Supratensiuni în instalaţii electrice. Descărcătoare electrice

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Supratensiuni în instalaţii electrice. Descărcătoare electrice"

ÏΚαϊνάμ Λειβαδάς
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Supratensiuni în instalaţii electrice. Descărcătoare electrice Lect.univ.dr.ing. Gheorghe RAŢIU 1. Generalităţi Limitarea supratensiunilor care pot apărea într-o instalaţie electrică, poate fi posibilă prin practicarea de măsuri tehnice. Una din măsurile tehnice este introducerea de descărcătoare electrice. Descărcătoarele electrice au fost concepute iniţial pentru a face faţă supratensiunilor de origine atmosferică, ca şi fenomenelor conexe privind propagarea şi reflexia simplă sau multiplă a undelor de supratensiune, în puncte în care linia îşi modifică impedanţa caracteristică (cablu linie aeriană, sfîrşit de linie). În stadiul actual, descărcătoarele au capacitatea termică suficientă pentru a face faţă şi supratensiunilor de comutaţie. Din punct de vedere constructiv, un descărcător este alcătuit cf. fig. 1. Fig. 1 Schiţă a unui descărcător unde:1. coloana de eclatoare. Numărul acestora depinde de tensiunea nominală a reţelei; 2. rezistenţe neliniare care asigură repartizarea tensiunii în mod uniform pe spaţii disruptive; 3. rezistenţă neliniară principală, formată din înserierea mai multor discuri realizate din carbură de siliciu sau oxid metalic; 4. anvelopă de porţelan; 5. A, B bornele aparatului. În principiu într-o instalaţie echipată cu descărcătoare corect amplasate nu apar tensiuni periculoase, superioare nivelului de protecţie. Funcţionarea descărcătorului se iniţiază prin amorsarea eclatorului la apariţia unei supratensiuni.

2 Relaţia de dependenţă între curentul i şi tensiunea u aplicată rezistenţei neliniare este de forma, conform [1]: α u = ci (1) unde c~( )V/A α şi α=0,16 0,3 pentru rezistenţe din carbură de siliciu şi α=20 50 pentru rezistenţe din oxizi metalici. După scurgerea sarcinilor electrice, curentul scade, rezistenţa neliniară creşte foarte mult şi eclatoarele se sting. 2. Locul descărcătorului într-o reţea electrică a. Între neutrul unui transformator şi pămînt cf. fig. 2a. O undă de supratensiune, care ar pătrunde în transformator se poate reflecta în locul de modificare a impedanţei, adică în punctul neutru. b. Între linia aeriană şi pămînt, în posturile de transformare cf. fig. 2b. c. La intrarea unei linii aeriene într-o staţie de conexiuni sau de transformare cf. fig. 2c. d. La conexiunea prin cablu a unui motor electric cf. fig. 2d. Fig. 2 Relativ la locul descărcătorului în instalaţiile electrice 3. Soluţii constructive Pentru tensiuni joase (Un 1000V) descărcătorul are un singur eclator. Pentru tensiuni medii, eclatorul este înglobat în rezistenţa neliniară, care întocmai unui divizor de tensiune, asigură o egală repartizare a tensiunii pe intervalele disruptive. La tensiunea nominală, în absenţa unei supratensiuni din geometria construcţiei şi neuniforma intensitate a cîmpului electric se realizează o stare de preionizare în zone imediat apropiate intervalelor disruptive. Pentru tensiuni continue relativ joase (Un= V), eclatorul este prevăzut cu un sistem de suflaj magnetic, care introduce arcul electric

3 într-o cameră de stingere cu pereţi reci şi fante progresiv îngustate în vederea stingerii. Pentru tensiuni înalte şi foarte înalte, descărcătorul este construit din module conectate în serie. De exemplu pentru un modul de circa 8-10 kv, descărcătorul cuprinde mai multe eclatoare de amorsare şi stingere, conectate în serie cu un subansamblu format dintr-o bobină de suflaj L şi cu rezistenţe neliniare R1 şi R2. Fiecare modul este şuntat de rezistenţa neliniară R3, care asigură repartizarea uniformă a tensiunii pe module. La tensiuni Un>245 kv, fiecare modul este prevăzut cu un condensator C pf, pentru a asigura o repartiţie mai uniformă pe module cf. schemei electrice 3. Fig. 3 Modul de descărcător cu suflaj magnetic Fig. 4 Funcţionarea unui descărcător a. diagrama de mărimi electrice b. formarea curentului de însoţire i i Funcţionarea descărcătorului este cf. fig. 3 şi fig. 4. Ca referinţă se ia diagrama tensiunii u i. În absenţa unei supratensiuni, prin R 3 trece un curent de ordinul ma. În momentul t 1 apare o supratensiune, iar la t 2 amorsează eclatoarele E as la tensiunea u a. Curentul de descărcare I d trece prin R 1 de şuntare a bobinei B. Curentul I d trece şi prin R 2. Tensiunea cea mai mare, după amorsare, la bornele descărcătorului este tensiunea reziduală u r. După conducerea la pămînt a sarcinilor electrice ale descărcării, eclatoarele îşi conservă ionizarea, iar prin descărcător va trece începînd din t 3 curentul de însoţire I i. Acesta este limitat la cîteva sute de amperi de către rezistenţa R 3. Curentul de însoţire fiind de frecvenţă relativ redusă (50 sau 60 Hz) va trece prin bobinele de suflaj magnetic L. Acestea determină inducţia magnetică B în zona eclatoarelor şi astfel se dezvoltă forţe Lorentz, care împing arcul electric în camerele de stingere cu fante şi pereţi reci. Datorită răcirii interne a arcului electric, tensiunea lui de ardere creşte şi, în cele din urmă, arcul electric se stinge la momentul t 4.

4 În absenţa descărcătorului, supratensiunea ajunge la o valoare mai mare, după linia punctată u stn. Tensiunea de protecţie a descărcătorului u pd este practic tensiunea de amorsare sau cea reziduală Rezistenţa neliniară Se prezintă sub formă de discuri cu diametrul de mm şi grosime mm. Caracteristic pentru disc este dependenţa neliniară între tensiune şi curent. În fig. 5 se prezintă caracteristica U = f(i) pentru un disc de carborundum. u i Fig. 5 Caracteristica electrică

5 3.2. Descărcătorul cu rezistenţă neliniară din oxizi metalici Procesul tehnologic de realizare a rezistenţelor neliniare din oxizi metalici pe bază de ZnO, Bi 2 O 3, CoO, permit realizarea unui descărcător fără eclator. Dificultatea depăşită a fost de a menţine curentul de regim permanent prin rezistenţe neliniare şi valori acceptabile de câţiva ma. La creşterea tensiunii, din cauza neliniarităţii accentuate a rezistenţei, aceasta trece în starea de conducţie şi astfel se limitează tensiunea la borne. Note bibliografice [1] Hortopan, Gh., Aparate electrice de comutaţie, Bucureşti, Editura Tehnică, Hortopan, Gh., Compatibilitate electromagnetică, Bucureşti, Editura Tehnică, CEI Publication 1571, Appareillage a basse tension. Disjoncteurs, Geneve, Raţiu, Gh., Încercările aparatelor electrice. Stabilitatea dielectrică a izolaţiilor, Sibiu, Revista Academiei Forţelor Terestre, Nr.4(32) 2003.

Σχετικά έγγραφα

LUCRAREA A21 DESCĂRCĂTOARE DE ÎNALTĂ TENSIUNE CU ŞI FĂRĂ SUFLAJ MAGNETIC. 1. Tematica lucrării

LUCRAREA A21 DESCĂRCĂTOARE DE ÎNALTĂ TENSIUNE CU ŞI FĂRĂ SUFLAJ MAGNETIC 1. Tematica lucrării 1.1. Construcţia şi funcţionarea descărcătorului de înaltă tensiune cu suflaj magnetic. 1.2. Verificarea tensiunii