LICENTA 2015
PAGE 66Student:
AFRIM CONSTANTIN Facultatea de Inginerie
Grupa 143 PROIECT DE DIPLOM
Pag.
CUPRINS
INTRODUCERE...3
CAPITOLUL I
......................................................................................................................31.1.Pierderile
in
.......................................................................................................................81.2.Avantaje.....................................................................................................................................91.3
Precauiunile
.......................................................................................91.4
Circuitul..10
1.5 Circuitul...13
1.6 .....14CAPITOLUL II
.......................................................................................................................16CAPITOLUL
III ALEGEREA SCHEMEI ELECTRICE DE ALIMENTARE A
CONSUMATORILOR.....................................................................................................................................193.1
Aspecte
generale.............................................................................................................................193.2
Conectarea consumatorilor la reeaua
electric.........................................................................21CAPITOLUL
IV CALCULUL CURENTILOR DE SCURT CIRCUIT..264.1.Notiuni
generale..............................................................................................................................264.2.Conditiile
de calcul al curentului de
scurtcircuit.............................................................................31
4.3.Elemente pentru calculul curentilor de
scurtcircuit..................................................................................324.4.Metoda
unitatilor
relative..............................................404.5.Metoda
unitatilor absolute.........................43CAPITOLUL V ALEGEREA
APARATAJULUI DE COMUTATIE,MASURA SI
PROTECTIE......465.1.Consideratii generale.Tipuri de aparate.46
5.2.Caracteristicile aparatelor electrice....48
5.3.Aparate electrice de conectare si separare.53
5.4.Aparate electrice pentru comanda motoarelor electrice54
5.5.Aparate electrice de conectare si protectie.55
5.6.Aparate electrice de control si observare...71
CAPITOLUL VI CALCULUL PIERDERILOR DE PUTERE SI ENERGIE IN
RETELELE ELECTRICE..76
6.1.Calculul pierderilor de energie pentru un element de
retea...77
6.2.Calculul pierderilor pentru o linie radiala.....78
6.3.Calculul pierderilor de energie in transformator...79
6.4.Calculul pierderilor de putere80
CAPITOLUL VII CALCULU.81
7.1..85
7.2....87
7.3......92
7.4...95
Bibliografie...97
CAPITOLUL ICAPITOLUL IICAPITOLUL IIIALEGEREA SCHEMEI ELECTRICE
DE ALIMENTARE A CONSUMATORILOR FINALI
DINTR-O SECTIE DE PRODUCTIE
Fig.3 Scema electrica de alimentare a consumatorilor
3.1. Aspecte generale[6]Obiectivul principal n funcionarea
reelelor electrice const n alimentarea cu energie electric a
consumatorilor, cu respectarea standardelor i reglementrilor
energetice care privesc proiectarea, construcia, exploatarea,
mentenana, distribuia i furnizarea energiei electrice [6].
Pentru ndeplinirea acestui obiectiv, reelele electrice trebuie s
ndeplineasc urmtoarele cerine tehnico economice [6]: Sigurana n
funcionare - reprezint ansamblul msurilor care se adopt att n
proiectarea ct i exploatarea instalaiilor electrice, astfel nct
acestea s suporte solicitrile care apar, fr ntrerupere n funcionare
sau durata acestor ntreruperi s fie ct mai redus. Respectarea
acestei cerine impune realizarea urmtorilor indicatori de
fiabilitate pe o perioad determinat de timp, de regul un an:
- numrul mediu, respectiv numrul maxim de ntreruperi;
- durata medie, respectiv durata maxim a unei ntreruperi;
Calitatea energiei electrice - se apreciaz prin indicatori de
calitate a mrimilor electrice specifice, tensiune, frecven i
respectiv ai serviciului de furnizare a energiei electrice prin
duratele de ntrerupere a alimentrii. Indicatorii de calitate se
stabilesc n punctele de delimitare ntre instalaiile electrice ale
furnizorului i consumatorului constituind sarcina:
- furnizorului pentru: frecven, amplitudinea tensiunii, golurile
de tensiune, supratensiunile temporare i tranzitorii, durata
ntreruperilor;
- consumatorului pentru: armonice i interarmonice, fluctuaii de
tensiune, nesimetrii.
Valorile admise pentru majoritatea indicatorilondexalitate sunt
reglementate prin standarde i prescripii energetice [6].
Economicitatea - presupune ca prin aplicarea unor criterii
tehnico-economice i a unor metode de optimizare n proiectarea i
exploatarea reelelor electrice, s se obin o eficien maxim n
raportul venituri - cheltuieli. Utilizarea acestor criterii i
metode permite rezolvarea unor probleme ca [6]:- alegerea soluiilor
de realizare a obiectivelor energetice;
- stabilirea regimurilor optime din punct de vedere economic n
funcionarea echipamentelor (linii electrice, transformatoare de
putere etc.);
- stabilirea configuraiilor sau reconfigurarea reelelor
electrice de transport i distribuie n vederea obinerii unei
repartiii economice a puterilor.
Impactul asupra mediului - are n vedere reducerea sau eliminarea
urmtoarelor tipuri de impact ale obiectivelor energetice asupra
mediului:
- impactul ecologic, datorat polurii solului, aerului, apei,
ocuparea diferitelor categorii de terenuri, deteriorarea vegetaiei,
faunei etc.;
- impactul electromagnetic asupra oamenilor sau aparatelor
electro-casnice datorit amplasrii reelelor n zonele locuite sau
datorit apariiei unor fenomene nedorite (supratensiuni de
trsnet);
- impactul vizual, datorat modului de amplasare al reelelor
electrice (linii electrice, staii i posturi de transformare etc.) n
mediul nconjurtor;3.2. Conectarea consumatorilor la reeaua
electric[6]Pentru racordarea unui consumator la RED sau RET este
necesar s se cunoasc urmtoarele date tehnice generale asupra
locurilor de consum [6]:a) Date de identificare ale consumatorului
(denumire, adres, telefon etc.);
b) Date generale asupra obiectivului energetic (locului de
consum):
- denumirea obiectivului (locului de consum);
- plan de ncadrare n zon i plan amplasament pentru localizarea
obiectivului;
- specificul activitii desfurate i modul de lucru pe
schimburi.
c) Date energetice
- puterea total instalat i puterea activ maxim simultan absorbit
pe o perioad de minimum 5 ani;
- puterea activ absorbit i instalat la tensiunile nominale de
utilizare a energiei electrice;
- durata maxim de ntrerupere a alimentrii cu energie electric
acceptat de consumator;
- numrul cilor de alimentare solicitat de consumator;
- factorul de putere mediu la care va funciona consumatorul;
d) Alte informaii asupra locului de consum:
- caracteristicile tehnice ale surselor de alimentare proprii
ale consumatorului;
- datele energetice complete pentru subutilizatorii alimentai cu
energie electric din acelai obiectiv energetic;
- date privind regimul de funcionare al receptoarelor electrice,
cu regim de ocuri, regim deformant sau regim nesimetric.
Dup puterea maxim absorbit n locurile distincte de consum,
consumatorii se clasific n dou categorii [6]: mari consumatori, cu
puteri active maxime absorbite de peste 100 kW;
mici consumatori, cu puteri active maxime absorbite de maximum
100 kW.
Racordarea unui consumator (loc de consum) la reeaua electric se
face dintr-o singur surs printr-o singur cale de alimentare.
Aceasta reprezint calea de alimentare de bazai corespunde puterii
maxime (de calcul) de durat a locului de consum [6].Realizarea unei
(unor) ci de alimentare suplimentare de rezerv, se face la cererea
consumatorului n cazul n care acesta dorete mbuntirea indicatorilor
de siguran n funcionarea instalaiilor. Calea de alimentare
suplimentar se poate realiza:
- din aceeai surs cu alimentarea de baz sau o surs diferit;
- cu rezervare parial sau total (100 %) a puterii maxime de
durat absorbit.
Consumatorul are obligaia de a-i prevedea surse de intervenie
independente de reeaua electric a furnizorului, pentru alimentarea
cu energie electric a receptoarelor electrice a cror ntrerupere
poate produce accidente umane sau distrugeri de utilaje.
n cazul n care racordarea unui loc de consum se face la medie
sau joas tensiune dintr-o staie sau post de transformare din RED,
se recomand respectarea urmtoarelor reguli de echipare a acestora
cu transformatoare de putere:
Staiile i posturile de transformare care alimenteaz consumatori
industriali sau similari se echipeaz de regul cu dou
transformatoare; se poate prevedea un singur transformator n
urmtoarele situaii:
- daunele provocate de ntreruperea alimentrii cu energie
electric sunt mici sau pot fi recuperate i nu se justific din punct
de vedere economic instalarea a dou transformatoare;
- rezervarea alimentrii de baz se poate realiza parial sau total
dintr-o alt reea de medie tensiune pentru staiile de transformare
sau de joas tensiune pentru posturile de transformare.
Staiile i posturile de transformare pentru distribuie public i
alimentarea altor consumatori care accept condiii similare de
siguran, se echipeaz de regul cu un singur transformator; se admite
instalarea a dou transformatoare n urmtoarele cazuri;
- rezervarea alimentrii cu energie electric a reelei electrice
de medic respectiv joas tensiune, se face de pe barele aceleai
staii respectiv post de transformare;
- staia sau postul de transformare alimenteaz o zon de consum
mixt, distribuie public i consum industrial sau similar.
Conectarea consumatorilor (locurilor de consum) se efectueaz de
regul n RED (reele cu Un 110 kV) i numai pentru marii consumatori
cu puterea maxim de durat absorbit peste 50 MVA alimentarea cu
energie electric se poate realiza i din RET (reele cu Un 220 kV). n
tabelul 3.1 sunt prezentate soluii uzuale de conectare a marilor
consumatori n reeaua electric public.
Alimentarea marilor consumatori se poate face din reelele de
nalt i foarte nalt tensiune, iar consumatorii de puteri mai reduse
sunt conectai n reeaua de 20 kV. Consumatorii cu puteri reduse
(locuri de consum cu puteri maxime absorbite de pn la 100 kW) sunt
alimentai din reeaua electric de joas tensiune (tensiunea nominal
de 0,4 kV).
Pentru alimentarea cu energie electric a consumatorilor este
necesar s se aib n vedere rezolvarea urmtoarelor probleme ce
privesc soluia de conectare [6]:- Cunoaterea configuraiei, a
structurii, a caracteristicilor tehnice i a datelor energetice ale
RED i/sau RET existente n zona de amplasament a locului de
consum;
- Alegerea tensiunii nominale a punctului de conectare a
instalaiilor de alimentare cu energie electric a consumatorului;
tensiunile nominale reglementate pentru reelele electrice de
tensiune alternativ sunt prezentate n tabelul 3.2 [6];
TABELUL 3.1
Clasele de mari consumatori, dup puterea maxim de durat
absorbit[6]ClasaSarcina
maxim de durat MVAMomentul sarcinii MVA-kmTreapta de tensiune
minim n punctual de record kV,Posibiliti de alimentare a
consumatorului
Direct la tensiunea reelei zonale, kVprin transformator
kV/kV
400400/110
Apeste 50peste 1500220* 110220* 110220*/110 220*/20 110/20
B7,5 - 50max. 1500110110110/20
1101)0110/20
C2,5 - 7,530 - 80202020/6* 20/0,4
D0,1 -2,5max. 8202020/0,4
max. 3 10*; 6*10*; 6*10*(6*/0,4)
* Tensiuni existente care nu se mai dezvolt
- Stabilirea configuraiei i structurii reelelor electrice de
alimentare cu energie electric a locului de consum, n strns
corelare cu reelele electrice existente i a nivelului de rezervare
(continuitate) solicitat de consumator;
- Dimensionarea elementelor componente ale RED sau RET precum i
a reelelor electrice de alimentare pentru asigurarea capacitii de
transport n condiiile unei funcionri economice i eficiente
(pierderi de putere i energie electric minime, abateri procentuale
ale cderilor de tensiune n limitele admise etc.);
TabeluL 3.2Tensiunile nominale ale reelelor electrice de
tensiune alternativ[6]Un,
kV0,23/0,4*0,4/0,69*0,16"10**20*"110220400
Abaterea procentual admis ,%10101010101010105
*Reele electrice de distribuie cu patru conductoare;
** tensiuni nominale folosite n instalaiile de utilizare ale
consumatorilor, dar care nu se mai dezvolt n RED.
*** n condiii normale de funcionare, excluznd ntreruperile, pe
durata fiecrui interval de o sptmn, 95% dintre valorile efective
ale tensiunii de alimentare trebuie s se afle n intervalul Uc 10%,
n care Uc este tensiunea contractat.
- Obinerea unor valori ale curenilor electrici de scurtcircuit
care s verifice din punct de vedere tehnic i electrodinamic cile de
curent electric, aparatele i echipamentele electrice;
- Alegerea sistemelor de protecie prin relee i automatizri ale
reelelor electrice de alimentare i corelarea reglajelor acestora cu
sistemele de protecii i automatizri ale echipamentelor existente n
RED sau RET.
CAPITOLUL IVCALCULUL CURENILOR DE SCURTCIRCUIT[6]4.1.Noiuni
generaleScurtcircuitul reprezint legtura galvanic sau prin
intermediul arcului electric, voit sau ntmpltoare, ntre dou sau mai
multe conductoare ale unei instalaii electrice aflate iniial la o
diferen de potenial, constituind un regim de defect (avarie).
Starea de scurtcircuit d natere unor cureni de valori foarte mari,
care parcurg o parte a reelei electrice i solicit dinamic i termic
instalaiile respective. Tensiunea n nodurile reelei scade dinspre
surs spre locul de defect, la locul defectului tensiunea ajungnd la
zero (scurtcircuit metalic) sau aproape de zero (scurtcircuit prin
arc electric).
Cauzele care duc la apariia scurtcircuitelor sunt:
a) distrugerea izolaiei prin strpungeri datorate
supratensiunilor atmosferice sau de comutaie, mbtrnirea termic sau
n timp, solicitri mecanice, aciunea agenilor chimici asupra
materialelor dielectrice, conturnarea izolaiei datorit depunerii de
materiale conductoare (cenu, praf de crbune);b) manevrele greite n
timpul exploatrii (conectarea unor ntreruptoare pe circuitele
legate la pmnt), din motive de securitate a muncii (montarea unor
scurtcircuitoare);
c) introducerea (existena) accidental ntre prile conductoare
aliate sub tensiune a unor corpuri strine - psri, animale;d)
ruperea conductoarelor LEA sub aciunea sarcinilor mecanice
(chiciur, crengi, utilaje).
Defectele pot fi temporare (trectoare), cnd dup dispariia cauzei
(supratensiuni, corpuri strine) izolaia se reface i persistente
(strpungerea izolaiei la cabluri), cnd instalaia va fi pus sub
tensiune dup remedierea defectului. n primul caz instalaia de RAR
(reanclanare automat rapid) poate menine linia sub tensiune.
Regimul de defect (scurtcircuit) se studiaz pentru a stabili
organizarea general a reelei, verificarea echipamentelor de
comutaie i msur i a cilor de curent primare, alegerea i verificarea
instalaiilor de protecie i unele probleme speciale: racordarea
consumatorilor nesimetrici sau nesinusoidali, a celor cu ocuri de
putere activ, influena asupra liniilor de telecomunicaii etc.
ZE - Impedana punctului neutru al transformatorului
Fig. 1. Tipuri de scurtcircuite i cureni de scurtcircuit.
Valoarea curentului de scurtcircuit ntr-un nod al sistemului
energetic este utilizat ca indicator de stare", deoarece reflect
stabilitatea static i dinamic n nodul respectiv.
n funcie de modul de tratare a neutrului (izolat, tratat prin
bobin de stingere sau rezisten, legat direct la pmnt) pot apare
urmtoarele tipuri de scurtcircuite (fig. 1)[6]:
- simetrice: sunt afectate n acelai timp, n acelai punct toate
fazele, scurtcircuite trifazate (fig. 1 a);
- asimetrice: afecteaz una sau dou faze: numrul lor este
preponderent, iar tipul lor este n funcie de modul de tratare al
neutrului: scurtcircuit bifazat (fig. 1 b), bifazat cu punere la
pmnt (fig. 1 c). monofazat (fig. 1 d), dublu-monofazat (fig. 1
e).
Intensitatea i variaia in timp a curentului de scurtcircuit
depind de poziia locului (punctului) de defect n raport cu sursa
(generatoarele) i de prevederea sau nu a acestora cu RAT
(regulatoare automate de tensiune). Dac distana pn la surs este
mare sau dac puterea sursei este mare, iar tensiunea pe barele
sistemului rmne constant (U 15%) se spune c sursa este de putere
intuiia (cazul instalaiilor electrice din ntreprinderile
industriale alimentate din sistem).
ntr-o reea alimentat de la o surs G fenomenele se desfoar astfel
(fig. 2)[6]: la apariia unui scurtcircuit trifazat n punctul K
reeaua se descompune n dou circuite independente, unul conectat la
sursa G, iar cellalt constituind un circuit nchis n care curentul
scade pn cnd toat energia nmagazinat n circuitul magnetic se
transform n cldur pe rezistenele acestui circuit.
Fig. 2. Scurtcircuit ntr-o reea trifazat
Fig. 3. Variaia curentului de scurtcircuit.
n momentul apariiei scurtcircuitului, impedana pe care debiteaz
sursa se micoreaz, iar curentul va suferi o variaie de la valoarea
nominal dinaintea scurtcircuitului pn la o valoare corespunztoare a
curentului de scurtcircuit permanent (fig. 3) (stabilizat), notat
Ik sau I. Pentru calculul curenilor de scurtcircuit de la
consumator S-a adoptat notaia Ik.
n acest interval de timp poate avea loc un regim tranzitoriu,
valoarea instantanee a curentului de scurtcircuit fiind dat de
relaia[6]:
ik = ip + ia
(1)
n care ip este componenta periodic, rmne constant ca amplitudine
(tensiunea sursei se consider constant) i se calculeaz cu
relaia[6]:
(2)iar
ia - componenta aperiodic a curentului de scurtcircuit, se poate
calcula cu relaia[6]:
(3)
n care:
Zk este impedana de scurtcircuit;
Ip - valoarea efectiv a curentului de scurtcircuit
stabilizat;
- faza iniial a tensiunii (la t = 0);
- argumentul impedanei de scurtcircuit sau unghiul de defazaj al
curentului de scurtcircuit = 90 la generator;
Ta - constanta de timp (scade pe msura deprtrii de surs)[6],
nlocuind relaiile (2) i (3) n (1) i avnd n vedere cazul cel mai
defavorabil (producerea scurtcircuitului la trecerea prin zero a
tensiunii, = 0) i k = 90, valoarea curentului de scurtcircuit se
determin cu relaia[6]:
(4)
Fig. 4. Variaia coeficientului de oc.
Valoarea instantanee maxim a curentului de scurtcircuit numit i
curent de oc, apare aproximativ n prima semiperioad (t = T/2 = 0,01
s pentru f = 50 Hz) i se calculeaz cu relaia[6]:
(5)
unde
ksoc = 1 + = [1...2] este coeficientul de oc (fig. 4).
n calculele practice se folosesc valorile koc = 1,2 (1,3) n
reelele de joas tensiune, unde rezistena LEC devine preponderent i
koc = 1,8 n reelele de nalt tensiune, unde valoarea reactanei
depete valoarea rezistenei.
Puterea de scurtcircuit (mrime fictiv) se calculeaz cu
relaia[6];
(6)
n care:
Unk este tensiunea nominal a punctului de scurtcircuit
(anterioar defectului);
Ik (t) - valoarea curentului de scurtcircuit n momentul
deconectrii tronsonului pe care s-a produs scurtcircuitul.
Dac regimul tranzitoriu lipsete, atunci Ik(t) = Ik.4.2.Condiiile
de calcul al curentului de scurtcircuit[6]Curentul Ik este valoarea
efectiv stabilizat a curentului simetric care se menine prin locul
de defect dup perioada tranzitorie. Valoarea lui depinde de
impedana reelei i de sistemul de reglaj al generatoarelor i
transformatoarelor. Se utilizeaz pentru verificarea stabilitii
termice a aparatelor, cilor de curent primare i a prizelor de pmnt.
Calculele se vor efectua pentru regimul maxim". Pentru verificarea
condiiilor de siguran a proteciei prin relee i a condiiilor pe care
le impune prezena consumatorilor caracterizai prin ocuri de putere
activ i reactiv se va considera regimul minim" de scurtcircuit.
Regimul maxim presupune toate sursele (generatoarele), liniile,
transformatoarele n funciune i de regul cuplele longitudinale
nchise. Se va considera numrul maxim previzibil de transformatoare
care funcioneaz cu neutrul legat la pmnt. Pentru calculul lui se va
considera i aportul motoarelor electrice.
Regimul minim presupune un numr minim necesar de surse, linii,
transformatoare n funcionare, iar cuplele longitudinale de regul
deschise.
Deoarece limitele de variaie a-parametrilor ce caracterizeaz
stabilitatea la scurtcircuit a diferitelor tipuri de aparate sunt
mari, pentru verificarea acestora nu este necesar o exactitate prea
mare n calcul. De aceea la calculul curenilor de scurtcircuit se
admit ipoteze simplificatoare, din care se enumer:
a) sistemul trifazat se consider perfect simetric;
b) se neglijeaz parametrii transversali (conductana, susceptana)
ai elementelor schemei;c) se pot neglija rezistenele (n cazul
transformatoarelor LE A) sau reactanele (n cazul LEC) dac sunt de
trei ori mai mici dect cellalt parametru;
d) scurtcircuitul se consider metalic (fr arc electric) i se
produce la bornele aparatului;
e) nu se ine seama ele pendulrile generatoarelor i nu se iau n
consideraie situaiile n care se fac manevre pentru perioade scurte
de timp; ploturile transformatoarelor se consider n poziie
real;
f) sursele de putere mare sau cele de putere mic aflate la
distan mare fa de punctul de scurtcircuit se introduc n schem ca
surse de putere infinit; de exemplu, la calculul curenilor de
scurtcircuit pe partea de joas tensiune (0,4 kV) a
transformatoarelor de for din posturile de transformare se poate
neglija impedana din primar raportat la secundar;
g) n regim permanent anterior defectului se neglijeaz
circulaiile de putere, ceea ce este echivalent cu neglijarea
sarcinilor.4.3.Elemente pentru calculul curenilor de
scurtcircuit[6]n vederea calculrii curenilor de scurtcircuit este
necesar s se cunoasc structura reelei pn la punctul de defect,
mrimile caracteristice elementelor reelei i nivelele de tensiune
ale acestor elemente. Pentru calcule se ntocmete schema electric
monofilar de principiu (fig. 5 a) a reelei care reprezint legtura
ntre elementele ce influeneaz esenial valoarea curenilor de
scurtcircuit: surse, generatoare, transformatoare,
autotransformatoare, bobine de reactan, linii electrice aeriene
(LEA) i n cablu (LEC), consumatori.
Semnificaia simbolurilor din schem este urmtoarea[6]:
S sistem;
T transformator;
L - linie de alimentare;
R, X, - rezistenele i reactanele corespunztoare elementelor
sistemului;
- tensiunea sursei echivalente
Fig. 5. Schema electrica de principiu (a) i simplificata (b)
pentru calculul curenilor de scurtcircuitCunoscnd mrimile
caracteristice, se calculeaz parametrii elementelor reelei:
impedana (Z) sau doar reactana (X) sau rezistena (R), n uniti
absolute () sau n uniti relative.
Valoarea relativ (raportat) a unei mrimi fizice reprezint
raportul dintre aceasta i o alt mrime fizic de aceeai natur, aleas
ca mrime de baz. n calcule se face raportarea la impedana de baz
(Xb) calcular ca mrime derivat pentru un sistem desemnat printr-o
putere de baz (Sb) i o tensiune de baz (Ub) i rezult[6]:
(7)Mrimile raportate (la mrimi de baz) vor fi[6]:
(8)
n practic se aleg[6]:
- Sb = 100 MVA, dac Ss 1 500 MVA (puterea disponibil de la
sistem n caz de scurtcircuit ntr-un punct al sistemului);
- Sb = 1000 MVA, dac Ss > 1500 MVA.
Ub se alege egal cu valoarea medie a tensiunii punctului pentru
care se calculeaz curenii de scurtcircuit.
Dac se lucreaz n uniti relative toate impedanele se vor raporta
la aceeai putere de baz i la aceeai tensiune de baz.
Dac curenii de scurtcircuit se calculeaz la mai multe nivele de
tensiune, de fiecare dat se va alege ca tensiune de baz, tensiunea
medie a nivelului (treptei) la care are loc scurtcircuitul. n felul
acesta valorile relative ale impedanelor rmn aceleai.
Cnd se lucreaz n uniti absolute n schemele care conin mai multe
nivele (trepte) de tensiune, legate ntre ele prin transformatoare,
toate impedanele vor fi raportate la aceeai tensiune (cea a
punctului n care are loc scurtcircuitul, nainte de apariia
acestuia)[6]:
(9)
unde: Zl este impedana elementului de reea care funcioneaz la
tensiunea Uni; Unk - tensiunea nominal a punctului K, nainte de
apariia scurtcircuitului. Relaiile pentru calculul impedanelor n
uniti absolute i n uniti relative, pentru elementele de circuit ale
unei reele, sunt prezentate n tabelul 1.
Dup ce s-au calculat impedanele elementelor componente din
schema de principiu, se ntocmesc schemele echivalente pentru
fiecare succesiune (figura 6): direct (a), invers (b) i homopolar.
Tabelul 4.3Relaiile pentru calculul impedanelor elementelor de reea
n uniti absolute () i relative[6]Elementul de reeaRelaiile de
calcul
12
n reele de, i mai mari de 1 kV
Generatoare, compensatoa-re i motoare sincrone - reactana
longitudinal procentual
Motoare asincrone - curentul absolut la pornire
TransformatoareX = (uk%/100) uk% - tensiunea procentual de
scurtcircuit
LEA i LECZ = (r + jX)l; l - lungimea liniei
Bobine de reactanX = (%/100)(Un/ln); - reactan relativ
Reeaua de alimentate (pn n punctul K de scurtcircuit) Se
utilizeaz cnd nu se cunosc alte date, caz obinuit la consumatori.
Cnd nu se cunoate nici se ia deci Xk = 0.
SarcinaZ =
n reelele sub 1 kV
Reea
Transformator (Pk pierderile n scurtcircuit, n %)
- conexiuni Y;
- conexiuni YZ sau Z
Bobin de reactan
Cablu
Linie aerian
Bare
Motor asincron
Calculul n uniti relative:
Generatoare, compensatoa-re, motoare sincrone n care la
generatoare i la Trafo
Motoare asincrone
LEA i LEC - reactana total a liniei, [];
Umed tens.medie a treptei la care se conecteaz linia
Sarcina
Reeaua de alimentare
Bobina de reactan n care este tabelat i se exprim, ea n cazul
transformatoarelor, n procente
Fig. 6[6]. Schemele echivalenle pentru calculul Ik,
corespunztoare schemei de principiu din fig. 2: a) schema de calcul
pentru scurtcircuitul trifazat pe bara C; b) schema de calcul
pentru scurtcircuitul bifazat pe bara C; c) schema de calcul pentru
scurtcircuit bifazat cu punere la pmnt pe bara C; d) schema de
calcul pentru scurtcircuit monofazat pe bara CAa cum rezult din
figur, la locul scurtcircuitului este necesar prezena unui
generator echivalent a crui tensiune conine un factor de tensiune c
care are valori diferite (tabelul 2) n funcie de tensiunea nominal
a reelei i de regimul de calcul (maxim sau minim) al curenilor de
scurtcircuit.
Tabelul 4.4Valorile factorului de tensiune[6]Tensiunea
nominal
(Un)factorul de tensiune c pentru calculul Ik
Regim maximRegim minim
100 - 1000 V1,050,95
1 - 20 kV1,01
20 - 220 kV1,11
400 kV1,01
Deci creterea de tensiune nu trebuie s depeasc n medie 5% ...
10%. Impedanele de scurtcircuit
Pentru calculul curenilor de scurtcircuit este necesar reducerea
schemei electrice a reelei la o impedan echivalent n raport cu
punctul de scurtcircuit (locul de defect), impedan de scurtcircuit.
Impedan echivalent de scurtcircuit se calculeaz pentru fiecare
schem de succesiune direct, invers i homopolar.
Valoarea impedanei echivalente de scurtcircuit se obine prin
transfigurarea schemelor electrice echivalente de secven folosind
relaiile din tabelul 3.
Tabelul 3Transfigurarea schemelor[6]SchemaSchema simplificat sau
transformatFormula de tranziie
4.4.Metoda unitilor relative[6]Se folosete frecvent n calcule de
proiectare, dnd rezultatelor un caracter intuitiv. Se aplic n
special n reelele de nalt tensiune, la scurtcircuite apropiate
pentru care generatoarele (sistemul) nu mai pot fi considerate
surse ideale de tensiune.
Parametrii elementelor schemei se calculeaz n uniti relative
(tabelul 1).
Pe baza schemei de principiu se ntocmete schema echivalent cu
impedanele raportate ale elementelor reelei.
Folosind metodele de transfigurare prezentate (tabelul 3) se
determin impedana echivalent n raport cu punctul de scurtcircuit Se
compar cu iar dac rezistena se neglijeaz, iar n calcule se va lua n
considerare numai reactana echivalent raportat.
Se calculeaz apoi reactana teoretic sau de calcul, cu
relaia[6]:
(10)n care: este suma puterilor generatoarelor care debiteaz n
sistemul pentru care s-a calculat reactana echivalent.
n funcie de valoarea reactanei teoretice, calculul curenilor de
scurtcircuit se efectueaz n mod diferit.
a) Pentru > 3 componenta periodic a curentului de
scurtcircuit este constant n timp, iar regimul tranzitoriu lipsete.
Este cazul relaiilor n care sursa poate fi considerat de putere
infinit i poate fi modelat ca o surs ideal de tensiune.
Valoarea efectiv a componentei periodice se determin cu
relaia[6]:
(11)n care
(12)iar
(13)
Se poate utiliza relaia:
(14)
n care
b) Pentru < 3, scurtcircuitul se consider apropiat i prezint
regim tranzitoriu. n acest caz trebuie luat n considerare
comportarea generatoarelor. Curentul de scurtcircuit este variabil
n timp.
Aceast metod permite calculul curenilor de scurtcircuit cu
ajutorul nomogramelor (fig. 7) pentru turbo i hidrogeneratoare cu
RAT. Nomogramele sau curbele de calcul permit determinarea
curenilor de scurtcircuit raportai la diferite momente de timp (t =
0; 0, 1; 0, 2; s), dup producerea defectului.
Valoarea absolut a curentului de scurtcircuit se calculeaz cu
relaia[6]:
(15)
n care este valoarea relativ (raportat) la momentul t a
curentului de scurtcircuit, determinat din figura 7 n funcie de
Curentul de oc la scurtcircuit se determin cu relaia (5).
Dac scurtcircuitul arc loc pe barele unei staii la care sunt
racordate motoare sincrone i compensatoare sincrone, acestea vor fi
luate n considerare la calculul curenilor de scurtcircuit Ik ca
generatoare. Atunci cnd exist motoare asincrone cu tensiunea mai
mare de 1 kV, aportul lor se va lua n considerare calculul
curentului de oc[6]:
(16)
unde IpM este curentul de pornire al motorului.
Fig. 7. Nomogramele pentru determinarea curenilor de
scurtcircuit n cazul turbogeneratoarelor (a) i hidrogeneratoarelor
(b)4.5.Metoda unitilor absolute[6]Se utilizeaz n special pentru
calculul curenilor de scurtcircuit n reelele electrice de joas
tensiune. Deoarece impedanele generatoarelor i ale reelelor de nalt
tensiune sunt mai mici n raport cu ale transformatoarelor din PT i
ale reelelor de joas tensiune, valoarea eficace a curentului
permanent ele scurt circuit se poate considera constant. n cadrul
acestor reele apar dou tipuri de scurtcircuite. n funcie de poziia
punctului de scurtcircuit n raport cu sursa: scurtcircuit apropiat
care apare la nceputul reelei (ka) i scurtcircuit deprtat care
apare la bornele receptoarelor (kd). Valorile obinute ale curenilor
de scurtcircuit se folosesc la verificarea stabilitii termice i
dinamice a aparatelor de comutaie i protecie (cureni de
scurtcircuit apropiat) i a sensibilitii proteciilor (curenii de
scurtcircuit deprtat). n funcie de tipul scurtcircuitului n reelele
cu neutrul legat direct la pmnt, curenii se calculeaz cu
relaiile[6]:- scurtcircuit trifazat,
(17)
- scurtcircuit bifazat,
(18)
- scurtcircuit monofazat,
(19)
n care:
este impedana unei faze a reelei de la surs (transformator) pan
la punctul de scurtcircuit;Z0 - impedana echivalent de succesiune
homopolar (n unele cazuri se poate considera egal cu impedana
prizei de pmnt i a conductorului de nul).Valoarea curentului de
scurtcircuit rezult n amperi (A).Analiznd relaiile de mai sus se
observ c putem scrie inegalitatea[6]:
(20)Deci valoarea eficace maxim a curentului apare n cazul
scurtcircuitului trifazat apropiat i se utilizeaz pentru
verificarea stabilitii termice i dinamice i a capacitii de rupere.
Pentru verificarea sensibilitii proteciilor se vor utiliza sau dup
caz (n funcie de valoarea minim), calculate n regim minim, pentru
scurtcircuit deprtat.
CAPITOLUL VALEGEREA APARATAJULUI DE COMUTATIE,MASURA SI
PROTECTIE[5]5.1.Consideraii generale. Tipuri de aparate[5]Din
definiia reelei electrice, ansamblu de linii i instalaii electrice
conectate ntre ele, care folosesc la transmiterea energiei
electrice de la producere la consum", rezult c aceasta este format
din elemente care, asigur transmiterea propriu-zis a energiei
electrice - liniile electrice - i puncte de conexiuni un ansamblu
unitar de dispozitive, aparate i echipamente care asigur
exploatarea reelei, n sensul conectrii liniilor electrice, a
surselor i receptorilor, a protejrii acestora i a msurrii mrimilor
ce le caracterizeaz funcionarea n regim normal i de defect".
Respectiv, dac reeaua electric este n primul rnd o cale de
curent, prin care energia este transmis de la surse la receptori,
pentru asigurarea acestei funcii obiective, (asigurarea
parametrilor de calitate), n contextul larg al activitii de
exploatare a unei reele electrice, este necesar i o activitate de
conducere i deservire operativ, care se bazeaz pe posibilitatea de
coordonare, control i observare a acesteia.
Pentru ca o reea electric s poat fi controlat sunt necesare
echipamente electrice cu care s se nchid (conecteze) i s se deschid
(deconecteze) circuite electrice (surse, linii electrice,
receptori), cnd acestea sunt parcurse de cureni normali sau de
defect. Echipamentul electric cu care se asigur aceast activitate
este diferit ca: aparate electrice de conectare i separare.
ns, conectarea i deconectarea unui circuit, respectiv controlul
su, este necesar n regim normal (cnd este expus unor mrimi
electrice ce au valori n limite normale) dar i n regim de defect
(cnd mrimile electrice au valori diferite, respectiv solicitrile
sunt mult mai mari).
Datorit solicitrilor diferite, corespunztoare celor dou regimuri
i aparatele electrice necesare activitii de control, trebuie s aib
caracteristici diferite. Ca urmare, n practica exploatrii unei
reele electrice, aparatele electrice cu care se asigur controlul
acestora n regim normal, sunt diferite ca aparate electrice de
conectare i separare, iar cele cu care se asigur controlul n regim
de defect sunt definite ca aparate de conectare de protecie .
Evident, un aparat de conectare poate asigura att controlul n
regim normal ct i n regim de defect, dac are caracteristicile
electrice corespunztoare.
La rndul su, activitatea de control poate avea scopuri diferite
n funcie de natura elementului reelei electrice la care se refer.
Astfel, controlul unui receptor const n comanda acestuia n scopul
pornirii, opririi, inversrii sensului de rotaie, etc., n
conformitate cu o anumit funcie scop determinat de rolul funcional
al acestuia. Evident, pentru un receptor este necesar i controlul n
scopul protejrii lui.
Activitatea de control a unei linii electrice (latura a reelei)
nu are ca scop o anumit funcie de comand, ci doar punerea i
scoaterea ei de sub tensiune, n scopul asigurrii tensiunii la
consumator.
Din acest motiv, aparatele electrice cu care se asigur controlul
elementelor unei reele electrice, are, de regul, caracteristici
diferite de cele cu care se asigur controlul (comanda)
receptorilor.
n scopul asigurrii activitii de exploatare a unei reele
electrice, respectiv a coordonrii i controlului, aceasta trebuie s
aib i posibilitatea de a fi supravegheat (observat).
Mulimea mrimilor ce trebuie observate (supravegheate) n timpul
activitii de exploatare a unei reele electrice, este format din
valorile mrimilor electrice (n regim normal i de defect), din
poziia aparatelor electrice de conectare, separare i protecie,
precum i din mrimi ce evideniaz cauzele ce au determinat un anumit
eveniment (de ex. aciunea unui aparat de conectare, de
protecie).
Ca urmare, o reea electric trebuie s fie prevzut cu aparate i
instrumente electrice de msur, semnalizare i protecie.
Aparatele electrice de protecie (denumite RELEE), cu care se
asigur observarea unei reele, sunt cele care au rolul de a sesiza,
identifica i localiza un regim de defect i de a transmite aceast
informaie unui aparat capabil s acioneze n scopul protejrii reelei
(sau unui element al acestuia), respectiv unui aparat de conectare
de protecie.
Pe seama celor de mai sus, aparatele electrice de joas tensiune
utilizate n realizarea reelelor electrice, respectiv a punctelor de
conexiuni (nodurilor) i care asigur conducerea i deservirea
operativ a acestora, se clasific astfel:
a) aparate electrice de conectare i separare;
b) aparate electrice pentru comanda motoarelor electrice;
c) aparate electrice de conectare de protecie;
d) aparate electrice de msur;
e) aparate electrice diverse.
5.2.Caracteristicile aparatelor electrice[5]Datorit solicitrilor
electrice, mecanice i de mediu la care este expus un aparat
electric, acesta trebuie s aib caracteristici corespunztoare
locului din reea n care va fi montat.
Pe seama solicitrilor electrice prezentate i a caracteristicilor
mediului ambiant, rezult c un aparat electric este necesar s fie
caracterizat prin urmtoarele trei tipuri de caracteristici:
I. Caracteristici electrice:
a) curentul nominal (In), este valoarea maxim de durat pe care o
poate suporta calea de curent a aparatului electric, respectiv
valoarea curentului ce asigur stabilitatea termic n regim de lung
durat. Aceast valoare este indicat de productor pentru anumite
condiii de mediu;
b) tensiunea nominal (Un) este determinat de nivelul de izolaie
al aparatului, dimensionat s asigure protecia mpotriva atingerilor
indirecte (a carcasei) ;
c) rezistena de izolaie , caracterizeaz calitatea izolaiei i
determin pierderile de energie electric transversale, limiteaz
posibilitile de electrocutare n cazul unei atingeri directe sau
indirecte n reele cu neutrul izolat. Normativele impun ca valoarea
acestei rezistene s fie de cel puin 10 M n stare uscat i de 2 M n
cazul strii umede a izolaiei aparatului;
d) capacitatea de rupere, reprezint valoarea maxim a curentului
pe care l poate ntrerupe aparatul de conectare. Valoarea capacitii
de rupere este cuprins ntre: zero (n cazul aparatelor de conectare
de separare); In n cazul aparatelor de conectare care au rolul de
comand i punere sub tensiune (ntreruptoare cu prghie) i (5 - 40) In
n cazul aparatelor de conectare de protecie;
e) curentul limit termic (Iu ), reprezint valoarea maxim a
curentului pe care o poate suporta aparatul n regim de scurt durat,
un timp tlt, respectiv, care asigur condiia :
(17)
Dac aceste valori nu sunt indicate de productor se consider: Ilt
= 10 In i tlt = 1 sec.
f) curentul limit dinamic (Ilt) este valoarea maxim a curentului
pe care o poate suporta aparatul fr a se deteriora, datorit
solicitrilor electrodinamice produse de curenii ce-1 strbat,
respectiv se impune conform:
(18)
g) rezistena nominal la uzur electric, reprezint capacitatea
pieselor cu care se realizeaz contactele electrice, fig. 7.7.b., de
a rezista aciunii curentului i a arcului electric. Se exprim n
procente din rezistena la uzur mecanic i exprim cte comutaii suport
camera de stingere a aparatului.
II.Caracteristici mecanicea) Rezistena nominal la uzur mecanic,
reprezint numrul de acionri pe care-l suport aparatul, n gol.
Aceasta este o caracteristic a mecanismului de acionare a
aparatului;
b) Durata relativ nominal de conectare, exprim n procente durata
trecerii curentului (t conectat, fig.7.4. ) pe parcursul unui ciclu
(t ciclu, fig.7.4) i este specific, aa cum s-a artat n paragraf
7.2.2.1., aparatelor de conectare cu funcionare ciclic.
III. Caracteristici constructive, caracterizeaz aparatul din
punct de vederea condiiilor de mediu n care poate funciona, a
asigurrii securitii personalului ce l deservete, precum i protecia
sa intrinsec.
Codul utilizat este IP, ca i n cazul tuburilor izolante i de
protecie, urmat de dou sau trei cifre , avnd urmtoarea
semnificaie:
- prima cifr cu valori cuprinse ntre 0 - 6, caracterizeaz:
a) Gradul de protecie mpotriva accesului la prile periculoase
interioare, de exemplu:
0 neprotejat;1 - protejat mpotriva accesului cu dosul palmei;2 -
idem, cu un deget;.
6 - idem, cu o srm.
b) Gradul de protecie mpotriva ptrunderii corpurilor strine,
inclusiv praf, de exemplu: 0 - neprotejat:
1 - protejat mpotriva corpurilor solide cu diametrul mai mare de
50 mm;
2 - idem, cu diametrul mai mare de 12,5 mm;
.
5 - protejat mpotriva prafului;
6 - etan la praf.
- a doua cifr, cu valori ntre 0 - 8, indic gradul de protecie
asigurat, prin carcasare mpotriva efectelor duntoare asupra
aparatului datorate ptrunderii apei, de exemplu:
0 - neprotejat;
1 - protejat mpotriva cderilor verticale ale stropilor de ap;
.
3 - protejat mpotriva apei pulverizate;
.
7 - protejat mpotriva efectelor unei scufundri temporare n
ap;
8 - idem, prelungite n ap.
- a treia cifr, cu valori cuprinse ntre 0 - 5 , caracterizeaz
gradul de protecie mecanic
n cazul asigurrii protejrii prin carcasare pe lng primele dou
cifre, codul poate conine una sau dou litere dintre care prima se
consider adiional ( A,B,C,D), iar a doua suplimentar (H, M, S,
W).
Litera adiional arat gradul de protecie a persoanelor mpotriva
accesului la prile periculoase.
Literele adiionale se utilizeaz numai:
- dac protecia real mpotriva accesului la prile periculoase este
mai ridicat dect cea indicat prin prima cifr caracteristic;
- sau dac este menionat numai protecia mpotriva accesului ia
prile periculoase, prima cifr caracteristic fiind nlocuit printr-un
X.
Exemplu:
- A - protejat mpotriva accesului cu dosul minii;- B - idem, cu
un deget;- C - idem, cu o scul;- D - idem, cu o srm.
n [5] sunt indicate calibrele de acces, considerate n mod
convenional ca pri reprezentative ale corpului uman, sau a
obiectelor inute n mn de ctre o persoan, cu care se verific un
anumit grad de protecie.
Litera suplimentar, permite ca n standardele specifice de produs
s se poat aduga o informaie suplimentar i se amplaseaz dup a doua
cifr caracteristic sau dup litera adiional.
Exemplu:
- H - aparat de nalt tensiune;
- M - ncercare de verificare a proteciei mpotriva efectelor
duntoare datorate ptrunderii apei, efectuat la echipamente care au
pri mobile n micare (de ex. rotorul unei maini electrice);
- S - idem, cu pri mobile staionare (de ex. statorul unei maini
electrice);
- W - echipament conceput s poat fi utilizat n condiii
atmosferice specifice i unde sunt prevzute msuri sau procedee
suplimentare de protecie.
Pentru aparatele care lucreaz n medii cu gaze sau vapori
explozivi s-au stabilit grade speciale de protecie.
Pentru aparatele electrice folosite de publicul larg, din punct
de vedere a modului n care se asigur protecia mpotriva
electrocutrii, exist o clasificare special prezentat n paragraful
12.4.6.2.
Marcarea bornelor.
- Bornele unui aparat electric se marcheaz cu litere i simboluri
pentru a uura efectuarea legturilor.- Bornele aparatului electric
care se leag la sistemul trifazat al sursei de alimentare se
marcheaz cu literele R, S, T, N sau L1, L2, L3 si N- nceputul
nfurrilor unui motor electric, sau bornele aparatului ce se leag la
acestea se marcheaz cu literele A, B, C.
- Sfritul nfurrilor unui motor electric sau bornele aparatului
electric ce urmeaz s se lege la acestea se marcheaz cu literele x,
y, z fig. 13.13.c.- Borna aparatului electric sau a unui receptor,
care se leag la pmnt sau la conductorul de nu! de protecie (PE) se
marcheaz cu simbolurile
5.3.Aparate electrice de conectare i separare[5]Aa cum s-a
artat, aceste aparate au rolul de a conecta i deconecta (controla)
circuite electrice parcurse de cureni cu valori de regim normal,
inclusiv de suprasarcin i au urmtoarele caracteristici specifice
:
- sunt comandate manual, de pe aparat sau de la distan, n sensul
c, acionarea lor este determinat de aciunea voit a unui operator
uman (deoarece nu sunt prevzute cu dispozitive de comand
automat);
- frecvena de manevr este relativ redus.
a) ntreruptoare cu prghie, bi sau tripolare, acoper gama de
cureni nominali (25 1000 A) i se folosesc pentru punerea i
scoaterea de sub tensiune a tablourilor electrice, pentru comanda n
grup a unui numr mare de receptoare de iluminat, precum i pentru
alimentarea unor receptori de for. Capacitatea de rupere egal ca
valoare cu valoarea curentului nominal este asigurat pe seama
vitezei de deplasare a contactului mobil, acionat de energia
acumulata ntr-un resort.
b) ntreruptoare i comutatoare pachet.
Aceste aparate electrice de conectare, au o form special de
realizare, prin suprapunerea pe un ax (care le i acioneaz) a unor
elemente identice. Contactele electrice fixe sunt amplasate pe un
disc izolator din bachelit, iar cele mobile, din bronz fosforos,
sunt solidare cu axul central. ntre maneta de acionare i axul
central se monteaz un dispozitiv de sacadare cu resort care asigur
i capacitatea de rupere nominal.
Prin realizarea unor legturi exterioare, ntre contactele
diferitelor pachete se poate obine un comutator pachet, respectiv
un ntreruptor cu o funcie mai complex (de ex. comutatorul stea -
triunghi manual).
c) ntreruptoare i comutatoare cu came.
Constructiv, sunt similare cu cele pachet, ns axul central
acioneaz o cam, care n funcie de geometria contorului realizeaz o
anumit succesiune de conectare a contactelor. Au tensiunea nominal
de 220/380 V, o gam de cureni nominali de (16 200 A) i se folosesc
n special pentru comanda receptorilor electrici. Capacitatea de
rupere egal cu valoarea curentului nominal se asigur tot pe seama
vitezei de deplasare a contactului mobil.
d) Separatoare electrice tripolare, sunt singurele aparate
electrice care au rol numai de separare electric, nu au capacitate
de rupere, ntruct deplasarea contactului mobil se face cu viteza de
manevrare a operatorului.
Se construiesc pentru cureni nominali de (200 1000 A) i se
monteaz numai n poziie vertical, astfel nct s se evite nchiderea
accidental a contactelor.
5.4.Aparate electrice pentru comanda motoarelor electrice
Comanda unui motor electric necesit dou sau mai multe din
urmtoarele operaii: pornirea, limitarea curentului de pornire,
reglarea vitezei, inversarea sensului de rotaie, oprirea.
Un motor electric este alimentat de la un tablou electric
secundar (TS), fig.5.1., printr-un circuit electric. n TS,
circuitul electric poate avea numai aparate de protecie, dac
legtura este fix (nedebroabil), sau/i o priz cu fi n caz contrar.
Realizarea unei anumite funcii de comand, pentru utilajul antrenat
de motorul electric, se asigur cu aparate electrice pentru comand
(AEC) montate pe utilaj direct accesibile celui ce exploateaz
respectivul utilaj.
Datorit complexitii utilajului, de regul ,acesta nu conine numai
motorul electric (sau motoarele electrice), ci i ali receptori
electrici i, ca urmare, pe utilaj se realizeaz un tablou electric
aferent acestuia (TU) i care conine i aparate electrice necesare
funciei de comand i care sunt prevzute de cei care l concep,
proiecteaz i execut.
Fig.5.1. Alimentarea unui motor electric de la un tablou
electric secundar (TS)Din punct de vedere a RED de la care un motor
electric este alimentat se impune, eventuala limitare a curentului
de pornire, n cazul n care, n urma verificrii, pierderile de
tensiune pe aceasta nu se ncadreaz n limitele admisibile, respectiv
cnd nu se asigur tensiunea minim la bornele altor motoare aflate n
sarcin(fig.5.1), datorit cderii mari de tensiune determinate, pe
reeaua electric de alimentare, de ctre curentul de pornire al
respectivului motor, cumulat i cu cderea de tensiune determinat de
curenii de sarcin ai motoarelor aflate n funciune (mai mare de 12
%).ntr-o asemenea situaie, dac creterea seciunii reelei nu este
avantajoas economie, atunci se reduc cderile de tensiune prin
reducerea curentului de pornire al respectivului motor electric
(MP1 i MP2).
5.5.Aparate electrice de conectare de protecie
Aparatul electric de conectare de protecie are rolul de a
deconecta un circuit sau coloan electric cnd acestea sunt parcurse
de un curent de suprasarcin sau de defect care ar depi limita
stabilitii termice sau electrodinamice a elementului de reea aflat
n aval de locul su de montare i n amonte de un eventual alt aparat
de conectare de protecie, fig.5.2.
Fig.5.2. Schema electric de alimentare a elementului de reea
aflat n aval de locul su de montare i n amonte de un eventual alt
aparat de conectare de protecie
Aparatele electrice de conectare de protecie utilizate n reelele
electrice dc joas tensiune sunt:
- siguranele fuzibile ;
- ntreruptoarele automate.Siguranele fuzibile, reprezint un
punct slab creat n mod intenionat, care asigur protecia mpotriva
suprasolicitrilor termice prin autodistrugerea lor, prin fuziune
termic. Elementul care se autodistruge termic este fuzibilul, care
reprezint calea de curent a siguranei i se caracterizeaz printr-un
anumit curent nominal. Prin introducerea fuzibilului ntr-un
port-fuzibil (patron , fig.5.3), respectiv o camer de rupere a
arcului electric, se asigur o anumit capacitate de rupere.
Fig. Schema electric de prezentare a modului de introducerea
fuzibilului ntr-un port-fuzibil
Pentru siguranele fuzibile se definete curentul limit (I1) a
crui valoare este:
I1 = (1,3 1,6) Inf
(5.1 )i pe care fuzibilul trebuie s-1 suporte cel puin o or.
Capacitatea de rupere a siguranei fuzibile depinde de
performanele camerei de stingere (patron) respectiv de natura
materialului de umplutur, n condiiile n. care arcul electric se
iniiaz n centrul de greutate al patronului. Pentru asigurarea
acestei condiii se impune stabilirea punctului, de iniiere a
arcului electric astfel:
- n cazul fuzibilelor cu diametre mici, se depun pe acesta, n
centrul de greutate al patronului o pastil de aliaj eutectic, care
n stare cald se topete i devine agresiv pentru materialul din care
este realizat fuzibilul, reducndu-i astfel seciunea, fig.5.4;
- n cazul fuzibilelor cu seciune mai mare, se realizeaz o
seciune variabil, respectiv mai mic n punctul n care se dorete
iniierea arcului.
O problem specific comutaiei circuitelor electrice care au
sarcini inductive o reprezint limitarea supratensiunilor de
comutaie, care sunt cu att mai mari cu ct variaiile de curent sunt
mai mari i mai rapide (Ldi/dt).
Ca urmare, n cazul deconectrii sarcinilor inductive cu
siguranele fuzibile, se pune problema vitezei cu care se ntrerupe a
curentul electric. Aceasta depinde de caracteristicile materialului
de umplutur din camera de stingere a arcului (patron), fig.5.4.
n cazul unui material de umplutur greu fuzibil, acesta nu se
topete odat cu fuzibilul, iar vaporii metalici ai arcului electric
se mprtie printre granulele materialului de umplutur i se rcesc,
determinnd stingerea rapid a arcului electric.
Dac materialul de umplutur este uor fuzibil, acesta se topete
odat cu fuzibilul, stare n care devine bun conductor de
electricitate, asigurnd trecerea curentului i, ca urmare, stingerea
arcului electric. Prin stingerea arcului electric, dispare sursa de
cldur, materialul se rcete redobndindu-i calitile electroizolante i
ca urmare ntrerupe lent curentul din circuit i reduce substanial
supratensiunile.
Pentru reducerea supratensiunilor, unele sigurane fuzibile
folosesc dou fire fuzibile n paralel, unui cu o rezisten electric
de 30 de ori mai mare dect fuzibilul normal, ceea ce determin
ntreruperea curentului n dou trepte.
Evident, n urma acionrii unei sigurane fuzibile, se impune
nlocuirea elementului su fuzibil, mpreun cu patronul. Topirea
elementului fuzibil este indicat cu un semnalizator, ce se poate
ndeprta cnd fuzibilul este topit.
ntreruptorul automat reprezint aparatul de conectare de protecie
propriu-zis, deoarece asigur protecia la suprasolicitri termice sau
electrodinamice prin deconectarea circuitului, cu un aparat de
conectare cu capacitate de rupere corespunztoare, iar reconectarea
se poate face practic imediat i de mai multe ori.
Fig.5.4. . Caracteristicile materialului de umplutur din camera
de stingere a arcului (patron)Pentru ca aparatul de conectare cu
capacitate de rupere adecvat s se deschid automat, trebuie s
primeasc o comand de la un aparat electric de protecie, (RELEU)
care are rolul de a sesiza, identifica i localiza un regim de
defect i de a transmite comanda aparatului de conectare.
Aparatele electrice de protecie (RELEELE) cu care sunt echipate
ntreruptoarele automate de joas tensiune sunt: - releele termice
(RT );
- releele electromagnetice ( REM);- releele de minim tensiune
(RU).
Aparatul de conectare al unui ntreruptor automat (IA) este
astfel realizat nct rmn stabil pe ambele poziii (nchis/deschis)
prin zvorre mecanic.
Comanda de nchidere sau deschidere se, transmite asupra
mecanismului de zvorre (MZ) al dispozitivului de acionare. Energia
necesar acionrii contactului mobil (cu o foarte mare vitez de
deplasare) se nmagazineaz ntr-un set de resoarte care sunt armate
manual sau cu un motor electric (M).
Schema electric de principiu a unui ntreruptor automat, n
varianta cea mai complex, este prezentat n fig.5.4 n care cu AC s-a
marcat aparatul de conectare, cu linie ntrerupt aciunea mecanic a T
, RU i REM asupra mecanismului de zvorre, cu DA dispozitivul de
acionare, iar cu ED i Ei, electromagneii cu care se asigur comanda
de la distan a IA, cu ajutorul unor butoane de comand ( BD,
Bi).
Comanda manual, de pe ntreruptorul automat a aparatului de
conectare (AC), este posibil prin intermediul cte unui buton care
acioneaz direct asupra Mz.
Caracteristica de acionare a unui ntreruptor automat rezult din
suprapunerea caracteristicii releului termic cu cea a releului
electromagnetic.Releul termic (RT) are o caracteristic de acionare
dependent de curent (similar cu cea a unei sigurane fuzibile), iar
REM are o caracteristic de acionare independent, respectiv acioneaz
dac:
I > Ip REM
(5.2)
unde Ip REM este valoarea la care a fost reglat s i atrag
armtura mobil.
n domeniul de acionare al REM, RT nu acioneaz deoarece are un
timp de acionare mai mare dect cel al REM.ntreruptoarele automate
pot avea sau nu releu de minim tensiune astfel: - cele destinate
protejrii motoarelor electrice au RU, pentru a asigura evitarea
autopornirii; - cele destinate protejrii coloanelor electrice i n
special RED nu au RU, sau este blocat, deoarece nu trebuie s se
ntrerup calea de alimentare cu energie, la dispariia tensiunii i
eventuala ei reapariie, din motive ce nu sunt proprii elementului
protejat, ntreruptoarele automate se produc ntr-o gam larg de
variante care acoper n primul rnd gama de cureni nominali de la
(6-4000 ) A, precum i diferite echipri cu relee i dispozitive de
acionare.
Fig. 5.4.Schema electric de conectare a releelor termice
Fig. 5.5. Caracteristica de funcionare a releelor termiceReleele
termice cu care se echipeaz un IA are urmtoarele
caracteristici:
- curent de serviciu, valoare ce parcurge elementul bimetal n
regim normal de funcionare ;
- curent de reglaj (Ir) care ine seama de suprasarcinile din
circuit i asigur urmtoarele cerine:
- la o valoare de 1,05 Ir a curentului de sarcin nu trebuie s
acioneze timp de dou ore, pornit din starea iniial rece;
- la o valoare de 1,2 Ir, acionarea se produce dup 2 ore pornind
din starea iniial rece;- la o valoare de 1,6 Ir acionarea se
produce dup cel mult 2 minute, pornind din starea cald; - la o
valoare de 6 Ir (specific pornirii motoarelor electrice) acionarea
se produce dup (2 5 ) secunde.
ntreruptoarele automate cele mai des utilizate sunt:
- ntreruptoare automate USOL (ISOL) care acoper gama de cureni
(100 - 800) A;
- ntreruptoare automate OROMAX pentru (500 - 4000) A i care au o
mare capacitate de rupere, fiind utilizate pentru protecia
liniilor, transformatoarelor i a generatoarelor
electrice.Contactoare cu relee
Prin asocierea unui contactor electromagnetic cu relee termice
sau electromagnetice, se obine un aparat de conectare de protecie,
dar care asigur doar parial caracteristicile unui ntreruptor
automat. n primul rnd, contactorul cu relee nu este un aparat de
conectare bistabil, aparatele de protecie acionnd asupra aparatului
de conectare la nivelul schemei de comand, fig.5.6. n al doilea
rnd, contactorul electromagnetic fiind conceput pentru comanda unor
receptoare, nu are capacitatea de rupere necesar ntreruperii unor
cureni de scurtcircuit. Din acest motiv, pentru a asigura cerinele
unei IA, se asociaz contactorul electromagnetic echipat numai cu
relee termice cu o siguran fuzibil tip MPR, fig.5.7 a, contactorul
cu relee asigurnd conectrile de regim normal i de suprasarcin, n
domeniul de acionare al RT, fig.5.7 b, iar sigurana fuzibil cu mare
capacitate de rupere asigur ruperea curenilor de scurtcircuit.
Fig. 5.6. Schema electric de comand a aparatelor de protecie
acionnd asupra aparatului de conectare5.6.Aparate electrice de
msurCunoaterea de ctre personalul de conducere i deservire
operativ, precum i de ctre consumatorii de energie electric a
valorilor mrimilor electrice ce caracterizeaz regimul normal sau de
defect al unei reele electrice este absolut necesar.
Mrimile de baz necesare n conducerea operativ i controlul
sarcinii sunt:
- tensiunea electric n anumite puncte ale reelei;
- curentul electric ce strbate anumite elemente ale reelei.
Prin interpretarea i combinarea acestor mrimi se obin valori ale
altor mrimi (puteri, impedane, defazaje etc.).Determinarea
(msurarea) nemijlocit a acestor mrimi se asigur cu instrumente sau
echipamente de msurare. Pe seama principiului de funcionare, a
cerinelor ergonomice i de design al camerelor de comand aceste
instrumente i echipamente de msur sunt parcurse de cureni cu
valoare limitat sau sunt expuse la tensiuni cu valoare redus i cu
dimensiuni relativ mici.
De regul, mrimile electrice de msurat (U, I) nu sunt accesibile
n camerele de comand, sau au valori mari, ce nu pot fi direct
accesibile unui instrument de msur.Ca urmare, este necesar ca ntre
instrumentele electrice de msur amplasate n puncte sau camere de
comand i mrimile electrice de msurat cu valori mari i existente n
reelele electrice ( interioare sau exterioare ) este necesar s se
introduc aparate electrice de msura. Acestea au roiul de a modifica
valorile reale ale mrimilor electrice, neaccesibile direct
instrumentelor electrice de msur i nici supravegherii directe (la
faa locului) la valori direct msurabile i accesibile n puncte i
camere de comand.
Fig.5.7. Schema contactorului electromagnetic echipat numai cu
relee termice cu o siguran fuzibil tip MPRCa urmare, se impune o
condiie axiomatic pentru un aparat electric de msur, care n. sens
figurativ ar nsemna, s existe, dar s se comporte ca i cum nu ar fi,
iar n sens tehnic, s nu introduc erori".
Aparatele electrice cu care se pot modifica valorile mrimilor
electrice, tensiune i curent, aa cum este cunoscut, sunt
transformatoarele electrice .
ns, transformatorul electric de for , fig.5.8, transform
valorile componentelor puterii, de la U1, I1, n primar, la U2, I2,
n secundar, cu condiia conservrii puterii tranzitate S.
S = U1I1 =U2I2
(5.3)
Se poate considera c tensiunea U1, cu valori mari, poate fi
msurat prin intermediul tensiunii
U2 = U1I1/I2 = U1/k
(5.4)
unde k este raportul de transformare, ns, datorit cderilor mari
de tensiune ntre U1 i U2, aceast egalitate aproximativ nu este
acceptat n domeniul msurrii unor mrimi electrice. Pentru a msura
curentul electric, care n distribuia la tensiune constant este
specific fiecrui element ai unei reele sau receptor electric,
msurarea lui I2 prin intermediul lui I1 este cu att mai puin
posibil.
Ca urmare, a fost necesar s se conceap transformatoare electrice
cu care s se reduc valorile mrimilor electrice, tensiune i curent,
la valori direct accesibile instrumentelor de msur, reducere
afectat, ns, de erori n limitele acceptate n domeniul msurtorilor
electrice, respectiv, acestea s aib clase de precizie similare cu
ale instrumentelor de msur.
Fig. 5.8.Schema electric a transformatorului electric de for
Transformatorul de msur de tensiune
Acest transformator, n principiu, este similar cu un
transformator de for, fiind expus, n primar, la tensiunea reelei,
ns n secundar nu are ea sarcin receptori propriu-zii, ci
instrumente de msur a tensiunii (numite tip voltmetru).
Pe seama schemei electrice echivalente tip cuadripol (T),
fig.5.9, i a cerinelor de calitate privind valoarea tensiunilor
U2V1, U2V2, n raport ou tensiunile de care sunt determinate (U1,
U2) rezult:
U2V = U1 (Z1TT(I1TT + ITT) + z2TT I2TT)
(5.5)Pentru ca U2V s reproduc ct mai exact valoarea tensiunii
U1, este necesar ca:Z1TT(I1TT + ITT) + z2TT I2TT = 0
(5.6)
ceea ce impune ca: - I2TT s aib valon ct mai mici, respectiv
impedanele de intrare ale instrumentelor de msur s fie ct mai mari
avnd n vedere c acestea se conecteaz n paralel;
- ITT s aib valori ct mai mici, deci zTT s fie ct mai mare;
- z1TT, z2TT - s aib valori ct mai mici.
Din aceste condiii rezult c asigurarea unei anumite clase de
precizie pentru un transformator de msur de tensiune (TT), depinde
de doi factori:
- caracteristicile proprii ale TT, (z1TT, z2TT foarte mici i zTT
foarte mari); - caracteristicile instrumentelor electrice de msur
conectate n secundar, respectiv, valoarea echivalent a impedanei de
sarcin zSTT . Practic STT, va funciona la o anumit clas de
precizie, n funcie de valoarea impedanei de sarcin, impunndu-se
condiia:
Fig.5.8. Schema electric echivalent de tip cuadripol (T)
0,25 zCP < zstt < zCP
(5.7)
unde zCP este impedana corespunztoare unei anumite clase de
precizie.
Particulariti n exploatarea TT
Fiind un transformator electric special, respectiv cu o putere
nominal foarte mic (de ordinul VA), sunt necesare unele restricii n
exploatarea acestuia :
- meninerea unui regim de ncrcare care s tind ctre funcionarea n
gol, pentru a asigura, pe de o parte funcionarea ntr-o anumit clas
de precizie, iar pe de alt parte, evitarea distrugerii datorit
suprasolicitrilor termice;- evitarea producerii unui scurtcircuit n
secundar, care ar echivala practic cu distrugerea instantanee a
acestuia.
Valoarea tensiunii din secundarul transformatoarelor de msur de
tensiune este de 100 V, indiferent de valoarea tensiunii nominale
din primar, ceea ce permite utilizarea unei game restrnse de
instrumente de msur. Evident, n funcie de raportul de transformare
al TT, scala instrumentului de msur se marcheaz corespunztor.
Transformatorul de msur de curent
Acest transformator, trebuie s asigure modificarea (reducerea)
valorii unui curent (din primarul su) la valori direct accesibile
instrumentelor de msur n urmtoarele condiii:
- valoarea curentului din primarul su (I1), fig.5.7. nu este
determinat de valoarea curentului din secundarul su (I2TC);
- valoarea curentului din secundar, (I2TC), nu trebuie s depind
de valoarea impedanei instrumentelor de msur conectate n serie
(pentru a fi parcurse de aceeai valoare a curentului);- impedana
echivalent a transformatorului de msur de tensiune (TC), montat n
serie pe un element al reelei electrice trebuie s fie practic nul
pentru a nu modifica valoarea curentului pe care trebuie s-1
transforme n scopul msurrii acestuia ;
- primarul TC, nu este conectat la una din tensiunile reelei
electrice, respectiv, fiind conectat n serie, pe el rezult o cdere
de tensiune Utc = zTCI1.- fiind un transformator cobortor de
curent, rezult c este simultan i ridictor de tensiune, valabil
pentru orice tip de transformator.
Pe seama acestor condiii i a schemei echivalente (cuadripol T),
fig.5.8, rezult c parametrii echivaleni ai unui TC trebuie s
ndeplineasc la rndul lor, anumite condiii. n valori raportate la
primarul TC:
I1 = I2TC + ITC = ct
(5.8)ns cu meniunea c indiferent de valorile lui I2TC, I1 are
aceeai valoare determinat de zsarc (fig.5.8.), i ca urmare, dac TC
este n gol:
I1 = ITC
(5.9)
dar nu n sensul cunoscut la celelalte transformatoare, respectiv
I1 va avea o valoare mic, egal cu ITC, ci n sensul c tot curentul
I1, cu valori determinate de zsarcin, fig.5.8, devine curent de
magnetizare, ceea ce determin o suprasaturare magnetic a
circuitului magnetic, al TC, echivalent cu distrugerea acestuia.
Din acest motiv, n exploatarea TC trebuie exclus rmnerea n gol a
secundarului acestuia . Din egalitatea:
zTCI1 = ITCzTC = I2TC(z2TC + zSTC)
(5.10)
rezult:
I2 = I1
(5.11)
Deci pentru ca I2 = I1 este necesar ca:
Z2TC + ZSTC = 0
(5.12)
ITC = 0 zTC
(5.13)
Fig. 5.9.Schema electric echivalent n ,,T,,Din expresia
impedanei echivalente a TC:
(5.14)rezult i pentru
(5.15)
Deci pe lng parametrii de calitate ai transformatorului de msur
de curent , pentru o transformare ct mai exact a curentului din
primar, este necesar ca instrumentele de msur montate n serie, n
secundarul unui TC s aib impedane de intrare ct mai mici (s fie tip
amper).
Ca urmare, i n cazul TC, fiecrei clase de precizie i este
specific o anumit impedana (ZCP), respectiv condiia pentru
ncadrarea n respectiva clas de precizie.
Particulariti n exploatare
- aa cum s-a demonstrat, este exclus rmnerea n gol a
secundarului unui TC; aceast eventualitate este cu mult mai posibil
n cazul TC, dect, de exemplu, n cazul TT, deoarece n secundarul TC,
distribuia fiind n serie, nlocuirea unui instrument echivaleaz cu
ntreruperea circuitului.
Pentru a se evita aceast eventualitate, TC de interior (uor
accesibile) sunt prevzute cu posibilitatea scurtcircuitrii
secundarului, nainte de a se interveni n circuitul alimentat de
acesta.Deoarece, Zstc = 0, regimul de scurtcircuit al unui TC, nu
determin o suprasolicitare termic semnificativ a acestuia.
n cazul TC, montate n exterior sau n locuri greu accesibile se
recurge la blocuri de ncercare Bi, care permit scurtcircuitarea
secundarului, cnd se intervine la instrumentele de msur.
- corelarea permanent a clasei de precizie a instrumentelor de
msur cu clasa de precizie a TC , care depinde de valoarea impedanei
sale de sarcin.
- la rmnerea n gol a secundarului TC, la bornele acestuia se
regsete tensiunea, fig.5.10,:
(5.11)
care poate avea valori de ordinul zecilor de voli, devenind
periculoas, (n condiiile n care, n regim normal este practic nul,
ceea ce permite intervenia direct i fr riscuri a personalului de
ntreinere).
Fig.5.10Aceast tensiune este cu att mai mare cu ct curentul
nominal al secundarului este mai mic (raport de transformare mai
mare ).
- curentul nominal al secundarului transformatoarelor de msur de
curent este de regul 5A; n cazul unor circuite mai lungi n secundar
se aleg TC cu IA, dar care au dezavantajul menionat mai sus.
Aparate electrice pentru control i observareAa cum s-a subliniat
n scopul asigurrii exploatrii unei reele electrice, considerat ca
element primar, sunt necesare activiti de control i observare a
acesteia. Aceste activiti se realizeaz att cu aparate electrice
montate direct n circuitele primare, ct i cu o serie de scheme
electrice de control, semnalizare, automatizare, msur, denumite ca
secundare, n sensul c nu fac parte din reeaua electric primar, dar
asigur buna exploatare a acesteia.
n cadrul acestui paragraf se prezint aparatele electrice cu care
se realizeaz aceste scheme electrice secundare.
Din punct de vedere a rolului funcional, aceste aparate
electrice se pot grapa astfel:
a) - aparate electrice de control, care permit darea unei
comenzi, manuale sau automat care, urmrind valoarea unei anumite
mrimi, transmit o comand la depirea unei valori de prag de ctre
aceasta;
b) - aparate electrice de execuie, care realizeaz legtura ntre o
schem secundar expus la cureni de valori mici, i un circuit de
execuie (acionarea unui aparat electric de conectare sau protecie).
n unele situaii au caracter de servomecanisme;
c) - aparate electrice de amplificare, care permit multiplicarea
unei informaii (poziia unui aparat electric) sau a unei
comenzi;
d) - aparate electrice de semnalizare i avertizare;
e) - instrumente electrice de msur.a) Aparate electrice de
control- butoane de comand se folosesc pentru comanda manual a unor
aparate electrice de conectare. Reprezentativ este butonul dublu de
pornit (P), oprit (O) adecvat comenzii contactoarelor
electromagnetice, care sunt fr reinere, respectiv comanda este
scurt, egal cu durata meninerii n poziia apsat. Pentru comenzi
permanente se folosesc butoanele cu reinere eventual i cu lamp
inclus care s memoreze" ultima comand efectuat.
- chei de comand, se folosesc pentru transmiterea de comenzi
complexe, specifice ntreruptoarelor automate, avnd avantajul
memorrii ultimei comenzi i a unui numrului mare de contacte. Pentru
o cheie de comand (asemntoare constructiv cu un ntreruptor cu
came), se elaboreaz i diagrama de comand ce red dependena dintre
poziia mnerului de acionare i poziia contactelor. Unele chei de
comand au inclus o lamp de semnalizare cu mnerul de acionare .
- microntreruptoare, limitatoare de curs, se folosesc pentru
nchiderea i deschiderea unor circuite (cu scopul de comand a unui
aparat de execuie) cnd este depit limit a unei coordonate
(distane).
Contactul mobil al unui microntreruptor, este acionat de un
mecanism cu resort sau lamel elastic, acionat direct sau cu
elemente cinematice (rol, prghie, bil).
- relee electrice, fac parte din categoria aparatelor cu
caracteristic discontinu (tip releu), deoarece variaia mrimii
electrice de intrare determin doar o variaie n salt a mrimii de
ieire (totul sau nimic), fig.5.11.
Valoarea mrimii de intrare pentru care se produce acionarea
pornirea releului) xi este mai mare dect valoarea lui xir, pentru
care are loc revenirea n starea neacionat.
Datorit gamei foarte largi de relee electrice, este necesar o
grupare a lor astfel:
- dup natura mrimii de intrare: - de tensiune;
- de curent;
- de putere; - de timp.
- dup caracterul mrimii de intrare:- de curent continuu- de
curent alternativ
- dup caracteristica de acionare: - dependente de curent
- independente de curent
Cu excepia releului termic cu bimetal, la care contactul mobil
este acionat de sgeata determinat de temperatura la care este
nclzit un element bimetal de care cldur produs de curentul
supravegheat, celelalte relee electrice au o funcionare asemntoare
cu a unui contactor electromagnetic.
Ca urmare, releul de curent cu bimetal va avea o caracteristic
de acionare dependent de curent, asemntoare cu a unei sigurane
fuzibile, iar cele a cror acionare este determinat de fora
electromagnetic, vor avea o caracteristic de acionare independent,
de tipul, totul sau nimic, fig. 5.11.
Releele de tensiune, au bobina de acionare de tip volt, dar sunt
acionate tot de o for electromagnetic determinat de un curent,
strict determinat de valoarea tensiunii ce se aplic bobinei
releului.
Releele de curent au bobina de acionare tip amper, montndu-se n
serie, pentru a fi expuse curentului, mrime de intrare ce determin
acionarea.
Releele electrice de timp, au ca mrime de intrare un curent sau
o tensiune sau combinaii ale acestora, iar acionarea contactelor
lor se produce cu o anumit ntrziere (temporizare). Acestea sunt de
regul, relee intermediare necesare n asigurarea selectivitii
acionrii unor aparate electrice de conectare de protecie sau a
desensibilizrii fa de anumite perturbaii (ocuri de sarcin).
b) Aparate electrice de execuie .
- electromagnei de acionare, sunt folosii n scheme secundare de
comand, semnalizare, ca elemente de acionare n scopul transmiterii
unei comenzi manuale, sau a amplificrii unei mrimi de comand
(servomecanism).
n acest caz, curentul suportat de bobina electromagnetului
(element de comand) este mult mai mic dect cel suportat de
contactele electromagnetului (element comandat).
O form special de realizare a electromagneilor, o reprezint
electroventilele, utilizate n controlul unor circuite parcurse de
fluide sau de gaze.
c) Aparate electrice de amplificare; pe lng amplificarea
curentului (sau a puterii) de comand (n cazul servomecanismelor)
este necesar i multiplicarea unor informaii sau comenzi. Este cazul
folosirii unor relee intermediare care au mai multe perechi de
contacte ce permit multiplicarea poziiei unui aparat electric de
conectare, fig.5.12 a, sau a unei comenzi, fig.5.12 b.
d) Aparate electrice de semnalizare i avertizare .
- lmpi de semnalizare, utilizate pentru semnalizarea optic a
poziiei unor aparate electrice de conectare, acionarea unor aparate
electrice de protecie, etc.
- hupe de semnalizare, folosite pentru avertizarea acustic a
unor regimuri anormale sau de defect. n urma avertizrii acustice,
generale, operatorul uman va identifica semnalizarea optic local
realizat cu lmpi de semnalizare.
- indicatoare de poziie, se folosesc pentru semnalizarea poziiei
aparatelor electrice de conectare cu dou stri. Este cazul
separatoarelor electrice, care fiind comandate numai manual, au
doar dou stri corespunztoare poziiei nchis sau deschis a
contactului mobil, ntreruptoarele automate se pot afla n aceeai
poziie (de ex. deschis) ca urmare a dou tipuri de comenzi: manual
(deconectat manual) sau automat (deconectat automat), fiind necesar
semnalizarea distinct a fiecrei stri.Indicatorul de poziie,
fig.5.13 a, are dou bobine, care acioneaz fiecare o aceeai lamel
indicatoare: una dintre ele o menine permanent ntr-o poziie, iar
cealalt ntr-o poziie perpendicular pe prima, fig.5.13 b. Cnd nici o
bobin nu este sub tensiune lamela indicatoare se poziioneaz la 45 ,
fig.5.13.c.
e) Instrumente electrice de msur, folosite la msurarea
nemijlocit a mrimilor electrice, direct sau prin intermediul
aparatelor electrice de msur (transformatoare electrice de
msur).CAPITOLUL VICALCULUL PIERDERILOR DE PUTERE I ENERGIE N
REELELE ELECTRICE[8]
n capitolul privind producerea energiei electrice s-a remarcat
faptul c randamentele maxime obinute n centralele termoelectrice
ajung spre 40% numai dup aplicarea unor metode specifice de
optimizare a ciclului termic.
Pierderile de energie electric se localizeaz n elementele
componente ale sistemului electroenergetic realizndu-se doar un
procent de 35 37% ca energie util la consumatori fa de totalul
energiei primare intrate n central, fig. 8.1.
Fig.8.1. Balana energiei electrice
Pierderile de energie n generatoarele electrice de mare putere
sunt de 74 8%, n reeaua de transport i distribuie ajung pn la 5%,
iar un procent de 2 5% se gsete n cadrul reelei proprii a
consumatorului.
Este important de a cunoate repartizarea exact a acestor
pierderi de energie, cauzele care le determin, pentru a putea gsi
metodele cele mai eficiente de reducere a pierderilor.
6.1.CALCULUL PIERDERILOR DE ENERGIE PENTRU UN ELEMENT DE
REEA
Localiznd elementul de reea printr-o linie aerian sau subteran
sau un transformator de for se disting pierderi de energie
longitudinale, determinate de mrimea sarcinii, Ws i pierderi de
energie transversale, WT, care nu depind de mrimea sarcinii i se
datoresc fenomenelor de polarizare a izolaiei sau de magnetizarea
miezurilor feromagnetice. Aceste din urm pierderi apar att timp ct
elementul este sub tensiune.
Se poate scrie:
(6.1)Folosirea relaiei ( ) presupune cunoaterea variaiei I(t) i
aplicarea unei metode numerice de integrare.
Se poate echivala variaia real a sarcinii cu o sarcin constant,
egal cu cea maxim care dureaz un timp efectiv t, timpul de
pierderi. Sarcina constant poate fi considerat la valoarea ei medie
pe durata T. Curentul mediu ptratic, este acea valoare fictiv a
curentului care n perioada T produce aceleai pierderi de energie ca
i curentul variabil real al sarcinii.
(6.2)
n practic pentru diferite cazuri concrete se folosesc relaii
empirice de apreciere a lui funcie de coeficienii curbei de
sarcin.
Metoda folosirii timpului fictiv de calcul are variante cu
privire la timpul fictiv al puterii active p, respectiv reactive i
aparente Q i s.
(6.3)Pentru expresiile timpilor de pierderi se folosesc diverse
relaii empirice [8]:
(6.4)unde P = este coeficientul de uniformitate al curbei de
sarcin, iar Ku este coeficientul de utilizare Ku =
Se folosesc i curbe de variaie a lui s funcie de durata anual de
utilizare a puterii maxime i ca parametru valoarea factorului de
putere.6.2.Calculul pierderilor de energie pe o linie radial
S-au prezentat anterior metode de reducere a diverselor
configuraii de reele la una radial avnd consumatorii concentrai i
alimentarea de la un singur capt. Pentru acest caz, avnd n
tronsoane se poate scrie:
Aceast relaie consider tensiunea constant de-a lungul
tronsoanelor la valoarea nominal i presupune ridicarea curbei de
sarcin pentru fiecare tronson pentru a putea determina pe SI.
Pentru simplificare i fr erori mari de calcul, se poate
determina o valoare medie a timpului de pierderi s.med pe baza
aprecierii factorului mediu de putere respectiv o durat medie de
utilizare a puterii maxime pentru cei n consumatori:
La tensiuni mari, pentru reelele subterane extinse i cu o uzur
accentuat se poate evidenia i pierderea de energie activ aprut n
izolaie. Aceasta se scrie:
(6.5)
unde C este capacitatea electric a cablului, este unghiul de
pierderi, tg = Ia/Ic, Ia este componenta activ a curentului
transversal; Ic este componenta capacitiv a acestui curent, iar T
este durata pentru care se calculeaz pierderea de energie i
corespunde perioadei ct cablul este sub tensiune.
6.3.Calculul pierderilor de energie n transformatoare.
n transformatoare se evideniaz pierderi de putere prin efect
Joule, PS i localizate n nfurrile transformatoarelor, respectiv
pierderile de putere activ n miezul feromagnetic, PT. Acestea din
urm nu depind de sarcin, ci doar de valoarea induciei i a
frecvenei. Ele constituie o mrime de catalog a transformatorului,
PFe, msurate la mersul n gol.
Se poate scrie:
(6.6)Pentru perioada oarecare T se pot calcula pierderile de
energie totale:
(6.7)
Pierderile de putere reactiv n transformatoare se calculeaz
astfel:
(6.8)unde I0 este curentul de mers n gol, usc este tensiunea de
scurtcircuit, Sn este puterea nominal, toate mrimi de catalog.
6.4.Calculul pierderilor de putere
Pentru o sectiune de se alege din[6]:
Lungimea cablului electric de alimentare de la retea la motor
este de 350m.
CAPITOLUL VIIBIBLIOGRAFIE
I. Bergovici M Retele electrice .Calcul electric , Ed. Tehnica ,
Bucuresti , 1979 ;
II. Buhusi P , s.a. Partea electrica a centralelor electrice ,
Ed. Didactica si Pedagogica , Bucuresti , 1983 ;
III. Cioc I Proiectarea masinilor electrice , Ed. Didactica si
Pedagogica , Bucuresti , 1994 ;
IV. Dima P , s.a. Calcul si proiectarea sistemelor energetice,
Ed. Tehnica , Bucuresti , 1978 ;
V. Ignat J , Popovici G.C. Retele electrice de joasa tensiune ,
Ed.MatrixRom, Bucuresti , 2003
VI. Mircea I Instalatii si echipamente electrice.Ghd teoretic si
practic , Ed. Didactica si Pedagogica , Bucuresti , 1996 ;
VII. Motoiu C Centrale termo si hodroelectrice , Ed. Didactica
si Pedagogica , Bucuresti , 1974;
VIII. Velicescu C Ingineria sistemelor de producere si
distributie a energiei electrice , Ed. Politehnica , Timisoara ,
2000 ;IX. Eugen Potolea Centrale staii i reele electrice, Ed.
Didactica si Pedagogica , Bucuresti , 1973 ;X. Instructiuni tehnice
interne SC. MIRFO S.A. TG-JIUXI. NORME DE EXPLOATAREXII. REGULAMENT
DE MANEVRE
_1394347792.unknown
_1394366695.unknown
_1398941145.dwg
_1398944828.dwg
_1400656219.unknown
_1402115590.unknown
_1402135133.unknown
_1402137310.unknown
_1402122261.unknown
_1402122029.unknown
_1400656453.unknown
_1400656503.unknown
_1401080360.unknown
_1400656408.unknown
_1400655755.unknown
_1400656113.unknown
_1400655684.unknown
_1398941801.dwg
_1398942458.dwg
_1398942762.dwg
_1398944158.dwg
_1398944421.dwg
_1398944518.dwg
_1398944214.dwg
_1398943658.dwg
_1398942557.dwg
_1398941998.dwg
_1398942289.dwg
_1398941906.dwg
_1398941525.dwg
_1398941718.dwg
_1398941433.dwg
_1394369302.unknown
_1394375719.unknown
_1394614588.unknown
_1394614917.unknown
_1394615192.unknown
_1394615481.unknown
_1398940118.dwg
_1394615622.unknown
_1394615338.unknown
_1394615100.unknown
_1394615151.unknown
_1394614967.unknown
_1394614802.unknown
_1394614893.unknown
_1394614634.unknown
_1394614519.unknown
_1394614543.unknown
_1394614409.unknown
_1394374980.unknown
_1394375065.unknown
_1394375162.unknown
_1394375663.unknown
_1394375041.unknown
_1394373936.unknown
_1394374936.unknown
_1394370437.unknown
_1394366916.unknown
_1394368521.unknown
_1394369152.unknown
_1394369195.unknown
_1394369301.unknown
_1394369142.unknown
_1394368318.unknown
_1394368478.unknown
_1394366974.unknown
_1394366801.unknown
_1394366857.unknown
_1394366889.unknown
_1394366835.unknown
_1394366750.unknown
_1394366777.unknown
_1394366724.unknown
_1394363647.unknown
_1394366306.unknown
_1394366390.unknown
_1394366475.unknown
_1394366549.unknown
_1394366454.unknown
_1394366337.unknown
_1394366356.unknown
_1394366325.unknown
_1394363804.unknown
_1394363863.unknown
_1394363893.unknown
_1394363829.unknown
_1394363705.unknown
_1394363781.unknown
_1394363675.unknown
_1394348675.unknown
_1394351268.unknown
_1394351415.unknown
_1394351873.unknown
_1394351299.unknown
_1394348941.unknown
_1394349689.unknown
_1394348792.unknown
_1394348369.unknown
_1394348493.unknown
_1394348568.unknown
_1394348403.unknown
_1394348099.unknown
_1394348265.unknown
_1394348364.unknown
_1394347820.unknown
_1393758237.unknown
_1394344887.unknown
_1394346385.unknown
_1394347361.unknown
_1394347474.unknown
_1394346524.unknown
_1394346252.unknown
_1394346357.unknown
_1394345867.unknown
_1393760896.unknown
_1393761228.unknown
_1393761335.unknown
_1393761045.unknown
_1393758541.unknown
_1393760528.unknown
_1393758457.unknown
_1393739036.unknown
_1393739339.unknown
_1393739567.unknown
_1393758075.unknown
_1393739395.unknown
_1393739128.unknown
_1393739247.unknown
_1393739062.unknown
_1393738492.unknown
_1393738849.unknown
_1393739006.unknown
_1393738750.unknown
_1361283722.unknown
_1361284241.unknown
_1361283693.unknown
