Alte echipamente

Sigurane fuzibile

Descrctoare

Bobine

Transformatoare de msurare

2Siguran fuzibil de nalt tensiune High voltage FUSE

Asigur, prin topirea uneia sau a mai multor componente ale sale, ntreruperea unui curent care depete pe o durat suficient de lung o valoare admisibil. (Se poate marca borna ce rmne sub tensiune la funcionarea siguranei).

P

Sigurantele fuzibile realizate pentru tensiuni nominale peste 1 kV se numesc MPR cu mare putere de rupere. Sunt folosite la protectia la supracureni a echipamentelor din instalaiile de medie tensiune. Avantajul principal const in functionarea rapid prin ntreruperea circulaiei curentului in cazuldefectelor tip scurtcircuit i evitarea efectelor termice i electrodinamiceale scurtcircuitului.Agentul de stingere folosit pentru rcirea i stingerea arcului care apare dup topirea fuzibilului este nisipul de cuar

Seciune prin corpul unei sigurane fuzibilei imagini ale principalelor pri componente

3Sigurana fuzibil este un aparat de conexiune i protecie.Funcia: ntreruperea fizic a circuitul n care este conectat i prin aceasta ntreruperea circulaiei de curent, atunci cnd acesta depete pe o anumit durat o valoare dat. ntreruperea circuitului se realizeaz prin topirea unuia sau mai multor elemente fuzibile (destinate i proiectate n acest scop). Aciunea unei sigurane se bazeaz pe topirea fuzibilului ei n caz de suprasarcini i de scurtcircuite. Fuzibilul siguranei constituie elementul care realizeaz protecia. El trebuie s se topeasc naintea conductoarelor, a nfurrilor mainilor sau a transformatoarelor, adic nainte ca curentul prin circuit s poat atinge o valoare periculoas. Siguranele fuzibile se caracterizeaz printr-o construcie foarte simpl i robust. Sunt montate n serie cu obiectul de protejat. Siguranele fuzibile se folosesc att n instalaiile electrice de joas tensiune, ct i n cele de medie tensiune i dei din punct de vedere constructiv ele difer mult n funcie de domeniul de utilizare, funcia de protecie este aceeai.

n figura este ilustrat funcionarea unei sigurane fuzibile parcurs de un curent mai mare dect curentul minim de topire al fuzibilului. n intervalul de timp 0...t1 fuzibilul se nclzete pn la temperatura de topire 1. Urmeaz topirea (pe durata cruia temperatura rmne constant i egal cu temperatura de topire). n intervalul de timp t2 la t3 lichidul este nclzit pn la temperatura de vaporizare 2 moment n care se formeaz arcul electric. Fuzibilul este nglobat ntr-un material care are proprietile unui mediu de stingere. Stingerea arcului produce ntreruperea circuitului

Pentru aparatele de protecie se definete caracteristica de protecie (sau timp-curent, sau de acionare) care reprezint dependena dintre timpul de acionare (timpul n care se realizeaz ntreruperea circuitului prin vaporizare fuzibilului i valoarea curentului de suprasarcin ta=f(I)

4Soclu cu sigurane fuzibile de medie tensiune (SSMT) montat n reea de medie tensiune pentru asigurarea proteciei mpotriva unui scurtcircuit care se produce n postul de transformare

Siguranele fuzibile se monteaz n serie pe calea de curent, de aceea sunt izolate fa de mas (n exemplul din figur cu izolatoare suport din material compozit)

Corpul siguranei

Izolaie faz-pmnt (izolatoare suport din material compozit)

ntr-o instalaie trifazat, montarea siguranelor fuzibile se face pe cadre metalice, cu ajutorul izolatoarelor suport (porelan sau compozite) care asigur izolaia faz-pmnt. Izolaia ntre faze este asigurat de distana n aer meninut ntre axele siguranelor individuale.Izolaia longitudinal (care intervine dup ce sigurana a funcionat i a ntrerupt circuitul) este asigurat de lungimea corpului siguranei (distana de izolare S este marcat n figura de pe slide-ul 2)

5Descrctor electric ARRESTER

Limiteaz nivelul supratensiunilor (de trasnet i uneori de comutaie) care solicit izolaia echipamentului electric din staii.

P

Descrctor cu oxizi metalici construcie

Aparatul este montat ntre faz i pmnt pe fiecare faz a circuitului protejat

Rezistena neliniar principal, format din nserierea mai multor discuri realizate din oxid metalic (ZnO 90%; Bi2O3). Prin caracteristica tensiune-curent neliniar realizeaz limitarea supratensiunii

6Protecia la supratensiuni realizat de descrctor se bazeaz pe caracteristica curent tensiune a rezistenelor neliniare. Pentru valori ale tensiunii corespunztoare regimului normal de funcionare Uc tensiune de funcionare continu), rezistenele neliniare au o valoare foarte mare (practic infinit) deci prin echipament nu circul curent.La creterea tensiunii aplicate (regim de defect) rezistena se modific brusc devenind practic un scurtcircuit. In stnga se poate vedea caracteristica calitativ pentru rezistene neliniare din oxid de zinc (ZnO)Jos sunt comparate caracteristicile rezistenelor din ZnO i carbur de siliciu (SiC). Rezistenele din ZnO nlocuiesc n prezent rezistenele din SiC datorit caracteristicii curent-tensiune mai avantajoase (rezistenele din ZnO basculeaz rapid ntre valoarea foarte mare a rezistenei corespunztoare tensiunii nominale i valoarea mic corespunztoare regimului de defect)

7Descrctor cu oxizi metalici montat n staie(protecia mpotriva supratensiunilor)

A B C D

Serie modularizat de descrctoare cu oxid metalicCreterea nlimii echipamentului este determinat de necesitatea creterii nivelului de izolaie care se realizeaz mrind nlimea anvelopelor izolante o dat cu creterea nlimii acestora crescnd i linia de fugnlimea anvelopei este determinat de distana disruptivexterioar necesar pentru asigurarea nivelului de izolaieA 121 kV 1460 mmB 300 kV 2673 mmC 550 kV 4010 mmD 800 kV 5346 mm

O dat cu creterea tensiunii nominale apar armturile metalice montate pe borna de nalt tensiune a descrctorului pentru a obine uniformizarea distribuiei cmpului electric pe coloana descrctorului. Se elimin n acest fel riscul de producere a descrcrii corona i se optimizeaz funcionarea coloanei de rezistene neliniare

Armtur metalic pentru uniformizarea cmpului electric

8Bobine (de reactan) montate in serie cu calea de curent REACTOR (series)

Asigur limitarea curenilor de scurtcircuit

P

Scheme electrice tipice pentru utilizarea bobinelor serie La montarea n instalaie trebuie asigurat izolaia fa de pmnt. n imagine aceasta este asigurat cu supori izolani din porelan. Conexiunea de nalt tensiune este adus pe la partea superioar a bobinei i scoas pe la parte inferioar, realiznd inserarea echipamentului n calea de curent.

Cuptor electric

9Bobine de limitare (montate serie cu calea de curent)1 calea de curent intr pe la partea superioar a bobinei i iese pe la partea inferioar2 susinerea mecanic a bobinei cu ajutorul unor supori izolani plasai pe supori din beton armat (3)

10

Bobina este montat ntre neutrul nfurrii legate n stea a unui transformator i priza de pmnt a staieiDeoarece n anumite regimuri de defect, specifice acestui mod de tratare a neutrului, bobinei i se poate aplica tensiunea pe faz a reelei, soluia constructiv aplicat folosete un subansamblu izolaie cu aceleai caracteristici aplicate n construcia transformatoarelor.

Bobina de stingere

11

reactan paralel(pentru compensarea puterii reactive)

Bobine (de reactan) montate in derivatie fata de calea de curent Shunt reactor

Asigur compensarea puterii reactive capacitive sau filtrarea armonicelor de curent P

Bobin pentru compensarea puterii reactive produse n exces de liniile electrice aeriene de nalt tensiune in figura alturat bobin cu Un = 400 kV

12

Cablurile electrice de medie tensiune datorit construciei lor (formeaz un condensator cilindric) au capaciti mari pe unitatea de lungime fiind deci generatoare de putere reactiv. Pentru meninerea tensiunii la nodurile reelei n plaja valorilor admise pentru regimul normal de funcionare trebuie consumat local o parte din energia reactiv produsa

13

n combinaie cu condensatoarele, bobinele intr n structura filtrelor pentru elinarea armonicelor i meninerea calitii energiei livrate consumatorilorFigurile ilustreaz acest tip de utilizare

BOBINA

CONDENSATOR

14

Funciile unui transformator de msurare (TM)Diferena substanial de nivel existent ntre mrimile de stare electric asociate cilor principale de curent i cele asociate dispozitivelor secundare, impune utilizarea unor dispozitive intermediare pentru: reducerea valorilor curentului respectiv tensiunii la valori compatibile cu aparatele de msurare i protecie; separarea "galvanic" (izolarea) aparatelor de msurare i protecie n raport cu cile principale de curent, att pe durata regimului normal de

funcionare ct i pe durata regimurilor tranzitorii iniiate de defecte.Dispozitivele care realizeaz aceste funcii sunt TM - transformatoarele de msurare (instrumentation transformers, transformateurs de mesure).n funcie de mrimea primar convertit exist urmtoarele categorii de TM: transformatoare de msurare de curent (pe scurt transformatoare de curent sau TC) transformatoare de msurare de tensiune (pe scurt transformatoare de tensiune sau TT)

o TT inductiveo TT capacitive

Valori standardizate de curent i tensiune n regim normal de funcionare Valori nominale n primar: tensiunea respectiv curentul n nfurarea primara a unui TM depind de caracteristicile reelei n care urmeaz s funcioneze. pentru TC valoarea nominal a curentului primar trebuie aleas astfel nct s depeasc cu 10 pn la 40% valoarea estimat n regim normal de funcionare pentru curentul primar al instalaiei n care se monteaz; alegerea se face din seria 10-12.5-15-20-25-30-40-50-60-75 i multipli decimali ai acesteia. n mod normal TT sunt montate ntre faz i pmnt deci valoarea nominal a tensiunii primare a unui TT este egal cu tensiunea nominal a instalaieiValori nominale n secundar: pentru TC valorile nominale ale curentului din nfurarea secundar 1, 2 sau 5 Apentru TT valorile nominale ale tensiunii nfurrilor secundare sunt (n practica european)

pentru TT ori de cte ori este posibil, raportul nominal de transformare trebuie ales din seria valorilor standardizate

V110V3110V100V;3100 //

Rolul transformatoarelor de msurare (TM) pentru tensiune i pentru curent

TC (current transformer) pentru asigurarea raportului de transformare a curenilor nfurarea primar are un numr foarte mic de spire (uneori rolul ei este ndeplinit de calea de curent primar)TT (voltage transformer) construcia lor este foarte asemntoare cu cea a transformatoarelor de for (primar cu mai multe spire dect secundar), ns in dimensionarea circuitului magnetic se utilizeaz valori mai reduse ale induciei magnetice, pentru a menine punctul de funcionare n zona de liniaritate a caracteristicii de magnetizaren schema de mai sus sunt ilustrate:-modul de legare al celor dou transformatoare de msurare n circuitul primar-care sunt sarcinile care sunt alimentate din secundarul transformatoarelor (bobinele de curent ale aparatelor de msurare i cele ale releelor de protecie n secundarul TC, bobinele de tensiune ale aparatelor i releelor n secundarul TT).

15

Transformator de masurare de tensiune Voltage transformer

Transformator de msurare la care - n condiii normale de funcionare tensiunea din secundar este practic proporional cu cea din primar i defazat fa de aceasta cu un unghi apropiat de zero la folosirea corect a conexiunilor.

P

Transformator de msurare (generic) instrument transformer Transformator de tensiune inductiv, Un = 110 kV, unitate monofazat cu izolaie degresiv hrtie-ulei

Circuitul magnetic este amplasat la partea de jos a unitii ntr-o cuv metalic umplut cu ulei electroizolant. nfurarea primar i nfurarea (sau nfurrile secundare) sunt concentrice, amplasate pe una din laturile circuitului magnetic.nfurarea primar este dispus spre exterior n timp ce nfurarea secundar ocup poziia de lng circuitul magnetic,Ieirea din nfurarea de nalt tensiune, care urmeaz s fie conectat la potenialul cii de curent, este scoas din cuv i adus la borna primar a TT printr-o conexiune cu izolaie degresiv (grosime mai mare la partea inferioar unde solicitarea electric este aproape egal cu tensiunea pe faz i grosime din ce n ce mai mic ctre partea superioar unde solicitarea electric scade). Conexiunea este izolat cu hrtie impregnat n ulei i este amplasat n interiorul unei anvelope izolante umplut la rndul ei cu ulei.Practic, ieirea din nfurarea primar se face dup principiul trecerii izolante (care a fost explicat i la ntreruptoarele dead tank). Seciunea cea mai solicitat din punct de vedere electric este cea de la ieirea din cuv, acolo unde distana dintre peretele cuvei (legat la pmnt) i legtura spre borna primar a TT (aflat la potenialul acesteia) este minim.

TT decuvat (n stnga) i n anvelop izolant (n dreapta)Prile componente vizibile por fi identificate cu ajutorul reperelor din figura B

seciunea cea mai solicitat

d.p.d.v. electric

A B

16

Principalele tipuri de TT (1) cu izolaie degresiv i (2) TT cu izolaie plin

Varianta 1: TT inductiv monofazat cu izolaie degresivnfurarea primar are un capt legat la borna de nalttensiune iar cel de al doilea capt este legat la pmnt.Izolaia fa de mas a nfurrii, este degresiv (vezi slide-ulanterior). Dintre cele dou capete ale nfurrii este accesibilnumai unul (cel care este scos n exteriorul cuvei prinizolatorul de trecere vizibil n imagine)Tranfsormatorul funcioneaz conectat ntre faz i pmnt

Varianta 2: TT inductiv monofazat cu izolaie plin (toatnfurarea primar este izolat la nivel nominal deizolaie). Ambele capete ale nfurrii sunt scoase nexteriorul cuvei prin izolatoare de trecere.Transformatorul poate funciona conectat ntre faze(folosit pentru Un

TT capacitiv Capacitive Voltage Transformer

Transformatorul de tensiune capacitiv (TTC) este format din dou pri:- un divizor de tensiune capacitiv care reduce

tensiunea de la valoarea tensiunii primare din instalaie la o tensiune de cca. 24 kV

- un transformator intermediar de tip inductiv care produce n secundarul su tensiunile standardizate pentru transformatoarele de tensiune

n consecin, raportul de transformare realizat de TTC este produsul dintre raportul de divizare i raportul de transformare de tensiune pentru transformatorul intermediar (vezi figura pentru Vp/Vs)

Din punct de vedere constructiv, transformatorul intermediar este realizat ca un transformator de tensiune inductiv i amplasat integral n interiorul unei cuve metalice umplute cu un mediu izolant (ulei sau SF6).Pe cuv este aezat anvelopa izolant care conine condensatoarele divizorului capacitiv.Acestea sunt legate electric n serie pentru a forma braul de nalt tensiune (C1) i rigidizate mecanic (vezi fig. A detaliul de rigidizare).

Inductivitatea L0 se alege astfel nct s fie respectat relaia:L0 (C1 + C2) * (2 fretea)2 =1fretea = 50 HzValoarea rezultat pentru L0 este mare, de aceea inductivitatea nu poate fi asigurat dect n varianta bobinei cu miez de fier.Condiia asigur meninerea unei valori reduse a curentului n nfurarea primar a transformatorului intermediar

Fig. A corespondena dintre elementele schemei electrice echivalente i prile constructive ale TT

Fig. B Schema electric echivalent a unui transformator de tensiune capacitiv

Coloana decondensatoare Detaliu

rigidizare coloan

18

Transformator de masurare de curent Current transformer

Transformator de msurare la care n condiii normale de funcionare curentul secundar este practic proporional cu cel primar i defazat fa de acesta cu un unghi apropiat de zero la folosirea corect a conexiunilor.

P

Pentru TC care funcioneaz n instalaiile de medie tensiune (Un < 72,5 kV) nfurarea primar este format din mai multe spire. n figura alturat, reperul 3 este prezentat parial secionat pentru a pune n eviden structura nfurrii primare (4 spire realizate din conductor de cupru cu seciune ptrat,; conductorul este izolat iar nfurarea este dispus n dou straturi. Aspectul exterior al TC poate fi vzut, n medalion, n aceeai figur. Se observ c nu are carcas metalic, toate componentele fiind nglobate n rin epoxidic. Echipamentul este realizat pentru funcionare n interior

Cel mai simplu TC este format din trei pri principale :- un circuit magnetic de forma unui tor cu seciune circular- nfurarea secundar dispus pe acest tor- nfurarea primar, care se la o simpl bar care traverseaz torul

Este soluia adoptat pentru TC cu Un > 72,5 kV

19

TC izolat cu rin epoxidic pentru funcionare n interior : 12 - 24 kV, 2 500 - 4 000 A |

nfurarea primar - Borne ieirenfurarea primar - Born intrare (polarizat)

Cutia de borne a nfurrii secundare

20

n staiile de nalt tensiune (Um > 52 kV) se utilizeaz pe scar larg transformatoare de msurare cu construcie convenional cu izolaie intern din hrtie impregnat cu ulei i izolaie extern din porelan. Din punct de vedere constructiv, transformatoarele de curent pot fi clasificate n patru categorii: TC cu nfurare secundar izolat TC cu nfurare primar izolat i nfurare secundar amplasat la partea de jos a transformatorului TC cu nfurare primar izolat

Oricare dintre soluiile constructive adoptate, urmresc rezolvarea acelorai probleme tehnice:- poziionarea circuitului magnetic i a nfurrii secundare la distan ct mai mic de nfurarea primar, pentru

optimizarea cuplajului magnetic dintre cele dou nfurri i reducerea fluxurilor de scpri (fluxuri a cror prezen determin cretere erorilor de msurare);

- asigurarea izolaiei nfurrii primare (care este conectat n serie cu calea primar de curent deci primete potenialul acesteia-tensiunea pe faz) fa de nfurarea secundar (care este conectat cu circuitele secundare i se afl practic la potenialul pmntului);

- asigurarea izolaiei externe a echipamentului att pentru solicitri tranzitorii (prin nlimea anvelopei izolante) ct i pentru solicitri electrice permanente (prin asigurarea unei linii de fug corespunztoare zonei de poluare n care urmeaz s fie instalat).

Sunt utilizate dou concepii diferite- poziionarea secundarului n vecintatea circuitului primar (de nalt tensiune) cu care este nseriat primarul TC (cunoscut sub denumirea de model inversat); se impune izolarea nfurrilor secundare fa de pmnt la un nivel de izolaie corespunztor prii de nalt tensiune;- poziionarea secundarului departe de calea principal de curent prin coborrea cii de curent primare la nivelul solului; n acest caz izolaia fa de pmnt a secundarului trebuie s asigure nivelul de izolaie cerut n joas tensiune, ns nfurarea primar trebuie izolat fa de pmnt la nivelul de izolaie cerut de tensiunea la care funcioneaz.

21

poziionarea secundarului n vecintatea circuitului primar(de IT) din care face parte primarulnfurrile secundare sunt izolate fa de pmnt la unnivel de izolaie corespunztor prii de IT;Mai multe explicaii a se vedea slide-ul 56

poziionarea secundarului departe de calea principal de curent prin coborrea cii de curent primare la nivelul solului; izolaia fa de pmnt a secundarului nivelul de izolaie

cerut n JT nfurarea primar trebuie izolat fa de pmnt la nivelul

de izolaie cerut n ITMai multe explicaii a se vedea slide-urile 57 i 58

22

23