SUBANSAMBLURI FOLOSITE IN COMPUNEREA SCHEMELOR CIRCUITELOR PRIMARE

tehnica mecanica

In varianta d, utilizarea intreruptorului automat asigura:

protectia la scurtcircuit (de regula, prin intermediul unui declansator electromagnetic, care in caz de scurtcircuit actioneaza mecanic direct asupra contactelor principale ale intreruptorului);

protectia la suprasarcina (de regula, prin intermediul declansatorului termic, care in caz de suprasarcina actioneaza mecanic direct asupra contactelor principale ale intreruptorului);

comutatia circuitului (conectare/deconectare in regim normal de functionare).

Intreruptoarele automate sunt aparate complexe, care necesita periodic lucrari de intretinere/reparatie. Pentru a se putea lucra la intreruptorul liniei cu mentinerea continuitatii in alimentare a altor circuite racordate la acelasi sistem de bare colectoare, in schema se introduce separatorul fata de barele colectoare (S_b). In cazul unei linii alimentate de la ambele capete (retele buclate) este necesara introducerea pe circuit a unui separator de linie (S_l), care permite efectuarea de lucrari la intreruptor fara scoaterea circuitului de linie de sub tensiune.

Astfel de circuite realizeaza transportul/repartitia intre nodurile (statiile) SEN, precum si distributia energiei electrice catre locurile de consum (distributie publica sau catre abonati).

In toate variantele de echipare prezentate in figura 4.2 apare separatorul fata de barele colectoare (S_b), avand ca functie principala izolarea echipamentelor electrice din aval (in cazul efectuarii unor lucrari de revizie/reparatie) fata de tensiunea barelor colectoare. Din motive de electrosecuritate, separatoarele sunt astfel construite incat, la un separator deschis, nivelul de izolatie dintre contactele unei faze este mai mare decat nivelul de izolatie intre fiecare contact si pamant. Separatorul este un aparat de comutatie care, spre deosebire de intreruptor, nu este prevazut cu dispozitiv de stingere a arcului electric. Cu separatorul sunt permise doar manevre de comutatie sub curent neglijabil (0,5 A pentru separatoare cu tensiuni nominale de pana la 400 kV inclusiv). In general, pentru a se evita consecintele deosebit de grave ale arcului electric care ar aparea in cazul unor manevre gresite, separatoarele electrice se prevad cu diferite sisteme de blocaj.

Variantele de echipare a, b se caracterizeaza prin faptul ca protectia circuitului in caz de scurtcircuit este realizata rapid si cu investitii relativ reduse utilizand sigurante fuzibile. Luand in considerare avantajele/dezavantajele sigurantelor fuzibile prezentate in paragraful precedent, astfel de scheme se utilizeaza, in general, pentru distributie publica la medie tensiune. In varianta a, separatorul S_b permite doar comutatia liniei in gol. In varianta b, utilizarea separatorului de sarcina asigura comutatia circuitului (eventual, prin telecomanda), adaugandu-se in plus si functia de separare (izolare).

Pentru delimitarea unei zone de lucru intr-o instalatie electrica, normele de protectie a muncii (NPM) impun legarea instalatiei la pamant si in scurtcircuit, pe toate partile de unde ar putea aparea tensiune.

Desi delimitarea zonei de lucru presupune in prealabil scoaterea acesteia de sub tensiune si separarea (vizibila), exista pericolul reaparitiei tensiunii, de exemplu, ca urmare a unor manevre gresite, sarcini capacitive, curenti indusi, fenomene atmosferice. Scurtcircuitarea si legarea la pamant a unei parti de instalatie se poate face cu legaturi:

portabile: scurtcircuitoare mobile, construite pentru LEA sau pentru statii si posturi de transformare (clasice sau cu puncte fixe de aplicare);

fixe: cutite de legare la pamant (CLP); legaturile fixe sunt de preferat daca:

distantele de izolatie ale instalatiei sunt mari, instalarea scurtcircuitoarelor mobile fiind dificil de realizat (U_n ³ 220 kV);

exista pericolul unor apropieri periculoase de parti aflate sub tensiune;

exista pericolul unor curenti mari de scurtcircuit (peste 40 kA).

Conform PE 101, se monteaza cutite de legare la pamant:

pe toate liniile electrice de inalta tensiune (figura 4.2);

pe barele colectoare si de ocolire cu U_n ³ 110 kV;

pentru legarea la pamant a oricarei portiuni cuprinsa intre aparate de conectare (intreruptoare, separatoare) pentru U_n ³ 220 kV.

Sub aspect constructiv, cutitele de legare la pamant se pot realiza ca un aparat independent sau pot fi asociate altui aparat (de exemplu, unui separator care, in afara cutitelor sale principale, mai este prevazut cu unul sau doua cutite de legare la pamant).

In variantele de echipare c si d , protectia circuitului in caz de scurtcircuit sau suprasarcina este realizata mai scump, dar mai sigur, prin utilizarea unui intreruptor in asociere cu dispozitive de detectare (transformatoare sau alti senzori de curent si tensiune), de protectie si de control-comanda, precum si de actionare. In plus, intreruptorul asigura comutatia circuitului (conectare sau deconectare in regim normal de functionare).

Separatorul de linie (S_l) permite efectuarea de lucrari la intreruptor fara scoaterea circuitului de linie de sub tensiune.

Fig. 4.2. Variante de echipare a liniilor de inalta tensiune.

Din motive economice, tensiunea la bornele generatoarelor sincrone folosite in centrale electrice este o valoare din gama de "medie tensiune" care nu corespunde intotdeauna cu una dintre valorile normate prin SR-CEI 38 (tabelul 1.1). In astfel de cazuri, racordarea generatoarelor la reteaua electrica se face prin intermediul unui transformator ridicator.

Generatorul si transformatorul de racordare la retea constituie un bloc energetic, caracterizat prin aceea ca orice defectiune la unul dintre elemente scoate din functiune intreg ansamblul. In tabelul 4.1 sunt prezentate cazurile cele mai uzuale intalnite in centralele sistemului energetic national romanesc. Protectia circuitelor de generator sau bloc generator-transformator in caz de scurtcircuit sau suprasarcina se realizeaza cu ajutorul unui intreruptor in asociere cu dispozitive de detectare (transformatoare sau alti senzori de curent si tensiune), de protectie si de control-comanda, precum si de actionare. In plus, intreruptorul asigura comutatia circuitului (decuplarea de la retea sau cuplarea in paralel cu sistemul energetic, dupa verificarea conditiilor de sincronizare).

Pentru a se putea lucra la intreruptor cu mentinerea continuitatii in alimentare a celorlalte circuite racordate la acelasi sistem de bare colectoare, in schema se introduce separatorul fata de bare (S_b).

Pe cat posibil, in zona generator-transformator de bloc se evita montarea aparatajului de comutatie, mai ales din cauza solicitarilor termice si electrodinamice mari la care ar trebui sa reziste acest echipament in caz de defect la bornele generatorului.

Tabelul 4.1

Corelatia intre tensiunea nominala a retelei, respectiv, tensiunea si puterea nominala a generatoarelor electrice

Unretea [kV]
UnG [kV]
PnG [MW]	£					³

(*) - conform recomandarilor CEI, aceste valori nu trebuie utilizate pentru retele de distributie publica.

Legatura parcursa de curenti mari (de regim normal sau de defect) dintre generator si transformatorul de bloc este realizata din conductoare neizolate rigide in constructie capsulata, in vederea cresterii sigurantei in functionare a blocului (protejarea acestui circuit impotriva diversilor agenti externi si deci reducerea riscului de scurtcircuit, eliminarea pericolului atingerilor accidentale etc.). In cazul grupurilor de putere mare, capsularea se realizeaza monofazat, pentru diminuarea eforturilor mecanice corespunzatoare curentilor mari in caz de scurtcircuit si pentru limitarea extinderii defectului monofazat la celelalte faze ale circuitului.

Fig. 4.3. Variante de echipare a circuitelor de generator si bloc generator-transformator

Generatoarele sunt prevazute cu un automat de dezexcitare rapida (ADR), pentru a se intrerupe cat mai rapid circuitul de excitatie a masinii sincrone in caz de scurtcircuit la bornele sau in interiorul acesteia. In absenta acestei automatizari, masina (desi decuplata de la retea si cu admisia de abur inchisa rapid), ar continua sa se invarta in virtutea inertiei, alimentand in continuare defectul pana la oprirea completa si agravandu-i deci consecintele termice si electrodinamice.

In statiile electrice de transformare se instaleaza transformatoare si autotransformatoare de putere care permit interconectarea mai multor retele de tensiuni diferite.

In figura 4.4 sunt prezentate variante de echipare a unor circuite de (auto)transformator cu doua sau trei infasurari, avand toate infasurarile cu tensiunea nominala peste 1 kV.

Fig. 4.4. Variante de echipare a circuitelor de (auto)transformator

a - transformatoare cu doua infasurari si autotransformatoare cu tertiar nefolosit;

b - transformatoare cu trei infasurari, TID, autotransformatoare cu tertiar folosit.

Protectia circuitelor de (auto)transformator in caz de scurtcircuit sau suprasarcina se realizeaza cu ajutorul intreruptoarelor in asociere cu dispozitive de detectare (transformatoare de masurare sau alti senzori de curent si tensiune), de protectie si de control-comanda, precum si de actionare. In plus, intreruptoarele asigura comutatia circuitului (cuplarea/decuplarea in regim normal de functionare). Pentru a se putea lucra la intreruptoare cu mentinerea continuitatii in alimentare a celorlalte circuite racordate la aceleasi sisteme de bare colectoare, in schema se introduc separatoarele fata de bare (S_b). In varianta b, separatorul fata de transformator (S_t) permite efectuarea de lucrari la un intreruptor cu mentinerea tranzitului de energie pe celelalte infasurari ale transformatorului.

Posturile de transformare reprezinta statii coboratoare la joasa tensiune, echipate in general cu transformatoare cu doua infasurari de mica putere (al caror curent secundar nu depaseste, de regula, 2500-4000A). In SEN sunt in functiune peste 65000 posturi de transformare, totalizand o putere instalata de aproximativ 23000 MVA. Dupa destinatie, posturile de transformare se realizeaza in varianta retea si in varianta abonat, cu alimentare in cablu sau aeriana.

Varianta retea cu alimentare in cablu se proiecteaza pentru alimentarea retelelor de distributie publica de joasa tensiune radiale si buclate care deservesc consumatori casnici si tertiari, fiind echipate, in general, cu un transformator de putere 250-630 kVA la tensiunea primara de 20 kV. Din postul de transformare pot fi alimentate si alte mici receptoare, care nu ridica probleme deosebite de continuitate in alimentare si care nu produc perturbatii in punctul comun de racord la retea, ca de exemplu mici unitati comerciale, ateliere, depozite etc.

Varianta retea cu alimentare aeriana poate alimenta retele de distributie de joasa tensiune radiale, care deservesc, de regula, consumatorii casnici si iluminatul public din mediu rural.

Varianta abonat de realizare a posturilor de transformare este prevazuta pentru alimentarea cu energie electrica a consumatorilor industriali si similari. In functie de nivelul de siguranta necesar a fi asigurat, pot fi echipate cu unul, doua sau mai multe transformatoare.

In toate variantele de echipare prezentate in figura 4.5 apare separatorul fata de barele colectoare (S_b), avand ca functie principala izolarea echipamentului electric din aval (in cazul efectuarii unor lucrari de revizie/reparatie) fata de tensiunea barelor colectoare. Cu separatorul sunt permise doar manevre de comutatie cu transformatorul in gol.

Echiparea pe partea de tensiune superioara. Variantele a si b se caracterizeaza prin faptul ca protectia circuitului in caz de scurtcircuit este realizata rapid si cu investitii relativ reduse utilizand sigurante fuzibile. Luand in considerare avantajele/dezavantajele sigurantelor fuzibile prezentate anterior, astfel de scheme se utilizeaza, in general, pentru posturile de transformare realizate in varianta retea. Din cauza unui risc mare de aparitie a unor regimuri de alimentare nesimetrice, o astfel de echipare este neindicata in cazul posturilor de transformare care alimenteaza consumatori trifazati.

In varianta a, separatorul S_b permite doar comutatia transformatorului in gol. In varianta b, utilizarea separatorului de sarcina asigura comutatia circuitului (eventual, prin telecomanda), adaugandu-se in plus si functia de separare (izolare). In varianta de echipare c, protectia circuitului in caz de scurtcircuit sau suprasarcina este realizata mai scump, dar mai sigur, prin utilizarea unui intreruptor in asociere cu dispozitive de detectare, de protectie si de control-comanda, precum si de actionare. In plus, intreruptorul asigura comutatia circuitului (conectare sau deconectare in regim normal de functionare).

Fig. 4.5. Variante de echipare a posturilor de transformare.

Echiparea pe partea de joasa tensiune. Utilizarea unui simplu separator este intalnita in alimentarea unor retele radiale, comutatia acestuia fiind permisa doar in gol sau dupa deconectarea unui aparat de comutatie corespunzator pe partea de medie tensiune. Scheme de echipare a posturilor de transformare cu sigurante fuzibile se utilizeaza in cazul retelelor de alimentare radiala a unor consumatori monofazati, fara suprasarcini si fara comutatii frecvente. Echiparea pe joasa tensiune cu intreruptoare automate este obligatorie in cazul alimentarii unor retele buclate sau a unor abonati importanti.

Pentru alegerea variantei de echipare a alimentarii unor receptoare electrice sunt necesare informatii cu privire la tensiunea si puterea nominala a receptorului, precum si numarul de actionari ale circuitului respectiv.

De la caz la caz protectia la scurtcircuit se asigura prin utilizarea sigurantelor fuzibile sau a intreruptoarelor.

Pentru asigurarea functiilor de izolare si/sau comutatie se pot utiliza separatoare obisnuite (circuite comutate in gol), separatoare de sarcina (comutatii manuale) sau intreruptoare (atunci cand sunt necesare manevre rare de comutatie, manuale sau telecomandate). In cazul unor actionari frecvente se utilizeaza contactoare prevazute cu relee termice, care asigura un numar mare de comutatii, precum si protectia la suprasarcina (spre deosebire de declansatoare, releele termice actioneaza asupra unor contacte electrice inseriate in circuitul bobinei de comanda a contactorului).

In figura 4.6 sunt prezentate cateva variante de echipare a circuitelor de alimentare a motoarelor electrice de joasa si de medie tensiune.

In general se prefera echiparea cu:

intreruptor: pentru receptoare de putere/tensiune mare (I_n > 300 A, respectiv, U_n ³ 6 kV);

contactor (prevazut cu relee termice) asociat cu sigurante fuzibile: in celelalte cazuri, mai ales pe circuitele cu actionari frecvente (mai mult de una/ zi).

Fig. 4.6. Variante de echipare a circuitelor motoarelor electrice

a - de joasa tensiune; b - de medie tensiune

Pentru alimentarea cu tensiune a circuitelor secundare din statii electrice se pot folosi transformatoare de tensiune conventionale sau alti senzori de tensiune. Protectia la supratensiuni se poate realiza utilizand de exemplu, descarcatoare cu rezistenta variabila (DRV) sau cu oxizi metalici (DOM).

Atat echipamentele folosite in statii electrice pentru masurarea tensiunii, cat si cele utilizate ca protectie impotriva supratensiunilor se conecteaza in derivatie:

la barele colectoare ale statiei (intr-o celula speciala, denumita celula de masurare cu sau fara descarcator);

in spatii apartinand altor circuite electrice primare (de linie, de transformator etc.).

In figura 4.7 sunt prezentate cateva variante de echipare a celulelor de masurare cu sau fara descarcator.

Separatorul fata de bare (S_b) permite cuplarea celulei la sistemul de bare colectoare, respectiv, decuplarea acesteia in caz de revizie sau reparatie.

Protectia sistemului de bare in caz de scurtcircuit in transformatorul de tensiune se poate realiza prin inserierea unei sigurante fuzibile pe circuit (fig. 4.7,a). Din cauza unor supratensiuni relativ mari, care s-ar putea produce prin arderea firului fuzibil, o astfel de varianta de echipare a celulelor de masurare se utilizeaza doar pentru medie tensiune. Pentru instalatii de U_n³110 kV se prefera varianta din fig. 4.7,b, preluandu-se riscul ca un defect pe circuitul de masurare a tensiunii sa conduca la deconectarea sistemului de bare colectoare si deci a tuturor circuitelor alimentate de la acesta.

Cutitele de legare la pamant sunt utilizate in caz de revizii/reparatii la sistemul de bare colectoare si pot fi amplasate in orice celula din statie (nu apartin functional celulei de masurare sau descarcator).

Fig. 4.7. Variante de echipare a celulelor de masurare cu sau fara descarcator

Montarea transformatoarelor (senzorilor) de tensiune si a descarcatoarelor in spatii apartinand altor circuite conduce la reducerea riscului de aparitie a unor defecte pe barele colectoare. Creste insa numarul de aparate instalate in statie. Racordarea acestora la circuite se face de regula direct, fara aparataj de protectie sau de comutatie (figura 4.8).

Fig. 4.8. Variante de racordare a transformatoarelor de tensiune si descarcatoare pe diverse circuite

La tensiuni inalte se pot utiliza transformatoare de tensiune capacitive, care in afara functiei de masurare a tensiunii, pot fi utilizate si drept capacitate de cuplare a telefoniei de inalta frecventa.

Pentru realizarea functiei de protectie, intreruptoarele de inalta tensiune sunt, de regula, insotite de transformatoare sau alti senzori de curent, care permit detectarea curentului de scurtcircuit.

Montarea acestor aparate (figura 4.9) se face de regula in aval de intreruptor (in raport cu sistemul de bare colectoare), pentru a se evita ca un defect in transformatorul de curent sa fie defect pe barele colectoare si sa conduca la scoaterea de sub tensiune a tuturor circuitelor racordate in acel nod electric.