Producerea Transportul Si Distributia Energiei Electrice
CUPRINS
CAPITOLUL I
NOȚIUNI GENERALE DESPRE PRODUCEREA, TRANSPORTUL ȘI DISTRIBUȚIA ENERGIEI ELECTRICE
1.1 Noțiuni despre producerea, transportul și distribuția energiei electrice 1
1.2 Construcția stațiilor electrice 3
1.3 Condiții principale constructive ce se impun stațiilor electrice 3
1.3.1 Menținerea nivelului de izolație necesar 3
1.3.2 Evitarea riscurilor de avarie ca urmare a extinderii arcului electric 4
1.3.3 Evitarea avariilor datorită solicitărilor mecanice 5
1.3.4 Evitarea pericolului de incendiu 5
1.3.5 Securitatea personalului de exploatare și întreținere 6
1.3.6 Deservirea ușoară a instalațiilor de personalul de exploatare și de întreținere 6
1.3.7 Economicitatea soluției adoptate 7
CAPITOLUL II
DESCRIEREA CIRCUITELOR PRIMARE DIN STAȚIA URECHEȘTI
2.1 Amplasarea Stației 400/220/110 kV Urechești 8
2.2 Descrierea celulelor ce alcătuiesc stația de 400 kV Urechești 8
2.2.1 Descrierea Stației de 400 kV Urechești 8
2.2' Descrierea celulelor ce alcătuiesc Stația de 220 kV Urechești 10
2.3 Descrierea celulelor ce alcătuiesc Stația de 110 kV Urechești 12
2.4 Descrierea Stației de 20 kV 13
2.5 Servicii interne 13
2.5.1 Servicii interne de curent alternativ 13
2.5.2 Servicii interne de curent continuu 14
Protecția împotriva trăsnetelor 14
CAPITOLUL III
PREZENTEREA GENERALĂ A CELOR DOUĂ AUTOTRANSFORMATOARE, RESPECTIV AT 400 MVA 400/220 kV ȘI AT 200 MVA 220/110 kV
3.1 AT 400 MVA, 400/220 kV – unitate principală 16
3.1.1 AT 400 MVA, 400/220 kV – unitate de reglaj 16
3.2 AT 200 MVA, 220/110 kV 17
3.3 Prezentarea condițiilor de funcționare în paralel a transformatoarelor 18
3.4 Principiul de funcționare a dispozitivului MOP-1 20
3.4.1 Descrierea părții hidraulice 20
3.4.2 Descrierea echipamentului electric 20
CAPITOLUL IV
PROTECȚIA TRANSFORMATOARELOR ELECTRICE
4.1 Generalități 22
4.2 Protecția de gaze a transformatoarelor 22
4.3 Protecția maximală cu tăiere de curent 24
4.3' Protecția diferențială longitudinală 24
4.4 Particularitățile protecției diferențiale a transformatoarelor 25
4.5 Protecția de cuvă 27
4.6 Protecția maximală de curent cu blocaj de tensiune minimă 28
Protecția de curent homopolară a transformatoarelor 29
4.8 Protecția de tensiune homopolară 30
4.9 Protecția transformatoarelor cu trei înfășurări 30
4.9' Protecția de distanță a AT 200 MVA 32
4.9.1 Relee de impedanță 34
4.9.2 Caracteristici de funcționare 36
4.9.3 Elementul de pornire EP 39
4.9.4 Prelungirea treptei rapide 39
Bibliografie
=== c ===
CAPITOLUL I
NOȚIUNI GENERALE DESPRE PRODUCEREA, TRANSPORTUL ȘI DISTRIBUȚIA ENERGIEI ELECTRICE
Noțiuni despre producerea, transportul și distribuția energiei electrice
Transportul energiei s-a realizat din cele mai vechi timpuri, deoarece așezările aglomerate necesitau bunuri materiale primare, obținută în urma unor procese tehnologice în care se consuma o formă de energie pentru ușurarea muncii omului.
Odată cu dezvoltarea unor tehnologii și formele de energie utilizate erau primare sub forma unor acumulări hidroenergetice din care, prin conducte, apa sub presiune acționa diferite mașini de lucru utilizate în industria filaturii. Primele sisteme energetice de acest fel au existat în secolul al XVII-lea la Paris, Viena, Londra, ajungând la Londra la o lungime de 112 km.
În secolul al XVIII-lea apare mașina cu abur care se folosește în industrii, ajutând la producerea aburului sub presiune, utilizat în mașini cu piston, necesar acționării unor mașini de lucru. La Paris se extinde o rețea de aer comprimat de 60 km, ce distribuie energie în diferite tehnologii, în special în industria textilă, la care mașinile de lucru erau acționate cu aer comprimat. În această perioadă apare o dezvoltare deosebită a transportului feroviar și maritim, utilizându-se mașini cu abur, captându-se o independență și o mobilitate în transportul energiilor de materii prime.
Era necesar acest transport deoarece locul de exploatare al materiei prime purtătoare de energie (cărbune, lemn, etc.) nu coincidea cu zonele locuite în care existau diferite tehnologii. Mașinile cu abur erau capabile să dezvolte puteri până la 3000 CP, transportate la distanță de ordinul kilometrilor sub formă de abur sau prin intermediul unor cablu de tracțiune. Aceste surse de energii primare funcționau cu randamente scăzute astfel încât începând cu perioada de descoperire a buteliei în anul 1972 și a realizării primei pile de 500 V, 10 A pusă la dispoziția Școlii Superioare din Paris, astfel se realizează obținerea primei forme a unei alte energii, în afară de cele cunoscute.
În anul 1872, în urma cercetării unor fizicieni în domeniu electric (electrotehniști) se obțin primele dispozitive producătoare de energie electrică. Acestea erau reprezentate ca un dinam electric acționat de o formă de energie (curgere de apă, vânt, energie mecanică primită la ax, convertită în energie electrică cedată).
Dacă primul producător de energie electrică a fost realizat sub forma unui dinam, practica a condus la obținerea unor mașini electrice producătoare de energie, la mașinile de curent continuu, atât ca generatoare cât și ca motoare.
Prima linie electrică cu producere, transport și utilizare realizată în curent continuu a fost cu trei conductoare cu circuit de iluminat și circuit de forță reprezentat în figura nr. 1.
Această instalație de producere, transport și utilizare a energiei electrice în curent continuu centru iluminat și acționare funcționează la un randament de 25%.
Pierderile în acest sistem fiind date de expresia:
[kW] (1)
Din această expresie se observă micșorarea pierderilor de putere, deci creșterea randamentului.
2220 kV
P1 P1
P2 P2
Iluminat
Dezvoltarea structurii sistemului electroenergetic național are ca bază dezvoltarea instalațiilor de producere, transport, distribuție și consum a energiei electrice.
Prima centrală electrică în țara noastră, destinată a servi mai mulți consumatori, a fost pusă în funcțiune la Timișoara, la finele anului 1884, urmată centrala electrică de la Grozăvești (în București), construită în 1890. În anul 1924 se construiește prima linie trifazată, la tensiunea de 60 kV între Florești și București; în anul 1930 se construiește prima linie de 110 kV între Dobrești și București.
Primele centrale electrice noi cu abur, au avut parametrii reduși de aburi și puteri unitare de 12-20 MW (Ovidiu 36 MW, Doicești 20 MW, Comănești 24 MW).
Paralel cu ele s-au instalat și o serie de grupuri electrogene cu motoare Diesel. Ulterior s-a acordat prioritate instalării unor grupuri mai mari (25 și 50 MW), cu parametrii mai ridicați la nivelul avansat al acelor ani (98 bar, 510oC), ca mai târziu, obiectivele termoenergetice principale au fost formate din marile centrale electrice de condensație, folosind ligniți din Oltenia (Rovinari, Turceni) și șisturi bituminoase din Banat.
Palierul principal de puteri din această perioadă este de 330 MW; puterile unitare ale grupurilor din centralele de termoficare au cuprins și unități de putere de 125-150 MW.
Una din problemele de bază care s-au pus în permanență, s-a referit la criteriile de alegere a celor mai economice soluții de centrale, stații și rețele electrice optimizate
pe economia națională în ansamblu.
1.2. Construcția stațiilor electrice
Alegerea dispozitivelor generale precum și a modului de realizare a stațiilor electrice este determinată atât de schema electrică de conexiuni, cât și de spațiul disponibil pentru amplasarea stației.
În afara acestor două elemente care stau la baza construcției și dispunerii tuturor aparatelor și echipamentelor stației, stațiile electrice trebuie astfel concepute încât să îndeplinească în final următoarele condiții principale:
să prezinte o bună siguranță în funcționare;
să permită întreținerea ușoară a instalației;
să asigure securitatea personalului de exploatare și întreținere;
construcția și exploatarea instalației să fie cât mai economică.
După felul construcției, instalațiile electrice, stațiile electrice pot fi: exterioare, dacă aparatajul și echipamentul este dispus în exterior fiind supus intemperiilor, și interioare, dacă aparatajul și echipamentul este instalat în interiorul unei construcții închise, special amenajate.
Stațiile electrice interioare se folosesc, de regulă, pentru tensiuni până la 20-35 kV inclusiv, dar se pot realiza stații electrice interioare și la tensiuni mai mari de 35 kV.
Condiții principale constructive ce se impun stațiilor electrice
Pentru o bună funcționare a stațiilor electrice de transformare, ca și în cazul stației 400/220/110 kV Urechești, se cere îndeplinirea anumitor condiții generale constructive, care permit creșterea gradului de siguranță atât în regim normal, cât și în regim de avarie. Dintre acestea se vor indica în cele ce urmează cele mai importante.
Menținerea nivelului de izolație necesar
Izolația stațiilor electrice este asigurată în general, ca mediu de aer; în unele cazuri ca mediu izolant se folosește și hexaflorura de sulf (în stații capsulate). Ea trebuie dimensionată astfel încât să nu fie străpunsă sau conturnată, nu numai sub acțiunea tensiunii de serviciu, dar nici datorită supratensiunilor interne, de exemplu de comutație sau externe (atmosferice) care pot apare, ținând seama de măsurile pentru limitarea acestor supratensiuni.
Asigurarea nivelului de izolație necesar între părțile aflate sub tensiune se obține prin respectarea distanțelor minime incluse de norme.
Distanțele de izolare normate se majorează în cazul instalațiilor electrice amplasate în zone cu înălțimi mai mari decât 1000 m, în condiții de poluare intensă, în cazul unor condiții de scurtcircuit de intensități mari pentru reducerea eforturilor electrodinamice sau pentru realizarea unei securități sporite a barelor colectoare etc.
În anumite situații aceste distanțe pot fi micșorate, fie ca urmare a faptului că nu se pot respecta cele standardizate (de exemplu: dispunerea bornelor aparatelor face
uneori ca să nu se poată respecta distanțele dintre faze sau dintre acestea și pământ), fie în cazul unor celule preasamblate încercate în laboratoare, în condiții speciale cu rezultate favorabile (de exemplu: încercarea echipamentului acestor celule la probele de ținere a echipamentului cu tensiunile de încercare standardizate).
1.3.2. Evitarea riscurilor de avarie ca urmare a extinderii arcului electric
Extinderea arcului electric de la o fază la alta a instalației reprezintă un pericol mare de transformare a defectelor monofazate în defecte trifazate, care determină scoaterea din funcțiune a unei părți din instalație sau chiar a acesteia în întregime.
Prin măsuri constructive și de exploatare corespunzătoare se poate evita acest pericol.
Aceste măsuri se aplică în funcție de tipul instalației, astfel, în instalațiile electrice de tip interior se recurge la separarea unor elemente conductoare, prin pereții plini din beton sau din plăci, ipsos, azbociment, etc., care sunt rezistenți la temperaturi înalte și eforturi mecanice. Acești pereți se dispun, în general, între celulele alăturate, între barele colectoare și restul echipamentului din celule (fac excepție celulele de posturi de transformare în care peretele poate să lipsească), în interiorul celulelor, în funcție de intensitatea curenților de scurtcircuit trifazat între grupuri de celule în cazul unor instalații cu număr mare de celule, chiar dacă barele colectoare nu sunt secționate sau între secții de bare colectoare care reprezintă surse de alimentare principale și de rezervă a unor consumatori de importanță deosebită. În general, aceste măsuri se aplică cu precădere în instalații cu tensiunea de serviciu sub 60 kV. În cazul unor tensiuni mai ridicate, distanțele de izolare sunt suficiente pentru a reduce pericolul extinderii arcului electric.
În instalațiile electrice exterioare posibilitatea extinderii arcului este mult diminuată, ca urmare a intervalelor mari de izolare dintre părțile aflate sub tensiune și a acțiunii favorabile de ionizare a spațiilor pe care o au curenții de aer. Din această cauză, măsurile indicate la instalație de tip interior nu sunt justificate aici. Extinderea arcului electric și avarierea instalațiilor de tip exterior este posibilă numai în cazul unor accidente speciale la aparatajul electric (exemplu: explozia unui descărcător însoțit de arcul electric, explozia unui întrerupător și împroșcarea acestuia în instalație.
1.3.3. Evitarea avariilor datorită solicitărilor mecanice
Solicitările mecanice asupra părților componente ale unei instalații electrice, se datoresc unor factori diferiți, electrici, termici, climatici, seismici a căror acțiune poate fi determinată mai mult sau mai puțin precis.
Acestea pot duce la determinarea unor izolatoare suport, îndoirea barelor colectoare, ruperea de conductoare etc.
În vederea reducerii la minimum a unor defecte neprevăzute ca urmare a solicitărilor mecanice, se iau în vedere măsuri care privesc dispunerea echipamentului electric.
În acest scop se recomandă ca separatoarele să fie dispuse în așa fel încât să nu fie favorizată funcționarea lor accidentală (deschiderea lor) sub acțiunea forțelor electrodinamice, cuțitele acestora să nu se deschidă în sensul de acționare a acestor forțe. De asemenea, dispunerea căilor de curent, trebuie realizată în așa fel încât, ruperea unui conductor să nu prezinte pericol avarierii sistemului sau sistemelor de bare colectoare.
Pentru evitarea unei astfel de avarii se introduc cadre intermediare, în care caz avaria se limitează la un singur sistem de bare colectoare. Montarea sistemelor de bare colectoare se face, în general, pe izolatoare de porțelan care se comportă mai bine la solicitării de compresiune și de încovoiere.
Evitarea pericolului de incendiu
În stațiile electrice există aparate ca: transformatoare în ulei, întreruptoare cu ulei, etc. care în cazul unor defecte ridică probleme speciale de construcții și de plasare, date fiind consecințele nefavorabile pe care le poate avea aprinderea cantităților apreciabile de ulei din cuve. Din această cauză, se iau măsuri de limitare a pericolului de incendiu sau de extindere a acestuia, care privesc fie materiale folosite pentru elementele de separare și de rezistență mecanică, fie amplasarea echipamentului cu pericol de incendiu și amenajările pentru localizarea incendiului. Astfel, materialele folosite pentru elementele de rezistență mecanică și de separare trebuie să fie ignifuge, cu un grad ridicat de rezistență la foc.
În interiorul clădirilor, transformatoarele de putere se amplasează la parter, menținându-se în încăperi speciale, construite din materiale ignifuge.
Amplasare transformatoarelor în subteran este admisă în posturile de transformare din rețelele electrice urbane și în instalațiile unor centrale hidroelectrice.
Pentru localizarea incendiilor în instalațiile electrice de înaltă tensiune există sisteme de evacuare a uleiului de la transformatoare, iar pentru stingerea rapidă a incendiilor se prevăd instalații fixe speciale.
Îndepărtarea uleiului scurs dintr-un transformator avariat se realizează cu sisteme de evacuare formate dintr-un dispozitiv de captare a uleiului, un stingător de flacără și un colector dimensionat pentru a reține, în general, întreaga cantitate de ulei din transformator.
În exterior, transformatoarele cu puteri mari (Sn > 60 MVA) trebuie separate de alte transformatoare sau de bobine în ulei, fie prin spații libere de minimum 1,5 m lățime, fie prin pereții antifoc, când această distanță nu poate fi respectată.
Acești pereți trebuie să depășească gabaritul transformatorului cu un metru lățime de fiecare parte, iar lățimea să fie cel puțin egală cu cea a punctului cel mai înalt a transformatorului.
Securitatea personalului de exploatare și întreținere
Mijloacele constructive prin care se realizează condițiile de securitate pentru personalul de exploatare constau în general în dispunerea la distanțe inaccesibile (de protecție) a părților aflate sub tensiune sau folosirea de separări de protecție.
Astfel, se prevăd utilizarea de grilaje și învelișuri metalice, legate la pământ sau utilizarea de pereți despărțitori între aparate și bare colectoare, care permit repararea lor separată și fără pericol.
1.3.6. Deservirea ușoară a instalațiilor de personalul de exploatare și de întreținere
Pentru ușurința deservirii instalațiilor electrice trebuie luate unele măsuri ca:
prevederea unor coridoare suficient de largi și luminoase pentru acces;
așezarea dispozitivelor de acționare manuală în locurile cele mai potrivite;
asigurarea unei supravegheri comode a diferitelor părți din instalație;
introducerea mecanizării și automatizării;
respectarea dimensiunilor necesare ale trecerilor pentru transportul echipamentului la montaj și reparații.
De asemenea efectuarea lucrărilor de revizie și reparații trebuie ușurată prin izolarea unei zone fără pericol pentru personalul specializat, ceea ce uneori necesită scoaterea din funcțiune a unor părți din instalație. De exemplu, la instalațiile exterioare se poate evita scoaterea integrală din funcțiune a barelor colectoare când se lucrează la conductoarele care le supratraversează, fie prevăzând suspensii duble, fie intercalând cadre de întindere între sistemele de bare pentru a limita numărul celor care trebuie scoase din funcțiune, fie adoptând soluții fără supratraversări.
Existența unor coridoare largi de acces la instalație facilitează lucrările de revizii și reparații. Dacă spațiile de acces nu sunt suficiente, atunci se recurge pentru revizii și reparații la amenajări speciale, ca de exemplu: schele, eșafodaje, căi ferate provizorii etc., care sunt destul de costisitoare.
Economicitatea soluției adoptate
Economicitatea soluției adoptate depinde pe de o parte de costul investiției și pe de altă parte de volumul cheltuielilor de exploatare ocazionate de operațiile de întreținere, revizii și reparații.
Limitarea investițiilor se realizează prin alegerea corectă a echipamentului, organizarea lucrărilor de construcție, limitarea spațiilor ocupate, limitarea lungimii căilor de curent și a numărului de izolatoare , eșalonarea pe etape de realizare a investițiilor și simplificarea execuțiilor.
Reducerea volumului cheltuielilor de exploatare se realizează prin simplificarea operațiilor de exploatare și printr-o serie de lucrări de întreținere cum ar fi protejarea
unor piese metalice, curățirea periodică (manual sau cu jet de apă) în zonele poluate a izolatoarelor și ungerea acestora etc.
Aceste condiții principale constructive se regăsesc și în descrierea circuitelor primare și secundare în stația 400/220/110 kV Urechești.
CAPITOLUL II
DESCRIEREA CIRCUITELOR PRIMARE DIN STAȚIA URECHEȘTI
Amplasarea Stației 400/220/110 kV Urechești
Stația 400/220/110 kV Urechești este situată la 2 km de drumul național Tg-Jiu Craiova, în dreapta șoselei de legătură a localității Drăguțești-Urechești și la 15 km de CTE Rovinari, stație ce asigură primirea și debitarea în sistemul energetic național a energiei electrice produsă de CTE Rovinari și totodată asigură cu energie electrică serviciile interne ale CTE Rovinari.
Stația 400/220/110 kV Urechești este de tip exterior având trei nivele de tensiune, legătura între ele efectuându-se prin intermediul a două autotransformatoare, unul de 400 MVA ce face legătura între nivelele de tensiune de 400-220 kV și unul de 200 MVA ce face legătura între nivelele de tensiune de 220-110 kV.
Descrierea celulelor ce alcătuiesc stația de 400 kV Urechești
Stația de 400 kV este prevăzută cu două sisteme de bară și o bară de transfer (sistemul de bară II fiind secționat) la care se racordează următoarele celule:
LEA 400 kV Porțile de Fier;
LEA 400 kV G3+4 CTE Rovinari;
Cupla longo-transversală;
LEA 400 kV G5+6 CTE Rovinari;
LEA 400 kV Domnești;
Cupla de transfer;
LEA 400 kV Tînțăreni;
AT 400 MVA, 400/220 kV;
Măsură I-400 kV;
Măsură IIA-400 kV;
Măsură IIB-400 kV;
Bobina de compensare 100 MVAR.
Descrierea stației de 400 kV Urechești
Stația 400 kV este de tip exterior, semiînalt, având echipamentele montate pe fundații din beton armat centrifugat și suporturi din beton armat centrifugat cu înălțimea de 2,5 m, pentru a se evita îngrădirile de protecție ale echipamentelor respective.
Sistemul de bară I și de bară de transfer sunt dispuse în formă de U, încadrând sistemul de bară II, care este secționat în 2A și 2B.
Dispunerea celulelor în stație s-a realizat pe două rânduri. Barele colectoare sistem I și II, barele de transfer precum și racordurile celulelor la barele respective s-au realizat din conductor oțel-aluminiu, câte două pe fază, cu secțiunea: Btf 2450 mm.
Celulele 400 kV Porțile de Fier, Domnești, Țînțăreni sunt echipate astfel:
trei descărcători tip XAL-390 (KFp-361) 400 kV, 1000 A, 2000 uS;
trei reductori de tensiune capacitivi pentru prezența tensiunii pe linie cu următoarele caracteristici: TECU-420, kV cls.0,5/1/3;
două bobine de telefonie de înaltă frecvență având următoarele caracteristici: In-2000 A, Iscc.-30 kA, L=1,16 m, H-1117 kHz;
trei separatoare monopolare de exterior cu două cuțite de punere la pământ SMEm-3, 400 kV, 1600 A acționate cu trei dispozitive ASE-1;
trei separatoare monopolare de exterior fără cuțit de punere la pământ tip SMEm, 400 kV, 1600 A acționate cu dispozitive ASE-1;
trei transformatoare de curent CESUK-420 kV, 4400/1/1/1, cls. 0,5/1/D/P30/30/60/30 VA, N<5/>30/>30/>30;
un întreruptor tip IO 400 kV, 1600 A, 20000 MVA acționat cu dispozitiv oleopneumatic tip MOP-1 pe fiecare fază;
trei separatoare monopolare de exterior cu un cuțit de punere la pământ SMEPm-2, 400 kV, 1600 A, acționate cu două dospozitive ASE-1;
trei separatoare monopolare de exterior fără cuțit de punere la pământ SMEm, 400 kV, 1600 A, acționat cu dispozitiv tip ASE-1.
Celulele LEA 400 kV G3+4, G5+6 CTE Rovinari sunt echipate identic, ca cele prezentate mai sus.
Celula 400 kV Cuplă Longotransversală conține următorul aparataj:
trei separatoare monopolare de exterior cu un cuțit de punere la pământ SMEPm, 2400 kV, 1600 A acționate cu două dispozitive ASE-1;
trei separatoare monopolare de exterior cu două CLP tip SMEPm, 3400 kV, 1600A, acționate cu trei dispozitive ASE-1;
un întrerupător tip IO-400 kV, 1600 A, 20000 MVA, acționat cu dispozitiv oleopneumatic tip Mop-1 (câte unul pe fază);
trei reductori de curent tip CESUK-400 kV, 4400 kV/1/1/1 cls. 0,1/1/1;
trei separatoare monopolare de exterior cu un CLP tip SMEPm, 3400 kV, 1600 A, acționate cu dispozitive ASE-1.
Celula 400 kV Cuplă de Transfer, celula 400 kV AT 400 MVA, celula 400 kV bobină de compensare sunt asemănătoare, cu foarte puține deosebiri.
Celulele de 400 kV Măsură bară I, Măsură bară II, sunt echipate identic, astfel:
trei separatoare monopolare de tip exterior fără CLP, cu caracteristicile 3400 kV, 1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1;
trei reductori de tensiune capacitivi cu caracteristicile TECU-420 kV, cls. 0,5/1.
Descrierea celulelor ce alcătuiesc stația de 220 kV Urechești
Stația 220 kV este prevăzută cu dublu sistem de bare și o bară de transfer la care se racordează următoarele celule:
AT 400 MVA, 400/220 kV;
Cupla de transfer;
LEA 220 kV Sărdănești;
LEA 220 kV Tg-Jiu Nord;
Cupla transversala;
LEA 220 kV CTE 1 Rovinari;
AT 200 MV, 220/110 kV;
LEA 220 kV CTE 2 Rovinari.
Stația 220 kV este de tipul exterior, semiînalt cu echipamentele pe suporturi din beton armat centrifugat, la înălțimea de 8 m de la nivelul platformei stației la baza izolatorilor ceea ce nu necesită îngrădiri de protecție.
Legăturile dintre bara I și separatoarele aferente sunt făcute cu țeavă de aluminiu 80 ce se sprijină pe izolatorii separatoarelor de la bara II și pe izolatorii suport special montați. Celelalte sunt executate din conductor de AL 450 mm2.
Sistemele de bare I și II sunt realizate din conductor OL AL 2670 mm2, iar bara de transfer din conductor OL,AL 2450 mm2.
Celula 220 kV AT 400 MVA este echipată astfel:
trei descărcători VA-198-220 kV;
trei transformatoare de curent tip CESUK având raportul de transformare 1000/1/1/1/1 și clasa de precizie 0,5/1;
trei transformatoare de tensiune tip TECU având raportul de transformare kV și clasa de precizie 0,5/1;
trei separatoare de borne AT 400 MVA tip SMEP1, 1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1;
un întrerupător tip IO-1600 A, 12000 MVA acționat cu dispozitiv tip MOP-1;
trei separatoare bară I tip SMEP-1600 A, acționate cu dispozitiv tip ASE-1;
trei separatoare bară II tip SME-1600 A, acționate cu dispozitiv tip ASE-1;
trei separatoare bară de transfer tip SME-1600 A, acționate cu dispozitiv tip ASE-1.
Celula 220 kV Cuplă de Transfer este echipată astfel:
trei transformatoare de curent tip CESU, având raportul de transformare 1200/1/1/1/1 și clasa de precizie 1,5/1/D/D;
trei separatoare bară de transfer tip SME-1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1;
un întrerupător tip IO-1600 A, 12000 MVA, acționat cu dispozitiv MOP-1;
trei separatoare bară I tip SME-1600 A, acționate cu dispozitiv tip ASE-1;
trei separatoare bară II tip SMEP-1, acționate cu dispozitiv ASE-1.
Celula 220 kV Sărdănești este echipată astfel:
trei descărcători 220 kV tip XAD-199;
trei transformatoare de curent tip CESU, având raportul de transformare 1200/1/1/1/1 și clasa de precizie 0,5/1/D/D;
trei transformatoare de tensiune tip TECU, având raportul de transformare 220/0,1/0,1 kV și clasa de precizie 0,5/1;
trei separatoare bară de transfer tip SMAP-1, 1600 A, acționate cu dispozitiv ASE-1
trei separatoare de linie tip SMEP-2, acționate cu dispozitiv tip ASE-1;
un întrerupător tip IO-1600A,1200 Mva acționat cu dispozitiv tip MOP-1;
trei separatoare bară I tip SME-1600 A, acționate cu dispozitiv tip ASE-1;
trei separatoare bară II tip SMEP-1, 1600 A, acționate cu dispozitiv tip ASE-1.
Celula 220 kV Tg-Jiu Nord este echipată asemănător cu celula 220 kV Sărdănești prezentată mai sus.
Celula 220 kV AT-200 MVA este echipată astfel:
trei descărcători 220 kV tip SB-198;
trei transformatoare de curent tip CESUK, având raportul de transformare 600/1/1/1/1 și clasa de precizie 0,5/1/D/D;
trei transformatoare de tensiune tip TECU, având raportul de transformare kV și clasa de precizie 0,5/1;
trei separatoare borne AT-200 MVA tip SMEP-2, 1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1;
trei separatoare bară de transfer tip SME 1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1;
un întrerupător tip IO-1600 A, 12000 MVA, acționat cu dispozitive tip MOP-1;
trei separatoare bară I tip SME-1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1;
trei separatoare bară II tip SMEP-2, 1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1.
Celulele 220 kV CTE 1 Rovinari și CTE 2 Rovinari sunt echipate identic, astfel:
trei descărcători 220 kV tip XAD-199;
trei transformatoare de curent tip CESU, având raportul de transformare 600/1/1/1/1 și clasa de precizie 0,5/1/D/D;
trei transformatoare de tensiune tip TECU, având raportul de transformare kV și clasa de precizie 0,5/1;
trei separatoare bară de transfer tip SMEP-1, 1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1;
trei separatoare linie tip SMEP-2, 1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1;
un întrerupător tip IO-1600 A, 12000 MVA, acționat cu dispozitive tip MOP-1;
trei separatoare bară I tip SME-1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1;
trei separatoare bară II tip SMEP-1, 1600 A, acționate cu dispozitive tip ASE-1.
Descrierea celulelor ce alcătuiesc stația de 110 kV Urechești
Stația 110 kV este prevăzută cu un sistem de bară simplu secționat la care se racordează următoarele celule:
AT 200 MVA, 220/110 kV;
LEA 110 kV Rogojelu;
LEA 110 kV T103 CTE Rovinari-Rogojelu;
LEA 110 kV T104 CTE Rovinari;
LEA 110 kV Tg-Jiu Sud;
Descărcători.
Stația 110 kV este de tip semiînalt, cu echipamentul montat pe suporți din beton armat centrifugat, la înălțimea de 2,3 m de la nivelul platformei stației la bara izolatorilor, cea ce face să nu fie necesare îngrădiri de protecție.
Amplasamentul stației fiind într-o zonă de gradul III de poluare s-a prevăzut echipament de linie de fugă minimă de 1,2 cm/kV, iar pentru izolația barelor colectoare s-a asigurat o linie de fugă minimă de 3 cm/kV.
Celulele 110 kV T-104 CTE Rovinari, T-103 Rovinari-Rogojelu; Tg-Jiu Sud, Rogojelu sunt echipate identic, astfel:
un separator tripolar de bară tip STEP-1600 A, acționat cu dispozitiv tip ASE-1;
un întrerupător tip IO-1600 A, 6000 MVA acționat cu dispozitiv tip MOP-1;
trei transformatoare de curent tip CESU, având raportul de transformare 600/5/5/5 și clasa de precizie 0,5/10P/10P;
un separator tripolar de linie tip STEP-1600 A, acționat cu dispozitiv tip ASE-1;
trei transformatoare de tensiune tip TECU, având raportul de transformare kV și clasa de precizie 0,5/1.
Celula 110 kV AT 200 MVA este echipată astfel:
un separator tripolar de bară tip STEP-1600 A, acționat cu dispozitiv tip ASE-1;
trei descărcătoare 110 kV tip EXLIM kA;
un întrerupător tip IO-1600 A, 6000 MVA, acționat cu dispozitiv tip MOP-1;
trei transformatoare de curent tip CESU, având raportul de transformare 1250/5/5/5/ și clasa de precizie 0,5/10P/10P;
trei transformatoare de tensiune având raportul de transformare kV și clasa de precizie 0,5/1.
Celula 110 kV Cupla Longitudinală este echipată astfel:
un separator tripolar tip STEP-1600 A, secția I bare colectoare, acționat cu dispozitiv tip ASE-1;
un separator tripolar tip STE-1600 A, secția II bare colectoare, acționat cu dispozitiv tip ASE-1.
Celula 110 kV descărcători este echipată astfel:
un separator tripolar tip STEP-1600 A, acționat cu dispozitiv tip ASE-1;
trei descărcători 110 kV tip XAD-108.
Descrierea stației de 20 kV
Stația de 20 kV este prevăzută cu un sistem simplu de bară la care se racordează următoarele celule:
LEA 20 kV IUM Tg-Jiu;
LEA 20 kV Tg-Jiu Sud;
TSI 1-630 kVA 20/0,4 kV;
TSI 2-1000 kVA 20/0,4 kV.
Servicii interne
2.5.1.Servicii interne curent alternativ
Consumatorii de curent alternativ se alimentează din două linii de 20 kV respectiv
LEA 20 kV IUM și LEA 20 kV Tg-Jiu Sud prin intermediul a doi transformatori, unul de 1000 kVA și unul de 630 kVA, 20/0,4 kV.
Celulele 20 kV IUM Tg-Jiu și Tg-Jiu Sud sunt echipate identic, astfel:
un separator tip STI-1250 A și 35 kV, acționat cu dispozitiv tip AMI;
trei transformatoare de curent tip CESU, având raportul de transformare 200/5 A și 35 kV;
un întrerupător tip IUM-1250 A și 35 kV,1000 MVA, acționat cu dispozitiv tip DPI;
trei transformatoare de tensiune tip TIRMO, având raportul de transformare și clasa de precizie 0,5/1/3P.
Celulele 20 kV TSI 1 și TSI 2 sunt echipate identic, astfel:
un separator de bară tip STI-1250 A, acționat cu dispozitiv tip AMI;
două transformatoare de curent (fazele R și T): tip CESU, având raportul de transformare 30/5/5A pentru TSI 1 și CIRS 20 kV, 30/5/5A pentru TSI 2;
un întrerupător tip IUP-1250 A, 1000 MVA, acționat cu dispozitiv tip DPI.
Pentru creșterea siguranței în funcționare a serviciilor interne de curent alternativ a fost montat ca rezervă un grup DIESEL-SKODA-6 S 160 PN, având următoarele caracteristici.
rotația nominală 1000 rot/min;
puterea motorului 250 C;
generator electric tip A+14 a 6-097T; 551924;
puterea generatorului electric 160 kW;
tensiunea 400 V;
frecvența 50 Hz.
2.5.2. Servicii interne de curent continuu
Pentru consumatorii de curent continuu s-a prevăzut o baterie tip IS-10, 220 Vcc cu 109 elemente. Bateria funcționează în tampon. Pentru încărcarea bateriei s-au prevăzut două redresoare ce pot funcționa în paralel.
Redresorii au următoarele caracteristici:
tip KTM 91 220/50;
3380 V = 151 VA f=50 Hz;
242 V = 50 A;
220 V.
Protecția împotriva trăznetelor
Protecția împotriva loviturilor directe de trăznet este realizată cu ajutorul paratrăznetelor de tip Franklin, montate pe rigletele de beton ale stației și sunt realizate din țeavă sudată având trei tronsoane ce totalizează o lungime de 8 m. La baza stâlpului la care este montat paratrăznetul sunt îngropați trei electrozi din țeavă de oțel galvanizată cu diametrul de 2/2 și lungimea de 3 m.
Paratrăznetul este legat la acești electrozi, iar aceștia la rândul lor sunt legați la priza stației prin sudură.
Împotriva supratensiunilor de natură atmosferică se poate veni pe liniile electrice aeriene, unde sunt montați descărcători pe intrările fiecărei linii de 400 kV, 220 kV și pe bornele AT 400 MVA și AT 200 MVA, iar la 110 kV pe secția de bare colectoare.
Stația 400/220/110 kV conține două autotransformatoare, unul de 400 MVA și unul de 200 MVA, ce prezintă următoarele caracteristici prezentate mai jos, respectiv stația de 400 kV mai conține și o bobină de compensare ce compensează pierderile pe linii mai ales pe linia 400 kV Domnești fiind cea mai lungă.
CAPITOLUL III
PREZENTARE GENERALĂ A CELOR DOUĂ AUTOTRANSFORMATOARE RESPECTIV AT 400 MVA 400/220 kV ȘI AT 200 MVA 220/110 kV
AT 400 MVA, 400/220 kV-unitate principală
Tipul: ATU-FS;
Grupa de conexiuni: Z0D-5;
Putere maximă: 400 MVA;
Tensiunea nominală: ÎT-400000 V, terțiar-22000 V, JT-231000 V;
Curentul nominal: 578 A, 4200 A, 1000 A;
Curentul sc.: 4,5kA, 25,2 kA, 10,9 kA;
Timpul sc.: 5’’ , 5’’ , 5’’ ;
Greutate ulei: 60 t;
Greutate transport: 206,5 t;
Greutate totală: 295 t;
Pierderi în înfășurări: ÎT-850 kW, terțiar-550 kW, JT-580 kW;
Pierderi la mers în gol: 160 kW+15%;
Tensiunea de sc.: 11,5%- 10% 20%, 12,5;
AT 400 MVA, 400/220 kV-unitate de reglaj
Tipul: (A+T) TUR-FS;
Grupa de conexiuni: DY-7 la TTUR și 0 deschis la ATTUR;
Tensiunea nominală: +1234650;
Curent nominal: ÎT- 1000 A, JT-17,2 kA;
Timp sc.: ÎT-5’’ JT-5’’;
Tensiunea sc.: 1,2% +15%;
Greutate ulei: 38 t;
Greutate decuvat: 98 t;
Greutate transport: 111 t;
Greutate totală: 121 t;
Pierderi
în înfășurări plot: 1-140 kW, plot 7-200 kW, plot 13-170 kW, plot 19-215 kW,
25-170 kW;
Pierderi la mers în gol: 130+15% kW.
AT 200 MVA, 220/110 kV
Tipul: ATU-FS;
Grupa de conexiuni: Y0-D5;
Tensiunea nominală: ÎT-231000 V, terțiar-10500 V, JT-121000 V;
Curentul nominal: 500 A, 3299 A, 954,5 A;
Curentul sc.: 6,5 kA, 52,7 kA, 16,9 kA;
Timpul de sc.: 5’’;
Greutate ulei: 55,9 t;
Greutate decuvat: 115,7 t;
Greutate transport: 137 t;
Greutate totală gol: 143 t;
Pierderi înfășurări: 485 kW, 170 kW, 160 kW;
Pierderi în fier: 105 kW.
3.3. Prezentarea condițiilor de funcționare în paralel a transformatoarelor
Într-o stație de transformare care conține unul s-au mai multe transformatoare, foarte important este respectarea condițiilor de funcționare în paralel a transformatoarelor, care asigură:
continuitatea alimentării cu energie electrică a consumatorilor la deconectarea unor transformatoare pentru revizii sau reparații;
menținerea unui nivel minim al pierderilor în procesul de transformare, prin modificarea numărului de transformatoare aflate în funcțiune corespunzător sarcinii cerute;
creșterea rațională a puterii stațiilor de transformare pe măsura creșterii consumului de energie electrică al receptoarelor alimentate de stație prin conectarea în paralel a mai multor transformatoare.
La funcționarea în paralel a transformatoarelor, înfășurările primare respectiv secundare, se conectează la bare comune.
Problema fundamentală care apare la funcționarea în paralel a mai multor transformatoare este aceea a repartizării sarcinii totale între diferite transformatoare, proporțional cu puterile lor nominale.
În cazul conectării în paralel a transformatoarelor, identice ca putere și construcție repartiția uniformă a sarcinii pe transformatoare se realizează de la sine. În cazul general însă se conectează în paralel transformatoare care au puteri nominale diferite și sunt de construcții diferite.
Astfel de transformatoare pentru a funcționa în paralel, trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
tensiunile nominale primare și secundare ale transformatoarelor să fie egale, ceea ce atrage egalitatea rapoartelor de transformare;
să aparțină aceleiași grupe de conexiuni și să se conecteze în paralel prin bornele de același nume;
să aibă aceleași tensiuni relative de scurtcircuit (nominale), pentru ca sarcinile să se repartizeze proporțional cu puterile nominale ale transformatoarelor;
raportul puterilor nominale ale transformatoarelor care se conectează în paralel să fie cel mult 3:1. Această condiție este impusă de considerente de exploatare rațională, în limite admisibile a abaterilor dintre componentele active și respectiv reactive ale tensiunilor relative de scurtcircuit.
Dacă primele două din aceste condiții sunt îndeplinite atunci tensiunile secundare ale fazelor corespunzătoare ale transformatoarelor cuplate în paralel la mersul în gol când înfășurările secundare sunt închise pe bare, vor fi egale ca mărime și fază. Din această cauză între înfășurările secundare și barele la care sunt legate, nu apare nici un fel de curent în absența sarcinii în conturul format din înfășurările secundare ale transformatoarelor cuplate în paralel, și prin transformare, de asemeni în înfășurările primare.
Dacă acești curenți de egalizare nu sunt prea mari ca valoare ca să conducă la avarii, se adună cu curenți de sarcină producând supraîncărcarea unuia dintre transformatoare și descărcarea celuilalt.
Diferențe mici între rapoartele de transformare ale transformatoarelor pot duce la apariția unor curenți de circulație importanți. De exemplu, pentru două transformatoare de aceiași putere cu aceeași grupă de conexiuni, având tensiunile de scurtcircuit egale cu 5,5%, dar având rapoarte de transformare diferind cu 1%, rezultă un curent de circulație de aproximativ 10% din curentul nominal.
Ic= [A] 1.
Din această cauză STAS 1703-67 prevede ca raportul de transformare să nu difere fată de valoarea nominală cu mai mult de + – 0,5%.
Dacă se conectează în paralel transformatoarele având grupe de conexiuni diferite, curentul de circulație ia valori mari, de ordinul de mărime al curentului de scurtcircuit la tensiunea nominală, chiar la diferență de un indice de grupă.
Spre exemplu în cazul a două transformatoare de puteri egale, având același raport de transformare și tensiuni de scurtcircuit egale cu 5% din tensiunea nominală, dar grupe de conexiuni diferite și anume 0 (12) și (11), curentul de circulație este de aproximativ cinci ori curentul nominal.
Tensiunea electromotoare care întreține acest curent în conturul înfășurărilor secundare cuplate în paralel (și prin transformatoare și în înfășurările primare) este diferența dintre tensiunile electromotoare secundare E2 , decalate cu 30o, a fazelor corespunzătoare a acestor transformatoare.
Condiția aceleiași grupe de conexiuni pentru cuplarea în paralel a transformatoarelor este obligatorie.
De remarcat că la anumite scheme de conexiuni grupa se poate modifica, la unele prin permutarea circulară a marcării bornelor, iar la altele prin inversări corespunzătoare de faze la înfășurarea primară și secundară. transformatoarele cu asemenea scheme de conexiuni, având grupe diferite, se pot cupla în paralel prin conectarea exterioară corespunzătoare a bornelor acestora.
Celula 220 kV AT-200 MVA conține un întrerupător tip IO-1600 A, 1200 MVA, ce este acționat cu un dispozitiv tip MOP-1 prezentat mai jos:
3.4. Principiu de funcționare a dispozitivului MOP-1
Dispozitivul de funcționare de tipul MOP este de tipul cu acumulator de energie, sub formă de gaz (azot), într-un ansamblu compus dintr-un acumulator și o butelie.
Energia eliberată produsă prin detenta parțială a gazului comprimat este transmisă hidraulic la mecanismul cu dublu efect, montat pe polul întrerupătorului, prin două ansamble de valve, un ansamblu țevărie și o coloană izolată de înaltă presiune.
3.4.1. Descrierea părții hidraulice
Dispozitivul cuprinde următoarele subansamble:
ansamblul de compresie compus din rezervorul de ulei R, filtru F, supapa de siguranță S, grupul motopompă P și M, o clapetă de dirijare;
ansamblu acumulator de energie compus din acumulatorul A și butelia sa, rezervorul B, precum și un presostat de semnalizare PR.
ansamblu bloc valvă închidere și deschidere compus fiecare din valva pilot, valva intermediară, valva principală, valva de autoalimentare și valva de temporizare, electromagnetul de închidere și respectiv deschidere în dispozitivul de menținere a presiunii Dr, care menține o presiune de 1-3 atm în blocurile de comandă.
Descrierea echipamentului electric
Dispozitivul cuprinde următorul echipament:
electromagneți de închidere și deschidere Evd și Evî;
butoanele de comandă pentru închidere și deschidere Bî și Bd;
releul de blocaj la închidere RÎB1, care blochează comanda la închidere a întrerupătorului dacă presiunea a scăzut sub o anumită limită (cca. 295-321) atm. Releul este comandat de microîntrerupătorul CBî, acționat de coada pistonului acumulatorului. Poziția de blocaj de închidere este semnalizată de o lampă amplasată lângă butonul respectiv de închidere Bî.
releul de blocaj deschidere RÎBd, care blochează comanda de declanșare a întrerupătorului la scăderea presiunii sub valoarea de cca. 270-295 atm. Releul este comandat de microîntrerupătorul CBd, acționat de asemenea de coada pistonului acumulatorului de energie. Poziția de întrerupător blocat la deschidere este semnalizată de o lampa de semnalizare amplasata lângă butonul de deschidere.
releul de antipompaj RAP, care nu permite închiderea repetată a întrerupătorului pe defect. Astfel releul RAP se excită și rămâne excitat tot timpul cât se primește comanda de declanșare și printr-un contact taie comanda de anclanșare, făcându-și în același timp o autoreținere pe tot timpul comenzii de inchidere, aplicată simultan comenzii de deschidere.
releul intermediar de închidere Riî;
contactorul CM, care asigura prin intermediul microîntrerupătorului U alimentarea motorului, deci pornirea și oprirea automată a pompei în funcție de presiunea din acumulatorul de energie. Pornirea pompei se face la scăderea presiunii până la valoarea de 310-320 atm., iar oprirea ei se face la creșterea presiunii până la o presiune de 340-360 atm.
CAPITOLUL IV
PROTECȚIA TRANSFORMATOARELOR ELECTRICE
Generalități
Transformatoarele electrice de mare putere se prevăd cu protecții prin relee împotriva defectelor și regimurilor anormale de funcționare cum sunt:
scurtcircuite polifazate între înfășurări sau bornele acestora;
scurtcircuite între spirele aceleiași înfășurări;
supratemperaturi;
scurtcircuite monofazate;
supracurenți între înfășurări provocați la scurtcircuite exterioare;
supracurenți provocați de suprasarcini;
scăderea nivelului uleiului, degajări de gaze provocate de defecte în interiorul cuvei.
Protecțiile împotriva defectelor și a regimurilor anormale de funcționare enumerate mai sus vor comanda deconectarea transformatorului sau semnalizarea în funcție de anumite condiții pentru diferite tipuri de protecții.
Protecția de gaze a transformatoarelor
Pentru transformatoarele cu putere de 1000 KVA și mai mari, trebuie să se prevadă o protecție de gaze împotriva defectelor din interiorul cuvei transformatorului care provoacă degajare de gaze și o protecție împotriva scăderii nivelului uleiului.
Protecția de gaze se va prevedea și pentru transformatoarele din centrale, stații și posturi de transformare având puteri cuprinse între 100-1000 KVA, dacă este asigurată sursa operativă de curent continuu, iar transformatoarele sunt echipate cu întreruptoare pe partea tensiunii superioare.
Defectele interne în transformatoare sunt de multe ori însoțite de curenții de defect care au valori mici și nu pot provoca acționarea protecției diferențiale și cu atât mai puțin a protecției maximale de curent.
Defectele interne în transformator sunt de multe ori însoțite de curenții de defect care au valori mici și nu pot provoca acționarea protecției diferențiale și cu cât mai puțin a protecției maximale de curent.
Din această cauză, pentru transformatoarele de mare putere în cuva de ulei prevăzute cu conservator se folosește o protecție cu relee de gaze care acționează împotriva defectelor din interiorul cuvei transformatorului.
Un releu de gaze este format dintr-o carcasă în care se află suspendate unul sub altul două flotoare echipate cu contacte cu mercur în vid. În regim de funcționare normal al transformatorului, interiorul releului (carcasa) este umplut cu ulei, astfel încât
flotoarele plutesc deasupra axelor lor de protecție și mențin deschise contactele cu mercur.
Dacă în transformator se produce un defect însoțit de o slabă degajare de gaze, acestea adună în partea de sus a incintei releului refulând releul de jos. Primul flotor coboară, contactul său se închide și acționează asupra unui circuit de semnalizare. Refularea uleiului se produce până la nivelul țevii de comunicație a conservatorului de ulei, gazele fiind în continuare refulate în conservator.
Flotorul interior continuă să plutească și releul nu comandă deconectarea transformatorului. Dacă defectul transformatorului este însoțit de o formare foarte intensă de gaze, uleiul din cuvă este refulat cu mare viteză în conservator răsturnând flotorul inferior, care își închide contactul cu mercur, comandând practic instantaneu deconectarea transformatorului de la rețea.
Pentru asigurarea unei declanșări sigure a întrerupătoarelor transformatorului, releul intermediar al protecției își efectuează prin unul din contactele proprii autoreținerea, urmând ca apoi el să fie deblocat manual prin apăsarea butonului B.
Dacă din anumite motive, nivelul uleiului din transformator începe să scadă, releul acționează mai întâi asupra circuitului de semnalizare și apoi comandă scoaterea transformatorului din funcțiune. Protecția de gaze este simplă, sensibilă și sigură, acționând rapid și la curenți mici de defect, care nu pot provoca acționarea celorlalte protecții ale transformatorului.
Ea nu poate fi o protecție unică a transformatoarelor, deoarece nu acționează la defecte din exteriorul cuvei transformatorului sau între barele acestuia și întrerupătoare. Se admite ca protecția de gaze să comande semnalizarea în cazul degajărilor intense de gaze în următoarele situații:
La transformatoarele coborâtoare cu puteri până la 1600 kVA inclusiv cu întreruptoare pe partea alimentării cu condiția existenței unei protecții împotriva scurtcircuitelor din transformator cu timp de acționare de maximum 0,5 s.
La transformatoare coborâtoare cu puteri până la 6300 kVA inclusiv, fără întreruptoare pe partea alimentării, cu condiția ca protecția elementului apropiat dinspre partea alimentării, să comande deconectarea scurtcircuitului din transformator cu un timp de maximum 0,5 s.
Pentru protecția împotriva scurtcircuitelor interioare și la borne trebuie să se prevadă:
Protecția maximală de curent cu tăiere de curent (rapidă) instalată pe partea alimentării la transformatoarele cu puteri mai mici de 10 MVA
Protecția diferențială longitudinală la transformatoarele cu puteri de 10 MVA sau mai mari. Se prevede această protecție și la transformatoarele cu puteri de 10 MVA dacă funcționează mai multe în paralel și la transformatoare de servicii începând de la puteri de 1000 kVA.
Protecția de cuvă la transformatoare având puteri până la 40 MVA și care au toate înfășurările conectate la rețelele cu neutru legat direct la pământ sau prin priza rezistență.
4.3. Protecția maximală cu tăiere de curent
Protecția cu tăiere de curent este o protecție maximală reglată în funcție de curentul de scurtcircuit la capătul elementului protejat. Aceasta are condiții bune de aplicare la transformatoare, deoarece datorită reactanțelor mari ale acestora, variația curentului de scurtcircuit asigură protecției o șansă de acționare mare conform figurii nr.2.(vezi planșa 4)
Curentul de pornire al releelor se calculează cu formula:
Ip=KSIG (A) în care:
KSIG=1,2-1,4-coeficient de siguranță
IBCexterior maxim = curentul de scurtcircuit trifazic maxim exterior (pe bare dinspre sarcina transformatorului
KTC = raportul de transformare a reductoarelor de curent
Curentul de pornire ales trebuie să satisfacă relația: Ip>(3-5)In; pentru ca releele să nu lucreze la șocuri de magnetizare.
Protecția cu putere de curent se instalează pe toate cele trei faze, dacă transformatorul protejat este alimentat de la o rețea cu punctul neutru legat la pământ, și pe două faze, dacă rețeaua de alimentare are neutrul izolat.
Schema protecției maximale cu tăiere de curent este prezentată în figura nr.3. (vezi planșa 4)
Avantajele protecției cu tăiere de curent sunt:
simplitatea în execuție;
rapiditatea în funcționare.
Dezavantajul este acela că zona de acționare variază în funcție de regimul rețelei și chiar în cazul cel mai favorabil, protecția nu acoperă întreaga înfășurare.
Protecția diferențială longitudinală
Ca o completare a protecției de gaze se utilizează contra scurtcircuitelor interioare și la bornele transformatoarelor, protecția diferențială longitudinală.
În zona ei de acționare intră și legăturile prin cabluri sau bare între transformator și întrerupător.
Principiul ei de funcționare este principiul comparării valorilor și sensurilor curenților aceleiași faze dintre două sau trei înfășurări ale transformatorului protejat.
Transformatorul trebuie să aibă pe fiecare fază a tuturor înfășurărilor sale, transformatoare de curent. Înfășurările lor secundare trebuie astfel legate încât în funcționare normală sau în cazul scurtcircuitelor exterioare prin releu să circule diferența curenților (schema a ), iar în cazul defectelor interioare suma curenților (schema b). Fig. nr. 4. (vezi planșa 4)
Particularitățile protecției diferențiale a transformatoarelor
Egalitatea curenților secundari nu poate fi satisfăcută în majoritatea cazurilor, deoarece pentru transformatoarele de curent și transformatorul protejat nu dispunem decât de valori standardizate a rapoartelor de transformare. În acest caz avem: Id=I1-I2=0. Când între curenții rezultați există o diferență mai mare de 5%, în circuitele de protecție, trebuie folosite mijloace auxiliare de egalizare.
Se practică în acest scop compararea pe cale electrică a diferenței curenților prin autotransformatoare sau transformatoare intermediare și compensarea fluxurilor magnetice într-un transformator special. Fig. nr. 5. (vezi planșa 4)
Șocul curentului de magnetizare.
La restabilirea tensiunii după lichidarea unui scurtcircuit, sau sub tensiune a transformatorului protejat, are loc un șoc al curentului de magnetizare care poate atinge o valoare foarte ridicată de 6-8 ori In (în regim normal curentul de magnetizare este de 3-5 % In); curentul de magnetizare circulând numai prin înfășurarea de pe partea sursei de alimentare, deci numai prin transformatoarele de curent de la un singur capăt al zonei protejate, șocul de curent de magnetizare ar provoca acționări greșite ale protecției diferențiale.
Pentru eliminarea acestor neajunsuri se prevăd:
Desensibilizarea prin curent a protecției diferențiale;
Utilizarea schemelor cu T.S.R. (transformator cu saturație rapidă);
Filtre.
Diferența de fază dintre curenții primari și compensarea acesteia
În cazul transformatoarelor cu conexiuni Y/ între curenții primari de la cele două capete a zonei protejate există un defazaj de 30o sau multiplu de 30o funcție de grupa de conexiuni a transformatorului protejat. Prin protecție ar circula în permanență diferența geometrică dintre cei doi curenți și care ar avea valori importante în funcție de mărimea defazajului.
În cazul unui transformator Y0d-11 considerând curenții din secundar egali: I15=I25, dar cu defazajul de 30o între ei, prin protecție ar circula I0=I15-I25=2Isin15o, care ar comanda greșit acționarea protecției.
Compensarea se realizează conectând secundarele celor două grupe de transformatoare de curent invers față de modul de conectare a înfășurărilor transformatorului protejat, după aceeași grupă de conexiuni ca transformatorul protejat conform schemei alăturate. Fig. nr. 6.
Curenții de dezechilibru sunt provocați de mai mulți factori. În cazul cel mai dezavantajos, când toate componentele ar exista și ar fi în fază, curentul de dezechilibru ar avea valoarea maximă-Idez. max.
Compensarea inegalității curenților
În cazul în care curenții primari Ip1, Ip2 ai transformatorului protejat nu sunt egali, transformatoarele de curent TC1, TC2 ale PDL trebuie alese astfel încât curenții secundari să fie egali.
Întrucât:
[A] [A] (i)
pentru ca [A] (ii)
este necesar:
(iii)
rezultă condiția finală:
(iv)
unde N este raportul de transformare al transformatorului protejat. Pentru asigurarea egalității curenților secundari ai TC din PDL a transformatoarelor, condiție necesară pentru obținerea unei sensibilități ridicate a protecției, este necesar ca raportul rapoartelor de transformare ale celor două TC să fie egale cu raportul de transformare al transformatorului protejat.
După alegerea TC, se verifică diferența curenților secundari:
Dacă este îndeplinită condiția:
[A] (v)
nu se adoptă nici o soluție de egalizare a curenților secundari. Componenta curentului de dezechilibru determinată de inegalitatea curenților secundari se va considera în relația de calcul a curentului de dezechilibru a PDE.
Dacă:
[A] (vi)
se folosesc metode de egalizare, iar în calculul curentului de dezechilibru nu se consideră componenta datorită inegalității curenților secundari.
Protecția cea mai utilizată în prezent este protecția diferențială cu frânare și transformator cu saturație rapidă (RDS-3) construită în țara noastră. Releul construit ca element monofazat se compune dintr-un element de execuție care este un releu electromagnetic de curent și un transformator TSR cu trei coloane și cinci înfășurări dispuse într-un anumit mod pe cele trei coloane conform figurii alăturate. Fig.nr.7. (vezi planșa 4) .
La scurtcircuitele exterioare și la suprasarcină, prin bobina de frânare circulă un curent important If care creează un flux θ și care se închide prin coloanele laterale provocând saturația miezului, înrăutățind astfel cuplajul magnetic dintre bobina de lucru și bobina secundară (WL, WS), respectiv înrăutățind transformarea curentului care circulă prin bobina de lucru curentul de dezechilibru în înfășurarea secundară, realizând o frânare pe cale magnetică. Fluxul θ de frânare nu provoacă un curent prin releul I, deoarece cele două secțiuni ale înfășurării secundare fiind bobinate în opoziție cu numere egale de spire.
În cazul scurtcircuitelor interioare, curentul prin înfășurarea de lucru WL este cel puțin egal cu curentul prin înfășurarea de frânare WF. Fluxul de lucru creat de curentul prin înfășurarea de lucru pe coloana centrală, se închide în sensuri diferite prin secțiunile înfășurării secundare iar tensiunile electromotoare induse care sunt în fază, generează un curent prin releu provocând declanșarea. Construcția asigură funcționarea protecției chiar dacă cei doi curenți de lucru și frânare sunt egali.
Pentru stabilirea reglajelor se utilizează caracteristica de funcționare (IW)f=P(W)f; această funcție este dependentă de defazajul dintre Ie și If.
Protecția diferențială cu releul anterior prezentat se poate aplica și transformatoarelor cu trei înfășurări.
Concluzii:
Protecția diferențială asigură deconectarea rapidă și selectivă a transformatoarelor, atât în cazul defectelor interne cât și la apariția scurtcircuitului la borne sau pe circuitele de legătură cu întreruptoarele;
Necesită transformatoare de curent pe toate înfășurările care să îndeplinească condiții speciale;
Necesită verificare în exploatare și la puneri în funcție de personalul cu un anumit grad de calificare.
4.5 Protecția de cuvă
Majoritatea defectelor interioare, sunt însoțite de distrugerea izolației față de masă prin care circulă un curent – la priza de pământ.
Utilizarea acestui curent servește pentru protecția de cuvă dacă cel puțin o înfășurare are neutrul legat la pământ.
Schema de principiu constă dintr-un transformator de curent înseriat pe legătura dintre cuvă și priza de pământ la al cărui secundar este legat releul de curent. Această protecție a fost introdusă și la noi în țară în mod experimental, reductorul de curent de
pe neutru trebuind să aibă raportul: A, care asigură un curent de pornire al releului de 2 – 2,5A. (Fig. nr. 8)
Concluzii:
Protecția este simplă, conferă siguranță în funcționare și ușurință în exploatare. Se poate aplica la transformatoare, autotransformatoare și bobine de stingere;
Prezintă dezavantajul că nu acționează la scurtcircuite între faze fără punere la pământ sau între spire;
Trebuie izolată cuva față de pământ.
Protecția maximală de curent cu blocaj de tensiune minimă
Pentru eliminarea în totalitate a defectelor produse de cauze exterioare, toate transformatoarele trebuie prevăzute cu protecții maximale de curent temporizate. Aceste protecții trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
Să deosebească un supracurent provocat de un scurtcircuit, de o suprasarcină care poate fi suportată un timp mai îndelungat de către transformator;
Să fie sensibilă la orice scurtcircuit care ar avea loc pe liniile alimentate de la barele transformatorului;
Să fie suficient de rapidă, ținând seama că un curent de scurtcircuit exterior poate fi de câteva ori mai mare decât curentul nominal al transformatorului și poate cauza căderi mari de tensiune în rețea;
Să fie selectivă.
În practică valoarea coeficientului de sensibilitate (Ksens) al protecției maximale obișnuite este adesea sub limita sensibilă. Metoda generală pentru obținerea unei sensibilități mărite este folosirea protecției maximale de curent cu blocaj de tensiune minimă. Acest blocaj are totodată rolul de a împiedica acționarea protecției maximale în cazul suprasarcinilor care provoacă paralel cu creșterea curenților și o scădere a tensiunii, însă insuficient de mare pentru acționarea releelor de tensiune minimă; de aceea curentul de pornire al unei protecții maximale cu blocaj de tensiune minimă se poate calcula în funcție numai de curentul nominal al transformatorului In, cu formula:
[A]
cu specificațiile:
coeficient de siguranță;
coeficient de revenire al releelor.
Valorile numerice ale acestor coeficienți sunt valabile indiferent de numărul transformatoarelor care funcționează în paralel și suprasarcinile posibile.
Acest reglaj mai coborât al curentului de pornire Ip, face ca sensibilitatea exprimată prin Ksens să crească în aceeași măsură. Blocajul de tensiune minimă se realizează cu trei trepte de tensiune minimă. Tensiunea de pornire a acestor relee se
calculează ținându-se seama de revenirea lor în poziția cu contactele închise la scăderea tensiunii. Sensibilitatea protecției se verifică cu formula:
(vezi fig. nr.9)
în care:
tensiunea la pornire a releelor de tensiune minimă;
tensiunea corespunzătoare unui scurtcircuit în regim maxim.
Transformatoarele de tensiune de la care sunt alimentate releele, precum și modul de conectare al acestor relee (în stea sau triunghi), trebuie alese astfel încât să se obțină o sensibilitate cât mai mare a protecției, ținându-se seama de următoarele considerente:
Releele se alimentează de la transformatoarele de tensiune situate pe partea sursei pentru ca protecția să acționeze atunci când transformatorul se defectează;
Dacă sensibilitatea blocajului de tensiune minimă se dovedește insuficient pentru cazul scurtcircuitelor pe bare sau pe liniile racordate la acestea, se instalează o a doua grupă de relee de tensiune alimentate și de la transformatorul de tensiune de pe barele secundare;
Legarea în stea sau în triunghi a releelor de tensiune se face în funcție de conexiunile transformatorului protejat și de categoria de scurtcircuite din rețeaua alimentată pentru care blocajul de tensiune minimă trebuie să aibă eficiență maximă.
Protecția de curent homopolară a trasformatoarelor
Transformatoarele care au o înfășurare în stea, conectate într-o rețea cu punctul neutru legat la pământ, trebuie să fie echipate cu o protecție sensibilă, împotriva scurtcircuitelor monofazate, în cazul în care și la cealaltă înfășurare a transformatorului este conectată o sursă care poate alimenta defectul.
La transformatoarele conectate la rețele de 110 – 400 kV, protecția împotriva scurtcircuitelor monofazate este temporizată și poate fi realizată pe bază de curent sau tensiune homopolară (Fig. nr.10 planșa 4).
Protecția de curent homopolară se poate aplica numai la transformatoarele care au punctul neutru legat la pământ. Protecția constă într-un releu de curent legat la un filtru de curent de secvență homopolară, realizat cu transformatoarele de curent ale celor trei faze de pe partea rețelei.
Curentul de pornire al releului se reglează astfel ca protecția să nu acționeze la curenți de dezechilibru care pot apare la bornele filtrului din cauza scurtcircuitelor polifazate în rețea.
Protecția de tensiune homopolară se aplică în general la transformatoarele care funcționează cu neutrul izolat. Releul de tensiune homopolară se leagă la înfășurarea în triunghi deschis a transformatoarelor de tensiune din celula de măsură a barelor.
Tensiunea de pornire a releului se stabilește de obicei la 15V care s-a dovedit că desensibilizează protecția față de tensiunile de dezechilibru care pot apare la bornele filtrului de tensiune homopolară.
Folosirea protecțiilor homopolare ca rezervă contra scurtcircuitelor monofazate din rețele de curenți mari de punere la pământ este justificată prin aceea că protecția maximă de curent de blocaj de tensiune minimă se dovedește adesea insuficient de sensibilă față de scurtcircuitele monofazate din rețeaua alimentată.
4.8 Protecția de tensiune homopolară
În cazul existenței unor transformatoare cu alimentare bilaterală, care au înfășurări cu izolație degresivă, funcționând cu neutrul legat la pământ, se utilizează protecția de tensiune homopolară (Fig. nr.12 planșa 4).
Releul de tensiune homopolară se alimentează de la înfășurarea în triunghi deschis al grupului de măsură.
Tensiunea de pornire a releului se alege experimental la 15V care nu acționează la tensiunea de dezechilibru a filtrului homopolar.
Temporizarea se alege inferioară protecției de curent homopolar a transformatoarelor din aceeași stație cu neutrul pus la pământ.
Protecția de tensiune homopolară este preferabilă deoarece nu depinde de regimul momentan de exploatare al transformatorului.
4.9 Protecția transformatoarelor cu trei înfășurări
Protecția contra scurtcircuitelor exterioare trebuie astfel realizată astfel încât la un defect exterior la una dintre tensiuni (înfășurări), protecția să comande numai declanșarea întreruptorului de la tensiunea respectivă.
Dacă transformatorul are alimentare numai dintr-o parte, se prevede o protecție conform schemei alăturate (pentru o singură fază)
Reglajul relelor de curent se face ținând cont de curentul de sarcină maximă, iar temporizările releelor de timp de pe înfășurări se coordonează în funcție de temporizările de pe plecări și de temporizarea releului de pe înfășurarea cu sursa.
În cazul în care există surse pe două înfășurări, selectivitatea să poată acționa prin introducerea unui blocaj direcțional cu sursa conform shemei.
Partea de circuite secundare a celulei AT 200 MVA este prezentată mai jos
R3Z2 – releu de pornire la impedanță minimă cu caracteristicile: 100V; 5A; 50Hz;
R1Z23b – releu de distanță cu caracteristicile: 100V; 5A; 50Hz; 220Vcc;
RQS4T1 – releu diferențial pentru autotransformator: 5A; 50Hz; 220Vcc;
S103B – releu diferențial pentru linie: 5A; 50Hz; 220Vcc;
OZ31A – releu de reanclanșare trifazată: 220Vcc; 15s;
J05D – transformator intermediar pentru protecția diferențială de autotrafo;
STL – 1 (UL 11) transformator de izolare;
Rsf3 – releu maximal de curent: 1/2A; 50Hz; c.n.d;
Rsf3 – releu maximal de curent: 0.25/0.5A; 50Hz; c.n.d;
Rzf2 – releu de timp: 6s; 220Vcc;
Rzf2 – releu de timp: 3s; 220Vcc;
Rzk3 – releu de timp termostabil: 20s; 220Vcc;
RBM – 278/2 releu direcțional: 100V; 1A; 50Hz;
RH – 102 releu intermediar cu clapetă: 220Vcc;
RA – T releu de semnalizare: 220Vcc;
BI – bloc de încercare: 2 elemente;
BI 1 – bloc de încercare: 4 elemente;
BI 1 – bloc de încercare: 6 elemente;
C 16 04 20.005 – comutator;
ISOL 100LF cod 4102_2CA – întrerupător automat tripolar;
5 SM3_402 – întrerupător automat tripolar;
SWT 300F_6 – echipament de joasă frecvență pentru transmițător receptor FSSK 6463/3i, alimentare rețea FSSK 5231/7, bateria de condensatoare EWSK 6908 și transformatoare de izolare: 220V; 50Hz;
COD – buton de blocare, 220Vcc;
LF 25 – siguranță fuzibilă: 250/6.31;
3 CST – lampă de semnalizare: 220Vcc; 15W;
RT 23 – releu minimal de tensiune: 160V;
RBM 278/1 – releu direcțional de putere: 100V, 5A;
RCS – releu pentru control sincronism: 100 / 100 / 3;
4.9' Protecția de distanță a AT 200 MVA
Pe lângă aceste elemente prezentate mai sus se mai află și șirurile de cleme de diferite tipuri și mărimi.
Protecția de distanță pe care o conține și transformatorul constituie o protecție de bază pentru liniile de înaltă și foarte înaltă tensiune. Principalele avantaje ale PD în comparație cu alte tipuri de protecții constau în:
Dependența redusă a sensibilității față de regimul de funcționare al rețelei;
Deconectarea defectelor cu o temporizare cu atât mai mică cu cât acestea se produc mai aproape de locul instalării protecției;
Delimitarea cu suficiență precizie a zonelor protejate.
Protecția de distanță este o protecție de impedanță, releul de distanță măsurând impedanța buclei de scurtcircuit, de la locul de instalare până la locul de scurtcircuit.
Releul de distanță compară în mod succesiv impedanța buclei de scurtcircuit cu niște impedanțe reglate. Aceste impedanțe reflectă de fapt lungimea zonelor protejate, eșalonate de regulă în trei / patru trepte.
Caracteristica ta=f(Ur/Ir) și reprezintă caracteristica în trepte și este prezentată în figura nr.1. În treapta I, corespunzătoare unei anumite lungimi a buclei protejate, releul va declanșa foarte rapid. În treptele superioare, pe măsură ce crește distanța la locul de instalare a protecției, crește și temporizarea la declanșare. Valorile impedanțelor reglate se obțin în urma unor calcule care țin cont de lungimea liniei protejate și de caracteristicile ei geometrice, precum și de încadrarea liniei în sistemul energetic.
Releul de distanță acționează la scăderea impedanței măsurate sub valoarea impedanței reglate pentru treapta respectivă. Dacă valoarea măsurată este mai mică decât valoarea reglată pentru treapta I, releul va comanda declanșarea în acea treaptă; în mod analog, dacă valoarea măsurată este mai mare decât valoarea reglată pentru treapta I, dar mai mică decât valoarea reglată pentru treapta II, releul va comanda declanșarea în treapta a doua. În mod similar se petrec lucrurile și pentru treptele trei și patru.
Protecția de distanță este și o protecție direcțională, pentru asigurarea selectivității, protecția va acționa dacă sensul puterii de defect este de la bare spre linie (defecte apărute în aval de locul de instalare al protecției). Din alura caracteristicii în trepte prezentată în figură, se constată că protecția constituie și o protecție de rezervă, selectivă pentru elementele situate în aval față de locul instalării protecției și anume elementele următoare liniei protejate (linia BC, transformatorul ÎT/MT din stația B).
Caracteristica în trepte a PD are mai mulți timpi de acționare (de regulă patru sau cinci), fiecare corespunzând unor anumite distanțe între releu și defect, numite zone.
Primele trei trepte ale PD (Z1, Z2, Z3) sunt trepte de măsură, iar treapta patru este treapta de demaraj (Zdem), măsurată numai de elementul de pornire; treapta cinci are doi timpi de acționare:
t4 va acționa numai la defecte “în față”;
t5 va acționa numai la defecte ”în spate”.
PD este o protecție complexă care cuprinde următoarele elemente principale:
Elementul de pornire EP – conținând trei relee de impedanță și un releu de curent prin care circulă componenta de secvență homopolară a curentului și care are rolul de a sesiza apariția unui defect (scurtcircuit) și de a iniția funcționarea protecției. EP este alimentată de transformatoarele de curent (TC) și tensiune (TT) și transmite comenzi elementului de timp și elementului de comutare (EC1 și EC2), acestea din urmă conținând relee de comutare. Elementul de comutare EC1, efectuează în conformitate cu comenzile primite de la EP conectarea circuitelor de tensiune (în funcție de tipul de defect și de fazele pe care a apărut acesta), aplicând elementului de măsură EM prin intermediul contactelor conectate de elementul timp T și elementul direcțional ED, tensiunile Ur și Urd necesare pentru măsurarea corectă a impedanței de către EM și acționarea corectă a lui ED.
Elementul de comutare EC2, în conformitate cu comenzile primite de la EP, comută căderile de tensiune în rezistențele R astfel încât, în funcție de tipul defectului, să fie aplicate lui EM și ED căderile de tensiune necesare kRIr și krdRId astfel încât să asigure măsurarea corectă a impedanței de către EM și acționarea corectă a lui ED.
Elementul de blocaj la pendulații EP, va bloca acționarea protecției în treapta I, la apariția pendulațiilor, prin întreruperea alimentării cu tensiune operativă a contactelor ED și EM înseriate în circuitul de declanșare.
Elementul de blocaj la apariția unor deranjamente în circuitul de alimentare cu tensiune alternativă a protecției BTT, va bloca acționarea protecției prin întreruperea alimentării cu tensiune operativă a contactelor releelor de impedanță (de demaraj) conținute în EP. Elementul BTT se montează separat față de protecția de distanță și este constituit din releul de blocaj la dispariția tensiunilor RBDT.
Releul intermediar RI este releul intermediar de execuție (ieșire) și care transmite impulsul de declanșare întrerupătorului.
În figura 3 s-a prezentat protecția de distanță cu un singur organ de măsură, față de elementele principale prevăzute cu dispozitive de conectare la schema de RAR monofazat.
În alte tipuri de protecții de distanță por exista unul sau două elemente de măsură a impedanței pe fiecare fază. În acest fel se elimină necesitatea elementelor de comutație pentru selectarea curentului și tensiunii de defect și se scurtează timpul de acționare al protecției.
4.9.1 Relee de impedanță
Releul de impedanță acționează în funcție de impedanța buclei de defect măsurată, adică de raportul dintre Ur și Ir aplicate releului, conform relației:
[Ω] (1)
Releul de impedanță va acționa dacă impedanța măsurată Zr a buclei de scurtcircuit va fi mai mică decât impedanța reglată Zpr, impedanța de pornire a releului, adică dacă este satisfăcută relația:
[Ω] (2)
Din relația (2) se constată că releul de impedanță, este un releu de minimă impedanță, acționând atunci când impedanța măsurată (sesizată) Zr = Ur/Ir este sub valoarea de pornire, reglată prin releul Zpr.
În regim normal, când Ur are o valoare apropiată de valoarea nominală și Ir este proporțional cu sarcina liniei, releul este reglat să nu acționeze, rezultând în acest caz Zr>Zpr.
Tensiunea Ur și curentul Ir se obțin prin intermediul transformatoarelor de măsură, de tensiune TT și de curent TC. La apariția unui scurtcircuit pe linie, de exemplu în punctul K, tensiunile UL și Ur scad sensibil iar curenții IL și Ir cresc sensibil, valoarea Zr = Ur/Ir, scăzând atât cu micșorarea numărătorului cât și cu mărirea numitorului, ca urmare în acest caz Zr<Zpr și protecția acționează.
Bobina de tensiune a releului este alimentată cu tensiunea:
[V] (3)
unde:
– tensiunea liniei, între faze în punctul de instalare a protecției;
– raportul de transformare al transformatorului de tensiune TT;
Bobina de curent a releului este străbătută de curentul:
[A] (4)
unde:
– curentul liniei;
– raportul de transformare al transformatorului de curent TC;
Tensiunea UL în locul de instalare al protecției, între fazele S și T (tensiunea de alimentare a defectului) în cazul în care punctul K se produce un scurtcircuit metalic, va avea expresia:
[V] (5)
unde:
– este impedanța de fază a liniei între locul de instalare al protecției și punctul ;
2 – reprezintă impedanța buclei de scurtcircuit prin care circulă curentul de defect IL;
– impedanța specifică a liniei pe unitatea de lungime;
Substituind în relația (1) relațiile (3) și (4) se va obține următorul set de relații:
[Ω] (5.a.)
ținând cont de relația (5), obținem:
[Ω] (6)
Se constată că impedanța măsurată (sesizată) de releul Zr este proporțională cu distanța I, de aici și denumirea de protecție de distanță.
Releele de impedanță având ecuația de acționare dată de relația (2) pot fi relee electromagnetice, de inducție, cu curenți redresați; în relee de distanță moderne elementul de măsură a impedanței este un releu magnetoelectric în montaj diferențial, de tip balanță.
4.9.2 Caracteristici de funcționare
Releul de impedanță are în planul (R, X) al impedanței o caracteristică de acționare definită de relația (2) și care este un cerc cu centrul în origine (figura de mai jos) și cu raza egală cu Zpr ; când vectorul impedanței măsurate Zr se găsește cu vârful în interiorul cercului sau pe cerc, releul acționează fiind satisfăcută relația iar dacă Zr are vârful în exteriorul cercului sau pe cerc, releul nu acționează.
Unicul indiciu care determină acționarea releului este modulul Zr , a cărui valoare depinde de distanța dintre defect și locul de instalare al protecției.
Pentru orice scurtcircuit metalic pe linie, impedanța de la locul de instalare a releului până în punctul defectului este reprezentată printr-un vector Zr care are direcția acestei drepte și care este cu atât mai mare cu cât distanța până la punctul de defect este mai mare.
În figura de mai sus este reprezentat un scurtcircuit metalic în interiorul zonei protejate și reglate pe releu, la care impedanța buclei de scurtcircuit este Zr și un scurtcircuit produs prin arc în același punct cu scurcircuitul metalic.
Datorită rezistenței arcului, în cele ce urmează se poate considera că impedanța buclei de scurtcircuit măsurată de către elementul de măsură al impedanței și reprezentat prin vectorul Zsc reprezintă suma vectorială dintre Zr și Ra și care are vârful în exteriorul cercului, situație în care releul nu va acționa în treapta reglată.
La scurtcircuitele prin arc electric, impedanța buclei de scurtcircuit nu depinde exclusiv de caracteristicile liniei, ci de valoarea rezistenței arcului, deci nu mai constituie o măsură a distanței.
Adoptarea unor caracteristici de măsură deosebite de cea din figură pentru releul de măsură al impedanței a fost necesară din trei considerente principale.
Adoptarea caracteristicii pentru lichidarea corectă a defectului prin arc electric;
Comportarea diferită la defecte la capătul zonei și la suprasarcini în primul caz protecția acționând corect iar în al doilea caz împiedicându-se acționările greșite chiar dacă în cele două regimuri modulele impedanței Zpr sunt aproximativ egale;
Obținerea unei astfel de caracteristici încât protecția să fie cât mai puțin sensibilă la pendulații, pentru a evita acționările greșite în cazul apariției acestora.
În cazul caracteristicii de acționare prezentate în figura de mai jos, raza și deplasarea cercului sunt realizate astfel încât, atât în cazul unui scurtcircuit metalic situat la limita zonei protejate căreia îi corespunde impedanța Zpr, cât și în cazul unui scurtcircuit în același punct dar printr-un arc electric, la care impedanța buclei este Zsc și la care rezistența arcului Ra=0,6Zpr, releul acționează.
Rezistența Ra a fost aleasă de 60% din impedanța reglată pentru care releul trebuie să acționeze, pe baza experienței captate în acel domeniu.
Releul de măsură al impedanței cu o astfel de caracteristică (fig. de mai jos) se numește releu de impedanță mixtă (rezistență generalizată).
Pentru asigurarea unor puteri mari ce se tranzitează pe liniile de transport de foarte înaltă tensiune, 400kV ca în cazul stației Urechești, liniile fiind de lungime mare (LEA 400 kV DOMNEȘTI), la care modulul impedanței de suprasarcină este mai nare sau egal cu modulul impedanței de scurtcircuit.
Elementele de măsură din protecția de distanță vor avea caracteristica de funcționare cu alura celei prezentate în figura de mai jos:
Elementul de măsură de impedanță cu o caracteristică ca ce-a din figura de mai jos se numește releu de admitanță mixtă (mho).
Releele de admitanță mixtă sunt avantajoase din cele trei puncte de vedere considerate, ele mai au în plus și proprietatea de a fi direcționale, întrucât acționează numai la defecte pe linia protejată și nu acționează la defecte pe elementul vecin, spre sursa de alimentare dinspre capătul liniei la care este instalată protecția.
4.9.3 Elementul de pornire EP
Elementele de pornire, care sunt releele de impedanță, trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
Asigurarea transmiterii puterii maxime în condițiile unei tensiuni minime de exploatare fără ca releele de pornire să acționeze;
Asigurarea coeficientului de sensibilitate impus (de 1,25), adică asigurarea acționării la defecte apărute la capătul opus al elementului următor celui protejat.
Releele de impedanță folosite ca elemente de pornire au o caracteristică circulară cu centrul în origine la care impedanța de pornire nu are o valoare constantă, ci este dependentă de curent; în unele cazuri ele au însă caracteristici circulare deplasate (relee de impedanță generalizată) sau caracteristici eliptice.
4.9.4 Prelungirea treptei rapide
În rețeaua de transport, scurtcircuitele produse pe linii trebuie să fie eliminate rapid pentru menținerea în funcționare a stabilității sistemului energetic.
Treapta rapidă (treapta I) acoperă de regulă 85% din lungimea liniei protejate.
Scurtcircuitele produse pe linie și care sunt cuprinse în cele 15% din linie rămase sunt eliminate cu treapta a-II-a a protecției de distanță.
Pentru a asigura condițiile de rapiditate impuse de menținerea în funcționare a stabilității, se utilizează prelungirea treptei rapide astfel încât zona de acționare a protecției în treapta rapidă se va regla la (1,2 – 1,25Zl), adică treapta I se alege cu (20-25)% mai mare decât linia protejată. Prin această prelungire a treptei rapide pentru ambele protecții de distanță montate la cele două capete ale liniei, orice scurtcircuit aflat pe linia protejată, va fi eliminat rapid (treapta I)de ambele protecții de distanță.
Comutarea pentru prelungirea treptei rapide se face prin intermediul releului RAR în următoarele condiții:
Numai pentru un anumit tip de scurtcircuit (de regulă numai pentru scurtcircuitele monofazate);
Numai înainte sau după ciclul de RAR (de regulă numai înainte de ciclul de RAR);
Coordonată și corelată cu protecția și cu instalația RAR din capătul opus, pentru eliminarea rapidă a scurtcircuitelor produse pe întreaga lungime a liniei protejate;
Protecția R1Z23+R3Z2 pe care o conține și AT_200 MVA se construiește în două variante:
Tip R1Z23a;
Tip R1Z23b;
Protecția se compune din:
Caseta R3Z2 de demaraj la minimă impedanță, care conține trei relee de impedanță minimă care măsoară impedanța pe fază și au o caracteristică în care impedanța este deplasată de unghiul de scurtcircuit al liniei;
Releul R1Z23 ce se compune din:
Demaraj de maxim curent pe cele trei faze și pe conductorul de nul;
Element de măsură format dintr-un releu electromagnetic cu o caracteristică circulară cu centrul deplasat din origine pe axa reală în funcție de unghiul de scurtcircuit al liniei;
Element direcțional format dintr-un releu magnetoelectric cu o caracteristică deosebită de funcționare;
BIBLIOGRAFIE
M. Tudose: "Utilajul și tehnologia instalațiilor din centrale, stații și rețele electrice";
Documentație din ST. Urechești;
Dumitru Asandei : " Protecția Sistemelor Electrice ";
Biased Differențial Protection for Transformes, Generators and Generators Transformes (Alstom & Protection & Control LTD st. Leonards Works Staford St 17 England);
Epac 3100/3500 Numerical Distance Relay (Alstom & Protection & Controle 95).
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Producerea Transportul Si Distributia Energiei Electrice (ID: 161225)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.