Proiectarea Instalatiei Electrice de Tratare a Neutrului Pentru O Statie Electrica

PROIECTAREA INSTALAȚIEI ELECTRICE DE TRATARE A NEUTRULUI PENTRU O STAȚIE ELECTRICĂ de 6 kV dintr-o Centrală termoelectrică

CUPRINS

Capitolul I: Prezentarea serviciilorinterneaferente centralelor termoelectrice

1.1.Generalități

1.2.Racordarea consumatorilor la sistemul electroenergetic

1.3.Dimensionarea stațiilor și posturilor de transformare

1.4.Alimentarea serviciilor interne într-o C.T.E

Capitolul II: Prezentarea metodelor de tratare a neutrului în rețelele electrice

2.1.Potențialul punctului neutru față de pământ

2.2.Rețele cu neutrul legat direct la pământ

2.3.Rețele cu neutrul legat la pământ prin intermediul unei impedanțe

2.4.Legarea neutrului la pământ prin bobine de stingere

2.5.Legarea neutrului la pământ prin rezistențe

2.6.Rețele cu neutrul izolat față de pământ

Capitolul III: Alegerea și dimensionarea echipamentelor electrice de tratare a neutrului intr-o stație electrică de 6 kV dintr-o centrală termoelectrică

3.1.Generalități

3.2Calculul transformatorului electric de alimentare a bobinei de reactanță

Capitolul IV:Alegerea și montarea bobinelor de stingere și de reactanță

4.1.Generalități

4.2.Condiții de alegere a bobinelor de reactanță

Capitolul 1

Prezentarea serviciilor interne aferente centralelor termoelectrice

1.1.Generalități

O rețea electrică cuprinde liniile și stațiile care asigură legătura între bornele generatoarelor până la bornele receptoarelor.Aceasta este încadrată într-un sistem mai amplu numit sistem electroenergetic,in care intră în plus generatoarele electrice din centrale (fără turbine de antrenare) și toți receptorii de energie electrică.

În funcție de destinația lor, rețelele electrice se pot clasifica în rețele de transport și rețele de distribuție.Prima categorie asigură transportul unor cantități însemnate de energie de energie electrică la consumatori situați la distanțe mari, de ordinul sutelor de km, realizând legături intre principalele noduri ale sistemului electroenergetic.Tensiunile utilizate în acest domeniu sunt tensiuni înalte și foarte înalte.Cea de-a doua categorie asigură transportul unor cantități de energie reduse, pe distanțe scurte și la un ansamblu limitat de consumatori. Într-o rețea de distribuție se utilizează cel puțin două trepte de tensiune: o tensiune joasă și o tensiune medie.

Consumatorii sunt, de cele mai multe ori, racordați la rețeaua de joasă tensiune.Ei nu pot fi alimentați numai prin aceasta.De aceea s-au creeat posturi de transformare de MT/JT, cu alimentarea pe partea de medie tensiune și cu multe plecări pe partea de joasă tensiune.În cazul unor consumatori mari, posturile de transformare se extind sub forma unor stații de transformare de IT/MT, în care pe partea primară se pot utiliza tensiuni de 20 sau chiar de 110 kV.

O centrală electrică reprezintă un complex de instalații care transforma o formă primară de energie în energie electrică.

Centrala termoelectrică (C.T.E) este alcătuită din componente aparținând specialităților tehnice din diverse domenii: mecanic,electric, automatizări,instalații hidrotehnice.La centralele termoelectrice predomină instalațiile mecanice și cele electrice.Funcționarea unei centrale termoelectrice se bazează pe aplicarea practică a celui de-al doilea principiu al termodinamicii. Fluidul termic este amestecul apă-abur care evoluează între două surse,una caldă situată în cazan (căldura fiind obținută prin arderea unui combustibil) și una rece localizată în condensatorul centralei.Sursa rece este apă de răcireaflată în circuit separat față de circuitul apei de alimentare a cazanului.Evoluția fluidului termic este compusă din încălzire izotermă, destindere adiabată, condensare izotermă și comprimare adiabată.

Forma clasică de obținere a energiei electrice în termocentrale a atins deja performanțe maxime sub aspectul randamentelor obținute (35-40%), cât și a puterii unitare realizate pentru un bloc energetic .Puterea electrică produsă pe o unitate este în Europa de 600-700 MW. Pe plan mondialperformanțele constituirii de blocuri de putere electică au fost obținute in SUA și fosta URSS cu 1100 – 1200 MW din anii ’70. În România în 1968, la Ișalnița – Craiova, au fost puse în funcțiune grupuri de 315 MW, construindu-se ulterior grupuri de 330 MW, puterea maximă instalată în țară și în prezent . Centralele termoelectrice de putere mare din România sunt localizate astfel:

Rovinari: 4×330 MW + 2×220 MW = 1720 MW;

Deva: 5×210 MW = 1050 MW;

Craiova : 2×315 + 2×100 + 1×55 + 3×50 = 1035 MW;

Brăila: 1×330 + 3×210 = 960 MW;

Brazi: 2×200 + 4×100 = 800 MW;

Luduș: 2×200 + 4×100 = 800 MW;

Turceni: 2×330 = 660 MW.

Perspectiva creării unei Europe unite din punct de vedere electric, în cadrul căreia se vor face schimburi de enregie între companiile de electricitate, presupune luarea din timp a unor măsuri care să asigure parametrii calitativi acceptabili.Calitatea serviciului de alimentare cu energie electrică este determinată de următorii factori:

siguranța în funcționare a instalației (continuitatea în alimentarea cu energie electrică);

calitatea energiei electrice furnizate la punctul de racord, de delimitare între consumator și furnizor;

compatibilitatea electromagnetică a instalațiilor cu mediul în care funcționează.

În prezenta lucrare vom analiza un factor esențial pentru siguranța în funcționare și asigurarea continuității în alimentarea cu energie electrică a centralelor către consumatori și anume tratare neutrului în rețelele electrice.

1.2. Racordarea consumatorilor la sistemul electroenergetic

Alimentarea cosumatorilor (industriali,agricoli,casnici și edilitari) cu energie electrică se face în general de la sistemul electroenergetic național.

Pentru a se întocmi proiectul de alimentare cu energie electrică și de racordare la sistemul electroenergetic sunt necesare o serie de date privind consumatorul și sistemul.Referitor la consumator se vor cunoaște:

etapele de dezvoltare și structura eșalonată a consumatorului;

specificul receptoarelor și rolul lor în procesul tehnologic;

caracteristicile receptoarelor (tensiune,putere activă și reactive, armonici și nesimetrii și locul de amplasare a acestora);

repartizarea receptoarelor pe categorii de siguranță în alimentare și daunele care apar la întreruperea alimentării;

existența receptoarelor alimentate in current continuu, modul de obținere al acestuia și parametrii instalației;

gradul de poluare al zonei, corelat cu procesul tehnologic.

În privința sistemului sunt necesare următoarele informații:

tipul și caracteristicile instalațiilor existente în zonă;

gradul de încărcare și posibilitatea preluării de noi sarcini;

posibilitatea asigurării continuității în alimentarea cu energie electrică;

puterile de scurtcircuit în nodurile disponibile.

Varianta potrivită de alimentare cu energie electrică va însuma toate aspectele energetice ale consumatorului și sistemului iar alegerea acesteia va rezulta în urma unui calcul tehnico-economic.

Amplasarea stațiilor și posturilor de transformare se va face în centrul de greutate al consumatorilor.Schemele electrice ale acestora se vor stabili în funcție de numărul circuitelor de intrare și de ieșire (linii,transformatoare,bobine,celule de măsură), de puterea maximă cerută, de gradul de siguranță cerut, de specificul consumatorilor.

Stațiile de medie și joasă tensiune se realizează de obicei în interior și spații special amenajate, dar se amplasează și in exterior,în spații prefabricate.

Stațiile de înaltî tensiune se amplasează de obicei în exterior, adoptându-se soluții constructive care să ocupe o suprafață cât mai redusă. În cadrul amplasării lor în interiorul orașelor sau al unor obiective cu grad de poluare ridicat, instalațiile de 110 kV se realizează în interior, iar instalațiile cu o tensiune mai mare (220 kV, 400 kV) se vor amplasa în afara acestor zone, în exterior.Locul de amplasare (interior, exterior) se poate stabili și pe baza unor calcule tehnico-economice.

1.3.Dimensionarea stațiilor și posturilor de transformare

Energia electrică produsă de centralele electrice suferă cele mai multe transformări ale valorilor tensiunii pentru a ajunge cu pierderi minime la distanțe cât mai mari și a fi utilizată de către consumatori.Transformările nivelurilor de tensiune au loc în stațiile și posturile de transformare, care sunt noduri ale sistemului electroenergetic și la care sunt racordate liniile energetice.

Stațiile electrice de transformare și interconexiuni reprezintă un ansamblu de instalații electrice și construcții auxiliare, care realizează conversia energiei electrice prin transformatoarele de forță, făcând legătura între surse și consumatori.

Posturile de transformare sunt stații de transformare mai mici, destinate alimentării consumatorilor la joasă tensiune (pânăla 1 kV) , cu o putere până la 2500 kVA.Amplasarea stațiilr și posturilor de transformare se va face în centrul de greutate al consumatorilor, pentru reducerea lungimii rețelei de joasă tensiune și menținerea constantă a tensiunii în cazul șocurilor de sarcină (pornire motoarelor asincrone). Se va ține seama de condițiile climatice ale mediului ambiant, altitudine, pericolul de pătrundere al apei și prafului, pericolul de coroziune,incendiu, explozie sau deteriorări mecanice). Posturile de transformare pot fi aeriene, montate pe stâlp, cu puteri între 20 și 250 kVA , supraterane în cabine metalice prefabricate (100-1000 kVA) și în cabine zidite construite special, incine împrejmuite subterane atunci când nu este permisă amplasarea la suprafață.

Schemele electrice ale posturilor de transformare sunt simple. Configurația circuitelor principale de înaltă și joasă tensiune depinde de puterea instalată și importanța consumatorului.Soluțiile de echipare depind de tipul și puterea postului de transformare și de valoare tensiunii.

Pe partea primară de înaltă tensiune a transformatoarelor se pot utiliza celule prefabricate prevăzute cu separator, întreruptor și transformator de curent sau cu separator de sarcină și siguranțe fuzibile pentru posturi de transformare aeriene. Se prevăd transformatoare de tensiune și descărcătoare pe intrare. Tablourile de joasă tensiune sunt prevăzute cu separator, întreruptor,siguranțe fuzibile și transformator de curent. Circuitele secundare conțin aparatele de comandă, măsură,protecție,semnalizare.

Dimensionarea stațiilor și posturilor de transformare se face la proiectare alimentării cu energie electrică a consumatorilor noi și pentru verificările periodice ale puterii instalate.Redimensionarea se impune în condițiile modernizării tehnologiilor, care duce la reducerea consumurilor de energie electrică.

Puterea postului (stației) de transformare se stabilește în funcție de puterea cerută de consumator. De corectitudinea determinării acesteiam depind toți indicatorii sistemului de alimentare cu energie electrică: investiții, cheltuieli de exploatare, pierderi de putere și energie, consum de material conductor. Se va avea în vedere și evoluția în timp a sarcinii consumatorului precum și apariția de noi consumatori.

1.4. Alimentarea serviciilor interne intr-o C.T.E

Stabilirea soluțiilor de alimentare a consumatorilor industriali din rețeaua Sistemului Energetic Național se va face ținând cont de situația energetică existentă în zona respectivă, de prognoza de medie durată a dezvoltării rețelelor regionale și de asigurarea alimentării tuturor consumatorilor conform cerințelor precizate de furnizare.Sarcina maximă de durată se va determina pentru consumatorii noi pe etape de dezvoltare a acestora, având în vedere:

destinația și legătura dintre agregate;

puterile unitare;

necesitatea utilizării cu maximă eficiență a energiei electrice.

Soluția de alimentare aleasă pentru consumatorii industriali va avea în vedere:

investițiile necesare pentru instalațiile ene determinării acesteiam depind toți indicatorii sistemului de alimentare cu energie electrică: investiții, cheltuieli de exploatare, pierderi de putere și energie, consum de material conductor. Se va avea în vedere și evoluția în timp a sarcinii consumatorului precum și apariția de noi consumatori.

1.4. Alimentarea serviciilor interne intr-o C.T.E

Stabilirea soluțiilor de alimentare a consumatorilor industriali din rețeaua Sistemului Energetic Național se va face ținând cont de situația energetică existentă în zona respectivă, de prognoza de medie durată a dezvoltării rețelelor regionale și de asigurarea alimentării tuturor consumatorilor conform cerințelor precizate de furnizare.Sarcina maximă de durată se va determina pentru consumatorii noi pe etape de dezvoltare a acestora, având în vedere:

destinația și legătura dintre agregate;

puterile unitare;

necesitatea utilizării cu maximă eficiență a energiei electrice.

Soluția de alimentare aleasă pentru consumatorii industriali va avea în vedere:

investițiile necesare pentru instalațiile energetice de racordare;

indicatorii de siguranță ai sistemului de alimentare;

cheltuielile anuale de exploatare și pierderile de energie electrică pentru asigurarea unui anumit grad de continuitate în alimentare.

Se numesc servicii interne totalitatea consumatorilor de energie electrică din interiorul unei centrale.După importanță, serviciile interne se împart în trei categorii:

principale;

secundare;

auxiliare.

Serviciile interne principale sunt formate din consumatorii care nu pot fi opriți deloc sau care au întreruperi de cel mult ordinul secundelor, întrucât în caz contrar conduc la oprirea sau chiar avarierea instalației.

La o centrală termoelectrică, din serviciile interne fac parte:

alimentarea cu combustibil a arzătoarelor după ultima rezervă de combustibil acumulat;

ventilatoare și suflante de aer și gaze de ardere ;

pompe de alimentare cu apă ale cazanelor;

pompele turbinelor (de răcire,de condensat,de vid);

pompele pentru rețeaua de termoficare;

instalații pentrucircuitele de ungere;

excitația generatorului electric;

energia electrică necesară sistemului de protecție,reglaj și comandă;

aerul comprimat pentru alimentarea aparatelor acționate cu aer comprimat;

iluminatul în punctele vitale.

Serviciile interne secundare sunt formate din consumatorii care intervin în procesul tehnologic dar care pot lipsi de o durată limitată de timp fără consecințe tehnice asupra instalației, dar afectând condițiile economice de lucru.

În această categorie sunt cuprinse :

pompele și toate instalațiile anexe ale recuperatoarelor de căldură;

iluminatul general al instalațiilor în punctele de exploatare;

alimentarea cu combustibil înainte de ultima rezervă;

instalațiile pentru tratarea chimică sau termică a apei;

instalațiile de aer comprimat , înainte de rezervoarele de aer;

alimentarea cu energie electrică a electrofiltrelor;

consumul de enegie pentru instalația de automatizare;

instalații de telecomunicații în exploatare.

Serviciile interne auxiliare sunt cele care nu intervin permanent în exploatare, nu sunt legate directde procesele de producere a energiei electrice și termice și pot lipsi pe durate mai mari de timp fără a influența economic instalația:

instalațiile de ridicat din centrală;

consumul de energie pentru mașinile unelte din atelierele de reparații;

gospodăria exterioră exterioră de ulei (reglarea uleiului);

iluminat exterior;

instalații de încălzire și climatizare.

Modul în care se face alimentarea cu energie și stabilire nivelului rezervelor se face pe baza analizei importanței fiecărui serviciu și a consecințelor acestei alimentări asupra funcționării centralei.

Din punct de vedere al rolului lor, serviciile interne pot aparține numai unei anumite instalații sau a unui bloc de producție (servicii interne bloc) sau pot servi pentru totalitatea unităților sau blocurilor din centrala electrică (servicii interne generale comune). La grupurile cu scheme termice și electrice în bloc apare problema distinctă a alimentării serviciilor interne aferente blocului și a serviciilor interne generale.

Pentru o funcționare normală în exploatare , aparatele electrice trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

funcționarea sigură și de lungă durată la parametrii pentru care a fost calculat aparatul;

stabilitatea termică și dinamică la trecerea celor mai mari curenți de scurtcircuit prescriși pentru aparatul dat;

izolația electrică să reziste la solicitarea supratensiunilor de încercare recomandate pentru aparatul dat;

construcția în ansambul, să fie simplă și să permit execuția în flux tehnologic;

gabaritul, greutatea și costul să fie cât mai reduse;

deservirea, revizia și repararea să fie ușoare, simple și cu maximum de securitate.

Alimentarea electrică a consumatorilor de servicii interne depinde de schema electrică principală a centralei precum și de racordarea centralei in sistemul energetic.

Pentru cazuri cu generatoare racordate la bare colectoare , la tensiunea de 6 kV, serviciile internesunt alimentatede la barele colectoare ale centralei iar repartiția consumatorilorse face atfel încât probabilitatea de cădere totală să fie cât mai redusă.De obicei se folosesc două secții independente pentru racordarea la tensiunea de 6 kV si două transformatoare 6/0,4 kV.

Pentru cazul generatoarelor la care tensiunea barelor colectoare este diferită de tensiunea necesară consumatorilor serviciilor interne,între barele colectoare și stațiile de servicii interne se introduc transformatoare. Transformatoarele vor fi cel putin două la număr ți vor fi dimensionate astfel încât unul dintre ele să fie permanent în rezervă.

Alimentarea serviciilor interne se poate face cu ajutorul unui grup turbogenerator (care va funcționa pe o bară separată), cu rezerva asigurată de la barele colectoare ale centralei sau prin transformator ( de la stația de interconexiune).Aceasta este însă o metodă întâlnita la centralele electrice de construcție mai veche, cu număr mare de grupuri instalate ,având puteri diferite, astfel încât unul dintre ele corespunde cu puterea consumului serviciilor interne.

Fig.1: Schema principală a sistemului de servicii proprii al unei centrale termoelectrice

1-turbogeneratorul principal;

2-turbogeneratorul de casă;

3- transformatorul de servicii proprii;

4-stația de înaltă tensiune;

5-instalația de distribuție a serviciilor proprii.

În mod obișnuit, serviciile interne ale blocului sunt alimentate printr-o derivație de la bornele generatorului.Această derivație poate să fie prevăzută cu aparatede comutație care să permită izolarea în caz de avarie fie a generatorului electric, fie a transformatorului de servicii interne.

Între serviciile interne principale există un număr de consumatori vitali pentru care trebuie să existe o siguranță deosebită în alimentarea cu energie electrică.Importanța și numărul acestor consumatori crește la blocurile din centralele termoelectrice cu combustibil clasic de foarte mare putere.

În asemenea cazuri, pentru consumatorii principali se realizează scheme speciale de alimentare, aceștia fiind impărțiți pe clase, după durata maximă admisă pentru întrerupere.

În cele ce urmează se precizează câteva noțiuni generale privind verificările și încercările transformatoarelor de măsură.Transformatoarele de măsură sunt supuse solicitărilor termice,electrice,electrodinamice, atât în regim normal de funcționare cât și în regim de avarie.Transformatoarele de măsură montate în instalațiile electroenergetice necesită o supraveghere permanentă și atentă din partea personalului de exploatare în tot timpul funcționării.Această exploatare constă în următoarele:

verificarea aspectului exterior;

scoaterea din funcțiune periodică pentru luarea probelor de ulei;

completarea sau umplerea cu ulei atunci când este necesar;

scurtcircuitarea înfășurărilor secundare ale transformatoarelor de curent în cazul când acestea nu se mai folosesc; în cazul când se lucrează în circuitele secundare alimentate de transformatoare de current în funcțiune se vor lua, de asemenea, măsuri ca în timpul lucrărilor înfășurărilor secundare să fie scurtcircuitate cu ajutorul unor cleme speciale sau cu blocuri de încercare;

verificările și încercările periodice conform normelor;

respectarea normelor de tehnica securității și a instrucțiunilor tehnice interne;

ținerea evidenței tehnice la zi (buletinele de încercare și verificare, datele la care s-au luat probele de ulei și rezultatele acestora, datele la care s-au efectuat reparații, defecțiunile constatate și modul în care s-au manifestat, etc.

Pentru stabilirea stării izolației transformatoarelor de tensiune se fac încercări ce pot fi grupate în două categorii:

încercări nedistructive, care nu modifică starea normală a izolației;

încercări distructive.

Din grupa încercărilor nedistructive fac parte măsurarea rezistenței de izolație, a tangentei unghiului de pierderi dielectrice, a capacității dielectricului, etc.

Încercările distructive cuprind încercarea cu tensiune alternativă sinusoidală mărită (50 Hz) și încercare la tensiune de impuls.

Aceste măsurări, verificări și încercări au scopul să asigure corecta funcționare și siguranța în exploatare a transformatoarelor.Acestea sunt stabilite prin instrucțiuni tehnice.

Capitolul 2

Prezentarea mETODElor DE TRATARE A NEUTRULUI ÎN REȚELELE ELECTRICE

2.1.Potențialul punctului neutru față de pământ

Prin neutrul rețelei electrice se înțelege neutrul înfășurării transformatorului sau a generatorului care alimentează respectiva rețea electrică. Acesta reprezintă un punct simetricfață de cele trei faze.În orice sistem trifazat echilibrat sau invers există un neutru electric situat în centrul de greutate al tringhiului din figura 2 ,format din tensiunile compuse ab,bcși ac.

Fig.2 Reprezentarea punctului neutru.

Într-o rețea electrică alimentată prin secundarul unui transformator cu conexiunea triunghi, acest neutru există și definește cele trei tensiuni simple reprezentate prin fazorii Va,Vb și Vc.El se poate verifica cu ajutorul montajului din figura următoare :

Fig.3: Determinarea experimentală a punctului neutru.

Dacă cele trei lămpi incandescente sunt identice, atunci ele au la borne o tensiune de 220 V și punctul comun al lor este la potențialul neutrului electric N. Dacă rețeaua este perfect izolată, potențialul acestui punct neutru nu este fix și poate lua orice valoare cuprinsă între zero și tensiunea simplă a rețelei la 50 Hz. Astfel, când rețeaua trifazată este simetrică și nu prezintă defecte, potențialul punctului neutru corespunde cu potențialul pământului. Toate cele trei faze au capacitățile capacitățile față de pământ, rezistențele de izolație ρ și tensiunile identice. În aceste condiții, conductoarele neutre, în cazul când ele există, nu vor fi parcurse de curent iar punctele neutre ale transformatoarelor cu înfășurările conectate în stea vor avea potențialul față de pământ egal cu zero.În consecință, la funcționarea rețelelor în regimuri normale simetrice, este indiferent dacă neutrul transformatoarelor este izolat sau legat la pământ.În realitate, punctul neutru al unei rețele electrice este rar confundat cu pământul și are potențialul zero.În cele mai multe cazuri, el are un anumit potential în raport cu pământul, creat de cele mai diverse cauze.Deci, dacă capacitățile față de pământ ale fazelor și rezistențelor de izolație ale acestora nu sunt identice, atunci se creează o nesimetrie arețelei care se caracterizează printr-o deplasare a punctului neutru în raport cu pămîntul.

Circuitele secundare , cu bobinele contactoarelor sau releele de protecție, sunt alimentate sunt alimentate de obicei în curent continuu cu ajutorul unor redresoare.Astfel, orice defect de izolație care se produce în aval de redresor provoacă o creștere a potențialului rețelei de curent alternative și în particular a neutrului acesteia.Acest potential va fi de smn opus polarității din defect. În aceste condiții este posibil ca neutrul rețelelor de curent alternative să aibă un potential continuu, în raport cu pământul.Există și posibilitatea suprapunerii a două potențiale pe neutral rețelei, unul continuu iar celălalt alternativ.Supratensiunile de origine internăsau externă pot produce creșteri importante ale potențialului neutrului transformatoarelor.

La punerea la pământ a unei faze, capacitatea și rezistența de izolație ale acesteia devin nule iar potențialul punctului neutru față de pământ corespunde cu tensiunea simplă a rețelei. Tratarea neutrului transformatoarelor reprezintă deci o problemă foarte importantă legată de funcționarea rețelelor în regimuri nesimetrice, la punerea în mod accidental la pămînt a unei faze.Dacă neutrul transformatoarelor va fi legat direct la pământ, atunci punerea accidental la pământ se transformă într-un scurtcircuit monofazat.

Fig. 4: Circulația curentului de scurtcircuit monfazat într-o rețea trifazată cu un nul legat rigid la pământ și altul izolat.

Clasificarea rețelelor electrice în funcție de metoda de tratare a neutrului și tensiunea nominală a rețelei se face conform anumitor standarde.Având în vedere exploatarea în mod ratională a rețelelor electrice ,dar și proiectarea și construcția lor, s-a impus o restrângere a valorilor tensiunilor de lucru ale rețelelor electrice.Astfel, tensiunile standardizate din România vor fi cele din tabelul nr.1:

Prin tensiune nominală a rețelelor electrice se înțelege acea tensiune pentru care rețeaua funcționează la randament maxim.

Valorile tensiunilor nominale sunt corelate cu cele normalizate și depend de locul ocupat de elementele de sistem(generatoare,transformatoare,linii electrice,consumatori), loc determinat pe direcția de transport a puterii electrice).diferența dintre tensiunile nominale și cele normalizate este determinate de necesitatea acoperirii pierderii de tensiune pe elementele de sistem.Astfel, tensiunea nominal a unui element de system va fi mai mare decât tensiunea nominală a elementului următor cu o valoare de 5% sau 10%. În funcționare rețelelor electrice apar diverse solicitări de natură mecanică și electrică. Nivelul de izolație pentru care au fost construite rețelele limitează valoarea maximă a tensiunii care poate să apară pe aceste rețele pentru a asigura funcționarea normal a acestora. Aceste valori maxime admisibile sunt 123 kV,242 kV, 420 kV pentru tensiunile normalizate de 110 kV, 220 kV respective 400 kV.

De asemenea există și rețele de joasă tensiune, sub 1kV, pentru consumatorii de mica putere din instalațiile industriale sau casnice, pentru iluminat sau în distribuția comunală.

Rețelele de medie tensiune constau în linii electrice subterane , LES de 6 și 10 kV, respective linii electrice aeriene LEA de 20 kV și sunt utilizate în distribuția industrială, urbană sau chiar rurală.Motoarele electrice de sute de kW se alimentează direct de la aceste rețele de medie tensiune.Unele linii de 110 kV, chiar dacă aparțineau rețelei de înaltă tensiune, au character de linie de alimentare a unor platform industrial de mare putere.Liniile de 220 kV aparțin aceleiași clase de înaltă tensiune și au rol de transport al puterii.

Rețelele de foarte înaltă tensiune ( 400 kV și 750 kV) au ca scop transportul la distanțe mari a puteri de sute de MVA.

2.2. Rețele cu neutrul legat direct la pământ

O măsură radicală împotriva variației sensibile a potențialului punctului neutru și a supratensiunilor care o însoțesc este legarea directă la ământ a punctului neutrual transformatoarelor. Această metodă se utilizează, în general, pentru rețelele aeriene de înaltă tensiune , începând de la tensiunea de 110 kVși se realizează printr-o legătură solidă la pământ a punctului neutrual unuia sau mai multor transformatoare.

În acest caz, orice punere la pământ este accidentală și se realizează printr-un arc electric iar eliminarea defectului se poate realiza prin declanșarea si reanclanșarea automată rapidă.

Curenții de scurtcircuit monofazat încarcă cu importante sarcini nesimetrice centralele din sistem și produc scăderea apreciabilăa tensiunii. În unele cazuri, intensitatea acestora depășește pe cea a curenților de scurtcircuit trifazat.

De aceea, orice scurtcircuit monofazat determină acționare protecției prin relee, care comndă declanșarea circuitului avariat.În acest fel se evită distrugerile care pot fi cauzate de arcul electric iar scurtcircuitul monofazat nu se mai poate transforma în circuit bifazat sau trifazat.

De asemenea, în cazul legării rigide la pământ a neutrului, acele părți ale bobinajelor transformatoarelor care se află în apropierea neutrului nu vor avea față de pământ un potențial prea mare, chiar în timpul defectului.Datorită acestui fapt, este posibil ca nivelul izolației acestor bobine să fie redus față de cel al bobinelor din apropierea bornelor de înaltă tensiune ale transformatorului. O astfel de izolațiea înfășurării se numește degresivă și costă mult mai puțin. Din punct de vedere al tensiunilor pe fază, simetria perfectă a acestora s-ar mențineân cazul unui scurtcircuit monofazat, numai dacă rezistența prizei de legare la pământ ar fi teoretic nulă.În realitate însă, rezistența prizei de legare la pământ, deși are o valoare foarte mică), condiționează o cădere de tensiune datorită intensităților mari ale curenților de scurtcircuit monofazat.

Ca urmare, potențialul neutrului nu rămâne egal cu zero, ceea ce face ca tensiuea fazelor sănătoase să crească într-o oarecare măsură.Din această cauză se impune ca verificarea prizei să fie făcută frecvent, deoarece încălzirea puternică a acesteia la trecerea curenților de scurtcricuit monofazat provoacă o creștere a rezistenței pământului prin „coacere” și neutrul riscă să fie legatprintr-o impedanță ridicată fără ca ea să fie prevenită.

Conform recomandărilor CEI, la rețele cu neutrul legat direct la pământ, tensiunea fazelor sănătoase nu trebuie să depășească 0,8 din tensiunea între faze ,în cazul unui scurtcircuit monofazat.În același timp, intensitatea curenților de scurtcircuit monofazatnu trebuie să depășească pe cea a curenților de comutație din rețele.

În afara unor mijloace speciale, realizarea acestor condiții impune un anumit raport între reactanța de secvență homopolară și cea de secvență a rețelei, determinate față de locul de scurtcircuit, care trebuie să fie mai mare decât 1 și mai mic decât 3.Această condiție se realizează legând direct la pământ numai punctele neutre ale unora dintre transformatoare, celelalte rămânândizolate.

În general se recomandă ca în fiecare instalație electrică de inaltă tensiune să existe cel puțin un transformator cu neutrul legat la pământ.

2.3. Rețele cu neutrul legat la pământ prin intermediul unei impedanțe

Limitarea curenților de scurtcircuit în cazul uni defect monofazat poate fi realizată fără a produce nicio repercusiune asupra funcținării rețelei în regim normal.Pentru a obține un astfel de rezultat este suficient să se monteze impedanțe în conexiunile de legare la pământ a transformatoarelor.

Aceste impedanțe, în mod normal, nu sunt sediul niciunui curent și în caz de scurtcircuit sunt echivalente branșării în fiecare din faze a unor impedanțe de valoare triplă.Ele cresc de asemenea valoare impedanței homopolare, care nu intervine în funcționarea normală a rețelei.

Când rețeaua se află în regim normal de funcționare , potențialul neutrului este același cu cel al pământului. La apariția unui defect între o fază și pământ, tensiunea fazelor sănătoase în raport cu pământul se apropie de tensiunea compusă, în funcție de valoarea impedanței conectate în neutrul transformatorului.

Impedanțele punctelor neutre pot fi formate fie din rezistențe, fie din bobine de inductanță.Acestea din urmă, mai puțin voluminoase decât rezstentele metalice, sunt mai răspândite în rețele.

Ele produc pierderi practic neglijabile când sunt parcurse de curenții de scurtcircuit și nu se constată supratensiuni periculoase în timpul regimurilor tranzitorii care însoțesc stabilirea sau rupere unui scurtcircuit.

2.4. Legarea neutrului la pământ prin bobine de stingere

Un caz particular de întrebuințare a bobinelor de inductanță în conexiunea neutrului unor transformatoare din rețelele aeriene de 35 kV este acela în care bobina este aleasă în așa fel încât să existe o rezonanță între capacitatea și inductanța homopolară pe fază.

Fie X0 reactanța bobinei și Xh’ reactanța homopolară a transformatorului.Atunci condiția de rezonanță este exprimată prin relația:

(3X0 + Xh’)=1

În această ipoteză, impedanța homopolară a rețelei este foarte mare, teoretic infinită, dacă rezistențele ohmice sunt nule.Curentul în locul de defect este foarte mic și arcul electricse poate stingela prima sa trecere prin zero.O astfel de bobină se numește bobină de stingere sau bobină Petersen.

Toate defectele la pământ cu caracter trecător (care sunt cele mai frecvente), sunt astfel eliminate fără intervenția protecțiilor.

Rolul fizic al bobinei de stingere este să permită circulația în locul de defect a unui curent reactiv de scurtcircuit IL, care se opune curentului capacitiv IC rezultat din compunerea curenților capacitivi ai fazelor sănătoase, cărora li se aplică tensiunile compuse ale rețelei.

Curentul capacitiv care traversează defectul are valoarea :

IC = jωC0 ( U2 + U3 ) = 3 jωC0VN = – 3jωC0V

iar curentul din bobină va fi:

IL = – =

Pentru ca acești doi curenți să fie egali și opuși, este necesar ca:

3jωC0V=

Bobina de stingere este construită cu miez de fier și întrefier și are o inductanță foarte mare, care poate fi modificată, fie prin schimbarea numărului de spire, fie prin modificare întrefierului.

Alegând inductanța conform relației de mai sus rezultă că în cazul punerii la pământa unei faze, bobina poate compensa teoretic în totalitate curentul capacitiv iar arcul electric se stinge, dat fiind faptul că el nu mai este alimentat.

În consecință, tratarea neutrului cu bobină de stingere elimină posibilitatea apariției arcului electric intermitent, insă prezintă dezavantajul că la funcționarea rețelei cu o fază pusă la pământ, tensiunile fazelor sănătoase față de pământ cresc până la valoarea tensiunii între faze.

În mod practic, nu este necesară îndeplinirea riguroasă a condiției de rezonanță pentru ca arcul electric să se stingă definitiv și să nu devină intermitent, ci se merge cu un dezacord de 15-25%.

Arcul electric dintre o fază a unei linii electrice și pământ, cu tensiunea nominală între 35 kV și 110 kV, poate deveni intermitent dacă intensitatea curentului de defect care îl alimentează este cuprinsă între 5 și 30A.

În cazul utilizării bobinelor de stingere cu un dezacord normal de 15+25%, arcul electric nu devine intermitent, chiar dacă intensitatea curentului de punere la pământ atinge intensități apropiate de limita superioră sau mai mari.

Acest rezultat nu este în contradicție cu indicația confom căreia arcul se stinge numai pentru un curent mai mic de 5A .Explicația constă în faptul că bobina dezacordatăfavorizează stingerea arcului atât datorită limitării curentului de defect, cât și datorită limitării tensiunii de revenire la bornele canalului de arc.

Dezacordarea bobinei se realizează întotdeauna în sensul unei supracompensări.Aceasta înseamnă că prin bobina de stingere trece un curent induciv mai mare decât cel capacitiv, astfel încât curentul rezultant care alimentează arcul electric rămâne inductiv

Figura 5: Rețea cu neutrul tratat prin bobină de stingere

Rezultatele obținute sunt valabile în cazul unor linii scurte. Când liniile sunt lungi, trebuie să se țină cont de repartiția constantelor iar condiția de stingere a arcului este reprezentată de o expresie mai complicată, în care intervine impedanța caracteristică homopolară a liniei și impedanțele homopolare ale elementelor situate la cele două extremități.Dacă bobina este bine reglată, stingerea arcului este asigurată, oricare ar fi poziția defectului.Curentul de punere la pământ se anulează teoretic numai în locul de defect și devine maxim în bobină.Trebuie menționat insă faptul că, de fapt, curentul de defect nu devine niciodată nul, chiar dacă bobina este perfect acordată, deoarece există întotdeauna un curent remanent, determinat de componetele active ale curentului de scurtcircuit și de armonici.

Intensitățile curenților din bobină, din capacitate și cel corepunzător pierderilor în izolație sunt date de expresiile:

IC = IL = Iρ =

Curentul de defect rezultă din suma acestor trei curenți:

IK = + +

Deci IK = V ( + + )

Din această ultimă relație rezultă că curentul de punere la pământ are două componente.Prima este determinată numai de reactanțe iar cea de a doua atât de reactanțe cât si de rezistențe.

Admitanța este luată drept variabilă, deoarece ea determină direct puterea și dimensiunile bobinei de stingere conectată în circuitul neutrului.Dacă această putere reactivă este egală cu cea corespunzătoare curentului capacitiv, atunci puterea reactivă este în întregime compensată, situație căreia îi corespunde un minimum accentuat al curbei de scurtcircuit.

Reglarea corectă a inductanței bobinei din conexiunea neutrului poate conduce la reducerea aproape totală a curentului staționar de punere la pământ.O conturnare de la linie la pământ a unui izolatoral unui stâlp determină, în orice împrejurare, un curent numai în primul moment al străpungerii.

În continuare, curentul staționar se va reduce foarte mult prin efortul de rezonanță și arcul electric nu se va menține, dacă intensitatea curentului remanent nu depășește 30A.

2.5 Legarea neutrului la pământ prin rezistențe

Reducerea intensității curenților de scurtcircuit poate fi realizată și prin introducerea unei rezistențe în sistemul de legare la pământ a neutrului.În acest caz, tensiunea neutrului față de pământ nu rămâne constantă, ci poate lua valori suficient de mari.

Fie de exepmul o rețea trifazată cu neutrul legat la pământ prin rezistnța R, în care una din faze este pusă la pământ. Curentul de scurtcircuit monofazat are valoarea dată de relația:

IK =

În care s-a neglijat rezistența conductoarelor rețelei și transformatorului în raport cu rezistența R, și s-a considerat că L reprezintă inductanța proprie rezultantă a întregului circuit.

Potențialul neutrului față de pămînt este exprimat prin căderea de tensiune în rezistența R, produsă de curentul de scurtcircuit IK, în care a fost introdusă valoarea lui R.

VN = IK R = IK

Ik max =

Dacă se consideră Ik max curentul de scurtcircuit monofazat corespunzător legării direct la pământ a neutrului și se face raportul dintre potențialul și teniunea pe fază se obține:

=

Prin utilizarea modului de tratare prin rezistență, acesta modifică valoarea curenților de defect ,punerea la pământ transformându-se dintr-o simplă punere la pământ într-un scurtcircuit monofazat de valori controlabile.

Valoarea rezistenței ohmice se alege astfel încât să limiteze curentul de scurtcircuit monofazat pe barele de tensiune la:

300A pentru LEA precum și pentru rețelele mixte cu un current capacitive de până la 150A;

600A pentru LEC și pentru rețelele mixte cu un current capacitive mai mare de 150A;

1000A pentru LEC realzate cu cabluri tip A2YSY sau cele cu ecran de plumb insoțite pe traseu de un conductor de compensare.

Mărimea rezistenței ohmice se determină din relațiile de calcul al curentului de scurtcircuit monofazat limitat,, in două variante:

1.Cu neglijarea elementelor transversale ale rețelei de medie tensiune .

În acest caz curentul capacitiv total al rețelei este neglijabil în raport cu curentul de scurtcircuit monfazat limitat (cazul LEA).

2.Cu contribuția elementelor transversale ale rețelei de medie tensiune : este cazulrețelelor în cablu la care valoarea curentului capacitiv total este ridicată.

La modificare configurației rețelei (extindere) este indicat să se facă verificarea la curentul de scurtcircuit corespunzător rezistenței de tratare.

Racordarea rezistenței de legare la pământ a neutrului se poate realiza în funcție desituația existentă în sistem, în una din următoarele trei variante:

1.La neutrul de medie tensiune al transformatorului IT/MT cu conexiunea YN / Yn / d, dacă este intalat un asemenea transformator în stație.

2.La punctul neutru al BPN (bobină trifazată de punct nul) racordată la barele exterioare de MT ale transformatorului de forță cu conexiunea Yn/d. Racordarea BPN se face prin separator.Această soluție este obligatorie pentru instalațiile noi.

3.La punctul neutru al TSP (transformator de servicii proprii) din stație pentru instalațiile existente. Această soluție este posibilă numai dacă TSP existente sunt stabile termic la valoarea curentului de scurtcircuit monofazat limitat.

Tipul de BPN de racordare se alege în funcție de parametrii punctului în care aceasta se montează.

2.6. Rețele cu neutrul izolat față de pământ

În aceste rețele, înainte de defect , potențialul neutrului este teoretic același cu cel al pământului iar la producerea defectului acesta devine egal cu tensiunea simplă a rețelei.Prezența capacităților rețelei permite un schimb de energie între faza defectă și fazele sănătoase iar intensitatea curentului la locul de defect este cu atât mai mare cu câtcapacitățile au valori mai ridicate , adică rețeaua legată galvanic este mai extinsă.

Dacă se consideră una din faze pusă la pământ rezultă că: Ic = I2 + I3.

Dacă curenții I2 și I3 au curenți mult mai mici decât curenții de sarcină ai liniei, se poate considera că tensiunile pe faze, măsurate față de punctul neutru, nu se dezechilibrează în mod sensibil. Ca urmare rețeaua va continua să funcționeze, alimentând consumatorii cu energie electrică în condiții satisfăcătoare, cu toate că una din faze este pusă la pământ.Deși tensiunile fazelor în raport cu punctul neutru al transformatorului rămân aproximativ aceleași ca în rețeaua fără defect , potențialul fazelor față de pământ nu se modifică.Astfel, potențialul față de pământ al fazei defecte este nul iar al celor sănătoase crește cu ,devenind egal cu tensiunea compusă. Corespunzător, cresc și curenții capacitivi ai fazelor sănătoase în raport cu regimul normal.

Figura 6: Rețea cu neutrul izolat

Acest mod de tratare a neutrului creează în regim staționar supratensiuni pe fazele sănătoase, egale cu tensiunea compusă a rețelei.În cazul când apare un arc electric intermitent, ca urmare a fenomenelor tranzitorii, aceste supratensiuni pot crește de 3,5-4 ori tensiunea pe fază a rețelei.Arcul electric intermitent și supratensiunile care îl insoțesc pot să persiste un număr mare de perioade , ceea ce va avea drept consecință străpungerea izolației rețelei și în alte puncte mai slabe, transformând punerea la pământ într-un scurtcircuit bifazat sau trifazat.Din această cauză trbuie luate măsuri de protecție a rețelei pentru evitarea unui astfel de arc.

Ținând seama de condițiile de stabilire a unui arc electric intermitent, se stabilește că exploatarea unei rețele cu neutrul izolat poate fi lipsită de pericolul supratensiunilor tranzitorii periculoase, în cazul rețelelor aeriene cu tensiuni nominale de până la 35 kV.

Pentru rețelele subterane apariția arcului electric intermitent este rară.De aceea ,în acest caz, exploatarea rețelelor cu neutrul izolat este recomandabilă la tensiuni de 6-10 kV, cu condiția ca intensitatea curentului de defect să nu depășească 10A.Dacă această intensitate este depășită, atunci izolația cablului sepoate distruge în locul de defect și punerea la pământ se transformă într-un scurtcircuit trifazat.

Tabelul 2 : Caracteristici ale metodelor de tratare a neutrului:

Capitolul 3

ALEGEREA SI DIMENSIONAREA ECHIPAMENTELOR ELECTRICE DE TRATARE A NEUTRULUI INTR-O STAȚIE ELECTRICA DE 6kV DINTR-O C.T.E.

3.1. Generalități

Alegerea soluției de tratare a neutrului retelei de medie tensiune are in vedere modul de comportare al acesteia la puneri la pamant in functie de configuratia si structura sa.

Pe sistemul de bare colectoare de medie tensiune (6 kV) ce realizeaza serviciile generale ale unei centrale termoelectrice se impune tratare neutrului prin intermediul unui ansamblu transformator-bobina de stingere.

La unitățile de până la 25 MW, la care tensiunea de producere a generatorului este de obicei egală cu cea a serviciilor interne (6 kV), legătura se face prin intermediul unor bobine de reactanță care să limiteze curenții de scurtcircuit în stațiile de servicii interne.La unitățile mai mari, tensiunea la borne depășește tensiunea din stațiile de servicii interne iar legătura se va face printr-un transformator.În acest caz se preferă derivația, realizată constructiv cu bare de capsulație, soluție prin care se evită,cu prețul unei scheme rigide , toate cauzele de defect pe întrerupătorul la tensiunea generatorului, supus unor curenți mari și având nevoie de o putere de rupere importantă.

Stația de servicii interne poate fi impărțită în două subsecții, cu cuplaj longitudinal între ele.Transformatorul alimentează una din subsecții iar legătura de rezervă pe cea de-a doua.Cum principalii consumatori de putere sunt dublați, pe fiecare subsecție se racordează câte o unitate (pompă de alimentare, pompă de răcire sau ventilator).În felul acesta se reduce pericolul de cădere totală a blocului în caz de avarie pe una din subsecțiile stației de servicii interne .

Stațiile de servicii interne pot fi alimentate și în următoarele moduri mai puțin uzuale:

prin transformator racordat la partea de înaltă tensiune a blocului; legătura acceptă pentru consumul propriu pierderile de energie datorită dublei transformări, dar beneficiază de o mai mare siguranță în alimentare dat fiind faptul că derivația la înaltă tensiune este prevăzută cu aparataj de comutație ;

printr-o a treia înfășurare a transformatorului principal bloc; soluția este ieftină dar nu este uzuală deoarece toate perturbațiile din sistem se repercutează sub formă de variații de tensiune în serviciile interne.

La unitățile cu puteri mai mari de 150 MW, puterea necesară pentru transformatoarele de servici interne crește și are drept efect mărirea puterii de scurtcircuit pentru aparatajele stațiilor.Pentru a evita această creștere, la grupurile de mare putere, stația de servicii interne bloc este împărțită în secții independente alimentate de la:

două transformatoare cu putere ;

două înfășurări de 6kV ale unui transformator de servicii interne cu trei înfășurări.

Serviciile interne generale pot fi alimentate în două moduri:

de la serviciile interne ale primelor două blocuri ale centralei; transformatorul pentru servicii interne este în acest caz și transformator de rezervă și tranformator de pornire pentru oricare dintre cele două blocuri;

printr-o stație alimentată în permanență de la transformatoare coborîtoare de tensiune, racordate la stația de înaltă tensiune a centralei; în acest caz se vor folosi douătransformatoare coborîtoare, unul din acestea servind pentru rezervă, avarie și pornira blocurilor.Alimentarea de rezervă este în acest caz legată la serviciile interne generale.

Dimensionarea transformatoarelor pentru rezerva serviciilor interne se face bazându-se pe încărcarea maximă probabilă.Astfel, la centralele cu scheme bloc generator-transformator, prin alimentarea de rezervă trebuie să se asigure consumul normal al serviciilor interne de la cel mai mare bloc și concomitent consumul din perioada de pornire sau oprire a blocului următor ca ordine de mărime.

Industria electrotehnică din România fabrică două tipuri de transformatoare de tensiune: inductic și capacitiv. Înfășurările secundare ale transformatoarelor de tensiune inductive au tensiunile nominale 100, 100/, 100/3 V iar înfășurările primare sunt construite pentru tensiunile standardizate din instalațiile energetice, începînd cu 0,5 kV până la 110/ kV inclusiv.În ceea ce privește natura izolației transformatoarele de tensiune se împart în două mari categorii: transformatoare uscate și transformatoare cu ulei, ambele categorii având răcire naturală cu aer.

Transformatoarele de tensiune uscate se folosesc numai în instalațiile interioare și uscate, ele având o greutate mai mică, securitate la incendii și posibilități mai ample de montare în orice poziții.Pentru tensiuni de la 0,5 până la 35 kV construiesc transformatoare de tensiune cu izolația în rășină. Transformatoarele de tensiune cu ulei pot fi fabricate pentru orice tensiune și pentru orice fel de instalație (exterioară sau interioară). Sistemul magnetic cu înfășurări al unui astfel de transformator este situat într-un rezervor de oțel plin cu ulei de transformator.Bornele înfășurărilor sunt formate din izolatoare de trecere din porțelan fixate pe capac.

Izolația transformatoarelor de tensiune poate fi realizată (după principiul de funcționare al transformatorului) în două moduri:

într-o singură treaptă;

în câteva trepte.

În cazul izolației într-o singură treaptă, întreaga tensiune dintre circuitul primar și secundar este repartizată pe izolația principală, care trebuie dimensionată pentru întreaga tensiune de încercare a înfășurării primare. La izolația în cascadă, întreaga tensiune dintre circuitul primar și secundar se repartizează pe câteva izolații principale. Tensiunea din înfășurarea primară se împarte, în acest caz, pe înfășurările primare ale câtorva trepte de transformare.Erorile de măsurare cresc odată cu mărirea numărului de trepte de transformare, deci numărul treptelor nu poate fi mărit oricât.În general, nu se recomandă mai mult de patru trepte.Deoarece fiecare izolație principală a cascadei este dimensionată numai pentru o parte din tensiunea de încercare, exigențele impuse tehnologiei de prelucrare sunt mai moderate comparativ cu izolația realizată într-o singură treaptă.

Transformatoarele cu tensiuni nominale primare de 380 V și 500 V se racordează la circuitul respectiv prin intermediul unor siguranțe fuzibile. În instalațiile cu tensiuni nominale de până la 35 kV racordarea la bare se face prin intermediul separatoarelor și siguranțelor fuzibile. La tensiuni nominale mai mari de 110 kV racordarea la bare se face prin intermediul separatoarelor.

Scopul siguranțelor de înaltă tensiune montate în circuitul primar al transformatorului este de a proteja rețeaua contra eventualelor consecințe ale scurtcircuitelor produse în transformatorul însuși sau în sectorul dintre siguramță și transformator.Aceste siguranțe nu protejează transformatorul de tensiune contra supraîncărcărilor, deoarece curentul nominal al acestora este mult mai mare decât curentul nominal al înfășurării primare.Pentru a realiza protecția transformatorului de tensiune contra supraîncălzirilor posibile la conectări greșite, cât și datorită scurtcircuitelor, pe conductoarele circuitelor care leagă aparatele se instalează siguranțe fuzibile de joasă tensiune .Aceste siguranțe trebuie astfel alese încât să se topească sigur la depășirea puterii maxime admisibile.

Din punct de vedere al numărului de faze, transformatoarele de tensiune inductive se construiesc monofazate sau trifazate.Transformatoarele inductive monofazate se construiesc în execuție monopolară sau bipolară, respectiv cu un pol sau ambii poli izolați.

Transformatoarele monopolare au tensiunea nominală U/ (U fiind tensiunea între faze).În secundar au două înfășurări: una principală, având tensiunea nominală de U/ V și a doua, auxiliară, având tensiunea nominală de:

100/3 V în cazul folosirii în rețele cu punctul neutru izolat sau legat la pământ prin bobină de stingere;

100V în cazul folosirii în rețele cu punctul neutru legat efectiv la pământ.

Tensiunile nominale ale înfășurării secundare auxiliare au fost stabilite având în vedere că ele sunt destinate măsurării componentei homopolare de tensiune care apare într-o rețea trifazată în cazul unui defect monofazat.În acest scop, cele trei înfășurări secundare auxiliare a trei transformatoare de tensiune monofazate se conectează în triunghi deschis.

Transformatoarele de tensiune inductive trifazate se construiesc se construiesc pentru tensiuni primare de până la 15 kV inclusiv, deci sunt utilizate în rețele cu neutrul izolat sau legat la pământ prin bobine de stingere.

Spre deosebire de transformatoarele de forță, transformatoarele de tensiune au miezul magnetic cu cinci coloane.Această construcție este necesară pentru închiderea fluxului de secvență homopolară ϕ0 care apare în cazul unei puneri la pământ în rețea. În construcțiile obișnuite ,pentru obținerea tensiunii de secvență homopolară se utilizează trei înfășurări auxiliare amplasate pe cele trei coloane din mijloc, legate în triunghi deschis.

Transformatoarele de tensiune se asemănă constructiv și din punct de vedere al schemei de conectare cu transformatoarele de forță.Ele funcționează în condiții apropiate mersului în gol,curentul de magnetizare fiind comparabil cu cel de sarcină.Transformatoarele de tensiune se aleg pe baza mai multor criterii:

1.Schema de conexiuni și numărul fazelor: se aleg în funcție de modul de tratare al neutrului în circuitul primar și de receptoarele care urmează a fi alimentate în secundar.

2.Tensiunea nominală primară va îndeplini condiția: U1n ≥ Urețea;

3.Puterea nominală secundară.Pentru determinarea încărcării transformatoarelor de tensiune este necesar să se cunoască puterile active și reactive consumate de fiecare aparat alimentat. Se recomandă încărcarea cât mai uniformă a fazelor, consumurilor aparatelor fiind cele indicate de firmele constructoare.

În funcție de modul de conectare se determină puterile active și reactive consumate iar puterea aparentă consumată va fi:

S2 =

Aceasta va trebui să îndeplinească condiția S≤S2n

Dacă această putere este depășită se pot alege transformatoare de tensiunecu o putere secundară mai mare , cu un număr mai mare de înfășurări secundare sau mai multe transformatoare de tensiune.

4.Clasa de precizie.Pentru alimentarea aparatelor de măsură este necesară de regulă clasa 0,5 iar pentru măsurători de precizie clasa 0,2.

Pentru alimentarea aparatelor de protecție si automatizare se va utiliza clasa 1 pentru releele direcționale, de distanță și regulatoare automate, clasa 3 pentru relee de tip voltmetric.

Asigurarea calității în clasa de precizie aleasă se face respectând condiția S≤S2n .Dacă aceeași înfășurare alimentează aparate ce necesită clase de precizie diferite, înfășurarea va avea clasa de precizie cea mai bună.

3.2.Calculul transformatorului electric de alimentare a bobinei de reactanță

În cadrul acestui capitol am efectuat calculul de proiectare al transformatorului electric racordat la sistemul trifazat de bare colectoare ce intră în configurația stației de servicii generale, urmând ca în funcție de transformatorul dimensionat să aleg bobina de reactanță ce asigură compensarea curenților capacitivi generați de regimurile de scurtcircuit survenite pe sistemul de bare colectoare aferent serviciilor generale.
În continuare se prezintă tratarea practică a transformatorului care poate facilita
utilizarea sa imediată. Transformatorul electric de tratare a neutrului stației de medie tensiune ce alimentează serviciile generale are următoarele caracteristici:

–

–

–

– grupa de conexiuni

–

inducția magnetică in coloane și juguri

curentul de gol Ion=

tensiunea nominală de scurtcircuit

tensiunea de funcționare in gol a transformatorului U0 U20 U2n = 380 V

densitatea de curent de proiectare in absența utilizării unui model termic:

se vor folosi infăsurări cilindrice (pe straturi).

Se alege geometria cu trei coloane:

Figura 7:Miezul in trei coloane

Materialul miezului magnetic format din tole de 0,5 mm are caracteristica magneticădin tabelul următor:

Tabelul 3

Valoarea inducției magnetice și a intensității câmpului magnetic au fost obținite prin operații de interpolare, între valorile prezentate tabelar pe baza datelor statistice.

Pierderile in fier specificate la B=1,3T sunt si depinde de inducția magnetică la puterea 1,7().

Pe baza alegerii inducției magnetice se poate deduce câmpul magnetic presupunând o repartiție uniformă a inducției magnetice in secțiunea coloanei și a jugului .

Utilizând legea circuitului magnetic la gol se obține:

(2)

Unde:

– lățimea ferestrei;

-diametrul miezului coloanei.

Se alege:

Dc = 51 mm

Tensiunea indusă este foarte aproape de tensiunea de alimentare :

(3)

Spațiul din fereastră trebuie să fie suficient pentru a plasa primarul si secundarul a
doua faze plus un spațiu de izolație.

= 65mm (la 6 kV este suficient)

Se presupune că:

Deci:

(4)

Se adoptă o sectiune de miez

Numărul de spire rezultă din relația (4):

(5)

Între putere (in kVA) și tensiunea indusă in primar pe o spiră se folosește relația :

Unde:

k=- pentru transformatoare trifazate de putere, industriale;

k= 0,45 – pentru transformatoare trifazate de distribuție;

k=- pentru transformatoare monofazate.

În acest caz:

unde k=0,6 (6)

Numărul de spire pe faza in primar va fi:

În cazul de față s-a ales = 1176 spire și k.

Curentul nominal din primar va avea valoarea:

96,24 A (7)

Numărul de spire din secundar se calculează cu expresia:

(8)

Observație:

Factorul apare din cauza conexiunii in secundarul transformatorului.

Lătimile infășurărilor in fereastra transformatorului sunt:

Ku==15,78

Diametrele medii ale înfășurărilor se calculeaza cu relațiile: (10)

Dmiez=Dc=51 mm

= 51 + 2×4,72 + 17 + 4,09 = 81,53 mm

Inductanțele de dispersie sunt: (11)

+)=

= 10261,5281,53 10-3(1,36 10-3 + 8,510-3)=

= 836,62(9,86 10-3) = 8249,07 10-3 = 8,24 Ω (12)

=314380 55,7210-3(10-3+10-3)=

=11932017210-355,7210-3(1,57-3+8,510-3)=

=20523,0455,7210-3(10,0710-3)=

=1143,5710,0710-3=11515,4810-3= 11,51Ω (13)

Rezistențele sunt:

=8,9610-6==

=98346,5710-6= 0,098Ω (14)

= 8,9610-6=

= =

=10-6= 115988,4110-6= 0,11Ω(15)

Se dădistanța dintre înfășurări:

Din relațiile: (7),(8),(9),(10),(11),(12),(13),(14),(15)se pot elimina necunoscutele

în expresia tensiunii nominale de scurtcircuit:

Rămâne necunoscută înăltimea ferestrei .

Pentru:

= 500 mm

Rezultă:

mm

m

Tensiunea nominală de scurtcircuit:

U1nsc=96,24= 96,24 =96,2419,75=1900,84V

Pierderile si randamentul:

Pentru pierderile in cupru se aplică formula:

Pentru pierderile in fier trebuie mai întâi determinată integral geometria miezului. Pentru
aceasta trebuie calculată lățimea ferestrei .

Unde:

D – distanța dintre înfășurările fazelor vecine.
D=0,1m – este suficient la 6 kV.

Lw = 2(2×4,09×10-2+2×4,72×10-2+1,7×10-2)2+ 0,1= 0,17

Se alege:

.

Greutatea miezului este la aceeași secțiune a miezului coloanei si jugurilor .

.

= (0,65+0,68)7600= 2,3376 = 177,08 kg

Cum pentru tole silicoase de calitate,pierderile din fier vor fi:

Randamentul transformatorului este:

= 99,4 %

Curentul de magnetizare (este practic egal cu cel de gol ) iar media de fază este:

=643,4=0,388 A

Greutatea materialelor active:

Greutatea cuprului din infăsurări este:

=3=452,02 Kg

Greutatea totală a materialelor active este:

Parametrii circuitului echivalent:

Rămâne de determinat reactanța de magnetizare si rezistenta pierderilor in fier :

=-8,24 = 9049,77 – 8,24 = 9041,53Ω

Dacă în cazul in care nu se obțin rezultate rezonabile:

-tensiune de scurtcircuit, randament,curent de mers in gol din prima încercare , calculul se reia cu o altă secțiune a miezului și echivalent o alta inducție magnetică în coloana . Cum tensiunea de scurtcircuit este o mărime de catalog hotărâtoare, lungimea coloanei s-ar fi modificat până la obținerea impedanțelor de scurtcircuit corespunzătoare.

Capitolul 4

Alegerea și montarea bobinelor de stingere și de reactanță

4.1. Generalități

Bobinele de compensare(stingere)sunt aparate electrice cu care ajutorul cărora poate fi tratat neutrul rețelelor de medie tensiune 6-35 (60) kV. Acestea au rolul de a compensa curentul de punere la pământ și facilitează stingerea arcului electric la locul de defect.

În cazul apariției unei puneri la pământ, curentul care apare prin această bobină, datorită creșterii potențialului neutrului transformatorului la care este racordată, se închide prin locul defectului.Fiind în opoziție de fază cu curentul capacitiv, care circulă prin același loc, contribuie la reducerea acestuia la o valoare care să permită stingerea arcului electric.

Bobinele de stingere au dispozitive de reglaj care permit variatia inductantei, astefel incat valoarea curentului inductiv sa fie cat mai apropiata de valoarea curentului capacitiv.Operatia de reglare a curentului inductiv pentru anularea curentului capacitiv aparut in urma unei puneri la pamant a unei faze poarta denumirea de acordarea bobinei.Gradul de dezacord k al bobinei de stingere reprezintă raportul dintre valoarea curentului inductiv IL si valoarea curentului capacitiv IC.

Bobinele de stingere se conectează la neutrul transformatoarelor sau generatoarelor prin intermediul separatoarelor. În cazul când neutrul este nu esteaccesibil se folosește un transformator auxiliar de nul artificial care poate fi conectat la bare prin intermediul unui întreruptor. Transformatorul auxiliar nu trebuie să fie deconectat în cazul unei puneri la pământ în rețea pentru ca să nu fie distrus la supratensiuni.

În functie de sistemul de reglaj al inductanței se vor deosebi următoarele tipuri de bobine de stingere :

cu ploturi reglabile(bobine Petersen cu reglaj in trepte) ;

cu miezuri reglabile (reglaj continuu) ;

cu magnetizare complimentara in curent continuu.

În țara noastră se execută bobine Petersen si cu miezuri reglabile si anume BS – 6,6/3,8 – 200 kVA si BS 6,3/3,6 – 370 kVA, dar si BS – RC/ – 600 kVA.

Figura 8: Neutru compensat prin bobină de stingere

Părtile componente ale instalației electrice de tratare a neutrului prin bobină de stingere sunt:

– bobina de stingere;

– miezul magnetic mobil;

– infăsurarea electrică de bază;

– radiatoare de răcire;

– infășurare electrică secundară pentru semnalizarea prezentei tensiunii pe bobină,cu tensiunea nominală de Un/100V amplasata in partea superioară;

– transformatorul de curent;

– cuva bobinei;

– izolatoarele de înaltă tensiune pentru racordarea bobinei la TSI si la pământ;

– izolatoarele de joasă tensiune la care se racordeaza infasurarea secundara de tensiune si transformatorul de curent;

– conservatorul de ulei;

– releul de gaze;

– ansamblul motor-reductor pentru antrenarea miezului magnetic;

-indicator pozitie miez magnetic;

– manivela pentru acționare manuală a miezului magnetic;

– panoul de acordare a bobinei de stingere

Avantaje si dezavantaje ale tratării neutrului prin bobină de stingere : 

Avantaje :

stingerea rapidă a arcului electric de punere la pamant si prevenirea deteriorarii izolatiei si conductoarelor prin efectul termic ;

reducerea curentului de punere la pamant corespunzător compensarii ;

tensiuni de atingere si de pas,reduse la locul cu punere la pământ.

continuitate in alimentarea consumatorilor,atât la defecte trecătoare cat si la defecte persistente.

Dezavantaje:

supratensiuni tranzitorii de comutație mari ;

tensiuni mari pe fazele sănătoase in cazul punerii la pământ;

transformarea defectelor monofazate in defecte polifazate in peste 50% din punerile la pământ;

costul crescut al izolației corespunzatoare tensiunilor mari care apar;

la rețelele in cablu din PVC pierderi active mari in izolații;

mentinerea in permanență a unui acord la rezonanță a bobinelor de stingere,foarte greoi;

greutăti in depistarea defectelor si a locului de defect;

relee de protective uzate și cu selectivitate redusa in funcționare.

Bobinele de reactanță utilizate în centralele și stațiile electrice sunt echipamente de circuit serie, conectate permanent în configurația circuitului electric, și din acest motiv, pierderile de putere trebuie să fie relativ mic. Acestea sunt destinate să limiteze valoarea curenților de scurtcircuit în circuitele electrice de mare putere și să asigure menținerea tensiunii la valori admisibile pentru a permite funcționarea echipamentelor electrice în regim de avarie.Deși construcția bobinelor de reactanta este simplă,folosirea lor conduce la ridicarea costului instalatiei și la mărirea pierderilor de putere și de tensiune.se construiesc ,de obicei,fără miez de fier pentru a se obține o inductanță cât mai constantă .

Introducerea miezului de fier permite o micșorare a gabaritelor bobinelor. Prin asocierea cu o bobină de compensare este posibilă obținerea unei reactanțe mici în regimul normal de funcționare. Dezavantajul bobinelor de reactanta cu miez de fier constă în acela că în caz de scurtcircuit (când reactanța bobinei ar trebui să aibă valoarea cea mai mare) intervine fenomenul de saturare a miezului.

Reactanța relativă a bobinei este o mărime adimensională exprimată în procente:

X*=100√3 In x/Un

unde: X* – reactantă relativă [%];

x – reactantă unei faze [H];

In – curentul nominal [A];

Un – tensiunea nominală [V];

Reactanța reprezintă deci raportul dintre căderea de tensiune prin bobină la trecerea curentului nominal și tensiunea pe faza nominal,exprimată în procente ( dacă se neglijează rezistență active a bobinei). Pierderea de tensiune nominală ΔU depinde de factorul de putere al circuitului de la bornele aval ale bobinei.

Reactanța relativă a bobinelor de reactanță montate în celulele de plecare în cablu nu depășește, de obicei, valoarea de 6-8% , iar a celor montate la barele colectoare 10-12 %.

Reactanța bobinei se alege astfel încât curentul de scurtctcircuit să fie redus la valoarea dorită.

Valoarea efectivă inițială a componenței periodice a curentului de scurtcircuit trifazat după bobină de reactanta, în ipoteza că alimentarea se face de la o sursă de putere infinită și că se neglijează toate rezistențele rețelei, în afară de reactanța inductivă a bobinei, este:

Isc=100 In/X*

Deci,pentru același curent nominal ,cu cât reactanta relativă este mai mare, cu atât capacitatea de limitare a curentului de scurcircuit va fi mai bună. După alegerea reactanței relative a bobinei este necesar să se determine tensiunea reziduală în amonte , în cazul unui scurtcircuit în aval.Păstrarea unei anumite valori a tensiunii reziduale permite menținerea în funcțiune a consumatorilor.

Cu cât valoare tensiunii reziduale este mai mare ,cu atât scurtcircuitul va influența mai puțin funcționarea consumatorilor de energie electrică alimentați prin liniile fără defect, conectate la aceleași bare colectoare. Pentru un scurtcircuit care se produce pe linie , imediat după bobină de reactanta, tensiunea reziduală la barele colectoare ale instalației este egală cu căderea de tensiune din bobină:

Urezf = IscX sau Urez f[%] = X*[%] Isc/În

La instalarea unei bobine de reactanță trebuie să se tindă concomitent spre o limitare a curentului de scurctcircuit și sprea obținerea unei valori suficiente a tensiunii reziduale la barele colectoare.

Stabilirea soluției de implementare a bobinei de reactanță într-un circuit electric de medie tensiune se face în urmă unui calcul tehnico-economic ce variază o varianta de schemă electrică cu aparate performanțe și cabluri electrice de secțiune mare , și o variantă de scheme electrice cu bobină de reactanță și aparataj de comutație curentă clasică.

Se va ține cont și consumul propriu tehnic al instalației analizate , a cărei valoare valoare absolută este mai mică pentru prima varianta de schemă.

Pentru tensiuni de pâmă la 35 kV, cele mai indicate sunt bobinele de ractanță uscate.Aceste bobine sunt răcite cu aer și sunt destinate în special pentru montarea în instalații interioare . Bobinele se deosebesc și în funcție de materialul folosit pentru rigidizarea bobinajului împotriva eforturilor electrodinamice . Pentru tensiune de 6-10 kV, cele mai indicate sunt bobinele de reactanță cu sectoare de beton.

În țara noastră se construiesc bobine de reactanță în beton de tipul BR pentru tensiune de 6-10 și 15 kV si curenți de 100 până la 2 x 2000 A, cu reactanțe relative de de 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 10%, 2×8% și 2×10%.

Bobinele de reactanță se execută în construcție monofazată.Bobinele celor trei faze pot fi montate atât vertical cât și orizontal.Fiecare fază se compune din:

înfășurare;

coloane de beton;

izolatoare suport;

bornele de racord.

Înfășurarea se realizează din conductoare flexibile multifilare isolate cu hârtie și acoperite cu o țesătură de bumbac.Între spire se lasă spații libere pentru a permite accesul aerului de răcire. În funcție de valoarea curentului nominal înfășurarea se execute din una sau mai multe căi de curent în paralel.În cazul mai multor căi de curent în paralel este necesar să se efectueze transpunerea lor astfel încât să se evite curenții de circulație.

Bobinele de reactanță în beton prezintă ca dezavantaje:

tehnologie complicate de prelucrare și uscare;

greutate și dimensiuni de gabarit apreciabil.

De aceea se impune înlocuirea betonului cu alte materiale sintetice.

În România s-au realizat bobine de reactanță de tip modul, pentru tensiunea de 10 kV, la care înfășurarea se realizează din folie de cupru rulată împreună cu straturi de hârtie lăcuită sau țesătură de sticlă și turnată în rășini sintetice. Acest tip de bobină prezintă o reducere sensibilă a greutății și gabaritelor lor față de tipul în beton, un consum mai redus e cupru și o rezistență mecanică mult mărită.

În ultimul timp s-au realizat bobine de reactanță secționate (cu priză mediană) care se caracterizează prin căderi de tensiune mici și o capacitate sporită de limitare a curenților de scurtcircuit.Mărimile caractersitice bobinelor de reactanță secționate sunt:

reactanța proprie a fiecărei ramuri XL;

reactanța mutual XM;

curentul nominal al unei secții In.

Raportul dintre reactanța mutuală și reactanța proprie se numește coeficient de legătură k și are valori cuprinse între 0,3-0,5.

Conductorul care face legătura la priza mediană se calculează la suma curenților nominali ai celor două secții.În regim normal de funcționare , căderea de tensiune în bobina secționată este mai mică decât într-o bobină obișnuită.Se menționează că în funcție de raportul și sensul curenților din cele două secții se obțin căderi de tensiune diferite.

O particularitate a bobinelor de reactanță secționate o constituie mărimea tensiunii reziduale la una din borne atunci când la cealaltă bornă există un scurtcircuit.Tehnologia de execuție a bobinelor de reactanță secționate precum și condițiile lor de montaj sunt asemănătoare cu cele pentru bobine de reactanță obișnuite.

Pentru tensiuni mai mari de 35 kV se folosește uleiul drept izolant, bobinele fiind de obicei de tip exterior și realizate similar cu transformatoarele.

Bobinele de reactanță se montează în celulele stațiilor de distribuție de tip interior , respectându-se distanțele de la bobină la perete , pardoseală și tavanul celulei.Pentru a se evita supraîncălzirile inadmisibile în caz de scurtcircuit, pereții sau îngrădirile metalice din apropierea bobinelor de reactanță uscate vor avea îmbinări sau garnituri izolante.

În funcție de tipul bobinei si de spațiul disponibil , bobinele de reactanță uscate pot fi montate orizontal sau vertical, având însă grijă ca întotdeauna bobina fazei din mijloc să aibă înfășurarea în sens invers față de sensul înfășurărilor bobinelor celorlalte două faze.Acest lucru este avantajos datorită faptului că forța maximă de interacțiune între faze va fi o forță de atracție care va acționa prin comprimarea izolatoarelor suportcare asigură separarea fazelor una de alta (porțelanul rezistă mai bine la solicitarea de compresiune decât la tracțiune). Unghiul dintre bornele de intrare și de ieșire este, de obicei, de 108 0 și poate fi modificat la rice alt unghi multiplu de 36 0.

După terminarea montajului se verifică cu multă atenție calitatea racordurilor la bobine și a izolatoarelor suport.Se măsoară apoi rezistența de izolație a înfășurărilor cu megaohmmetrul de 2500 V. Valoarea rezistenței de izolație nu este standardizată, dar se considerăsatisfăcătoare când valoarea ei depășește 0,5 MΩ.

Montarea și întreținerea bobinelor de reactanță cu ulei sunt asemănătoare cu cele valabile pentru transformatoarele de forță , cu care au elemente comune.

Același lucru se poate spune și despre montarea bobinelor de stingere .acestea trebuie poziționate astfel încât să se poată urmări ușor nivelul uleiului în conservator ,indicațiile termometrului și a releului de gaze. La montarea bobinelor de stingere trebuie să se țină cont și de necesitatea asigurării accesului ușor la dispozitivul de comandă a comutării ploturilor și la robinetul pentru luarea probelor de ulei.Bara de nul, la care se conectează bobina de stingere , se montează ținând cont de anumite distanțe minime de izolatie,în funcție de tensiunea rețelei.

Bobinele de stingere montate in aer liber trebuie să respecte următorii parametrii:

bobinele de stingere se vor monta pe fundații a căror înălțime deasupra solului să fie de minim 10 cm;

bobinele de stingere la care capacul cuvei se află la o înălțime de mai mica de 2,5 m deasupra solului se împrejmuiesc; înălțimea împrejmuirii trebuie să fie de minim 1,7 m ;

sub bobina de stingere se prevăd gropi de colectare a uleiului al căror volum să reprezinte minimum 20 % din volumul uleiului conținut în cuva bobinei de stingere;

separatorul pentru conectarea la neutrul transformatorului și descărcătorul cu rezistența variabilă se recomandă să se monteze cât mai aproape de bobina de stingere, pe suporți speciali prevăzuți;

la montarea rigidă a conductoarelor de legătură, distanțele în linie dreaptă între conductoarele de legătură de la bobina de stingere la bara de nul și celelalte părți conductoare de current trebuie sa fie cel puțin egale cu cele din tabelul următor :

Tabelul 4

.

Pentru bobinele de stingere montate in stații de distribuție de tip interior cu tensiuni de până la 15 kV, condițiile impuse la montaj sunt următoarele:

separatorul și a transformatorul de curent se vor monta în celula bobinei;

bobinele de stingere conectate la nulul generatoarelor pot fi montate în celula de borne a generatorului ;

distanțele de la conductoarele de legătură la bobina de stingere și alte părți conductoare sau legate la pământ trebuie să fie de minim 20 cm;

distanța de la cuva bobinei trebuie să fie de cel puțin 60 cm până la pereții laterali și din spate și de 80 cm până la ușa celulei.

Înainte de punerea în funcțiune a bobinelor de stingere trebuie executate următoarele probe și verifcări:

încercarea uleiului din cuvă;

măsurarea rezistenței de izolație și a coeficientului de absorbție R60/R15 a înfașurărilor principale ;

incercarea izolației înfășurărilor față de masă cu tensiune alternativă mărită la 50 Hz;

măsurarea rezistenței ohmice a înfășurării principale și a înfășurării auxiliare;

măsurarea reactanțelor pe toate treptele bobinei ( sau pe diverse poziții la cele cu reglaj în trepte)

Lucrările de întreținere si reparații la bobinele de stingere se execută în aceleași condiții și interval de timp ca și pentru transformatoarele de putere. Controlul bobinei în exploatare se face cel puțin odată pe lună ,urmărindu-se etanșeitatea cuvei, nivelul uleiului, starea izolatoarelor și calitatea îngrădirilor și circuitelor. Odată pe an,bobina de stingere se scoate de sub tensiune și i se face o revizie curentă care constă în:

curățarea izolatoarelor și cuvei;

controlul legăturilor ;

controlul calității uleiului;

verificarea circuitelor secundare.

Revizia totală a bobinei se execute odată la zece ani.La revizie se execută toate probele prevăzute la punerea în funcțiune, inclusive măsurarea pierderilor dielectrice (tgδ) a căror valoare nu trebuie să depășească 2%.

În funcție de transformatorul electric dimensionat din cataloagele fabricilor constructoare alegem o bobină de reactanță cu următoarele caracteristici:

-Tip PETERSEN

-Tensiunea nominala 6000 V,

-Putere nominală 1000 kVA,

-Curentul nominal 54 A.

4.2. Condiții de alegere a bobinelor de reactanță

Condițiile de alegere a bobinelor de reactanță sunt:

1.UnBR ≥ Ums

2.InBR ≥Ism

Această condiție este valabilă pentru o temperatură exterioară de 40 0C. Daca temperatura mediului ambiant diferă de această valoare referință, se impune o corecție a curentului admis de bobină cu ajutorul relației:

IBR= InBR

unde: IBR – valoare curentului corectat pentru temperatura mediului ambiant la care se face corecția;

InBR – valoarea curentului nominal al bobinei de reactanță;

ɵmax – valoarea temperaturii maxime admise de bobina de reactanță;

ɵma- valoarea temperaturii mediului ambiant.

3.Reactanța bobinei se alege astfel încât întreruptoarele disponibile constructiv să poată rupe curenții de scurtcircuit.Reactanța relativă raportată a bobinei de reactanță va fi calculată cu relațiile:

Sk1 = > SrÎ; Sk2 = ; = 100

unde: – Sb este puterea de bază;

SrIeste puterea de rupere a întrerupătorului;

XkΣeste reactanța echivalentă a sistemului în raport cu punctul K1

Reactanța echivalentă a bobinei se calculează cu relația

XBR(%)=X*BR

unde Ub și Ib reprezintă tensiunea de bază,respectiv curentul de bază.Din tabele se alege în urma calculului reactanței relative , o valoare standardizată imediat superioară a reactanței.

4.Valoarea căderii de tensiune pe fază nu trebuie să depășească 5% din tensiunea nominală a instalației.Căderea de tensiune pe fază se determină utilizând următoarea expresie:

ΔUf = XBR(%) sin φ ,unde Ism este curentul de sarcină maxim

5.Căderea de tensiune remanentă în regim de scurtcircuit se calculează cu relația: Urem = ≥ 70%,

Unde Ik reprezintă valoarea curentului de scurtcircuit generat de regimul de scurtcircuit.Această valoare este una stabilizată și se atribuie punctului de montaj al bobinei de reactanță.

6.Stabilitatea dinamică.Se determină cu relația:

Ild ≥ iksoc ,

Unde Ild reprezintă dinamic iar ik șoc curentul de șoc la scurtcircuit.

7. Intensitatea câmpului magnetic a unei bobine de reactanță, la un montaj corect, nu trebuie să depășească limita admisibilă de 2000 A/m. Valoarea acesteia se determină cu următoarea expresie :

H = 0,1[A/m]

unde: InBR – curentul nominal al bobinei de reactanță;

W – numărul de spire al bobinei de reactanță;

Dm – diametrul mediu al coloanei;

a – distanța de la axul bobinei la perete;

Bobinele de reactanță nu se vor monta in apropierea construcțiilor metalice de oțel datorită faptului că acestea se pot încalzi datorită fenomenului de inducție.

Parametrii bobinei de reactanță precizați anterior verifică condițiile de alegere a impuse.

Bibliografie

1)I. Boldea, Transformatoare și mașini electrice, Editura Politehnica, Timișoara,, 2002

2) N. Gheorghiu, Echipamente electrice pentru central și stații, Ed. Didactică și pedagogică, București, 1975

3) Gh. Iacobescu, Rețele și sisteme electrice, Editura didactică și pedagogică București, 1979

4) C. Moțoiu, Centrale termo și hidroelectrice, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1974

5)C. Velicescu, Ingineria sistemelor de producere și distribuție a energiei electrice, Ed. Politehnica Timoșoara, 2003

6)I. Mircea, Instalatii si echipamente electrice , Ed. Didactică și pedagogică, București, 2002

Bibliografie

1)I. Boldea, Transformatoare și mașini electrice, Editura Politehnica, Timișoara,, 2002

2) N. Gheorghiu, Echipamente electrice pentru central și stații, Ed. Didactică și pedagogică, București, 1975

3) Gh. Iacobescu, Rețele și sisteme electrice, Editura didactică și pedagogică București, 1979

4) C. Moțoiu, Centrale termo și hidroelectrice, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1974

5)C. Velicescu, Ingineria sistemelor de producere și distribuție a energiei electrice, Ed. Politehnica Timoșoara, 2003

6)I. Mircea, Instalatii si echipamente electrice , Ed. Didactică și pedagogică, București, 2002