Protecția Transformatoarelor de Putere cu Relee Electromecanice și Relee Numerice

Capitolul 1

Noţiuni Introductive

[4]

1.1. Definirea şi Obiectivele Automatizării şi Protecţiei Prin Relee Din Sistemele Electroenergetice

Prin Automatizarea Sistemelor Electroenergetice Se Înţelege Aplicarea Principiilor şi Metodelor Automaticii În Conducerea şi Exploatarea Acestora .

Automatica Este ştiinţă Aplicată Care Se Ocupă Cu Dispozitivele Ce Realizează, Fără Participarea Omului , Operaţiile De Conducere Automată.

Echiparea Sistemelor Energetice Cu Diferite Dispozitive De Automatizare Este Impusă De O Serie De Particularităţi Ale Procesului De Producere , Transport şi Distribuţie A Energiei Electrice Care Se Desfăşoară În Cadrul Acestor Sisteme. Dintre Particulartăţile Specifice De Funcţionare Ale Sistemelor Electroenergetice Merită A Fi Amintite: Tensiunea şi Frecvenţa Energiei Livrate Trebuie Să Se Păstreze Între Anumite Limite , Apropiate De Valorile Nominale; Neexistînd Posibilităţi De Stocare A Energiei Electrice , Agregatele Generatoare Trebuie Să Urmărească În Permanenţă Variaţiile Puterii Cerute De Consumatori; Localizarea, Separarea şi Remedierea Avariilor Trebuie Să Se Facă Cât Mai Rapid Pentru A Se Evita Extinderea Acestora.

În Cadrul Automatizării O Importanţă Deosebită O Are Reglarea Automată, Care Urmăreşte Asigurarea În Exploatare A Valorilor Optimale Pentru Diferite Mărimi (Tensiune , Frecvenţă , Turaţie Etc). Pe Lângă Reglarea Automată, În Cadrul Automatizărilor În Sistemele Electroenergetice Se Întâlnesc Probleme De Comandă Automată (Pornire , Oprire Automată A Generatoarelor ) , Probleme De Automatizări Legate De Conectarea Automată A Rezervei (A.A.R) De Reclanşare Automată Rapidă (R.A.R) Sau De Descărcarea Automată A Sarcinii (D.A.S.F Sau D.A.S.U) Cât şi Probleme De Protecţie Prin Relee A Sistemelor Electrice.

Protecţia Prin Relee Este Una Din Principalele Forme Ale Automatizării Sistemelor Electroenergetice Având Drept Scop Detectarea Avariei şi Deconectarea Elementului Avariat În Vederea Evitării Extinderii Avariei şi Revenirii Cât Mai Rapide La Regimul Normal De Funcţionare Pentru Restul Sistemului.

Protecţia Prin Relee Reprezintă Ansamblul Aparatelor şi Dispozitivelor Destinate Să Comande Automat Deconectarea Instalaţiei Electrice Protejate În Cazul Apariţiei Unui Defect Sau Regim Anormal De Funcţionare Periculos şi /Sau Să Semnalizeze Apariţia Regimului Respectiv.

1.2.Scurt Istoric

Începuturile Automaticii Sunt Îndepărtate , Ideea De A Crea Sisteme Automate Existând Încă Din Antichitate , Când S-au Realizat Sisteme Pentru Măsurarea Timpului. Aceste Automate Sunt Perfecţionate , Iar În Evul Mediu Se Realizează Mai Multe Jucării Mecanice , Dar Fără Aplicaţii Practice. Introducerea Automatelor În Procesul De Producţie Începe În Secolul Al Xviii-lea .

Se Pot Puncta Câteva Date:

• Anul 1765- S-a Realizat Primul Regulator Automat De Nivel Cu Plutitor , De Către Polzunov, În Rusia;

• Anul 1784- Se Construieşte Regulatorul Automat De Viteză Centrifugal De Către J. Watt În Anglia;

• Anul 1885 – Apar Primele Încercări De Folosire , În Scopuri De Protecţie , A Releelor Electromagnetice De Curent Cu Acţiune Directă Instalate Pe Întreruptoare ( Releele Încep Să Fie Folosite Pe Scară Largă În Primele Decenii Ale Secolului Xx , În Această Perioadă Începând Să Se Dezvolte Tehnica Protecţiei Prin Relee).

Desigur Că Tehnica Protecţiilor Prin Relee S-a Dezvoltat În Paralel Cu Dezvoltarea Sistemelor Electroenergetice.

Astfel În 1901 , S-au Construit Relee De Curent De Inducţie. În Anul 1908 Se Propune Principiul Protecţiei Diferenţiale De Curent , Bazat Pe Compararea Curenţilor De La Capetele Zonei Protejate; În Anul 1910 , Încep Să Se Aplice Protecţiile Direcţionale De Putere A Căror Principiu S-a Propus Încă Din Anul 1905. În Acelaşi Timp Încep şi Încercările De Realizare A Protecţiilor Bazate Pe Compararea Raportului Dintre Tensiuni şi Curenţi, Încercări Soldate În Anul 1920 Prin Apariţia Protecţiilor De Distanţă.

În Anul 1928 Apar Primele Date În Legătură Cu Protecţia Direcţională Prin Înaltă Frecvenţă , Folosind Transmiterea Semnalului De Înaltă Frecvenţă, În Scopul Protecţiei Prin Conductoarele Liniei Protejate.

După Cum Se Observă Dezvoltarea Protecţiei Prin Relee A Avut O Ascensiune Firească, De La Soluţii Simple Spre Soluţii Mai Complexe , Soluţii A Căror Necesitate A Fost Impusă De Pretenţiile Sporite Faţă De Producerea , Transportul Distribuţia şi Utilizarea Energiei Electrice.

Perioada Care Urmează Anilor 1925-1930 Se Caracterizează Printr-o Activitate De Perfecţionare A Principiilor şi Metodelor De Protecţie Menţionate. Se Urmăresc Probleme Legate De Siguranţa În Funcţionare –legat De Care Apar Propuneri Privind Realizarea Protecţiei De Rezervă ; Privind Gabaritul şi Consumul Instalaţiilor De Protecţii Prin Relee , Urmărind Reducerea Acestora ; Privind Rapiditatea Mare În Funcţionare şi Nu În Ultimul Rând Preocupări Privind Reducerea Costului Acestor Instalaţii Neafectând Evident Performanţele Tehnice.

Anii Celui De-al Doilea Război Mondial Au Însemnat Însă O Stagnare În Cercetarea Privind Soluţii Noi În Protecţia Prin Relee.

Se Poate Spune Că Prima Revoluţie În Protecţia Prin Relee Se Produce În Jurul Anului 1955 , Prin Apariţia Protecţiilor Electronice (Realizate Cu Relee Cu Comutaţie Statică) Care Permit Realizarea Unor Soluţii Mai Rapide , Mai Sensibile , Mai Sigure În Funcţionare. În Prima Etapă A Acestei Revoluţii S-au Utilizat În Schemele De Protecţii Prin Relee Dispozitivele Semiconductoare , Sub Forma Diodelor Montate În Punţi De Redresare Dublă Alternanţă , Destinat Alimentării Unor Relee Electromecanice Funcţionând Pe Bază De Curenţi Redresaţi şi Obţinându-se Astfel Protecţii Mult Mai Sensibile , Mai Rapide Cu Consum Redus , Mai Sigure În Funcţionare şi Care Permit Obţinerea Unor Caracteristici De Funcţionare Speciale.

Folosirea Pe Scară Largă În Practică A Protecţiilor Electronice Începe În Anii 1970-1971 , Răspândirea Lor Justificându-se Prin Ameliorarea Performanţelor Faţă De Cele Realizate Cu Relee Cu Contacte.

Referitor La Protecţiile Electronice Se Poate Vorbi De Două Generaţii: Prima Generaţie De Protecţii Realizată Cu Relee Electronice Era Practic O Imagine Directă A Generaţiei Precedente De Relee Electromecanice , În Timp Ce A Doua Generaţie De Relee Electronice , Utilizează Dispozitive Electronice Care Oferă O Modelare Funcţională.

În Prima Perioadă De Folosire A Protecţiilor Electronice-etapa De Testare A Lor –au Fost Utilizate Paralel Cu Protecţiile Clasice, Dublându-le Pe Acestea. Dublarea A Permis Verificarea Îndelungată În Exploatare A Protecţiilor Electronice, Fără Riscuri La Adresa Instalaţiilor Protejate, În Acelaşi Timp Constituind şi O Protecţie De Rezervă.

Majoritatea Releelor Electronice Existente În Practică Sunt De Tip Analogic şi Sunt Realizate Cu Componente Discrete Protejate Prin Filtre De Intrare şi Prin Relee Electromecanice Sau Relee Reed La Ieşire. Protecţiile Electronice Sunt Realizate În Carcase Montate Pe Rame , Cu Module Funcţionale Debroşabile.

Este Interesant De Menţionat Că În ţara Noastră , Releele Electronice Încep Să Fie Prevăzute (Prin Proiectare) În Etapa 1970-1979 Pentru Protecţia Instalaţiilor Funcţionând Cu Tensiune Înaltă La 220 şi 400 Kv şi În Etapa 1980-1989 La Nivelul De 110 Kv.