona de protecţie a două paratrăsnete verticale de aceeaşi înălţime, pentru un anumit curent de trăsnet Secţiunile prin zona de protecţie creată de două paratrăsnete având aceeaşi înălţime sunt redate în construcţia grafică din figura 3.5, unde, ca şi în reprezentările anterioare ale secţiunilor, cu linie întreruptă, de culoare albastră, sunt trasate contururile determinate de utilizarea metodei bazate pe modelele de laborator, normată prin NTE 001/003/00. Conturul porţiunilor dintre paratrăsnete, în plan vertical, rezultă la contactul sferei fictive

simultan cu cele două paratrăsnete. Dacă paratrăsnetele au aceeaşi înălţime, atunci acest contur este delimitat de arce de cerc având razele:

- pentru h < R: 221 ahRR ; (3.3)

- pentru h > R: aR 1 (3.4)

Aceste arce de cerc determină înălţimea minimă a zonei de protecţie din intervalul situat între paratrăsnete:

10 RRh (3.5)

Condiţia ca cele două paratrăsnete să aibă o zonă de protecţie comună este:

h0 > 0, adică R > R1.

Această condiţie devine: a < r0, în cazul h < R

şi a < R, în cazul h > R,



aşa cum se poate observa din construcţia grafică dată în figura 3.5.

r

rx

r0

dx

d0

r0 2a r0

R

R

R1

h

h0

hx

Fig. 3.5. Secţiuni prin zona de protecţie a două paratrăsnete verticale identice, având h < R

Arcele de cerc cu raza r0, din secţiunea în plan orizontal la nivelul solului, se întâlnesc la mijlocul distanţei dintre paratrăsnete şi determină semi-lăţimea minimă a zonei de protecţie la acest nivel:

- pentru h < R 2200 ard ; (3.6)

- pentru h > R r0 = R (3.7)

La înălţimea hx, această semi-lăţime este dată de o relaţie de forma

xxx hRhdd 20 , (3.8)

arcele de cerc cu raza rx fiind racordate cu alte arce de cerc cu raza

xx ddrrr 00 (3.9)



Trebuie menţionat că aceste arce de cerc se pot, totuşi, intersecta pentru înălţimi hx mici, şi mai precis atunci când rx > a, ceea ce echivalează cu satisfacerea condiţiei

22 arRRh ox . (3.10)

În acest caz, semi-lăţimea minimă a zonei de protecţie este dată de relaţia:

22'' ard xx . (3.11)

În cazul sistemelor complexe de paratrăsnete, pe lângă conturul exterior al zonei de protecţie, interesează şi modul în care este asigurată protecţie împotriva loviturilor directe de trăsnet în zonele dintre paratrăsnetele sistemului. În aceste condiţii, interesează modul în care pot fi construite grafic zonele de protecţie create de grupurile de trei sau patru paratrăsnete. În principiu, conturul exterior al zonei de protecţie se obţine luând în considerare două câte două paratrăsnete adiacente, iar la partea superioară, zona de protecţie este delimitată de sfera fictivă care se sprijină simultan pe vârfurile paratrăsnetelor sub-sistemului considerat, aşa cum se poate observa din construcţia grafică dată în figura 3.6.

Fig.3.6. Zona de protecţie a trei paratrăsnete verticale de aceeaşi înălţime Secţiunile longitudinală şi transversală printr-o astfel de zonă de protecţie, ca şi comparaţia cu dimensiunile zonei de protecţie date de metoda modelelor de laborator, rezultă din construcţia grafică dată în figura 3.7. ca şi în cazurile anterioare, zona de protecţie rezul-tată prin metoda electrogeometrică corespunde unei singure intensităţi a curentului de trăsnet, pe când aceea rezultată prin metoda clasică este unică, pentru un sistem de paratrăsnete dat.




d03

h0la

t

hx rxrx

h

dx1

rxrx

dx3

rx

r0

dx2

2a3

2a1 r0

RR11

r0

R

r

d01

r0

r 2a2

r

r0

d01

Fig. 3.7. Secţiuni prin zona de protecţie a trei paratrăsnete verticale identice, având h < R Construirea zonelor de protecţie a trei paratrăsnete de aceeaşi înălţime, aflate în vârfu-rile unui triunghi ascuţitunghic (figura 3.7), respectiv a patru paratrăsnete aflate în vârfurile unui dreptunghi (figura 3.9) se realizează conform regulilor stabilite pentru două paratrăsnete, luându-le pe acestea două câte două. Înălţimea minimă a porţiunii interioare a zonei de pro-tecţie rezultă, pe de o parte, prin pătrunderea sferei fictive între două paratrăsnete din lateral (dimensiunea caracteristică h0lat - dată de relaţia (3.5)), iar pe de altă parte prin sprijinirea de sus a sferei fictive pe vârfurile paratrăsnetelor (h0 sus), ultima înălţime fiind dată de relaţia

20

20 RRRhh sus . (3.12)

În relaţia (3.12), raza R0 se calculează cu una dintre relaţiile următoare: - pentru trei paratrăsnete



321321321321

3210

2

aaaaaaaaaaaa

aaaR

; (3.13)

- pentru patru paratrăsnete

22

210 aaR (3.14)

Zona de protecţie creată de patru paratrăsnete identice în reprezentare tridimensională este dată în figura 3.8, iar secţiunile caracteristice prin această zonă sunt redate în figura 3.9.

Fig.3.8. Zona de protecţie a patru paratrăsnete verticale de aceeaşi înălţime

Prin particularizarea relaţiilor anterioare, în cazul triunghiului echilateral, respectiv al pătratului, rezultă:

3

20

aR ; (3.15)

aR 20 . (3.16)

Ansamblurile de trei, respectiv patru paratrăsnete, formează zone de protecţie comune numai dacă

h0 sus > 0, rezultând, astfel, condiţia

R0 < r0.


hx rxr0

h0 la

t2

h

hx rx

h

dx1

dx2

rx

D

2a1

R

h0 la

t1

r0

R R11

r02a1R

2a2

R12

R

r0

r0

r

d01

d02

2a2

Fig. 3.9. Secţiuni prin zona de protecţie a patru paratrăsnete verticale identice, având h < R

În figurile 3.7 şi 3.9 sunt date construcţiile grafice corespunzătoare cazului h < R. Da-că h > R, atunci construcţia grafică se realizează în aceeaşi manieră, particularizând însă r0 = R. Înălţimea paratrăsnetelor nu are influenţă asupra majorităţii dimensiunilor zonelor de pro-tecţie, cu excepţia înălţimii h0 sus, aceasta fiind dimensiunea caracteristică de bază a defectului de ecran şi care poate fi utilizată în determinarea suprafeţei defectului de ecran într-o secţiune transversală, la o înălţime dată. Dacă se face o comparaţie între mărimile h0 sus şi h0 lat, un studiu mai aprofundat arată că dacă h < R, rezultă h0 sus < h0 lat pentru R > 4h în cazul a trei paratrăsnete aflate în vârfurile unui triunghi echilateral, respectiv R > 2h în cazul a patru paratrăsnete aflate în vârful unui pătrat, în alte condiţii, în funcţie de raportul a/h putând rezulta atât h0 sus > h0 lat, cât şi

h0sus<h0lat. Dacă h > R, cu excepţia cazului h R, rezultă h0 sus > h0 lat . Toate aceste observaţii

pot fi utile în aprecierea defectului de ecran, chiar din stadiul realizării conturului exterior al zonei de protecţie a unui grup restrâns de paratrăsnete.



Aşa cum s-a specificat anterior, în figurile aferente secţiunilor prin zonele de protecţie sunt date, cu linii punctate de culoare albastră, zonele de protecţie construite prin metoda bazată pe modelele de laborator şi, din comparaţie, rezultă că, mai ales pentru h > R, ele au dimensiuni net superioare celor construite prin metoda electrogeometrică; desigur, această observaţie este valabilă pentru cazurile particulare considerate, în ceea ce priveşte intensitatea curentului de trăsnet. Concluzii cu caracter general pot rezulta din compararea mărimilor rx, h0, R0 şi, even-tual dx, rezultate prin folosirea celor două metode. Mărimea R se poate calcula cu relaţia:

3

2

4,9 tIdR (3.17)

şi deoarece pentru It există distribuţii de probabilitate, poate rezulta riscul pentru care trăsnetul pătrunde prin ecranul realizat de către conductoarele de protecţie.

Un studiu mai detaliat conduce la următoarele observaţii:

Pentru ca în cazul ambelor metode să rezulte acelaşi rx, atunci se impune condiţia hR 7,2 ,

adică dacă h variază între 10 şi 30 m, rezultă pentru It valori cuprinse între 5 kA şi 25 kA, ceea ce corespunde unor riscuri cuprinse între 3 % şi 30 %.

Pentru a rezulta aceeaşi înălţime minimă a zonei de protecţie h0, se impune condiţia R=h+1,6·a şi luând pentru a valori care să corespundă unor rapoarte h0/h cuprinse între 0,5 şi 0,9, rezultă pentru h =10 m un risc de lovire de aproximativ 5 % şi chiar mai mic, iar pentru h = 30 m rezultă un risc cuprins între 35 % şi 10 %.

În cazul a trei şi patru paratrăsnete, punând condiţia ca h0 sus să fie egal cu hx din expresia

lui R0 rezultă RR 02 , respectiv

h

h

h

R x18 şi luând hx/h = 0,5 ÷ 0,9 riscurile sunt

respectiv de 6 % şi mai mici pentru h = 10 m şi între 69 % şi 9 % pentru h = 30 m.

Dacă h > 30 m 1p se constată că riscul creşte cu creşterea lui h.

În concluzie, rezultă că dimensiunilor egale ale zonelor de protecţie obţinute prin cele două metode le corespund riscuri cu atât mai mici cu cât este mai mică înălţimea h. Cu alte cuvinte, metoda modelelor de laborator, normată prin NTE 001/03/00, prezintă suficient de bună precizie numai în cazul înălţimilor relativ mici ale paratrăsnetelor.

Anterior a fost prezentată metodologia de construcţie grafică, prin metoda sferei

fictive, a zonelor de protecţie ale paratrăsnetelor verticale, pentru ansamblul de două, trei, res-pectiv patru paratrăsnete de aceeaşi înălţime, însă metodologia construcţiei grafice poate fi extinsă şi la paratrăsnete de înălţimi diferite, situaţia important de abordat în cazul staţiilor de transformare cu mai multe niveluri de tensiuni şi, implicit, de extindere importantă, motiv pentru care în continuare sunt prezentate cazurile a două şi respectiv patru paratrăsnete de înălţimi diferite. Astfel, în figura 3.10 sunt prezentate construcţiile grafice ale secţiunilor prin

zona de protecţie a două paratrăsnete de înălţimi diferite (h1 h2), în cazul în care raza sferei

fictive este mai mare decât fiecare paratrăsnet în parte R > h1, h2.



hx

rx1

dx

rx2

r

R R

r01 2a r02

r02

d0

r01

R1

h2 h1

bh0

Fig. 3.10. Secţiuni prin zona de protecţie a două paratrăsnete verticale inegale, având h < R

Conturul porţiunilor exterioare ale zonelor de protecţie, rezultat al rulării sferei fictive pe sol şi în contact cu fiecare dintre paratrăsnete, este determinat în plan vertical de arce de cerc cu raza R. Secţiunile în plan orizontal sunt delimitate de arce de cerc având razele, la nivelul solului, respectiv la înălţimea hx, date de relaţiile (3.1) şi (3.2).

Conturul porţiunilor zonelor de protecţie dintre paratrăsnete, în plan vertical, rezultă la contactul sferei fictive simultan cu ambele paratrăsnete. Acesta este delimitat la partea superi-oară de arce de cerc cu raza R1, rază care se poate determina cu una dintre relaţiile:

2212

2212

1 422

1ahh

hhRa

aR

, (3.18)

sau

,

1622

2

2202

201

202

2012

1 aa

rrrrRR

(3.19)



unde, în cazul h > R, se particularizează r0 = R. Aceste arce de cerc intersectează planul orizontal aflat la înălţimea h1 a paratrăsnetului mai scund într-un punct în care se poate considera un paratrăsnet fictiv cu înălţimea h1 (trasat cu linie întreruptă în figura 3.10), paratrăsnet care se află la distanţa b faţă de paratrăsnetul mai înalt, această nouă distanţă fiind dată de relaţia:

a

rrb

2

202

201 . (3.20)

Arcul de cerc cu raza R1 determină înălţimea minimă a zonei de protecţie dintre para-trăsnete:

10 RRh , (3.21)

care se află la mijlocul distanţei (2a - b) dintre paratrăsnetul de înălţime mai mică şi paratrăs-netul fictiv.

Se observă că, atunci când a << h1, h2 sau h1 << h2 sau h1, h2 << R, înălţimea h0 se poate confunda cu h1, adică arcul de cerc cu raza R1 devine tangent cu orizontala, la înălţimea h1. În acest caz, R - R1 = h1 şi rezultă condiţia:

.2

201

202 rr

a

(3.22)

Pentru ca cele două paratrăsnete să formeze o zonă de protecţie comună trebuie satis-făcută inegalitatea h0 > 0, de unde rezultă condiţia :

2

0201 rra

. (3.23)

În secţiunile în plan orizontal, arcele de cerc cu razele r01 şi r02 se intersectează la mijlocul distanţei (2a - b) şi determină o lăţime minimă (2d0) a zonei de protecţie, la nivelul solului, dată de relaţia

21

20 RRd . (3.24)

La o înălţime hx < h0, arcele de cerc cu razele rx1 şi rx2 nu se mai intersectează, de obicei, dar sunt racordate cu alte arce de cerc cu raza

2021010 xxx rrrrddr , (3.25)

lăţimea minimă a zonei de protecţie fiind dată de relaţia:

xxx hRhdd 222 0 . (3.26)

Cazul general al dispunerii paratrăsnetelor în vârfurile unui trapez oarecare nu prezintă importanţă deosebită pentru aplicaţiile practice, motiv pentru care se poate analiza cazul mai



relevant al unui trapez isoscel, având în extremităţile laturilor paralele paratrăsnete de aceeaşi înălţime (h1, respectiv h2), conform reprezentării grafice din figura 3.11.


Fig. 3.11. Dispunerea sistemulde paratrăsnete în vârfurile unu

trapez isoscel; dimensiuni caracteristice ale zonei de

protecţie.

ui i

Un asemenea studiu impune examinarea diverselor raporturi între înălţimile paratrăs-

netelor şi raza sferei fictive, astfel:

Cazul h1 < h2 < R

Se consideră că sfera fictivă care se sprijină pe cele patru paratrăsnete se află la înăl-ţimea h0sus faţă de sol. Verticala dusă prin centrul sferei intersectează suprafaţa solului într-un punct de pe segmentul de dreaptă care uneşte mijloacele laturilor paralele la distanţele d1, respectiv d2 de aceste laturi (fig. 3.11). În planurile determinate de paratrăsnetele de aceeaşi înălţime, sfera delimitează arce de cerc având razele:

,; 22

2'22

21

2'11 ahRRahRR (3.27)

unde :

sussus hhhhhh 02'201

'1 ; (3.28)

rezultând înălţimile minime :

.; 2'021

'01 RRhRRh (3.29)

şi distanţele


22

2

0222

22

2

21

2

0122

12

1

ahhRRRRd

ahhRRRRd

sus

sus , (3.30)

distanţe care determină poziţia proiecţiei în plan orizontal a punctului corespunzător înălţimii minime h0sus a zonei de protecţie şi care se pot afla în una din următoarele relaţii în raport cu distanţa d dintre laturile paralele ale trapezului:

211221 ;; ddddddddd , (3.31)

prima corespunzând situaţiei în care h0sus se află în spaţiul dintre paratrăsnete (fig. 3.12.a), iar următoarele două corespund situaţiei în care h0sus se afla în afara acestui spaţiu (fig.3.12.b).


a) b)

Fig. 3.12. Dimensiuni caracteristice ale zonei de protecţie în planul perpendicular pe sol situat la

mijlocul deschiderii dintre paratrăsnetele de aceeaşi înălţime.

Din relaţiile (3.30) şi (3.31) rezultă

22

12

2

02 dhh

ABBh sus

, (3.32)

unde

,2 202

201

21

22

212

21 rraadhhdhRB (3.33)

,422

022

0121

22

221

201

22212

rraadarddhhA (3.34)

în care


.22 222

02112

01 hRhrsihRhr

Pentru ca cele patru paratrăsnete să formeze o zonă de protecţie comună, se impune ca

h0sus 0, ceea ce în relaţia (3.32) înseamnă A = 0, rezultând din (3.34) una din următoarele

condiţii:

21

201

22

202

21

201

22

202 arardarar (3.35)

222

202

2011

222

202

201 ardraardr (3.36)

221

201

2022

221

201

202 ardraardr (3.37)

21

222

202

21

2 hhardaRR (3.38)

De menţionat că soluţiile imaginare ale ecuaţiilor rezultate din (3.35) ÷ (3.38) semni-fică faptul că în partea respectivă a inegalităţii nu există condiţie limită.

Cazul h1 < R < h2

Procedând ca şi în cazul precedent, se obţin relaţii similare cu relaţiile (3.27) ÷ (3.30), în care însă R2 = a2, rezultând astfel

,2

22

221210 aRdaRhRh sus (3.39)

dddaRd 2122

22 ; sau 21 ddd . (3.40)

Trebuie precizat că aceste relaţii sunt valabile numai pentru , adică sushRh 02

.2

22

221

212 aRdaRhh (3.41)

Condiţiile în care h0sus 0 rezultă:

21

201

22

221

201

22

2 araRdaraR (3.42)

222

22011 aRdra (3.43)

221

201

22 ardRa (3.44)

21

222

221

2 hhaRdaRR (3.45)



Cazul R < h1 < h2

Dacă diferenţa h2 - h1 > R, atunci sfera fictivă pătrunde între paratrăsnetele mai înalte, sprijinindu-se pe vârfurile paratrăsnetelor mai mici. Se regăseşte, astfel, situaţie prezentată la cazul h1 < R < h2 .

Dacă diferenţa h2 - h1 < R, atunci se poate considera un plan paralel cu solul, situat la o

altitudine h0x aleasă în aşa fel încât să fie îndeplinită condiţia , unde

şi .

Rhh '2

'1 xhhh 01

'1

xhhh 02'2

În continuare problema se rezolvă la fel ca şi problema de la cazul h1 < h2 < R, calcu-

lându-se o înălţime , respectiv înălţimea minimă reală h . '0sush xsussus hh 0

'00

Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de patru paratrăsnete inegale dispuse în vârfurile unui trapez isoscel este dată în figura 3.13.

Fig.3.13. Zona de protecţie a patru paratrăsnete verticale de înălţimi diferite, dispuse în vârfurile unui trapez isoscel

Relaţiile de calcul prezentate anterior, şi care au fost publicate în mediul academic

naţional şi internaţional de către autorii acestei lucrări, permit determinarea înălţimii minime h0sus a zonei de protecţie şi poziţia ei în plan orizontal atunci când paratrăsnetele verticale sunt aşezate în colţurile unui trapez isoscel, dar ele pot fi particularizate şi pentru alte figuri geo-metrice, astfel:

dreptunghi (a1 = a2);



pătrat (a1 = a2 = d);

triunghi isoscel (a1 = 0 sau a2 = 0);

triunghi echilateral (a1 = 0, a2 = a sau a1 = a, a2 = 0 şi ad 3 ).

În toate cazurile menţionate anterior, se poate lua în considerare şi varianta h1 = h2. O altă componentă a sistemelor complexe de paratrăsnete ale staţiilor de transformare o reprezintă paratrăsnetele orizontale.

Metoda modelului electrogeometric, ca şi în cazul paratrăsnetelor verticale, se bazează pe ipoteza că trăsnetul loveşte obiectul de pe sol aflat primul la distanţa de orientare d de capul liderului descendent, şi pleacă de la ideea că dacă capul liderului se găseşte în centrul unei sfere cu raza R = d, care se deplasează către sol, primul obiect (în particular paratrăs-netul) atins de această sferă va fi lovit de către descărcarea de trăsnet. Metoda este prezentată, în principiu, cu aplicaţii la paratrăsnetele verticale şi orizontale. Construcţia grafică a zonelor de protecţie a paratrăsnetelor orizontale prin metoda sfe-rei fictive este prezentată în figurile următoare, pentru unu şi două paratrăsnete având înălţimi de suspendare mai mici, respectiv mai mari decât raza sferei fictive (h < R, h > R); în cazul a două paratrăsnete prezentând oarecare importanţă practică şi situaţia în care înălţimile de suspendare a celor două paratrăsnete orizontale sunt diferite. În figura 3.14, în afara secţiunii în plan vertical, perpendicular pe axa paratrăsnetelor, notată cu a), se dau şi secţiunile în plan orizontal, notate cu b), la o înălţime oarecare hx şi la nivelul solului (hx = 0).

Fig. 3.14. Zona de protecţie a unui paratrăsnet orizontal (h < R şi h’ > R)



Cu linie întreruptă, de culoare albastră, sunt reprezentate secţiunile prin zona de pro-tecţie rezultată prin aplicarea metodei clasice, a modelării geometrice.

Fig. 3.15. Zona de protecţie a două paratrăsnete orizontale având aceeaşi înălţime de suspendare (h > R).

În legătură cu aceste construcţii grafice se pot face următoarele precizări:

În cazul paratrăsnetelor orizontale, conturul zonei de protecţie rezultă prin rularea sferei fictive nu numai perpendicular pe direcţia paratrăsnetelor, ci şi de-a lungul lor şi, în consecinţă, în acest caz se poate vorbi, mai sugestiv, de un cilindru fictiv având raza R şi înălţimea egală cu lungimea paratrăsnetului orizontal.

Porţiunile exterioare laterale ale zonelor de protecţie, care rezultă din rularea cilindrului fictiv pe sol până ce atinge paratrăsnetul, sunt delimitate în planul perpendicular pe axa paratrăsnetelor de arce de cerc cu raza R. Secţiunile în plan orizontal au forma unor drep-tunghiuri cu lungimea egală cu lungimea paratrăsnetelor şi lăţimea egală cu 2b0 - în cazul unui paratrăsnet şi egală cu 2a + 2b0 - în cazul a două paratrăsnete la nivelul solului, respectiv 2bx şi 2a+2bx la înălţimea hx, unde:

hRhb 20 ; (3.46)

xxx hRhbb 20 , (3.47)

în care 2a este distanţa dintre paratrăsnete în plan orizontal. Trebuie făcută observaţia că în cazul unui sigur paratrăsnet (figura 3.14) rezultă

aceeaşi zonă de protecţie pentru cazurile h < R şi h’ > R. În cazul particular h = R, cilindrul fictiv devine tangent la paratrăsnete şi rezultă b0 = R.



Porţiunea interioară a zonei de protecţie dintre două paratrăsnete este delimitată în partea superioară, în secţiune verticală, de un arc de cerc cu raza R, ca urmare a faptului că cilin-drul fictiv se sprijină de sus pe cele două paratrăsnete orizontale.

Înălţimea minimă h0 a zonei de protecţie între paratrăsnete rezultă: - în cazul suspendării lor la aceeaşi înălţime,

220 aRRhh , (3.48)

- în cazul suspendării lor la înălţimi diferite h1 şi h2,

14

4

2

22

122

221

0

hha

Ra

Rhhh . (3.49)

Pentru ca cele două paratrăsnete să formeze o zonă de protecţie comună, se impune condiţia h0 > 0, care, în cele două cazuri menţionate, devine a < b0 , respectiv 2a < b01+b02, unde

1101 2 hRhb şi 2202 2 hRhb . (3.50)

În cazul h > R, cilindrul fictiv pătrunde parţial sub paratrăsnete şi se intersectează cu planul perpendicular cu axa lor la înălţimea hp = 2R-h. Pentru hx

’ > hp mărimea bx’, care defineşte

lăţimea zonei de protecţie în plan orizontal, se determină cu aceleaşi expresii (3.46) şi (3.47), rezultând, în mod evident, negativă.

Dacă paratrăsnetele sunt suspendate la înălţimi diferite, centrul cercului cu raza R, din par-tea superioară a zonei de protecţie, se află pe verticala ce trece la distanţele a-b/2 respectiv a+b/2 faţă de urmele în planul perpendicular pe axa paratrăsnetelor, unde:

14

42

122

2

12

hha

Rhhb . (3.51)

Înălţimea minimă h0 se află pe aceeaşi verticală. Pentru h1 < h2, este posibil ca egalitatea h0 = h1 să fie satisfăcută, ceea ce înseamnă că cilindrul fictiv este tangent la orizontala aflată la înălţimea h1, şi anume atunci când este înde-plinită condiţia:

2221 4aRRhh . (3.52)

În cazul h1, h2 > R (figura 3.16), lăţimea minimă a zonei de protecţie în plan orizontal se găseşte la înălţimea hx = R.

În cazul h1 < R, h2 > R, cilindrii fictivi din lateral şi de sus este posibil să se intersec-teze, determinând o înălţime maximă a zonei de protecţie care se poate calcula cu relaţia:

1

2

4

22

2

22

0220

2020

max

bb

ah

Rb

bahR

h . (3.53)



+

Fig. 3.16. Zona de protecţie a două paratrăsnete orizontale cu înălţimi de suspendare diferite şi mai mari decât raza sferei fictive (h1, h2 > R).

Dacă se face o comparaţie între dimensiunile zonelor de protecţie obţinute prin cele

două metode, ca şi în cazul paratrăsnetelor verticale, rezultă că, de regulă, mai ales pentru h > R, dimensiunile geometrice rezultate prin aplicarea metodei clasice, normate în NTE 001/03/00, au dimensiuni net superioare celor construite prin metoda sferei fictive. Concluzii cu caracter general ar rezulta însă dacă s-ar compara mărimile bx şi h0 determinate prin cele două metode, cunoscându-se faptul că raza R se poate determina cu relaţia (3.17).

Deoarece pentru amplitudinea curentului de trăsnet It există distribuţii de probabilitate, fiecărei dimensiuni a zonei de protecţie i se poate asocia riscul de pătrundere a trăsnetului prin ecranajul realizat de conductoarele de protecţie.

Din compararea rezultatelor obţinute prin aplicarea celor două metode rezultă urmă-toarele observaţii:

Valorile bx, obţinute prin cele două metode, sunt practic egale dacă hR 3 , pentru h =10 ÷

30 m rezultând It = 5,7 ÷ 29,6 kA, respectiv riscuri de 3 ÷ 40 %, adică dacă se foloseşte metoda modelării geometrice ar rezulta riscuri suficient de mici numai în cazul înălţimilor mici. Pentru înălţimi mai mari, valoarea riscului creşte; de exemplu, pentru h = 60 m se obţine un risc de 70 %. În concluzie, rezultă că, în ceea ce priveşte lăţimea în plan orizontal a zonei de protecţie, metoda modelării geometrice are precizie mai bună în cazul înălţi-milor mici (unităţi de metru).

Valorile obţinute pentru h0 coincid dacă este îndeplinită condiţia:



ppaR

4

1. (3.54)

Dacă se iau pentru a valori care respectă condiţia h0 > 0, rezultă că pentru h < 30 m metoda modelării geometrice dă riscuri ceva mai mici pentru înălţimi mari; de exemplu, pentru h = 30 m şi h0/h variind între 0,5 şi 0,9 riscurile rezultă de 6 % până la 20 %. Pentru h = 30 m, mai ales când h0 nu diferă mult de h, cele două metode dau practic aceleaşi rezultate.

Metoda sferei fictive, bazată pe metoda modelului electrogeometric, utilizată pentru construirea zonelor de protecţie ale paratrăsnetelor şi aplicată, iniţial, pentru sisteme simple de 1 ÷ 4 paratrăsnete verticale sau orizontale, poate fi extinsă şi la sisteme mai complexe, for-mate din paratrăsnete verticale între care sunt instalate paratrăsnete orizontale, acestea din urmă putând fi chiar înclinate faţă de orizontală.

În cazul unui paratrăsnet orizontal instalat între două paratrăsnete verticale, reprezen-tarea tridimensională a zonei de protecţie este de tipul celei prezentate în figura 3.17.

Fig. 3.17. Zona de protecţie creată de un paratrăsnet orizontal instalat între două paratrăsnete verticale

În figurile 3.18 şi 3.19 sunt prezentate construcţiile grafice ale zonelor de protecţie corespunzătoare unor sisteme formate din conductor orizontal unic montat între două tije ver-ticale şi respectiv conductoare orizontale aflate pe laturile unui dreptunghi în ale cărui colţuri se află tije verticale. Se iau în considerare cazurile în care înălţimea acestora este mai mică, respectiv mai mare, decât raza sferei fictive (h < R şi h > R).



În legătură cu aceste construcţii grafice, pot fi făcute următoarele observaţii: Sfera fictivă, rulând pe sol în jurul tijelor verticale şi de-a lungul conductoarelor orizontale,

determină conturul exterior al zonelor de protecţie, acesta având în secţiuni verticale forma unor arce de cerc cu raza R (figura 3.18).

rxbx

b0R b0b0

R

hR

hx

R h

hm

hx

b02a

Fig. 3.18. Paratrăsnet orizontal unic sprijinit la capete pe tije verticale, în cazurile h > R (linii pline)

şi h < R (linii întrerupte): a) secţiune în planul vertical trecând prin axa paratrăsnetului;

b) secţiune în planul vertical perpendicular pe axele paratrăsnetelor; c) secţiune în plan orizontal, la nivelul solului şi la înălţimea hx.

Secţiunile în plan orizontal la nivelul solului şi la o înălţime oarecare hx sunt delimitate, în

porţiunile învecinate tijelor verticale, de arce de cerc având razele date de relaţiile (3.1) şi (3.2), iar în porţiunile aflate de-a lungul conductoarelor orizontale, de segmente de dreaptă paralele cu urmele conductoarelor în plan orizontal şi aflate faţă de acestea la distanţe care pot fi calculate cu relaţiile (3.46) şi (3.47).

În cazul h > R, sfera fictivă pătrunde parţial sub conductorul orizontal, dacă a < R, înăl-ţimea maximă a zonei de protecţie în secţiunea perpendiculară pe conductor fiind hm = 2R–h (sfera poate trece pe sub conductor dacă h > 2R).

Construirea zonelor de protecţie ale conductoarelor orizontale aflate pe laturile unui dreptunghi sau ale unui triunghi, fixate în colţurile acestuia pe tije verticale, respectă, în general, regulile stabilite pentru conductorul unic.



În cazul dispunerii în dreptunghi, porţiunea superioară a zonei de protecţie este delimitată de sfera fictivă care se sprijină pe conductoarele mai apropiate (distanţa 2a2 în figura 3.19), înălţimea minimă a zonei din porţiunea interioară fiind dată de relaţia:

22

2 aRRhho . (3.55)

Conturul porţiunii interioare superioare a zonei de protecţie în planul perpendicular pe conductoarele aflate la distanţa 2a1 (figura 3.19.a) este delimitat de un segment de dreaptă având lungimea 2a1 - 2a2, aflat la înălţimea h0, racordat la capete, în urmele în plan vertical ale conductoarelor, cu arce de cerc având raza R. În cazul h > R, dacă a < R, arcele de cerc care delimitează secţiunea în planul orizontal, la anumite niveluri, în vecinătatea tijelor verticale de pe o anumită latură, se pot intersecta (cazul din figura 3.19.c, pentru latura 2a2).

R R

h

b0

h0

hx

2a1 b0

R

R

rx

r0=

R b0

bx

bx

b0

b0

hx

2a1

b0

R

R

h0

R

Fig.3.19. Paratrăsnete orizontale aflate pe laturile unui dreptunghi, la aceeaşi înălţime

şi fixate în colţuri pe tije verticale, cazul h > R.




3.2. Determinarea curentului de protecţie prin simulare asistată de calculator

3.2.1. Introducere

Cunoaşterea cât mai exactă a modului de orientare a descărcărilor de trăsnet către obiectele de pe sol constituie punctul de plecare în vederea proiectării protecţiei împotriva loviturilor directe de trăsnet. În acest domeniu, studiile teoretice, dar mai ales observaţiile în natură şi experimentele în laboratoarele de înaltă tensiune, au condus la formularea succesivă a mai multor teorii, pe baza cărora s-au elaborat metodele de proiectare a zonelor de protecţie ale paratrăsnetelor. Teoria electrogeometrică, cea mai nouă concepţie relativă la orientarea descărcărilor de trăsnet, pleacă de la ipoteza că orientarea trăsnetului către obiectele de pe pământ începe de la o anumită valoare a intensităţii câmpului electric în jurul şi înaintea canalului descărcării. Această valoare depinde atât de densitatea sarcinilor electrice în canalul descărcării cât şi de distanţa faţă de electrodul opus, care este obiectul de pe sol. Densitatea sarcinilor în canalul descărcării determină în final intensitatea curentului de trăsnet. În acest fel s-a stabilit o dependenţă între distanţa de orientare a loviturii şi intensitatea curentului de trăsnet. Aplicarea practică a acestei teorii la determinarea zonelor de protecţie a unor para-trăsnete sau sisteme de paratrăsnete poartă numele de metoda sferei fictive sau rulante. Lovitura de trăsnet pe o componentă a unei linii electrice aeriene sau a unei staţii de transformare de înaltă tensiune (conductor, stâlp, bare, conductoare, echipamente etc.) deter-mină scurgerea curentului de trăsnet la pământ prin impedanţa echivalentă la locul loviturii, a cărei mărime depinde de locul impactului, de exemplu fiind mai mare în cazul lovii conduc-toarelor decât a stâlpilor. Circulaţia curentului de trăsnet către pământ are ca efect apariţia unui potenţial înalt, proporţional cu amplitudinea curentului de impuls, care solicită izolaţia. Dacă solicitarea depăşeşte nivelul de ţinere al izolaţiei, apare străpungerea sau conturnarea acesteia, deci o avarie. Dacă intensitatea curentului de trăsnet este suficient de redusă, nivelul de ţinere al izolaţiei nu este depăşit şi nu se produce conturnarea izolaţiei. Amplitudinea curentului de trăsnet pentru care tensiunea de impuls formată poate determina defectul de izo-laţie este cunoscută sub numele de „curent de protecţie”. Odată stabilită mărimea curentului de protecţie, se poate trece la proiectarea sau verificarea protecţiei staţiei de transformare cu ajutorul paratrăsnetelor, după cum este vorba de o staţie nouă sau de una existentă în care zonele de protecţie au fost stabilite printr-o altă metodă (de exemplu metoda geometrică). Verificarea protecţiei asigurate de un ansamblu de paratrăsnete constă în determinarea suprafeţei zonelor de protecţie la nivelul cotei superiore a instalaţiei de protejat şi stabilirea eventualelor părţi neprotejate.

Acoperirea zonelor neprotejate se poate realiza prin supraînălţarea paratrăsnetelor existente şi, dacă este nevoie, adăugarea unora noi. În funcţie de dispunerea circuitelor pe teritoriul staţiei pot exista unele restricţii cu privire la amplasarea paratrăsnetelor datorate



spaţiului necesar pentru lucrări de montaj sau de întreţinere, ceea ce poate împiedica rea-lizarea schemei optime de dispunere a acestora. În asemenea situaţii rămâne de evaluat riscul unor avarii datorită rămânerii unor zone neprotejate şi de comparat costurile investiţiilor ne-cesare completării sistemului de protecţie cu costurile daunelor produse de avarii într-o perioadă de timp semnificativă. Determinarea valorii curentului de protecţie prin calcul analitic, cu mijloace manuale, este de neconceput datorită complexităţii schemei electrice echivalente a unei staţii de transformare din punctul de vedere al propagării undelor de impuls. Calcului propagării unde-lor de curent şi de tensiune într-o schemă cu numeroase puncte nodale, cu capacităţi concen-trate echivalente ale izolaţiei echipamentelor, cu ramificaţii datorate circuitelor racordate la sistemele de bare, în prezenţa elementelor neliniare, care sunt descărcătoarele, depăşeşte capa-citatea de calcul şi de abordare a oricărui cercetător. Folosirea metodelor clasice de calcul, prin care circuitele staţiei de transformare sunt reduse la scheme mai simple, implică reducerea preciziei de calcul, care nu este avantajoasă indiferent de sensul erorii. Dacă este vorba de subevaluarea curentului de trăsnet va rezulta o schemă de protecţie prea scumpă; dacă apare o supraevaluare a curentului de protecţie, rezultă posibilitatea unor avarii datorită protecţiei insuficiente.

Actualmente există aplicaţii software care pot analiza circuite foarte complexe, cu nu-meroase laturi şi noduri, monofazate sau polifazate, în regim normal sau de defect. Unul din-tre cele mai puternice este ATP – Alternative Transients Program. În general, utilizarea unui asemenea program presupune următoarele etape: întocmirea modelului ATP al schemei analizate. Se folosesc metodele de modelare cunos-

cute pentru componentele reţelelor electrice, transpuse în linii de program cu structură impusă, conform cerinţelor algoritmului de calcul. De exemplu, pentru studiul proceselor de impuls, liniile electrice se modelează ca circuite cu parametri uniform distribuiţi, iar echipamentele electrice se modelează prin capacităţi de valoare egală cu capacitatea faţă de pământ a izolaţiei respective. Pentru descărcătoare există modele ale rezistenţei neliniare care folosesc segmente de dreaptă sau segmente de curbă exponenţială.

definirea regimului tranzitoriu care trebuie analizat prin simulare ATP. Astfel se alege sec-venţa de funcţionare a unor întrerupătoare, momentul de apariţie a unor defecte etc. Pentru cazurile care ne interesează la protecţia staţiilor de transformare, se impune alegerea lo-cului de lovire a trăsnetului (nodul de injecţie a curentului de trăsnet), intensitatea curen-tului de trăsnet, forma curentului de trăsnet, lista de mărimi de ieşire care interesează pe utilizator, durata intervalului de calcul, pasul de timp al calculului. Toate acestea fac parte, împreună cu modelul schemei, din aşa numitul „fişier-sursă” al simulării.

execuţia fişierului-sursă de către programul ATP. Rezultatul simulării este un fişier de tip special care conţine valorile numerice ale parametrilor solicitaţi la fiecare pas al intervalu-lui de calcul prevăzut. Cu ajutorul unui program de exploatare grafică specializat, acest fişier poate fi folosit pentru trasarea funcţiilor de timp ale mărimilor de ieşire. Există posi-bilitatea citirii valorilor acestor parametri la diferite momente ca şi posibilitatea formării unor fişiere care să conţină numai o parte dintre mărimile de ieşire.



Această structură a studiului a fost aplicată şi pentru staţia de transformare Munteni 220/110/20 kV, conform celor ce urmează.

3.2.2. Modelul ATP al staţiei de transformare Munteni

Pentru început este necesară examinarea schemei monofilare a circuitelor primare şi a secţiunilor prin celulele acestei staţii cu privire la structura circuitelor, amplasarea echipa-mentelor, parametrii geometrici ai sistemelor de bare şi conductoare.

Staţia de conexiuni 220 kV este realizată cu echipamente de 400 kV funcţionând la tensiunea de 220 kV. Este prevăzută cu două sisteme de bare nesecţionate şi o bară de transfer. În etapa actuală, la sistemul I nu sunt racordate echipamente, iar legătura între sis-temul II şi bara de transfer este realizată numai prin separator.

Barele sunt realizate din câte două conductoare pe fază, din oţel – aluminiu cu urmă-toarele secţiuni: barele generale - 2 x 973/228 mm2; celulele de linii, de autotransformator şi de măsură – 2 x 450/75 mm2; celula de cuplă 2 x 680/95 mm2.

Legăturile dintre separatoarele de bară şi izolatoarele de sub sistemul II, cât şi de sub bara de transfer sunt din ţeavă din aliaje de aluminiu, cu secţiunea de Ф 80/10 mm, iar legă-turile între aparate sunt cu secţiunea de 2 x 450 mm2 la celulele de linii şi la autotransfor-mator, iar la celula de cuplă de 2 x 680 mm2.

Protecţia echipamentului staţiei împotriva supratensiunilor ce se propagă de pe linii în staţie şi a supratensiunilor de comutaţie cuprinde: AT 220 kV – descărcătoare tip EXLIM Q-CH 245 izolaţie ceramică; LEA 220 kV Munteni-FAI şi Gutinaş-Munteni - descărcătoare SIEMENS tip 3EL2-192,

izolaţie compozită; Celulele de LEA şi AT mai conţin şi câte 3 transformatoare de curent. Celula de mă-

sură 220 kV este legată direct la bara de 220 (400) kV şi este realizată din trei transformatoare de tensiune de tip capacitiv.

Staţia de 110 kV este de tip exterior, prevăzută cu doua sisteme de bare din care sis-temul 2 este secţionat longitudinal. Legăturile între bare se realizează printr-o celulă de cuplă transversală “CTv”, ce leagă bara 1 cu bara 2A, şi celula de cuplă longo-transversală “CLT”

Barele 1 și 2A și 2B şi legăturile la aparate la celulele AT-200 MVA, CTv sunt realizate cu câte 2 conductoare pe fază cu secţiunea de 2 x 450 mm2 din OL – AL , iar la restul celulelor legăturile între aparate sunt realizate cu un singur conductor din OL-AL cu secţiunea de 450 mm2.

Protecţia împotriva supratensiunilor este asigurată cu descărcătoare montate în celula de transformator şi pe fiecare sistem de bare. Astfel pentru protecţia autotransformatorului se folosesc descărcătoare cu rezistenţa neliniară din oxizi metalici TRIDELTA SB 96/10.2-0, iar pe fiecare sistem de bare sunt instalate descărcătoare tip SIEMENS 3EL2 96.

Modelul ATP al staţiei de transformare a fost întocmit în formă trifazată, separat pen-tru zonele de 220 (400) kV şi de 110 kV. Cu privire la modelarea circuitelor primare ale sta-



ţiei de transformare, se pot prezenta următoarele detalii:

Toate conductoarele (bare şi legături către şi între echipamente) au fost modelate prin circuite cu parametri uniform distribuiţi. Calculul parametrilor acestor circuite s-au efectuat la frecvenţa de 200 kHz, aproximativ corespunzătoare frontului undei de impuls

cu durata de 2 s. Conductoarele barelor au fost divizate între punctele de ramificaţie

către celule, iar conductoarele din celule au fost considerate prin segmentele cuprinse între aparatele din celule.

Echipamentele din celulele staţiei sunt înlocuite prin capacităţile echivalente ale izolaţiei faţă de pământ, după cum urmează:

separator: deschis – 200 pF, închis – 300 pF; întrerupător: deschis – 250 pF, închis – 600 pF; transformator de tensiune capacitiv – 2500 pF; transformator de curent – 800 pF; izolator suport – 20 pF

Descărcătoarele cu rezistenţă variabilă au fost modelate liniarizând caracteristica tensi-une-curent prin 3-4 segmente ceea ce este suficient în privinţa preciziei de calcul. ATP oferă un tip de rezistenţă neliniară în raport cu intensitatea curentului, care a fost adaptat la parametrii descărcătoarelor din staţia Munteni. Principalele caracteristici ale descărcă-toarelor instalate în staţia Munteni sunt următoarele:

EXLIM Q-CH 245: Uc = 154 kV, Urez= 462 kV, In=10 kA; SIEMENS 3EL2 192: Uc = 154 kV, Urez = 461 kV, In=10 kA; TRIDELTA SB 96/10.2-0: Uc = 96 kV, Urez = 255 kV, In=10 kA; SIEMENS 3EL2 96: Uc = 96 kV, Urez = 245 kV, In=10 kA; SIEMENS 3EL2 72: Uc = 72 kV, Urez = 173 kV, In=10 kA.

Autotransformatorul de 200 MVA este modelat prin capacitatea de intrare a înfăşurărilor, 10 nF;

Transformatoarele de 110/20 kV au fost reprezentate prin capacitatea de impuls a înfăşurării de 110 kV, evaluată la 1500 pF prin analogie cu date din literatura de profil.

Liniile racordate la barele staţiei de transformare, au fost reprezentate prin tronsoane cu lungimea de 5 km, ţinându-se seama de tipul constructiv cu unul sau două circuite şi de prezenţa conductoarelor de protecţie. Nu s-a considerat necesară o lungime mai mare deoarece durata de propagare tur-retur pe această distanţă depăşeşte durata propagării undelor directe şi reflectate în circuitele staţiei astfel că nu poate fi influenţată, prin aceasta, mărimea tensiunilor în nodurile schemei staţiei. Şi aceste segmente de linii s-au reprezentat prin circuite polifazate cu parametri uniform distribuiţi, calculaţi la frecvenţa de 200 kHz.


Aplicând aceste metode de modelare, folosind schema de amplasare a celulelor ca şi secţiunile prin celule, s-a realizat modelul ATP al staţiei de transformare, reprezentat în figura 3.20 pentru partea de 220 (400) kV, iar în figura 3.21 şi figura 3.22 pentru partea de 110 kV.


Fig

. 3.2

0. M

odel

ul A

TP

al i

nsta

laţii

lor

de 2

20 k

V d

in s

taţia

Mun

teni



Fig

. 3.2

1. S

chem

a bl

oc a

inst

alaţ

iilor

de

110

kV d

in s

taţia

Mun

teni

– s

iste

mul

I d

e ba

re



Fig

. 3.2

2. S

chem

a bl

oc a

inst

alaţ

iilor

de

110

kV d

in s

taţia

Mun

teni

– s

iste

mul

II

de b

are



3.2.3. Selectarea regimurilor analizate

Această alegere se referă la: a) forma undei de curent de trăsnet; b) locul de impact al trăsnetului în circuitele staţiei de transformare; c) schema operativă a staţiei de transformare; d) pasul de calcul ales.

a) Forma impulsului de curent folosit pentru simularea trăsnetului este dată de duratele de

front şi de semiamplitudine. Conform unor studii parametrice anterioare, realizate cu ocazia analizei protecţiei la lovituri directe de trăsnet a altei staţii de transformare, s-a constatat influenţa importantă a duratei frontului impulsului asupra mărimii tensiunilor în nodurile schemei în sensul creşterii tensiunii pe măsura reducerii duratei de front. Această creştere este cu atât mai importantă cu cât durata frontului impulsului este mai mică. Pe de altă parte, cu cât durata frontului impulsului este mai redusă, cu atât probabilitatea de existenţă a unui asemenea impuls este mai redusă. Conform datelor publicate cu privire la parametrii curentu-lui de trăsnet, pentru prima componentă a descărcării durata frontului în 95% dintre cazuri

este de cca. 2 s. Această valoare a fost adoptată şi, pentru acest studiu.

Durata de semiamplitudine a impulsului are influenţă mult mai redusă, în sensul scă-derii tensiunii în nodurile schemei cu cât durata de semiamplitudine creşte. A fost adoptată

durata de 50 s, de asemenea foarte probabilă în realitate.

b) Locul de impact a trăsnetului în circuitele staţiei de transformare a fost selectat în funcţie de poziţiile paratrăsnetelor existente şi în funcţie de amplasarea circuitelor pe verti-cală. În vederea trasării grafice a zonelor de protecţie au fost considerate puncte de impact în circuitele staţiei aflate în centrul grupurilor de trei sau patru paratrăsnete apropiate, delimitate din numărul total de paratrăsnete, deoarece în acea zonă nivelul zonei de protecţie este cel mai coborât. De asemenea au fost alese puncte aflate pe circuitele situate la înălţime mai mare comparativ cu celelalte.

Atât în zona instalaţiilor de 110 kV, cât şi în zona celor de 220 kV, paratrăsnetele sunt amplasate pe cadrele de susţinere a sistemelor de bare, dar dată fiind poziţia şi înălţimea stâlpilor terminali ai liniilor, prevăzute cu conductoare de protecţie ca si prelungirea conductoarelor de protecţie până in dreptul cadrelor staţiei, aceste detalii vor fi luate în considerare la trasarea zonelor de protecţie.

Schema operativă pentru staţia de 110 kV prevede funcţionarea cu cuplele închise, astfel că numărul de linii simultan conectate la toate sistemele de bare este maxim, iar efectul de auto-protecţie în raport cu supratensiunile de trăsnet este maxim. Asigurarea protecţiei de către paratrăsnete numai în această situaţie se poate dovedi insuficientă în cazul funcţionării cu sistemele de bare separate, iar refacerea sistemului de paratrăsnete nu se poate face decât


cu ocazia unor reparaţii importante. În consecinţă, s-au realizat modele separate pentru cele două sisteme de bare cu celulele aferente.

Ȋn figurile 3.23 şi 3.24 sunt menţionate poziţiile şi denumirile acestor puncte de impact corespunzător notaţiilor din schemele bloc ale modelelor ATP prezentate mai sus.

Fig.3.23 Amplasarea punctelor de impact ale trăsnetului în staţia de transformare Munteni, zona 110 kV

Experienţa anterioară a colectivului de cercetare arată că intensitatea curentului de trăsnet care poate provoca conturnarea izolaţiei în staţie în cazul lovirii conductoarelor active depinde în mare măsură de locul impactului, iar în cele mai defavorabile situaţii este relativ mică putând coborî chiar către 2 kA. Ca urmare, pericolul maxim de lovire apare mai ales pentru amplitudini mici ale curentului de trăsnet, ştiind că zonele de protecţie ale paratrăsnete- lor, determinate prin metoda sferei fictive, sunt cu atât mai reduse cu cât curentul de trăsnet este mai mic.

Ȋn toate cazurile s-a considerat lovitura de trăsnet numai pe o fază, aceasta fiind situaţia cea mai periculoasă. Dacă curentul de trăsnet se injectează simultan pe cele trei faze, sau chiar numai pe două, impedanţa caracteristică la locul impactului va fi de trei sau, respectiv de două ori mai mică decât pentru lovirea monofazată, ceea ce reduce corespunzător tensiunea de impuls şi creşte amplitudinea curentului de protecţie.

c) în ceea ce priveşte schema monofilară luată în considerare la determinarea valorilor curentului de protecţie, în primul rând au fost analizate schemele operative normale prevăzute pentru configuraţia staţiei.



Fig.3.24 Amplasarea punctelor de impact ale trăsnetului în staţia de transformare Munteni, zona 220 kV

d) în privinţa pasului de calcul, cu cât acesta este mai mic, cu atât precizia rezultatelor este mai bună. Într-adevăr, metoda de calcul fiind discretizarea în intervale egale de timp, cu cât acest interval este mai redus, cu atât vor putea fi luate în considerare mai exact valorile de vârf ale undelor reflectate şi refractate şi erorile vor fi mai reduse. O restricţie referitoare la durata intervalului elementar de calcul cere ca aceasta să nu fie mai mare decât durata propagării undelor de tensiune şi curent pe cel mai scurt segment de linie modelată ca un circuit cu parametri uniform repartizaţi. Pentru schemele bloc folosite aici lungimea minimă a unui asemenea sector este de 5 m ceea ce corespunde unei durate de propagare de 16 ns. S-a adoptat durata pasului de calcul de 10 ns.

Durata totală a calculului a fost limitată la 30 s, ceea ce s-a dovedit suficient pentru a

cuprinde valorile maxime ale tensiunilor în oricare nod al schemei. Lista de mărimi de ieşire cuprinse în fişierul de rezultate conţine tensiunile la bornele

transformatoarelor, pe sistemele de bare inclusiv la extremităţi, în mai multe puncte din celulele de linie, adică în toate punctele susceptibile să fie sediul unor supratensiuni maxime sau în care nivelul de izolaţie al echipamentelor este mai redus.



Într-un studiu anterior asupra aceleiaşi staţii, colectivul de cercetare a determinat valorile curenţilor de protecţie urmărind mărimea supratensiunilor cauzate de loviturile de trăsnet în raport cu nivelul de ţinere al izolaţiei, valoare adoptată conform standardelor de coordonare a izolaţiei. Astfel, pentru nivelul de tensiune de 220 kV acesta este de 850 kV, iar pentru instalaţia de 110 kV, U50% = 450 kV.

În acest studiu colectivul de cercetare a optat pentru o nouă abordare în ceea ce priveşte determinarea valorilor curenţilor de protecţie, şi anume prin folosirea caracteristicilor tensiune-timp a izolaţiei echipamentelor instalate pe teritoriul staţiei. Astfel noua abordare identifică curentul de protecţie ca fiind acel curent de trăsnet care generează o supratensiune ce intersectează caracteristica tensiune-timp a echipamentului.

În absenţa datelor referitoare la caracteristica tensiune-timp a izolaţiei echipamentelor de pe teritoriul staţiei, aceasta a fost estimată cu ajutorul relaţiei de mai jos:

tkUtU iz /1)( %50 (3.56)

în care U50% reprezintă tensiunea de 50 % conturnări a izolaţiei echipamentului analizat, iar kiz este un coeficient specific nivelului de tensiune al echipamentului respectiv.

Acest principiu este prezentat grafic în figura 3.25, unde spre exemplificare a fost reprezentată caracteristica tensiune-timp a izolaţiei unui echipament din staţia de 110 kV şi variaţia tensiunii ce solicită acel echipament, pentru 3 intensităţi diferite ale curentului de trăsnet. Aşa cum se poate observa, conturnarea izolaţiei echipamentelor are loc la valori ale tensiunii mai mari decât tensiunea de 50% conturnării a izolaţiei respective.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49

t [us]

U [MV]

Caracteristica U-t I=8.65 kA I=4.68 kA I=4.37

U50%=450

Fig.3.25. Estimarea curentului de protecţie utilizând caracteristica tensiune-timp a izolaţiei echipamentelor




3.2.4. Rezultatele obţinute prin simularea regimurilor selectate

Pentru fiecare dintre punctele de impact ale trăsnetului alese pentru studiu, s-au efectuat mai multe simulări, modificând amplitudinea curentului de impuls, până când supratensiunea în cel mai expus punct al schemei intersectează caracteristica tensiune-timp a izolaţiei echipamentului considerat.

Rezultatele sunt prezentate în continuare pentru fiecare caz (referitor la schemă şi la nodul de impact) analizat cuprinzând: amplitudinea curentului de protecţie, supratensiunea maximă şi nodul în care apare, tensiunile la bornele transformatoarelor de forţă ca şi în alte puncte.

3.2.4.1. Instalaţia de 220 (400) kV Actualmente, aşa cum a fost prezentat mai sus, s-a întocmit modelul ATP al insta-

laţiilor de 220 (400) kV ale staţiei Munteni, fiind posibilă astfel simularea loviturilor directe de trăsnet în echipamentele de 220 kV ale staţiei, pentru punctele de impact considerate în figura 3.24.

Rezultatele obţinute în urma simulărilor sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Tabelul 3.1. Curenţii de protecţie pentru staţia de transformare Munteni 220 (400) kV

Nodul de impact Umax în nodul

Iprot (kA)

Umax în nodul 62 (AT) (kV)

18 32 16,53 504 20 32 16,53 453 22 32 16,53 465 30 36 15,87 382 32 36 15,87 393 34 36 15,87 379 36 36 15,87 355

52A 36 15,87 516 54B 54B 15,87 582 54A 54A 15,87 765 54 56 15,87 805 72 36 16,53 513 102 102 16,53 495

Din examinarea acestor rezultate, se pot formula următoarele observaţii:

Rezultatele din tabelul 3.1 arată că valoarea cea mai redusă a curentului de protecţie apare pentru loviturile din nodurile situate în celula cuplei de transfer celula de autotransforma-



tor, pe conexiunile aflate la înălţimea de 25 m, aceasta fiind de 15,87 kA. O valoare a curentului de protecţie uşor mai mare s-a obţinut pentru loviturile de trăsnet

în conductoarele sistemului de bare de lucru şi în conductoarele din celulele de linie. La sistemul de bare de lucru fiind conectate permanent toate celulele, impedanţa echivalentă opusă curentului de trăsnet este minimă, având drept consecinţă valoarea maximă a curentului de protecţie.

3.2.4.2. Instalaţia de 110 kV

Pentru punctele de impact considerate anterior în figura 3.23 rezultatele obţinute în urma simulărilor realizate în ATP sunt date în tabelul următor:

Tabelul 3.2. Rezultatele obţinute în urma simulării pentru staţia Munteni 110 kV – Sistemul de bare I

Umax (kV) în nodul Nodul de

impact Umax în nodul

Iprot (kA) T1

(186) AT

(302) 58 162 9,54 275 251 83 57 8,53 339 285 103 102 7,00 260 140 126 125 7,10 260 240 161 159 7,43 260 223 168 159 7,43 260 223 183 159 12,58 261 218 302 213 7,14 260 260 5 57 6,85 260 200 2 57 9,54 276 204 9 57 7,10 354 231 39 213 9,54 293 184 42 162 6,85 260 264 44 162 7,10 289 221 217 213 7,10 289 260 218 213 7,10 295 271 195 213 6,14 287 269

Tabelul 3.3. Rezultatele obţinute în urma simulării pentru staţia Munteni 110 kV – Sistemul de bare II

Nodul de impact

Umax în nodul

Iprot (kA)

Umax (kV) în nodul T2 (178)

68 67 9,54 290 94 116 8,53 290 117 166 7,00 291 135 145 6,45 290




Nodul de impact

Umax în nodul

Iprot (kA)

Umax (kV) în nodul T2 (178)

147 148 7,43 267 150 145 7,43 266 174 173 12,58 400 198 173 6,45 313 199 134 6,45 303 200 134 6,45 289 28 67 9,54 299 31 134 6,85 337 33 134 7,10 308 17 148 9,54 267 19 93 6,85 266 22 113 7,10 290

Din examinarea acestor rezultate, se pot formula următoarele observaţii:

Mărimea curentului de protecţie este, în general, sensibil mai redusă în cazul părţii de 110 kV datorită, în primul rând, a valorii mai mici tensiunii de ţinere la impuls a izolaţiei, comparativ cu zona de 220 kV. Valorile cele mai mari corespund unor lovituri de trăsnet în apropierea descărcătoarelor de la bornele transformatoarelor, valoarea rezultată fiind de 12,58 kA.

Următoarea grupă de valori, în ordine descrescătoare corespunde loviturilor din apropie-rea descărcătoarelor instalate pe sistemele de bare, înregistrându-se o valoare de 9,54 kA.

Odată cu creşterea distanţelor dintre punctele de impact considerate şi poziţia descărcă-toarelor valorile curenţilor de protecţie devin din ce în ce mai scăzute, valoarea minimă obţinută fiind 6,14 kA.



3.3. Zonele de protecţie ale instalaţiilor de 110 kV Zonele de protecţie realizate prin metoda lui Akopian, conform NTE 001/03/00, se ca-racterizează prin risc de defect de 0,1 %, fără însă a fi făcute referiri la intensitatea curentului de trăsnet la care echipamentul staţiei este protejat cu această probabilitate. În acest sens, unul dintre avantajele metodei sferei fictive rezidă din faptul că aceasta ia în considerare intensi-tatea curentului de trăsnet, fapt care permite diverse opţiuni cu privire la riscul de a se produce un defect de izolaţie, opţiuni legate implicit de importanţa obiectivului protejat, de modul de realizare a izolaţiei echipamentelor, de capacitatea de ţinere la impuls de tensiune de trăsnet a acestora şi de marjele de siguranţă adoptate. Desigur, în cazul instalaţiilor electroenergetice din staţiile de transformare, aceste opţiuni nu sunt foarte diversificate deoarece riscul de de-fect acceptat este foarte mic. În consecinţă, este de importanţă majoră determinarea intensi-tăţilor minime ale curentului de trăsnet care pot provoca defect de izolaţie. Pentru realizarea construcţiilor grafice corespunzătoare zonei de protecţie a unui sis-tem de paratrăsnete, aşa cum s-a arătat în § 3.1, este necesar să se aleagă grupurile propice de câte trei şi patru paratrăsnete, pentru care pot fi construite zone de protecţie parţiale, urmând ca pentru fiecare dintre aceste zone de protecţie parţiale să se calculeze o serie de dimensiuni geometrice care caracterizează zona de protecţie completă. Astfel, pentru grupurile de para-trăsnete care crează conturul exterior al zonei de protecţie interesează următoarele dimensiuni caracteristice: înălţimile minime ale zonelor de protecţie parţiale în planurile determinate de perechile de câte două paratrăsnete adiacente (dimensiuni notate cu hlat1, hlat2 şi respectiv hlat3, în tabelele cu rezultate); înălţimea minimă a zonei de protecţie pentru fiecare dintre sistemele de câte trei şi patru paratrăsnete considerate (dimensiuni notate cu h0sus în tabelele cu rezultate); suprafaţa zonelor neprotejate, situate în interiorul conturului zonei de protecţie totale, la o anumită altitudine şi pentru o anumită intensitate a curentului de trăsnet (raza cercului aferent defectului de ecran în tabelele cu rezultate).

Prima categorie de dimensiuni geometrice rezultă din construirea grafică a zonelor ex-terioare de protecţie ale grupurilor de paratrăsnete, iar ultimele două categorii rezultă din construirea zonei de protecţie situate între paratrăsnetele grupului analizat.

Practic, la o anumită înălţime hx faţă de sol, interesează dacă dimensiunile hlat şi h0sus sunt mai mari decât înălţimea echipamentelor protejate. Prezintă importanţă crearea unei zone de protecţie comune la nivelul superior al cadrelor prefabricate ale staţiei (nivelul de suspen-dare a barelor şi supratraversărilor).

Planurile de analiză a protecţiei împotriva loviturilor directe de trăsnet, în zona insta-laţiilor de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni sunt (conform § 2.2):



hx = 11,6 m - corespunzător înălţimii riglelor de suspendare a cadrelor prefabricate afe-rente circuitelor primare de 110 kV, tuturor celulelor de linie, cuplei transversale, cuplei longo-transversale şi tuturor supratraversărilor;

hx = 8 m – pentru cele două sisteme de bare de 110 kV. O componentă importantă a analizei în planul considerat este aceea a protecţiei podului de bare de 110 kV, instalaţie cu dezvoltare geometrică foarte importantă, în acea componentă a sa prin care se reali-zează conexiunea între autotransformatorul 231/121/10,5 kV, 200/200/60 MVA şi instala-ţiile de 110 kV ale staţiei de transformare;

hx = 30,2 ÷ 11,6 m – corespunzător conexiunilor conductoarelor active ale liniilor aeriene la circuitele primare ale staţiei de transformare; în analiză se iau în considerare conduc-toarele active situate la cea mai mare înălţime în coronamentul stâlpilor terminali ai linii-lor electrice aeriene;

hx = 5,5 m, corespunzător clădirii corpului de comandă; hx = 4,7 m, corespunzător clădirii corpului de conexiuni 20 kV; hx = 4,4 m, corespunzător clădirii grupului electrogen; hx = 3,8 m, corespunzător înălţimii cabinelor de relee 110 kV; hx = 3 m, corespunzător căilor de acces de pe teritoriul staţiei de transformare.

Având în vedere influenţa majoră a stâlpilor terminali ai liniilor electrice aeriene de 110 kV asupra dimensiunilor zonei de protecţie, aşa cum a rezultat din studiul efectuat în baza metodei normate în NTE 001/03/00, zona de protecţie a tuturor instalaţiilor de 110 kV va fi dimensionată exclusiv în condiţiile considerării influenţei pe care au stâlpii terminali ai linii-lor electrice aeriene, ca şi paratrăsnete verticale, cu atât mai mult cu cât aceştia au instalate tije de paratrăsnet pe vârfarul lor. Pentru sistemul proiectat de paratrăsnete din staţia de transformare Munteni – 110 kV, reprezentat în figura 1.20, precum şi în planul din Anexa 1, pentru schema operativă normală, rezultă dimensiunile caracteristice ale zonelor de protecţie date în tabelul 3.4. Dimensiunile au fost calculate în conformitate cu modelul analitic prezentat în § 3.1 şi conform publicaţiilor [1, 2, 3, 5, 6, 7]. Pentru calculul tuturor acestor dimensiuni a fost utilizat algoritmul corespun-zător dispunerii paratrăsnetelor în vârfurile unui trapez, cu particularizarea corespunzătoare pentru grupurile de trei paratrăsnete. Relaţiile corespunzătoare dispunerii paratrăsnetelor în vârfurile unui triunghi au fost aplicate pentru grupurile de paratrăsnete ale căror urme în pla-nul transversal de analiză crează triunghiuri scalene, ce nu pot fi aproximate decât grosier unei figuri geometrice regulate. Semnificaţia notaţiilor din tabelul 3.4 este următoarea: Iprotecţie - intensitatea curentului de protecţie, determinat prin simulare ATP, pentru zona de instalaţie protejată de grupul respectiv de paratrăsnete; întotdeauna s-a luat în considerare valoarea minimă a curentului de protecţie, atunci când circuitelor protejate de un anumit grup de paratrăsnete le corespund valori diferite ale curenţilor de protecţie. hx – înălţimea maximă de suspendare a elementelor active din zona protejată de grupul de paratrăsnete considerat. h1 şi h2 – înălţimile totale ale paratrăsnetelor grupului considerat.



Raza sferei – raza sferei fictive, dată în metri, calculată funcţie de intensitatea curentului de protecţie [4, 5, 6, 7]. r01 şi r02 – razele la sol ale zonelor de protecţie create de paratrăsnetele având înălţimile h1 şi respectiv h2. hlat1, hlat2 şi hlat3 – înălţimile maxime ale zonelor de protecţie în planurile verticale deter-minate de grupurile de câte două paratrăsnete adiacente. În cazul dispunerii paratrăsnetelor în vârfurile unui dreptunghi sau ale unui trapez isoscel, atunci hlat1= hlat2 şi reprezintă înălţimea maximă în planul determinat de paratrăsnetele mai îndepărtate. În cazul dispunerii paratrăs-netelor în vârfurile unui triunghi, aceste mărimi corespund planurilor verticale definite de pa-ratrăsnetele adiacente, în ordinea în care este notat grupul. În cazul în care grupul de trei paratrăsnete este degenerat dintr-un trapez isoscel, înălţimea hlat2 reprezintă un punct de calcul din imediata vecinătate a paratrăsnetului mai înalt. h0sus – înălţimea minimă a zonei de protecţie în spaţiul dintre paratrăsnetele grupului con-

siderat. Paratrăsnetele grupului crează o zonă de protecţie comună numai dacă h0sus > 0, iar în planul de suspendare a barelor sau supratraversărilor nu există defect de ecran numai dacă este îndeplinită condiţia h0sus > hx.

rx1 şi rx2 – razele zonelor de protecţie din jurul paratrăsnetelor de înălţime h1 şi respectiv h2, calculate în planul de analiză (situat la altitudinea hx).

r – raza arcului de cerc prin intermediul căruia se racordează zonele de protecţie indivi-duale ale paratrăsnetelor adiacente, dar care crează o zonă de protecţie comună în planul de analiză (situat la altitudinea hx).

R’ – raza defectului de ecran (zona neprotejată) în planul situat la altitudinea hx şi în spaţiul dintre paratrăsnetele grupului considerat. În cazul în care paratrăsnetele au o zonă de protecţie comună în planul de analiză, atunci nu există defect de ecran. Dacă paratrăsnetele au o zonă de protecţie comună la o înălţime mai mică decât hx, atunci, în secţiunea rezultată în planul orizontal de analiză, defectul de ecran are formă circulară (de rază R’, centrul cercului fiind mai apropiat de paratrăsnetele de înălţime mai mică). Dacă paratrăsnetele nu au o zonă de protecţie comună, există doar mici zone protejate în vecinătatea fiecărui paratrăsnet. Pentru paratrăsnetele dispuse în vârfurile unui triunghi scalen, poziţia cercului care descrie defectul de ecran se măsoară între centrul cercului circumscris triunghiului determinat de urmele în plan ale paratrăsnetelor şi latura de contur exterior a zonei de protecţie complete.

În zona delimitată de aliniamentele B, H şi respectiv 13, 14 nu există elemente active şi, în consecinţă, nu poate fi determinat un curent de protecţie prin simularea regimului tranzitoriu determinat de lovitura de trăsnet. Pentru această zonă, în care este amplasată clă-direa corpului de comandă al staţiei de transformare, corpul de conexiuni 20 kV, clădirea gru-pului electrogen şi cabinele posturilor de transformare, se poate aplica metoda sferei fictive de dimensionarea zonelor de protecţie în conformitate cu indicaţiile din normativul I20-2000, normativ privind protecţia construcţiilor împotriva trăsnetului. Astfel, pentru această zonă poate fi considerat că se realizează un nivelul normal de protecţie de tip II. În aceste condiţii, raza sferei fictive se ia de 45 m, ceea ce corespunde unui curent de trăsnet de 9,50 kA.


III




La intensităţi relativ mici ale curentului de trăsnet, diferitele relaţii de calcul conduc la valori diferite ale distanţelor de orientare, aceste diferenţe devenind neglijabile pentru curenţi de trăsnet ale căror intensităţi depăşesc 10 kA.

În acelaşi timp, însă, clădirea corpului de comandă se află în imediata vecinătate a unor instalaţii ale căror curenţi de protecţie diferă mult între ei, aşa cum este curentul de protecţie corespunzător lovirii barelor de 110 kV, de 7,14 kA, sau al lovirii în supratraversarea din celula de cuplă transversală a instalaţiilor de 220 (400) kV, care este de 15,87 kA. În aces-te condiţii, este rezonabil să se ia în considerarea valoarea cea mai mică a curentului de pro-tecţie aferentă instalaţiilor învecinate, cu atât mai mult cu cât înălţimea la coamă a clădirii este de numai 5,5 m, mai mică decât înălţimea de suspendare a barelor de 110 kV. Într-o manieră similară va fi abordată şi trasarea zonelor de protecţie pentru alte zone în care nu există echi-pamente active, aşa cum este cazul amplasamentului pentru spaţii de depozitare interioare şi exterioare, din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV, şi al clădirii birouri PAR, zone caracterizate prin curenţi de protecţie de mari, de 16,53 kA.

Fiecare plan de analiză va fi abordat separat în cele ce urmează.

3.3.1. Protecţia sistemelor de bare colectoare În planul de analiză hx = 8,0 m trebuie asigurată protecţia celor două sisteme de bare colectoare de 110 kV. În consecinţă, pentru trasarea acestei secţiuni prin zona de protecţie nu interesează influenţa stâlpilor terminali ai liniilor electrice aeriene, cu toate că, în mod evi-dent, zona de protecţie din acest plan de analiză ar avea o suprafaţă mai mare decât aceea din planul de analiză hx = 11,6 m. Pentru a evidenţia lipsa oricărui defect de ecran pe toată lungimea barelor, elemente esenţiale ale schemei oricărei staţii de transformare, în cazul staţiei de transformare Munteni nu este cazul să se ia în considerare şi alte paratrăsnete adiacente, care asigură protecţia direc-tă a altor elemente active, aşa cum este cazul altor staţii de transformare, dovadă a dimensio-nării corecte a sistemului de paratrăsnete care asigură protecţia directă a barelor. Aşa cum rezultă din tabelul 3.4, nu există defect de ecran în zona de protecţie a sis-temului de bare, înălţimea minimă a zonei de protecţie fiind de 11,98 m, între toate grupurile de câte patru paratrăsnete care formează sistemul. Înălţimea minimă a zonei de protecţie la-terale este, de asemenea, mai mare de 8,0 m, valoarea minimă a acestui parametru fiind de 11,97 m, determinată de grupurile de paratrăsnete care protejează echipamente situate la dis-tanţă mai mare de descărcătoare, pe calea de propagare a undelor. Prezenţa paratrăsnetelor PA11 şi PA12, la intersecţia aliniamentului E cu aliniamentul 9 şi respectiv 12, face să fie posibilă şi aplicarea algoritmului de calcul pentru triunghi scalen, care să ia în considerare densitatea mai mare de paratrăsnete din zona celulelor de cuplă transversală şi longo-transversală. Dimensiunile caracteristice ale zonelor de protecţie, în situ-aţia neglijării şi respectiv a considerării prezenţei celor două paratrăsnete, sunt date în tabelul


3.4, iar secţiunea transversală prin zona de protecţie a sistemului actual de paratrăsnete rezul-tă, în planul de analiză hx = 8,0 m, de forma celei prezentate în figura 3.26.

Fig. 3.26. Secţiune transversală prin zona de protecţie a sistemelor de bare de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni, în planul de analiză hx = 8,0 m

Aşa cum se poate observa din reprezentarea secţiunii transversale prin zona de protec-ţie, aceasta cuprinde toate conductoarele sistemelor de bare de 110 kV, fără defect de ecran. De asemenea, se poate observa că suprafaţa protejată este ceva mai mică decât aceea rezultată



prin metoda normată în NTE 001/03/00, fără însă ca această să aibă o semnificaţie defavora-bilă în ceea ce priveşte modul de realizare al protecţiei împotriva loviturilor directe de trăsnet. Diferenţa dintre cele două zone de protecţie este mai mică între aliniamentele 1 şi 4, decât între aliniamentele 7 şi 13, datorită valorii mai mari a curentului de protecţie în apropierea locului de instalare a descărcătoarelor. Dacă nu se ia în considerare prezenţa paratrăsnetelor PA11 şi PA12, în zona celulelor de cuplă transversală şi respectiv de cuplă longo-transversală, rezerva de protecţie este mai mică decât aceea rezultată prin metoda clasică, iar înălţimea cea mai mică a zonei de protecţie, de 11,98 m, este determinată de grupul de paratrăsnete PA09-PA10-PA16-PA17, la o valoare a curentului de protecţie de 6,45 kA. Dacă se iau în conside-rare şi paratrăsnetele anterior menţionate, creşte semnificativ înălţimea minimă a zonei de protecţie din dreptul celor două celule, aceasta atingând valoarea de 13,86 m, deci cu o rezer-vă de protecţie a barelor de 5,86 m. În aceste condiţii, înălţimea minimă a zonei de protecţie din perimetrul de instalare a barelor se obţine între paratrăsnetele PA07-PA08-PA14-PA15, valoarea acesteia fiind de 12,37 m, deci cu o rezervă de 4,37 m pentru protecţia barelor. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a sistemelor de bare de 110 kV este redată în figura 3.27, evidenţiindu-se, şi în această manieră, inexistenţa unui defect de ecran.

PA12


PA06

PA13

PA07

PA15

PA16

PA09

PA08

PA14

PA10

PA17

PA11

Fig. 3.27. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a sistemelor de bare de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni



3.3.2. Protecţia elementelor active din planul de analiză hx = 11,6 m În planul de analiză situat la înălţimea de 11,6 m, se află relativ multe elemente expuse la lovituri directe de trăsnet. Astfel, practic în toate celulele de linie exista câte o supratra-versare cu conductoare flexibile, situată în acest plan de analiză. De asemenea, în acest plan de analiză sunt suspendate şi alte elemente conductoare, de maximă importanţă în ceea ce priveşte realizarea unei protecţii sigure, aşa cum sunt supratraversările din celula de cuplă transversală şi din celula de cuplă longo-transversală, dar şi supratraversarea care realizează conexiunea dintre conductoarele podului de bare şi circuitele primare ale instalaţiilor de 110 kV, situate între aliniamentele 12 şi 13 (figura 1.20 şi planul din Anexa 1). Aşa cum s-a arătat şi în § 2.2.1.2, în condiţiile în care modul de realizare a protecţiei podului de bare de 110 kV dintre autotransformatorul AT 200 MVA şi restul instalaţiilor de 110 kV va fi abordat separat (în § 3.3.3), mai ales datorită faptului că această categorie de instalaţii se caracterizează prin curenţi de protecţie relativ mici, dar şi amplasării în perimetrul staţiei de transformare către instalaţiile de 220 (400) kV, elementele instalaţiei de 110 kV care sunt analizate în planul hx = 11,6 m sunt următoarele: supratraversarea din celula de cuplă transversală; supratraversarea din celula de cuplă longo-transversală; supratraversarea din celula AT 200 MVA, între aliniamentele 12 şi 13; supratraversările din toate cel zece celule de linie.

Aşa cum rezultă din tabelul 3.4, în planul de analiză hx = 11,6 m există, cel puţin la prima vedere, defecte de ecran pentru fiecare dintre grupurile de paratrăsnete: PA14-PA15-PA19-PA20 – un defect de ecran de mică profunzime şi căruia în corespun-

de, în planul de analiză considerat, o zonă neprotejată circulară, cu raza de 5,63 m; PA19-PA20-PA23-PA25 – un defect de ecran care pare a fi major, înălţimea zonei de pro-

tecţie comune nepăşind 2,36 m, fapt care ar duce la lipsa protecţiei chiar şi la nivelul cabi-nelor de relee numărul 3 şi numărul 4, din aliniamentele 6 şi 7.

Defectul de ecran identificat între paratrăsnetele PA14-PA15-PA19-PA20, pe lângă faptul că nu este profund, nu trebuie tratat ca şi defect de ecran deoarece înălţimea minimă a zonei de protecţie este de 11,29 m, în condiţiile în care în zona dintre aceste paratrăsnete se află elemente ale circuitelor primare din celulele de transformator, elemente ale căror înălţimi sunt mai mici decât 8,0 m. În consecinţă, în această zonă nu numai că nu există defect de ecran, dar rezerva de izolaţie minimă este de 11,29 – 8,0 = 3,39 m, pe deplin satisfăcătoare.

Defectul de ecran identificat între paratrăsnetele PA19-PA20-PA23-PA25 rezultă a fi unul foarte profund, motiv pentru care, în scopul verificării, trebuie alese ambele variante de calcul, şi anume: prin particularizarea trapezului isoscel la triunghi isoscel sau prin aplicarea relaţiilor de calcul pentru triunghi scalen. Aşa cum rezultă din tabelul 3.4, aplicarea celor două metode conduce la rezultate mult diferite, efect al distanţelor mari dintre paratrăsnete.


Atunci când se particularizează relaţiile de calcul destinate dispunerii paratrăsnetelor în vârfurile unui trapez isoscel, se neglijează efectul protector al unor paratrăsnete adiacente, pe care se sprijină sfera fictivă, în deplasarea liderului descendent al descărcării către obiectul care urmează a fi lovit. În consecinţă, soluţia corectă, pentru distanţe atât de mari între para-trăsnete şi în condiţiile unor densităţi de instalare mult diferite este aceea de a utiliza relaţiile de calcul aferente dispunerii paratrăsnetelor în vârfurile unui triunghi scalen, cu observaţia ca nici unul dintre triunghiurile alese să nu aibă un unghi obtuz. În mod evident, această metodă se poate aplica doar în cazul în care paratrăsnetele sunt de aceeaşi înălţime, deci perfect aplicabilă în cazul studiat.

Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de către sistemul de paratrăs-nete destinat protecţiei directe a circuitelor primare ale instalaţiilor de 110 kV din staţia de transformare Munteni este dată în figura 3.28, trasată în condiţiile neglijării stâlpilor terminali ai liniilor electrice aeriene şi a stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare.

PA05PA04

PA01

PA03


PA02

PA18PA24

PA15

PA25

PA22 PA27

PA06

PA13

Fig. 3.28. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a paratrăsnetelor din zona instalaţiilor de 110 kV ale

staţiei Munteni, fără considerarea stâlpilor terminali ai liniilor şi a stâlpului antenei de radiocomunicaţii Aşa cum rezultă din tabelul 3.4, alegerea convenabilă a urmelor în plan a paratrăsne-telor care generează triunghiurile scalene pentru care se face analiza existenţei defectului de ecran, conduce la următoarele înălţimi minime ale zonelor de protecţie:


pentru grupul de paratrăsnete PA19-PA20-PA23 h0sus = 10,78 m;

pentru grupul de paratrăsnete PA20-PA25-PA23 h0sus = 10,03 m;

pentru grupul de paratrăsnete PA23-PA24-PA25 h0sus = 10,22 m.

În consecinţă, înălţimea minimă a zonei de protecţie este de 10,03 m, cu defect minor de ecran în planul de analiză hx = 11,6 m, dar într-un perimetru în care nu există elemente active situate decât la înălţimea de maximum 8,0 m. În consecinţă, nu există riscul lovirii directe a unor echipamente, prin defect de ecran, în zona dintre paratrăsnetele considerate. Secţiunea transversală prin zona de protecţie a paratrăsnetelor din perimetrul instala-ţiilor de 110 kV, în planul de analiză hx = 11,6 m, este redată în figura 3.29.


Fig. 3.29. Secţiune transversală prin zona de protecţie a instalaţiilor de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni, în planul de analiză hx = 11,6 m


Afirmaţia referitoare la faptul că nu există, de facto, risc de lovire a echipamentelor din perimetrul celulelor Trafo 1 16 MVA şi Trafo 2 16 MVA, precum şi a cabinelor de relee dintre cele două celule, rezultă şi din reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de grupul de paratrăsnete PA14, PA15, PA19, PA20, PA23, PA24 şi PA25, reprezentare dată în figura 3.30. Aşa cum rezultă din figurile 2.29 şi 2.30, formal se poate afirma că există defect de ecran în planul hx = 11,6 m, dar acolo unde apare defectul de ecran nu există echipamente de protejat, deci nu este cazul calculării unui risc de defect de izolaţie. Nu există defect

real de ecran


PA14

PA15 PA20

PA19

PA23

PA25

PA24

Fig. 3.30. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a instalaţiilor de 110 kV din staţia de transformare Munteni, generate de grupul de paratrăsnete PA14, PA15, PA19, PA20, PA23, PA24 şi PA25.

Datorită distanţei reduse dintre stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene şi circuitele

primare ale instalaţiilor de 110 kV, influenţa acestor stâlpi este luată în considerare în trasarea secţiunilor transversale prin zona de protecţie, ca şi influenţa stâlpului antenei de radiocomu-nicaţii a staţiei de transformare, aşa cum rezultă din figura 3.29.

În conformitate cu dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie, date în tabelul 3.4, în restul instalaţiilor de 110 kV protecţia este asigurată cu rezervă corespunzătoare rezervă care are valoarea minimă de 2,05 m, în dreptul celulelor LEA 110 kV Huşi şi LEA



110 kV Vutcani-Huşi, în careul determinat de intersecţia aliniamentelor C şi G, cu alinia-mentele 1 şi 4, şi poate atinge nivelul de 6,67 m în vecinătatea riglelor de susţinere a racordurilor aceloraşi linii electrice aeriene, în aliniamentul B, la intersecţia acestuia cu alinia-mentele 1 şi 3.

În zona de instalare a supratraversărilor din celulele de cuplă transversală şi cuplă longo-transversală, densitatea mare de instalare a paratrăsnetelor face ca şi rezerva de asigura-re a protecţiei să fie pe deplin acceptabilă, astfel: pentru grupul de paratrăsnete PA08-PA09-PA11-PA15-PA16, care asigură protecţia

supratraversării din celula de cuplă transversală h0sus = 15,58 m, deci rezerva de 4,0 m; pentru grupul de paratrăsnete PA09-PA10-PA12-PA16-PA17, care asigură protecţia su-

pratraversării din celula de cuplă longo-transversală h0sus = 16,62 m, deci rezerva de asigurare a protecţiei de aproximativ 5,0 m.

La intersecţia aliniamentelor G şi I cu aliniamentele 12 şi 13, protecţia supratraversă-rilor către cordonul de bare este asigurată printr-o densitate corespunzătoare de instalare a paratrăsnetelor, chiar dacă intensitatea curentului de protecţie este relativ mică, specifică, în general, cordoanelor de bare, elemente având lungime relativ mare şi care, astfel, crează căi lungi de propagare a undelor de impuls de tensiune până la cel mai apropiat descărcător cu re-zistenţă variabilă. La valoarea intensităţii curentului de protecţie de 6,25 kA, rezerva de pro-tecţie este de 5,67 m, pentru instalaţiile dintre paratrăsnetele sistemului PA17-PA21-PA22.

Concluzia este că, aşa cum rezultă şi din reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin zona de protecţie, pentru actuala dispunere a paratrăsnetelor din staţia de transformare nu există defecte de ecran în perimetru instalaţiilor de 110 kV, toate instalaţiile fiind protejate cu o rezervă corespunzătoare, aşa cum se poate observa şi din reprezentarea tridimensională a întregii zone de protecţie a instalaţiilor de 110 kV, dată în figura 3.31.

O altă observaţie rezultă din compararea secţiunilor transversale prin zonele de protec-ţie obţinute prin cele două metode. Astfel, ca şi în cazul zonei de protecţie din planul hx = 8,0 m, secţiunea zonei de protecţie obţinută prin metoda normată în NTE 001/03/00 are o supra-faţă mai mare decât aceea rezultată prin metoda electrogeometrică. Diferenţa între cele două contururi nu este majoră în zona aliniamentelor extreme ale sistemelor de bare, aliniamentele 1 şi respectiv 13, chiar foarte mică în vecinătatea aliniamentului 1 şi doar cu puţin mai mare în aliniamentul 13. Această diferenţă devine cu totul semnificativă în zona paratrăsnetelor înalte, aşa cum sunt stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene şi stâlpul antenei de radioco-municaţii a staţiei de transformare. Acest fapt se poate explica prin valorile obţinute pentru curenţii de protecţie, valori pentru care o porţiune relativ mare din partea superioară a para-trăsnetelor înalte îşi pierde din eficienţă. Practic, pentru toţi stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene de 110 kV din staţia de transformare Munteni tijele de paratrăsnet de pe vâr-ful lor au o eficienţă redusă în crearea unei zone de protecţie, singurul lor rol fiind acela al eventualei ameliorări a protecţiei conductoarelor active ale racordurilor liniilor electrice ae-riene. Stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene îşi pierd mai mult din eficienţă, ca şi para-trăsnete, raza zonei de protecţie devenind de doar 11,27 m, faţă de 27,14 m – atât cât a rezul-tat în cazul aplicării metodei normate în NTE 001/03/00, adică doar aproximativ 42 % din di-


mensiunea dată de metoda normată.

PA05


St2 St3

PA18

PA24

PA15

PA25

St4

PA27

PA04

St5 St1

PA01 Antena

PA22

PA06

PA13

St6

Fig. 3.31. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a instalaţiilor de 110 kV din staţia de transformare Munteni, cu considerarea stâlpilor terminali ai liniilor electrice aeriene şi a antenei de radiocomunicaţii

3.3.3. Protecţia cordonului de bare de 110 kV Aşa cum se poate observa din datele prezentate în tabelul 3.4 pentru dimensiunile ca-racteristice ale zonei de protecţie aferente podului de bare de 110 kV, chiar în condiţiile unui curent de protecţie nu foarte redus, de 7,14 kA, efect al proximităţii relative a autotransforma-torului AT 200 MVA, care are descărcătoare la bornele de linie corespunzătoare fiecărui nivel de tensiune nominală, luarea în considerare numai a paratrăsnetelor destinate protecţiei directe a acestei legături conduce la existenţa unui mic defect de ecran în zona paratrăsnetelor mai îndepărtate, aflate la intersecţia aliniamentelor H şi J, cu aliniamentele 15 şi respectiv 16. Înălţimea minimă a zonei de protecţie este de 10,92 m, existând, astfel, un potenţial deficit de 0,68 m în realizarea protecţiei conductoarelor active ale cordonului de bare de 110


kV, în perimetrul grupului de paratrăsnete PA22-PA27-PA28-PB13, deoarece distanţa dintre paratrăsnetele grupului este cea mai mare din întregul sistem de paratrăsnete care asigură pro-tecţia directă a cordonului de bare.

Reprezentarea schematică a secţiunii transversale prin zone de protecţie a podului de bare de 110 kV este redată în figura 3.32.

Fig. 3.32. Secţiune transversală prin zona de protecţie a podului de bare de 110 kV al staţiei de transformare Munteni, în planul de analiză hx = 11,6 m

Aşa cum rezultă din reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin zona de protec-ţie a podului de bare, potenţialul deficit de protecţie ar putea să apară, numai în condiţiile ne-glijării stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare, în zona de la intersecţia aliniamentului H cu aliniamentul 14, pe faza montată la extremitatea sudică (dinspre alinia-mentul H) a podului de bare. În manieră similară ar trebui discutată protecţia dacă ar exista şi un al doilea tronson al podului de bare, instalat între aliniamentele I şi J, pe riglele de cadru existente în construcţia actuală a staţiei de transformare. Tot în dreptul aliniamentului 14, faza dispusă în partea nordică (către aliniamentul J) ar fi expusă loviturilor directe de trăsnet, dar, actualmente, nu este cazul analizării mai în detaliu a unei asemenea posibilităţi. De altfel, chiar şi acel deficit de 0,68 m, situat la mijlocul deschiderii legăturii flexibile



continue dintre aliniamentele 13 şi 14, nu poate fi considerat defect de ecran asupra căruia să se facă un calcul de risc de defect de izolaţie, având în vedere săgeata naturală a conductoare-lor, care le coboară pe acestea în zona sigură a protecţiei, aşa cum rezultă şi din reprezentarea tridimensională dată în figura 3.33.

PA16

PA17

PA21 PA28

PA29

PA27 PA26

PA22

PB13 PB14 Potenţial defect de ecran

Fig. 3.33. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a podului de bare de 110 kV

Reprezentarea grafică din figura 3.33 este realizată în condiţiile neglijării efectului protector pe care îl manifestă şi stâlpul antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare. În analiza zonei de protecţie a podului de bare, nu poate fi, totuşi, neglijată prezenţa stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare, acest paratrăsnet vertical fiind situat foarte aproape de cordonul de bare, tocmai în zona în care se poate discuta despre potenţialul defect de ecran. Astfel, în triunghiul scalen format de urmele în plan ale paratrăs-netelor PA27, PA28 şi Antena, nu există defect de ecran, paratrăsnetele având o zonă de protecţie comună în planul hx = 11,6 m, chiar în condiţiile în care se face ipoteza simpli-ficatoare a înălţimii stâlpului antenei de aceeaşi valoare ca şi a celorlalte paratrăsnete verticale din instalaţiile de 110 kV, adică 19,6 m în loc de 27,0 m. Influenţa pe care o are stâlpul ante-nei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare poate fi identificată din reprezentarea tridi-mensională a zonei de protecţie, redată în figura 3.34. Aşa cum rezultă din tabelul 3.4 şi din reprezentarea grafică dată în figura 3.34, considerarea antenei face ca defectul de ecran să dispară, înălţimea minimă a zonei de protec-ţie devenind de 12,41 m, rezerva minimă în asigurarea protecţiei fiind de 0,8 m.

Această rezervă a înălţimii minime de protecţie atinge şi chiar depăşeşte 6,8 m, în vecinătatea paratrăsnetelor mai înalte montate pe cadrul autotransformatorului AT 200 MVA, PB13 şi PB14, precum şi la începutul podului de bare, unde chiar dacă intensitatea curentului de protecţie este relativ mică, densitatea de paratrăsnete este mare. Un exemplu, în acest sens



este acela al grupului de paratrăsnete PA21, PA22 şi PA26. De asemenea, se poate observa că o rezervă importantă în realizarea protecţiei se obţine şi în cazul grupului de paratrăsnete PA22, PA26 şi PA27.

PB13

PA16

PA17

PA21

PA28

PA29

PA27 PA26

PA22

PB14

Antena

Fig. 3.34. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a podului de bare de 110 kV din staţia de

transformare Munteni, cu luarea în considerare a stâlpului antenei de radiocomunicaţii Zona de protecţie obţinută prin metoda electrogeometrică are, pe toată lungimea sa, o lăţime mai mică decât zona de protecţie care a rezultat prin aplicarea metodei normate în NTE 001/03/00. Rezultă, deci, că prin aplicarea metodei electrogeometrice se obţine, în acest caz, o rezervă de protecţie mai redusă decât prin aplicarea metodei clasice. Cea mai mare diferenţă se observă în vecinătatea paratrăsnetelor instalate pe cadrul autotransformatorului AT 200 MVA. În pus, pentru cazul protecţiei podului de bare, este esenţial să existe şi să fie integre toate paratrăsnetele sistemului. De exemplu, lipsa (temporară eventual) a paratrăsnetului PA22 sau PB 13 şi PB14, aflate la intersecţia aliniamentelor H şi 13 respectiv H cu 15 şi 16, face ca protecţia cordonului de bare dintre autotransformatorul AT 200/200/60 MVA şi insta-laţiile aferente de 110 kV să nu mai fie asigurată, pe o lungime destul de mare, de-a lungul aliniamentului H, între aliniamentele 13 şi 15.



3.3.4. Protecţia racordurilor liniilor electrice aeriene de 110 kV Aşa cum s-a arătat în § 2.2.1.4, deoarece stâlpii de pe latura sudică a staţiei se află, practic, în acelaşi aliniament (aliniamentul A – figura 1.20 şi planul din Anexa 1), rezultă că nu trebuie făcută o analiză pentru fiecare racord în parte, ci doar pentru situaţii extreme în ceea ce priveşte înălţimea stâlpilor şi lungimea conductoarelor active ale racordurilor. Astfel, ar trebui analizate situaţii în care distanţa dintre stâlp şi paratrăsnet este mini-mă, egală cu distanţa dintre aliniamentele A şi B, aşa cum este cazul stâlpului notat cu St2, al liniei LEA 110 kV Rediu circuitul 1 şi al stâlpului St5 al liniei LEA 110 kV Vaslui 1, res-pectiv ansamblurile de stâlpi şi paratrăsnete în care pot rezulta distanţe mai mari de la stâlpi la paratrăsnete, aşa cum este cazul protecţiei racordurilor LEA 110 kV Negreşti şi LEA 110 kV Vaslui 2, în raport cu paratrăsnetul PA05, protecţie realizată de ansamblul de paratrăsnete: St4, St5, PA03, PA04 şi PA05. Datorită distanţei mici dintre stâlpi şi paratrăsnetele instalate pe cadrele staţiei, în aliniamentul B, protecţia cea mai sigură este aceea a racordurilor LEA 110 kV Rediu 1 şi LEA 110 kV Vaslui 1. În aceeaşi categorie a protecţiei foarte sigure intră şi protecţia racor-durilor liniilor LEA 110 kV Huşi şi LEA 110 kV Vutcani-Huşi, datorită ecranului pe care îl realizează legătura de la conductorul de protecţie la cadrele staţiei. Reprezentarea tridimensio-nală a zonei de protecţie a racordurilor liniilor LEA 110 kV Huşi şi Vutcani-Huşi este dată în figura 2.35.

PA02

St1 PO1

PA01

Fig. 2.35. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de stâlpul St1, pentru racordurile liniei LEA 110 kV Huşi şi LEA 110 kV Vutcani-Huşi



Aşa cum se poate observa din reprezentarea grafică, protecţia conductoarelor active ale racordului este perfect asigurată. Deoarece situaţia în care paratrăsnetele verticale montate pe cadrele staţiei nu se află pe axul liniei este cea mai defavorabilă, rezultă că dacă este analizată protecţia conductoarelor active în cazul stâlpului St4, al liniei LEA 110 kV Negreşti, şi se ajunge la concluzia că protecţia racordului este realizată, atunci este realizată şi protecţia conductoarelor active aferente stâlpului St3, al liniilor LEA 110 kV Rediu 2 şi LEA 110 kV Moldosin, şi, în mod implicit, protecţia conductoarelor active aferente tuturor celorlalţi stâlpi pentru care condiţiile de realizare a protecţiei sunt mai bune. Pentru exemplificare, în figura 3.36 este redată zona de protecţie a grupului St4, St5, PA03, PA04 şi PA05.


PA03

PA04

PA05

St5

St4

Fig. 3.36. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de stâlpii St4 şi St5, pentru racordul liniilor LEA 110 kV Negreşti, Vaslui 1 şi Vaslui 2

Din analiza construcţiilor grafice date în reprezentarea tridimensională din figura 3.36,

care conţine şi grupul de paratrăsnete aflat în situaţia cea mai defavorabilă, St4 – PA04, para-trăsnete ale căror aliniamente se află la o distanţă de două panouri (aliniamentele 8 şi respec-tiv 10) rezultă că protecţia tuturor fazelor racordului liniei este perfect realizată.

O ultimă situaţie care trebuie analizată în cazul staţiei de transformare Munteni este prezenţa unui stâlp terminal de linie chiar pe teritoriul staţiei, într-o zonă cu densitate relativ


mare de instalare a unor paratrăsnete verticale. Acesta este cazul stâlpului terminal al liniilor LEA 110 kV CTU 1 şi respectiv LEA 110 kV CTU 2, care are în vecinătate paratrăsnetele PA19, PA23 şi PA24, din aliniamentul 3, şi respectiv PA18, din aliniamentul 1. Zona de protecţie a sistemului de paratrăsnete St6, PA18, PA19, PA23 şi este dată în figura 3.37.

PA18

PA19 PA23

PA24


St6

Fig. 3.37. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a racordurilor LEA 110 kV CTU1 şi CTU2. În cazul stâlpului St6 ale LEA 110 kV CTU şi CTU 2 se asigură o densitate mare de paratrăsnete către elemente ale celulei de linie situate la adiacenţa paratrăsnetelor din alinia-mentul 3 (PA23 şi respectiv PA 24) şi a racordului LEA 110 kV CTU1, dar nu şi o protecţie întărită, excesivă, a conductoarelor active ale racordului LEA 110 kV CTU 2, aici existând o deschidere de aproximativ 20 m între stâlpul terminal al liniei şi cel mai apropiat cadru de staţie pe care se află instalată o tijă de paratrăsnet – paratrăsnetul PA18 de la intersecţia alinia-mentelor H şi 1. În concluzie, pentru staţia de transformare Munteni, se poate afirma că protecţia tutu-ror racordurilor liniilor electrice aeriene de 110 kV este sigură, fără defect de ecran.



3.3.5. Protecţia construcţiilor de pe teritoriul staţiei de 110 kV Munteni În acest paragraf se face referire la următoarele elemente: clădirea corpului de comandă al staţiei de transformare, în condiţiile în care aceasta se

află în zona de la adiacenţa instalaţiilor de 110 kV cu acelea de 220 (400) kV, cele şase cabine de relee destinate instalaţiilor de 110 kV, clădirea corpului de conexiuni 20 kV, chiar dacă aceasta se află în zona de la adiacenţa

instalaţiilor de 110 kV cu cele de 220 (400) kV, aproape de autotransformatorul AT 200 MVA şi, parţial, sub podul de bare de 110 kV,

clădirea grupului electrogen, clădirile celor două posturi de transformare din vecinătatea corpului de conexiuni 20 kV, bobinele de stingere şi alte elemente ale instalaţiei de tratare a neutrului reţelei de 20 kV, căile de acces urmând a fi tratate separat, inclusiv în planul din Anexa 3, la înălţimea planului de analiză hx = 3 m. Aşa cum s-a arătat în § 2.2.1.5, clădirile de protejat se află dispuse destul de concentrat în spaţiul din vecinătatea căii principale de acces în staţie, între instalaţiile de 110 kV şi cele de 220 (400) kV. Tot în § 2.2.1.5 s-a făcut referire la dimensiunile şi amplasarea clădirilor şi echipamentelor de protejat din zona căii principale de acces în staţie, astfel:

Clădirea corpului de comandă este amplasată între aliniamentele C şi G, la intersecţia cu aliniamentele 13 şi 14 (figura 1.20 şi planul din Anexa 1) şi are următoarele dimensiuni: lungimea = 36,90 m; lăţimea = 9,70 m; înălţimea la streaşină = 3,00 m; înălţimea la coamă = 5,50 m. Acest corp de clădire este protejat, în mod direct, de către paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 110 kV, şi anume PA10, PA12 şi PA17, de către două paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 220 (400) kV, şi anume PB07 şi PB10, şi de stâl-pul antenei de radiocomunicaţii.

Clădirea corpului de conexiuni 20 kV este amplasată între aliniamentele G şi I, la intersecţia cu aliniamentele 14 şi 15 (figura 1.25 şi planul din Anexa 1) şi are următoarele dimensiuni: lungimea = 24,70 m; lăţimea = 9,20 m; înălţimea la coamă = 4,70 m. Acest corp de clădire este protejat de către paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 110 kV, şi anume PA17, PA22, PA27 şi PA28, de către două paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 220 (400) kV, şi anume PB10 şi PB13, şi de stâlpul antenei de radiocomunicaţii al sta-ţiei de transformare.

Clădirea grupului electrogen este amplasată între aliniamentele H şi I, la intersecţia cu aliniamentele 13 şi 14 (figura 1.20 şi planul din Anexa 1) şi are următoarele dimensiuni: lungimea = 6,40 m; lăţimea = 6,10 m; înălţimea la coamă = 4,40 m. Acest corp de clădire este protejat de către paratrăsnetul vertical al instalaţiilor de 110 kV situat la intersecţia aliniamentelor J şi 15, şi anume PA27.


Cabina de pază are înălţimea maximă de 3 şi este situată foarte aproape de aceea a clă-dirii mai înalte a grupului electrogen, iar cabinele posturilor de transformare se află foarte aproape de clădirea mai înaltă a corpului de conexiuni 20 kV, motiv pentru care protecţia acestor clădiri nu trebuie abordată separat.

Bobinele de stingere şi transformatorul de neutru artificial se află într-o zonă cu densitate mare de instalare a unor paratrăsnete (PA17, PA22, PA27, stâlpul antenei de radioco-municaţii a staţiei de transformare) şi sub podul de bare de 110 kV, astfel încât asigurarea protecţiei acestor echipamente de tratare a neutrului nu este susceptibilă de existenţa unui defect de ecran.

Aşa cum rezultă din tabelul 3.4, dacă pentru protecţia construcţiilor se ia în conside-rare construcţia cea mai înaltă şi valoarea minimă a curentului de protecţie al instalaţiilor celor mai apropiate, atunci se ia în considerare clădirea corpului de comandă şi o valoare a cu-rentului de protecţie de 7,14 kA. În aceste condiţii, rezultă protecţia completă a clădirilor, aşa cum se poate observa şi din secţiunea transversală prin zona de protecţie, dată în figura 3.38.

Fig. 3.38. Secţiune transversală prin zona de protecţie a clădirii corpului de comandă al staţiei Munteni



Aşa cum rezultă din figura 3.38, zona de protecţie a clădirii corpului de comandă este perfect asigurată, aşa cum rezultă şi din reprezentarea tridimensională dată în figura 3.39.

Sfera fictivă având raza punzătoare curentului de ţie minim al instalaţiilor din

tatea clădirilor

cores

protecvecină

PA05

PA26 A29


Fig. 3.39. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a clădirii corpului de comandă, a corpului conexiuni 20 kV, a cabinelor posturilor de transformare, a clădirii grupului electrogen, a cabinei serviciului de pază şi a

instalaţiilor de tratare a neutrului reţelei de medie tensiune din staţia de transformare Munteni

Aşa cum rezultă din reprezentarea grafică dată în figura 3.38, dimensiunea secţiunii

transversale a zonei de protecţie, rezultate prin aplicarea metodei electrogeometrice, este mai mică decât aceea obţinută prin aplicarea metodologiei date în normativul NTE 001/03/00, diferenţele fiind cu atât mai mari cu cât şi înălţimea paratrăsnetului, care crează o anumită zonă de protecţie, este mai mare. Astfel, în vecinătatea paratrăsnetelor instalaţiilor de 220 (400) kV, PB07, PB10 şi respectiv PB13, raza secţiunii transversale prin zona de protecţie reprezintă doar 44,68 % din raza rezultată prin metoda clasică. În cazul paratrăsnetelor din instalaţiile de 110 kV, raportul dintre cele două raze este mai mare, ajungând la 71,23 %. O observaţie trebuie făcută relativ la protecţia cabinei serviciului de pază, deoarece în figura 3.38 rezultă că această clădire este protejată doar parţial. Trebuie avut în vedere faptul că această clădire are înălţimea de numai 3,0 m, iar secţiunea este dată pentru înălţimea maxi-

P

PA27

PB07

PA10

PA12

PB13

PB10

Antena

PA17

PA22

PA28


mă a clădirii corpului de comandă, adică de 5,50 m. În aceste condiţii, cu certitudine şi clă-direa serviciului de pază este protejată, de către paratrăsnetul PA27, fapt care va fi evident în reprezentarea secţiunii transversale prin zona de protecţie la nivelul căilor de acces, corespun-zătoare planului de analiză hx = 3,0 m (secţiune redată în figura 3.44).

Dacă pentru a trasa zona de protecţie a clădirii corpului de comandă se aplică exclusiv metoda sferei fictive, aşa cum este ea prezentată în normativul I20-2000 şi în normativul I7-2011, se consideră un nivel de protecţie normal, de tip III, căruia îi corespunde o rază a sferei fictive de 45 m, echivalentă unui curent de protecţie de aproximativ 9,5 kA. La această abor-dare se ajunge astfel: Aria de captare, considerată ca fiind zona neprotejată de paratrăsnetele verticale, poate fi determinată geometric sau poate fi calculată, în conformitate cu precizările din normativul I20/2000, astfel:

296 hlLhlLAc ,

relaţie care aplicată întregii clădiri a corpului de comandă conduce la

59.275050.5970.990.3650.5670.990.36 2 cA m2

Aşa cum s-a arătat în § 1.2, densitatea de trăsnete specifică zonei este de 4,21 trăsnete/ km2 ·an şi rezultă un număr de lovituri directe de trăsnet aferente ariei de captare egal cu

36 1058.1121.41059.2750 tct DAN trăsnete/an.

Dacă, în conformitate cu prevederile normativului I20/2000, această arie se corectează cu un coeficient care ţine seama de elementele din vecinătatea construcţiei considerate, poate fi adoptat coeficientul 0,25 – specific construcţiilor care au în vecinătate alte construcţii, rezultând un număr de trăsnete de aproximativ

Nt = 2,90·10-3 trăsnete/an,

adică un trăsnet la 340 ani, risc ce poate fi acceptat fără rezerve.

Frecvenţa anuală acceptată a loviturilor de trăsnet

3

5432

105.5

CCCCNc trăsnete/an,

în care coeficienţii adoptaţi au următoarele valori: C2 = 1 – construcţie din beton; C3 = 2 – valori importante sau combustibile; C4 = 1 – construcţia are un grad de ocupare normal; C5 = 5 – prin natura procesului tehnologic, este necesară continuitatea lucrului, chiar şi după lovitura de trăsnet, iar lovitura de trăsnet nu are consecinţe majore asupra mediului.

În aceste condiţii rezultă

Nc = 5,5·10-4 trăsnete/an,



fiind necesară realizarea unei instalaţii de protecţie. Nivelul de protecţie rezultă din eficienţa calculată a sistemului de protecţie împotriva loviturilor de trăsnet astfel

%1.81%1001

t

c

N

NE ,

pentru domeniul de eficienţe cuprins între 80 % şi 90 % adoptându-se nivelul normal, III. Astfel, poate fi considerată raza sferei fictive de 45 m. Pentru valoarea curentului de protecţie de 9,5 kA, în tabelul 3.4 sunt date dimensiunile caracteristice ale secţiunii transversale prin zona de protecţie a clădirilor, iar în figura 3.40 este dată reprezentarea grafică a acestei secţiuni.

Zona de protecţie pentru nivel Normal, tip III

Fig. 3.40. Secţiune transversală prin zona de protecţie a clădirii corpului de comandă, a corpului conexiuni 20

kV, a cabinelor posturilor de transformare, a clădirii grupului electrogen, a cabinei serviciului de pază şi a instalaţiilor de tratare a neutrului reţelei de medie tensiune din staţia de transformare Munteni,

pentru nivelul de protecţie Normal (III) – Normativ I20-2000



Din figura 3.40, se poate observa o oarecare creştere a dimensiunilor secţiunii trans-versale prin zona de protecţie, faţă de cazul în care s-a considerat curentul de protecţie minim al instalaţiilor din zonă (secţiunea trasată cu linie punctată în figura 3.40), dar şi în aceste con-diţii dimensiunile sunt mai mici decât în cazul aplicării metodei normate în NTE 001/03/00 (linie continuă subţire, în figura 3.40). Este de menţionat faptul că noua secţiune prin zona de protecţie cuprinde şi cabina serviciului de pază, chiar dacă secţiunea este trasată pentru hx = 5,5 m. În consecinţă, la înăl-ţimea de 3,0 m a acestei construcţii va exista o rezervă de protecţie apreciabilă. Aşa cum rezultă zonele de protecţie ale paratrăsnetelor verticale, prezentate în figurile anterioare, se poate trage concluzia toate clădirile dintre aliniamentele 13 şi 15 sunt perfect protejată de către paratrăsnetele verticale adiacente.

Cele şase cabine de relee din instalaţiile de 110 kV ale staţiei de transformare Munteni sunt amplasate între aliniamentele H şi J, la intersecţia cu aliniamentele 2, 3, 6, 7, 10 şi 11, şi au următoarele dimensiuni: lungimea = 6,30 m; lăţimea = 4,90 m; înălţimea maximă = 3,80 m, în conformitate cu cele prezentate în § 2.2.1.5. Aşa cum rezultă din dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie în planul hx = 3,8 m, date în tabelul 3.4, protecţia tuturor cabinelor de relee de 110 kV este perfect asigurată, conform reprezentării din figura 3.41, chiar şi între paratrăsnetele situate la distanţă mare între ele. Astfel, între paratrăsnetele grupului PA20-PA23-PA25, înălţimea minimă a zonei de pro-tecţie este de 10,03 m, pentru curentul de protecţie de 12,58 kA, specific zonei.

PA18

PA19 PA20 PA21

PA26

PA25

PA24 St6

PA23

Fig. 3.41. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a cabinelor de relee 110 kV din staţia Munteni



Pentru curenţii de protecţie ai instalaţiilor învecinate cabinelor de relee, de 7,14; 7,43 şi respectiv 12,58 kA, cu care s-a trasat reprezentarea tridimensională din figura 3.41, se tra-sează şi secţiunea transversală prin zona de protecţie a cabinelor de relee de 110 kV, aşa cum rezultă aceea din figura 3.42.

Fig. 3.42. Secţiune transversală prin zona de protecţie a cabinelor de relee ale instalaţiilor de 110 kV din staţia de transformare Munteni

Dacă protecţia este analizată la curentul de protecţie al instalaţiilor, aşa cum este foarte



corect, şi din reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin zona de protecţie rezultă un grad de acoperire foarte bun al tuturor cabinelor de relee.

De asemenea, se poate observa că suprafaţa secţiunii transversale prin zona de pro-tecţie este mai mică decât aceea dată de metoda normată în NTE 001/03/00, diferenţa fiind mai mare în zona din vecinătatea stâlpului terminal al liniilor electrice aeriene LEA 110 kV CTU 1 şi LEA 110 kV CTU 2. În zona centrală, definită de grupul de paratrăsnete PA14, PA15, PA19, PA20, PA23, PA25 şi respectiv PA25, zonele de protecţie obţinute prin cele două metode sunt apropiate ca dimensiuni, datorită valorii mai mari a curentului de protecţie specific vecinătăţii transformatoarelor de putere şi descărcătoarelor.

Ca şi în cazul analizei protecţie la nivelul supratraversărilor, hx = 11,6 m, şi în cazul analizei protecţiei cabinelor de relee trebuie făcută observaţia că nu poate fi luată în consi-derare înălţimea minimă a zonei de protecţie obţinută cu relaţiile de calcule specifice dispune-rii paratrăsnetelor în vârfurile unui trapez isoscel (marcată cu culoare mov în tabelul 3.4), ci trebuie aplicate relaţiile de calcul pentru triunghi scalen.

3.3.6. Protecţia căilor de acces, în planul hx = 3,0 m

PA05

Aşa cum rezultă din tabelul 3.4, în planul de analiză hx = 3,0 m protecţia este asigurată pe tot teritoriul staţiei de 110 kV, fără risc de apariţie a defectelor de ecran. Vederea tridimen-sională a zonei de protecţie este dată în figura 3.43.

PA03


PA01 PA02

PA10

PA17

PA22

PA27

PA025

PA24

PA06

PA13

PA18

Fig. 3.43. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a staţiei de transformare Munteni, pe partea instalaţiilor de 110 kV ale acesteia, între aliniamentele 1 şi 13, fără stâlpi şi antenă.


Aşa cum rezultă din reprezentarea grafică a zonei de protecţie redate în figura 3.43, nu există defect de ecran la nivelul căilor de acces, pentru grupul de paratrăsnete care se află în zona instalaţiilor de 110 kV, între aliniamentele 1 şi 13, fără a lua în considerare stâlpii ter-minali ai liniilor electrice aeriene şi nici paratrăsnetele adiacente ale instalaţiilor de 220 (400) kV. Dacă se iau în considerare şi stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene, foarte apropiaţi de elementele extreme ale circuitelor primare, atunci secţiunea transversală prin zona de protecţie de mai sus, în planul de analiză hx = 3,0 m, rezultă de forma celei date în figura 3.44.

Metoda electrogeometrică

Metoda NTE 001/03/00

Fig. 3.44. Secţiune transversală prin zona de protecţie, în planul hx = 3 m.



Aşa cum se poate observa din figura 3.44, suprafaţa secţiunii transversale prin zona de protecţie este mai mică decât aceea obţinută prin metoda normată în NTE 001/03/00, dar, practic, nu există probleme de acoperire a căilor de acces, secţiunea transversală prin zona de protecţie depăşind zona de protecţie, pe tot perimetrul instalaţiilor de 110 kV, iar în zona stâlpilor terminali ai liniilor de 110 kV depăşind chiar şi zona de siguranţă. Chiar şi în condi-ţiile neglijării paratrăsnetelor din aliniamentul 14, clădirile din vecinătatea aliniamentului 13 intră în zona de protecţie, fiind, în acest fel, demonstrată asigurarea protecţiei cabinei servi-ciului de pază.

Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a întregii staţii de 110 kV Munteni, cu considerarea stâlpilor terminali ai liniilor electrice aeriene şi a stâlpului antenei de radioco-municaţii a staţiei de transformare, este redată în figura 3.45.

St5 PA10


St1 St2

St3

Antena

PA22

PA27

PA025

PA24

PA06

PA13

PA18

St4

P

A01

St6

Fig. 3.45. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a staţiei de transformare Munteni, pe partea instalaţiilor de 110 kV ale acesteia, cu considerarea stâlpilor terminali şi a stâlpului antenei



3.4. Zonele de protecţie ale instalaţiilor de 220 (400) kV Aşa cum s-a arătat în § 2.2.2, în cazul instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni, protecţia împotriva loviturilor directe de trăsnet trebuie asigurată în ur-mătoarele planuri: hx = 25,0 m – corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile din celula de

cuplă transversală, la intersecţia aliniamentelor 14 şi respectiv 15 cu aliniamentele P şi respectiv U; corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile din celula de autotransformator AT 200 MVA, la intersecţia aliniamentelor 15 şi respectiv 16 cu alinia-mentele P şi respectiv H.

hx = 16,5 m – corespunzător planului de instalare a celor două sisteme de bare 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor 14 şi respectiv 18 cu aliniamentele T şi U – Bara I, şi respectiv S şi T – Bara II; corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile ale barei de transfer, la intersecţia aliniamentelor 14 şi respectiv 18 cu aliniamentele P şi res-pectiv R.

hx = 11,6 m – corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile şi a celor fixe din celula de linie LEA 220 (400) kV Gutinaş, la intersecţia aliniamentelor 16 şi respectiv 17 cu aliniamentele P şi respectiv T; corespunzător planului de suspendare a legăturilor flexibile şi a celor fixe din celula de linie LEA 220 (400) kV FAI, la intersecţia aliniamen-telor 17 şi respectiv 18 cu aliniamentele P şi respectiv T.

hx = 40,0 ÷ 25,0 m – corespunzător conexiunilor conductoarelor active ale liniei electrice aeriene LEA 220 (400) kV Gutinaş şi respectiv LEA 220 (400) kV FAI la circuitele pri-mare ale staţiei de transformare.

hx = 3,43 m – înălţime maximă corespunzătoare cabinelor de relee ale instalaţiilor de 220 (400) kV din staţia de transformare;

hx = 6,65 m - corespunzător construcţiei aferente magaziei metalice, construcţie a cărei urmă în planul solului este încadrată în dreptunghiul generat de intersecţia aliniamentelor 17 şi 18, cu aliniamentele U şi H;

hx = 5,53 m - corespunzător înălţimii la coamă a construcţiei aferente birourilor PAR, construcţie a cărei urmă în planul solului este încadrată în dreptunghiul generat de inter-secţia aliniamentelor 17 şi 18, cu aliniamentele I şi L;

hx = 3 m, corespunzător căilor de acces din perimetrul staţiei de 220 (400) kV Munteni, precum şi containerelor metalice magazie SMART.

Pentru sistemul proiectat de paratrăsnete din staţia de transformare Munteni 220 (400) kV, reprezentat în figura 1.25 şi în planul din Anexa 1, rezultă dimensiunile caracteristice ale zonelor de protecţie date în tabelul 3.5. Dimensiunile au fost calculate în conformitate cu modelul analitic prezentat în § 3.1, semnificaţia notaţiilor din tabelul 3.5 fiind dată în § 3.3 şi este aceeaşi cu aceea utilizată în tabelul 3.4.



Aşa cum rezultă din dimensiunile caracteristice ale zonelor de protecţie, date în tabelul 3.5, conductoarele aferente ambelor supratraversări situate la cea mai mare înălţime din în-treaga staţie sunt protejate, la fel ca şi elementele din planul de analiză hx = 16,5 m şi din planul de analiză hx = 11,6 m, precum şi spaţiile de depozitare de interior şi platformele de aparataj exterioare sau căile de acces. Aparent, există unele defecte de ecran în planul de analiză hx = 16,5 m, însă această situaţie apare doar în cazul în care se aplică relaţiile de calcul aferente unei figuri regulate, generate de urmele în plan ale paratrăsnetelor, pentru cazul în care paratrăsnetele sunt relativ apropiate, astfel încât triunghiul rezultat are un unghi obtuz. În acest caz se aplică relaţiile de calcul aferente unui triunghi scalen, cu toate că acestea nu sunt definite pentru paratrăsnete cu înălţimi diferite. Se poate face o analiză acoperitoare, pe baza paratrăsnetelor de înălţime mai mică.

Dimensiunile caracteristice ale secţiunilor prin zonele de protecţie ale instalaţiilor de 220 (400) kV, date în tabelul 3.5, sunt obţinute în următoarele ipoteze: Este luat în considerare stâlpul terminal dublu circuit al liniilor electrice aeriene LEA 220

(400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI, datorită distanţei mici dintre acesta şi restul instalaţiilor de 220 (400) kV, distanţă care este de numai 15 m, precum şi înălţimii impor-tante a stâlpului de tip ICn 400 123–5S.B şi anume de 46,5 m. De altfel, raportul dintre distanţa mică stâlp – riglă şi înălţimea mare a stâlpului conduc la problema semnalată anterior, a erorii introduse de aplicarea relaţiilor de calcul pentru figură geometrică regu-lată, generată de urmele în plan a unor paratrăsnete de înălţimi diferite, în cazul sistemului de paratrăsnete St7, PB02 şi PB03.

Se ia în considerare efectul protector al antenei de radiocomunicaţii a staţiei de trans-formare, paratrăsnet instalat în dreptunghiul generat de intersecţia aliniamentelor 13 şi 14, cu aliniamentele G şi H, situat în imediata vecinătate a paratrăsnetelor PB10 şi PB13, ulti-mul fiind unul dintre cele două paratrăsnete instalate pe cadrul de autotransformator.

3.4.1. Protecţia instalaţiilor din planul de analiză hx = 25,0 m În acest plan de analiză trebuie analizat modul de realizare a protecţiei a supratraver-sării din celula de cuplă transversală şi din celula AT 200 MVA, în careul generat de alinia-mentele P şi U, cu aliniamentele 14 şi 16. Pentru trasarea grafică a zonelor de protecţie se utilizează două valori ale curenţilor de protecţie, aşa cum au rezultat ei din simulările prezentate în § 3.2, şi anume: 15,87 kA pentru cupla transversală şi respectiv 16,53 kA pentru celulele LEA 220 (400) kV Gutinaş şi FAI. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie create de către paratrăsnetele din aliniamentele 14 şi respectiv 16, care protejează direct echipamentele din celula de cuplă transversală şi din aceea de autotransformator este dată în figura 3.46. Aşa cum se poate observa din figura 3.46, nu există elemente active care să iasă în afara zonei de protecţie. Conform datelor din tabelul 3.5, rezerva minimă de asigurare a pro-tecţiei este de 0,33 m, în zona determinată de urmele în plan ale paratrăsnetelor PB07, PB08,


PB10 şi PB11, la o intensitate a curentului de protecţie de 15,87 kA. Faptul că rezerva de asigurare a protecţiei este atât de mică se datorează distanţei relativ mari între paratrăsnete, distanţa dintre paratrăsnetele adiacente fiind de 40,0 m respectiv de 42,5 m, în condiţiile în care înălţimea tijei paratrăsnetelor este de numai 8,0 m. În mod evident, la o rezervă atât de mică a zonei de protecţie, orice reducere a curentului de protecţie va conduce la apariţia unui defect de ecran. O reducere de până la 0,5 kA nu va face să crească riscul de producere a unui defect de izolaţie peste o valoare admisibilă, însă o reducere mai mare a curentului de protec-ţie va impune aplicarea unor măsuri de creştere a dimensiunilor zonei de protecţie. În aceste condiţii, este de maximă importanţă integritatea descărcătoarelor de supratensiune şi menţi-nerea caracteristicii nelineare a acestora în datele de catalog. Este important ca tensiunea rezi-duală la curentul nominal de descărcare să nu depăşească valoarea de catalog, altfel, trebuie crescută înălţimea tijelor active ale paratrăsnetelor din zona cu supratraversări amplasate la înălţimea de 25,0 m. Pentru celelalte grupuri de paratrăsnete, rezerva în asigurarea protecţiei este de 2,87 m şi respectiv 3.96 m, deci pe deplin satisfăcătoare.


PB01

PB02

PB07

PB04 PB11

PB10

Sfera fictivă pentru It = 15,87 kA

PB08

PB13

PB14

Fig. 3.46. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a paratrăsnetelor aferente celulelor de cuplă transversală şi de autotransformator din staţia de transformare Munteni


Secţiunea transversală prin zona de protecţie din întreg planul de analiză hx = 25,0 m este dată în figura 3.47.

Zona obţinută prin metoda normată în

NTE 001/03/00

Zona obţinută prin metoda

electrogeometrică

Fig. 3.47. Secţiunea transversală prin zona de protecţie din planul de analiză hx =25,0 m, al staţiei de transformare Munteni

Aşa cum rezultă şi din figura 3.47, nu există defect de ecran în planul de analiză hx = 25,0 m al staţiei de transformare Munteni. Dimensiunile zonei de protecţie obţinute prin metoda electrogeometrică sunt doar cu puţin mai mici decât cele obţinute prin metoda normată în NTE 001/03/00, efect al unei intensităţi mari a curentului de protecţie.




3.4.2. Protecţia instalaţiilor în planul de analiză hx = 16,5 m Planul de analiză hx = 16,5 m corespunde planului de instalare celor două sisteme de bare colectoare, la intersecţia aliniamentelor 14 şi 18 cu aliniamentele S şi U, şi a barei de transfer, la intersecţia aliniamentelor 14 şi 18 cu aliniamentele P şi R (figura 1.25 şi planul din Anexa 1). Protecţia sistemelor de bare colectoare este realizată de grupul de paratrăsnete, PB07, PB08, PB09, PB10, PB11 şi PB11, iar protecţia barei de transfer este asigurată de către grupul de paratrăsnete PB01, PB02, PB03, PB04, PB05 şi PB06. Sistemele de bare se caracterizează, în actuala schemă operativă, prin aceleaşi valori ale intensităţii curenţilor de protecţie, dar diferite de-a lungul barelor, aşa cum rezultă din § 3.2. Astfel, către aliniamentul 14 intensitatea curentului de protecţie este de 15,87 kA, iar către aliniamentul 18 această valoare creşte puţin, devenind egală cu 16,53 kA. Aşa cum rezultă din tabelul 3.5, fiecare dintre grupurile de 3 sau 4 paratrăsnete crează o zonă de protecţie comună, în planul de montare a barelor, paratrăsnetele asigurând chiar o rezervă semnificativă în asigurarea protecţiei. Aşa cum este de aşteptat, paratrăsnetele cu cea mai mare densitate de instalare asigură cea mai mare rezervă a protecţiei împotriva loviturilor directe de trăsnet. O situaţia specială din tabelul 3.5, care trebuie semnalată, este aceea a dimensiunilor caracteristice ale grupului de paratrăsnete St7, PB02 şi PB03, atunci când acestea sunt obţi-nute pe baza relaţiilor de calcul specifice dispunerii urmelor în plan ale paratrăsnetelor în vâr-furile unui trapez isoscel, particularizate la triunghi isoscel. Într-o primă etapă a calculului, aceste relaţii sunt de dorit a fi aplicate, deoarece permit obţinerea de rezultate pentru paratrăs-nete de înălţimi diferite, aşa cum este cazul stâlpului terminal al liniilor 220 (400) kV Gutinaş şi FAI şi respectiv paratrăsnetele din aliniamentul învecinat, al primei rigle a celulelor de linie, PB02 şi PB03. În cazul considerat, unghiul format de dreptele generate de urmele în plan ale paratrăsnetelor St7-PB02 şi respectiv St7-PB03 este de 106o, ori, în cazul triunghiu-rilor cu un unghi obtuz, sfera care generează partea superioară a zonei de protecţie poate „alu-neca” către latura opusă unghiului obtuz, dând, în mod eronat, o înălţime prea mică a zonei de protecţie. Acest comportament este observabil în cazul în care unghiul obtuz este relativ mare, iar înălţimea triunghiului este mică, aşa cum este şi cazul paratrăsnetelor analizate. În aceste condiţii, nu se consideră ca rezervă minimă de protecţie aceea dată de sistemul de paratrăsnete St7-PB02-PB03, pentru acest sistem urmând a fi aplicate relaţiile de calcul specifice dispu-nerii paratrăsnetelor în vârfurile unui triunghi scalen, eventual calculând dimensiunile carac-teristice ale zonei de protecţie pentru fiecare dintre înălţimile paratrăsnetelor inegale. Cea mai mică rezervă în realizarea protecţiei, departe însă de a exista riscul apariţiei unui defect de ecran, o are grupul de paratrăsnete PB07-PB08-PB10-PB11, aceasta fiind de 8,83 m, foarte apropiată de aceea a grupului de paratrăsnete PB08-PB09-PB11-PB12, aceasta fiind de 9,07 m. Ambele valori sunt mult peste limita de siguranţă, deci paratrăsnetele asigură o protecţie foarte bună. Rezerva maximă a zonei de protecţie este de 11,52 m şi corespunde grupului de paratrăsnete PB02-PB03-PB05-PB06, la curentul de protecţie de 16,53 kA.


Cu actuala dispunere a paratrăsnetelor, din tabelul 3.5 rezultă că nu există defecte de ecran nici în zona celor două bare colectoare şi nici în zona barei de transfer, fapt scos în evidenţă şi de reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin zona de protecţie, redată în figura 3.48, în baza dimensiunilor caracteristice date în tabelul 3.5.

Zona de protecţie prin metoda

electrogeometrică


Zona de protecţie prin metoda normată

în NTE 001/03/00

Fig. 3.48. Secţiune prin zona de protecţie a sistemelor de bare 220(400) kV din staţia Munteni

Aşa cum rezultă din figura 3.48, dimensiunile zonei de protecţie sunt mai mici decât ale aceleia obţinute prin metoda normată în NTE 001/03/00, în special în vecinătatea para-trăsnetelor mai înalte, aşa cum este stâlpul terminal al celor două linii de 220 (400) kV şi al tijelor instalate pe cadrele cu înălţimea de 25 m.


Poate fi remarcat, şi în cazul aplicării metodei electrogeometrice, efectul protector pe care îl are prezenţa stâlpului terminal al liniilor electrice aeriene, LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI, mai ales pentru racordurile conductoarelor active ale acestor linii la circuitele primare ale instalaţiilor de 220 (400) kV din celulele aferente, fără a fi neglijabil efectul protector manifestat şi asupra instalaţiilor active din vecinătatea stâlpului, aşa cum sunt ambele celule de linie şi, în mai mică măsură, celula de autotransformator AT 200 MVA.

3.4.3. Protecţia în planul de analiză hx = 11,6 m În acest plan de analiză se verifică modul de realizare a protecţiei în cele două celule de linie: LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI. În careul generat de intersecţia aliniamentelor P şi T cu aliniamentele 16 şi 18 sunt instalate echipamentele afe-rente celor două celule de linie, cu legături rigide şi legături flexibile, aşa cum rezultă şi din vederile date în figura 1.10 şi în figura 1.24. Acest plan de analiză se află sub planul de analiză al protecţiei barelor, deci dacă nu a rezultat defect de ecran în planul hx = 16,5 m, conform reprezentării grafice din figura 3.48, atunci cu atât mai puţin ar putea exista un defect de ecran în acest plan de analiză. Această concluzie este susţinută şi de reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie aferente grupului de paratrăsnete PB02-PB03-PB05-PB06-PB08-PB09-PB11-PB12 şi PB14, reprezen-tare dată în figura 3.49. PB03 PB06 PB02


PB09

PB12

PB14

PB05

PB08

PB11

Fig. 3.49. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a paratrăsnetelor din perimetrul celulelor de linie


Efectul protector pe care îl are stâlpul terminal al liniilor de 220 (400) kV Gutinaş şi FAI este evidenţiat de reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie a paratrăsnetelor destinate protecţiei celulelor de linie, reprezentare dată în figura 3.50. Sfera fictivă pentru o

intensitate It = 16,53 kA St7

PB03

PB06


PB09

PB12

PB02

PB14

PB05

PB08

PB11

Fig. 3.50. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a paratrăsnetelor din perimetrul celulelor de linie, cu considerarea stâlpului terminal al liniilor de 220 (400) kV

3.4.4. Protecţia racordurilor liniilor electrice aeriene În cazul staţiei de transformare Munteni, pe partea de 220 (400) kV a instalaţiilor, tre-buie asigurată protecţia racordurilor LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI, de la stâlpul terminal, dublu circuit, la primul cadru al celulelor de linie. Zona de protecţie a con-


ductoarelor active ale acestor racorduri este creată de un sistem complex de paratrăsnete ver-ticale şi orizontale, aşa cum s-a arătat în § 2.2.3.3. Astfel, acest sistem este format din stâlpul terminal, dublu circuit, al LEA 220 (400) kV Gutinaş şi FAI, de tip ICn 400 123 – 5S.B, notat cu St7 în figura 1.25 şi în planul din Anexa 1, tronsoanele metalice cu înălţimea de 5 m (vârfare) montate pe cadrul din aliniamentul P al celor două celule de linie, la intersecţia cu aliniamentele 16, 17 şi respectiv 18, şi cele trei conductoare metalice care sunt legate pe vâr-ful stâlpului şi la partea superioară a tronsoanelor metalice menţionate. Vederea tridimensională ale zonei de protecţie respective este dată în figura 3.51, pen-tru curentul de protecţie de 16,53 kA, obţinut prin simulare pentru această zonă a circuitelor primare ale staţiei de transformare de 220 (400) kV.

Sfera fictivă pentru o intensitate

It = 16,53 kA St7

PO04


Fig. 3.51. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a racordului liniilor electrice 220 (400) kV Aşa cum rezultă din reprezentarea grafică, protecţia racordurilor LEA 220 (400) kV Gutinaş şi FAI este perfect asigurată, mai ales ca rezultat al prezenţei paratrăsnetelor orizon-tale PO02, PO03 şi PO04, foarte eficiente în protecţia conductoarelor active ale racordurilor.

PB02

PO02 PO03

PB03



3.4.5. Protecţia construcţiilor de pe teritoriul instalaţiilor de 220 (400) kV Aşa cum s-a arătat în § 2.2.2.5, în zona instalaţiilor de 220 (400) kV ale staţiei de transformare Munteni se pune problema protejării următoarelor construcţiilor: cele două cabine de relee, construcţii amplasate între aliniamentele R şi S, la intersecţia

cu aliniamentele 15 şi respectiv 17; magazia metalică, amplasată aproximativ în careul generat de intersecţia aliniamentelor U

şi H cu aliniamentele 17 şi 18; clădirea birouri PAR, amplasată la limita nord-vestică a perimetrului staţiei de transfor-

mare, în afara sistemului de cadre ale acesteia, aproximativ între aliniamentele I şi J, la intersecţie cu aliniamentul 18;

containerele metalice de depozitare – magazii SMART, situate aproape de ultimul cadru al podului de bare de 110 kV, între aliniamentele 16 şi 17, aproximativ la intersecţie cu aliniamentele I şi J;

platforma exterioară pentru aparataj, amenajare aflată în vecinătatea magaziei metalice.

Cabinele de relee din instalaţiile de 220 (400) kV ale staţiei de transformare au urmă-toarele dimensiuni: lungimea = 7,90 m; lăţimea = 3,05 m; înălţimea maximă = 3,43 m. Ele sunt protejate prin intermediul următorului sistem de paratrăsnete: PB04, PB05 şi PB06 – paratrăsnete instalate pe cadrele din aliniamentul R; PB07, PB08, şi PB09 – paratrăsnete instalate pe cadrele din aliniamentul S. Magazia metalică se află aproximativ în careul generat de aliniamentele U, H, 17 şi 18 şi are următoarele dimensiuni: lungimea = 13,80 m; lăţimea = 9,80 m; înălţimea maximă = 6,65 m. Acest spaţiu de depozitare exterior, acoperit, intră în zona de protecţie a paratrăsne-telor învecinate, din aliniamentele U şi H, adică PB12 şi respectiv PB14, dar nu trebuie negli-jat faptul că această construcţie metalică, bine legată la pământ, este ea însăşi un paratrăsnet.

Aşa cum rezultă din tabelul 3.5, în planul de analiză corespunzător înălţimii maxime a cabinelor de relee, hx = 3,43 m, nu există defect de ecran. Protecţia este realizată cu rezervă foarte mare, ea fiind explicit realizată pentru elemente active aflate la înălţimea de 25,0 m sau de 16,5 m. Cea mai mică rezervă a zonei de protecţie este dată de către grupul de paratrăsnete PB04-PB05-PB07-PB08, aceasta fiind de 24,44 m. Grupul de paratrăsnete alăturat PB05-PB06-PB08-PB09, are aceeaşi dispunere geometrică ca şi grupul precedent, dar asigură o re-zervă de protecţie puţin mai mare, ca efect al valorii mai mari a curentului de protecţie al instalaţiilor din perimetrul respectiv. Rezultă, deci, că ambele cabine de relee de 220 kV au o protecţie foarte sigură, concluzie pe deplin confirmată şi de reprezentările tridimensionale ale zonelor de protecţie, date în figurile 3.46, 3.49 şi 3.50, ca şi de reprezentările grafice ale secţiunilor transversale prin zonele de protecţie, date în figurile 3.47 şi respectiv 3.48. De altfel, concluzia referitoare la protecţia foarte sigură a cabinelor de relee este subliniată şi de reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin zona de protecţie, dată în figura 3.52.


Zona de protecţie

prin metoda electrogeometrică


Zona de protecţie prin metoda normată

în NTE 001/03/00

Fig. 3.52. Secţiune prin zona de protecţie a cabinelor de relee ale instalaţiilor de 220(400) kV din staţia Munteni Aşa cum se poate observa din figura 3.52, secţiunile prin zonele de protecţie obţinute prin cele două metode sunt diferite, aria secţiunii prin zona de protecţie obţinută prin metoda normată în NTE 001/03/00 fiind mai mare decât aceea rezultată prin secţionarea zonei de protecţie obţinute prin metoda electrogeometrică, chiar dacă curentul de protecţie al zonei este destul de mare. Raportul dintre dimensiunile razelor cercurilor secţiunii este de 0,814.


Modul în care este asigurată protecţia magaziei metalice, inclusiv în spaţiile cuprinse între paratrăsnete, în planul de analiză hx = 6,65 m, este reflectat de rezultatele din tabelul 3.5. Se poate, astfel, observa că grupul de paratrăsnete PB11-PB12-PB14 asigură o protecţie foarte bună pentru magazia metalică din staţia de transformare. Mai mult, este de remarcat faptul că această protecţie bună se păstrează chiar şi în condiţiile în care calculul dimensiunilor caracte-ristice ar fi făcut la curentul de protecţie de 9,5 kA, specific realizării unei protecţii normale, de tip III, şi nu la curentul de protecţie al instalaţiilor din zonă, care este de 16,53 kA. Astfel, la reducerea curentului de la 16,53, la 9,50 kA, înălţimea minimă a zonei de protecţie se re-duce cu 9,23 %, devenind egală cu 25,47 m, mult mai mare decât a magaziei de protejat. Raza zonei de protecţie se reduce cu 30,45 %. Reprezentarea secţiunii transversale prin zona de protecţie a magaziei metalice este dată în figura 3.53.

Fig. 3.53. Secţiune prin zona de protecţie a magaziei metalice din staţia Munteni, în planul hx = 6,65 m Aşa cum se rezultă şi din figura 3.53, magazia metalică intră, integral, în zona de protecţie a paratrăsnetului PB12 şi a paratrăsnetului PB14, iar cele două containere metalice, magazie SMART, intră, de asemenea, complet, în zona de protecţie a paratrăsnetului PB14. În acelaşi timp, nu pot fi trase aceleaşi concluzii privind protecţia clădirii de birouri PAR. În acest fel, concluziile sunt, practic, identice cu acelea rezultate în cazul aplicării metodei mo-delelor de laborator, normată în NTE 001/03/00.



În plus, zona de protecţie rezultată prin metoda electrogeometrică are dimensiuni mai mici decât aceea rezultată prin metoda normată şi, în consecinţă, protecţia clădirii de birouri nu se realizează decât în mică măsură, către baza acesteia. Această concluzie este evidenţiată de reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie, dată în figura 3.54.

Sfera fictivă calculată la curentul

It = 16,53 kA

PB12


Fig. 3.54. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie din perimetru spaţiilor de depozitare interioare şi exterioare şi a clădirii birouri PAR, din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV

În cea ce priveşte platforma exterioară pentru aparataj dezafectat, aşa cum rezultă din figurile 3.53 şi 3.54, orice echipament depozitat pe platforma exterioară şi având înălţimea mai mică de 5,0 m intră în zona de protecţie a paratrăsnetelor PB12 şi/sau PB14, fiind, astfel protejate împotriva loviturilor directe de trăsnet. În mod evident, protecţia adecvată pentru echipamentele mai înalte se obţine prin depozitarea lor mai aproape de magazia metalică, de-cât mai aproape de limita nordică, dinspre clădirea de birouri PAR, a platformei exterioare de depozitare a echipamentului dezafectat.

PB11


PB14


3.4.6. Protecţia la nivelul căilor de acces Aşa cum rezultă din construcţiile grafice ale secţiunilor transversale prin zonele de protecţie, date în figurile 3.47, 3.48, 3.52 şi 3.53, cât şi din reprezentările tridimensionale ale zonelor de protecţie ale staţiei de 220 (400) kV şi ale stâlpului terminal al LEA 220 (400) kV Gutinaş şi FAI, date în figurile 3.46, 3.49, 3.50, 3.51 şi 3.54, circuitele primare ale instalaţiilor de 220 (400) kV sunt protejate, în toate planurile de analiză considerate, la fel ca şi construc-ţiile din perimetrul acestor instalaţii, mai puţin clădirea birouri PAR, care iese în afara zonei de protecţie a sistemului de paratrăsnete. În aceste condiţii, este de aşteptat ca protecţia la nivelul căilor de acces în instalaţiile de 220 (400) kV şi în vecinătatea acestora, în planul de analiză hx = 3 m, să fie realizată fără defect de ecran. Reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie rezultă de forma celei prezentate în figura 3.55. PB03 St7


PB01

PB02

PB04

Antena

PB10

PB12 PB07

PB13 PA29


Fig. 3.55. Reprezentare tridimensională a zonei de protecţie a instalaţiilor de 220(400) kV


Dacă se consideră situaţia cea mai defavorabilă, în care pentru grupul de paratrăsnete PA28-PA29-PB13-PA14 se ia curentul de protecţie al podului de bare, de 7,14 kA, atunci rezerva de realizare a protecţie, în acea zonă, ar fi cea minimă şi egală cu 14,18 m, oricum mult peste o valoare considerată ca minim acceptabilă. În rest, rezerva de protecţie este mai mult decât semnificativă, în mod natural, ea variind între 24,87 m şi 26,30 m. Secţiunea transversală prin zona de protecţie a instalaţiilor de 400 kV, în planul de analiză hx = 3 m este dată în figura 3.56.

Zona de protecţie obţinută prin

metoda electrogeometrică


Zona de protecţie obţinută prin

metoda normată în NTE 001/03/00

Fig. 3.56. Secţiune transversală prin zona de protecţie a instalaţiilor de 220(400) kV, în planul hx = 3 m



Pentru a efectua o analiză mai detaliată a protecţiei căilor de acces, în trasarea secţiunii transversale din figura 3.56 s-au luat în considerare paratrăsnetele din aliniamentul 13, al instalaţiilor de 110 kV, şi ale cordonului de bare, în acest fel putând fi trase concluziile finale şi asupra modului în care este realizată protecţia la nivelul căii principale de acces în staţia de transformare. Ca şi pentru celelalte secţiuni, analizate în alte planuri orizontale situate la diferite înălţimi, şi în acest caz secţiunea zonei de protecţie obţinute prin metoda electrogeometrică are suprafaţă mai mică decât aceea obţinută prin metoda normată în NTE 001/03/00, dife-renţele cele mai semnificative regăsindu-se în zonele paratrăsnetelor foarte înalte, cel mai bun exemplu fiind acela al stâlpului dublu circuit al liniilor electrice aeriene LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI. Ca şi în cazul aplicării metodei modelelor de laborator, normată în NTE 001/03/00, şi în cazul aplicării metodei electrogeometrice se ajunge la concluzia că toate căile de acces sunt perfect protejate.

Planul cu reprezentarea secţiunilor transversale este dat în Anexa 3 şi cel cu re-prezentarea tridimensională a zonei de protecţie a întregii staţii este dat în Anexa 4.



4. CONCLUZII ŞI RECOMANDĂRI

În acest capitol, este prezentată, în manieră comparativă, sinteza aplicării metodei mo-delelor de laborator, normată în NTE 001/03/00, şi a metodei electrogeometrice sistemului de paratrăsnete al staţiei de transformare 220/110/20 kV Munteni. Se face referire la sistemul de paratrăsnete existent actualmente în staţia de transformare. Abordarea este în conformitate cu contractul de prestări servicii având numărul de înregistrare 429/16.05.2013.

4.1. Protecţia instalaţiilor de 110 kV

4.1.1. Planul de analiză hx = 8,0 m

În acest plan de analiză interesează modul de realizare a protecţiei celor două sisteme de bare colectoare de 110 kV, protecţia cordoanelor de bare de 110 kV urmând a fi prezentată în paragraful § 4.1.3.

În cazul aplicării metodei normate în NTE 001/03/00, aşa cum rezultă din tabelele 2.1 şi 2.2, din secţiunile prin zona de protecţie prezentate în figura 2.12 şi în planul din Anexa 2, precum şi din reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie, redată în figura 2.13, pro-tecţia sistemelor de bare este asigurată, chiar cu rezervă substanţială, rezerva în raport cu pla-nul de analiză fiind de 5,6 m, în fiecare dintre dreptunghiurile generate de urmele în plan ale paratrăsnetelor din vecinătatea sistemelor de bare. Rezerva de protecţie, la nivelul de suspen-dare al barelor de 110 kV, nu este exagerat de mare, deoarece în interiorul zonei protejate de către sistemul de paratrăsnete considerat se află şi legături flexibile instalate la înălţimea de 11,6 m, aşa cum este cazul celor din celula de cuplă transversală şi din celula de cuplă longo-transversală, între aliniamentele 9 şi 10, şi între respectiv între aliniamentele 11 şi 12.

În cazul aplicării metodei electrogeometrice, aşa cum rezultă din tabelul 3.4, din repre-zentările grafice ale secţiunilor prin zona de protecţie a sistemelor de bare, date în figura 3.26 şi în planul din Anexa 3, şi din reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie, dată în figura 3.27, protecţia este asigurată fără defect de ecran, înălţimea minimă a zonei de protecţie fiind de 12,37 m şi se înregistrează în cele patru paratrăsnete care formează sistemul PA07-PA08-PA14-PA15.

Dacă nu se ia în considerare prezenţa paratrăsnetelor PA11 şi PA12, în zona celulelor de cuplă transversală şi respectiv de cuplă longo-transversală, rezerva de protecţie este mai mică decât aceea rezultată prin metoda clasică, iar înălţimea cea mai mică a zonei de protec-ţie, de 11,98 m, este determinată de grupul de paratrăsnete PA09-PA10-PA16-PA17, la o va-



loare a curentului de protecţie de 6,45 kA. Dacă se iau în considerare şi paratrăsnetele anterior menţionate, creşte semnificativ înălţimea minimă a zonei de protecţie din dreptul celor două celule, aceasta atingând valoarea de 13,86 m, deci cu o rezervă de protecţie a barelor de 5,86 m. În aceste condiţii, înălţimea minimă a zonei de protecţie din perimetrul de instalare a barelor se obţine între paratrăsnetele PA07-PA08-PA14-PA15, valoarea acesteia, anterior menţionată, fiind de 12,37 m, deci cu o rezervă de 4,37 m pentru protecţia barelor.

Înălţimea minimă a zonei de protecţie laterale este, de asemenea, mai mare de 8,0 m, valoarea minimă a acestui parametru fiind de 11,97 m, determinată de grupurile de câte două paratrăsnete adiacente mai îndepărtate, aşa cum sunt paratrăsnetele din aliniamentele C şi G.

Aplicarea metodei modelelor de laborator, normate în NTE 001/03/00, ca şi aplicarea metodei electrogeometrice paratrăsnetelor destinate protecţiei sistemelor de bare arată că nu este necesară prezenţa paratrăsnetelor PA11 şi PA12, din aliniamentul E. Concluzia, totuşi, nu poate fi trasă decât după analiza efectuată în planul hx = 11,6 m, deoarece în vecinătatea acestor paratrăsnete există supratraversările din celulele de cuplă transversală şi respectiv de cuplă longo-transversală.


În planul de analiză situat la înălţimea de 11,6 m, se află multe elemente potenţial expuse la lovituri directe de trăsnet. Astfel, practic în toate celulele de linie există câte o supratraversare cu conductoare flexibile, situată în acest plan de analiză. De asemenea, în acest plan de analiză sunt suspendate şi alte elemente conductoare, de maximă importanţă, aşa cum sunt supratraversările din celula de cuplă transversală şi din celula de cuplă longo-transversală, dar şi supratraversarea care realizează conexiunea dintre conductoarele podului de bare şi circuitele primare ale instalaţiilor de 110 kV, situate între aliniamentele 12 şi 13.

Prezenţa stâlpilor terminali ai liniilor de 110 kV în imediata vecinătatea a circuitelor primare ale staţiei de transformare, unul dintre stâlpi fiind situat chiar pe teritoriul staţiei de transformare, impune luarea acestora în considerare, atunci când se trasează zona de protecţie a sistemului de paratrăsnete şi secţiunile transversale prin aceasta. În consecinţă, nu este nece-sar de a fi efectuate calcule ale dimensiunilor zonei de protecţie şi în condiţiile neglijării pre-zenţei celor şase stâlpi terminali ai liniilor electrice aeriene de 110 kV din staţia Munteni. În cazul metodei normate în NTE 001/03/00, aşa cum rezultă din tabelele 2.3 şi 2.4, ca şi din secţiunea prin zona de protecţie, prezentată în figura 2.15, protecţia este asigurată fără defect de ecran. Aceeaşi concluzie rezultă şi din analiza reprezentării tridimensionale a zonei de protecţie, aşa cum rezultă din reprezentarea grafică dată în figura 2.16. Înălţimea minimă a zonei de protecţie a grupurilor de patru paratrăsnete PA06-PA07-PA13-PA14 şi PA07-PA08-PA14-PA15 este de 1,81 m, la fel ca şi pentru grupurile de paratrăsnete PA08-PA09-PA15-PA16 şi respectiv PA09-PA10-PA16-PA17, la ultimele două grupuri numai dacă se neglijează paratrăsnetele PA11, de la intersecţia aliniamentului E cu aliniamentul 9, şi respectiv PA12, de la intersecţia aliniamentului E cu aliniamentul 12. Concluzia este că cele două paratrăsnete



menţionate au rol de creştere a rezervei de asigurare a protecţiei supratraversărilor din celula de cuplă transversală şi din aceea de cuplă longo-transversală.

O rezervă mai mică a zonei de protecţie, de numai 1,11 m, se observă între paratrăs-netele PA14-PA15-PA19-PA20, iar în cazul grupului de paratrăsnete PA19-PA20-PA23-PA25, pare chiar să existe un defect de ecran cu profunzimea de aproximativ 1,0 m. Nu tre-buie, însă neglijat faptul că în zona grupurilor de paratrăsnete menţionate nu sunt elemente suspendate la înălţimea de 11,6 m, ci numai echipamentele din celulele de transformator, a căror înălţime de montaj nu depăşeşte 8 m, deci rezerva minimă în întreg planul de analiză este de 1,81 m.

În cazul aplicării metodei electrogeometrice, aşa cum rezultă din tabelul 3.4, din sec-ţiunea transversală reprezentată în figura 3.29 şi în planul din Anexa 3, precum şi din repre-zentarea tridimensională a zonei de protecţie a instalaţiilor de 110 kV, redată în figurile 3.28, 3.31 şi în Anexa 4, protecţia supratraversărilor din celulele de linie, de cuplă transversală, de cuplă longo-transversală şi din celula AT 200 MVA este asigurată fără defect de ecran. În conformitate cu dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie, date în tabelul 3.4, în restului instalaţiilor de 110 kV protecţia este asigurată cu rezervă corespunzătoare, rezervă care are valoarea minimă de 2,05 m, în dreptul celulelor LEA 110 kV Huşi şi LEA 110 kV Vutcani-Huşi, în careul determinat de intersecţia aliniamentelor C şi G, cu aliniamentele 1 şi 4, şi poate atinge nivelul de 6,67 m în vecinătatea riglelor de susţinere a racordurilor aceloraşi linii electrice aeriene, în aliniamentul B, la intersecţia acestuia cu aliniamentele 1 şi 3.

În zona de instalare a supratraversărilor din celulele de cuplă transversală şi cuplă longo-transversală, densitatea mare de instalare a paratrăsnetelor face ca şi rezerva de asigura-re a protecţiei să fie pe deplin acceptabilă, astfel pentru grupul de paratrăsnete PA08-PA09-PA11-PA15-PA16 rezerva este de 4,0 m, iar pentru grupul de paratrăsnete PA09-PA10-PA12-PA16-PA17 rezerva de asigurare a protecţiei este de aproximativ 5,0 m.

Dacă nu ar exista paratrăsnetele PA11 şi PA12, din aliniamentul E, rezerva de protec-ţie a supratraversărilor din cele două celule de cuplă ar rămâne de numai 0,38 m, faţă de 1,81 cât a rezultat prin aplicarea metodei normate în NTE 001/03/00. În consecinţă, datorită rezer-vei mici în asigurare a protecţiei, cele două paratrăsnete trebuie să rămână la locul lor de instalare, altfel, o micşorare a valorii curenţilor de protecţie, rezultată din modificarea tempo-rară a schemei operative sau din modificarea performanţelor descărcătoarelor, ar putea con-duce la apariţia unui mic defect de ecran.

La intersecţia aliniamentelor G şi I cu aliniamentele 12 şi 13, protecţia supratraversă-rilor către cordonul de bare este asigurată printr-o densitate corespunzătoare de instalare a paratrăsnetelor, chiar dacă intensitatea curentului de protecţie este relativ mică. La valoarea intensităţii curentului de protecţie de 6,25 kA, rezerva de protecţie de 5,67 m este pe deplin acceptabilă, pentru instalaţiile dintre paratrăsnetele PA17-PA21-PA22.

Dacă se face o analiză comparativă asupra secţiunilor transversale prin zonele de pro-tecţie obţinute prin cele două metode, se observă că secţiunea zonei de protecţie obţinută prin metoda normată în NTE 001/03/00 are o suprafaţă mai mare decât aceea rezultată prin metoda electrogeometrică. Diferenţa între cele două contururi nu este majoră în zona aliniamentelor



extreme ale sistemelor de bare, aliniamentele 1 şi respectiv 13, chiar foarte mică în vecină-tatea aliniamentului 1 şi doar cu puţin mai mare în aliniamentul 13. Această diferenţă devine, însă, cu totul semnificativă în zona paratrăsnetelor înalte, aşa cum sunt stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene şi stâlpul antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare. Acest fapt se poate explica prin valorile obţinute pentru curenţii de protecţie, valori pentru care o porţiune relativ mare din partea superioară a paratrăsnetelor înalte îşi pierde din eficienţă. Practic, pentru toţi stâlpii terminali ai liniilor electrice aeriene de 110 kV din staţia de trans-formare Munteni, tijele de paratrăsnet de pe vârful lor au o eficienţă redusă în crearea unei zone de protecţie, singurul lor rol fiind acela al eventualei ameliorări a protecţiei conduc-toarelor active ale racordurilor liniilor electrice aeriene. Raza zonei de protecţie a stâlpilor devine de doar 42 % din dimensiunea rezultată prin aplicarea metodei normate.

Indiferent de metoda aplicată, trebuie subliniat rolul major pe care îl are paratrăsnetul PA25, situat la intersecţia aliniamentului K cu panoul dintre aliniamentele 9 şi 10, pentru protecţia transformatorului Trafo 1 şi a unei părţi din echipamentele celulei de transformator. Absenţa paratrăsnetului PA25 ar lăsa transformatorul din celula Trafo1 în afara oricărei zonei de protecţie, complet expus unor lovituri directe de trăsnet. O asemenea situaţie nu poate fi acceptată, deci trebuie acordată o atenţie deosebită integrităţii paratrăsnetului şi legăturii la pământ a acestuia.

4.1.3. Cordoanele de bare 110 kV

Între autotransformatorul de 200 MVA şi instalaţiile de 110 kV din staţia Munteni, conexiunea se realizează prin intermediul unui cordon de legături flexibile montate între aliniamentele 12 şi 16, şi de la aliniamentul G, până la aliniamentul J. Înălţimea de suspendare este constantă, pe întreaga deschidere a cordonului de bare, înălţimea maximă fiind de 11,6 m. În cazul aplicării metodei normate în NTE 001/03/00 sistemului de paratrăsnete des-tinat protecţiei cordoanelor de bare, se observă că protecţia este pe deplin asigurată, în întreg planul de analiză hx = 11,6 m. Această concluzie este susţinută de datele prezentate în tabele 2.5 şi 2.6, de dimensiunile secţiunii transversale prin zona de protecţie, redată în figura 2.19 şi în planul din Anexa 2, precum şi pe reprezentarea grafică tridimensională a zonei de protecţie, redată în figura 2.18 şi în figura 2.20. Înălţimea minimă a zonei de protecţie a podului de bare se înregistrează, în mod natural, între paratrăsnetele PA22, PB27, PA28 şi PB13, acestea fiind situate la cea mai mare distanţă între ele, de-a lungul aliniamentului H şi respectiv J. Dacă se face ipoteza simplificatoare că şi paratrăsnetul PB13 are înălţimea totală de 19,6 m, la fel ca şi celelalte, atunci înălţimea minimă a zonei de protecţie a podului de bare este de 13,02 m, rezultând o rezervă a înălţimii zonei de protecţie de 1,42 m.

În cazul metodei electrogeometrice, aşa cum rezultă din tabelul 3.4, din reprezentările grafice ale secţiunilor prin zona de protecţie, date în figura 3.32 şi în planul din Anexa 3, şi din reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie, dată în figura 3.33 şi în figura 3.34, precum şi în planul din Anexa 4, protecţia este asigurată fără defect de ecran. Trebuie făcută



observaţia că în cazul protecţiei podului de bare, chiar în condiţiile unei valori relativ mari a curentului de protecţie pentru acest gen de legături flexibile, de 7,14 kA, luarea în considerare numai a paratrăsnetelor destinate protecţiei directe a acestei legături (PA22, PA27, PA28 şi PB13) conduce la existenţa unui mic defect de ecran. Acest potenţial deficit de protecţie nu poate să apară decât în condiţiile neglijării stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare, în zona de la intersecţia aliniamentului H cu aliniamentul 14, pe faza montată la extremitatea sudică (dinspre aliniamentul H) a podului de bare. Aşa cum rezultă din tabelul 3.4 şi din reprezentarea grafică dată în figura 3.34, prezenţa stâlpului antenei face ca defectul de ecran să dispară, înălţimea minimă a zonei de protecţie devenind de 12,41 m, rezerva minimă în asigurarea protecţiei fiind, astfel, de 0,8 m. Această rezervă a înălţimii minime de protecţie atinge şi chiar depăşeşte 6,8 m în vecinătatea paratrăsnetelor montate pe cadrul autotransformatorului AT 200 MVA (PB13 şi PB14), precum şi la începutul podului de bare, unde chiar dacă intensitatea curentului de protecţie este relativ mică, densitatea de instalare a paratrăsnetelor este mare: cinci paratrăsnete - PA16, PA17, PA21, PA22, PA27 – pe o supra-faţă de 550 m2, perimetrul figurii geometrice determinate de urmele în plan ale paratrăsnetelor având lungimea de 109,9 m.

Zona de protecţie obţinută prin metoda electrogeometrică are, pe toată lungimea sa, o lăţime mai mică decât zona de protecţie care a rezultat prin aplicarea metodei normate în NTE 001/03/00. Rezultă, deci, că prin aplicarea metodei electrogeometrice se obţine, în acest caz, o rezervă de protecţie mai redusă decât prin aplicarea metodei clasice. Cea mai mare diferenţă se observă în vecinătatea paratrăsnetelor instalate pe cadrul autotransformatorului AT 200 MVA. În pus, pentru cazul protecţiei podului de bare, este esenţial să existe şi să fie integre toate paratrăsnetele sistemului. De exemplu, lipsa paratrăsnetului PA22 sau PB13 şi PB14, aflate la intersecţia aliniamentelor H cu 13 respectiv H cu 15 şi 16, face ca protecţia cordonu-lui de bare să nu mai fie asigurată, pe o lungime destul de mare, de-a lungul aliniamentului H, între aliniamentele 13 şi 15.

4.1.4. Racordurile liniilor electrice aeriene Protecţia racordurilor liniilor electrice aeriene de 110 kV la circuitele staţiei de trans-formare se realizează în manieră clasică, de către stâlpii terminali, pe vârfurile cărora se află instalate tije de paratrăsnet, şi paratrăsnetele adiacente, instalate pe cadrele prefabricate ale staţiei de 110 kV. Două racorduri de 110 kV sunt protejate prin legarea vizibilă a conductoru-lui de protecţie al liniei electrice aeriene la primul cadru al celulelor de linie, şi anume racordul LEA 110 kV Huşi şi al LEA 110 kV Vutcani-Huşi. În cazul aplicării metodei normate în NTE 001/03/00, protecţia este asigurată, fără risc de apariţie a defectelor de ecran, pentru absolut toate racordurile de 110 kV ale liniilor elec-trice aeriene. Concluzia este susţinută de datele din tabelele 2.7 şi 2.8, precum şi de reprezen-tările grafice ale zonelor de protecţie, redate în figurile 2.21, 2.22, 2.23 şi 2.24. La concluzii identice s-a ajuns şi în cazul utilizării metodei electrogeometrice pentru



calculul zonelor de protecţie ale racordurilor liniilor electrice aeriene de 110 kV. Modul pe deplin satisfăcător în care este realizată protecţia racordurilor LEA, rezultă din reprezentările tridimensionale ale zonelor de protecţie date în figurile 3.35, 3.36 şi 3.37.

4.2. Protecţia instalaţiilor de 220 (400) kV


În acest plan de analiză trebuie analizat modul de realizare a protecţiei a supratraver-sării din celula de cuplă transversală şi din celula AT 200 MVA, în careul generat de alinia-mentele P şi U, cu aliniamentele 14 şi 16. Aşa cum rezultă din tabelele 2.14 şi 2.15, precum şi din reprezentările secţiunilor prin zona de protecţie, date în figura 2.32 şi în planul din Anexa 2, ca şi din reprezentarea tridi-mensională a zonei de protecţie date în figura 2.33, aplicarea metodei normate în NTE 001/03/00 conduce la concluzia unei protecţii fără defect de ecran. Cea mai mică rezervă de protecţie o prezintă grupurile de paratrăsnete PB07-PB08-PB10-PB11, datorită densităţii mai mici de instalare a acestora, dreptunghiul determinat de urmele în plan ale paratrăsnetelor având cele mai mari dimensiuni. În acest perimetru, înălţimea minimă a zonei de protecţie este de 24,22 m, neexistând rezervă în realizarea protecţiei, ci un potenţial mic defect de ecran. Totuşi, această înălţime minimă rezultă chiar la intersecţia diagonalelor dreptunghiului generat de urmele în plan ale paratrăsnetelor PB07, PB08, PB10 şi PB11, chiar în această zonă aflându-se stâlpul de cadru de la intersecţia aliniamentelor T şi 15, stâlp care are înălţi-mea de 25 m, deci se poate considera că nu există, fizic, defect de ecran.

În cazul aplicării metodei electrogeometrice nu există defect de ecran, aşa cum rezultă din valorile dimensiunilor caracteristice date în tabelul 3.5, din reprezentarea grafică a sec-ţiunii transversale prin zona de protecţie, dată în figura 3.47 şi în planul din Anexa 3, precum şi din reprezentările tridimensionale ale zonelor de protecţie, date în figurile 3.46 şi 3.55, ca şi în planul din Anexa 4. Dimensiunile zonei de protecţie obţinute prin metoda electrogeome-trică sunt cu puţin mai mici decât cele obţinute prin metoda normată în NTE 001/03/00, chiar în condiţiile în care intensitatea curentului de protecţie este suficient de mare. Înălţimea mini-mă a zonei de protecţie este de 25,33 m, în zona determinată de urmele în plan ale paratrăsne-telor PB07, PB08, PB10 şi PB11, la o intensitate a curentului de protecţie de 15,87 kA, re-zerva în asigurarea protecţiei rezultând cu puţin mai mare decât în cazul metodei normate în NTE 001/03/00.

În concluzie, în planul de analiză hx = 25,0 m nu există defect de ecran, dar în condi-ţiile în care rezerva de asigurare a protecţiei este foarte mică. Pentru a evita producerea unor defecte de izolaţie, este obligatoriu să nu se înregistreze o reducere a curentului de protecţie specific zonei, reducere care se poate înregistra la scăderea performanţelor descărcătoarelor de supratensiune de pe partea de 220 kV. De asemenea, trebuie evitate schemele de funcţio-nare care pot conduce la căi de propagare mai lungi până la descărcătoare.




În acest plan de analiză trebuie analizat modul de realizare a protecţiei celor două sisteme de bare colectoare, la intersecţia aliniamentelor 14 şi 18 cu aliniamentele S şi U, şi a barei de transfer, la intersecţia aliniamentelor 14 şi 18 cu aliniamentele P şi R. Protecţia sis-temelor de bare colectoare este realizată de grupul de paratrăsnete, PB07, PB08, PB09, PB10, PB11 şi PB11, iar protecţia barei de transfer este asigurată de către grupul de paratrăsnete PB01, PB02, PB03, PB04, PB05 şi PB06.

Aplicarea metodei normate în NTE 001/03/00 conduce la concluzia unei protecţii, practic, fără defect de ecran, aşa cum rezultă din datele prezentate în tabelele 2.16 şi 2.17, din reprezentarea secţiunii transversale prin zona de protecţie, dată în figura 2.34 şi în planul din Anexa 2, precum şi din reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie, dată în figura 2.35. Cea mai mică rezervă în realizarea protecţiei, departe însă de a exista riscul apariţiei unui defect de ecran, o au grupurile de paratrăsnete PB07-PB08-PB11-PB10 şi respectiv PB08-PB09-PB12-PB11.

În cazul aplicării metodei electrogeometrice, aşa cum rezultă din datele furnizate în tabelul 3.5, din reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin zona de protecţie, dată în figura 3.48 şi în planul din Anexa 3, precum şi din reprezentările tridimensionale ale zonelor de protecţie, date în figurile 3.46, 3.50 şi 3.55, precum şi în planul din Anexa 4, nu există defect de ecran. Cea mai mică rezervă în realizarea protecţiei, departe însă de a exista riscul apariţiei unui defect de ecran, o are grupul de paratrăsnete PB07-PB08-PB10-PB11, aceasta fiind de 8,83 m, foarte apropiată de aceea a grupului de paratrăsnete PB08-PB09-PB11-PB12, aceasta fiind de 9,07 m. Ambele valori sunt mult peste limita de siguranţă, deci paratrăsnetele asigură o protecţie foarte bună. Rezerva maximă a zonei de protecţie este de 11,52 m şi corespunde grupului de paratrăsnete PB02-PB03-PB05-PB06, la curentul de protecţie de 16,53 kA. Dimensiunile zonei de protecţie sunt mai mici decât ale aceleia obţinute prin meto-da normată în NTE 001/03/00, în special în vecinătatea paratrăsnetelor mai înalte, aşa cum este stâlpul terminal al celor două linii de 220 (400) kV şi al tijelor instalate pe cadrele cu înălţimea de 25 m. În concluzie, în planul de analiză hx = 16,5 m nu există defect de ecran.

4.2.3. Planul de analiză hx = 11,6 m În acest plan, se verifică modul de realizare a protecţiei în cele două celule de linie: LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI. În careul generat de intersecţia alini-amentelor P şi T cu aliniamentele 16 şi 18 sunt instalate echipamentele aferente celor două celule de linie, cu legături rigide şi unele legături flexibile, aşa cum rezultă şi din vederile date în figura 1.10 şi în figura 1.24. Acest plan de analiză se află sub planul de analiză al protecţiei barelor, deci dacă nu a rezultat defect de ecran în planul hx = 16,5 m, nu va exista defect de ecran nici în planul de analiză hx = 11,6 m.



În cazul metodei normate în NTE 001/03/00, afirmaţia de mai sus este validată de datele furnizate în tabelele 2.18 şi 2.19, precum şi în reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie dată în figura 2.36. În cazul metodei electrogeometrice, afirmaţia este validată de valorile dimensiunilor caracteristice ale zonei de protecţie, date în tabelul 3.5, precum şi de reprezentările tridimensionale ale zonei de protecţie, date în figurile 3.49 şi 3.50. Validarea este şi una implicită, susţinută de dimensiunile caracteristice şi reprezentările secţiunilor prin zonele de protecţie date pentru planul de analiză hx = 25,0 m şi respectiv hx = 16,5 m.

4.2.4. Racordurile liniilor electrice aeriene

Soluţia de asigurare a protecţiei conductoarelor active ale racordurilor LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI, prin intermediul unor prelungiri ale conductoarelor de protecţie până la rigla de suspendare a conductoarelor active, este o soluţie foarte eficientă. Aşa cum rezultă din § 2.2.3.3, analiza efectuată pe baza metodei normate în NTE 001/03/00 conduce la concluzia unei foarte bune protecţii a racordurilor celor două linii electrice aeriene de 400 kV, aşa cum rezultă şi din reprezentarea tridimensională dată în figura 2.37. În cazul aplicării metodei electrogeometrice, aşa cum rezultă din reprezentarea grafică dată în figura 3.51, protecţia racordurilor LEA 220 (400) kV Gutinaş şi LEA 220 (400) kV FAI, la circuitele primare ale staţiei, este perfect asigurată, inclusiv ca rezultat al prezenţei paratrăsnetelor orizontale PO02 şi PO04, foarte eficiente în creşterea zonei de protecţie a unui sistem de paratrăsnete complex.

4.3. Protecţia clădirilor de pe teritoriul staţiei de transformare Analiza protecţiei clădirilor a fost realizată pe grupuri, funcţie de amplasarea acestora pe teritoriul staţiei de transformare. Astfel, se disting următoarele categorii: protecţia clădirilor şi instalaţiilor concentrate în vecinătatea căii principale de acces a sta-

ţiei de transformare, din această grupă făcând parte: clădirea corpului de comandă, clădi-rea corpului de conexiuni 20 kV, clădirea grupului electrogen, cabinele posturilor de transformare, cabina serviciului de pază şi elementele instalaţiei de tratare a neutrului;

protecţia clădirilor şi spaţiilor de depozitare din perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV, din această grupă făcând parte: magazia metalică, containerele magazii SMART, clădirea de birouri PAR şi platforma exterioară de depozitare aparataj dezafectat;

protecţia cabinelor de relee ale instalaţiilor de 110 kV şi respectiv de 220 kV; protecţia căilor de acces.

4.3.1. Protecţia clădirilor concentrate în vecinătatea căii principale de acces

Clădirea corpului de comandă este protejată, în mod direct, de către paratrăsnete verti-cale ale instalaţiilor de 110 kV, în aliniamentele 12 şi 13, şi anume PA10, PA12 şi PA17, de



către două paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 220 (400) kV, aflate în aliniamentul 14, şi anume PB07 şi PB10, de stâlpul înalt al antenei de radiocomunicaţii, situat în imediata veci-nătate a clădirii corpului de comandă, către latura sa nordică, dar şi de acoperişul metalic legat la pământ, ca şi paratrăsnet orizontal, aşa cum rezultă din imaginea redată în figura 1.26.

Clădirea corpului de conexiuni 20 kV este protejată, în mod direct, de către paratrăsne-te verticale ale instalaţiilor de 110 kV, în aliniamentele 13 şi 15, şi anume PA17, PA22, PA27 şi PA28, de către două paratrăsnete verticale ale instalaţiilor de 220 (400) kV, aflate în alinia-mentele 14 şi 15, şi anume PB10 şi PB13, de stâlpul înalt al antenei de radiocomunicaţii situat în imediata vecinătate a clădirii corpului de conexiuni, către latura sa estică.

Clădirea destinată grupului electrogen este protejată, în mod direct, de către paratrăs-netul instalaţiilor de 110 kV situat la intersecţia aliniamentelor J şi 15, şi anume PA27. Cabina serviciului de pază are înălţimea maximă de 3 şi este situată foarte aproape de aceea a clădirii mai înalte a grupului electrogen, iar cabinele posturilor de transformare sunt situate foarte aproape de clădirea mai înaltă a corpului de conexiuni 20 kV, motiv pentru care protecţia acestor clădiri nu trebuie abordată separat.

Instalaţiile de tratare a neutrului reţelei de medie tensiune se află într-o zonă cu densi-tate mare de instalare a unor paratrăsnete (PA17, PA22, PA27, stâlpul antenei de radiocomu-nicaţii a staţiei de transformare) şi sub podul de bare de 110 kV, astfel încât asigurarea protec-ţiei acestor echipamente de tratare a neutrului este foarte sigură. Analiza efectuată asupra protecţiei acestui grup de clădiri şi instalaţii împotriva lovitu-rilor directe de trăsnet prin metoda normată în NTE 001/03/00 a condus la concluzia unei protecţiei complete, fără defect de ecran. Această concluzie este susţinută de datele din tabelele 2.9 şi 2.10, de reprezentarea secţiunii transversale prin zona de protecţie, dată în figura 2.25 şi în planul din Anexa 2, precum şi de reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie, dată în figura 2.26. Protecţia este asigurată cu suficient de mare rezervă, chiar în condiţiile în care s-a trasat conturul secţiunii transversale prin zona de protecţie numai pentru clădirea cu cea mai mare înălţime, hx = 5,5 m. Această rezervă mare a zonei de protecţie a clădirilor se datorează apropiatei vecinătăţi a paratrăsnetelor din instalaţiile de 220 (400) kV şi, în oarecare măsură şi stâlpului antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare, înălţimile cestora fiind definitorii în crearea unei rezerve mari a zonei de protecţie analizate.

În cazul metodei electrogeometrice, în conformitate cu datele din tabelul 3.4, dacă pentru protecţia acestei construcţii se ia în considerare valoarea minimă a curentului de pro-tecţie al instalaţiilor celor mai apropiate, rezultă protecţia completă a tuturor corpurilor de clădire anterior menţionate. Din figura 3.38 rezultă o mică zonă descoperită la nivelul cabinei serviciului de pază. Aceasta nu trebuie, însă , considerată ca fiind un defect de ecran, deoarece înălţimea acestui corp de clădire este mai mică decât aceea a clădirii corpului de comandă, înălţime pentru care este trasată secţiunea din figura 3.38. În sprijinul acestei concluzii este dată şi construcţia grafică din figura 3.44, unde se poate observa că protecţia cabinei servi-ciului de pază este completă.

Dacă pentru analiza protecţiei clădirii corpului de comandă se aplică metoda descrisă în normativul I20-2000, considerând un nivel de protecţie normal, de tip III, rezultă dimen-



siuni mai mari ale zonei de protecţie, înălţimea minimă a zonei de protecţie devenind de 12,76 m, rezerva minimă în asigurarea protecţiei rezultând de 7,26 m, mai mult decât satisfăcătoare.

În concluzie, aşa cum rezultă din reprezentarea grafică a secţiunii transversale prin zona de protecţie, dată în figura 3.40, indiferent care ar fi valoarea aleasă a intensităţii curentului de protecţie, cea dată de instalaţiile învecinate sau cea corespunzătoare normativului I20-2000 sau a normativului I7-2011, zona de protecţie a clădirilor concentrate în vecinătatea căii de acces este perfect asigurată, concluzie susţinută şi prin reprezentarea tridimensională a zonelor de protecţie, dată în figura 3.39.

Indiferent de valoarea curentului, însă, dimensiunea secţiunii transversale a zonei de protecţie este mai mică decât aceea obţinută prin aplicarea metodologiei date în normativul NTE 001/03/00, diferenţele fiind cu atât mai mari cu cât şi înălţimea paratrăsnetului, care cre-ază o anumită zonă de protecţie, este mai mare.

4.3.2. Protecţia clădirii şi spaţiilor de depozitare din perimetrul instalaţiilor de 220 kV În perimetrul instalaţiilor de 220 (400) kV sunt puţine construcţii şi spaţii de depozi-tare de protejat, şi anume: magazia metalică, containerele metalice magazii SMART, clădirea de birouri PAR şi platforma exterioară de depozitare aparataj dezafectat. Analiza efectuată prin metoda normată în NTE 001/03/00 conduce la concluzia protecţiei complete a magaziei metalice, aşa cum rezultă din tabelele 2.22 şi 2.23, precum şi din reprezentarea secţiunii transversale prin zona de protecţie, dată în figura 2.39. Magazia metalică intră complet în zona de protecţie a paratrăsnetului PB12, iar cele două containere metalice magazii SMART intră complet în zona de protecţie a paratrăsnetului PB14, în acest plan de analiză zona de protecţie a paratrăsnetului mai mic, PA29, intrând integral în zona de protecţie a paratrăsnetului învecinat, mai înalt, PB14. Nu pot fi trase, însă, aceleaşi concluzii pentru clădirea de birouri PAR. Astfel, se constată că în planul de analiză corespunzător înălţimii la coamă a acestei clădiri, hx = 5,23 m, chiar dacă se manifestă şi o mică influenţă a prezenţei paratrăsnetului PA 29, situat la intersecţia aliniamentelor J şi 16, doar o foarte mică porţiune a clădirii intră în zona de protecţie a paratrăsnetelor verticale ale staţiei de transfor-mare. Rămâne ca această clădire să fie protejată doar de propriul paratrăsnet orizontal. Aceste concluzii sunt subliniate de reprezentarea tridimensională a zonei de protecţie generate de grupul de paratrăsnete PB11, PB12, PB14 şi PA29, dată în figura 2.40. În ceea ce priveşte platforma exterioară pentru depozitare aparataj, orice echipament depozitat pe aceasta şi având înălţimea mai mică de 5,50 m intră în zona de protecţie a paratrăsnetelor PB12 şi/sau PB14, fiind, astfel protejate împotriva loviturilor directe de trăsnet, aşa cum rezultă şi din re-prezentările grafice date în figurile 2.39 şi 2.40

În cazul metodei electrogeometrice, modul în care este asigurată protecţia magaziei metalice, inclusiv în spaţiile cuprinse între paratrăsnete, este reflectat de rezultatele din tabelul 3.5. Grupul de paratrăsnete PB11-PB12-PB14 asigură o protecţie foarte bună pentru magazia metalică din staţia de transformare. Mai mult, este de remarcat faptul că această protecţie bu-



nă se păstrează chiar şi în condiţiile în care calculul dimensiunilor caracteristice a fost făcut la curentul de protecţie de 9,5 kA, specific realizării unei protecţii normale, de tip III, şi nu la curentul de protecţie al instalaţiilor din zonă, care este de 16,53 kA. La reducerea curentului de la 16,53, la 9,50 kA, înălţimea minimă a zonei de protecţie se reduce cu 9,23 %, devenind egală cu 25,47 m, mult mai mare decât a magaziei de protejat. Aceleaşi concluzii sunt valabile şi în cazul containerelor metalice magazii SMART. În ceea ce priveşte clădirea de birouri PAR, concluziile sunt identice cu acelea subliniate în cazul aplicării metodei normate în NTE 001/03/00 şi sunt susţinute de reprezentarea grafică a secţiunii prin zona de protecţie, dată în figura 3.53 şi în planul din Anexa 3, precum şi de reprezentările tridimensionale ale zonei de protecţie, date în figurile 3.54 şi 3.55, ca şi în reprezentarea globală din Anexa 4.

Indiferent de valoarea curentului de calcul, dimensiunile caracteristice ale zonei de protecţie obţinute prin metoda electrogeometrică sunt mai mici decât acelea obţinute prin aplicarea metodei normate prin NTE 001/03/00.

4.3.3. Cabinele de relee În conformitate cu articolul 7.1.1 din NTE 001/03/00, instalaţiile exterioare având ten-siuni nominale mai mici sau egale cu 20 kV nu se protejează special împotriva loviturilor de trăsnet. Cu toate acestea, s-a făcut o analiză asupra modului de realizare a protecţiei cabinelor de relee din instalaţiile de 110 kV şi a celor din instalaţiile de 220 (400) kV.

În concluzie, în cazul staţiei de transformare Munteni, instalaţiile exterioare din cabi-nele de relee de 110 kV şi de 220 (400) kV intră complet în interiorul zonei de protecţie a paratrăsnetelor verticale învecinate, indiferent de metoda prin care se trasează zona de pro-tecţie. Afirmaţiile referitoare la modul de realizare al protecţiei cabinelor de relee din insta-laţiile de 110 kV şi al cabinelor de relee din instalaţiile de 220 (400) kV sunt susţinute de următoarele datele şi reprezentări grafice: - tabelele 2.11, 2.12, şi figurile 2.27, 2.28, 2.38, ca şi planul din Anexa 2 - în cazul verificării efectuate cu metoda normată prin NTE 001/03/00; - tabelele 3.4, 3.5 şi figurile 3.42, 3.44, 3.52, planul din Anexa 3, precum şi de reprezentările tridimensionale ale zonelor de protecţie, date în figurile 3.41, 3.43, 3.45, 3.55 şi în planul din Anexa 4 – în cazul aplicării metodei electrogeometrice.

4.3.4. Căile de acces

Căile de acces sunt perfect protejate, cu rezervă suficient de mare, indiferent de meto-da de calcul a zonelor de protecţie, prin care s-a făcut verificarea, aşa cum rezultă din secţiunile în planul de analiză hx = 3 m, date în reprezentările grafice din Anexa 2 şi Anexa 3, dar şi din reprezentările de detaliu din figurile prezentate în § 2.2.1.6, § 2.2.2.5, § 3.3.6 şi respectiv § 3.4.6.



4.4. Sinteza paratrăsnetelor Sinteza tuturor paratrăsnetelor verticale ale sistemului destinat protecţiei împotriva lo-viturilor directe de trăsnet din staţia de transformare 220/110/20 kV Munteni, cu observaţiile rezultate în urma studiului, este dată în tabelul 4.1.

Tabelul 4.1. Sinteza paratrăsnetelor sistemului de protecţie din staţia de transformare Munteni

Coordonate hactiv (m) Observaţii Nr. crt.

Nume para-

trăsnet Lit. Num. hinstal. (m) Trons.

metalicTijă

htotal (m) Existent in-situ Observaţii

1 PA01 B 1 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia

aliniamentelor B şi 1

Paratrăsnetul intră în mare măsură în zona de protecţie a

stâlpului St1; Are un mic efect asupra

protecţiei supratraversării

2 PA02 B 4 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la






5 PA05 B 13 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor B şi 13; Este

singurul paratrăsnet în montaj „baionetă” pe stâlpul de cadru.

6 PA06 C 1 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la

intersecţia aliniamentelor C şi 1, în vecinătatea secţiei de bară B1





9 PA09 C 10 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, în vecinătatea supratraversărilor din celulele de cuplă transversală şi de cuplă longo-

transversală

10 PA10 C 13 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, în

vecinătatea cuplei longo-transversale şi a clădirii corpului de comandă

11 PA11 E 9 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV,

în vecinătatea supratraversării din

celula de cuplă transversală

Protecţia supratraversării din

celula de cuplă transversală este

asigurată şi fără el; PA11 asigură

rezervă de protecţie



Tabelul 4.1. Sinteza paratrăsnetelor sistemului - continuare


Nume para-


metalicTijă


12 PA12 E 12 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, în vecinătatea

supratraversării din celula de cuplă

longo-transversală şi a clădirii corpului de

comandă

Protecţia supratraversării din

celula de cuplă longo-transversală

este asigurată şi fără el; PA12 asigură

rezervă de protecţie

13 PA13 G 1 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la

intersecţia aliniamentelor G şi 1

14 PA14 G 4 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la


15 PA15 G 7 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, în vecinătatea celulei Trafo 1, 16

MVA

Paratrăsnetul nu mai este în poziţie per-fect verticală; în timp, va trebui recondiţionată

prinderea pe stâlp

16 PA16 G 10 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor G şi 10, în

vecinătatea supratraversărilor din celulele de cuplă transversală şi de cuplă longo-

transversală

17 PA17 G 13 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, destinat protecţiei podului de bare şi

supratraversării din celula AT 200 MVA şi situat în imediata vecinătate a clădirii

corpului de comandă

18 PA18 H 1 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la

intersecţia aliniamentelor H şi 1, în vecinătatea cabinei de relee 6

19 PA19 H 3 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, destinat protecţiei supratraversării din

celula LEA 110 kV CTU 1 şi a echipamentelor din celula Trafo 2, 16

MVA, în vecinătatea cabinei de relee 5

20 PA20 H 9 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor H şi 9, destinat protecţiei echipamentelor din celula Trafo

1, 16 MVA şi a unei porţiuni din supratraversarea cuplei transversale

21 PA21 H 11 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV,

destinat protecţiei podului de bare, dar şi cabinelor de relee 1 şi 2

22 PA22 H 13 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor H şi 13, destinat protecţiei podului de bare şi perimetrului

de instalare al bobinelor de stingere





Nume para-


metalicTijă


23 PA23 J 3 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al insta-laţiei de 110 kV, destinat protecţiei

supratraversării din celula LEA 110 kV CTU1, precum şi a transformatorului din celula Trafo 2

Intră parţial în zona de protecţie a stâl-pului St6, dar este important pentru protecţie celulei Trafo2 - nu se renunţă la el.

24 PA24 L 3 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al insta-laţiei de 110 kV, destinat protecţiei

supratraversării din celula LEA 110 kV CTU1, precum şi a transformatorului din celula Trafo 2

Intră parţial în zona de protecţie a stâl-pului St6, dar este important pentru protecţie celulei Trafo2 - nu se renunţă la el.

25 PA25 K 9-10 11,6 0 8,0 19,6

Paratrăsnet al instalaţiei de 110

kV, în aliniamentul K şi panoul dintre aliniamentele 9 şi

10, instalat pe stâlp special, destinat

protecţiei Trafo 1

Este esenţial pentru protecţia celulei

Trafo1. Trebuie să se acorde atenţie integrităţii lui şi a legăturii sale la

pământ.

26 PA26 I 12 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV,

destinat protecţiei podului de bare, în vecinătatea cabinei de relee 1

27 PA27 J 13 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV,

destinat protecţiei podului de bare, în vecinătatea clădirii grupului electrogen

28 PA28 J 15 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet din zona instalaţiilor de 220 (400) kV, destinat protecţiei podului de

bare de 110 kV, în zona celulei AT

29 PA29 J 16 11,6 0 8,0 19,6 Paratrăsnet din zona instalaţiilor de 220 (400) kV, destinat protecţiei podului de

bare de 110 kV, în zona celulei AT

30 PB01 P 14 25,0 0 8,0 33,0 Paratrăsnet al instalaţiei de 220( 400) kV,

destinat protecţiei supratraversării din celula de cuplă transversală

31 PB02 P 16 25,0 4,0 4,0 33,0

Paratrăsnet al insta-laţiei de 220( 400)

kV, destinat protec-ţiei supratraversării din celula AT 200

MVA; La tronsonul metalic se conec-

tează un conductor de protecţie al LEA

220 kV Gutinaş.

Tija paratrăsnetului este într-o poziţie foarte depărtată de verticală; Trebuie intervenit pentru

repararea prinderii tijei de tronsonul

metalic de pe cadrul din aliniametul P





Nume para-


metalicTijă


32 PB03 P 18 25,0 4,0 4,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220( 400) kV, destinat protecţiei supratraversării din celula barei de transfer; La tronsonul

metalic se conectează un conductor de protecţie al LEA 220 kV FAI

33 PB04 R 14 25,0 0 8,0 33,0 Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV,

destinat protecţiei supratraversării din celula de cuplă transversală


la intersecţia aliniamentelor R şi 16, în celula AT 200 MVA


la intersecţia aliniamentelor R şi 18, destinat protecţiei barei de transfer

36 PB07 S 14 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor S şi 14, destinat protecţiei barei BII şi supra-

traversării din celula de cuplă transversală

37 PB08 S 16 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor S şi 16, desti-nat protecţiei barei BII şi supratraversării

din celula AT 200 MVA

38 PB09 S 18 25,0 0 8,0 33,0 Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV,

la intersecţia aliniamentelor S şi 18, destinat protecţiei barei BII

39 PB10 U 14 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor U şi 14, desti-nat protecţiei barei BI şi supratraversării

din celula de cuplă transversală, în vecină-tatea clădirii corpului de conexiuni 20 kV

40 PB11 U 16 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor U şi 16, desti-nat protecţiei barei BI şi supratraversării

din celula AT 200 MVA

41 PB12 U 18 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor U şi 18, desti-

nat protecţiei barei BI, în vecinătatea magaziei metalice

42 PB13 H 15 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor H şi 15,

montat pe cadrul autotransformatorului şi destinat protecţiei acestuia, ca şi a podului

de bare de 110 kV

43 PB14 H 16 25,0 0 8,0 33,0

Paratrăsnet al instalaţiei de 220 (400) kV, la intersecţia aliniamentelor H şi 16,

montat pe cadrul autotransformatorului şi destinat protecţiei acestuia, ca şi a podului

de bare de 110 kV





Nume para-


metalicTijă


44 St1 A 2 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Paratrăsnet montat pe stâlpul LEA 110 kV Huşi 1 şi LEA 110 kV Vutcani-Huşi;

Racordul este protejat şi cu paratrăsnet orizontale

45 St2 A 4 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Paratrăsnet montat pe stâlpul LEA 110 Rediu 1; Racordul nu este protejat cu


46 St3 A 6 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 kV Rediu 2 şi LEA 110 kV Moldosin; Racordul nu este protejat cu


47 St4 A 8 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 kV Negreşti; Racordul nu este protejat cu paratrăsnete orizontale

48 St5 A 10 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 kV Vaslui 1 şi LEA 110

kV Vaslui 2; Racordul nu este

protejat cu paratrăs-nete orizontale

Paratrăsnetul nu mai este în poziţie per-fect verticală; în timp, va trebui recondiţionată

prinderea pe stâlpul terminal al LEA

49 St6 K 1-2 30,2 –

2,0 - 8,0 36,2

Stâlpul LEA 110 kV CTU 1 şi LEA 110 kV CTU 2; Racordul nu este protejat cu


50 St7 N 17 46,5 - 0 46,5

Stâlpul LEA 220 kV Gutinaş şi LEA 220 kV FAI; Racordurile celor două linii sunt protejate cu paratrăsnete orizontale, mon-tate de la vârful stâlpului dublu circuit, la tronsoane metalice având înălţimea de 4

m, pe prima riglă a celulelor de linie

51 Ant G-H 13-14 27 - - 27 Paratrăsnetul format din stâlpul antenei de radiocomunicaţii a staţiei de transformare

52 PO01 A-B 1 11,6 0 - 30,2 Asigură protecţia racordului

LEA 110 kV Huşi 1 şi al LEA 110 kV Vutcani-Huşi

53 PO02 N-P 16-17 25,0 4 - 46,5 Asigură protecţia racordului LEA 220 (400) kV Gutinaş

54 PO03 N-P 7 25,0 4 - 46,5 Asigură protecţia ambelor racorduri: LEA

220 (400) kV Gutinaş, LEA 220 (400) kV FAI

55 PO04 N-P 17-18 25,0 4 - 46,5 Asigură protecţia racordului

LEA 220 (400) kV FAI Observaţie: Notarea paratrăsnetelor este în conformitate cu planul de dispunere în teren, prezentat în figurile 1.20, 1.25, precum şi în planurile la scară din Anexa 1, Anexa 2 şi Anexa 3.



5. LISTA LUCRĂRILOR NECESARE În conformitate cu documentaţia de atribuire pentru achiziţia publică a serviciului „Studiu privind verificarea schemelor de protecţie împotriva loviturilor directe de trăsnet în cazul staţiei 220/110/20 kV Munteni. Analiza comparată a metodei normate şi a metodei electrogeometrice”, cod CPV 71335000-5, postată pe SEAP cu nr. 142985 din 09.04.2013, trebuie întocmită o listă a lucrărilor necesare pentru ca sistemul de paratrăsnete din staţia de transformare Munteni să asigure, la nivelul normat în Sistemul Energetic Naţional, protecţia instalaţiilor, clădirilor, spaţiilor de depozitare şi a căilor de acces. Aşa cum rezultă din capitolul de concluzii al lucrării, sistemul actual de paratrăsnete din staţia de transformare 220/110/20 kV Munteni asigură protecţia tuturor instalaţiilor, a clădirilor, a spaţiilor de depozitare interioară şi exterioară şi a căilor de acces, practic fără defect de ecran. Singura construcţie care iese în afara zonei de protecţie a sistemului de para-trăsnete este clădirea birouri PAR. Nu se poate pune problema dezvoltării sistemului de para-trăsnete verticale şi pentru protecţia acestei clădiri, astfel încât ea trebuie să aibă sistemul propriu de paratrăsnete orizontale, în concordanţă cu proiectul de execuţie a instalaţiilor afe-rente acestei clădiri. Singurele lucrări potenţiale la sistemul de paratrăsnete sunt lucrări de recondiţionare a prinderii unor tije de paratrăsnet pe stâlpii de susţinere, deoarece acestea s-au îndepărtat, în mai mică sau mai mare măsură, de la poziţia vertical, semn al unei deteriorări care evoluează în timp până la ruperea paratrăsnetului, cu toate consecinţele negative care derivă din aceasta, şi anume: Căderea unui element conductor peste părţile active aflate sub tensiune, cu riscul produce-

rii unui defect polifazat în staţia de transformare şi, evident, cu toate dezavantajele care derivă din aceasta;

Reducerea zonei de protecţie, fără însă ca aceasta să aibă consecinţe majore în ceea ce priveşte creşterea riscului de producere a unui defect de izolaţie. Astfel, ruperea tijei para-trăsnetului PB02, aflat cel mai departe de poziţia naturală, poate determina apariţia unui mic defect de ecran în zona supratraversării din celula AT 200 MVA, însă considerăm că riscul astfel apărut poate fi acceptat, fără rezerve, mai ales datorită existenţei unui tronson metalic în acel punct şi a vecinătăţii stâlpului terminal al liniilor electrice aeriene de 220 (400) kV.


În tabelul 4.1, sunt menţionate paratrăsnetele la care ar trebui să se intervină, prin lu-crări de reparaţie, iar stadiul în care se află tijele de paratrăsnet neconforme rezultă şi vederile date în figura 5.1


PA15

St5

Fig. 5.1. Paratrăsnete deteriorate din staţia de transformare 220/110/20 kV Munteni

PB02

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor G şi 7, între celulele LEA 110 kV Moldosin şi DRV Bara 1.

Paratrăsnet al instalaţiei de 110 kV, la intersecţia aliniamentelor A şi 10, montat pe stâlpul terminal al LEA 110 kV Vaslui, circuitele 1 şi 2.

Paratrăsnet al instalaţiei de 220( 400) kV, la intersecţia aliniamentelor P şi 16, destinat protecţiei supratraversării din celula AT 200 MVA; La tronsonul metalic se conectează conductorul de protecţie al LEA 220 kV Gutinaş.



Aşa cum rezultă şi din vederile date în figura 5.1, singurul paratrăsnet care impune o intervenţie mai rapidă este cel notat cu PB02, situat chiar pe prima riglă a celulelor de linie.

Necesitatea efectuării lucrării de recondiţionare a prinderii paratrăsnetului de stâlpul de cadru rezidă mai ales din consecinţele tehnice şi economice pe care le poate avea producerea unui scurtcircuit în instalaţiile de 220 (400) kV din staţia de transformare, materializat atât prin costuri directe semnificative, cât şi în costuri indirecte apreciabile, determinate de reducerea temporară a siguranţei în funcţionarea instalaţiilor de transport a energiei electrice aflate în exploatarea Sucursalei Bacău a CN Transelectrica SA.

Descrierea lucrărilor

1. Recondiţionarea prinderii paratrăsnetului PB02 – lucrare care ar trebui efectuată cât se poate de repede;

2. Recondiţionarea prinderii paratrăsnetelor PA15 şi St5 – lucrare care se poate efectua în timp, preferabil simultan cu alte lucrări la celulele din vecinătatea paratrăsnetelor.

În principiu, lucrările nu trebuie să cuprindă partea de proiectare, ci numai o parte de execuţie, realizată în baza proiectului existent pentru sistemul de paratrăsnete din staţia de trans-formare Munteni.

Lucrarea referitoare la paratrăsnetul PB02 cuprinde următoarele operaţii: 1. Obţinerea avizelor necesare retragerii temporare din funcţionare a unei linii importante

din sistem şi, eventual,a autotransformatorului; 2. Retragerea temporară din funcţiune a zonelor în care urmează să se intervină, nepu-

nându-se, deocamdată, problema intervenţiei sub tensiune la astfel de lucrări; 3. Operaţiuni de demontare a tijei existente şi de recondiţionare a sistemului de prindere.

Este preferabilă montarea unei tije noi, mai ales datorită timpului mai scurt de retra-gere din funcţiune a instalaţiilor

4. Montarea tijei şi verificarea legăturii la priza de pământ a staţiei de transformare.

Situaţia centralizatoare a lucrărilor necesare şi preţul estimativ al acestora este dată, sintetic, în tabelul 5.1.

Tabelul 5.1. Situaţia centralizatoare a lucrărilor necesare şi preţul estimativ al acestora

Nr. crt.

Lucrări necesare Preţ estimativ

(exprimat în Euro, fără TVA) 1 Demontarea tijei existente 15002 Recondiţionarea sistemului de prindere 1003 Montarea tijei recondiţionate sau a unei tije noi 5004 Verificarea continuităţii legăturii la priza de pământ 100

Există costuri indirecte legate de siguranţa în funcţionare a unei scheme temporar incomplete

Condiţiile tehnice de executare a lucrărilor vor fi impuse de către beneficiar.


Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi, C.C.T.T. Polytech 209 bis

Lucrarea referitoare la paratrăsnetul PA15, de la intersecţia aliniamentelor G şi 7, cu-prinde următoarele operaţii:

1. Preluarea circuitelor de pa bara 1 numai de către secţia dintre aliniamentele C şi G şi/sau de bara 2;

2. Retragerea temporară din funcţiune a barei 1 sau doar a secţiei de bară 1 cuprinsă între aliniamentele F şi G;

3. Operaţiuni de demontare a tijei existente şi de recondiţionare a sistemului de prindere. 4. Montarea tijei şi verificarea legăturii la priza de pământ a staţiei de transformare.


Tabelul 5.2. Situaţia centralizatoare a lucrărilor necesare la recondiţionarea paratrăsnetului PA15 şi preţul estimativ al acestora

Nr. crt.




Lucrarea referitoare la paratrăsnetul de pe stâlpul St5 cuprinde următoarele operaţii:

1. Obţinerea avizelor necesare retragerii temporare din funcţionare a liniilor LEA 110 kV Vaslui, circuitul 1 şi circuitul 2, cu preluarea corespunzătoare a consumatorilor afe-renţi acestor circuite;

2. Operaţiuni de demontare a tijei existente şi de recondiţionare a sistemului de prindere. 3. Montarea tijei şi verificarea legăturii la priza de pământ a stâlpului terminal St5.


Tabelul 5.3. Situaţia centralizatoare a lucrărilor necesare pentru recondiţionare paratrăsnet St5 şi preţul estimativ al acestora

Nr. crt.




Condiţiile tehnice de executare a lucrărilor vor fi impuse de către beneficiar.



6. BIBLIOGRAFIE

[1] Gavrilaş N., Istrate M., Guşă M., Ciobanu C.: Concerning The Protective zones of The Vertical Lightning Protection Systems usig The “Rolling Sphere” Method, Buletinul Ştiinţific al Universităţii “Politehnica” Timişoara, Tom 44 (58), 1999, fasc. 2, vol. I , pp. 61-66.

[2] Gavrilaş N., Istrate M., Guşă M., Ciobanu C.: Folosirea metodei sferei fictive la con-struirea zonelor de protecţie ale unor sisteme de paratrăsnete, Volumul celui de-al VI-lea Simpozion Naţional ‘Tehnica Tensiunilor Înalte’, Bucureşti, octombrie 1999.

[3] Gavrilaş N., Ciobanu C., Istrate M., Guşă M.: Determinarea zonelor de protecţie ale unor sisteme de paratrăsnete verticale prin metoda modelării electrogeometrice, Simpozionul Naţional al Reţelelor Electrice, Iaşi, mai 2000.

[4] Golovanov N., Truşcă A.: Protecţia staţiilor electrice contra loviturilor directe de trăsnet. Energetica, seria B, no.41, 1993, pp.69-73.

[5] Guşă M., Istrate M., Gavrilaş N., Asaftei C.: Tehnica tensiunilor înalte - Supratensiuni în sistemele electroenergetice, Editura Fundaţiei culturale “Renaşterea Română”, Iaşi, 300 pag., 200 exemplare, ISBN 973-97246-3-9.

[6] Guşă M., Istrate M., Gavrilaş N.: Studiul zonelor de protecţie împotriva loviturilor directe de trăsnet prin metoda sferei fictive – Aplicaţie pentru staţia de transformare Roman Nord, Contract de cercetare ştiinţifică 194P/2001

[7] Guşă M.: Regimuri tranzitorii în reţelele electrice - Analiză asistată de calculator, Editura “Gh.Asachi” Iaşi, 2002, ISBN 973-8292-16-6.

[8] *** - Agenţia Naţională de Reglementare în domeniul Energiei: NTE 001/03, Normativ privind alegerea izolaţiei, coordonarea izolaţiei şi protecţia instalaţiilor electroenergetice împotriva supratensiunilor, ANRE, Bucureşti, 2003.

[9] ***: INCERC Bucureşti: I 20 – 94, Normativ privind protecţia construcţiilor împotriva trăsnetului, Colecţia Reglementări în construcţii, 26-27-28/1995.

[10] ***: ATP – Rule Book, EEUG – Leuven ATP (EMTP) Center, Belgia, 2001.

[11] Anderson R.B., Eriksson A.J. – Les parametres de la foudre au vue des applications industrielles. Electra, nr.69, pp.65-108.

[12] Machidon D., Istrate M., Guşă M., Dragomir M.: Leader Progression Model implementation for lightning protection current estimation, Proceedings of the 8th International Conference on Industrial Power Engineering, pag.386-389, ISSN 2069-9905, CIEI 2011, 14-15 aprilie, Bacău, România;

[13] Machidon D., Istrate M., Guşă M., Dragomir M.: Lightning Protection Current Determination Using ATP Simulations and Leader Progression Model, 4th International Conference on Modern Power System, MPS 2011, 17-20 mai, Cluj-Napoca, România, Acta Electrotehnica, ISSN 1841-3323, Volume 52, Number 5, 2011, pp. 243-246.



[14] Marcel Istrate, Dragoş Machidon,: ATP analysis of transmission lines behaviour on direct lightning strokes, World Energy System Conference.Towards Sustainable and Integrated Energy Systems, Suceava, 28-30 iunie 2012, Buletinul AGIR, nr.3/2012, An.XVII, Index Copernicus International, ISSN-L 1224-7928, Online: ISSN 2247-3548, pp.471-476.

[15] Dragoş Machidon, Marcel Istrate, Mircea Guşă, Marian Dragomir: The elliptic model implementation for the estimation of the vertical rod’s protection zones, World Energy System Conference.Towards Sustainable and Integrated Energy Systems, Suceava, 28-30 iunie 2012, Buletinul AGIR, nr.3/2012, An.XVII, Index Copernicus International, ISSN-L 1224-7928, Online: ISSN 2247-3548, pp.477-482

[16] Dragoş Machidon, Marcel Istrate, Power Station Protection Zones Estimation Using the Rolling Sphere Method and the Elliptic Model, Acta Electrotehnica, Special Issue “Proceedings of The 5th International Conference on Modern Power Systems MPS 2013”, Cluj-Napoca, Romania, Vol. 54, No., 5, 2013, pp.256-261, ISSN 1841-3323, (Indexed in VINITI, DOAJ Lund University Lybraries http://www.doaj.org )

http://www.doaj.org/

studiu lovituri directe de trasnet munteni

Documents