Alegerea tipului protecției prin relee la transformator, linie și generator

Sarcina: de ales tipul de protecţie prin relee (PPR) şi automatizare pentru elementele indicate: generator, transformator si linie şi de elaborat schema potecţiei prin relee. Schema de principiu a sisitemului de energetic este prezentată în fig.1.

Figura.1 - Schema de principiu a sistemului electric.

Tabelul 1

GENERATORUL G2 (hidrogenerator) TRANSFORMATORUL T4 Linii, W

P_n,MW

U_n,kV

x_d^'' x_d^' cosφ x_d S_n,MVA

U_it,kV U_jt,kV

U_(s/c),%

L, km

9 10,5 0,2 0,28 0,8 0,21 16 115 11 10,5 100

INTRODUCERE

Prin automatizarea sistemelor electroenergetice se înţelege aplicarea principiilor şi metodelor automaticii în conducerea şi exploatarea acestora; automatica fiind ştiinţa aplicată care se ocupă cu dispozitivele ce realizează fără participarea omului operaţiile de conducere automată.

Echiparea sistemelor electroenergetice 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 particularităţile specifice de funcţionare ale sistemelor electroenergetice merită a fi menţionate: tensiunea şi frecvenţa energiei livrate trebuie să se păstreze în anumite limite, apropiate de valorile nominale; agregatele generatoare trebuie să urmărească în permanenţă variaţiile puterii cerute de consumatori, neexistând posibilitatea stocării energiei electrice; asigurarea continuităţii în alimentare cu energie electrică a consumatorilor; localizarea, separarea şi remedierea avariilor apărute trebuie să se facă cât mai rapid pentru evitarea extinderii acestora.

În cadrul automatizării o importanţă mare 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 motoarelor, generatoarelor), control automat şi probleme de protecţie prin relee a sistemelor electrice.

Protecţia prin relee este una din principalele forme ale automatizării sistemelor electroenergetice având drept scop principal detectarea avariei şi deconectarea elementului avariat în vederea evitării extinderii avariei şi a revenirii cât mai rapide la regimul normal de funcţionare pentru restul sistemului. Cu alte cuvinte, protecţia prin relee este formată din ansamblul aparatelor şi dispozitivelor destinate să comande automat deconectarea instalaţiei electrice protejate în cazul apariţiei unui defect sau a unui regim anormal periculos şi/sau să semnalizeze apariţia regimului respectiv.

Pentru a asigura scopul urmărit – protejarea sistemului împotriva avariilor şi regimurilor anormale de funcţionare, protecţia prin relee trebuie să îndeplinească următoarele performanţe:

Selectivitatea. O protecţie este selectivă atunci când asigură deconectarea numai a elementului avariat, toate celelalte părţi ale sistemului rămânând alimentate.

Rapiditatea acţionării protecţiei se impune tot mai mult, odată cu dezvoltarea sistemelor energetice, având în vedere că trebuie să se asigure:

menţinerea stabilităţii funcţionării în paralel a maşinilor electrice legate la sistem;

reducerea timpului cât consumatorii sunt alimentaţi cu tensiune scăzută;

reducerea defectelor provocate de curenţii de scurtcircuit prin deconectarea rapidă a părţilor avariate din instalaţie, reducându-se astfel atât timpul cât şi cheltuielile necesare pentru repararea elementelor avariate;

mărirea eficacităţii reanclanşării automate rapide (RAR).

Timpul de deconectare a avariei se compune din timpul de acţionare al protecţiei şi din timpul propriu de deconectare al întreruptorului. Timpul minim de acţionare al protecţiei în stadiul actual al tecnicii este de 0,01÷0,03 s, iar al întreruptorului – 0,04÷0,06 s.

Siguranţa în funcţionare. Prin această condiţie se înţelege că protecţia trebuie să sesizeze defectul pentru care a fost prevăzută, să nu aibă refuzuri de acţionare sau acţionări false. Acţionarea sigură a protecţiei se realizează prin alegerea şi exploatarea corectă a schemei de protecţie, prin realizarea schemelor de execuţie simple, prin folosirea unui număr cât mai mic de contacte ale releelor care participă succesiv la funcţionarea schemei. Schemele de protecţie cu cât sunt mai simple facilitează întreţinerea lor, evitându-se de asemenea riscurile defectărilor.

Sensibilitatea protecţiei este proprietatea protecţiei de a acţiona la defecte sau la perturbări oricât de mici ale regimului normal de funcţionare. Sensibilitatea se caracterizează prin coeficientul de sensibilitate ksens, care pentru protecţii maximale reprezintă raportul dintre valoarea minimă a parametrului controlat în cazul unui defect metalic în zona protejată Mmin şi valoarea de pornire a protecţiei Mpp. În cazul protecţiilor minimale raportul este invers.

Pentru coeficientul de sensibilitate se recomandă valori cuprinse între 1,2 şi 2,5 fiind stabilite prin norme. Îndeplinirea condiţiilor de sensibilitate mare în sistemele actuale este destul de dificilă, pentru că în cazul reţelelor de înaltă tensiune curenţii de scurtcircuit pe linii în regim minim de funcţionare pot fi comparabili sau chiar mai mici decât curenţii maximi de sarcină.

Dacă o protecţie nu se încadrează în limitele impuse pentru ksens, ea va fi înlocuită cu o protecţie mai sensibilă.

Independenţa faţă de condiţiile exploatării. Protecţia prin relee trebuie să funcţioneze corect independent de schema de conexiuni a sistemului electric în momentul respectiv şi independent de numărul centralelor respectiv al generatoarelor în funcţiune.

Eficacitatea economică. Costul echipamentului de protecţie este mic în comparaţie cu costul echipamentului principal din sistemul electric protejat şi în comparaţie cu eventualele pagube provocate de întreruperea alimentării consumatorilor în cazul unei avarii greşit sau întârziat lichidate.

Gabarit redus. În vederea reducerii spaţiilor ocupate de panouri de protecţie, gabaridele releelor trebuie să fie cât mai mici. Releele electronice se pretează cel mai bine la miniaturizare.

Elasticitatea în modificarea caracteristicilor de acţionare este o cerinţă impusă în special în cazul protecţiilor complexe pentru ca acelaşi echipament să poată fi utilizat pentru diferite elemente protejate care ar necesita caracteristici de acţionare diferite.

Tipizarea subansamblurilor prezintă avantaje atât din punctul de vedere al uzinei producătoare de aparataj de protecţie, cât şi din punctul de vedere al montării şi exploatării instalaţiilor de protecţie, întreţinerea fiind astfel mult uşurată. De precizat că tipizarea subansamblurilor este posibilă mai ales în cazul protecţiilor electronice.

La elaborarea lucrării de curs prezentate s-a ţinut cont de cerinţele şi performanţele impuse protecţiei prin relee menţionate mai sus.