28.05.2013 Views

Protectia de distanta

Protectia de distanta

Protectia de distanta

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

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!