123832150 Solutii Moderne Privind Realizarea Si Conducerea Statiilor Electrice

5/25/2018 123832150 Solutii Moderne Privind Realizarea Si Conducerea Statiilor Electrice

1/99

SOLUII MODERNE PRIVINDREALIZAREA I CONDUCEREA

STAIILOR ELECTRICE

Curs pentru uzul studenilor la masterat


2/99

3

CUPRINS

1.Echipamente moderne n staiile electrice...............................................................................51.1.ntreruptoare....................................................................................................................5

1.1.1. ntreruptoare cu hexafluorurde sulf..................................................................51.1.2. ntreruptoare cu vid.............................................................................................8

1.2.Separatoare......................................................................................................................91.3.Descrctoare i scurtcircuitoare..................................................................................111.4.Conductoare i izolatoare..............................................................................................181.5.Transformatoare de msur...........................................................................................191.6.Transformatoare de putere............................................................................................22

2.Staii electrice cu izolaia n aer.............................................................................................273.Staii electrice cu izolaia n SF6............................................................................................414.Celule prefabricate de medie tensiune...................................................................................545.Posturi de transformare..........................................................................................................636.Sisteme integrate de protecie, automatizare, msur, control i supraveghere.....................80Bibliografie...............................................................................................................................95


3/99

5

1. ECHIPAMENTE MODERNE N STAIILE ELECTRICE

1.1.ntreruptoare1.1.1.ntreruptoare cu hexafluorurde sulf1.1.2.ntreruptoare cu vid

1.2.Separatoare1.3.Descrctoare i scurtcircuitoare1.4.Conductoare i izolatoare1.5.Transformatoare de msur1.6.Transformatoare de putere

1.1.NTRERUPTOAREntreruptoarele utilizate n staiile electrice au evoluat de la cele cu ulei la cele cu

hexafluorurde sulf sau cu vid.Astfel, primele tipuri de ntreruptoare cu comutaia n ulei au fost cele cuulei mult.

Acestea sunt caracterizate de:- dimensiuni mari;- cantiti mari de ulei.Au fost construite pnla 330kV/25kA.Au urmat ntreruptoarele cu ulei puin, construite pn la tensiuni foarte nalte

(765kV) i capacitatea de rupere a curenilor de scurtcircuit de 40 kA datorit:

- constuciei camerelor de stingere pe principiul modulului;- realizrii de ntreruperi multiple pe pol.Aceste ntreruptoare au cteva dezavantaje:- necesitrevizii periodice lungi;- prezintpericol sporit de incendiu i explozii.Exist n exploatare pe piaa aparatelor cu caracteristici medii dar tendina este de

scdere a utilizrii lor.ntreruptoarele cu aer comprimat sunt primele care folosesc tehnica de comutaie n

gaze sub presiune. Folosesc drept mediu electroizolant i de stingere aerul la presiune maimare dect cea atmosferic. Se folosesc n momentul de faca ntreruptoare de generator intreruptoare de exterior n zone cu climat aspru (pnla -40 0C).

n paralel cu ntreruptoarele de putere realizate n tehnici tradi ionale (cu ulei, cu aercomprimat), au aprut ntreruptoare bazate pe o tehnic nou, cea a comutaiei nhexafluorurde sulf. Datoritperformanelor atinse, aceste ntreruptoare tind sle nlocuiasc

pe cele tradiionale.ntreruptoarele cu comutaie n vid avansatfolosesc vidul ca mediu electroizolant i

de stingere a arcului electric. Aceste ntreruptoare se folosesc dominant n reelele dedistribuie de medie tensiune.

1.1.1.ntreruptoare cu hexafluorurde sulfHexafluorura de sulf este un gaz incolor, inodor i, pnla o anumitconcentraie naer, netoxic. Este unul din cele mai grele gaze, densitatea sa, n condiii normale de presiune

i temperatureste de aproape cinci ori mai mare dect a aerului. Se poate lichefia uor prin


4/99

comprimare i stoca n mod comod sub form lichid. Este un gaz electroizolant de marerigiditate dielectric i un excelent fluid extinctor, capabil s transporte o mare cantitate decldurcare permite rcirea arcului electric prin conducie termic.

Proprietile dielectrice i de mediu de stingere a arcului electric care caracterizeazhexafluorura de sulf nu se regsesc mpreunla nici un alt fluid.

Duptehnica utilizatpentru obinerea suflajului n camera de stingere se disting trei

generaii de ntreruptoare cu hexafluorurde sulf:- cu dublpresiune;- cu autocompresie;- cu autosuflaj;- cu suflaj magnetic

ntreruptoare cu dublpresiuneLa aceste ntreruptoare stingerea arcului electric se face prin suflarea cu hexafluorur

de sulf comprimatla presiuni ridicate. Circuitul de gaz este nchis i conine dourezervoare,de joas presiune (circa 0,3 MPa), respectiv de nalt presiune (1,5 MPa), ntre care esteamplasat un compresor. Hexafluorura de sulf la joaspresiune umple n ntregime construciantreruptorului, realiznd izolaia intern. La deconectare, gazul stocat n rezervorul de nalt

presiune strbate ajutajele camerei de stingere exercitnd suflajul necesar stingerii arculuielectric, dup care se destinde n rezervorul de joas presiune. Presiunea n rezervorul denaltpresiune este refcutprin intrarea n funciune a compresorului.

ntreruptoarele cu hexafluorur de sulf sunt realizate n dou variante: dead-tank ilive-tank, diferite prin modul de realizare a izolaiei cilor conductoare fade pmnt.

La ntreruptorul dead-tank, fig.1.1, partea activ a polului este nchis ntr-o cuvmetalic care funcioneaz la potenialul pmntului. Aceasta este umplut cu gaz la joas

presiune care realizeazizolaia.

Fig.1.2. ntreruptor live-tank cu dublpresiune: 1-camer de stingere modul;2-izolator de trecere; 3-borne deconexiuni; 4-izolator suport; 5-compresor de hexafluorurde sulf

n cazul ntreruptorului live-tank, fig.1.2,izolaia fa de pmnt se obine cu o coloanelectroizolantdin porelan, care susine camerade stingere.

Fig.1.1. ntreruptor dead-tank cu dublpresiune

ntreruptoare cu autocompresieAceste ntreruptoare funcioneaz cu hexafluorur de sulf la o singur presiune:

0,50,7MPa. Suflajul necesar activrii stingerii arcului electric se obine la deconectare prinautocompresie, pe durata deplasrii echipajului mobil. Se aduc astfel cteva simplificri:

- se elimincompresorul i valvele pentru comanda suflajului;6


5/99

- se renun la sistemul de nclzire a gazului deoarece, la presiunile sczute delucru ale acestuia, lichefierea hexafluorurii de sulf se poate produce numai latemperaturi foarte sczute, de - 40 0C.

Dintre ntreruptoarele cu SF6, acestea sunt cele mai rspndite datorit:- simplitii constructive;- indicatorilor nali de fiabilitate;- mentenabilitii ridicate;- cheltuielilor de exploatare reduse.

Fig.1.3. ntreruptor LWE: 1-camere de stingere modul; 2-rezistoare de untare; 3-

coloana electroizolant; 4-asiu metalic; 5-dispozitivpneumatic de acionare; 6-rezervor de aer comprimat

Fig.1.4. ntreruptor tip H: 1-camerde stingere; 2-coloana izolatorului suport; 3-mecanismul ntreruptor;4-presostate de control; 5-mecanismul de acionare; 6-conducte de naltpresiune; 7-supori metalici

7


6/99

ntreruptoarele cu autocompresie de naltpresiune sunt de tip monopolar n variantalive-tank.

Pentru tensiuni foarte nalte i capaciti mari de rupere se fabricaparate de tip dead-tank.

n fig.1.3 este prezentat un ntreruptor de nalt tensiune tip LWE (SUA) (362kV/3000A/63 kA) iar n fig.1.4 un ntreruptor tip H (Romnia).

Pentru parametri superiori valorilor de 550kV/4000A/63kA, firma ABB fabricntreruptoare de tip dead-tank, fig.1.4. Aceste ntreruptoare rezist unor solicitri seismicesevere. Izolatoarele de trecere, de tip transformator de curent, contribuie la micorareagabaritului i ofer faciliti importante pentru rezolvarea optimizat a instalaiilor de

protecie prin relee.

ntreruptoare cu autosuflajDeoarece la ntreruptoarele cu autocompresie presiunea necesar stingerii arcului

trebuie asigurat chiar i pentru cazurile de defect cu cureni de valori extreme, energiamecanicnecesara fi furnizatde mecanismul de acionare trebuie sfie deosebit de mare iconduce la fore de reacie nsemnate. Au aprut astfel ntreruptoarele cu SF6cu autosuflajunde presiunea necesar este creat cu ajutorul energiei termice a arcului. n prima parte acursei de deschidere, o parte din gazul care a preluat energia termicde la arcul electric estereintrodus n cilindrul de autocompresie. n a doua parte a cursei, cilindrul continucomprimarea gazului din camera de compresie. Sporirea aciunii de rcire a coloanei arculuielectric de ctre fluxul de gaz comprimat creat de creterea de presiune, depete scderea

puterii de rcire prin nclzirea acestui gaz, astfelnct n ansamblu, eficiena rcirii arcului electriccrete totui. Efectul direct (n comparaie cu soluiacu autocompresie simpl) este o cretere a puterii derupere cu circa 20%, n timp ce energia mecanicnecesarpentru acionare este reduscu circa 40%.

ntreruptoare cu suflaj magneticPentru diminuarea i mai pronunat a

energiei mecanice care trebuie furnizat demecanismul de acionare, se pot folosi foreleelectromagnetice care se exercit ntre bobinemontate pe cilindrul de compresie i pe pistonul

acestuia. La trecerea arcului electric pe contactele dearc, bobinele sunt nseriate n circuitul principal,fiind parcurse chiar de curentul ce trebuie ntrerupt.

La ntreruptoarele prezentate mai sus, arculelectric de deconectare este supus unui suflaj cu gaz

sub presiune, n msursproducrcirea coloanei acestuia prin evacuarea cpldurii n afaravolumului camerei de stingere. Arcul electric este practic fixat ntre contacte n timp ce gazul,ca mediu de stingere, se deplaseazpe seama diferenelor de presiune.

Fig.1.5. ntreruptor cuautocompresie tip dead-tank ABB

Principiul de stingere pe care se bazeaz funcionarea ntreruptoarelor cu suflajmagnetic constn deplasarea rapida arcului electric ntr-un volum nchis de hexafluorurdesulf, aflat iniial n repaus. n acest caz, mediul de stingere este practic fix iar coloana arcului

electric, sub aciunea unor fore de tip Lorentz, se deplaseazcu viteze comparabile cu cea asunetului. Coloana arcului are o micare rapid de rotaie. Alungirea coloanei favorizeaz

8


7/99

9

cedarea cldurii spre mediul de stingere iar deplasarea rapid a acesteia intensificdeionizarea prin difuzie.

Forele exercitate ntre bobine pot asigura pn la 90% din energia necesar pentrudeclanare, numai restul de 10% fiind asigurat de mecanismul de acionare.

Avantajele care decurg din folosirea unui mecanism de acionare mai redus sunt:- reducerea costului;- creterea fiabilitii;- reducerea volumului lucrrilor de ntreinere.

1.1.2. ntreruptoare cu vid

La ntreruptoarele cu vid nu se poate folosi nici unul din procedeele mecanice de suflajsau de rcire a arcului electric. Singurul proces fizic prin care se poate restabili rigiditateadielectric a spaiului dintre contacte este difuzia arcului electric nsui. Singura intervenie

posibilasupra arcului electric este cea a cmpului magnetic. Att operaia de anclanare cti cea de declanare se executde ctre o singurpiesmobil. De aceea, energia necesaracionrii este mai micdect la orice alt tip de ntreruptor, folosindu-se de regulmecanismecu resort.

Tensiunea pentru care a fost construit un astfel de ntreruptor a ajuns la 120 kV.Limitrile acestui tip de ntreruptoare constau n:- tensiunea reduspe camera de stingere;- dificultatea de realizare a unor camere de stingere capabile ssuporte un curent de

duratde valoare mare.Avantajele ntreruptoarelor cu vid sunt:- au performane de rupere ridicate;- prezintfiabilitate i sigurande funcionare ridicate;- au un nivel poluant acustic redus;- nu prezintpericol de incendiu;- sunt compacte, uoare, necesit un spaiu de instalare redus i sunt uor de

transportat;- necesitun volum de ntreinere i revizie mult redus fade celelalte tipuri.Datorit acestor avantaje, ntreruptoarele cu vid sunt folosite intensiv n aplicaiile

industriale, pentru tensiuni pnla 36 kV i cureni de rupere de 836 kA.Principiul folosirii vidului avansat pentru stingerea arcului electric include dou idei

fundamentale:- rigiditatea dielectricdeosebit de mare, chiar pentru distane reduse;- dezvoltarea arcului electric n vaporii metalici produi de el prin aciunea asupra

elementelor de contact.

n vid neexistnd materie, la separarea pieselor de contact arcul electric se formeaznplasma de vapori metalici produi de pata catodic. La curent zero, plasma metalicdifuzeazrapid i dispare, ceea ce face ca ntreruptoarele de acest tip s fie caracterizate de o mare

putere de rupere.n funcie de performanele care trebuie asigurate ntreruptorului cu vid, elementele

contactului su se pot clasifica n trei categorii;- electrozi plani;- electrozi cu cmp magnetic de antrenare (transversal);- electrozi cu cmp magnetic axial.Pentru prevenirea supranclzirilor i topirilor locale ale suprafeelor electrozilor se

folosete ghidarea magnetica arcului electric cu ajutorul unui cmp magnetic cu o pronunatcomponenttransversalsau un cmp magnetic axial ndreptat n acelai sens cu curentul careurmeaza fi ntrerupt. Curenii de rupere pot atinge valori de 200 kA.


8/99

ntreruptoarele cu vid, din cauza marii lor capaciti de rupere, prezintfenomenul detiere a undei de curent (ntreruperea curentului nainte de trecerea sa prin zero), ceea ceconduce la apariia unor supratensiuni suplimentare, de frecvene foarte ridicate care solicitechipamentul electric din reea.

Pentru protejarea acestuia se pot aplica diferite msuri:- folosirea unor electrozi confecionai din materiale care asigurtierea curentului

la valori nu foarte ridicate;- folosirea descrctoarelor cu oxizi de zinc care prezintun rspuns corespunztorla aciunea undelor de supratensiune cu front foarte rapid;

- folosirea, pe partea dinspre aval, a unor limitatoare de supratensiuni de naturcapacitivsau rezistiv-capacitiv.

1.2. SEPARATOARE

Separatoarele normale sunt aparate de comutare, care separ n mod vizibil i cusuficientizolaie conductoarele unui circuit n scopul:

- protejrii personalului care lucreazn instalaie;- realizrii unei anumite configuraii de funcionare a instalaiei;- legrii vizibile la pmnt a unei pri din instalaie frtensiune.

n fig.1.6 i 1.7 sunt prezentate separatoare fabricate la Electroputere Craiova.

a b cFig. 1.6. Separatoare de nalttensiune: a-rotativ vertical cu sau frcuit de legare la

pmnt tip RV 420 kV; b- rotativ orizontal cu sau frcuit de legare la pmnt tip

ROM 245 kV; c- rotativ orizontal cu sau frcuit de legare la pmnt tip ROM 123 kV

10


9/99

Separatoarele de sarcin sunt echipamente de comutaie care, n plus fa deseparatoarele normale, sunt capabile sntrerupcurenii corespunztori regimurilor normalede funcionare a instalaiilor. De aceea, un separator de sarcinare un dispozitiv de stingere aarcului electric de deconectare i un mecanis de acionare care permite deplasarea contactelor

mobile cu vitezadecvat, independentde operator.Separatorul de sarcinse utilizeazeficient n urmtoarele cazuri:- comutarea bateriilor de condensatoare avnd puteri de cel mult 1,2 MVAr i

tensiuni nominale de maximum 20 kV;- nlocuirea ntreruptoarelor de putere n puncte ale reelelor caracterizate prin puteri

de scurtcircuit de valori mici (30 MVA), dar n care frecvena operaiilor decomutaie este mare;

- echipament de comutaie n reelele buclate, cu rol de a nchide i deschide bucla lasarcinnominalde trecere;

- echipament de comutaie pentru linii electrice aeriene sau n cablu funcionnd ngol.

Acest separator are o construcie mai simpli mai ieftindect a ntreruptorului deputere. Deoarece puterea sa de rupere este limitatla 2530 MVA, protecia la scurcircuit serealizeazcu ntreruptoare de putere sau sigurane fuzibile.

Hexafluorura de sulf se utilizeaz la construcia separatoarelor de sarcinmoderne.Acestea se caracterizeaz prin existena unei carcase etane care conine toate elementelecomponente i n care SF6 se gsete la presiuni variind ntre 0,150,5 MPa, n funcie devarianta constructiv.

Suflajul cu hexafluorurde sulf, sub aciunea cruia are loc stingerea arcului electricde deconectare, se obine prin autocompresie.

n fig.1.8 este prezentat un separator de

sarcin cu hexafluorur de sulf cu tensiuneanominalde 110 kV; acesta poate ntrerupe cureninominali de sarcin de pn la 630 A (cos=0,7),cureni mici inductivi (cos=0,1) de 25 A i curenicapacitivi de maximum 100A.

11

Calea de curent a separatorului coninebornele de conexiuni1, izolate de restul construcieiprin izolatoarele de trecere 2, contactul fix 3 icontactul mobil tubular 5. ntreaga construcie esteetan n carcasa metalic 8, presiunea de lucru aSF6fiind de 0,15 MPa. Solidare cu contactul mobil

5, pistonul 6 i tija electroizolant 7 se deplaseazsimultan sub comanda mecanismului de acionare.

La deconectare, datoritdepresiunii create pefaa inferioar a pistonului 6, hexafluorura de sulfeste absorbit prin contactul mobil tubular 5,dezvoltnd suflajul necesar n zona de ardere aarcului electric. Coloana arcului este dirijat ninteriorul tijei mobile 5; n acest fel se separ pecontactul mobil zona de preluare a arcului electric nraport cu zona de lucru. Protecia la electroeroziunea contactului fix 3 se obine cu ajutorul armturii

inelare 4, realizatdin material dur, rezistent la aciunea arcului electric.

Fig.1.8. Separator de sarcincu SF6


10/99

1.3. DESCRCTOARE I SCURTCIRCUITOARE

Descrctoarele electrice sunt folosite pentru limitarea supratensiunilor care pot apreantr-o instalaie electric. Acestea au fost concepute iniial pentru a face fasupratensiunilorde origine atmosferic, ca i fenomenelor conexe privind propagarea i reflexia simpl saumultipl a undelor de supratensiune, n puncte n care linia i modific impedana

caracteristic (cablu linie aerian, sfrit de linie). n stadiul actual, descrctoarele aucapacitatea termicsuficientpentru a face fai supratensiunilor de comutaie.

Din punct de vedere constructiv, un descrctor estealctuit, fig.1.9, din:

12

1. coloana de eclatoare. Numrul acestora depinde detensiunea nominala reelei;2. rezistene neliniare care asigur repartizareatensiunii n mod uniform pe spaii disruptive;3. rezistenneliniarprincipal, formatdin nseriereamai multor discuri realizate din carbur de siliciu sauoxid metalic;4. anvelopde porelan;5. A, B bornele aparatului.

n principiu ntr-o instalaie echipat cudescrctoare corect amplasate nu apar tensiuni

periculoase, superioare nivelului de protecie.Funcionarea descrctorului se iniiaz prin amorsareaeclatorului la apariia unei supratensiuni.

Fig.1.9. Schia unui descrctor

Dup scurgerea sarcinilor electrice, curentul scade,rezistena neliniarcrete foarte mult i eclatoarele se

sting.

Fig.1.10. Modul de descrctor cusuflaj magnetic;

Locul descrctorului ntr-o reea electrica. ntre neutrul unui transformator i pmnt,fig.1.12.a. O undde supratensiune, care ar ptrunden transformator se poate reflecta n locul demodificare a impedanei, adicn punctul neutru.

b. ntre linia aerian i pmnt, n posturile detransformare, fig.1.12.b.c. La intrarea unei linii aeriene ntr-o staie deconexiuni sau de transformare, fig.1.12.c.

d. La conexiunea prin cablu a unui motor electric,fig.1.12.d.


11/99

Fig.1.12. Locul de montaj al unui descrctor n instalaiile electrice

Fig.1.11 Funcionarea unui descrctor : a. diagrama de mrimi electrice: b.formarea curentului de nsoire

Soluii constructive Pentru tensiuni joase (Un1000V) descrctorul are un singur eclator. Pentru tensiuni medii, eclatorul este nglobat n rezistena neliniar, care ntocmai unui

divizor de tensiune, asigur o egal repartizare a tensiunii pe intervalele disruptive. Latensiunea nominal, n absena unei supratensiuni din geometria construciei i neuniformaintensitate a cmpului electric se realizeazo stare de preionizare n zone imediat apropiateintervalelor disruptive.

Pentru tensiuni continue relativ joase (Un=10003000V), eclatorul este prevzut cuun sistem de suflaj magnetic, care introduce arcul electric ntr-o camerde stingere cu pereireci i fante progresiv ngustate n vederea stingerii.

Pentru tensiuni nalte i foarte nalte, descrctorul este construit din module conectaten serie. De exemplu pentru un modul de circa 810 kV, descrctorul cuprinde mai multeeclatoare de amorsare i stingere, conectate n serie cu un subansamblu format dintr-o bobin

de suflaj L i cu rezistene neliniare R1 i R2. Fiecare modul este untat de rezistena neliniarR3, care asigurrepartizarea uniforma tensiunii pe module. La tensiuni Un>245 kV, fiecaremodul este prevzut cu un condensator C50100 pF, pentru a asigura o repartiie maiuniformpe module, fig.1.10.

13


12/99

Funcionarea descrctorului este ca n fig. 3 i fig. 4. Ca referin se ia diagramatensiunii u

i. n absena unei supratensiuni, prin R

3trece un curent de ordinul mA. n momentul

t1 apare o supratensiune, iar la t

2 amorseaz eclatoarele E

as la tensiunea u

a. Curentul de

descrcare Idtrece prin R

1de untare a bobinei B. Curentul I

dtrece i prin R

2. Tensiunea cea

mai mare, dup amorsare, la bornele descrctorului este tensiunea rezidual ur

. Dup

conducerea la pmnt a sarcinilor electrice ale descrcrii, eclatoarele i conservionizarea,iar prin descrctor va trece ncepnd din t

3curentul de nsoire I

i. Acesta este limitat la cteva

sute de amperi de ctre rezistena R3. Curentul de nsoire fiind de frecvenrelativ redus(50

sau 60 Hz) va trece prin bobinele de suflaj magnetic L. Acestea determininducia magneticB n zona eclatoarelor i astfel se dezvolt fore Lorentz, care mping arcul electric ncamerele de stingere cu fante i perei reci. Datoritrcirii interne a arcului electric, tensiunealui de ardere crete i, n cele din urm, arcul electric se stinge la momentul t

4.

n absena descrctorului, supratensiunea ajunge la o valoare mai mare, dup liniapunctatu

stn

. Tensiunea de protecie a descrctorului upd

este practic tensiunea de amorsare

sau cea rezidual.

Fig.1.13. Caracteristica electric

Rezistena neliniarSe prezint sub form de discuri cu

diametrul de 75100 mm i grosime 1520mm. Caracteristic pentru disc estedependena neliniar ntre tensiune icurent. n fig.1.13 se prezintcaracteristicaU = f(I) pentru un disc de carborundum.

Descrctorul cu rezistenneliniardin oxizi metalici (DOM)n varianta actual descrctoarele electrice se construiesc fr eclatoare i folosesc

rezistoare puternic neliniare (varistoare) realizate pe bazde oxizi metalici, de reguloxizi de

zinc (ZnO). Caracteristica puternic neliniar a ZnO face ca descrctorul de acest tip sprezinte o rezisten foarte mare la tensiunile normale i o rezisten foarte sczut lasupratensiuni.

Principalele limitri ale utilizarii descrctoarelor DOM sunt urmtoarele:- tensiunea permanenta de funcionare a sistemului in care sunt utilizate;- supratensiunea temporara maxima a sistemului in care sunt incluse;- nivelul de protejare pe care trebuie sa l asigure echipamentului de protejat;- amplitudinea curentului de descarcare i energia disipata de coloana descrctorului

i care produce suprancalzirea acesteia;- stabilitatea termica a descarcatorului.Pentru asigurarea parametrilor necesari, au fost proiectate doua tipuri de

descarcatoare:- cu eclator;- freclator.

14


13/99

Construcia de baza acestor doutipuri este prezentatn fig. 1.14.

15

Anvelopa descrctorului trebuie sconinelementele varistoare cu ZnO i trebuie sconin un mecanism de siguran pentru eliminarea presiunii interiare care apare n cazulfuncionrii necorespunztoare. De asemenea trebuie s aib suficient rezistenmecanic,

pentru a prelua eforturile mecanice din timpul exploatrii.

Fig.1.14. Principiul constructiv al DOM

Elementele cu ZnO sunt sensibile la prezena umiditii. De aceea, o bun etanarecontra ptrunderii aerului atmosferic, este esenialpentru buna funcionare.

Avantajele descrctorului fr eclatoare includ rspunsul prompt la supratensiuni,lipsind intervalul de timp necesar amorsrii specifice eclatoarelor, chiar n condiii meteonefavorabile.

Descrctorul fr eclatoare este n permanen sub tensiune, prezentnd un curentslab chiar la tensiunea de serviciu. Existastfel n permanenpericolul ca descrctorul ssemanifeste pentru reea ca un punct slab, iar un defect interior descrctorului echivaleazcu

un scurtcircuit faz-pmnt i linia va fi scoas de sub tensiune. De aceea este necesarprezena unui dispozitiv automat de deconectare a unui descrctor defect.Descrctoarele moderne (cu oxizi metalici) pot coexista n aceeai instalaie cu

descrctoarele clasice, cu eclatoare.Caracteristicile principale ale descrctoarelor cu oxizi metalici sunt prezentate n

tabelul 1.1.Tabelul 1.1. Caracteristicile principale ale descrctoarelor cu oxizi metalici


14/99

n fig.1.15 sunt prezentate cteva tipuri de descrctoare ale firmei Toshiba.

Fig. 1.15. Descrctoare Toshiba: a- cu izolaie n gaz (pentru staii capsulate); b-cuizolaie din porelan; c-cu izolaie din cauciuc siliconic

16


15/99

Pentru protejarea personalului n cazul reviziilor i reparaiilor n staiile electrice sefolosesc dispozitive mobile de scurtcircuitare (scurtcircuitoare). Sistemul de prindere alacestora este diferit n funcie de forma conductorului sau a dispozitivului pe care l pune la

Fig.1.16. Tipuri de scurtcircuitoare

17


16/99


17/99

1.4.CONDUCTOARE I IZOLATOARE

n mod obinuit, n staiile electrice se folosesc, practic, doutipuri de conductoare:- conductoare flexibile,de regula, sub forma de funii ;- conductoare rigidede tip bar sau, la tensiuni de peste 110 kV inclusiv n staiile

exterioare ,sunt sub forma de eava.n ceea ce ce privete materialul din care sunt confecionate, in majoritatea cazurilor

acesta este aluminiul, respectiv aluminiu-oel pentru funii.n cazul folosirii conductoare flexibile se practica doua modalitati de susinere a

acestora :- prinse pe stalpi, cadre de susinere sau perei prin intermediul lanurilor de izolatoare

de intindere, simple sau duble; in foarte multe situatii, pentru reducerea deplasarilor peorizontala a conductoarelor se folosesc lanuri de izolatoare duble, in V;

-sustinute pe izolatoare suport sau pe izolatoarele unor aparate, de regula, separatoare.Cile de curent realizate cu legturi flexibile se folosesc, de regula, pana la curenti de

aproximativ 1500 A, ceea ce la tensiuni mari acopera majoritatea cazurilor. Mai trebuiemenfionat ca aceste legaturi conductoare nu trasmit ocurile i vibraiile la aparatele la caresunt racordate.

Cicuitele trifazate realizate cu legaturi flexibile necesita, de regula, distan e mai mariintre faze comparativ cu circuitele folosind conductoarele rigide din cauza posibilului balansal conductoarelor flexibile. De asemenea, la realizarea elementelor de susinere a legturilorconductoare flexibile trebuie avuta in vedere sgeata fcut de acestea, ceea celimiteazdeschiderea dintre doucadre de susinere

Conductoarele rigide utilizate la realizarea cailor de curent din staii sunt sustinutenumai pe izolatoare suport sau pe izolatoarele unor echipamente ca, de exemplu, separatoarelesau transforrnatoarele de masurare a curentului.

n cazul statiilor exterioare, utilizarea conductoarelor rigide (eava la tensiuni peste110 kV inclusiv), permite:-distane intre faze mai mici;-trasee mai complicate;-valori mari ale curenilor.Pe de alta parte, utilizarea conductoarelor rigide necesita un numar mare de izolatoare

suport i o serie de masuri care sa previna transmiterea eforturilor de dilatare, a ocurilor ivibraiilor la izolatoare i aparate. Se poate insa spune ca, folosirea conductoarelor rigide

pentru realizarea cailor de curent, permite o mai buncompactare a instalaiei decat in cazulfolosirii conductoarelor flexibile.

Se utilizeaz, n ultimul timp, bare capsulate prefabricate n tronsoane modul, pentru

diferite configuraii de traseu la racordarea generatoarelor, transformatoarelor bloc si atransformatoarelor de servicii proprii n centrale electrice, avnd tensiunile nominale de 6-10-10,5-15,75-18-24 kV si curenii nominali de 2000...10000 A. Construcie cu ecranare comun

19

a b c

Fig.1.18. Bare capsulate fabricaie Electroputere Craiova: a bare capsulate

18kV 6 kA; b - bare capsulate 15,75 kV 8 kA, tronson modul cot vertical; c -bare capsulate 15,75 kV 8 kA


18/99

(trifazat) sau separat (monofazat) folosind izolatori suport din rinsintetic sau porelansi spatii izolante de aer la presiunea atmosferic sau cu suprapresiune. Sunt prevzute cucleme de racordare, sisteme de : preluare a dilatrii si abaterilor de montaj, legare la pmnt,etc. n fig.1.18 sunt prezentate bare capsulate fabricaie Electroputere Craiova iar n fig.1.19

bare capsulate ntr-o staie de 110kV.

Fig.1.19. Bare capsulate ntr-o staie exterioarde 110 kV

Bazate pe experiena realizrii liniilor electrice au aprut, i n construcia staiilor, noitipuri de izolatoaredin materiale compozite care nu mai necesit curare sau ungere, suntmult mai uoare dect izolatoarele din porelan i sunt mai ieftine.

1.5.TRANSFORMATOARE DE MSUR

Transformatoarele de msur convenionale sunt, la medie tensiune, cu izolaiaexterioar din porelan i interioar din rin epoxidic iar la nalt tensiune cu izolaia

interioardin ulei.n fig.1.20 sunt prezentate transformatoare de msurcu ulei ale firmei ABB.innd seama de scderea substanial a consumurilor pe partea secundar prin

aparatura de msuri protecie cu puteri proprii reduse sau chiar 0 n cazul celor digitale, onougeneraie de transformatoare de msurbazate pe izolaie compositi gaz SF6va lualocul celei cu rinepoxidic, fig.1.21.

Transformatoarele de msur neconvenionale (TMN) au ca mrime de ieire otensiune de ordinul volilor (5A nu se mai justific). Circuitele secundare realizate cuechipamente numerice necesit puteri de intrare extrem de mici. Senzorii moderni punaccentul pe precizia instrumental. Concepia de realizare a TMN poate fi n sistem activsau pasiv.

Sistemul activ se caracterizeaz prin aceea c toate dispozitivele electronice carerealizeazconversia analog-numerica datelor pentru a le transmite apoi prin fibropticsegsesc pe partea de nalt tensiune. De exemplu, transformatorul optic digital de curent

20


19/99

funcioneazpe principiul Rogowschi de msurare a curentului, transmisia semnalului fiindrealizatprin fibroptic.

Transformatoarele optice pasive utilizeaz efecte optice (efectul Faraday, efectulpiezo-electric) pentru msurarea curentului sau a tensiunii, dispozitivele electronice nefiindsupuse unei tensiuni ridicate.

TMN utilizate n prezent pe plan mondial sunt:

- senzor combinat curent-tensiune bazat pe cordonul Rogowski pentru curent idivizor capacitiv sau rezistiv pentru tensiune;- transformator optic digital de curent bazat pe cordonul Rogowski;- senzori bazai pe efecte optice:

- senzor de curent bazat pe efectul Faraday;- senzor de tensiune bazat pe efectul piezo-electric.

a bFig.1.20.Transformatoare de msurde nalttensiune construcie ABB: a-trafo curent:1-pernde gaz; 2-element de ncrcare cu ulei; 3-strat de cuar; 4-izolaia din hrtie aconductorului primar; 5-nfurri/miezuri secundare; 6-cutia de borne secundare; 7-racord tensiune capacitiv; 8-vas de expansiune; 9-sticlde nivel; 10-borne primare; 11-

born de legare la pmnt; b-trafo tensiune inductiv: 1-borna primar; 2-vizor dereferin; 3-sticlde nivel; 4-strat de cuar; 5-izolator; 6-bornpentru neutru; 7-cutia de

borne secundare; 8-legarea la pmnt; 9-vas de expansiune; 10-izolaie din hrtie; 11-cuv; 12-nfurare primar; 13-nfurare secundar; 14-miez; 15-consol pentruridicare

n sisteme energetice moderne, unde principiile de msur, protecie i comandsuntcele neconvenionale, se utilizeazmateriale i tehnologii noi. n aceste sisteme, suportul de

21


20/99

transmisie a informaiilor ntre partea primar i cea secundar este fibra optic, iar maideparte ctre elementele de comand-decizie se utilizeaz fibra optic, cablul coaxial,circuitele telefonice simple sau comutate.

n fig.1.22 sunt prezentate traductoare cu fibropticale firmei ABB.Traductoarele de curent cu fibre optice au avantaje mari privind funcionarea n

condiii din cele mai ostile:

- izolare electricinerent;- construcie compacti greutate redus;- cost redus de instalare i exploatare;- securitate sporita personalului i a instrumentaiei;- numr redus de tipuri de traductoare;- gamdinamicextinsi remanennul;- absena histerezisului;- liniaritate largntr-o bandlargde frecven;- imunitate la interferenele electromagnetice;- erori suplimentare nule prin conversie A/D;- fiabilitate foarte mare.

Fig.1.21. Transformator decurent cu izolaie SF6

construcie ABB

Fig.1.22 Traductor de curentmogneto-optic cu fibroptic

construcie ABB

Pentru nlocuirea vechilor transformatoare de curent i de tensiune sunt doudireciide aciune:

- pentru sisteme de joas i medie tensiune, caracterizate de valori mari alecurentului de scurtcircuit, inelul Rogowschi poate s fie cel mai potrivit tip de

traductor de curent, avnd cele mai bune performane n domeniul curenilor mari;

22


21/99

23

- pentru sisteme de nalttensiune, traductoarele de curent electro-optice bazate peefectul Faraday par a fi cele mai potrivite datoritsiguranei i performanelor deizolare.

Ambele tipuri de traductoare de curent sunt adecvate asocierii cu sisteme de achiziii de date.

1.5.TRANSFORMATOARE DE PUTERE

n domeniul transformatoarelor de putere cu ulei sunt nouti n tehnologia defabricaie. Astfel, firma ABB are nouti n ce privete:

- bobinajul. Construcia clasic a transformatoarelor presupune construciabobinajului pe cilindri electroizolani, dup care acesta este introdus pe coloanamiezului ncepndu-se operaia de mpnare. La firma ABB, bobinajul estemonolit i executat direct pe fiecare coloann parte, fapt ce face ca acesta sfieoval urmrind forma miezului.

- ansamblul parte activ. Construcia clasica miezului se face n poziie orizontaldupcare acesta este ridicat n picioare i despachetat jugul superior pentru a seintroduce pe coloane bobinele. Dup mpnarea bobinelor pe coloane, sempacheteaz jugul superior i se rigidizeaz ntregul ansamblu prin sistemul detirani i buloane. La ABB, bobinajul fiind executat direct pe coloanele miezului,realizarea ansamblului parte activ se face pe o instalaie specializat dempachetare a transformatoarelor cu bobinajul direct pe coloan. Aceastinstalaie

permite mpachetarea orizontala miezului, fapt ce face ca n urma mpachetrii sse obinun ntrefier redus ce are drepr consecinpentru transformator, pierderi nfier reduse cu pnla 10% fade valorile impuse de standard.

- uscarea transformatoarelor. Printre materialele electroizolante, utilizate nconstrucia transformatoarelor de putere hrtia, trafoboardul, tuburile

electroizolante, uleiul de transformator reprezintcategoria de materiale cu ceamai mare sensibilitate la aciunea factorilor externi. Dintre factorii externi,coninutul de ap, temperatura, presiunea i eforturile mecanice la care lucreazaceste materiale, au o mare influen asupra nivelului de izolaie i a duratei devia a transformatoarelor. Uscarea clasic a transformatoarelor se face nautoclave ale cror instalaii permit realizarea unor cicluri succesive de nclzire ivid. n timpul acestor cicluri, partea activ a transformatorului se nclzete latemperaturi de circa 125-127 0C, iar prin vid se extrage din autoclavvaporii deap aprui datorit temperaturii ridicate. Dupuscarea prii active, aceasta estescoasdin autoclavi ncuvat, urmnd umplerea cu ulei ce se face n general nautoclav, sub vid. ABB a elaborat o tehnologie de evacuare a apei din materialele

electroizolante, avnd la baz cldura degajat de bobinajul ce este parcurs decureni de joas frecven. Transformatoarele sunt introduse n interiorul uneiautoclave care permite realizarea unei presiuni reduse, unde nfurarea de nalttensiune este alimentatla o tensiune relativ mic(sub 1200 V) fiind parcurs de uncurent de joas frecvende maxim 20 Hz, iar nfurarea de joastensiune estelegatn scurtcircuit. Transformatorul este introdus n autoclavncuvat, completnchis, avnd conectat un furtun la valva de golire, prin care n timpul uscrii seintroduce aer cald, iar la finalizarea uscrii se introduce uleiul la o temperaturde60 0C. Concomitent cu creterea temperaturii, crete i vidul din autoclavfapt ceface ca eliminarea vaporilor de ap s se faccontinuu pe msur ce izolaia seusuc. n timpul uscrii, hrtia special utilizat se polimerizeaz, strngnd

bobinajul i rigidiznd ansamblul parte activ, fapt ce face ca transformatorul seprezinte o stabilitate dinamic la scurtcircuit mult superioarconstruciei clasice.


22/99

Dupfinalizarea procesului de uscare, automat, sub vid, se face umplerea cu ulei atransformatoarelor.

Performanele obinute ca urmare a tehnologiilor prezentate sunt:- capacitate de suprasarcinmrit;- rezistena la scurtcircuit (stabilitate dinamic) superioarconstruciei standard;- pierderi n fier reduse cu circa 10% fade prevederile standard.Transformatoarele de distribuie, n ulei, ermetice, n cuve cu ondule, produse de ABBprezinturmtoarele avantaje fade construcia clasic:- izolare totala componentelor interioare fade exterior, fapt ce nseamn:

- pstarea calitii sistemului de izolaie n timp;- mentenanredus costuri reduse pe durata de via- fiabilitate mare n exploatare

- meninerea supra i subpresiunii n limitele funcionale prin variaia volumuluiintern;

- capacitate de suprasarcinpe timp ndelungat;- risc redus de poluare cu ulei a mediului;

- cost redus, n condiii comparabile, prin diminuarea numrului de accesorii fadeconstrucia cu conservator.

a bFig.1.23. Trafo cu ulei 69kV/34,5kV, 20 MVA construcie ABB: a-vedere exterioar; b-

bvedere interioar: 1-racorduri de intrare n nfurarea primar; 2-racorduri lacomutatorul de ploturi; 3-conectarea nfurrilor de T; 4-bare de JT; 5-conectareanfurrilor de JT; 6-bare flexibile; 7-nfurare pe faz; 8-conductor de T; 9-miez(deplasabil); 10-ntrefier; 11-suport lateral; 12-suport de baz; 13-barierizolatoare ntrefaze

n fig.1.23 este prezentat un transformator cu ulei construcie ABB iar n fig. 1.14 unul

de construcie Toshiba.

24


23/99

Fig.1.24. Trafo 500kV n primar, 1000MVA construcie Toshiba

Fig.1.25. Trafo cu SF6construcie Toshiba-construcie interioar

25


24/99

Necesitatea utilizrii unui spaiumai redus, a evitrii pericolului deincendiu i protecia mediului au condusla apariia transformatoarelor cu izolaiaSF6.

Fig.1.25. Trafo cu SF6construcie Toshiba-vedere exterioar

Avantajele principale ale acestor

transformatoare sunt:-nu sunt inflamabile folosesc SF6camediu izolant i de rcire;

-nu existpericol de explozie a cuveitransformatorului presiunea dincuv permite rezistena acesteia lacreterea presiunii n cazul unuidefect intern;

-compactitate deoarece nu estenecesar conservatorul, nlimeaincintei transformatorului se poate

reduce cu 2-2,5 m;- instalare uoar nu este necesar unproces de purificare a uleiului;

- ntreinere uoar numai presiuneagazului SF6trebuie urmritn timpulfuncionrii.

Structura intern a unuitransformator cu SF6 de275kV/66kV/21kV de 300 MVA,

construcie Toshiba,

este prezentat nfig.1.25 iar nfig.1.26 vedereexterioar a unuiastfel detransformator carese folosete n staiielectrice nchise.

Fig.1.26. Trafo cu SF6construcie Toshiba-ntr-o staie interioarPentru posturi de

26


25/99

27

transformare, se utilizeaz din ce n ce mai mult transformatoare uscate n rin sintetic.Sunt fabricate n gama 100-2500 kVA, cu tensiuni de alimentare pn la 20 kV (tensiunesecundar410 V). Are urmtoarele caracteristici:

- nu prezintrisc de poluare;- nu necesitntreinerea dielectricului;- este uor instalat;- este autoextintibil;- rezistla agresiunile mediului;- nu necesitamenajri constructive (cuv);- gabarite i greutate reduse.Transformatoarele uscate elimin limitrile impuse de transformatoarele cu ulei.

Astfel, ele pot fi amplasate chiar n centrul de consum (de sarcin) solicitat (blocuri delocuine, spitale, metrou, etc.). Specificacestor transformatoare este tehnologia de etanare a

bobinajelor n vid la temperaturi nalte, ntr-o rin epoxidic, ceea ce i confertransformatorului o comportare excelentla agresiunile specifice i eliminriscurile fisurrii.


26/99

2. STAII ELECTRICE CU IZOLAIA N AER

Staiile exterioare cu izolaia n aer (SEIA, respectiv denumirea din limba engleza AIS- Air Insulated Switchgear) sunt realizate prin amplasarea n aer liber a instalaiilor i

echipamentelor componente. Acest mod de dispunere, considerat clasic, este practicat cuprecadere pentru tensiuni inalte i foarte inalte (peste 110 kV) i a fost adoptat initial dinmotive preponderent economice. n prezent, existena staiilor capsulate, cu izolaia n gaz(SF6), face ca, mai ales la tensiuni foarte inalte, motivaia economica sa nu mai fie favorabilastaiilor exterioare cu izolaia n aer.

Principalele avantaje ale realizarii de statii exterioare cu izolaia in aer sunt:- absena unei cdiri i deci, consum redus de materiale de construcii;- timpi de execuie mai redui n comparaie cu staiile amplasate n cladiri;- posibilitai de extindere relativ comode;- limitarea extinderii avariilor din cauza distantelor mari ntre faze i circuite;- acces uor la echipamente pentru exploatarea curenta i pentru nlocuire, vizibilitate

buna a echipamentelor.Dintre dezavantaje trebuie amintite n primul rand:- suprafeele mari de teren pe care le necesita;- expunerea echipamentelor la intemperii i poluare, deci cheltuieli mai mari de

investitie i de exploatare.Soluiile constructive ale staiilor exterioare cu izolare n aer sunt determinate, n

principal, de urmtoarele elemente:- tipul constructiv al separatoarelor;- tipul constructiv i amplasarea cilor de curent;- schema monifilar;

- restriciile de teren.n ultimul timp, mai multi constructori de echipamente pentru statii electrice propunsolutii noi, moderne care urmaresc in principal:

- reducerea suprafeelor ocupate;- creterea siguranei in funcionare i a disponibilitatii circuitelor;- reducerea volumului de lucrari necesare intreinerii echipamentelor;- reducerea costurilor de investitii;- reducerea costurilor de exploatare i de intreinere.Pentru a ilustra in ce masura soluiile moderne pentru statii electrice exterioare cu

izolatia in aer ii ating scopurile mai sus enunate se va prezenta mai intai o solutieconstructiva clasica. Astfel, in figura 2.1 este prezentata o seciune printr-o celula a unui

circuit de linie dintr-ostaie de 110 kV cu douasisteme de bare colectoare.Este important de remarcatin acest desen modululnotat simbolic S-I-TC-S,format de separatorul de

bare SB, intreruptorul I,transformatorul demsurare a curentului TCi separatorul de linie SL .

Este un modul care seregasee in majoritateastatiilor electrice

Fig.2.1. Seciune printr-o celulde linie dintr-o staie de 110kV

27


27/99


28/99

- realizarea de echipamente care sa indeplineasca mai multe functiuni. Un astfel deechipament poate prelua, de exemplu funciunile cerute de modulul S-I-TC-S. Ideea de

baza a acestei direcii de modernizare o reprezint renuntarea la separatoarele cucontacte mobile clasice i inlocuirea lor cu contacte debroabile amplasate chiar peintreruptor, fig.2.2...fig.2.5. De asemenea, progresele realizate in construciaechipamentelor folosite la masurarea curentului i tensiunii (in sensu! renunrii la

transformatoarele de masurare clasice i nlocuirea lor cu traductoare) au permisamplasarea acestora direct pe intreruptoare, de regula, in izolatoarele de trecere aleacestora. Un alt exemplu poate fi un modul care sa inglobeze functiunile aparateloramplasate pe o plecare de linie: transformatorul de masurare a tensiunii, descarcatorulcu rezistenvariabila, cutitele de legare la pamant.

- realizari obinute in domeniul staiilor capsulate cu izolaia in SF6 i consta inrealizarea de module S-I-TC-S capsulate in SF6. Aceste soluii au fost gandite mai ales

pentru modernizarea staiilor existente prin inlocuirea uneia sau mai muItor celuleclasice cu aceste module capsulate cu izolaia in SF6, rezultatul fiind o soluie hibrida.

Consecina acestor progrese a fost simplificarea schemelor de conexiuni a staiilor.

29

Fig.2.3. Configuraia barelor colectoare comparativ cu o staie convenionalcu bara dubl

Pana acum, mai ales la tensiuni mari, chemele folosite erau cele cu mai multe sisteme de

bare colectoare, cu bare de ocolire sau cu mai multe intreruptoare pe circuit, pentru a se puteafunciona fara intrerupere in cazul reviziilor sau reparaiilor la echipamente. Realizarea deaparate i chiar module intregi cu fiabilitate ridicata i care, in acelai timp, necesita foarte

puina intretinere (unele chiar detoc) a permis utilizarea schemelor de conexiuni simple cu unsingur sistem de bare colectoare, scheme H in diverse variante etc, fig.2.2...fig.2.5. Evident,

prin aceasta se simplifica substantial construcia i exploatarea unei staii, se reduc costurile i

timpul de realimentare.

Fig.2.2. Configuraia barelor colectoare comparativ cu o staie convenionalcu bardetransfer


29/99

Fig.2.4. Configuraia barelor colectoare comparativ cu o staie convenionalcu 1 intreruptoare pe circuit

Fig.2.5. Configuraia barelor colectoare comparativ cu o staie convenionalcu schema inH

Exemple de solutii moderne propuse de diverse firme

Module S-I-TC-S realizate cu echipamente clasice. Una dintre aceste solutii este cea

propusa de firma ABB pentru statii cu tensiuni de peste 245 kV inclusiv. Ea consta dinamplasarea pe un singur schelet a unui intreruptor tip HPL flancat de doua separatoare cu osingura coloana (tip pantograf) prevazute cu cutite de legare la pamant i a unui traductor decurent realizat pe principii optice, fig.2.6.

n prezent exista variante propuse pentru tensiuni de la 245 kV la 550 kV.Principalele avantaje ale acestei solutii sunt :- reducerea suprafetei necesare pentru amplasare; comparativ cu solutiile clasice acest

modul poate conduce la reduceri de circa 60% a suprafeei ocupate, fig.2.7; corespunzator seva reduce costul terenului afectat statiei;

- reducerea volumului de fundatii necesar, a volumului de lucrari, respectiva costuluilucrarilor de constructii;

- reducerea volumului cilor de curent dintre aparate;- realirarea i testarea cablrii interne intre aparatele componente n condiii de fabrica;- nlocuirea unei astfel de unitai se poate face mult mai repede decat n cazurile clasice.

30


30/99

Fig.2.6.. Intreruptor debroabil in module compacte

Fig.2.7. Economie de spaiu pentru o staie de 145 kV

Tot firma ABB propune o soluie de modul prefabricat S-I-TC-S, pentru staii de pana la170 kV, in care cele doua separatoare sunt amplasate pe un schelet metalic deasuprantreruptoarelor, fig.2.8.

O soluie asemanatoare este propusa i de firma Siemens pentru staii cu tensiuni de 123kV, pennitand reducerea cu circa 50% a suprafetei ocupate.

31


31/99

Fig.2.8. Modul prefabricat S-I-TC-S n varianta MUW

Solutii compacte folosind module cu contacte debroabile. La realizarea acestor soluiiun rol important il are inlocuirea separatoarelor clasice cu contacte debroabile compuse din

contacte fixe care, de regula, fac partedin restul instalatiei i nu necesita niciun fel de intreinere i contacteamplasate pe ntreruptor, mobile prindeplasarea intreruptorului pe o cale derulare. Exista mai multe variante, infunctie de posibilitatile de deplasare aintreruptorului. In afara ntreruptorului

i a contactelor debroabile, un astfel demodul mai poate continetransfonnatoare combinate de curent itensiune ori traductoare optice de curenti/sau tensiune, cutite de legare la

pamant, elemente de control iprotectie.

Fig.2.9. Modulul LTB COMPACT

Una din solutiile propuse defirma ABB, denumita LTB COMPACTfolosete, ca i soluia HPLCOMPACT, intreruptorul cu SF6, tip

LTB deja probat in numeroase instalatii.Acest intreruptor este amplasat pe ocale de rulare care permite, eventual cu

32


32/99

ajutorul unui mecansim de acionare, o deplasare inainte-inapoi, realizandu-se in acest feloperaia de separare cu ajutorul contactelor debroabile ale intreruptorului. Contactele fixe pe

partea dinspre barele colectoare fac parte din acestea. Ele nu necesita intreinere. Deasemenea, cadrul de susinere a barelor colectoare poate face parte (opional) din modulul

prefabricat (fig.2.9). La cerere, modul mai poate conine cuite de legare la pamant,transformatoare de masurare sau traductoare pentru curent i tensiune, descarcator pentru

protecie impotriva supratensiunilor i module specializate de control a functionariiintreruptorului.In prezent exista variante propuse pentru tensiuni de la 123 kV la 170 kV.

Principalele avantaje suntlegate de reducerea suprafeteiocupate, de simplificareaschemelor de conexiuni, decreterea fiabilitaii, scadereacosturilor de intretinere,instalarea rapida etc.

O soluie oarecum

asemanatoare a firmei ABB estedenumita COMPASS.Intreruptorul folosit are formaliterei greecei (camera destingere este orizontal) i pentrudebroare poate fi deplasat lateral(fig.2.10). De asemenea,intreruptorul poate fi coborat de

pe soclu i apoi retras din instalatie.Modulul mai contine transformator demasurare a curentului i echipament

pentru protecie i control, iar opional-transformator de masurare a tensiunii idescarcator.

Fig.2.10. Modul COMPASS

Fig.2.10. Elemente componente modul

COMPASS: 1-camera de stingere; 2-transformator de curent; 3-separatoare

Practic, acest modul conine ceamai mare parte a celulei. Tensiunile

pentru care se propune un astfel de modulsunt cuprinse intre 72 kV i 170 kV.

Avantajele prefabriciirii celei maimari pri ale celulei sunt multiple:

- transport comod i sigur,- lucrarile de construcie pe terenputine i in timp scurt,- teste executate in conditii de

fabrica etc.Partea de protecie i control este

realizat cu ajutorul unui computer decelul i este amplasata in dulapurispeciale care conin echipamentul a douacelule. Sistemul este astfel conceput incatsa permit adaugarea i a altar funciunica, de exemplu. de monitorizare a

intreruptorului, etc. ntregul modulnecesito fundaie foarte simplde formrectangular, de mic grosime i fr

33


33/99

probleme speciale de rezisten.Deoarece modulul prezentat nu contine i cuite de legare la pamant, el poate fi folosit

impreuna cu un alt modul, care sa contina transformatorul de msurare a tensiunii i cuitul delegare la pamant. Utilizarea modulului COMPASS la realizarea unor staii electrice, fig.2.11,

permite in primul rand adoptarea unor scheme de conexiuni foarte simple: scheme cu unsingur sistem de bare colectoare, secionate sau nu, diverse categorii de scheme H. In astfel de

situaii, barele colectoare se realizeaza din teava de aluminiu, autoportante, iar cele trei faze seamplaseaza intriunghi.

Fig.2.11. Folosirea modulului COMPASS ntr-o staie de 145 kV

34


34/99

i firma Siemens propune o solutie de modul cu intreruptor debrobil pentru statii cutensiuni de 123 - 145 kV. Modulul conine un ntreruptor tip 3APIF, contacte debroabile, undispozitiv electromecanic de acionare, transformator de masurare a curentului i tensiunii, undulap pentru aparatura de automatizare i control. Tot modulul este preasamblat i testat nconditii de fabrica. Avantajele sunt cele enumerate anterior. i n cazul folosirii acestui modulsunt de preferat scheme de conexiiuni foarte simple. Reducerile de suprafaocupatde staie

sunt de ordinul a 45%.Solutii compacte folosind module capsulate cu izolatia in SF6.Avantajele solutiilor

constructive folosind izolaia n gaz sunt foarte bine cunoscute. Realizarea de statii cu izolatiain SF6a devenit ceva obinuit, existand ri in care, practic, nu se mai construiesc statii noi deinalta tensiune decat cu aceasttehnologie. Pe de alta parte existdestul de multe statii vechicu izolatia n aer, cu durata de viata depaita. Reconstrucia lor completa poate fi costisitoare.Plecand de la aceste considerente s-au dezvoltat solutii n care modul S-I-TC-S este realizatcapsulat cu izolatia n SF6. Aceste solutii au avantajul ca pot fi foarte bine folosite i lamodernizarea statiiIor exterioare cu izolatia in aer. O astfel de solutie constructiva propunefirma ABB sub denumirea de PASS, care este de fapt prescurtarea de la Plug and SwitchSystem, adica instaleaza, cupleaza circuitele secundare (plug) i se poate face comutatia dorita

(switch).Solutia PAS' const in realizarea unei celule complete de nalta tensiune prin

integrarea ntreruptorului, a separatoarelor de bare, a senzorilor de masurare, a cutitelor delegare la pamant ntr-un singur compartiment capsulat i cu izolare n SF6. Echipamentul deinalta tensiune este limitat la strictul necesar unei funcionari in sigurana statiei. Capsulareaeste monofazata i fiecare unitate constructiva este asamblata i complet testata in fabrica. Latransport se demonteaza doar izolatoarele de trecere prin care caile de curent intra in modul.

Intreruptorul, separatoarele de bare i cutitele de legare la pamant sunt cele care aufost indelung testate in tehnologia realizarii statiilor capsulate cu izolare n SF6. Capsula esterealizata din fibra de sticla impregnata cu raini epoxidice. Functiunile transformatoarelortraditionale de masurare a curentului i tensiunii sunt realizate prin intermediul unei generatiiavansate de senzori care inglobeaz ambele functiuni intr-o singura unitate. Acei senzori

permit o gama larga de masuratori pentru o gama larga de functiuni de control i protectie.Exist un echipament complet de monitorizare a funcionarii modulului, ncepand cumasuratori ale gazului i continuand cu multe aIte masuratori privind conditiile in carefuncioneaza intreruptorul (durata de functionare a pompei, energia consumat pentruacionare, viteza de deplasare a contactelor, durata de viaramas, etc.).

Necesarul de lucrari in statie pentru amplasare se rezum la realizarea unei fundatiirelativ simple i ieftine pentru fiecare modul monofazat. Toate circuitele secundare se

Fig.2.11. Schema de conexiuni a modulul PASS comparativ cu modulul clasic

35


35/99

racordeazprin cabluri din fibra optica speciale prevazute cu conectori care nu necesita decatintroducerea n priza (plug).

In figura 2.12 este prezentata schematic conceptia modulului pentru cazul unei celuledintr-o statie cu doua sisteme de bare colectoare. Se observa absena separatorului de linie i acutitului de legare la pamant pe partea dinspre linie. Absenta separatorului de linie este

justificata de disponibilitatea foarte mare a modulului capsulat. n ceea ce privete necesitatealegarii la pamant a liniei, aceasta se poate realiza cu ajutorul cutituIui dinspre separatoarele de

bare, prin inchiderea intreruptorului. Constructorul ofera insa, la cerere, i posibilitatea

Fig.2.13. Solutia constructiva a modulului PASS pentru o faza

Fig.2.14. Amplasarea unui modul PASS ntr-o staie

36


36/99

amplasarii unui modul aditional, tot in SF6, continand separatorul de linie i cutitul de legarela pamant respectiv.

Solutia constructiva a modulului PASS pentru o faza este prezentata in figura 2.13 iaramplasarea unui modul PASS ntr-o staie n fig.2.14.

Aa cum s-a mai aratat, modulele PASS au multiple posibilitati de utilizare, de lamodernizri de statii existente pana la realizarea de statii noi. A vantajele sunt:

- fiabilitate foarte mare, datorata tehnologiei de izolare in gaz;- aplicabilitate la orice configuratie a schemei de conexiuni;- reducerea cu aproape 60 % a suprafeei necesare realizarii staiei;- posibiltatea aplicrii mentenanei adaptive;- amplasarea pe teren intr-o singura zi a echipamentului primar al unei celule;- optimizarea costurilor totale: investiii plus costuri de exploatare.n continuare sunt prezentate citeva posibiliti de utilizare a modulelor PASS la

modernizarea unei staii clasice exterioare, cu izolare in aer, cu dau sisteme de barecolectoare. Astfel, in cazul unei staii de 220 kV cu dou circuite de linie i un circuit detransformator, fig.2.15, ntr-o prima etap, se pstreazcaile de curent ale barelor colectoarei se inlocuiee numai echipamentul celulei de transformator. Operaia se poate face fra se

modifica structura construita a barelor colectoare i spatiul

afectat celulei de transformator, fig.2.16. Sunt necesare doar reconstruirea fundatiilor. In modsimilar se pot inlocui ulterior i echipamentele celorlalte circuite.

Solutia poate fi aplicata i la extinderea unei stai clasice la care exist restrictii deteren. n astfel de cazuri trebuie extinse doar barele colectoare. n plus, in cazul staiilor cudoua sisteme de bare colectoare, modulele PASS permit amplasarea de celule fain fa, fra se recurge la cel de-al treilea camp de bare, fig.2.17, aa cum este uzanta in cazul solutiilorconstructive clasice.

Soluia cu module PASS poate fi aplicata i la realizarea unor staii complet noi. Deexemplu. in cazul unei staii de 220 kV noi cu doua sisteme de bare colectoare i 4 circuite(doua LEA, un transfonnator i o cupl transversal), fig.2.18, realizata numai cu modulePASS reducerea suprafeei ocupate, comparativ cu realizarea clasica este de 58%.

Fig.2.15. Schema clasica staiei de 220 kV

37


37/99

Fig.2.16. nlocuirea celulei trafo cu modul PASS

Fig.2.17. Celule fan facu module PASS

38


38/99

Fig.2.18. Staie noucu module PASS

Firma ABB construiete staii electrice interioare nchise de nalt i foarte nalttensiune (110-550 kV), tip I-AIS, folosind ca mediu izolant aerul. Imagini din interiorul uneiastfel de staii sunt n fig.2.19.

Fig.2.19. Staie interioartip I-AIS fabricaie ABB

39


39/99

Firma Alstom fabric, de asemenea, staii compacte izolate cu aer tip CAIS 72,5 kVla 170 kV, cu avantajele prezentate mai sus. O comparaie ntre staiile izolate cu aer (AIS),cele compacte (CAIS) i cele izolate cu gaz (GIS) este artatn fig.2.20.

Fig.2.20. Comparaie ntre diferite tipuri de staii electrice interioare

40


40/99

41

3. STAII ELECTRICE CU IZOLAIA N SF6

Celulele capsulate sunt cele la care echipamentul component este complet inchis incarcase de protectie, etane fata de aerul atmosferic. Capsularea se poate realiza i prin

blindare, in scopul asigurarii unei protectii sporite la solicitari mecanice. n interior, izolareapoate fi obtinuta utilizand diferite fluide, in general, la presiuni superioare celei atmosferice.

Dezvoltarea rapida a statiilor electrice cu celule capsulate in metal a fost declanata decreterea necesarului de energie electric a, mai ales in zonele dens populate, cum sunt oraelemari i centrele industriale, acolo unde tensiunea de 110 kV a devenit tot mai mult o tensiunede distributie. Adeseori, in aceste zone nu mai exista spatiu suficient pentru constructiastatiilor in aer liber sau pentru extinderea instalatiilor de nalttensiune clasice. De asemenea,costul terenului mereu in cretere in marile orae face neeconomica amplasarea unor astfel deinstalatii.

ntrucat dimensiunile de gabarit ale instalatiilor de inalta tensiune se stabilesc inspecial in functie de distanele de izolare necesare, compactarea presupune adoptarea unormasuri pentru diminuarea acestor distante. Printre masurile principale de reducere adistantelor de izolare pot fi citate:

a) folosirea dispozitivelor de limitare a supratensiunilor;b) aplicarea unui strat protector pe izolatoare pentru micorarea efectelor poluarii din

marile orae sau de pe unele platforme industriale;c) montarea in spaii interioare, pentru inlaturarea influentei conditiilor de clima,

precum i a poluarii;d) capsularea, prin introducerea in inveliuri metalice etane;e) folosirea dielectricilor cu o rigiditate dielectrica mai mare decat cea a aerului la

presiune atmosferica;

f) marirea densitatii, mai ales cea a dielectricilor gazoi;g) adoptarea unor masuri pentru uniformizarea campurilor electrice.n cazul instalatiilor clasice sunt aplicabile doar masurile a, b, c i intrucatva g, ele

permitand insa numai o foarte mica reducere a dimensiunilor de gabarit ale statiilor. De abiacombinarea masurilor d-g i eventual a permit o micorare substaniala a gabaritelor,elementul esenial pentru reducere ramanand capsularea ermetica tuturor elementelor aflatesub tensiune ntr-un nvelimetalic legal la pmnt.

Capsularea asigura, de asemenea:- eliminarea impuritilor,- reducerea numarului de avarii provocate de ali factori externi,- securitatea impotriva electrocutarilor,

- reducerea irnpactului asupra mediului.

Alegerea mediului de capsulare

Capsularea in metal pentru realizarea unor instalaii electrice cu gabarite reduse estecunoscuta de multa vreme, dar cu materialele izolante clasice - ulei, aer comprimat sau izolantsolid - a fost folosita limitat. O utilizare pe scara mai larga au cunoscut-o numai legaturileconductoare sau celulele cu gabarite nemicorate, corespunzatoare unei izolari in aer la

presiune atmosferica, la care capsularea se utilizeaza doar cu scopul unei protecii prin carcasa(din metal sau uneori din materiale plastice).

Dielectrici solizi

Folosirea materialelor dielectrice solide este dezavantajoasa in primul rand ca urmare

a cerintelor tehnologice i de calitate deosebite care se pun la producerea lor. Nu este ncasuficient clarificat procesul de imbatranire i limita duratei de viatpentru folosirea izolaiei


41/99

42

solide la tensiuni foarte nalte. Este destul de greu sa se asigure o omogenitatecorespunzatoare.

Folosirea dielectricilor solizi nu este posibila in zonele in micare aleintreruptoarelor i separatoarelor.

Dielectricii solizi se utilizeaza insa in combinaie cu alte medii de izolare.Dielectrici lichizi

Folosirea dielectricilor lichizi, mai ales a uleiului, este cunoscuta de mult i raspandita pescara larga n construcia de aparate electrice. Dezavantajele folosirii uleiului constau ncantitaile mari de ulei necesare, cheltuielile destul de ridicate ce deriva din aceasta, pericolulsporit de incendii, produsele sale de descompunere care reduc nivelul de izolare.

Dielectrici gazoi

Cei mai utilizai dielectrici gazoi sunt aerul i hexafluorura de sulf (SF6). La nceput afost utilizat aerul comprimat.

Carcasele au fost realizate din oel nemagnetic i aluminiu, compartimentate i legatela pamant individual.

Aparia instalaiilor cu aparataj in carcasa metalic cu izolaie gazoasa (GIS- GasInsulated Switchgear), a carui izolare este realizata, cel puin parial, de ctre un gaz izolant,

altul decat aerul a revoluionat nsa concepia staiilor electrice.Dezvoltarea pe scara industriala a GIS in ultimii 30 ani s-a facut pe seama

proprietailor foarte bune ale hexafluorurii de sulf (SF6) - atat ca material izolant, cat i carnediu de stingere a arcului electric - care au creat condiii deosebite pentru dezvoltareatehnicii intreruptoarelor de putere. Astfel, SF6:

- are rigiditate dielectricde cca 4 ori mai mare la presiuni de cca 4 ori mai mici fade aerul comprimat;

- are vitezde recombinare a ionilor mare i inerie termicmic, proprieti care lfac un bun agent de stingere a arcului;

- are greutate specificde 5 ori mai mare dect aerul, proprietate care-l face uor demanipulat;

- este incolor, inodor, stabil chimic, neinflamabil i netoxic;- are un coeficient de transmitere a cldurii prin convecie de 5 ori mai mare dect

aerul;- are capacitate mare de absorbie a electronilor liberi.Singurele frne de folosire masiv a SF6 n realizarea instalaiilor de nalt tensiune

sunt de naturtehnologici anume:- tehnologia de obinere a hexafluorurii de sulf pure fiind mai dificilface ca preul

sse meninrelativ ridicat;- tehnologia de realizare i exploatare a unor astfel de instalaii presupune acuratee

n direcia realizrii etanrii tuturor componentelor i n direcia realizrii

etanrii tuturor componentelor i n direcia conservrii n timp a puritii gazuluicare evident se va afla n contact permanent cu prile metalice i cele izolante aleinstalaiei.

Ambele dificulti vor dispare treptat deoarece pe de o parte creterea produciei deSF6 va duce inevitabil la scderea preurilor acestui gaz, iar pe de alt parte o trsturcaracteristic a dezvoltrii societii este i perfecionarea continu din toate punctele devedere a tehnologiilor industriale.

Folosirea hexafluorrii de sulf ca izolant n instalaiile de nalttensiune presupuneintroducerea unor principii oarecum diferite de cele folosite la alte categorii de instalaii ianume:

- capsularea ntregii instalaii n carcase metalice etane, capsulare care poate fifcutmonofazat sau trifazat;

- compartimentarea n module normalizate interschimbabile.


42/99

Capsularea este obligatorie pentru meninerea gazului n zona instalaiei. Practicadovedete c att capsularea monofazat ct i cea trifazic ofer avantaje care duc lafolosirea ambelor soluii.

43

Fig.3.1. Capsularea barelor: a monofazat; b trifazat

Capsularea trifazicduce la economie de spaiu, de materiale i manoperiar n plus,cmpurile celor trei faze, compensndu-sereciproc, duc la scderea pierderilor. Capsularea

monofazat elimin scurtcircuitele ntre faze,limiteaz eforturile electrodinamice ntre faze,permind orice aezare relativa fazelor.

Carcasa se executdin oel nemagnetic saudin aluminiu. Numai la diametre mari ale

blindajului se pot folosi carcase din oel obinuitdeoarece curenii turbionari ce pot duce lanclziri inadmisibile n carcassunt mici.

n fig.3.1 se reprezintcapsularea mono itrifazat.

Compartimentarea se realizeaz de obicei

n module care constituie i elementelecomponente ale celulei (ntreruptor, separator, etc.)i care se separntre ele etan. Aceste module se

pot asambla n diferite moduri pentru a se realizaschema monofilar dorit sau pentru a se puteancadra instalaia n restricie privind dimensiunile.

Fig.3.2. Izolatoare folosite ninstalaiile cu SF6: a conice; b disc; c - suport

Compartimentarea are ns i alte avantajeimportante:

- limitarea propagrii defectelor;- localizarea scprilor de gaze;

Fig.3.3. Compartimentarea unei instalaii cu SF6

- reducerea cantitii de gaz ce semanipuleaz la o intervenie n

interiorul carcasei;- posibilitatea demontrii unei

pri din instalaie frscoaterea din funciune antregului.

Separarea etan acompartimentelor se poate realiza cuizolatoare conice sau disc (fig.3.2). nfig.3.3 se prezint un exemplu de

compartimentare a unei instalaii cubardubl.Presiunea gazului SF6 n

interiorul carcasei metalice se alege naa fel ca rigiditatea dielectric s fiecea necesar(rigiditatea dielectricestedirect proporionalcu presiunea) i sse evite condensarea SF6 latemperaturile minime de funcionare a

instalaiilor. Practica a artat cdomeniul optim de presiune este de 2,8 at la 40 0C i 5 at la+75 0C. n ntreruptoare presiunea poate fi mai mare.

Elementele componente ale instalaiilor cu SF6 se realizeaz n diferite soluiiconstructive.


43/99

Barele colectoare i cile de curent n general se execut din evi din cupru saualuminiu susinute de izolatoare din rini epoxidice i capsulate mono sau trifazat. Modulelede bare au lungimi de 2-5 m. Derivaiile i capetele barelor sunt prevzute cu ecrane cerealizeazuniformizarea potenialelor.

ntreruptoarele folosite n instalaiile izolate cu SF6sunt cu ulei puin, cu vid sau mainatural cu SF6. Acestea din urm sunt constructiv asemntoare cu ntreruptoarele cu aer

comprimat i pot fi pneumatice sau autopneumatice. Cele pneumatice sau cu dublpresiunesunt echipate cu rezervoare speciale n care se comprim SF6 la 12-14 at. La acionareantreruptorului, prin deschiderea unei supape, gazul ptrunde n compartimentul de joastensiune, splnd spaiul de stingere a arcului. Readucerea gazului n rezervoare se face cuajutorul unor compresoare i filtre care rein produsele de descompunere rezultate dincontactul gazului cu arcul electric.

Deoarece la 00C i 13,26 at gazul se lichefiazn aceste ntreruptoare se monteazoinstalaie de termostatare a gazului. ntreruptoarele autopneumatice realizeaz circulaiagazului n zona contactului printr-un piston auxiliar acionat odat cu contactul. Acestentreruptoare sunt mai robuste dar pentru atingerea acelorai performane ca i ntreruptoareleautopneumatice sunt necesare mai multe camere de stingere. Acionarea se poate face

pneumatic sau oleopneumatic.

44

Fig.3.4. Seciune printr-un separator de instalaie cu

SF6

Separatorul nu mai poate, prin nsi construcia sa, s separe vizibil pri aleinstalaiei, lucru care face folosirea lui puin diferitde cea din instalaiile izolate cu aer la

presiunea atmosferic. Astfel pentru a se garanta securitatea personalului i deci pentru a seputea certifica poziia deschis aseparatorului se practicurmtoarele metode:

- se monteazseparatoare de legare la

pmnt mai multe dectn celelalte categorii deinstalaii. Practic se

prevede posibilitateapunerii la pmnt atuturor elementelor dininstalaie care pot fiseparate;

- se prevd ecranespecial legate la pmntcare se introduc ntre

contactele

separatoarelor n poziia deschis a acestora;Se folosesc aproape exclusiv separatoare de tip axial cu contactul fix n form detulip. Principial un astfel de modul separator este prezentat n fig.3.4.

Separatorul de legare la pmnt este folosit drept element principial de securitate ipentru untarea arcului electric eventual aprut, pentru stingerea lui rapid i limitareaefectelor distructive.

n acest din urmscop dispozitivul de legare la pmnt se prevede cu un dispozitivde acionare automat rapid la nchidere. Pentru scopul prim este necesar ca pozi iadispozitivului sfie ferm semnalizatn exterior.

Transformatorul de curent este de tip toroidal. n zona transformatorului de curenttrebuie luate msuri de reducere a influenei curenilor din carcas, de exemplu prin

ntreruperea carcasei n interiorul miezului transformatorului dacmiezul are diametrul maimare dect carcasa.


44/99

Transformatorul de tensiune poate fi inductiv sau capacitiv. Transformatoarelecapacitive sunt mai uor de ncadrat n aceste instalaii. Principial acest tip de transformatoarede tensiune au sarcina secundar nominal limitat. Acest neajuns poate fi nlturat prinlegarea sarcinii secundare la divizor prin intermediul unei scheme electronice de amplificare.Racordul spre exterior (cablu, LEA) are funcia de a realiza etaneitatea ntre mediul exteriorinstalaiei (uleiul din cablu, aerul atmosferic) i hexafluorura de sulf din interior. Se realizeaz

cu un izolator conic strbtut de un izolator de trecere de tip condensator.De obicei se combin cuseparatorul de linie i cel de legarela pmnt. O seciune este dat nfig.3.5. Toate acestea sunt susinutede o seciune prezentat n fig.3.6

printr-o instalaie cu SF6de 110 kVcu bardubln care se evideniazi raportul dimensional ntreelementele componente.

45

Fig.3.5. Seciune printr-un racord n cablu: 1

contact; 2 conductor; 3 piese de racord; 4, 5 ecran; 6 manon terminal

Barele colectoare sunt

ecranate monofazat i ntreruptoruleste cu ulei puin.

Dispoziiile spaiale aelementelor instalaiei cu SF6 sunt diverse i rezultdin modul de aezare a ntreruptorului(orizontal sau vertical), de amplasarea barelor colectoare (sus sau jos), de capsularea barelorcolectoare (mono sau trifazat) de numrul de bare colectoare (simpl, dubl, tripl), etc.

Fiecare dispoziie este avantajoasdin anumite puncte de vedere.

Fig.3.6. Seciune i schem monofilar printr-o instalaie de110 kV cu bardubln SF6

n fig.3.7 sunt prezentate variante de instalaii cu ntreruptorul montat vertical, iar nfig.3.8 o instalaie cu ntreruptorul (I) montat orizontal i barele colectoare (B1i B2) aezate

jos i capsulate trifazat.Transformatorul de tensiune (TT) i racordul cablului (RC) sunt amplasate unul

deasupra altuia n spatele celulei.

La medie tensiune, introducerea instalaiilor cu SF6 permite pe de o partecampactizarea instalaiilor (dimensiuni ale instalaiilor de 7,2-36 kV se dau n tabelul 9.5) iar

pe de altparte desensibilizarea acestora la agresivitile mediului.


45/99

46

Fig.3.7. Dispoziii constructive de instalaii cu SF6, bare duble intreruptor vertical: a bare sus capsulate trifazate; b bare jos capsulatemonofazate; c bare jos capsulate trifazate

n fig.3.9 se prezinto vedere a unei instalaii de medie tensiune cu SF6care folosetentreruptor cu vid.

Tabelul 9.5.

SchemaDimensiunea

Barsimpl Bardubl

Limea 600 600nlimea 2120 2200Adncimea 1510 2430


46/99

47

Montarea unei instalaii cu SF6 esterelativ simpldeoarece constdin amplasareamodulelor ce reprezint componente aleinstalaiilor, module realizate i ncercateindividual n fabric.

Fig.3.8. Instalaie n SF6cu bardublintreruptor montat orizontal sus

n exploatare, esenial este

supravegherea continu a etaneitii icompletarea pierderilor de gaz care se poateface i automat. Instalaia poate funciona la o

presiune de minim 85% din cea nominalcnd instalaia se scoate automat dinfunciune.

Starea instalaiei inclusiv defectele potfi evideniate pe ci clasice sau prin urmrirea

presiunii gazului.

Fig.3.9. Vedere n perspectiv a uneiinstalaii cu SF6i ntreruptor cu vid: S separator; I - ntreruptor

Pentru intervenia la un modulcomponent se executurmtoarele operaii:

- scoaterea de sub tensiune ipunerea la pmnt;

- extragerea gazului din tronsonul ncauz (exist o instalaie specialde golire-depozitare-umplere);

- punerea modulului n contact cuaerul;

- demontarea flanelor sau a gurilorde vizitare;

- intervenia propriu-zis;- montarea flanelor sau/i gurilor

de vizitare;- extragerea umiditii i aerului cu

pompa de vid;- umplerea cu SF6;- deconectarea punerilor la pmnt

i punerea sub tensiune;n concluzie, instalaiile cu SF6 s-au

impus vertiginos la o plajde tensiuni ntre 6i 750 kV fiind cerute de restricii de spaiu i de necesitatea simplificrii exploatrii. Volumulcheltuielilor de investiie este acum mai ridicat dect la soluiile clasice dar aceastdiferen

poate fi compensat prin reducerea volumului de construcii, a timpului de realizare,reducerea volumului operaiilor de exploatare, simplificarea reelelor de distribuie.Necesarul de suprafa este considerabil mai mic dect la soluiile clasice. Fa de

instalaiile de tip exterior, o instalaie cu SF6necesit, la 110 kV cca 6% suprafa, la 220 kVcca 4% i la 380 kV cca 3%. Aceasta face oportun introducerea lor ori de cte ori existsuprafa disponibil limitat (de exemplu la centralele hidro subterane, la extinderea saumodernizarea unor instalaii existente, etc.

Securitatea n funcionare este cert mai ridicatdect la soluiile clasice i se datoreazurmtoarelor particulariti:

- posibiliti mici de amorsare a unui arc electric n interiorul instalaiei;- sensibilitate mult mai redusfade agenii externi (izolatoarele i cile de curent

sunt practic inaccesibile pentru agenii chimici din atmosfer iar dimensiunilereduse pe verticala instalaiilor le fac mai puin vulnerabile la cutremure);

- sunt complet protejate la loviturile directe de trsnet;


47/99

- este nlturat pericolul de incendiu;- sunt practic insensibile la praf i murdrie, proprietate care le recomandn unele

medii extreme (termocentrale).Avantaje au instalaiile cu SF6i din punct de vedere al aciunii lor asupra mediului

exterior i a oamenilor, cum ar fi:- nu produc zgomot, cmpuri electromagnetice i nu polueazestetic mediul;- pericolul de explozie a carcasei este practic inexistent;- msurile de electrosecuritate sunt mai uor de ndeplinit;

48

Fig.3.10. Exemple de instalaii de 245 kV rezultate dincombinarea unor elemente capsulate cu altele n execuieclasicexterioar: a cu ntreruptorul i transformatorulde msurcapsulat; b cu bare capsulate blindate

- volumul i greutatea modulelor de transport i montaj le fac uor de manipulat.

Existi posibilitatea combinrii unor module de instalaii cu SF6cu instalaii clasice,situaii care pot aprea la extinderi, modernizri sau sfie impuse de restricii de suprafa. nfig.3.10 sunt prezentate dou instalaii de 245 kV combinate din module cu SF6 i aparatemontate n exterior.

n figurile urmtoare sunt artate diferite tipuri de staii izolate cu gaz (SF6) construitede diferite firme: MITSUBISHI (fig.3.11), ABB (fig.3.12), ALSTOM (fig.3.13) care pot fi

montate n interior sau exterior.


48/99

49

a b

cFig.3.11. Staii izolate cu gaz, fabricaie MITSUBISHI: a izolaie monofazat(72,5...300 kV); : a izolaie monofazat(362...800 kV); c - izolaie trifazat72 5...170 kV

a b

c dFig.3.12. Staii izolate cu gaz, fabricaie ABB: a tip ELK0 (72,5...170 kV); b

tip ELK14 (220...300 kV); c ELK3 (362...550 kV)


49/99

a b

c dFig.9.51.Staii izolate cu gaz, fabricaie ALSTOM: a tip B65 (145 kV); b tipB95 (170...245 kV); c tip T105 (245...362 kV); d- tip T155 (420...550 kV)

Influenta GIS asupra mediului

n afara de influena mediului ambiant asupra sigurantei in funcionare a instalaieielectrice, o mare important o poate avea i efectul reciproc: influena instalaiei de inalttensiune asupra mediului ambiant.

- Ecranarea electrica inlatura aciunea campului electric asupra mediului exterior iasupra personalului. Se evita perturbarile de inalta frecvendaunatoare pentru receptoareleradio i TV. Influena arcurilor electrice asupra mediului inconjurator este mult redus.

Rezultatele anchetei internaionale efectuate de grupul de lucru CIGRE-23, au scos inevidentfaptul ca la 65% dintr-un total de 73024 celule cu intreruptor i an nu s-au raportatprobleme legate de compatibilitatea electromagnetica, la 32% s-au indicat descarcari lacarcasa i la 16% - diverse disfuncionaliti in circuitele secundare. Dintre cei supuianchetei, 19% au luat masuri prin legri suplimentare la pamant i 17% - diverse masuri de

protectie a circuitelor secundare. Interferentele cu tertii au fost neglijabile.- Instalaiile capsulate asigura o protecie sporita contra atingerii accidentale a

elementelor aflate sub tensiune.- Densitatea de 5 ori mai mare decat a aerului, atrage dupa sine o conductibilitate

fonica slaba. Intrucat deconectarea intreruptoarelor cu SF6este mult mai silenioasa, se reducesimitor poluarea fonica.

- Construcia este foarte compacta i se poate integra intr-un spaiu restrans.- Impactul vizual al statiilor capsulate este foarte redus, deoarece acestea se pot

amplasa uor in constructii existente i deja integrate in mediul ambiant. Pe de alta parte,

50


50/99

51

"staia viitorului" este special conceputpentru a fi compatibila cu mediul; ea este formata dincateva carcase, cu o alegere corespunztoare a acoperiului, a materialului pentru perei i aculorii. S-au pus la punct sisteme pe calculator, care utilizeaza tehnologii de trataretridimensional a imaginii pentru a vizualiza pe ecran modul in care staia se integreazaestetic in mediul ambiant i pot furniza o baza de date pentru facilitarea unui schimb de opiniicu privire la concepia staiei.

Manipularea hexafluorurii de suIt i a produselor sale de descompunere

n timpul funcionarii staiilor electrice capsulate pot aprea diverse produse dedescompunere, ca urmare a descompunerii catalitice la nivelul suprafetelor calde (aflate lacirca 200 C), prin descarcari pariale, prin ruperea arcului electric sau ca urmare a arcurilorinterne. Tipul i concetraia produselor de descompunere depind de o serie de factori, cum arfi caracteristicile sursei de descompunere, concepia aparatajului i materialele utilizate.Printre parametrii de baza pot fi amintii curentul de descarcare i durata sa, timpul dupadescarcare i prezena unor produse asociate pentru reacii chimice.

Principalele produse de reacie sunt materialele vaporizate din electrozi (cupru,wolfram, aluminiu, carbon). Reacia acestor substante cu fragmente de SF6 produse prin

procesul de descarcare conduc, in mai puin de o secunda, la un anumit numar de produse dedescompunere primare, printre care ce1e mai importante sunt fluoruri metalice solide (CuF2,AlF3) i gazoase (WF6), tetrafluorura de carbon CF4 (gaz) i tetrafluorura de sulf SF4(gaz).Unele dintre aceste produse primare sunt chimic stabile, in timp ce alte1e (WF6, SF4) nu,conducand in prezena aerului, apei, aluminiului, siliciului, la un mare numar de reaciisecundare. Aceste reacii secundare se produc intr-un timp de reacie foarte variabil (de lacateva secunde pana la mai multe luni) i evolueaza in funcie de cantitatea de produse dereacie existenta.

Reaciile primare i secundare produc un amestec de produse solide i gazoase, caredepinde de timp i de concepie i care, in general, nu poate fi specificat cantitativ.

Studiul efectuat de grupul de lucru CIGRE pe un chestionar la care au raspuns 56 deorganizaii din 16 tari, a permis desprinderea unor concluzii prezentate succint in cele ceurmeaza. Astfel s-a constatat ca punctele calde, descarcarile pariale i scnteile produc inspecial produse de reacie cu impuritai gazoase, umiditatea fiind principalul catalizator alreaciei. n schimb, arcul electric, fiind o sursa puternica de ca1dura, conduce la o vaporizareimportanta a materialului de contact, producnd astfel compui metalici solizi i gazoi incantitate mult mai mare. In ceea ce privete toxicitatea produselor de descompunere, s-aconstatat ca o toxicitate importanta este produsa doar ca urmare a unui arc electric important,deci n intreruptoarele de putere sau in caz de arc intern.

Absorbia produselor de descompunere se poate face prin utilizarea diverselor tipuri deproduse absorbante. Introducerea unor absorbani statici in interiorul instalaiei capsulate

permite absorbia vaporilor de apa i a produselor de descompunere gazoase. Substanteabsorbante suplimentare, capabile sa separe produse de descompunere solide i/saupulverulente i gazele reactive sunt utilizate in uniti de ntreinere i/sau reciclare.

Absorbantele utilizate in intreruptoare sunt in general concepute sa menina centraiaproduselor de descompunere reactive i toxice la un nivel compatibil cu cerinele de securitatei sa evite coroziunea materialelor, care ar putea distruge carcasa.

n cazuri speciale (de exemplu, ca urmare a unei manevre greite de ntreinere sau ncazul eliminrii n exterior a unei suprapresiuni provocat de un arc intern), produse dedescompunere a hexafluorurii de sulf pot fi evacuate n exterior i este important de tiut ceconsecine pot avea acestea, n contact cu umiditatea i cu aerul ambiant, asupra oamenilor,mediului i materialelor.

Influenta SF6asupra persoanelor. SF6este de circa 5 ori mai grea decat aerul i tindea se acumula in punctele joase ale cladirilor (subsoluri, canale de cabluri), rezervoare i in altevolume deschise, inlocuind aerul din aceste zone. Daca in aceste spaii se acumuleaza o

5/25/2018 123832150 Solutii Moderne Privind Realizarea Si C

Date post:	15-Oct-2015
Category:	Documents
Upload:	andrei-nicolae
View:	93 times
Download:	10 times

123832150 Solutii Moderne Privind Realizarea Si Conducerea Statiilor Electrice

Documents