Regimuri de Avarie în Rețelele de Medie Tensiune

Regimuri de avarie în reţelele de medie tensiune

În mod normal reţelele electrice de medie tensiune sunt tratate ca reţele trifazate echilibrate şi simetrice. Simetria şi echilibrul sunt puternic perturbate în cazul apariţiei defectelor. Singura excepţie o reprezintă scurtcircuitul trifazat care prin natura sa este tratat ca un defect simetric şi echilibrat.

Reţelele electrice de medie tensiune, au neutrul tratat printr-o bobină de stingere. În astfel de reţele, apariţia accidentală a unei legături la pământ a unei faze provoacă un scurtcircuit, cu toate efectele negative asupra instalaţiilor şi asupra consumatorilor. Pe de altă parte, scurtcircuitele care implica doua sau toate cele trei faze sunt, de regulă, mult mai severe din punct de vedere al valorii intensităţilor curenţilor de scurtcircuit şi al valorii tensiunilor remanente. Sesizarea şi eliminarea rapidă şi selectivă a unor astfel de defecte reprezintă funcţia de baza a instalaţiilor de protecţie.

În continuare se face o scurtă analiza a defectelor monofazate şi polifazate, indicându-se câteva caracteristici des utilizate în cadrul protecţiilor numerice drept criterii de sesizarea a defectelor. Analiza acestor regimuri nesimetrice se face prin utilizarea componentelor simetrice de succesiune directă, inversa şi homopolară.

2.1. Clasificarea defectelor

Reţelele de medie tensiune, având tensiuni nominale de 6-20 kV, funcţionează actualmente cu mai multe moduri de tratare a neutrului:

- reţele de medie tensiune având neutrul izolat;

- reţele de medie tensiune având neutrul tratat prin bobina de stingere;

- reţele de medie tensiune având neutrul tratat prin rezistenţa ohmică;

- reţele de medie tensiune având neutrul tratat prin bobina de stingere şi rezistenţa ohmică;

De modul de tratare a neutrului reţelei de medie tensiune depind decisiv valorile tensiunilor şi ale intensitaţii curenţilor în cazul unui defect. Acest capitol face o prezentare a problematicii defectelor din reţelele de medie tensiune, functie de modul de tratare a neutrului, şi se stabilesc metodele de calcul ale curenţilor şi tensiunilor de defect.

Defectele care apar in instalaţiile electrice sunt foarte complexe, atât ca desfaşurare, cât şi din punctul de vedere al efectelor pe care le pot produce. Deşi este posibilă o împărţire a defectelor după cauză şi după natura lor, în practică este greu de distins cărei categorii îi aparţine defectul care a avut loc, dat fiind că cel mai adesea apar defecte combinate şi nu se poate şti care a fost o cauză. Trebuie menţionat că întâmplarea joacă, adesea, un rol important în evoluţia defectului

În clasificarea defectelor din instalaţiile electrice după natura lor, trebuie menţionate în primul rând cele care constau în deteriorarea (străpungerea sau conturnarea) izolaţiei.

Scurtcircuitul este cel mai grav defect; el se poate produce între trei faze, între două faze sau între o fază şi pământ (în reţelele cu punctul neutru legat la pământ).

Curentul de scurtcircuit, având o valoare mare, provoacă o creştere a căderii de tensiune în generatoare şi în toate impendanţele pe care le parcurge, ducând astfel la o scădere a tensiunii în reţea, cu efecte dăunătoare asupra consumatorilor şi asupra funcţionării în paralel a centralelor.

Pe lîngă aceste neajunsuri în funcţionarea consumatorilor, curentul de scurtcircuit provoacă şi deteriorări în instalaţii, care pot fi foarte grave, datorită acţiunii sale dinamice şi termice.

În general, scurtcircuitul apare sub două forme : scurtcircuit net (atingerea directă între faze) şi scurtcircuit prin arc.

Un alt defect des întâlnit în instalaţiile electrice, şi care constă tot în deteriorarea izolaţiei, este punerea la pământ Într-o reţea cu punctul neutru izolat, punerea la pământ a unei faze nu constituie, prin ea însăşi, un defect, neconducând la perturbări importante ale funcţionării. Ea este de cele mai multe ori doar începutul unui defect mai grav, căci de obicei degenerează în scurtcircuit, cu urmările cunoscute; de aceea, apariţia punerii la pământ trebuie cunoscută, pentru a se lua măsurile necesare de îndepărtare a acestei stări anormale.

În afară de aceasta, ea produce totuşi unele mici perturbări care, deşi nepericuloase, nu sunt de dorit. Curentul de punere la pământ poate duce la o încărcare nesimetrică a generatoarelor, încărcare care, fiind capacitivă poate provoca ridicări de tensiune care în anumite condiţii devin periculoase.

De asemenea, circulaţia unui curent prin pământ poate provoca perturbări în liniile electrice din apropierea celei defecte, în special în cele de telecomunicaţii, prin inducerea unor tensiuni ce pot atinge valori periculoase.

La fel ca şi la scurtcircuit, punerea la pământ poate fi netă sau prin arc. Arcul poate sări la alte faze, transformând punerea la pământ în scurtcircuit. Deosebit este arcul intermitent, care constă în stingerea şi reaprinderea repetată a arcului de punere la pământ, stingerea producându-se în momentele de trecere a curentului prin valoarea zero, iar reaprinderea în momentele când tensiunea alternativă atinge valori suficiente pentru reamorsarea arcului în mediul încă ionizat. Arcul intermitent poate produce, în reţea, supratensiuni care ating valori de aproximativ 3Ufază.

De altfel, chiar în cazul unei puneri la pământ nete, într-o reţea cu punctul neutru izolat, faza defectă capătă potenţialul pământului, iar tensiunea faţă de pământ a fazelor sănătoase creşte de ori, devenind egală cu tensiunea între ele şi faza defectă.

Supratensionarea reţelei, în condiţiile existenţei unei puneri la pământ, poate provoca apariţia unei a doua puneri la pământ pe o altă fază, defect cunoscut sub numele de dublă punere la pământ, care este echivalentă cu un scurtcircuit bifazat prin rezistenţă (rezistenţa traseului prin pământ). Această a doua punere la pământ poate avea loc pe fazele aceleiaşi linii sau a două linii diferite, ceea ce complică defectul şi măreşte consecinţele lui neplăcute.