Alegerea aparatelor de protectie impotriva supratensiunilor

ALEGEREA APARATELOR DE PROTECTIE IMPOTRIVA SUPRATENSIUNILOR

1.- Descarcatoare cu rezistenta variabila pe baza de carbura de siliciu

1.1.- Alegerea descarcatoarelor cu rezistenta variabila pe baza de carbura de siliciu se face conform anexelor 5 si 6, luandu-se in considerare urmatorii parametrii

- tensiunea maxima admisibila a descarcatorului

- tensiunea de amorsare la frecventa industriala

- nivelul de protectie la unde de impuls

- capacitatea de descarcare (capacitatea de tinere la impulsuri de curent, specificate ca

numar, forma si amplitudine)

- clasa limitatorului de presiune (supapa de suprapresiune).

1.2.- Tensiunea maxima care poate aparea la bornele descarcatorului trebuie sa fie mai mica decat tensiunea maxima admisibila a descarcatorului (care corespunde tensiunii de stingere a descarcatorului).

In retelele cu neutrul izolat si cu neutrul tratat prin bobina de compensare sau prin rezistenta, tensiunea maxima pe descarcator apare in cazul punerii la pamant a unei faze. In aceste conditii tensiunea maxima pe descarcator trebuie sa fie cel putin egala cu tensiunea cea mai ridicata a retelei, U_s

U_max U_s                                                                ( 1 )

In retelele cu neutrul izolat si cu neutrul tratat prin bobina de compensare sau prin rezistenta, tensiunea maxima apare pe neutru in timpul punerii la pamant a unei faze. In aceste conditii tensiunea maxima pe descarcatorul montat pentru protejarea punctului neutru se determina cu relatia

U_max ( 2 )

In retelele cu neutrul efectiv legat la pamant (110 750 kV), drept tensiune maxima ce poate aparea pe descarcator trebuie considerata tensiunea pe faza neafectata de defect in momentul unui scurtcircuit monofazat. Pentru calcularea acestei tensiuni este necesar sa se determine raporturile X₀ / X₊ si R₀ / X₊ in punctul in care urmeaza sa se monteze descarcatorul si sa se utilizeze curbele cresterii tensiunii pe fazele sanatoase in cazul unui scurtcircuit monofazat. In mod obisnuit, pentru retelele cu neutrul efectiv legat la pamant (raportul X₀ / X₊ cuprins intre 1     si 3), tensiunea maxima admisibila pe descarcator ia valori intre limitele (0,8 0,85) U_s.

Pentru retelele cu neutrul rigid legat la pamant (raportul X₀/ X₊ cuprins intre 0 si 1), tensiunea maxima admisibila pe descarcator are valoarea 0,75 U_s.

1.3.- Nivelul de protectie la supratensiuni cu front rapid este determinat de cea mai mare dintre urmatoarele valori

- tensiunea de amorsare 100% la impuls de tensiune de trasnet (1,2/50 ms);

- tensiunea reziduala la curent nominal de descarcare.

Nivelul de protectie la supratensiuni cu front lent este tensiunea de amorsare 100% la impuls de tensiune de comutatie.

Valorile nivelurilor de protectie pe care trebuie sa le asigure descarcatorul trebuie sa fie mai mici decat nivelurile de tinere ale echipamentelor, avandu-se in vedere un anumit coeficient de siguranta (pct. 5.2.4 si pct. 7.2.2).

1.4.- La alegerea unui descarcator se va verifica capacitatea de descarcare a acestuia la deconectarea liniilor in gol, si anume se va verifica daca energia care poate fi descarcata de descarcator (capacitatea de descarcare a acestuia) este mai mare decat energia capacitiva a liniei, calculata la tensiunea de amorsare la frecventa industriala a descarcatorului.

Capacitatea de descarcare a descarcatorului cu suflaj magnetic se calculeaza cu formula

W_d = U_a I_d t       (J), ( 3 )

unde

U_a este tensiunea de amorsare la frecventa industriala, in V

I_d - curentul maxim admis pe descarcator la timpul de 2000 ms, in A

t - timpul = 2000 ms, in s.

1.5.- Curentul nominal al descarcatorului trebuie sa fie mai mare decat curentul de impuls de trasnet, care poate sa apara la locul de montare al descarcatorului.

1.6.- Descarcatoarele cu rezistenta variabila alese pentru protectia neutrelor transformatoarelor, functionand cu neutrul izolat intr-o retea cu neutrul efectiv legat la pamant, trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii

a) tensiunea maxima admisibila a descarcatorului (tensiunea de stingere) trebuie sa fie mai

mare sau egala cu

- , pentru transformatoarele a caror comutatie se realizeaza cu

intreruptoare cu actionare trifazata;

- , pentru transformatoarele a caror comutatie se realizeaza cu

intreruptoare cu actionare pe fiecare faza;

b) tensiunea de amorsare la frecventa industriala trebuie sa fie mai mica decat tensiunea de incercare la frecventa industriala a neutrului transformatorului;

c) nivelul de protectie la supratensiuni cu front rapid trebuie sa fie cu circa (20 30)% mai mic            decat nivelul nominal de tinere la impuls de trasnet a izolatiei neutrului (indicat in

tabelul 5.4 din capitolul V);

d) in cazul in care se indica tensiunea de amorsare la supratensiuni cu front lent a

descarcatorului, aceasta trebuie sa fie mai mica decat 0,72 din tensiunea nominala de

tinere la impuls de comutatie a izolatiei neutrului (indicata in tabelul 5.4 din capitolul V);

e) curentul nominal la unde rectangulare de 2000 ms trebuie sa fie cel putin egal cu 500 A.

1.7.- Descarcatoarele pentru retelele de 110 750 kV trebuie sa fie prevazute cu dispozitive de inregistrare a functionarii lor, amplasate in zone accesibile, pentru a putea fi usor de citite de catre personalul de exploatare fara scoaterea de sub tensiune a instalatiei.

1.8.- In zonele poluate trebuie sa se utilizeze descarcatoare cu rezistenta variabila, incercate in laborator la poluare artificiala.

1.9.- Tensiunea de amorsare 100% la impuls de comutatie (pentru tensiunea de 400 kV) trebuie sa fie astfel aleasa, incat riscul de defect la comutatie al statiei sa fie mai mic sau cel mult egal cu 10^-4 sau amplitudinea maxima conventionala a supratensiunii cu front lent sa fie mai mica decat tensiunea nominala de tinere a echipamentului la impuls de comutatie.

1.10.- Clasa limitatorului de presiune este determinata de curentul de scurtcircuit (kA) maxim, la care limitatorul de presiune lucreaza corect, defectarea descarcatorului nefiind insotita de distrugerea exploziva a carcasei.

Curentul maxim de scurtcircuit la locul de montaj al descarcatorului trebuie sa fie mai mic decat curentul corespunzator clasei limitatorului de presiune.

2. Descarcatoarele cu rezistenta variabila pe baza de oxizi metalici

2.1.- Alegerea descarcatoarelor pe baza de oxizi metalici se face conform anexelor 5, 6    si 7, luandu-se in considerare urmatorii parametrii

- tensiunea de functionare continua a descarcatorului U_c ;

- amplitudinea si durata supratensiunilor temporare din retea;

- nivelurile de protectie asigurate la undele de impuls de comutatie si de trasnet;

- nivelurile de tinere ale echipamentelor protejate;

- capacitatea de absorbtie a energiei descarcate;

- clasa limitatorului de presiune.

Selectarea unui descarcator cu rezistenta variabila pe baza de oxizi metalici pentru o aplicatie data este un compromis intre nivelul de protectie asigurat de descarcator, posibilitatea de a suporta anumite supratensiuni temporare o anumita perioada de timp si capacitatea sa de a absorbi energia de descarcare.

2.2.- Tensiunea de functioanare continua a unui descarcator (U_c) se alege astfel incat

- , pentru un descarcator conectat intre faza si pamant intr-un sistem trifazat

- , pentru un descarcator conectat intre faze.

In acelasi timp, U_c trebuie sa fie mai mare decat supratensiunile temporare de durata lunga care nu sunt eliminate prin protectie.

2.3.- Alegerea unui descarcator, in functie de capacitatea acestuia de a functiona in prezenta supratensiunilor temporare, se face tinandu-se seama atat de amplitudinea supratensiunilor, cat si de durata de eliminare prin protectie a acestora.

Durata supratensiunilor temporare este determinata de durata eliminarii acestora prin protectie.

In general, descarcatoarele nu sunt utilizate pentru a proteja echipamentele impotriva supratensiunilor temporare.

2.4.- Nivelurile de protectie asigurate de descarcatoare se determina prin programe de calcul specializate.

O estimare a acestora se poate face utilizand tensiunile reziduale maxime date de catalog pentru urmatoarele valori de curent astfel

a) pentru estimarea nivelurilor de protectie la supratensiunile cu front rapid se iau tensiunile

reziduale pentru

- 10 kA in retelele cu U_s 420 kV

- 20 kA in retelele cu U_s = 787 800 kV

b) pentru estimarea nivelurilor de protectie la supratensiunile cu front lent, se iau tensiunile

reziduale pentru

- 0,5 kA in retelele cu U_s < 145 kV

- 1 kA in retelele cu 145 U_s 362 kV

- 2 kA in retelele cu 420 U_s 800 kV.

2.5.- Verificarea capacitatii descarcatorului de a absorbi energia descarcata, pentru o utilizare eficienta a acestuia, se face prin programe de calcul specializate.

O estimare a acesteia se poate face orientativ cu relatia

, (J) ( 4 )

unde

W este energia absorbita de descarcator

U_s - supratensiunea cu front lent la locul de montare a descarcatorului, in lipsa acestuia,

in kV

Z - impedanta caracteristica, in W

U_rez - tensiunea reziduala pe descarcator, in kV

T - timpul de propagare a undei = l / v, in ms, unde

l - lungimea liniei, in km

v - viteza de propagare, in km/ms (circa 0,3 km/ms, cu exceptia cablurilor pentru

care se poate utiliza valoarea 0,150 km/ms)

n - numarul de descarcari consecutive.