DEFECTE SI REGIMURI ANORMALE IN INSTALATIILE ELECTRICE TRIFAZATE

DEFECTE SI REGIMURI ANORMALE IN INSTALATIILE ELECTRICE TRIFAZATE

Defecte posibile si cauzele lor:

Defecte de izolatie - strapungere sau conturnarea izolatiei

Intreruperea circuitului electric primar

Regimuri anormale de functionare

Defecte de izolatie

Defectele de izolatie se manifesta in diferite forme, cum ar fi:

punerile la pamant;

scurtcircuite monofazate;

scurtcircuite bifazate;

scurtcircuite trifazate.

Prima punere la pamant

Prima punere la pamant este un defect de izolatie a unei faze fata de pamant la o instalatie electrica trifazata a carui nul este izolat fata de pamant. In acest caz tensiunea fata de pamant a fazei cu izolatia defecta devine nula, in timp ce tensiunea fata de pamant a fazelor sanatoase cresc cu , devenit astfel egale cu tensiunea intre faze, iar punctul neutru, care inainte de defect avea potentialul pamantului, din motive de simetrie s celor trei faze, are acum fata de pamant o tensiune egala si de sens contrar cu tensiunea de faza, a fazei cu izolatie defecta. Aceasta tensiune a neutrului fata de pamant se numeste deplasarea punctului neutru sau tensiunea de deplasare.

Asemenea defecte nu constituie un pericol major iminent si in anumite conditii pot fi tolerate    chiar cateva ore.

Dubla punere la pamant

Punerea la pamant a doua faze diferite in doua puncte diferite ale unei instalatii electrice trifazate cu neutrul izolat se numeste dubla punere la pamant. In acest caz punerea la pamant poate fi prin arc ori neta (metalic).

Scurtcircuite monofazate

Scurtcircuitele monofazate sunt defecte care pot apare doar in retele care au punctul neutru legat rigid la pamant si consta in strapungerea sau conturarea izolatiei unei faze fata de pamant, realizandu-se astfel o bucla de scurtcircuit.

Curentul de scurtcircuit monofazat este dat de relatia:

unde:

Uf - tensiune de faza

Ze - impedanta liniei (circuitului pana la defect)

Zp - impedanta circuitului prin pamant (intre nulul sursei si locul de defect)

Curentii de scurtcircuit bifazat circula numai prin cele doua conductoare scurtcircuitate. In acest caz nu exista simetrie intre curenti si tensiune. Curentii de scurtcircuit in cele doua conductoare cu izolatia defecta sunt egali in valoare absoluta, insa de sensuri contrare.

Curentul de scurtcircuit bifazat este dat de relatia:

Fata de curentul de scurtcircuit trifazat produs in aceiasi retea in aceleasi conditii, curentul de scurtcircuit bifazat este mai mic, raportul dintre ei fiind:

Scurtcircuite trifazate

Scurtcircuitele trifazate pot fi:

scurtcircuitele trifazate simetrice;

scurtcircuitele trifazate asimetrice

Scurtcircuitele trifazate simetrice se produc prin rezistente egale, ca atare curentii cat si tensiunile isi pastreaza simetria, cu toate ca valorile nominale au abateri mari pe timpul regimului cu defect (defect metalic).

Scurtcircuitele trifazate asimetrice se produc prin rezistente diferite, in acest caz atat curentii cat si tensiunile pe cele trei faze sunt diferite, datorita rezistentei arcului dintre cele trei faze cu rezistente diferite. Curentul de scurtcircuit trifazat are o componenta aperiodica si o componenta periodica. Valoarea eficace a componentei periodice se poate exprima:

Intreruperea circuitului electric primar

Intreruperea circuitului electric primar in faze incomplete (a unei faze ori doua faze) reprezinta un regim dezechilibrat deoarece curentii nu mai sunt egali pe cele trei faze.

Hidrogeneratoarele, cat si marea parte a retelelor de medie tensiune, neutrul este izolat fata de pamant. Intreruperea unui conductor transforma linia trifazata in linie bifazata

La retelele trifazate cu neutrul legat la pamant in ambele capete ale liniei, intreruperea unui conductor transforma linia din retea trifazata tot in trifazata (al treilea conductor fiind pamantul) insa asimetrica, deoarece impedantele celor trei conductoare nu mai sunt egale.

Daca la bornele statorului hidroagregatului apare o tensiune inversa; componenta inversa creeaza in generator incalziri excesive in special la rotor. In rotorul hidroagregatului    care se roteste cu viteza de sincronism in sensul normal, in infasurarea de amortizare si in fier iau nastere curenti de inductie care produc incalziri excesive.

Gradul de dezechilibru la generatoare se poate determina astfel:

Valoarea maxima admisibila a curentului de dezechilibru pentru hidrogeneratoare este maxim de 20% cu conditia ca pe nici o faza, curentul sa nu depaseasca valoarea nominala. Regimul dezechilibrat poate fi pus in evidenta prin marimile diferite ale curentilor pe cele trei faze ale statorului.

Temperatura apei de iesire (aer iesire)racitor stator hidrogenerator, peste limitele normale (temperaturi marite provocate de incalzirea excesiva a statorului).

Vibratii ale hidroagregatului, care pot conduce la limitarea sarcinii pe hidrogenerator, ori scaderea din functiune a acestuia.

Regimul de functionare al hidrogeneratorului la sarcini asimetrice, curentul de secventa inversa al statorului produce supraincalziri la rotor prin curenti turbionari, datorita campului magnetic rotoric de succesiune inversa.

Regimul de functionare al    generatorului sincron, subexcitat, favorizeaza aparitia curentilor de alunecare si implicit incalzire inadmisibila a rotorului.

Intreruperea infasurarii de amortizare

Infasurarea de amortizare are rolul de a reduce amplitudinea armonicelor superioare ale tensiunilor magnetomotoare de excitatie (in regim permanent).

In regimuri tranzitorii, prin reactanta pe care o introduce infasurarea de amortizare, asigura constanta de timp mic. Deasemeni infasurarea de amortizare ajuta la sincronizarea generatorului prin crearea unui camp sincronizat

Cauzele intreruperii infasurarii de amortizare.

Incalzirea infasurarii de amortizare, drept cauza, scurtcircuite nesimetrice la bornele hidrogeneratorului, regimuri anormale ale hidrogeneratorului.

Efectele intreruperii infasurarii de amortizare

Modificarea campului inductor ce are drept consecinta pendulatiile puterii pe hidrogenerator.

Distrugerea mecanica a izolatiei datorita eclipsei desprinse, pieselor metalice ce se rotesc odata cu rotorul.

Regimuri anormale de functionare

Suprasarcina

Prin suprasarcina se intelege cresterea curentului intr-o instalatie peste curentul nominal la care a fost construita aceasta.

Suprasarcina poate fi cauzata de:

supraincarcarea peste curentul nominal al unei instalatii (generator, transformator, linie etc.) provocata de cresterea consumului;

aparitia unui defect de instalatie (punerea la pamant a unei faze, intreruperea unei faze etc.);

subdimensionarea unei instalatii fata de sarcina reala

Pendularile masinilor sincrone (generatoare)

In functionarea in paralel a generatoarelor sincrone, se observa uneori, cu ocazia supraincarcarilor bruste, a schimbarilor rapide in configuratia sistemului sau a scurtcircuitelor care nu au fost eliminate la timp, variatii importante ale curentilor, tensiunilor si puterilor debitate de generatoare, care pot avea ca urmare iesirea din sincronism a acestora. Aceste variatii reprezinta pendularile generatoarelor sincrone.

Puterea debitata de un generator in sistem poate fi exprimata:

unde:

E - tensiunea electromotoare a generatorului;

U - tensiunea in punctul de conexiune a generatorului cu sistemul;

Xs - reactanta totala stator generator la punctul de conexiune (generator,

transformator, linie);

D - unghiul intern (unghiul dintre E si U).

Generatorul ramane in sistem (in sincronism) pentru unghiul D intre 0⁰ - 90⁰

Variatia unghiului intern determina mutarea centrului electric (punctului de tensiune minima) in lungul liniei, determinand variatia curentului, puterii active si puterii reactive. Daca variatia in limite mari, duce la schimbari rapide, bruste a unghiului intern, generatorul poate iesi din sincronism.

Regimul de motor sincron al generatorului

Generatorul este cuplat la sistem, excitat si aparatul director inchis (adica lipsa cuplului motor creat de apa).

Regimul subexcitat (reactiv capacitiv)

Acest regim se caracterizeaza prin aceia ca unghiul intern al hidrogeneratorului (unghiul dintre tensiunea electromotoare si tensiunea la borne) este la limita de stabilitate.

Regimul asincron al generatorului

Regimul asincron este regimul de functionare a generatorului din momentul intreruperii excitatiei, generatorul fiind in continuare cuplat la retea.

Generator asincron    - excitatia intrerupta; aparatul director deschis;

Motor asincron    - excitatia intrerupta; aparatul director inchis.