Alegerea descarcatorului si determinarea Uc

Alegerea descarcatorului si determinarea U_c

Pentru ca descarcatorul sa fie corespunzator solicitarilor din exploatare, el trebuie sa satisfaca doua conditii legate de alegerea tensiunii de functionare permanente U_c:

-U_c trebuie sa fie mai mare decit tensiunea permanenta alternativa aplicata descarcatorului;

-T U_c trebuie sa fie mai mare decit supratensiunea temporara presupusa in retea.

Conform fig. 3, T este determinat de durata t a supratensiunii temporare. Astfel, la determinarea lui T se tine cont si de t. Din motive de siguranta se va folosi curba de jos din fig. 3 ( curba b).

In alegerea descarcatorului pentru o retea trifazata, locul unde este amplasat acesta are rol decisiv: intre faza si pamint, intre neutrul transformatorului si pamint, intre faze. Tensiunea maxima de functionare la punctul de conectare al descarcatorului poate fi calculata cu ajutorul tensiunii celei mai ridicate a retelei U_m intre faze. Daca aceasta nu este cunoscuta, atunci U_m se inlocuieste cu tensiunea cea mai ridicata pentru echipament.

In retelele trifazate trebuie acordata o atentie speciala supratensiunii temporare U_TOV. Ea apare cel mai frecvent la defectele cu pamintul. Valoarea ei este data de modul de tratare a neutrului. Mai are importanta timpul de eliminare a defectului, care da valoarea t a duratei supratensiunii temporare, determinind astfel valoarea T(t) care influenteaza U_c:

1          Retele cu neutrul compensat sau cu neutrul izolat fata de pamint

(legat la pamint printr-o impedanta de valoare mare)

In cazul unor defecte de punere la pamint, tensiunea creste pe fazele “sanatoase” la o valoare maxima egala cu U_m:

U_c U_m                   pentru un descarcator intre faza si pamint

Tensiunea pe neutrul transformatorului poate atinge o valoare maxima de

pentru descarcatoare intre neutrul transformatorului si pamint.

In fiecare retea exista inductante si capacitati care pot produce oscilatii. Daca frecventa de oscilatie a circuitului este similara cu frecventa de functionare, poate sa apara fenomenul de rezonanta, tensiunea dintre faza si pamint putind sa creasca peste valoarea U_m la simple puneri la pamint. Aceste rezonante trebuie evitate, iar daca nu este posibil, trebuie ales un descarcator cu U_c suficient de mare.

2          Retele cu neutrul legat la pamint printr-o impedanta mare si cu eliminare automata a defectelor de punere la pamint

Supratensiunile temporare sunt de aceeasi marime ca si cele de la 1. Totusi, eliminarea rapida a defectelor permite o reducere a U_c prin factorul T. Daca, de exemplu, eliminarea defectelor de punere la pamint se face in maxim t=10 s, atunci din fig.3 avem T=1,25.

pentru un descarcator intre faza si pamint

REFERAT: Ce sa faceti inainte de inundatie? REFERAT: Executarea si receptionarea ancorajelor metalice tip inel-con si dorn

pentru descarcatorul dintre neutrul transformatorului si pamint

3          Retele cu neutrul legat efectiv la pamint (C_e 1,4)

In cazul acestor retele, legarea neutrului transformatoarelor la pamint asigura ca, in cazul unor defecte cu pamint, tensiunea fazei sa nu depaseasca 1,4 u.r. in sistem (coeficient de legare la pamint C_e 1,4). Astfel:

Se poate considera un timp de eliminare a defectelor cu pamintul de cel mult 3 s. Rezulta T=1,28 si deci:

pentru un descarcator intre faza si pamint

Tensiunea neutrului, la transformatoarele cu neutrul nelegat la pamint, atinge o valoare maxima U_TOV=0,4xU_m:

pentru un descarcator intre neutrul transformatorului si pamint

4          Retele cu neutrul legat la pamint printr-o rezistenta de valoare mica, dar cu C_e 1,4 in mod uniform

Pentru descarcatoare plasate in apropierea transformatoarelor cu neutrul legat la pamint, U_c se poate alege conform 3, putindu-se aplica C_e 1,4.

Situatia unei distante de citiva kilometri de la transformator necesita mai multa atentie (de exemplu descarcator amplasat la jonctiunea dintre linia electrica aeriana si linia in cablu). Daca solul este uscat sau stincos, deci de rezistivitate mare, tensiunea de faza poate sa se apropie de U_m. In acest caz se recomanda

pentru descarcatoarele intre faza si pamint

In general, protectia deconecteaza defectul rapid (t<3 s): deci T=1,28.

In cazul unor conditii foarte vitrege de legare la pamint, de exemplu in desert, curentul de defect este nesemnificativ in cazul unor defecte indepartate. Daca protectia nu sesizeaza defectul, acesta nu va fi eliminat. Descarcatoarele din vecinatatea defectului de punere la pamint vor suporta o lunga perioada de timp tensiunea U_m. In aceste cazuri este recomandabil sa se aleaga U_c U_m.

Nota: Daca in reteaua descrisa mai sus, descarcatorul este amplasat linga un transformator cu neutrul legat la pamint printr-o impedanta mica, atunci se admite . Se recomanda ca legatura la pamint a descarcatorului sa aiba legatura galvanica la cuva transformatorului si aceste legaturi sa fie cit mai scurte posibil.

5          Retele cu neutrul legat la pamint printr-o impedanta de valoare mica si C_e>1,4

Acest caz se refera la retele cu neutrul legat la pamint printr-o impedanta care limiteaza curentii de defect, de exemplu la 2 kA. In cazul unui defect cu pamintul tensiunea creste pe o faza “sanatoasa” la U_m. Daca impedanta de legare la pamint a neutrului este rezistiva, tensiunea poate sa fie cu 5% mai mare decit U_m. Daca timpul de eliminare a defectului nu depaseste 10 s, rezulta T=1,25:

6          Descarcatoare intre faze (configuratie Neptun)

In cazuri speciale, de exemplu la transformatoare in instalatii care alimenteaza cuptoare cu arc, pot apare supratensiuni de comutatie care sunt insuficient limitate de descarcatoarele dintre faza si pamint. In aceste cazuri se vor folosi descarcatoare amplasate intre faze:

U_c U_m             pentru descarcatoare intre faze.

Setul de descarcatoare este compus din 6 descarcatoare, 3 intre faza si pamint si 3 intre faze.

Fig.4 prezinta o modificare a configuratiei descarcatoarelor, denumita si configuratie Neptune. Ea este formata din 4 descarcatoare identice. Doua descarcatoare, in serie fiecare, se gasesc amplasate intre faza si pamint si intre faze.Oricum, aceasta configuratie are un dezavantaj major comparativ cu configuratia cu 6 descarcatoare descrisa anterior. In cazul unui defect cu pamintul de exemplu pe faza descarcatorului A₁, descarcatoarele A₁ si A₄ sunt conectate in paralel. Deoarece descarcatoarele se comporta capacitiv pe durata tensiunii de functionare permanente, toate cele 4 descarcatoare alcatuiesc un sistem capacitiv asimetric. Rezulta o tensiune de valoare 0,662xU_m pe descarcatoarele A₂ si A₃. Deci toate 4 descarcatoarele trebuie dimensionate la:         U_c 0,662xU_m.

Fig.4       Protectia impotriva supratensiunilor intre faza si pamint si intre faze

T: transformator

a): protectie cu 6 descarcatoare

b): configuratie Neptun

A₁, A₂, A₃, A₄: patru descarcatoare identice cu U_c 0,662xU_m

Nivelul de protectie al acestei configuratii in care exista tot timpul doua descarcatoare in serie este acelasi cu al unui descarcator cu U_c 1,324xU_m, pe cind in configuratia cu 6 descarcatoare U_c U_m este suficient. Nivelul de protectie al configuratiei Neptune este, in consecinta, cu 33% mai putin bun decit cel al configuratiei cu 6 descarcatoare.

7          Functionarea cu oscilatii armonice

Componentele armonice genereaza oscilatii armonice in timpul functionarii la frecventa industriala. Din acest motiv este posibil ca valoarea de virf a tensiunii intre faze sa depaseasca . Daca aceasta depasire este mai mica de 5%, atunci se alege U_c corespunzator mai mare. Descarcatorul intre faza si pamint va avea U_c mai mare decit , iar descarcatorul intre faze va avea U_c mai mare decit 1,05 U_m. Pe de alta parte, daca din cauza armonicilor cresterea de tensiune este mai mare de 5%, atunci alegerea valorii lui U_c trebuie discutata cu furnizorul descarcatorului. Aceeasi observatie este valabila pentru forme de tensiune care pot sa apara frecvent in apropierea convertoarelor cu tiristoare: trepte de tensiune, virfuri de aprindere, asimetrii in cele doua semiperioade.