protectii specifice liniilor electrice.docx

8/17/2019 Protectii specifice liniilor electrice.docx

1/33

Protectii specifice liniilor electrice

tehnica mecanica

Protectii specifice liniilor electrice

1Consideratii generale

Problema protectiei liniilor din retelele electrice este mai complicata decat a

echipamentului din centrale si statii, deoarece tipul si schema protectiei adoptatedepind de un numar mai mare de factori. Printr e acest ia pot fi enumerati : configuratia

retelei (radiala, buclata, complexa, cu statii in derivatie, agatate, cu linii parale le etc.) ,

importanta l iniei in cadrul s is temului electr ic sau al interconexiunii , modul det ra ta re a n eu tr ulu i in fl ue nta d e f e c t e l o r d e p e l i n i e a s u p r a s t a b i l i t a t i i

s i s t e mu lu i , t e n s i u ne a retelei , const ruct ia aer iana sau in cablu, prezenta sau

absenta altor circuite pentru alimentarea, consumatorilor, prevederea declansarilor

monofazate sau t r i f a z a t e , e x i s t e n t a s a u a b s e n t a d i s p o z i t i v e l o r d e RAR, posibil i tatea functionari i cu o faza intrerupta, eventuala compensare

longitudinala a liniei, raportul dintre curentii minimi de defect si curentii maximi desarcina (la liniile lungi si puternic incarcate).

Principala functie a protectiilor liniilor este sa reduca la minimum influentadefectelor asupra functionarii restului sistemului-ceea ce impune in maoritatea

cazurilor o functionare rapida-actionand astfel incat defectele sa fie lichidate cu

intreruperea alimentarii numarului minim posibil de consumatori, cerinte le in privin taselectivitatii fiind astfel ridicate. Problema deteriorarii propriu-zise a liniei nu se

pune la fe l de acu t cum se punea la echipamentul princ ipal din cen tral e si st at ii ,

int rucat de regula defectele pe linii nu provoaca deteriorari grave.

!a t o r i t a i n f l uen t e i ce l o r l a l t i f ac t o r i , une l e d i n t r e p r o t ec t i i l e men tiona te in

cadrul unei categorii de linii sunt intalnite si la linii din alta categorie, de exemplu pent ru o lini e de tens iune ridicata , dintr-o re tea buclata se poate prevedea o protect ie

de distanta utilizata pentru protectia, liniilor din retele complexe. !e asemenea,

unele protectii simple, prevazute pentru "inii din retele buclate, apar ca protectii de

rezerva pe linii din retele complexe.

2 Protectii prevazute


2/33

Retelele radiale au cea mai simpla configuratie posibila si datorita acestui fapt

selectivitatea se poate obtine usor pentru protectiile temporizate-prin esalonarea

temporizari lor crescand de la consumatori, spre sursa, iar pentru protectiile rapide-prin

desensiblizarea in raport cu defectele pe elemen tul urmato r, spre consumatori. #a

pro tectiil e cu temp orizari re duse cum sunt sectionarile temporizate-se folosesc simultan

ambele metode.

#iniile radiale se prevad cu protectii impotriva scurtcircuitelor polifazate, dublelor

puneri la pamant si punerilor la pamant monofazate (in re te le le cu cu rent i mari de punere

la pamant), respectiv scurtcircuitelor monofazate (in retele cu curenti mari de

puner e la pamant) . #inii le se prevad cu protectii de baza, cu actionare rapida, si cu

protectii de rezer va , tempor izate$ in une le cazuri , rezer va este as igura ta sub fo rma

rezervei de la distanta, de protectia l iniei vecine, spre sursa. %n maoritatea

cazuri lor , impotriva defectelor dintre faze si a dublelor puneri la pamant se

folosesc in cal itate de protect ii temporizate-protect ia maximala de curent

temporizata si sectionarea temporizata. %mpotriva punerilor (respectiv scu rtc ircui telor)monofazate la pama &'&d& nt se folosesc sectionari homopolare si protectii

maximale homopolare temporizate. %n anumite cazuri se folosesc protectii de

dis tanta, iar pentru cabluri se uti lizeaza uneor i protect ii diferentiale sau

comparative.#a liniile radiale, protectiile se instaleaza la capatul dinspre alimentare.

." Sectionarea de curent impotriva scurtcircuitelor intre faze si a dublei puneri la

pamant

2.1.1 Sectionarea netemporizata

Figura 1

#a linii, sectionarea se realizeaza pe acelasi principiu ca si la transformatoare, curentul de

pornire fi ind desens ib il izat in raport cu curentul de scurtci rcui t la un de fect aparut in

regim maxim la capatul dinspre consumatori al liniei proteate, pentru ca protectia

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


3/33

% pp*+ sig %sc max + (1)

% sc max k este curentul de scurtcircuit max im la un defect trifazat in reg im maxim

in punctul +

+ sig *", ", , cand sectionarea este realizata cu relee RC

1,41,3 , cand sectionarea este realizata cu relee R p

%n retelele cu curenti mari de punere la pamant trebuie verificata si valoarea

curentului de scurtcircuit monofazat $ daca aceasta este mai mare decat a celui

trifazat, atunci desensibilizarea curentului de pornire trebuie facuta in raport cuscurtcircuitul exterior monofazat.

!aca linia alimenteaza transformatoare, atunci trebuie verificata si desensibilizarea

curentului de pornire in raport cu socul de curent de magnetizare, pentru a se evita

actionarea gresi ta a sectionar ii datorita socului de curent de magnetizare la conectarea

transformatoarelor.

!upa cum se vede din diagrama variatiei curentului de scurtcircuit %sc*f(#)

atunci cand variaza distanta # dintre defect si locul de instalare al protectiei , sectionarea are

o zona moarta, a carei lungime este determinata de intersectia dintre orizontala curentuluide pornire si diagrama mentionata$ defectele aparute in zona moarta vor fi lichidate de

protectia de rezerva cu temporizare.

#ungimea zonei moarte depinde de regimul de functionare in care apare detectul$ in

regim maxim, zona moarta cuprinde portiunea , iar in regim minim creste sensibil,cuprinzand portiunea !. Aceasta dependenta a zonei moarte de regimul de functionare

reprezinta principalul dezavanta al sectionarii, intrucat in unele cazuri zona proteata in

regim minim poate deveni foarte redusa.

/iind selective prin alegerea curentulul de pornire, sectionarea nu necesita temporizari. #aliniile aeriene proteate prin descarcatoare tubulare impo triva supr aten slun ilor

atmo sfer ice este insa nece sar ca rele ul, intermediar care comanda declansarea sa

aiba o intarziere la actionare de circa 0,01 0,02 s , pentru ca sectionarea sa nu actioneze

gresit cand descarcatoarele tubulare-al caror timp de actionare poate aunge pana la 0,00 s-conduc unda de supratensiune la pamant si creeaza astfel un scurtcircuit artificial de scurta

durata.


4/33

3ectionarea se realizeaza cu doua transformatoare de curent alimentand doua relee, intrucat in

retelele cu curenti mici de punere la pamant nu este necesara de regula actionarea la

declansare in cazul punerilor la pamant monofazate

Figura 2

iar in retelele cu curenti mari de punere la pamant se prevede impotriva scurtcircuitelor

monofazate o protectie separata, pe baza componentei de secventa homopolara a curentutui.%n retelele cu curenti mici de punere la pamant cele doua faze pe care se instaleaza

sectionarea vor fi aceleasi pe toate liniile legate galvanic din reteaua radiala, pentru ca la

anumite duble puneri la pamant aparute pe linii diferite , cel putin unul din defecte sa se

gaseasca pe o faza cu transformatoare de curent, in aceasta situatie in 405 din cazuri(cand defectul pe faza care transformator de curent se gaseste pe o linie mai apropiata de

sursa va f de regula deconectata numai linia dinspre consumatori (daca curentul de defecteste mai mic decat curentul de pornire al sectionarii liniei dinspre sursa), iar cealaltalinie continua sa functioneze cu o punere la pamant, alimentand un timp circuitele

racordate la barele sale.!aca nu respecta instalarea celor doua transformatoare de curent pe

aceleasi faze,

Figura 3

atunci la duble puneri la pamant pe linii d iferite aparute pe fazele fara


5/33

transformatoare de curent, protectia liniei dinspre consumatori nu poate actiona si

defectul va fii lichidat fie de sectionarea liniei dinspre surse fiind lipsite de alimentare

si ci rcuit ele racordate la barele sale - fie de protec tiile de rezerva ale liniei dinspre sursa.

3ectionarea netemporizata are avantaul de a asigura o protectie simpla, rapida si

selectiva a portiunii liniei dinspre sursa prezentand totodata dezavantaul zonei moarte sial dependentei acesteia de regimul de functionare. 6ormativele o recomanda pentru

cazurile in care lungimea zonei proteate , in regim normal de functionare al liniei ,este de cel putin "405 din lungimea liniei.

2.1. 2 Sectionarea temporizata

!upa cum se indica si in normative pentru liniile radiale prevazute cu protectie de

curent cu timpi de actionare esalonati in doua trepte , prima treapta este reprezentata de o

sectionare netemporizata sau 7 daca sensibilitatea nu poate fi asigurata 7 de o

sect ionare temporizata cu un timp redus de actionare , a dou a t rep te f i in drepr eze nta ta de o prot ect ie max imal a de cure nt temporizata.

3ectionarea temporizata este deci utilizata in locul sectionarii netemporizate atunci cand

aceasta nu proteeaza cel putin 05 din lungimea liniei, in regim normal de functionare .

%n figura urmatoare este prezentata folosirea sectionarii temporizate in cazul uneilinii radiale alimentand o statie de transformare coboratoare .

urentul de pornire al sectionarii temporizate se desensibilizeaza in raport cu ,

curentul de scurtcircuit exterior in regim maxim pentru un defect aparut la capatul opus al

elementului urmator (spre consumatori) liniei proteate , deci in + la barele de oasa tensiune

ale transformatoarelor statiei. !atorita acestui fapt , zona proteata acopera intreaga lungime a liniei atat in regimmaxim cat si in regim minim, releul " actionand si la defecte in transformatoarele statiei , panta

mai mare a curbei %sc*f(l) penru defectele in transformatoare se datoreaza reactantei

concentrate pe care o reprezinta acestea.

Actionarea neselectiva a protectiei " la defecte in unul din transformatoarele statiei esteimpiedicata prin temporizarea t a introdusa de releul de timp aceasta stabilindu-se cu o

treapta de temporizare mai mare decat timpul de actionare ta"*0."s al protectiei rapide a

transformatorului .


6/33

Figura

ta*ta89t*0, s . (2)

!aca, in componenta, sectionarii nu s-ar introduce releul de timp , ar rezulta o

sectionare neselectiva care actioneaza, si la unele defecte din transtormatoarele statiei.

/unctionarea neselectiva, se poate corecta printr-un dispozitiv de RAR instalat la

intreruptorul liniei : tinand seama ca transformatorul defect este deasemenea deconectat

fara temporizare de protectia sa, rapida , la redeclansarea liniei defectul este eliminat

si linia continua sa alimenteze celelalte transformatoare. ;xista diverse variante de

folosire combinata a sectionarii neselective cu dispozitivele care conduc la

accelerarea inainte sau dupa RAR a protectiei maximale de curent temporizate de pe

elementele respective.

2.2 Protectia ma!imala de curent temporizata

2.2. 1 Protect ia ma!ima la de curent tempo rizat a cu caracteristica

independenta


7/33

Protectia maximala de curent temporizata poate fi o protectie de baza

sau de rezerva impotriva scurtcircuitelor intre faze pe liniile radiale.

6ormativele prevad ca de regula protectia impotriva scurtcircuitelor intre faze pe linii sa fie

realizata cu o singura treapta tempor izata, in acest caz protectia maximala de curent fiind

protectia de baza a liniei.

onform normativelor, se admite ca protectia impotriva scurtcircuitelor intre faze sa

fie realizata cu doua trepte de timp in urmatoarele cazuri:

a) daca temporizarea rezultata este atat de mare incat perturba, fuctionarea

consumatorilor alimentati pe linii vecine cu cea defecta$

b) daca prin valoarea, ridicata a temporizarii rezultate se micsoreaza

eficacitatea, reaclansarii automate sau a aclansarii automate a rezervei pentru

consumatorii alimentati de linia, respectiva $

c) daca fara introducerea unei trepte rapide rezulta pentru protectiile de

rezerva ale transformatoarelor care alimenteaza linia (cu tensiune superioara de ""0


8/33


9/33

Pentru a inlatura in buna parte dezavantaul m entio nat, prot ectia maxi mala (rel eele

">,"@,>,@,,)se combina cu sectionarea rapida$ in zonele de actionare ale

sectionarilor, (releele ",,), delimitate de punctele A,,, defectele sunt lichidate

rapid, iar in zonele moarte-cu temporizarile t,t@, t@"# crescatoare in trepte.

Figura $ Asocierea sectionarii rapide de curent cu protectia maximala temporizata

urentul de pornire al protectiei maximale se determina cu relatia:

()

in care :


10/33

#a liniile in cablu supuse suprasarcinilor periculoase se prevede

impotriva suprasarcinilor o protectie maximala de curent

temporizata, actionand la semnalizare, cu exceptia statiilor ara

personal permanent de deservire, unde actioneaza la declansare.

2.2.1 Protectia ma!imala de curent temporizata cu caracteristica dependenta

Aceasta protectie se realizeaza cu relee de inductie Rp.Ansamblul p r o t e c t i i l o r u n e i

re te le r adi a le r epr eze nta t mono f i l a r s i var i a t i a temporizarilor in functie de

distanta la care apare defectul sunt prezentate in figura urmatoare: :

Figura %

#a un defect in + ", protectia trebuie sa actioneze, ca rezerva, cu o treapta de timp mai tarziudecat protectia ', deci cu relatia :

ta(+")*ta'*9t. ($)

Pe masura ce defectul s-ar deplasa din + ", in + , curentul de defec t creste si decitimpul de actionare al protectiei scade pe portiunea dependenta a caracteristicii, ceea ceface ca in diagrama b) sa rezulte o micsorare a temporizarii pe masura ce scade distanta "dintre defect si sursa.

#a un defect in + , protectia este reglata sa actioneze cu relatia

ta(+)*ta(+)*9t , (%)

timpul de actionare al protectiei scazand apoi la ta(+)la un defect in + -. %n mod analog

se determina temporizarile pana la defecte in + '.


11/33

!atorita portiunilor dependente ale caracteristicilor, pe liniile apropiate de

sursa defectele sunt lichidate cu temporizari mai mici decat in cazul protectiilor

maximale cu caracteristica independenta.

urenti i de porni re pentru elementele de inductie(care asigura,

sectionarea netemporizata) ale releelor Rp se determina cu relatiile

(&)

(')

iar pentru elementul electromagnetic al acestor relee (care asigura sectionarea

netemporizata)-cu:

(1)

determinand apoi %pr:

(11)

%n diagrama b) au fost reprezentate si portiunile in care actioneaza rapid

elementul de sectionare al releelor Rp.

Protectii le maximale cu caracteristica dependenta nu au insa decat o

utilizare restransa, deoarece sunt mai complicate decat cele cu caracteristica

independenta, iar valoarea curentului de scurtcircuit depinde de regimul de

f u nc t io n ar e a l s is t em u lu i , p r ec u m s i v a lo a re a r e zi st e nt e i d e t r ec e re ( la

defectele prin arc) si deci timpul de eliminare a unui defect dintr-un anumit punct

se modifica in functie de factorii indicati.

!e aceea, in cele mai multe cazuri se folosesc protecti i maximale cucaracteristica independenta.

2.2.3 Scheme trifilare ale protectiei ma!imale de curent


12/33

Protectia maximala de curent poate fi realizata in variantele : cu trei transformatoare de

curent si trei relee (a), cu doua transformatoare de curent si trei relee (b), cu doua

transformatoare de curent si cu doua relee(c) si cu doua transformatoare si un releu(d).

Figura & 3cheme tr if i lare ale protectiei maximale de curent

Asa cum s-a mentionat si la sectionarea de curent sn retele cu curenti mici de

punere la pamant, puneri le la pamant monofazat e nu necesi ta de regula, actionarea,

protec tiei la declansare, iar retelele cu curent i mari de p u n e r e l a p a m a n t s u n t

p r e v a z u t e c u p r o t e c t i i s p e c i a l e i m p o t r i v a scurtcir cu it elor monofazate, es te

indicat ca protectia maximala de curent sa fie instalata pe doua dintre faze, pentru a

act iona la scur tci rcuitele pol ifazate si la duble puneri la pamant.

3ingurul avanta al schemei din fig.2.a in raport cu cea din fig.2.c consta in

sensibilitatea de doua ori mai ridicata la anumite scurtcircuite bifazate exterioare,

dupa transtormatoare cu conexiuniCD9$ daca in asemenea cazuri nu se veri tica

coeficientul de sensibilitate pentru schema din fig.2.c, atunci s e prefera schema d in

fig.2.b care asigura aceeasi sensibilitate ca, si schema din fig.2.a, insa necesita un

transformator de curent mai putin.

%ntr-adevar prin releul din fig.2.b va circula un curent a carui valoare(in

absenta defectelor la pamant deci cand componenta de secventa homopolara %0*E)

este data de :

(12.1)


13/33

Figura ' !iagrama fazoriala a curentilor

deci un curent proportional cu curentul din faza fara transformator de curent. %n cazul schemei

din fig.2.d, curentul %, care circula prin releu este egal cu diferenta curentilor din cele

doua faze si deci

(12.2)

Figura 1 iagrama fazoriala a curentilor

!atorita acestui fapt, coeficientul de sensibilitate, calculat cu curentul de

scurtcircuit bifazat, va depinde de perechea de faze intre care apare defectul$ in plus, la anumite

scurtcircuite exterioare bifazate dupa transformatoare cu conexiuni CD9 , schema din fig. 2.d nu

actioneaza, curentul prin releu fiind teoretic nul.

!e aceea, cea mai larga folosire o are schema din fig.2.c cu montarea transformatoarelor de

curent pe aceleasi doua faze in intreaga retea, din considerente analoge cu cele expuse la

sectionarea netemporizata pentru sectionarile de curent. and sensibilitatea la defecte bifazate

dupa transtormatoare cu conexiuni CD9 nu este satisfacuta, se foloseste varianta din fig. 2b$ la

linii pana la "0


14/33

=arianta din fig.2.a este cea mai scumpa, necesitand pe fiecare linie trei transtormatoare de

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

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

puneri la pamant aparute pe lini i diferi te sa fie in toate cazurile deconectata linia

dinspre consumatori (si nu numai in o parte din cazuri, cum rezulta la schemele cu doua

transformatoare de curent si doua relee), iintrucat in ac es t ca z ac tio ne az a pr ot ec ti il e

ambelo r l ini i in orice varia nte ale defectului mentionat , iar pentru linia spre

consumatori, temporizarea este mai mica. %n varianta din fig.2. b prin al trei lea releu nu

mai circula, in cazul defectelor la pamant, un curent proportional cu cel din faza fara releu,

intrucat

(13)

Pentru coeficientii de sensibilitate ai protectiilor maximale de curent se prevadvalorile :

+ sens %F ",4 pentru defecte pe linia proteata

+ sens %%F ", pentru defecte pe elementul urmator spre consumatori.

and nu poate fii obtinuta valoarea + sens %% cu niciuna din variantele mentionate de

realizare, a schemelor trif iliare ale protectiei maximale, se prevad protectii cu filtre de

secventa inversa a curentului.

!in aceasta categorie face parte protectia cu releu-filtru de curent de componenta

simetrica inversa G-a, elaborat la %;H;6;RI.Acest releu este sensibil si la

dublele puneri la pamant, care sunt insotite de curenti de defect mai mici decat in

cazul scurtcircuitelor bifazate, datorita faptului ca intervin si rezistentele de trecere

dintre conductorii liniei si pamant in cele doua puncte de defect.

2. 3 Protectiile liniilor radiale impotriva punerilor la pamant

monofazate

2.3.1 Protectia liniilor din retelele cu curenti mici de punere la pamant

Aceste l ini i fac par te din retele de 0


15/33

(1)

iar pentru retelele de cabluri cu relatia:

(1")

cu J in


16/33

3olutiile folosite in prezent pentru protectiile selective sunt urmatoarele:

a) protectii maximale homopolare de curent $

b) protectii directionale homopolare $

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

d) protectii de distanta

a) Protectii ma!imale homopolare de curent

Acestea se realizeaza cu 3K la liniile in cabluri si cu /3K la liniile aeriene. urentul

de pornire al protectiei trebuie sa fie desensibilizat in raport cu curentul capacitiv %c" , al

liniei proteate , care circula prin locul de instalare al protectiei la detecte pe alte linii ,

pentru ca protectia sa nu ac tioneze gres it la defecte ex te rioare rezultand %pp*('4)% c"

pen tru protec ti ile netempor izate si %pp*(" ,4) %c" pentru protectiile temporizate .

Aceasta valoare a curentului de pornire asigura de obicei si desensibilizarea in raport cu curentii

de dezechilibru ai /3K sau 3K.

pe de alta parte curentul de pornire al protectiei % PP trebuie sa satisfaca

valoarea impusa pentru coeficientul de sensibilitate


17/33

!in ult ima relat ie se constata ca valoarea curentului % protLl care circula prin

protectia liniel defecte , este egala cu suma curentilor capacitivi al celorlalte linii

racordate la aceleasi bare colectoare.

!in ultimele doua relatii se obtine :

(1&)

intrucat normativele prevad


18/33

(23)

pentru linii in cabluri si (2)

la linii aeriene.

%n cazul unei statii cu numai cateva linii aceste conditii nu pot fi indeplinite ,intrucat diferenta dintre suma curentilor capacitivi ai tuturor liniilor , egala cu valoarea

totala a curentului de defect % pa m si curentul capacitiv %# al liniei defecte nu poate fi atat de

mare in cazul respectiv . a

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

Pentru protectiile temporizate , conditia de selectivitate impune o valoare mai

redusa a curentului de pornire , respectiv:

(2")

si asigurarea simultana a conditillor de selectivitate si sensibilitate conduce

la relatii necesare de forma :

(2$)

pentru linii in cabluri, si

(2%)

pentru linii aeriene.

onditiile mentionate limiteaza utilizarea protectiilor maximale homopolare numai la linii

care satisfac relatiile impuse raportului dintre curentul total de defect si curentul

capacit iv al l iniei . Acest raport se modifica in sens nefavorabil in cazul

functionarii retelei radiale cu o l inie deconectata intrucat se micsoreaza valoarea % pam .

b) Protectii directionale homopolare

Protectiile directionale homopolare sunt specifice liniilor din retelele buclate ,

dar sunt utilizate si pentru linii radiale , intrucat permit asigurarea unei sensibilitati

sporite si inlatura ast fel dificulatatile expuse la protectiile maximale homopolare.


19/33

/olosirea, protectiilor directionale homopolare se bazeaza pe modificarea defazaului

dintre curentul homopolar si tensiunea homopolara, in cazul unui defect monofazat

pe linia proteata si in cazul unui defect monofazat exterior.

Protectiile directionale homopolare ale liniilor impotriva punerilor la pamant

monofazate se realizeaza cu relee directionale, alimentarea bobinelor acestor releeeste prezentata mai os, bobina de tensiune este alimentata, cu o tensiune

proportionala cu componenta de secventa homopolara a tensiunii , obtinuta de la

secundarul in triunghi deschis al unui transformator de tensiune instalat pe bare , iar

bobina de curent este alimentata de la /3K montat pe lime B cu un curent proportional cu

componenta de secventa homopolara a curentului.

Figura 11

#a o punere la pamant monofazata pe linii din retele cu neutru izolat curentul homopolar

al liniei defecte este defazat in urma cu &0M in raport cu ten siunea homopo lara , in timp

ce cur ent ul homopola r pe lin iil e sanatoase avand un sens conventional opus sensuluicurentului homopolar al liniei defecte fiind in opozitie de faze cu acesta, este defazat cu &0M

inaintea tensiunii homopoalare .!atorita acestui fapt

pe liniile din retelele cu neutrul izolat se folosesc relee directionale care au cuplul de rotatie:

(2&)


20/33

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

rot pentru valorile mentionate anterior N* &0M si

N* -&0M , semnul cuplului fiind opus in cele doua cazuri , ceea ce asigura functionarea

selectiva la defecte pe linie si la defecte externe.

%n retelele cu neutrul compensat prin bobina de stingere nu poate avea loc o compensare

perfecta , intrucat bobina de stingere are si o anumita rezistenta , existand de asemenea pierderiactive prin izolatie $ ca urmare ,

in cazul unei puneri la pamant monofazate pe o linie , prin punctul de defect va circula un

curent rezidual practic in faza cu tensiunea homopolara.

!atorita acestui fapt , in retelele cu neutru izolat 7spre deosebire de retelele cu neutru

izolat 7 se folosesc pentru protectia liniilor impotriva punerilor la pamant monofazate relee

directionale la care cuplul de rotatie este :

(2')

deci valoarca cuplului este maxima pentru N*0M.

c)Protectii sensibile la continutul in armonici superioare in curentul

homopolar

%n cazul unei puneri la pamant , curentul de defect are un continut important de

armonici impare , datorita functionarii saturate a transformatoarelor din retea si arculuielectric din punctul defectului.

a si la protectiile maximale de curent homopolar pe linia defecta are o valoare mai mare

decat cea a curentilor care circula prin liniile sanatoase , rezultand din insumarea acestor curenti

$ ca urmare , curentii de armonici superioare din linia defecta au valori mai mari decat curentiide armonici superioare din liniile sanatoase .

Pe baza acestui fapt au fost elaborate indicatoare selective de puneri la pamant(%3P)

si relee de protectie selective impotriva puneri lor la pamant(RPP) in retele cu

neutrul izolat sau compensat . Aceste aparate compara nivelul armonicilor superioare din

curentii homopolari ai tuturor

l in i i lor , s e lec tand l in ia defec ta dupa cont inutu l ce l mai r id ica t de armonic isuperioare.

!in punctul de vedere al selectivitatii, aparatele mentionate actioneaza corect in

statiile cu cel putin trei linii radiale , dar din punctul de vedere al sensibilitatii


21/33

actioneaza corec t in retele le in care curentul de punere la pamant al intregii retele are

cel putin valoarea "4 A.

%ndicatorul selectiv de puneri la pamant(%3P) este prevazut cu un comutator cu"2 pozit ii manevrat manual , care permite al imentarea succesiva de la 3K sau

/3K instalate pe diferitele linii , selectarea liniei defecte rezultand prin indicatiamax ima a apr atu lui de masurat conecta t la iesirea filtrului de armonici superioare.

Releul de protectie selectiva impotriva punerilor la pamant (RPP)este format

din cinci module , fiecare continand un filtru de armonici superioare un element

comparator de amplitudini, un amplificator si un releu de iesire $ alimentarea RPP

poate fi facuta de la 3K sau /3K .

/iind format din cinci module ,un RPP poate controla 4 l inii . %n cazul

statiilor cu mal multe linii se instaleaza mai multe relee RPP , conectate intre ele

in mod corespunzator.

d)Protectii de distanta

%n retelele complexe care au noduri cu alimentare din mai mult de doua directii , precum

si in retelele buclate cu mai multe surse de alimentare , selectivitatea nu mai poate fi asigurata

numai pe baza directionalizarii si temporizarii , cum era posibil pentru protectiile temporizate

din liniile cu alimentare bilaterala $ pe de alta parte in asemenea retele nu mai sunt suficiente

nici protectiile rapide din categoria sectionarilor, a caror selectivitate este obtinuta prin

desensibilizarea in raport cu curentul de defect la capatul zonei si prin directionalizare ,

intrucat acestea au zone moarte si nu asigura protectia de rezerva a elementelor vecine.

Protectia de distanta trebuie sa cuprinda urmatoarele elemente principale:

a) elemente de pornire , care sa sesiseze aparitia unui defect in retea $ de regula

elementele de pornire sunt relee de impedanta,sau mai rar relee de curent$

b) elemente de masura a impedantei ,care trebuie sa stabileasca zona in care se gaseste

defectul, pentru a fi lichidat cu timpul corespunzator conditiilor de selctivitate$

c) elemente de timp care sa asigure dependenta $ ele sunt realizate cu relee

electromagnetice cu elemente de ceasornicarie,cu un mic motor de curent continuu cu

turate constanta,care la anumite intervale de timp efectueaza inchiderea unor contacte

sau sunt realizate ca elemente electonice$


22/33

d) elemente directionale , necesare pentru selectivitate.

%n cazul utilizarii protectiei de distanta impotriva scurtcircuitelor polifazate si

monofazate, ea trebuie verificata atat la scurtcircuit intre faze cat si la scurtcircuite

monofazate . Aceasta verificare este necesara intrucat in cele doua cazuri releul masoara

impedante diferite pana la locul defectului,datorita raportului diferit al curentilor de secvente

homopolara si directa in zona defecta si in cea examinata.

=aloarea minima a coeficientului de repartitie se calculeaza in felul urmator: pentru

dereglarea fata de linia vecina coeficientul de repartitie sau ramnificatie este dat de relatia:

(3)

unde: % 7 este curentul de scurtcircuit pe linia proprie

%>- este curentul de scurtcircuit pe linia vecina,pe care se produce defectul

%ram- este curentul de scurtcircuit al sursei care produce supraalimentarea

!in relatia de mai sus rezulta ca valoarea minima a coeficientului de ramnificatie

corespunde regimului in care curentul % are valoarea maxima , iar %ram are valoarea minima.Regimul considerat trebuie sa fie :

-impedanta minima ,adica regim maximal pe partea de sistem care determina curentul %

prin protectia considerata$

- impedanta minima ,adica regim minimal in partea de sistem care produce

supraalimentarea

Pentru dereglare fata de tranformatoarele vecine trebuie considerata valoarea minima a

impedantei ztr ,ceea ce corespunde regimului in care toate transformatoarele statiei sunt in

functiune .


23/33

Portiunea din linia vecina in care actoneaza zona a %%-a a protectiei considerate este data de

relatia: . Aceasta portiune este variabila datorita variatiei coeficientului de

ramnificatie.

#a protectiile de distanta destinate a actiona si contra defectelor monofazate , impedanta

masurata de releu in cazul unui defect este :

. (31)

!aca lina este deconectata la capatul opus protectiei , intregul curent homopolar trece prin

releu si . ;xpresia impedantei maasurate de releu devine

. (32)

alculul ultimei zone de protectie se efectueaza in functie de tipul elementului de pornire.

Pentru elementele de pornire realizate prin relee maximale de curent , reglaul releului se

alege ca si pentru protectiile maximale temporizate .

(33)


24/33

+ sig*0..

!eci . Aceasta protectie este folosita de obicei in cazul liniilor de

inalta tentiune ""0


25/33

Protectiile impotriva scurtcircuitelor monofazate pe liniile radiale care nu sunt prevazute cu

protectii de distanta se realizeaza ca sectioaari hompolare si ca protectii maximale homopolare.

urentul de pornire % pp" al sectionarilor homopolare netemporizate se determina cu relatia:

% pp"*+ sig % pam calc + *+ sig %h calc + (3$)

unde: + sig*",",$

% pam calc + *%h calc + este curentul in raport cu care se desnsibilizeaza protectia liniei,

corespunzator unui defect in +, la capatul opus celui la care este instalata protectia in

conditiile care conduc la valoarea maxima a acestui curent.

Pentru determinare valorii maxime %h calc + , trebuie sa se stabileasca daca aceasta apare la unscurtcircuit monofazat sau la un scurtcircuit bifazat la pamant.

%n cazul unui scurtcircuit monofazat rezulta:

(3%)

considerand cu aproximatie rezulta:

(3&)

%n cazul unui scurtcircuit bifazat la pamant se poate arata ca:

. (3')

!eci , ceea ce arata ca daca la schemele de calcul ale impedantelor directe

si homopolare, transfigurate si reduse in raport cu punctul de defect +$ a rezultat

()


26/33

iar in relatia de calcul a % pp" trebuie considerat % pam calc + la un scurtcicuit bifazat la pamant in +.

%n cazul cand a rezultat: (1)

atunci se ia valoarea % pam calc + corespunzatoare unui scurtcircuit monofazat in +.

!aca sectionarea homopolara netemporizata nu este directionalizata , trebuie verificata

desensibilizarea curentului de pornire al sectionarii netemporizate si in raport cu curentul care

circula prin linia proteata in sens invers, la defecte la pamant pe o linie vecina spre surse.

!aca linia proteata alimenteaza transformatoare atunci trebuie verificata desensibilizarea

curentului de pornire al sectionarii rapide homopolare in raport cu curentul de soc de

magnetizare.

urentul de pornire % pp" al sectionarilor homopolare temporizate se desensibilizeaza in raportcu curentul de pornire al sectionarii homopolare rapidede pe linia urmatoare spre consumatori.

Pentru protectia maximala homopolara curentul de pornire se determina din conditia

desensibilizarii in raport cu curentul de dezechilibru raportat la primar %dez stat p al /3K in cazul

unui scurtcircuit exterior trifazat , cu o relatie de forma :

% pp"*+ sig+ aper %dez stat p (2 )

unde: + sig*".4$

+ aper *" in functie de temporizarea protectiei maximale si de prezenta sau absenta

accelerarii acesteia dupa actionarea dispozitivului de RAR.

%n practica rezulta pentru curentul de pornire al protectiei o valoare cuprinsa intre '05 si 105

din curentul nominal al liniei proteate.

emporizarea protectiei maximale homopolare se stabileste in trepte crescatoare dinspre

consumatori spre sursa , insa considerand numai elementele legate galvanic de linia proteata

,intrucat protectia nu actioneaza la defecte monofazate in retelele cuplate magnetic cu linia .

!atorita acestui fapt , temporizarea protectiei maximale homopolare rezulta sensibil mai mica

decat a protectiei maximale de curent a aceleiasi linii impotriva scurtcircuitelor intre faze.

2.3 Protectii diferentiale longitudinale ale liniilor electrice

#ichidarea selectiva si totodata rapida defectelor de pe liniile din retelele complexe se poate

obtine nu numai prin protectia de distanta, ci si prin protectii diferentiale longitudinale, care


27/33


28/33

Figura 12 Protectia diferentiala

!e-a lungul liniei proteate trebuie deci instalate patru conductoare auxiliare pentru realizarea

circuitului diferential si doua conductoare auxiliare pentru transmiterea comenzii de declansare

la capatul opus celui la care este instalat releul intermediar.

%n cazul liniilor de lungime mai mare decat cea mentionata rezistenta conductoarelor auxiliare

din circuitul diferential creste mult, ceea ce conduce la doua dificultati:

a) poate fi depasita impedanta maxima admisa in secundarul transformatoarelor de curent din

considerentul limitarii erorii la valoarea de "05, rezultand astfel erori mai mari si deci curenti

mari de dezechilibru$

b)diferenta dintre impedanta celor doua bucle ale circuitului diferential( bucla "-releu " si

bucla 7releu ") creste cu lungimea liniei, ca urmare crescand si curentii de

dezechilibru.resterea curentilor de dezechilibru, din cele doua cauze mentionate, conduce la

micsorarea sensibilitatii si la imposibilitatea obtinerii coeficientului de sensibilitate necesar, chiar

daca se folosesc 3R si relee cu bobine de frane.


29/33

A doua dificultate poate fi inlaturata prin montarea unui numar dublu de relee, conectate

conform schemei simplificate ( pentru o singura faza)din figura urmatoare$ datorita simetriei,

impedantele celor doua bucle ale circuitului diferential devin egale.3unt necesare in plus inca trei

conductoare auxiliare-cate unul pentru fiecare faza-instalate de-a lungul liniei, insa nu mai sunt

necesare cele doua conductoare auxiliare pentru transmiterea comenzii de declansare, intrucatsunt prevazute relee( de curent si intermediare)la ambele capete ale liniei.

Figura 13

Pentru inlaturarea primei dificultati mentionate, este necesara micsorarea conductoarelor

auxiliare care realizeaza circuitul diferential( micsorarea sensibila a acestei rezistente conducand

implicit si la eliminarea celei de a doua dificultati,ceea ce face ca montaul din figura " sa nu

mai fie necesar).

Hicsorarea rezistentei conductoarelor auxiliare ar putea fi obtinuta prin marirea sectiunii

lor, insa o asemenea solutie ar fi cu totul neeconomica,rezultand sectiuni foarte mari.!e

aceea,reducerea impedantei din secundarul transformatoarelor de curent se obtine prin instalarea

unor transformatoare suplimentare de curent 3 7 conform schemei simplificate( pentru o sigura

faza)7 care reduce mult curentii si deci micsoreaza in mod corespunzator (cu patratul raportului

de transformare al transformatoarelor 3) sarcina pe care conductoarele auxiliare o determina

pentru secundarele transformatoarelor " si .


30/33

Figura 1

!atorita micsorarii considerabile a impedantei, este inlaturata si a doua dificultate mentionataanterior si ca urmare nu mai este necesara solutia din figura b , cele doua grupuri de relee de

curent " si fiind montate la cele doua capete ale liniei in paralel cu circuitele diferentiale(figura

"')$ sunt astfel necesare in total patru conductoare auxiliare de-a lungul liniei, pentru realizarea

circuitelor diferentiale( cate un conductor pentru fiecare faza si un conductor comun de

intoarcere).!in considerente economice, pentru a se reduce la numai doua numarul

conductoarelor auxiliare, unele protectii diferentiale longitudinale produse si utilizate pentru linii

contin filtre combinate de componente simetrice, care sunt alimentate de transformatoarele de

curent cu curentii celor trei faze si debiteaza la iesire o tensiune proportionala cu o functie liniara

de componentele simetrice %d, %i , %h, ale curentilor.

%n figura "4 este reprezentata trifilar schema simplificata a unei protectii diferentiale

longitudinale din aceasta categorie.


31/33

ensiunea de iesire J / a filtrelor combinate "(identice pentru cele doua capete ale liniei

proteate) are expresia :

(3)

%n regim normal de functionare sau la scurtcircuite exterioare curentii de la cele doua capete ale

liniei proteate sunt identici.

$ $ ()

si ca urmare- cele doua filtre combinate " fiind identice- vor rezulta(teoretic) tensiuni identice J/

la iesirea filtrelor.!atorita acestui fapt, curentul prin bobinele de lucru #( legate in derivatie in

circuitul diferential) ale releelor cu bobine de franare trebuie sa fie teoretic nul, in practica prin

aceste bobine circuland curentul de dezechilibru, datorat erorilor transformatoarelor de curent si

ale filtrelor.

%n cazul unui scurtcircuit (monofazat sau polifazat) pe linia proteata, egalitatile de mai sus nu

mai au loc, tensiunile de iesire ale celor doua filtre vor fi diferite si prin bobinele de lucru # vor

circula curenti importanti ,provocand actionarea releelor .Acestea sunt relee polarizate cu

bobine de franare / legate in serie cu circuitul bobinelor de lucru si de franare facandu-se prin

intermediul puntilor de redresare P",P,P,P'.

3unt folosite relee polarizate cu bobine de franare pentru marirea sensibilitatii protectiei$in

acelasi scop sunt utilizate si transformatoarele cu saturatie rapida , care sunt prevazute cu mai

multe borne pentru reglaul valorii curentului de pornire. Protectia mai cuprinde dispozitive de

control al starii conductoarelor auxiliare, care nu sunt reprezentate in figura '$ aceste dispozitive

blocheaza protectia in cazul aparitiei unor defecte(intreruperi, scurtcircuite) in circuitul

conductoarelor auxiliare, pentru a impiedica actionari gresite.

%n alte variante ale protectiei se folosesc filtre combinate la care tensiunea de iesire are expresia:

(")

prezenta componentei de secventa inversa %i marind sensibilitatea protectiei in raport cu

scurtcircuitele bifazate.


32/33

Figura 1"

.

3cheme cu echilibrarea tensiunilor

Pe langa schemele cu circulatia curentilor , pentru protectia diferentiala longitudinala a liniilor

se folosesc si scheme cu echilibrarea tensiunilor, al caror principiu de realizare si functionare este

ilustrat in figura "1$ circuitul diferential se realizeaza legand bornele secundarelor

transformatoarelor de curent TC1 si TC2 in mod diferit de cel din cazul schemelor cu circulatia

curentilor , iar releele se conecteaza in serie cu circuitul diferential.

%n regim normal de functionare sau la scurtcircuite exterioare, t.e.m de la bornele secundarelor

transformatoarelor de curent sunt egale si in opozitie si deci prin circuitul diferential si prin relee

teoretic nu circula curent( practic circuland un curent de dezechilibru), protectia gasindu-se in

repaus.#a un defect pe linia proteata, datorita schimbarii sensului conventional al curentului de

la unul din capete, cele doua t.e.m devin aproximativ in faza si prin circuitul diferential si relee

circula un curent important, care provoaca actionarea protectiei.


33/33

Rezistentele R sunt necesare pentru ca in absenta lor transformatoarele TC1 si TC2 in regim

normal al liniei 7 cand prin circuitul diferential si prin secundarele transformatoarelor nu circula

curent- ar functiona in gol, ceea ce nu este permis$ principiul de functionare al schemei ramane

acelasi, in locul celor doua t.e.m, circuitul diferential aplicandu-i-se caderile de tensiune de la

bornele rezistentelor R.

%n forma reprezentata ( pentru o singura faza) in fig.e protectiile diferentiale cu echilibrarea

tensiunilor se folosesc numai pentru linii foarte scurte.

Figura 1$

Pentru linii mai lungi, se prevad filtre combinate, transformatoare suplimentare

de curent si relee cu bobine de franare, ca si la protectia diferentiala realizata in schema cu

circulatia curentilor$ spre deosebire de acestea, bobinele de lucru ale releelor in serie cu circuitul

diferential, conform principiului de functionare ilustrat in figura "', iar bobinele de franare se

conecteaza in derivatie in circuitul diferential.

Protectiile diferentiale longitudinale ale liniilor- in varianta cu circulatia curentilor sau cu

echilibrarea tensiunilor- au avantaul ca sunt rapide (pentru defecte din orice punct al liniei

proteate) si sensibile, iar deavantaul lor consta in necesitatea conductoarelor auxiliare , care

conduc la un cost ridicat$ ele se folosesc la linii pana la circa 0

protectii specifice liniilor electrice.docx

Documents