of 14
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
PROTECIA HOMOPOLAR
Curs 6
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
2
6.1. Protecia homopolar de curent Cele mai multe defecte care apar ntr-o reea electric constau n puneri la pmnt. Acestea pot fi detectate de proteciile maximale de curent, dar nu ntotdeauna, sau nu cu suficient sensibilitate.
Utilizarea unei protecii mai sensibile fa de punerile la pmnt este impus de: curentul de punere la pmnt n multe cazuri este limitat valoric; sensibilitatea i viteza de rspuns impuse proteciilor nu pot fi obinute prin utilizarea proteciilor clasice maximale de curent.
Aceste tipuri de protecii sunt sensibile numai la curentul de punere la pmnt (residual current) atta timp ct exist un defect care conduce la apariia unei componente homopolare a curentului. O astfel de protecie nu va fi influenat de curentul de sarcin, indiferent dac sistemul este echilibrat sau nu. Deci curentul de pornire al proteciei va fi determinat numai de caracteristicile echipamentelor utilizate. Aceast afirmaie este adevrat numai dac nu exist cureni capacitivi sau de scurgere la pmnt ai cror valori s fie apropiate de valoarea de pornire a proteciei.
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
3
Dealtfel, posibilitatea unui reglaj foarte jos (la un nivel de curent redus) este foarte util atta timp ct punerile la pmnt ar produce efecte apropiate de cele produse de celelalte avarii.
n general valoarea curenilor de punere la pmnt este limitat de impedana legat n neutrul reelei sau prin rezistena de punere la pmnt.
Separarea componentei homopolare poate fi realizat prin legarea n paralel a TC de pe fiecare faz, aa cum este artat n figura 6.1, n cazul unei linii electrice cu trei conductoare, respectiv n figura 6.2 pentru o linie cu patru conductoare. Ideea care st la baza acestor moduri de conectare este faptul c suma curenilor de faz este egal cu de trei ori componenta homopolar. De fapt aceste conexiuni realizeaz un filtru pentru componenta homopolar. Conexiunea cea mai simpl, cea din figura 6.1.a (montaj Holmgreen), poate fi extins prin introducerea unor relee maximale de curent pe fiecare faz i conectarea releului pentru componenta homopolar ntre neutrul TC i acestea (figura 6.1.b).
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
4
Fig. 6.2. Conectarea TC pentru secvena homopolar (linie cu patru conductoare).
51 64 51
b)
N
R
S
T
a)
51
64
51
51
N
R
S
T
Fig. 6.1. Conectarea TC pentru secvena homopolar (linie cu trei conductoare).
51 64
51
51
b)
R
S
T
51 64 51
c)
R
S
T
64
a)
R
S
T
51 Releu
maximal
temporizat de
curent (pentru
circuite de curent
alternativ)
64 Releu pentru
protecie homopolar
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
5
n figura 6.1.c este prezentat o variant economic care utilizeaz numai dou relee maximale de curent.
Alte moduri de detectare a componentei homopolare de curent sunt
prezentate n figura 6.2.a i b. Aceste variante pot fi aplicate acolo unde exist posibilitatea amplasrii TC pe conductorul de legtur dintre neutrul reelei i priza de pmnt.
Acelai filtru de secven homopolar poate fi realizat prin utilizarea transformatoarelor pentru secven homopolar filtru Ferranti n cazul cablurilor trifazate (figura 6.3.a, b, c).
Punerea la pmnt, n reelele cu neutrul legat la pmnt, mai poate fi pus n eviden prin utilizarea filtrelor de tensiune de secven homopolar care detecteaz componenta homopolar a tensiunii. Un astfel de filtru se realizeaz prin nsumarea tensiunilor de faz secundare printr-o nfurare n triunghi deschis (figura 6.4). Miezul transformatorului de tensiune trebuie s aib o coloan suplimentar pentru ntoarcerea fluxului homopolar, pentru c altfel curentul de magnetizare absorbit n cazul punerii la pmnt ar fi prea mare.
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
6
Fig. 6.3
a)
64
R S T
64
R S T
b)
Fig. 6.4. Filtru Ferranti:
a cablu cu trei conductoare; b cablu cu patru conductoare, montare incorect; c cablu cu patru conductoare, montare corect.
a)
64
R S T
b)
64
R S T
c)
64
R S T
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
7
S
T
R
Fig. 6.5. Filtru de tensiune de secven homopolar.
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
8
6.2. Protecia homopolar direcional
)1.6(000 IZV
Releele direcionale, utilizate ca i elemente direcionale pe faze, acioneaz i n cazul defectelor cu punere la pmnt. n cazurile n care aceste puneri la pmnt au loc prin rezistene, iar curentul de punere la pmnt este limitat prin impedane sau rezistene, o acionare corect proteciilor direcionale impune utilizarea unor elemente care s corespund acestor condiii (figura 6.6).
Componenta homopolar a curentului este extras aa cum s-a artat n paragraful de mai sus, iar pentru componenta homopolar se utilizeaz un filtru de secvena homopolar pentru tensiune. Tensiunea aplicat releului va fi egal cu de trei ori valoarea componentei homopolare. Intre componentele de secven homopolar exist relaia:
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
9
Fig. 6.6. Protecia homopolar direcional: a conectarea releului; b - diagrama fazorial a tensiunilor sistemului simetric;
c diagrama fazorial a tensiunilor sistemului nesimetric.
VR
VT VS
b)
VR
VT VS
3I0
3V0
c)
a)
R
S
T
VR
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
10
Componenta de secven homopolar a curentului (curentul de punere la pmnt) va fi defazat fa de componenta de secven homopolar a tensiunii (tensiunea de deplasare sau rezidual) funcie de caracterul impedanei homopolare.
Unghiul intern al releului, pentru obinerea unei sensibiliti maxime i a unei acionri corecte, este determinat de modul de tratare a neutrului reelei supravegheate: n cazul reelelor cu neutrul tratat prin rezisten, caracterul impedanei homopolare va fi preponderent rezistiv, astfel nct n acest caz sunt utilizate relee direcionale cu cuplu maxim (sensibilitate maxim) la un unghi caracteristic de 0; n cazul legrii directe la pmnt a neutrului reelei, impedana de secven homopolar are un caracter preponderent reactiv, iar curentul este defazat n urma tensiunii. Nu este necesar o compensare exact, considernd c erorile introduse nu micoreaz foarte mult valoarea cuplului. n acest caz sunt indicate relee direcionale cu un unghi intern de 45 sau 60.
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
11
n cazul n care transformatorul trifazat de tensiune nu dispune de o nfurare n triunghi deschis, se admite utilizarea a trei transformatoare de tensiune monofazate cu nfurrile primare legate n stea cu neutrul legat direct la pmnt, iar cele secundare n triunghi deschis.
Exist posibilitatea ca valoarea tensiunii de deplasare s nu fie suficient pentru acionarea releului sau transformatoarele de tensiune disponibile s nu satisfac condiiile impuse.
n aceste cazuri, pentru alimentarea nfurrii de tensiune a releului direcional se poate utiliza curentul msurat pe legtura ntre neutrul transformatorului de putere i pmnt, iar conexiunea se numete cu polarizare n curent. Curentul prin aceast legtur va circula ntotdeauna dinspre pmnt nspre sistem i este n faz cu curentul de punere la pmnt (figura 6.7). O conectare adecvat a bobinei de tensiune (convenia este ca releul s acioneze atunci cnd curentul prin bobina de curent i cel din nfurarea de tensiune s aib acelai sens) i un unghi intern de 0 vor asigura o funcionare corect a releului direcional.
08.05.2012 Protecii prin relee Curs 6
12
Fig. 6.7. Conectarea releelor pentru protecia homopolar direcional: a transformator YN0d; b transformator Dyn0.
a)
R
S
T
67N
direcionare
67
N
b)
R
S
T
67N
direcionare
67
N
67 Releu maximal
direcional de curent (pentru
circuite de curent
alternativ)
67N Releu
direcional pentru protecie homopolar
08.05.2012 Protectii in electroenergetica -
Curs 5 - prof. Radu Tirnovan
13
n cazul transformatoarelor de putere stea/stea modul de conectare a releului direcional ridic unele probleme. Chiar dac ambele puncte neutre sunt legate la pmnt, utilizarea unui singur TC legat ntr-unul din ele poate conduce la o funcionare defectuoas. Curentul prin nfurarea de curent a releului i poate schimba direcia funcie de partea transformatorului n care are loc defectul. Apare astfel posibilitatea ca releul s nu acioneze la apariia unor defecte cu aceeai direcionare. Utilizarea n paralel, a dou TC amplasate pe legturile la pmnt a celor dou nfurri ale transformatorului de putere, poate ridica probleme deoarece curentul rezultat poate fi nul.
n cazul transformatoarelor cu trei nfurri, care au conectate una sau dou nfurri n triunghi deschis, metoda descris mai sus poate fi utilizat. Dac se leag la pmnt un singur punct neutru se folosete un singur TC amplasat pe legtura la pmnt. Dac sunt dou puncte neutre legate la pmnt se vor utiliza dou legate n paralel aa cum este prezentat n figura 6.8. Se aleg TC cu rapoarte de transformare astfel nct n secundarele lor s se obin acelai curent (nTC1/nTC2=1/N, unde N este raportul de transformare al
transformatorului de putere).
08.05.2012 Protectii in electroenergetica -
Curs 5 - prof. Radu Tirnovan
14
Fig. 6.8. Conectarea releelor pentru protecia homopolar direcional a unui transformator YN0dyn0.
R
S
67N 67N
T
