1

TENSIUNEA TRANZITORIE DE RESTABILIRE

2

CONCEPTE GENERALE

Prin funcia sa, un echipament de comutaie realizeaz legtura dintre dou subreele

n poziie nchis

dup deschidere

variaia n timp a tensiunilor este determinat de evoluia mrimilor de stare din subreeaua R1

variaia n timp a tensiunilor este determinat de evoluia mrimilor de stare din subreeaua R2

212121 ,, CCBBAA uuuuuu

111 ,, CBA uuu

222 ,, CBA uuu

3

Tensiune Tranzitorie de Restabilire - definiie

Regimul tranzitoriu care urmeaz ntreruperii electrice are legi de evoluie diferite n cele dou subreele separate

Pe durata regimului tranzitoriu, tensiunea care solicit izolaia longitudinal din interiorul dispozitivelor (camerelor) de stingere de pe fiecare faz este denumit tensiune tranzitorie de restabilire

4

Pentru un aparat de comutaie trifazat, deplasarea contactelor se face sincron pe cele trei faze

ntreruperea electric a circuitului se realizeaz ns dup stingerea arcului electric, fenomen care se produce n momente diferite pentru fiecare faz n parte, n funcie de momentul trecerii prin zero a curentului pe faza respectiv

Cea mai sever TTR apare la bornele primului pol care ntrerupe

Fie faza A prima care ntrerupe 0Ai

liberacomponenta

lA

fortatacomponenta

fAAAA tututututu ,, 12122112

tutu ATTR 12

etapa tranzitorie, pe durata creia tensiunea pe pol este suma celor dou

componente (liber i forat)

etapa care urmeaz amortizrii

componentei libere, pe durata creia

tensiunea pe pol este egal cu

componenta forat (permanent)

5

nchiderea ntreruptorului pe defect urmat de deschidere Oscilograma mrimilor de stare (tensiuni pe faze i cureni)

6

Oscilogramele mrimilor de stare (tensiuni i cureni) pentru un ciclu de manevre nchidere pe defect deschidere (I D)

U1

U2

U3

U1, U2,

U3

tensiune la bornele dispozitivului de

stingere; 1-primul pol care ntrerupe

I1, I2, I3 curentul prin dispozitivul de stingere

C tensiunea la bornele bobinei de

anclanare (BA)

O tensiunea la bornele bobinei de

declanare (BD)

7

Oscilogramele mrimilor de stare (tensiuni i cureni) pentru un ciclu de manevre nchidere pe defect deschidere (I D)

t1 nceputul manevrei de nchidere

t2 moment n care curentul ncepe s circule n circuitul principal

t3 moment n care curentul ncepe s circule pe toate cele trei faze

t4 momentul punerii sub tensiune a

dispozitivului de deschidere

t1 t2 t3 t4

8

Oscilogramele...(continuare)

t5 contactele principale (de arc) din cele trei camere de stingere sunt separate i apare arcul electric

Existena arcului electric este confirmat de apariia tensiunii de arc pe fiecare dintre cele trei faze

t6* prima trecere prin zero a curentului (pe faza 1) urmat de stingerea arcului i ntreruperea circuitului

se observ (pe oscilograma curentului) c ntreruperea arcului este reuit

curentul pe faza 1 este 0

tensiunea la bornele camerei de stingere revine la tensiunea sursei cu o component tranzitorie suprapus peste cea de 50 Hz

t5 Perioada de regim tranzitoriu (g) este reprezentat n detaliul din figur

g

t6*

9

Etape succesive n evoluia arcului pn la stingerea sa Caracteristica dinamic a arcului este considerat ideal

iarc

uarc Uarc =0 pentru iarc =0 Uarc =U0 pentru iarc 0

Variaie tranzitorie a tensiunii la bornele arcului n momentul reaprinderii

10

Oscilogramele...(continuare)

t6 fazele 2 i 3 ntrerup simultan (dup ce a ntrerupt faza 1)

va fi analizat tensiunea tranzitorie de restabilire pentru primul pol care ntrerupe - cel de pe faza 1

ntreruptorul trebuie s fie capabil s stabileasc curentul la nchidere cu pre-amorsarea arcului n orice punct al curbei de tensiune

- pe maximul (+/-): durata cea mai mare de pre-amorsare

- la trecerea prin zero: fr pre-amorsare dar cu componenta aperiodic maxim

t6

11

Oscilograme.....(continuare)

a curent de oc

b curentul ntrerupt

c valoarea de vrf a componentei periodice a

curentului de defect

d component aperiodic

e tensiune aplicat

f tensiunea restabilit dup eliminarea defectului

g tensiunea tranzitorie de restabilire (TTR)

12

Oscilograme.....(continuare)

h regim stabilizat (componenta tranzitorie a TTR

s-a amortizat)

j durata cursei de deschidere a contactelor

principale

k durata arcului

l durata total a ntreruperii

m durata cursei de nchidere a contactelor

n

cel mai lung interval de timp ntre dou treceri succesive prin zero (datorit prezenei componentei aperiodice)

p

cel mai scurt interval de timp ntre dou treceri succesive prin zero (datorit prezenei componentei aperiodice)

13

TTR n cazul primului pol care ntrerupe

Elementele prezente n schem

generatorul echivalent sistemului n spatele unui transformator,

n-circuite de linie

circuitul pe care apare defectul

14

Stingerea arcului la trecerea curentului prin zero, iniiaz dou procese cu efecte opuse:

refacerea proprietilor dielectrice ale mediului din interiorul dispozitivului de stingere (mediul de stingere),

restabilirea tensiunii la bornele polului ntrerupt.

Modul n care evolueaz cele dou procese determin

succesul ntreruperii stingerea definitiv a arcului electric i separarea galvanic a celor dou borne ale polului ntrerupt),

insuccesul ntreruperii restabilirea circulaiei de curent prin:

reaprinderea termic a arcului electric (n primele microsecunde care urmeaz ntreruperii curentului) sau

reaprinderea dielectric a arcului (denumit i reamorsare fenomen care poate surveni mai trziu, dup un interval de timp cel puin egal cu perioad).

15

Regenerarea proprietilor dielectrice ale mediului de stingere se face dup o serie de caracteristici care depind de:

construcia dispozitivului de stingere,

natura mediului de stingere folosit,

presiunea din interiorul dispozitivului de stingere,

intensitatea curentului care urmeaz s fie ntrerupt, mrime determinant pentru energia arcului electric

Caracteristicile TTR depind de reeaua n care se produce ntreruperea

16

Ipoteze de calcul pentru TTR n circuite trifazate

defect trifazat, simetric, n contact cu pmntul, produs n imediata vecintate a bornelor ntreruptorului

genereaz cea mai sever TTR la bornele primului pol care ntrerupe

curentul de defect se consider defazat inductiv n raport cu tensiunea, n consecin

la trecerea prin zero a curentului tensiunea sursei care alimenteaz defectul trece prin valoarea maxim

cnd curentul de defect se apropie de valoarea zero, diferena de potenial dintre contacte este egal cu tensiunea de arc, uarc;

pentru ntreruptoarele cu tensiune nominal mai mare de 1000 V se poate accepta ipoteza uarc 0

(ipoteza nu poate fi acceptat n joas tensiune)

17

Metoda aplicat pentru evaluarea TTR este metoda injeciei de curent

anularea curentului din arc la t = 0 este echivalent cu introducerea unui generator de curent care injecteaz un curent de sens contrar celui de defect.

Sursele de t.e.m sunt pasivizate.

18

Deducerea impedanei echivalente (ntre bornele (a) i (b))

Z1-impedana caracteristic de succesiune pozitiv (direct); (valoare 280...400 W dependent de geometria liniei)

Z0-impedana caracteristic de succesiune zero (homopolar); se poate considera cu aproximaie i n

lipsa unei evaluri adecvate, c Z0 1.6 Z1

Obs: pentru linia fr pierderi impedana caracteristic este o mrime real de dimensiunile unei rezistene

Impedana echivalent ntre bornele N0-ND pentru o linie

3/|||| 1011 ZZZZ

01

101

101

101

,0

2

32

32

ZZ

ZZZ

ZZZ

ZZZ

ZDNN

Pentru n-linii n paralel

Za-b/n

10

10

01

23

ZZ

ZZ

ZZZDNNba

Cu aproximaia

Z01,6 Z1

114.1

Zn

Z ba

19

L1 inductivitatea de succesiune pozitiv a sursei

L0 inductivitatea de succesiune 0 a sursei

Calculul inductivitii La-b urmeaz formal aceleai etape cu calculul impedanei Za-b

10

10

23

LL

LLL ba

1110 3.17

93 LLLLL ba

C1 capacitatea de succesiune pozitiv a LEA

C0 capacitatea de succesiune 0 a LEA

Capacitile anulate au potenialul pmntului pe ambele borne, deci nu contribuie la formarea capacitii echivalente

Capacitile care n aceast situaie au diferen de potenial la borne sunt legate n paralel

3

2

32 01010

CCCCCC ba

110 CCCC ba

20

CONCLUZII

pentru evaluarea TTR la bornele primului pol care ntrerupe n cazul unui scurtcircuit trifazat cu contact cu pmntul ntr-un sistem care funcioneaz cu neutrul efectiv legat la pmnt, schema echivalent conine urmtoarele elemente

Dac defectul este scurtcircuit net (fr contact cu pmntul) sau sistemul funcioneaz cu neutrul izolat,

10

10

23

ZZ

ZZZR baech

depinde de numrul liniilor conectate pe barele staiei

10

10

23

LL

LLLL baech

depinde de puterea de scurtcircuit a sistemului

3

2 01 CCCC baech

depinde de capacitile proprii i mutuale

Figura 6

Schema electric echivalent pentru determinarea TTR prin

metoda injeciei de curent

114.1

Zn

Z ba

1110 3.17

93 LLLLL ba

110 CCCC ba

valori care pot fi utilizate ntr-o prim aproximaie

0000 CLZ 1113

25.1

5.1CCLLZ

nR echechech