28.05.2013 Views

Protectia de distanta

Protectia de distanta

Protectia de distanta

SHOW MORE
SHOW LESS

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!