APARATE DE COMUTATIE DE MEDIE SI INALTA TENSIUNE

Din punctul de vedere al tensiunii nominale retelele electrice si aparatele elec­trice de comutatie care le deservesc se clasifica astfel:

- retele de joasa tensiune, sub 1 kV, cele mai frecvente fiind tensiunile de 400 si 230 V, utilizate pentru distributia energiei electrice la consumatori.

- retele de medie tensiune, cu tensiunea intre 1 si 35 kV (sau 6 si 60 kV), uti­lizate in general pentru distributia energiei electrice;

- retele de inalta tensiune, cu tensiuni de 110, 220, 400 kV si mai mult, fo­lo­si­te pentru transportul energiei electrice dinspre zonele de producere, inspre zonele de consum.

Desi notiunea de medie tensiune nu este reglementata pe plan internatio­nal, datorita caracteristicilor comune pe care le au aparatele electrice care intra in aceas­ta categorie ea s-a impus in literatura de specialitate.

Cele mai importante marimi caracteristice ale unui aparat de comutatie de medie sau inalta ten­siune sunt:

- tensiunea nominala, definita ca tensiunea efectiva, intre faze, maxima la care un aparat electric este proiectat sa functioneze in regim normal.

- curentul niminal, este valoarea efectiva a curentului alternativ, in ser­vi­ciu de lunga durata, pe care il poate suporta un aparat electric de comutatie pen­tru con­ditii de functionare bine precizate.

- capacitatea de rupere reprezinta curentul prezumat, in valoare efec­ti­va, ca­re poate fi comutat de aparat la o tensiune data si in conditii de func­tio­na­re bine pre­cizate.

- puterea de rupere definita de relatia:

P_r=m·U_nf ·I_r ()

in care s-au facut notatiile:

m=1;2 sau 3 reprezinta numarul de faze,

U_nf-este tensiunea nominala de faza;

I_r-este capacitatea de rupere nominala.

- capacitatea de conectare este curentul cel mai mare (in valoare de varf), pe care il poate conecta un aparat la o tensiune data si in conditii de func­tio­nare bine precizate.

Cele mai semnificative aparate de comutatie de medie si inalta tensiune sunt: separatoarele, contactoarele si intrerupatoarele electrice. Aceste aparate sunt folosite la comanda, protectia si reglarea masinilor electrice de putere, a re­telelor de distributie a energiei electrice si a posturilor de transformare.

SEPARATOARE DE MEDIE TENSIUNE

Separatoarele sunt aparate cu ajutorul carora se inchid sau se deschid cir­cu­i­te­le electrice care nu sunt sub sarcina, deoarece ele nu au capacitatea de a in­trerupe decat curentii electrici foarte mici (de marimea unui curent de mers in gol al unui trasnformator de putere).

Separatorul are menirea de a asigura observarea de la distanta a starii circuitului, inchis sau deschis, fiind un aparat mecanic de comutatie fara capacitate de rupere a arcului electric si care din motive de securitatea exploatarii asigura pentru pozitia deschisa, o intrerupere vizibila a circuitului si o distanta de izolare suficienta intre bornele fiecarui pol. Rigiditatea dielectrica dintre polii unui separator este maxima intr-un circuit.

Clasificarea separatoarelor.

Clasificarea separatoarelor de medie tensiune se poate face dupa mai multe criterii dintre care cele mai importante sunt:

A. Dupa modul de amplasare:

- pentru instalatii interioare;

- pentru instalatii exterioare.

B. Dupa tensiunea de lucru:

- de medie tensiune;

- de inalta tensiune;

- de foarte inalta tensiune.

C. Dupa solutia constructiva:

- separatoare de tip cutit;

- separatoare rotative;

- separatoare de translatie;

- separatoare basculante;

- separatoare pantograf.

D. Dupa tipul dispozitivului de actionare:

- cu actionare manuala;

- cu stanga;

- cu arcuri;

- cu roata melcata;

- cu actionare pneumatica;

- cu actionare prin servomotor electric.

E. Dupa felul contactelor:

- cu cutite;

- cu sigurante MPR;

- cu sigurante tubulare;

- pentru punere la pamant;

- separatoare inversoare (cu pastile sinterizate).

D. Dupa numarul de poli:

- monopolare;

- multipolare.

E. Dupa valoarea curentului intrerupt:

- normale (nu intrerup decat curenti foarte mici);

- de sarcina (pot intrerupe curenti nominali de sarcina).

Separatoarele de medie tensiune sunt separatoare tripolare de tip cutit sau de tip rotativ de sarcina cu camera plata pentru tensiuni nominale de 10 si 20 KV, cu si fara cutite de punere la pamant, cu si fara sigurante fuzibile pe ca­dru comun.

Principalii parametrii functionali ai separatoarelor de interior sunt:

- tensiunea nominala de 10 kV si curentul nominal de 400 si 630A;

- tensiunea nominala 20 kV si curent nominal de 200A.

In functie de varianta constructiva separatoarele pot fi prevazute cu cutite si contacte de punere la pamant si cu interblocaje. Pe cadrul comun se pot monta suporti cu sigurante fuzibile precum si mecanismul de declansare care printr-un sistem de parghii in cazul arderii sigurantei da comanda mecanica asupra dispo­zitivului de actionare pentru deschiderea separatorului.

Pentru a se putea realiza deschiderea aparatului este necesar ca in momen­tul cand se da comanda, resortul dispozitivului de actionare sa fie armat.

Armarea se face cu dispozitivul de actionare manuala sau automat.

Principalele variante constructive ale separatoarelor de medie tensiune

Separatoarele de medie tensiune se construiesc pentru toate tensiunile standardizate si se pot monta in functie de tipul constructiei, atat in interior cat si in exterior.   

Separatoare de tip cutit

Se executa pentru tensiuni nominale de 10, 20, 35 kV si curenti nominali de 200, 400, 630 si 800 A, in variante mono si tripolare, cu si fara cutite de pu­ne­re la pamant.

Calea de curent este formata din bornele de racord, contactele fixe 3 si cutitul 4 care constituie contactul mobil. Izolatoarele suport 2 sunt din portelan cu armare interioara. Partea mecanica este formata din soclul 1 si bielele-ma­ni­ve­lele de actionare 5, 6 si 7.

Figura Separator tip cutit

1-cadru suport, 2-izolatoare suport, 3-contact fix, 4-cutit, 5, 6, 7-parghi de actionare.

Separatoare rotative

Aceste separatoare executa o miscare de rotatie in plan vertical. Izola­toa­re­le de trecere sunt realizate din rasini avand inglobate la capete cutitele de con­tact fixe montate pe cadrul metalic.

Actionarea izolatorului mobil se face cu ajutorul unor manete de actio­na­re, iar la capetele izolatorului se afla contactele mobile. In pozitia deschis izola­torul mobil se sprijina pe un cutit de contact nelegat electric in circuit.

Figura 4.2. Separator rotativ.

Separatoare de tip basculant

Se realizeaza cu un singur izolator basculant sau cu doua izolatoare basculante.

Manevra de inchidere si deschidere se realizeaza prin bascularea in plan vertical a izolatorului 6. Aceste separatoare au un gabarit redus fata de se­pa­ra­toa­rele de tip cutit, nu se deschid sub actiunea fortelor electrodinamice, insa au in­convenientul unor legaturi flexibile lungi.

Figura 4.3. Separator basculant

1-cadru metalic, 2-suportul de fixare pe stalp, 3-izolatoare suport, 4-borne de racord, 5-contact fix, 6-izolator basculant, 7-ghidaj legatura flexibila, 8-contact mobil, 9-legatura flexibila, 10-bare articulate,11-manivele de actionare, 12-limi­tatorul de cursa.

Separatoare de sarcina

Sunt aparate de comutatie capabile sa deconecteze sarcina nominala din­tr‑un circuit si apoi, in pozitia deschis, sa asigure distanta minima de izolatie in­tre contactul fix si cel mobil.

Separatoarele de sarcina se utilizeaza pentru:

- conectarea si deconectarea bateriilor de condensatoare;

- inlocuirea intrerupatorului de putere in punctele din retea in care puterea de scurtcircuit nu depaseste 30 MVA;

- conectarea si deconectarea in gol a liniilor si cablurilor.

Deoarece separatoarele de sarcina nu au capacitatea de a rupe curentii de scurtcircuit, ele se utilizeaza inseriate cu sigurante de mare putere de rupere (MPR). In acest caz siguranta fuzibila va asigura protectia impotriva curentilor de scurtcircuit, iar separatorul de sarcina, pe langa conectarea si deconectarea curentilor nominali, va asigura (prin intermediul comenzii primite de la un releu) protectia impotriva curentilor de suprasarcina.

Spre deosebire de celelalte tipuri de separatoare, separatoarele de sarcina sunt prevazute cu camere de stingere. In aceasta categorie intra:

- separatoarele de sarcina cu autocompresie folosite la instalatiile de exte­ri­or (in tractiunea electrica la caile ferate electrificate),

- separatoare de tipul SPTI folosite in celulele prefabricate.

Separatorul de sarcina cu camera plata (figura 4.4.) se construieste pentru ten­siuni de 10 si 20 kV si curenti nominali de 200 si 400 A, cu o putere de rupere de 7 MVA. In pozitia inchis curentul trece prin cutitul principal 1, iar cutitul de rupere 2 nu este in legatura electrica cu bulonul 3. Cand se da comanda pentru deconectare cutitul de rupere 2 este antrenat de cutitul de lucru 1 prin intermediul resortului 5. Cand cutitul paraseste calea de curent, aceasta ramane inchisa prin contactele 2 si 3 pana ce cutitul de rupere 2 scapa de sub bulonul 3. Se produce o deschidere brusca si arcul format intre cutitul de rupere si bulonul 3 sufera o alungire mecanica rapida, asociata cu o alungire datorata fortelor electrodinamice si un suflaj provocat de gazele rezultate din descompunerea preretilor camerei de stingere care sunt din plexiglas. Pentru a pastra un contact intim cu arcul electric camera de stingere este de tipul cu fanta ingusta.

Figura 4.4. Separator de sarcina cu camera plata

1-cutit principal, 2-cutit de rupere, 3-bulon, 4-suport izolator, 5-resort.

Putem concluziona ca separatoarele sunt aparate de comutatie a circuitelor sub tensiune dar fara curent de sarcina, destinate a separa vizibil doua parti din circuit, dintre care una aflata sub tensiune si sa asigure dupa separare o mare rezerva de izolatie.

Separarea vizibila este necesara din considerente de protectie a muncii in instalatiile electrice. De aceea acestor separatoare li se impun o serie de conditii cum ar fi:

- in pozitia deschis sa asigure distante de izolatie suficiente pentru a proteja impotriva electrocutarii personalul ce lucreaza pe linia decuplata. Acest dezi­derat se realizeaza aplicand in constructia separatoarelor principiile de co­or­do­nare a izolatiei adica distanta de izolatie intre contactele deschise ale aceluiasi pol, trebuie sa fie mai mare decat distanta de izolatie intre borne si suportul me­ta­lic al separatorului;

- sa aiba stabilitate mecanica mare (cel putin 2000 de manevre fara vreo ur­ma de uzura mecanica);

- sa permita realizarea unor interblocari cand se asociaza cu intrerupa­toa­re, pentru a putea fi actionate numai atunci cand intrerupatorul este in pozitia des­chis.