Protectia instalatiilor electrice impotriva supratensiunilor temporare

PROTECTIA INSTALATIILOR ELECTRICE IMPOTRIVA SUPRATENSIUNILOR TEMPORARE

1.- Tratarea neutrului in retelele electrice de medie tensiune de distributie

1.1.- Principalele criterii si cerinte care trebuie avute in vedere la alegerea unei solutii de tratare a neutrului retelelor electrice de distributie de medie tensiune sunt:

- tensiunea, dimensiunile, structura si caracteristicile retelei si echipamentelor:

. tipul retelei in cauza (retea aeriana, mixta sau in cablu), dimensiunile si arhitectura retelei

(posibilitati de buclare), respectiv valoarea curentului capacitiv de punere la pamant a retelei;

. starea tehnica a izolatiei (nivelurile de tinere ale izolatiilor si gradul de imbatranire a acestora,

respectiv posibilitatea transformarii simplelor puneri la pamant in duble puneri la pamant);

. valorile rezistentelor parcului de prize de pamant;

. conditiile de mediu in care functioneaza liniile electrice aeriene (poluare, vegetatie, pasari etc.,

care conduc deseori la defecte trecatoare cu punere simpla la pamant);

- exigentele consumatorilor referitoare la continuitatea si calitatea alimentarii acestora, eliminarea

intreruperilor de scurta durata;

- siguranta in exploatarea retelei;

- valori cat mai reduse ale supratensiunilor si curentilor de defect;

- localizarea rapida si selectiva a defectelor si deconectarea acestora fara interventii din partea

pesonalului de exploatare;

- influente reduse asupra altor retele (retele de telecomunicatii, cai ferate etc.

- asigurarea unei protectii eficiente impotriva accidentelor de persoane si de animale, respectiv

tensiuni de atingere si de pas sub limitele admisibile si durate cat mai reduse de aparitie a unor

tensiuni atingere si de pas de valori mai ridicate;

- economicitatea solutiei (cheltuieli totale actualizate minime), tinand seama si de evolutia

ulterioara a retelei extinderii retelei).

Ca urmare a cercetarilor efectuate in ultimii ani, s-a hotarat o diversificare a solutiilor de tratare a neutrului retelelor electrice de distributie de medie tensiune, in baza criteriilor si cerintelor evidentiate mai sus. In acest sens, in continuare se fac recomandari pentru alegerea solutiei de tratare a neutrului acestor retele.

1.2.- Tinandu-se seama de cerintele de siguranta a persoanelor si a bunurilor materiale si de ameliorare a calitatii alimentarii consumatorilor si exploatarii instalatiilor, precum si de starea tehnica a retelelor electrice de distributie de medie tensiune, prin solutia de tratare a neutrului adoptata, inclusiv protectiile prin relee si automatizarile asociate, trebuie avute in vedere urmatoarele:

- selectarea si deconectarea cat mai rapid posibil a punerilor simple la pamant, indiferent de

tipul retelei (aeriene, mixte sau in cablu) pentru a se preveni transformarea acestor defecte in

duble puneri la pamant sau in scurtcircuite polifazate;

- utilizarea de solutii de tratarea a neutrului retelelor electrice de distributie de medie tensiune,

inclusiv protectii prin relee si automatizari asociate, care permit atat eliminarea defectelor

trecatoare (pasagere) fara intreruperea alimentarii consumatorilor cat si deconectarea defectelor

monofazate permanente (persistente) in cel mai scurt timp posibil;

- indiferent de modul de tratare a neutrului retelei, trebuie redus la minim numarul de manevre pe

perioada de indentificare a liniilor cu simple puneri la pamant si de localizare a portiunii cu defect

pentru evitarea solicitarii izolatiilor la supratensiuni de comutatie si de rezonanta.

1.3.- In cazul in care retelele electrice de medie tensiune alimenteaza consumatori speciali, la care efectele economice ale intreruperilor in alimentare intempestive sunt importante sau se pun in pericol vietile oamenilor, solutia de tratare a neutrului acestor retele, inclusiv protectiile si automatizarile asociate, se vor stabili avand in vedere necesitatea evitarii acestor intreruperi. In astfel de situatii, trebuie sa se aiba in vedere o solutie de tratare a neutrului care sa permita functionarea retelei cu un defect monofazat la pamant pe o durata de timp limitata, pana cand consumatorii respectivi isi pot lua masurile necesare pentru eliminarea consecintelor posibile ca urmare a intreruperii alimentarii cu energie electrica. In acest sens, in functie de marimea retelei (valoarea curentului capacitiv de punere la pamant a retelei) se poate functiona cu reteaua cu neutrul izolat sau tratat prin bobina de compensare. In acest caz, se pot utiliza protectii prin relee sau automatizari pentru localizarea defectelor cu actionare pe semnalizare si eventual trecerea pe o alimentare de rezerva daca aceasta nu conduce, in momentul respectiv, la intreruperea alimentarii acestor consumatori.

1.4.- Solutia de functionare cu neutrul izolat va fi utilizata in cazul retelelor electrice aeriene, mixte sau in cablu de medie tensiune de lungimi reduse, la care curentul capacitiv de punere la pamant a retelei are o valoare mai mica sau egala cu 10 A.

Daca curentul capacitiv de punere la pamant a retelei electrice legate galvanic are o valoare mai mare de 10 A, se va adopta una din urmatoarele doua solutii:

- solutia de functionare cu neutrul tratat prin rezistenta;

- solutia de functionare cu neutrul tratat prin bobina de compensare.

1.5.- Solutia de functionare cu neutrul tratat prin rezistenta poate fi utilizata in cazul retelelor electrice aeriene, mixte sau in cablu cu curenti capacitivi de punere la pamant mai mari de 10 A.

In retelele electrice in cablu sau mixte, preponderent in cablu, avand curenti capacitivi de punere la pamant mai mari de 10 A, se va functiona in schema cu neutrul tratat prin rezistenta.

Rezistoarele de legare la pamant a neutrului retelei trebuie sa asigure o valoare a curentului de punere la pamant care sa permita atat deconectarea rapida si selectiva a liniilor afectate de puneri simple la pamant cat si pastrarea tensiunilor de atingere si de pas si a influentelor in retelele invecinate sub limitele admisibile normate. In acest sens, rezistorul trebuie sa limiteze curentul de scurtcircuit monofazat pe barele de medie tensiune la urmatoarele valori:

- 300 A - pentru retelele electrice aeriene, precum si pentru retele mixte cu o valoare a

curentului capacitiv de punere la pamant mai mica de 150 A;

- 600 A - pentru retelele electrice subterane, precum si pentru retele mixte cu o valoare a

curentului capacitiv de punere la pamant mai mare sau egala cu 150 A;

- 1000 A - pentru retelele electrice subterane realizate din cabluri, atunci cand este asigurata stabilitatea termica a caii de intoarcere a curentului de scurtcircuit monofazat (cabluri cu manta din plumb, cabluri A2YSY insotite de un conductor de compensare sau cabluri cu ecrane stabile termic minim 1000 A, 1 s).

Liniile electrice de medie tensiune sunt prevazute cu protectii selective care provoaca declansarea in cazul defectelor pe linii, in conformitate cu PE 504/96 si instructiunii tehnice 1E-Ip 35/1-90.

Schemele de conectare a rezistorului la neutrului retelei electrice de medie tensiune sunt prezentate in anexa 9, figura A.1.

Pentru cresterea calitatii in alimentarea consumatorilor racordati la retelele electrice aeriene sau mixte cu neutrul tratat prin rezistenta si a sigurantei in functionare a acestor retele, se poate adopta sistemul de automatizare "intreruptor sunt" care asigura eliminarea defectelor monofazate trecatoare fara deconectarea consumatorilor. Detalii sunt prezentate in anexa 9, pct. A.1.3.

1.6.- Solutia de functionare cu neutrul tratat prin bobina de compensare poate fi utilizata in cazul retelelor aeriene sau mixte (preponderent aeriene) de medie tensiune la care curentul capacitiv de punere la pamant are o valoare mai mare de 10 A, care alimenteaza consumatori care admit intreruperi prin manevre pentru localizarea sectorului de linie cu defect permanent.

Solutia de tratare a neutrului retelelor prin bobina de compensare impune:

- Utilizarea de bobine de compensare cu un sistem de reglaj continuu automat care sa asigure,

in toate situatiile, in conditii de fiabilitate ridicata, o valoare maxima a curentului de defect la

locul de defect de 10 A. In cazul in care aceste conditii nu pot fi indeplinite se va opta pentru

solutia de tratare a retelei prin rezistenta.

- Verificarea instalatiilor de legare la pamant a echipamentelor din reteaua electrica de

distributie de medie tensiune, care trebuie sa satisfaca conditiile impuse de tensiunile de

atingere si de pas pe durata cat instalatiile respective sunt afectate atat de punerile simple la

pamant cat si de punerile duble la pamant. Verificarea se va face si la conditiile impuse de

stabilitatea termica a prizelor de pamant.

Liniile de medie tensiune vor fi prevazute cu protectii realizate in conformitate cu PE 504/96

Schemele de conectare a bobinei de compensare la neutrului retelei electrice de medie tensiune sunt prezentate in anexa 9, figura A.1.

Functionarea de durata cu punere la pamant este limitata in timp, de regula, la durata de efectuare a manevrelor de izolare a defectului, respectandu-se limitele si conditiile stipulate in STAS 832-197

Cu exceptia cazurilor mentionate la pct. 1.3, pentru evitarea transformarii simplelor puneri la pamant permanente in duble puneri la pamant se va avea in vedere utilizarea de solutii de protectii prin relee si sisteme de automatizari asociate care sa permita deconectarea selectiva si rapida a punerilor simple la pamant permanente. In acest sens se poate adopta sistemul de automatizare de conectarea automata a unui rezistor in paralel cu bobina de compensare pentru selectarea si declansarea defectelor monofazate permanente. Detalii sunt prezentate in anexa 9, pct. A.2.4.

1.7.- Alegerea sau schimbarea unei solutii de tratare a neutrului retelelor de medie tensiune aeriene sau preponderent aeriene se va face pe baza unor analize tehnico-economice de detaliu, avandu-se in vedere criteriile si cerintele evidentiate la pct. 1.1 si prevederile de la pct. 1.2 1.6.

1.8.- In regim normal de functionare, bobinele de compensare care se monteaza in retelele de 3 35 kV se vor regla in regim de supracompensare, a caror valoare va fi cuprinsa intre 0 si 10 %.

In cazul retelelor prevazute cu dispozitive de acord automat al compensarii, se va functiona cat mai aproape de rezonanta, cu conditia ca tensiunea de deplasare a neutrului sa nu depaseasca 10 15 % din tensiunea de faza. In acest caz se va admite o supracompensare de ordinul 4 5 %.

Se admite functionarea temporara a retelelor de medie tensiune in regim de subcompensare (pana la remedierea unor incidente, care conduc la un grad mai mare de dezacord decat cel prescris, sau pana la procurarea unui grup de compensare corespunzator in cazul extinderii unei retele, dar nu mai mult de un an de la data depasirii curentului capacitiv de punere la pamant, pentru care exista posibilitati de compensare), cu luarea urmatoarelor masuri

a) valoarea gradului de dezacord nu va depasi -20 % in retelele slab dezvoltate (cu un curent

capacitiv de punere la pamant de pana la 50 A) si, respectiv, -10 % in retelele puternic

dezvoltate (cu curentul capacitiv de punere la pamant cuprins intre 50 si 100 A);

b) durata functionarii retelei cu simpla punere la pamant se va limita la durata depistarii si deconectarii liniei defecte pe aceasta durata nu se va deconecta grupul de compensare a

curentului capacitiv de punere la pamant;

c) deconectarea circuitelor de linii si de transformatoare de putere aflate sub tensiune, fara

sarcina, nu se va efectua prin separator;

d) functionarea in numar incomplet de faze se interzice.

1.- Pentru protejarea bobinei de compensare contra supratensiunilor de comutatie provocate de deconectarea scurtcircuitelor trifazate cu punere la pamant, pentru cazurile in care aceste supratensiuni depasesc valorile indicate in anexa 9, se vor monta in paralel cu bobina de compensare descarcatoare cu rezistenta variabila pe baza de oxizi metalici.

1.10.- In retelele electrice de distributie de 3 35 kV legate galvanic cu generatoarele din centralele electrice, trebuie sa se monteze o rezistenta sau o bobina de compensare intre punctul neutru al generatoarelor si pamant, daca curentul capacitiv de punere la pamant este mai mare de 5 A.

2.- Tratarea neutrului in retelele electrice de medie tensiune ale termocentralelor

2.1.- Retelele de servicii proprii de medie tensiune ale termocentralelor vor functiona

a) cu neutrul izolat, in cazul in care curentul capacitiv de punere la pamant al retelei

cuplate galvanic nu depaseste valorile

- 10 A pentru retelele serviciilor proprii de medie tensiune, la care nu sunt racordate

galvanic generatoare

- 5 A pentru retelele serviciilor proprii de medie tensiune, la care se racordeaza

galvanic generatoare

b) cu neutrul legat la pamant prin rezistenta, in cazul in care curentul capacitiv de punere

la pamant a retelei cuplate galvanic depaseste valorile mentionate.

2.2.- In cazul in care, in urma calculelor, rezulta necesitatea tratarii neutrului prin rezistenta pentru cel putin una din barele de servicii proprii de medie tensiune ale centralei electrice (considerand intreaga retea cuplata galvanic in diferitele ipoteze de functionare), solutia va fi adoptata pentru toate barele retelei de servicii proprii de medie tensiune ale centralei.

Determinarea curentului capacitiv de punere la pamant, calculul curentului de scurtcircuit monofazat limitat si ordinea de prioritate in alegerea solutiilor de legare la pamant prin rezistenta a neutrului retelelor de servicii proprii de medie tensiune ale termocentralelor sunt prezentate in anexa

2.3.- Pentru termocentralele la care generatoarele debiteaza la tensiunea serviciilor proprii, avand si consumatori exteriori termocentralei, este necesara analiza fiecarui caz in parte, intrucat solutia de tratare a neutrului necesita o corelare a solutiei de la consumatori.

3.- Retelele de inalta si foarte inalta tensiune (110 750 kV)

3.1.- Pentru limitarea cresterilor de tensiune datorita efectului capacitiv pe liniile electrice lungi, in gol, la nivelul impus (capitolul V), trebuie sa se realizeze compensarea trasversala a liniilor cu bobine.

Locul de montare a bobinei se stabileste din considerente tehnico-economice.

La stabilirea numarului bobinelor necesare montarii pe linii se va tine seama de cresterile admisibile de tensiune indicate in tabelul 1.

Tabelul 1

Note:1) Se admit cresteri de tensiune, cu durata cuprinsa intre 60 si 1200 s, pana la de 50 de ori pe

an, la un interval de minimum o ora intre duoa solicitari succesive.

2) Cresterile de tensiune de 1,4 si peste, cu o durata mai mare de 20 s se elemina prin

instalatii de protectie si automatizari.

3) Aceste valori sunt informative.

3.2.- Prezenta bobinelor de compensare pe liniile de 750 kV poate duce la aparitia fenomenelor de rezonanta cu implicatii asupra pauzei de RARM si asupra protectiei impotriva acestor supratensiuni. Masurile necesare pentru micsorarea duratei pauzei de RARM si pentru evitarea aparitiei fenomenelor de rezonanta se vor stabili in urma unei analize tehnico-economice, tinandu-se seama de gradul de compensare, de caracteristicile sistemului (puterea de scurtcircuit), de conditiile impuse din considerente de stabilitate a sistemului etc.

Pentru micsorarea pauzei RARM (asigurandu-se durate in limitele (0,7 1) s, pentru reteaua de 750 kV) se pot monta pe neutrul bobinelor de reactanta bobine suplimentare, avand reactanta cuprinsa in limitele de 170 360 W

3.3.- Liniile de 400 kV si 750 kV vor fi prevazute cu o protectie maximala de tensiune, trifazata, cu temporizare independenta, daca din calcule rezulta ca, in urma deconectarii de la un capat al liniei respective sau in alte regimuri posibile, pot sa apare supratensiuni temporare mai mari decat valorile admisibile specificate in tabelul 1.

In functie de valorile maxime ale supratensiunilor temporare rezultate din calcule (U_max.calc), protectia maximala de tensiune va fi realizata cu una sau mai multe trepte de tensiune si de timp.

Protectia va comanda in primul rand conectarea rapida a bobinelor de compensare transversala daca acestea exista in statia in care monteaza protectia. In lipsa bobinelor de compensare transversala sau daca conectarea bobinelor de compensare transversala nu conduce la scaderea tensiunii sub valorile periculoase, protectia trebuie sa comande declansarea de la ambele capete a liniei care provoaca supratensiunea, precum si blocarea RAR.

Reglajele protectiilor se coreleaza cu caracteristicile aparatajului din statiile respective, timandu se seama si de recomandarile furnizorului de aparataj.

3.4.- In cazul retelelor de 400 kV protectia impotriva supratensiunilor temporare se realizeaza in trei trepte, cu o temporizare diferita, in functie de valoarea supratensiunii temporare U_max.calc si anume

a) rapid, pentru valori mai mari de 1,4 420 kV

b) cu temporizare de maxim 10 s, pentru valori cuprinse intre (1,2 1,4) 420 kV

c) cu temporizare de maxim 60 s, pentru valori cuprinse intre (1,1 1,2) 420 kV

3.5.- In cazul retelelor de 750 kV protectia impotriva supratensiunilor temporare se realizeaza in doua trepte, cu o temporizare diferita, in functie de valoarea supratensiunii temporare U_max.calc , si anume

a) rapid, pentru valori mai mari de 1,3 787 kV

b) cu temporizare de cateva zeci de secunde, pentru valori peste 1,1 787 kV.

3.6.- Nesimultaneitatea timpilor totali de actionare a polilor intreruptoarelor trebuie sa fie mai mica de 5 ms.