Supratensiuni în rețelele electrice

1. SUPRATENSINI ÎN REŢELE ELECTRICE

Supratensiunile sunt tensiuni electrice anormale care apărând într-un circuit electric ca

urmare a unei perturbaţii, depăşind tensiunea de serviciu, poate conduce la deteriorarea izolaţiei

ceea ce poate afecta siguranţa în funcţionare a sistemului.

1.1. Clasificarea supratensiunilor

a. După sensul lor supratensiunile pot fi:

- transversale – creşterea anormală a tensiunii între un conductor şi pământ sau

între conductoare de polaritate diferită, de exemplu între înfăşurările unui

transformator şi miez sau cuvă sau între fazele unui transformator

- longitudinale – creşteri anormale ale tensiunii între două puncte aparţinând

aceleiaşi căi de curent – de exemplu între spirele unei înfăşurări ale

transformatorului

b. După originea lor, supratensiunile pot fi:

- supratensiuni interne – acestea sunt datorate modificărilor bruşte a stării

electromagnetice sau de perturbarea circuitului datorită unor deranjamente

cum ar fi punerea la pământ, scurtcircuite sau manevre în reţea

- supratensiuni externe – sunt datorate căderii trăsnetului pe elementele reţelei

electrice

1.2. Supratensiuni interne

Apar în reţele electrice mai ales datorită comutaţiilor în sarcină redusă cum ar fi

conectarea sau deconectarea liniilor în gol, a reactoarelor transversale, transformatoare cu sarcini

reduse, fie datorită comutaţiilor la avarii – scurtcircuite, pierderea sincronismului. Aceste

comutaţii sunt însoţite de procese tranzitorii, de regulă oscilatorii, amplitudinea oscilaţiei putând

depăşi cu mult amplitudinea tensiunii de serviciu. Urmare a comutaţiei în reţea se poate stabili un

regim permanent care poate de asemenea să fie însoţit de supratensiuni (a se vedea figura 1).

În figura 1 semnificaţiile notaţiilor sunt:

- Ufm – tensiunea maximă pe fază în regim normal

- Um – amplitudinea maximă a tensiunii în regim tranzitoriu

- Usm – amplitudinea maximă a tensiunii în regimul sinusoidal cu supratensiuni

Din prezentarea de mai sus rezultă că avem supratensiuni în regim tranzitoriu şi

supratensiuni în regim staţionar (sinusoidal). Primele se mai numesc supratensiuni de comutaţie

(STC), iar cele de regim staţionar se mai numesc supratensiuni temporare.

Pentru a evalua nivelul de supratensiune se foloseşte noţiunea de factor de supratensiune.

Vom avea:

sm st fm U = K ⋅U (1)

Kst – coeficient de supratensiune staţionară (de regim permanent)

m soc sm U = K ⋅U (2)

Ksoc – coeficient sau factor de supratensiune în regim tranzitoriu

st soc K = K ⋅ K (3)

K – factor total de supratensiune

Supratensiuni în reţele electrice

Supratensiuni şi izolaţii 2

1.2.1. Scheme echivalente utilizate pentru calculul supratensiunilor

Supratensiunile interne se produc frecvent şi au valori mari în reţelele electrice de IT şi

FIT. Acestea sunt formate din linii lungi (sute de km). La MT apar mai rar.

O reţea tipică în acest sens este dată în figura 2.

În figură sunt reprezentate două zone de reţea legate printr-o linie lungă. De obicei se

folosesc linii în paralel. Pentru buna funcţionare se construiesc staţii intermediare. În schemă sunt

prevăzute bobine de compensare transversală pe fiecare bară şi instalaţii de compensare

longitudinală, formată din baterii de condensatoare.

Pentru a putea studia supratensiunile interne, se fac scheme echivalente pentru elementele

de reţea. În aceste scheme centralele se înlocuiesc printr-un sistem simetric de t.e.m. şi prin

reactanţele lor interne (directe, inverse şi homopolare). În cazul generatoarelor electrice se iau în

considerare X”

d la turbogeneratoare şi X’

d la hidrogeneratoare (figura 3.a).