Protectia de distanta
Protectia de distanta
Protectia de distanta
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
PROTECTIA DE DISTANTA<br />
În figura 1 este prezentată schema bloc <strong>de</strong> elemente simplificată a unei protecţii <strong>de</strong><br />
distanţă (PD). Elementul <strong>de</strong> pornire (1) acţionează fie la creşterea curentului (I>), fie-cel mai<br />
<strong>de</strong>s-la scă<strong>de</strong>rea impedanţei (Z; Z<<br />
2<br />
Element <strong>de</strong><br />
măsurat<br />
impedanţă.<br />
(dist. la <strong>de</strong>fect)<br />
z=zo*1 (Ω)<br />
zo=const. (Ω/km)<br />
1 - km<br />
3<br />
Element <strong>de</strong><br />
temporizare<br />
în trepte.<br />
I<br />
III<br />
II<br />
ta=f(U/I)<br />
4<br />
Element<br />
direcţional.<br />
Fig. 1. Schema bloc <strong>de</strong> elemente ale PD<br />
6<br />
Blocaje +<br />
coordonări ale<br />
PD cu SA.<br />
5<br />
Element <strong>de</strong><br />
ieşire<br />
(execuţie) a<br />
schemei.<br />
<strong>Protectia</strong> <strong>de</strong> distantă este o protectie <strong>de</strong> impedantă minimă, condiţia <strong>de</strong> acţionare fiind<br />
Zr ≤ Zpr.<br />
Caracteristica <strong>de</strong> acţionare în planul impedanţelor Z este cea din figura 2 care este o<br />
caracteristică circulară cu centrul în origine, zona <strong>de</strong> acţionare reprezentând-o interiorul<br />
cercului. La regim nominal sau la <strong>de</strong>fect exterior zonei protejate vârful fazorului reprezentând<br />
Zr este în afara acestei caracteristici (nu are loc acţionarea). La un <strong>de</strong>fect în zonă vârful lui Zr<br />
intră în cerc (are loc acţionarea). Întrucat Z r l (lungimea liniei) protecţia se poate numi ca<br />
fiind <strong>de</strong> distanţă ( Zr este proportionala cu <strong>distanta</strong> la <strong>de</strong>fect).<br />
Deoarece caracteristica astfel obţinută nu este cea mai bună, fiind influenţată <strong>de</strong><br />
rezistenţa arcului electric, <strong>de</strong> pendulările <strong>de</strong> energie şi <strong>de</strong> suprasarcini, s-au căutat şi au fost<br />
realizate alte caracteristici <strong>de</strong> acţionare mult mai bune pentru releele <strong>de</strong> distanţă, cu<br />
performante ridicate.<br />
cd.<br />
<strong>de</strong>c.<br />
IL<br />
1 /14
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
2 /14<br />
Fig. 2 - Caracteristica <strong>de</strong> acţionare în planul “z”<br />
1. Caracteristicile <strong>de</strong> acţionare ale releelor <strong>de</strong> distanţă<br />
În fig.3. şi 4. sunt reprezentate caracteristicile releului <strong>de</strong> impedanţă (sau admitanţă)<br />
generalizată.<br />
XO<br />
O<br />
+jx<br />
K ’<br />
φ<br />
C<br />
•<br />
RO<br />
K-K ’<br />
0<br />
Zpr<br />
K<br />
(C) : (R-Ro) 2 + (X-Xo) 2 = K 2<br />
Ro = (R-R ţ )cosψ = K(1-K’ /K)cosψ = K(1-η)cosψ<br />
Xo = (R-R ţ )sinψ =K(1-K’ /K)sinψ = K(1- η)sinψ<br />
un<strong>de</strong> η = K’/K<br />
Fig.4 Caracteristica relelului <strong>de</strong> impedanţă generalizată, în planul admitanţelor +G, +jB.<br />
+R<br />
Fig.3. Caracteristica releului <strong>de</strong> impedanţă (admitanţă) generalizată în planul +R, +jX.<br />
ψ
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
Pentru a obţine caracteristici mai simple şi funcţionale, se modifică corespunzător<br />
coeficienţii din ecuaţia cercului rezultând caracteristicile particularizate din tabelul 1.<br />
Tabelul 1.<br />
Caracteristicile <strong>de</strong> acţionare particularizate ale releelor <strong>de</strong> distanţă<br />
1<br />
Releu <strong>de</strong> rezistenţă<br />
2 3<br />
(conductanţă) sau reactanţă<br />
(susceptanţă) generalizat<br />
jx<br />
XO = 0<br />
jB<br />
Releu <strong>de</strong> admitanţă mixtă<br />
(MHO)<br />
Releu <strong>de</strong> impedanţă mixtă<br />
Releu <strong>de</strong> conductanţă<br />
XO<br />
O<br />
O<br />
jx<br />
K<br />
O<br />
O ’<br />
jx<br />
K<br />
•<br />
B O ’<br />
K<br />
RO<br />
jx<br />
RO<br />
•<br />
•<br />
•<br />
O ’<br />
O<br />
O ’<br />
jx<br />
RO<br />
K<br />
(C)<br />
(C)<br />
(C)<br />
R<br />
R<br />
RO = 0<br />
XO<br />
R<br />
RO 2 +XO 2 =K 2<br />
RO→∞<br />
XO→∞<br />
(C)<br />
R<br />
RO=K<br />
XO=0<br />
R<br />
O<br />
O<br />
O<br />
•<br />
•<br />
jB<br />
jB<br />
O<br />
O ’ •<br />
•O<br />
O ’ •<br />
jB<br />
1/RO<br />
jB<br />
O ’ •<br />
(Δ)<br />
(C)<br />
G<br />
(C)<br />
G<br />
G<br />
G<br />
3 /14<br />
G
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
Caracteristicile <strong>de</strong> acţionare particularizate ale releelor <strong>de</strong> distanţă<br />
1<br />
Releu <strong>de</strong> susceptanţă<br />
2 3<br />
Releu <strong>de</strong> impedanţă<br />
(admitanţă)<br />
Releu <strong>de</strong> rezistenţă sau<br />
reactanţă<br />
Releu <strong>de</strong> distanţă cu<br />
caracteristică eliptică.<br />
Releu <strong>de</strong> distanţă cu<br />
caracteristică poligonală, <strong>de</strong><br />
tip patrulater.<br />
4 /14<br />
O<br />
O<br />
K<br />
O ’<br />
XO •<br />
O O ’<br />
jx<br />
•<br />
reactanţă<br />
O<br />
Zpr-Z ’<br />
jx<br />
F ’ Z ’<br />
jx jB<br />
jz<br />
jx<br />
(C)<br />
Zpr-Z ’<br />
Zpr<br />
RO=B<br />
XO=K<br />
R<br />
XO=0<br />
RO=0<br />
(C)<br />
Zpr=K<br />
F ’<br />
Z ’<br />
K<br />
R<br />
R<br />
R<br />
R<br />
O<br />
•<br />
C<br />
O -j* 1 G<br />
- jB<br />
XO<br />
O ’ •<br />
O<br />
O<br />
O ’<br />
•<br />
- jB<br />
•O<br />
O ’ •<br />
jz<br />
ZA θ<br />
α<br />
-jB = 1<br />
jX<br />
β<br />
Z Ф<br />
α<br />
β<br />
B<br />
(C)<br />
A<br />
Zpr-Z<br />
R<br />
G<br />
G<br />
G
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
2. Comportarea caracteristicilor <strong>de</strong> acţionare ale releelor <strong>de</strong> distanţă la rezistenţa arcului,<br />
la suprasarcină şi la pendulările <strong>de</strong> energie<br />
21. Comportarea la rezistenţa arcului electric<br />
În fig. 5. s-a reprezentat diagrama fazorială a impedanţelor pentru un <strong>de</strong>fect cu arc<br />
electric într-o zonă protejată cuprinzând un tronson <strong>de</strong> linie (între A şi B ’ ).<br />
Z sccB<br />
A<br />
•<br />
+jX<br />
N<br />
R<br />
B<br />
• B<br />
•<br />
’<br />
arcA<br />
•<br />
M<br />
C’<br />
•<br />
suprasarcina<br />
<br />
SCC<br />
Z Z R<br />
total SCCB<br />
Z sup rasarcina<br />
Fig. 5. Diagrama fazorială a impendanţelor în planul (+R, +jX)<br />
pentru un <strong>de</strong>fect cu arc electric.<br />
+jX<br />
Zsuprasarcină<br />
O RO R<br />
a) Releu <strong>de</strong> rezistenţă generalizată.<br />
O<br />
+jX<br />
Zs<br />
c) Releu <strong>de</strong> reactanţă.<br />
+R<br />
O<br />
+jX<br />
+R<br />
arc<br />
Zs<br />
B<br />
+R<br />
b) Releu <strong>de</strong> admitanţă mixtă (MHO).<br />
O<br />
+jX<br />
+R<br />
d) Releu cu caracteristică eliptică <strong>de</strong>plasată.<br />
Fig.6. Comportarea caracteristicilor <strong>de</strong> acţionare ale releelor <strong>de</strong> distanţă la<br />
rezistenţa arcului electric si la suprasarcina: a) releu <strong>de</strong> rezistanţă generalizată; b)<br />
releu <strong>de</strong> admitanţă mixtă; c) releu <strong>de</strong> reactanţă; d) releu <strong>de</strong> distanţă cu caracteristică<br />
eliptică <strong>de</strong>plasată; ZS – impedanţă <strong>de</strong> suprasarcină<br />
Zs<br />
5 /14
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
Fazorul lui ZSC (fig.5.) face cu axa R un unghi φscc(60 o ; 80 o ) în funcţie <strong>de</strong> tipul<br />
<strong>de</strong>fectului. Dacă scurtcircuitul nu este scurtcircuit metalic direct, ci prin arc, rezultă că<br />
impedanţa <strong>de</strong> scurtcircuit fazorială este suma fazorială dintre ZSC şi rezistenţa arcului electric.<br />
În intervalul A, B un<strong>de</strong> B(A,B’) se obţine un aşa numit “patrulater <strong>de</strong> <strong>de</strong>fect”<br />
(haşurat), care trebuie să se afle în interiorul caracteristicii <strong>de</strong> acţionare a releului. Astfel,<br />
pentru porţiunea BB’ un<strong>de</strong> vârful fazorului impedanţei totale <strong>de</strong>păşeşte circumferinţa<br />
caracteristicii <strong>de</strong> acţionare a releului, se observă că releul nu acţionează pentru că punctele<br />
cuprinse între M şi C’ sunt în afara zonei <strong>de</strong> acţionare. O porţiune <strong>de</strong> linie (BB’), nu este<br />
protejată, ca şi cum <strong>de</strong>fectul ar fi un <strong>de</strong>fect extern pentru protecţia <strong>de</strong> distanţă respectivă.<br />
Dacă s-ar alege un cerc <strong>de</strong> rază mai mare pentru ca să treacă prin C’ (fig.5.), protecţia<br />
ar lucra dar suprafaţa utilă din caracteristica dată <strong>de</strong> patrulaterul haşurat în raport cu suprafaţa<br />
totală a cercului se reduce. De aceea această caracteristică nu este cea mai bună în raport cu<br />
rezistenţa arcului electric.<br />
2.2. Comportarea la suprasarcini<br />
La liniile lungi puternic încărcate şi având cos 1(≈0),<br />
este posibil ca<br />
U releu<br />
Zsuprasarcină: Z SS Z p impedanţa <strong>de</strong> pornire) şi releul <strong>de</strong> distanţă ar acţiona neselectiv.<br />
I releu<br />
Este necesar ca protecţia <strong>de</strong> distanţă să <strong>de</strong>osebească scurtcircuitele <strong>de</strong> suprasarcini<br />
măsurând nu numai modulul impedanţei ci şi argumentul acesteia s .<br />
În fig. 6. s-a reprezentat comportarea caracteristicilor <strong>de</strong> acţionare la rezistenţa arcului<br />
şi la suprasarcină. Se poate constata că cele mai bune caracteristici sunt cele <strong>de</strong> tip eliptic (fig.<br />
6.d)) şi cele <strong>de</strong> admitanţă mixta (MHO) - fig.6.b)), iar cea mai puţin indicată - cea a unui releu<br />
<strong>de</strong> reactanţă (fig.6.c)). Comportari net superioare se obtin prin utilizarea caracteristicilor <strong>de</strong><br />
actionare poligonale, cu laturi reglabile.<br />
2.3. Comportarea la pendulările <strong>de</strong> energie<br />
Fie două noduri generatoare echivalente, cu tensiunile electromotoare E1 şi E2 legate<br />
prin linia L; impedanţele surselor sunt Z1 şi Z2, iar impedanţa liniei este ZL (fig. 7.a) şi b)).<br />
Între cele două noduri circulă un curent <strong>de</strong> egalizare (sau pendulare) cu expresia:<br />
6 /14<br />
E2<br />
E1<br />
I <br />
Z Z Z<br />
1<br />
2<br />
L<br />
<br />
E<br />
2<br />
<br />
E<br />
Z<br />
1<br />
, (1)<br />
care poate atinge valori importante, în raport <strong>de</strong> diferenţa fazorilor E2 şi E1 (fig. 7,b))<br />
provocând acţionări neselective ale protecţiei <strong>de</strong> distanţă. În timpul pendulărilor, dacă<br />
E1=E2=const., variaţia unghiului <strong>de</strong>termină numai variaţia lui I:<br />
<br />
I 1 I 2 I f ( E2<br />
E1)<br />
2E1<br />
sin . (2)<br />
2 <br />
Tensiunile în punctele M şi N (bara B1, respectiv B2) sunt:<br />
U M 1 1 1<br />
U E Z I ; (3)<br />
U <br />
N U 2 E2<br />
Z 2 I U1<br />
I Z L . (4)
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
E 1<br />
Z 1<br />
B1<br />
M<br />
L<br />
Z L<br />
a)<br />
B2<br />
N<br />
Z 2<br />
I<br />
Se poate construi o diagramă fazorială în ipoteza punctului <strong>de</strong> potenţial O nul constant<br />
(fig. 8.); în realitate, punctul O <strong>de</strong>scrie o dreaptă, perpendiculară pe CD în mijlocul ei<br />
(punctele O, O’, O” etc.). Dacă E1 E2, locul punctului O se prezintă sub forma unei familii<br />
<strong>de</strong> cercuri (<strong>de</strong>senate cu linie întreruptă în fig. 8.).<br />
Împărţind ambii membri ai relaţiilor (3), (4) cu I , fazorii că<strong>de</strong>rilor <strong>de</strong> tensiune <strong>de</strong>vin<br />
impedanţe. Dacă se suprapune caracteristica <strong>de</strong> acţionare circulară a releului <strong>de</strong> impedanţă<br />
peste diagrama <strong>de</strong> pendulări (fig. 8.), cu potenţial nul variabil, segmentele din centrul cercului<br />
până la O reprezintă impedanţe proporţionale cu cele măsurate <strong>de</strong> releu. Posibilitatea<br />
acţionărilor greşite la pendulările <strong>de</strong> energie este cu atât mai redusă cu cât unghiul la care<br />
impedanţa măsurată ZN (corespunzător protecţiei <strong>de</strong> distanţă din punctul N) intră în zona <strong>de</strong><br />
acţionare, este mai apropiat <strong>de</strong> 180 0 (valoare greu <strong>de</strong> atins la pendulările <strong>de</strong> energie). Se<br />
convine ca valoarea limită a unghiului , la care protecţia <strong>de</strong> distanţă acţionează, să se<br />
<strong>de</strong>termine în acele puncte în care locul <strong>de</strong> potenţial nul intersectează caracteristica <strong>de</strong><br />
acţionare. Se constată că, din acest punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re, cel mai slab se comportă caracteristica<br />
circulară cu centrul în origine, mai bine cea cu centrul <strong>de</strong>plasat (tip „MHO”) şi mult mai bine<br />
cele eliptice sau poligonale.<br />
Dacă se doreşte ca releul „MHO” să fie mai puţin sensibil la impedanţa <strong>de</strong><br />
suprasarcină Zs şi la rezistenţa arcului Rarc (fig. 6.b)), caracteristica circulară poate fi <strong>de</strong>plasată<br />
pentru a îngloba mai bine aria haşurată în figură; în acest caz, însă, se micşorează valoarea<br />
unghiului care <strong>de</strong>termină comportarea la pendulările <strong>de</strong> energie şi, astfel, <strong>de</strong>vin necesare<br />
dispozitivele pentru blocarea protecţiei la pendulări.<br />
Din consi<strong>de</strong>rentele expuse pină acum se constată că cele mai indicate sunt releele <strong>de</strong><br />
distanţă cu caracteristici poligonale, <strong>de</strong>şi acestea se obţin mai greu cu releele convenţionale,<br />
analogice, dar fara probleme – cu relee <strong>de</strong> tip numeric.<br />
Se poate trage concluzia că dintre toate caracteristicile prezentate, cele mai<br />
avantajoase sunt cele poligonale şi într-o oarecare măsură acceptabile şi caracteristica eliptică<br />
şi caracteristica <strong>de</strong> admitanţă mixtă MHO, care este caracteristica circulară ce trece prin<br />
origine.<br />
E 2<br />
E<br />
θ<br />
1<br />
E E<br />
Fig.7. Schema echivalentă pentru pendulările <strong>de</strong> energie:<br />
a) schema echivalentă; b) diagrama fazorială a tensiunilor electromotoare<br />
E<br />
b)<br />
2<br />
2<br />
1<br />
7 /14
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
3. Blocarea protecţiilor <strong>de</strong> distanţă la situaţii speciale<br />
Blocarea la pendulări - se bazează pe faptul că la pendulările <strong>de</strong> energie<br />
lipsesc componentele <strong>de</strong> secvenţă inversă, respectiv homopolară <strong>de</strong> tensiune respectiv curent,<br />
care sunt prezente însă la toate tipurile <strong>de</strong> scurtcircuite.<br />
Astfel, se introduce controlul prezenţei componentei <strong>de</strong> secvenţă inversă a tensiunii U2<br />
care se manifestă la scurtcircuite, chiar şi la cele simetrice, în primele perioa<strong>de</strong>, dar lipseşte în<br />
cazul pendulărilor <strong>de</strong> energie electrică.<br />
8 /14<br />
D<br />
E 2<br />
U 2<br />
I z 2<br />
N<br />
O ’<br />
θ<br />
+j<br />
O<br />
O ’’<br />
θ<br />
C I z1<br />
M (C<br />
+1<br />
’ )<br />
Blocarea protecţiei <strong>de</strong> distanţă la <strong>de</strong>fecte în circuitul transformatorului <strong>de</strong><br />
tensiune<br />
Pentru a împiedica funcţionarea neselectivă a protecţiei <strong>de</strong> distanţă la <strong>de</strong>fecte în<br />
circuitul transformatorului <strong>de</strong> tensiune, când Ur→0 şi Zr→0 <strong>de</strong>şi nu avem <strong>de</strong> a face cu<br />
scurtcircuite în cuprinsul zonei protejate, se introduc în schema protecţiei blocaje <strong>de</strong> minimă<br />
tensiune (cu relee minimale <strong>de</strong> tensiune care supraveghează circuitul transformatorului <strong>de</strong><br />
tensiune), sau elemente sensibile (cu relee <strong>de</strong> curent polarizate) care supraveghează variaţia<br />
curentului pe linie şi nu permit acţionarea protecţiei <strong>de</strong> distanţă <strong>de</strong>cât atunci când curentul<br />
prezintă o variaţie bruscă <strong>de</strong> cel puţin 20% (la <strong>de</strong>fecte în circuitele secundare, însoţite <strong>de</strong><br />
scă<strong>de</strong>rea sau dispariţia tensiunii <strong>de</strong> alimentare a releului <strong>de</strong> distanţă, nu se produc creşteri<br />
rapi<strong>de</strong> ale curentului şi în consecinţă protecţia rămâne blocată).<br />
Se realizează pe baza blocajului <strong>de</strong> minimă tensiune care sesizează dispariţia tensiunii<br />
<strong>de</strong>şi nu avem scurtcircuit în zonă şi relee maximale <strong>de</strong> curent sensibile care sesizează variaţia<br />
în salt a curentului pe linie <strong>de</strong> cel puţin 20% In.<br />
(C ’’ )<br />
U 1<br />
E1<br />
(Δ) CD<br />
(dreapta <strong>de</strong> potenţial nul)<br />
Fig.8. Locul punctului <strong>de</strong> potenţial nul la pendulările <strong>de</strong> energie
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
4. Obţinerea caracteristicii <strong>de</strong> timp a releului <strong>de</strong> distanţă<br />
Se utilizează caracteristici în trepte, care realizează o <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>nţă ta=f(Ur/Ir)=f(Zr) în<br />
trepte <strong>de</strong> timp, pe zone <strong>de</strong> acţionare (I, II, III şi IV), ca în figura 9. Defectele din treapta rapidă<br />
(zona I) sunt lichidate în 0,1…0.2 secun<strong>de</strong> (timpul propriu <strong>de</strong> <strong>de</strong>clanşare al întreruptorului).<br />
Temporizările cu care sunt <strong>de</strong>clanşate întreruptoarele la <strong>de</strong>fecte în zonele următoare se obţin<br />
prin adăugarea câte unei trepte <strong>de</strong> timp Δt=0,5…0,6 secun<strong>de</strong> (<strong>de</strong> exemplu, taZII=taZI+ Δt),<br />
asigurând, astfel, selectivitatea funcţionării protecţiei <strong>de</strong> distanţă.<br />
0 ,1….0,2 s<br />
Fig. 9. Caracteristica <strong>de</strong> timp a releului <strong>de</strong> distanţă.<br />
5. Stabilirea reglajelor protecţiei <strong>de</strong> distanţă<br />
Reglajele protecţiei <strong>de</strong> distanţă unidirecţionale se stabilesc pe zone <strong>de</strong> acţionare<br />
(fig.10.), atât în ceea ce priveşte valorile impedanţelor <strong>de</strong> pornire, cât şi timpii <strong>de</strong> acţionare ai<br />
acesteia.<br />
A<br />
L2<br />
~ • • • • ~<br />
ta[sec]<br />
B1<br />
0 •<br />
I1<br />
1<br />
C<br />
ta I<br />
I<br />
IA<br />
~<br />
z I<br />
pp1<br />
L1<br />
IC<br />
t<br />
B2<br />
•<br />
•<br />
I4<br />
I<br />
ta II<br />
z II<br />
pp1<br />
t<br />
ta III<br />
B3<br />
I2 I3<br />
K1<br />
2<br />
T<br />
IA+IC<br />
K2<br />
•<br />
K3<br />
z III<br />
pp1<br />
t<br />
Fig. 10. Zonele <strong>de</strong> actionare a protectiei <strong>de</strong> <strong>distanta</strong> unidirectionala<br />
B4<br />
ta IV<br />
B<br />
Z [km]<br />
( Z Ώ )<br />
9 /14
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
Zona I <strong>de</strong> acţionare a protecţiei <strong>de</strong> distanţă se <strong>de</strong>termină din condiţia <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>sensibilizare la <strong>de</strong>fecte pe bara B2 (la capătul linie protejate L1) şi imediat după aceasta, la<br />
bornele dinspre L2 ale întreruptorului I2 (fig.6.16.), ţinând seama <strong>de</strong> erorile <strong>de</strong> măsurare a<br />
impedanţei i <strong>de</strong> apreciere a distan ei pina la locul <strong>de</strong> <strong>de</strong>fect (aproxim 20%):<br />
10 /14<br />
I<br />
Z pp1<br />
( 0,<br />
8...<br />
0,<br />
9)<br />
Z L1<br />
(5)<br />
I<br />
in relaţia (5) reprezintă impedanţa <strong>de</strong> pornire a protecţiei 1, în zona I <strong>de</strong><br />
Z pp1<br />
acţionare, în funcţie <strong>de</strong> impendanţa ZL1 a liniei protejate, proporţională cu lungimea liniei<br />
(fig.10.).<br />
Pentru zona II, impedanţa <strong>de</strong> pornire se obţine luând cea mai mică valoare<br />
dintre (6) şi (7).<br />
II '<br />
I<br />
'<br />
Z K Z K Z ); K 0,<br />
8 (6)<br />
pp1<br />
sig ( L1<br />
rep1<br />
pp2<br />
II ''<br />
'' Z K Z K Z ); K 0,<br />
7 (7)<br />
pp1<br />
sig ( L1<br />
rep2<br />
T<br />
Însumând algebric fazorii ZL1 şi ZT rezultă o valoare acoperitoare, care <strong>de</strong>păşeşte suma<br />
fazorială; în consecinţă, se adoptă cea mai mică dintre valorile<br />
II<br />
, calculate cu relaţiile <strong>de</strong><br />
mai sus. S-au notat cu şi K coeficienţii <strong>de</strong> repartiţie (sau ramificaţie) care <strong>de</strong>termină<br />
K rep1<br />
rep2<br />
modificarea impedanţei măsurate <strong>de</strong> releul <strong>de</strong> impedanţă 1 datorită supraalimentării dinspre<br />
sursa C, la un <strong>de</strong>fect în K2, sau dinspre C şi B, la un <strong>de</strong>fect în K3, pe barele <strong>de</strong> joasă tensiune<br />
ale transformatorului T. Pentru selectivitatea funcţionării, protecţia <strong>de</strong> distanţă trebuie<br />
<strong>de</strong>sensibilizată în raport cu valoarea <strong>de</strong> pornire a treptei rapi<strong>de</strong> a protecţiei 2, la un <strong>de</strong>fect în<br />
capătul zonei protejate, în punctul K2. Raportând tensiunea remanentă pentru un scurtcircuit în<br />
K2 la curentul <strong>de</strong> <strong>de</strong>fect, se obţine:<br />
U<br />
I<br />
rem1(<br />
K )<br />
2<br />
SCCA(<br />
K )<br />
2<br />
Z<br />
<br />
L1<br />
I<br />
A<br />
Z<br />
( I )<br />
pp2<br />
În relaţia (8.), I şi<br />
I<br />
A<br />
sig<br />
sig<br />
Z pp1<br />
( I A I C )<br />
( I ) I<br />
Z <br />
<br />
L1<br />
Z pp2<br />
1<br />
I<br />
I A SCC A(<br />
K ) C I SCC C(<br />
K )<br />
sursele A, respectiv C, la un <strong>de</strong>fect în K2. (fig. 10.)<br />
2<br />
2<br />
c<br />
A<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
(8)<br />
I sunt curenţii <strong>de</strong> <strong>de</strong>fect furnizaţi <strong>de</strong><br />
Se observă că paranteza <br />
I C <br />
<br />
1<br />
<strong>de</strong>termină coeficientul <strong>de</strong> repartiţie K rep1<br />
1 care<br />
I A <br />
intervine în expresia (6). Amplificând valoarea rezultata din (8) cu K'<br />
0,<br />
8 se obţine<br />
( II )<br />
valoarea <strong>de</strong> pornire Z ; analog, pentru (7), consi<strong>de</strong>rând în staţia <strong>de</strong> transformare T, toate<br />
pp1<br />
transformatoarele în paralel (pentru a rezulta în calcule impedanţa minimă).<br />
Valoarea <strong>de</strong> pornire a zonei III se <strong>de</strong>termină astfel: când există şi o zonă IV <strong>de</strong><br />
( III )<br />
( II )<br />
protecţie, calculul pentru Z se face analog cu calculul reglajelor Z când zona III este<br />
pp1<br />
ultima zonă <strong>de</strong> acţionare a protecţiei <strong>de</strong> distanţă; aceasta nu mai este <strong>de</strong>limitată <strong>de</strong> elementul<br />
<strong>de</strong> măsurare a impedanţei, ci este dată <strong>de</strong> elementul <strong>de</strong> pornire ( Z<br />
pr ) . Analog se proce<strong>de</strong>ază<br />
când zona IV este ultima zonă <strong>de</strong> protecţie.<br />
pp1<br />
sig
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
Se menţionează că există şi protecţii <strong>de</strong> distanţă cu valoarea <strong>de</strong> pornire Zpr <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ntă<br />
<strong>de</strong> curent, prin intermediul unei bobine saturabile cu miez; în zona curenţilor mici, Zpr este<br />
mai mare şi releul nu acţionează. În schimb protecţia lucrează chiar dacă Iscc min < Isarc max .<br />
Modificarea valorilor <strong>de</strong> pornire Zpr, corespunzător diferitelor zone <strong>de</strong> protecţie, se<br />
realizează în cazul releelor analogice cu rezistenţe adiţionale, introduse treptat în circuitele<br />
elementului sensibil <strong>de</strong> un motor pas cu pas (sau, un motor <strong>de</strong> c.c. cu turaţie constantă), sau<br />
prin <strong>de</strong>plasarea unor cursoare (RD7, D111 etc.), apropiind fictiv punctul <strong>de</strong>fect <strong>de</strong> locul<br />
instalării protecţiei <strong>de</strong> distanţă. In cazul releelor digitale, modificarile sunt realizate prin<br />
program.<br />
6. Verificarea sensibilităţii protecţiei <strong>de</strong> distanţă<br />
În cazul unei protecţii <strong>de</strong> distanţă se verifică: sensibilitatea elementului <strong>de</strong> măsurat<br />
impedanţa şi sensibilitatea elementului <strong>de</strong> pornire al protecţiei.<br />
Sensibilitatea elementului <strong>de</strong> măsurat impedanţa se verifică cu relaţia:<br />
( II )<br />
Z pp1<br />
K sens1<br />
1,<br />
25 , (9)<br />
Z<br />
L1<br />
ceea ce înseamnă că protecţia trebuie să acopere, cu zona II, cel putin 25%<br />
din elementul următor, spre consumatori (fig. 6.16.). Atunci când condiţia (6.10.) nu este<br />
( II )<br />
în<strong>de</strong>plinită, se adoptă Z pp1<br />
( III )<br />
Z pp1<br />
, dar pentru asigurarea selectivităţii acţionării, treapta <strong>de</strong><br />
timp este urcată la nivelul celei corespunzătoare zonei III a protecţiei <strong>de</strong> distanţă (linia<br />
întreruptă din figura 6.16.).<br />
Sensibilitatea elementului <strong>de</strong> pornire al protecţiei <strong>de</strong> distanţă se verifică din:<br />
- condiţia <strong>de</strong> <strong>de</strong>sensibilizare la suprasarcini, verificând dacă Z pp1<br />
( 0,<br />
7...<br />
0,<br />
8)<br />
Z sarc max ;<br />
- condiţia <strong>de</strong> asigurare a funcţiei <strong>de</strong> rezervă a protecţiei pentru <strong>de</strong>fecte la capătul opus<br />
elementului protejat:<br />
K sens2<br />
<br />
Z<br />
Z pp1<br />
Z Z<br />
1,<br />
25<br />
)<br />
(10)<br />
L1<br />
( L2<br />
T<br />
În relaţia (10) se introduce, la numitor, fie impedanţa <strong>de</strong> linie ZL2, fie<br />
impedanţa unui transformator din staţia T, notată cu ZT, cu un singur transformator în<br />
funcţiune, pentru a rezulta valoarea maximă a impedanţei.<br />
7. Protecţii numerice utilizate în SEN<br />
7.1. Protecţii <strong>de</strong> producţie SIEMENS<br />
Echipamentele numerice <strong>de</strong> protecţie, realizate <strong>de</strong> firmele cu tradiţie în domeniu, sunt<br />
concepute ca echipamente complexe care pot fi integrate în sistemele <strong>de</strong> comandă şi control<br />
ale sistemelor electrice pe care trebuie să le protejeze. Un astfel <strong>de</strong> echipament este cel<br />
realizat <strong>de</strong> firma Siemens, 7SA522.<br />
Funcţia principală a acestui echipament este protecţia <strong>de</strong> distanţă cu caracteristica <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>clanşare <strong>de</strong> tip poligonal. Tehnologia <strong>de</strong> realizare permite ca, dacă se consi<strong>de</strong>ră necesar, să<br />
poată fi setata şi o caracteristica <strong>de</strong> tip MHO. Dacă sunt disponibile ambele tipuri <strong>de</strong><br />
11 /14
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
caracteristică într-un echipament, se poate alege un tip <strong>de</strong> caracteristică pentru fiecare tip <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>fect (polifazat sau monofazat). De exemplu, <strong>de</strong>fectele cu rezistenţă <strong>de</strong> punere la pamânt pot<br />
fi acoperite cu caracteristica poligonală, iar <strong>de</strong>fectele polifazate cu carcateristica <strong>de</strong> tip<br />
«mho».<br />
Figura 11 arată un exemplu <strong>de</strong> caracteristică poligonală direcţionată înainte. Zona a III<br />
a este direcţionată înapoi. Pentru fiecare buclă <strong>de</strong> impedanţă <strong>de</strong> <strong>de</strong>fect există cinci zone<br />
in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>nte şi o zona suplimentară. În general, poligonul este <strong>de</strong>finit printr-un paralelogram<br />
care intersectează axele în valorile R, X şi este înclinat cu unghiul sist. Desensibilizarea<br />
protecţiei <strong>de</strong> distanţă faţă <strong>de</strong> condiţiile <strong>de</strong> sarcină se realizează prin «<strong>de</strong>cuparea» din<br />
caracteristica <strong>de</strong> tip paralelogram a «trapezului» sarcinii caracterizat <strong>de</strong> RLoad şi Load .<br />
Fig, 11. Caracteristica <strong>de</strong> tip poligonal a protecţiei <strong>de</strong> distanţă din echipamentul 7SA522<br />
Coordonatele axiale pot fi setate individual pe fiecare zonă, iar Dist; RLoad şi Load sunt<br />
comune pentru toate zonele. Caracteristica este simetrică faţă <strong>de</strong> originea sistemului R-X.<br />
Caracteristica direcţională limitează domeniul <strong>de</strong> <strong>de</strong>clanşare la cadranele dorite.<br />
În figura 12. este reprezentată o caracteristică <strong>de</strong> tip MHO. Această caracteristica este<br />
<strong>de</strong>finită <strong>de</strong> linia diametrului care intersectează originea sistemului <strong>de</strong> axe şi mărimea<br />
diametrului care corespun<strong>de</strong> impedanţei Zr care <strong>de</strong>termină pragul şi unghiul <strong>de</strong> înclinare.<br />
12 /14
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
Fig. 12. Caracteristica <strong>de</strong> acţionare <strong>de</strong> tip MHO<br />
Unghiul <strong>de</strong> înclinare este setabil şi corespun<strong>de</strong> unghiului liniei. Trapezul <strong>de</strong>terminat <strong>de</strong><br />
parametrii sarcinii Rload şi load (cu valori reglabile) poate fi folosit pentru a <strong>de</strong>sensibiliza<br />
protecţia <strong>de</strong> distanţă faţă <strong>de</strong> caracteristicile sarcinii. Pragul Zr poate fi setat separat pentru<br />
fiecare zonă. Unghiul <strong>de</strong> înclinare dist ca şi parametrii impedanţei <strong>de</strong> sarcină Rload, load sunt<br />
comune pentru toate zonele.<br />
o Blocajul la pendulatii pentru această protecţie <strong>de</strong> distanţă<br />
Pentru a împiedica acţionările nedorite ale protecţiei <strong>de</strong> distanţă, echipamentele <strong>de</strong><br />
protecţie sunt prevăzute cu funcţia <strong>de</strong> blocaj la pendulaţii, fenomen generat <strong>de</strong> scurtcircuite,<br />
fluctuaţii <strong>de</strong> sarcină sau operaţii <strong>de</strong> comutare. In timpul pendulaţiilor, curenţi cu valoare mare<br />
însoţiţi <strong>de</strong> tensiuni mici pot cauza <strong>de</strong>clanşări nedorite ale protecţiei <strong>de</strong> distanţă.<br />
Echipamentul 7SA522 are un astfel <strong>de</strong> element <strong>de</strong> blocaj la pendulaţii integrat care<br />
permite <strong>de</strong>celarea fenomenului <strong>de</strong> pendulaţii <strong>de</strong> cel <strong>de</strong> scurtcircuit. Pentru <strong>de</strong>tectarea<br />
fenomenului <strong>de</strong> pendulaţii, este măsurată viteza <strong>de</strong> variaţie a vectorului impedanţă. În cazul<br />
caracteristcii <strong>de</strong> tip poligon, măsurătoarea începe atunci când vectorul impedanţă «intra» în<br />
domeniul caracteristicii <strong>de</strong> blocaj la pendulaţii PPOL (figura 13.). Sesizarea unui <strong>de</strong>fect<br />
(caracteristica APOL) se realizează cu cele mai mari valori pentru R si X ale zonelor. Zona<br />
pentru pendulaţii are o distanţă minimă Zdiff <strong>de</strong> 5Ω (la IN=1A) sau <strong>de</strong> 1Ω (la IN=5A) în toate<br />
direcţiile faţă <strong>de</strong> caracteristica <strong>de</strong> acţionare a protecţiei <strong>de</strong> distanţă. In cazul unui scurtcircuit<br />
(1), vectorul impedanţă îşi schimbă brusc caracteristicile din zona <strong>de</strong> sarcina în zona <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>fect. Totuşi, în cazul în cazul pendulaţiilor (2), vectorul impedanţă aparentă intra în zona<br />
PPOL şi numai mai tarziu în zona APOL. Este, <strong>de</strong> asemenea, posibil ca vectorul să intre în<br />
zona <strong>de</strong> sesizare a pendulaţiilor şi să părăsească această zonă, fără să atingă zona <strong>de</strong> <strong>de</strong>tectare<br />
a <strong>de</strong>fectelor (3).<br />
13 /14
2012-2013 Protecţia <strong>de</strong> distantă<br />
Figura 13. Caracteristica <strong>de</strong> <strong>de</strong>tectare a pendulaţiilor pentru o caracteristica <strong>de</strong> acţionare <strong>de</strong><br />
tip poligonal<br />
Dacă vectorul impedanţă intră în poligonul <strong>de</strong> pendulaţii şi trece în partea opusă,<br />
atunci, este vorba <strong>de</strong>spre o pier<strong>de</strong>re a sincronismului între cele două zone <strong>de</strong> reţea, văzute din<br />
locul <strong>de</strong> instalare a releului (4).<br />
Acelaşi lucru se poate aplica şi la caracteristica <strong>de</strong> tip MHO (figura 14.). La acest tip<br />
<strong>de</strong> caracteristică, zona <strong>de</strong> <strong>de</strong>tectare a pendulaţiilor păstrează distanţa <strong>de</strong> 5Ω, respectiv 1Ω faţă<br />
<strong>de</strong> cea mai mare zona circulară, pentru toate zonele.<br />
Un fenomen <strong>de</strong> pendulaţii este <strong>de</strong>tectat, dacă în timpul ultimelor opt cicluri <strong>de</strong> măsură<br />
(corespunzător a două perioa<strong>de</strong>), continuitatea schimbării vectorului impedanţa este<br />
confirmată.<br />
14 /14<br />
Fig, 14. Caracteristica <strong>de</strong> <strong>de</strong>tectare a pendulaţiilor<br />
pentru o caracteristică <strong>de</strong> acţionare <strong>de</strong> tip MHO