Protectia instalatiilor electroenergetice

Protectia instalatiilor electroenergetice

Doua sunt sursele principale ale supratensiunilor tranzitorii care apar in instalatiile de distributie a energiei electrice: comutarea condensatoarelor si loviturile de trasnet. Exista, de asemenea, si alte surse de supratensiuni. Unele sunt localizate in instalatiile consumatorilor iar altele sunt cauzate de diverse comutari in circuitele primare. Unele dispozitive electronice de putere genereaza supratensiuni tranzitorii in regim de comutare.

1 Comutarea condensatoarelor

Comutarea condensatoarelor este o manevra obisnuita in instalatiile de distributie. Bateriile de condensatoare sunt utilizate pentru compensarea energiei reactive. Ameliorarea factorului de putere determina reducerea pierderilor, a caderilor de tensiune si influenteaza pozitiv nivelul tensiunilor. Bateriile de condensatoare sunt economice si fiabile in exploatare comparativ cu masinile rotative- compensatoare sincrone- mult mai scumpe si mai greu de intretinut.

Unul din dezavantajele utilizarii condensatoarelor este ca, alaturi de reactantele cu caracter predominant inductiv ale elementelor sistemelor de distributie, conduc la regimuri tranzitorii oscilante amplificate, mai ales in cazul operatiilor de comutare.

Unele baterii sunt conectate in regim permanent, iar altele in functie de necesitatile de compensare. Se utilizeaza diverse sisteme de control pentru determinarea momentelor oportune de comutare bazate pe: temperatura, tensiune, curent, putere reactiva, interval orar, etc. sau pe combinatii de astfel de marimi.

Practica industriala arata ca, in majoritatea cazurilor, bateriile sunt comutate de mai multe ori pe zi, afectand calitatea alimentarii cu energie electrica.

In fig. 2.4 este reprezentata schema monofilara tipica a unui distribuitor de MT si localizarea unei baterii de condensatoare.

Figura 2.4 Schema monofilara a distribuitorului cu localizarea bateriei de condensatoare

Figura 2.5 Forma de unda a distribuitorului cu localizarea bateriei de condensatoare

In fig. 2.5 este reprezentata forma de unda a tensiunii masurate in locul indicat in fig 2.4 si rezultata in urma conectarii bateriei de condensatoare. Se poate observa ca momentul conectarii corespunde valorii de varf a tensiunii. Caderea de tensiune pe condensator este, in acel moment, zero.

Regimul tranzitoriu provocat de comutarea capacitatii se propaga in reteaua locala de alimentare a consumatorului, prin transformatorul din postul de transformare , daca acesta are in secundar condensatoare, tensiunea poate fi amplificata daca, in general, tensiunile de pana la de doua ori valoarea nominala nu deterioreaza izolatia sistemului, aparitia unor astfel de regimuri tranzitorii pot determina functionarea defectuoasa a electronicii de putere. Supratensiunile pot fi interpretate de dispozitivele de control drept situatii periculoase si pot comanda deconectarea sarcinilor.

Comutarea bateriilor conectate in stea cu neutrul legat la pamant poate conduce, de asemenea, la aparitia unor tensiuni tranzitorii anormale in reteaua locala, legata si ea la pamant, datorita curentilor importanti absorbiti la punerea sub tensiune a bateriilor.

Unul din efectele existentei capacitatilor pentru compensarea locala a factorului de putere este posibilitatea amplificarii impactului regimului tranzitoriu care apare la comutarea capacitatilor asupra echipamentelor consumatorului. Orice comutare a bateriei de condensatoare este insotita de aparitia unei tensiuni tranzitorii care este, in general, de circa 1,3 pana la 1,4 ori mai mare decat tensiunea nominala si nu mai mare de 2 ori. Amplificarea supratensiunii tranzitorii la consumator poate sa    apara in unele situatii la joasa tensiune, in zone unde exista baterii de condensatoare si transformatoare.

Frecventa de oscilatie a circuitului in care are loc comutarea este

iar frecventa naturala de oscilatie a circuitului consumatorului este

Amplificarea tensiunii tranzitorii este proportionala cu raportul celor doua frecvente. Pentru diminuarea fenomenului de amplificare a tensiunii in cazul prezentat, solutia

redimensionarii transformatorului din postul de transformare sau a bateriei de condensatoare nu este practica. Se poate utiliza fie comutarea controlata a bateriei de condensatoare, fie montarea unor rezistente de preinsertie asociate intrerupatorului care face comutarea. O alta solutie este folosirea de descarcatoare cu oxizi metalici la joasa tensiune cu precizarea ca aspectul energiei disipate este esential. Noile tipuri de descarcatoare suporta 2 pana la 2 kJ.

Este important de notat ca aceste descarcatoare pot limita numai anumite

supratensiuni. Uzual, nivelul la care lucreaza este de 1,8 ori tensiunea nominala. Limitarea poate fi insuficienta pentru unele dispozitive electronice sensibile care pot sa suporte maxim 1,75 din tensiunea nominala.

O alta metoda de limitare a fenomenului de amplificare a tensiunilor tranzitorii este folosirea filtrelor absorbante de armonici cu dublu rol: filtrare si compensare. Inductanta inseriata cu o capacitate va determina descresterea tensiunii tranzitorii pe baza consumatorului la valori acceptabile.

In multe cazuri, numai un numar mic de categorii de receptoare, cum sunt actionarile cu motoare electrice reglabile, sunt afectate de regimurile tranzitorii prezentate. Frecvent, este suficient utilizarea unor reactoare inseriate cu acestea pentru a bloca tensiunile tranzitorii de inalta frecventa. Un reactor cu reactanta relativ nominala procentuala de 3% poate fi eficient, opunand in circuit o impedanta redusa curentului de frecventa industriala dar o impedanta considerabila in regim tranzitoriu.