Upload
kingdiamond
View
270
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 1/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
DISCRIMINAREA ÎN TIMP ŞI ÎN CURENT
Curs 4
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 2/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
2
4.1. PREAMBUL
Utilizarea numai a metodei de discriminare în timp, prezintă dezavantajul
fundamental faptul că cele mai severe defecte sunt izolate după cele mai
lungi perioade de timp.
Metoda de discriminare în curent este aplicabilă numai în reţelele în care
impedanţa între două întreruptoare este apreciabilă.
Aceste limitări impuse de utilizarea separată a celor două metode, pot fi
depăşite prin utilizarea metodei de discriminare în timp şi curent. Această
metodă combină posibilităţile oferite de discriminarea în timp, respectiv în
curent, contribuind la obţinerea unor soluţii de realizare a protecţiei
superioare.
Introducerea protecţiilor cu caracteristică inversă aduce un plus în ceea ce
priveşte realizarea unei protecţii calitativ superioare.
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 3/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
3
4.2. Protecţia maximală de curent temporizată
cu caracteristică independentă
Pot fi utilizate două relee independente, unul maximal de curent, celălalt de
timp, sau un releu maximal de curent temporizat cu caracteristică independentă („definite-time current relay”).
Această metodă presupune setarea pragului de curent pentru protecţia
fiecărui element independent, funcţie de curentul maxim de sarcină prin
acesta. Temporizările vor fi setate conform celor expuse în cazul metodei de
discriminare în timp (figura 4.1).
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 4/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
4
Fig. 4.1. Aplicarea metodei de discriminare în timp şi în curent –
caracteristica de timp independentă: a – schema monofilară ; b – curenţi setaţi şi temporizări setate.
a)
A
G
B C D
1 2 3
F1 F2
+
I> T
+
-
I1 +
I> T
+
-
I2 +
I> T
+
-
I3
b)
t1
t3 t2
Δt
Δt
distanţă
Is1
Is3
Is2
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 5/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
5
4.3. Protecţia maximală de curent temporizată
cu caracteristică dependentă
Releele cu caracteristică inversă, IDMT, („Inverse Definite Minimum Time
Overcurrent Relay”) oferă a mai mare flexibilitate aplicării metodei
discriminării în timp şi curent (figura 4.1). Conform IEC 255, expresia
matematică a acestei dependenţe, timp de acţionare / curent, este de forma:
Fig. 4.2. Caracteristică timp-curent inversă. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
2
3
4
5
6
7
8
9
10t [sec.]
)1.4(
1
α
s I
I
k β t
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 6/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
6
k reprezintă multiplul timpului setat – TMS („Time Multiplier Setting”); I/Is este multiplul curentului reglat PMS („Plug Multiplier Setting”);
α şi β sunt coeficienţi care determină alura caracteristicii timp-curent. Aceşti coeficienţi au valori standardizate conform IEC 255. Acestea determină tipul
caracteristicii releului şi sunt prezentate în tabelul 4.1.
Constantele releelor cu caracteristică inversă conform IEC Tabelul 4.1
Nr.crt. Tipul caracteristicii releului α β
1. Inversă standard („standard inverse” SI) 0,02 0,14
2. Foarte inversă („very inverse” VI) 1,00 13,50
3. Extrem de inversă („extremely inverse” EI) 2,00 80,00
4. Cu temporizare mare („long time invers”LTI)
1,00 120,00
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 7/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
7
Fig.4.3. Caracteristici inverse:
A – standard; B – foarte inversă; C –
extrem de inversă; D – cu durată mare.
2 5020 1005
100
1 103 40,1
0,2
0,3
PSM
0,40,5
1
2
3
54
10
20
30
5040
timp
[s]
D
A
B
C
Fig.4.4. Familie de caracteristici inverse
standard tipice.
2 5020 1005
100
1 103 40,1
0,2
0,3
PSM
0,40,5
1
2
3
54
10
20
30
5040
timp
[s]
TMS
1 0,9
0,8 0,7 0,6 0,5 0,4
0,3
0,2
0,1
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 8/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
8
În conformitate cu relaţia (4.1), reglajul unui astfel de releu presupune
setarea a doi parametrii. Aceşti parametrii sunt: valoarea de pornire a
releului Is, respectiv curba de protecţie caracteristică, aparţinând familiei
de caracteristici proprie releului (figura 4.4), prin intermediul parametrului k
(TMS).
De obicei curentul setat al acestor relee, utilizate în schemele de protecţie
maximale de curent, se alege între
50%şi
200% din valoarea curentului
nominal al transformatorului de curent corespunzător .
Algoritmul de setare a unui astfel de releu cuprinde următoarele etape:
calculul regimului permanent şi de scurtcircuit – se determină curenţii de
sarcină maximă pentru fiecare element în parte, respectiv curenţii de
scurtcircuit pe fiecare bară;
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 9/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
9
se aleg TC pentru fiecare element, pe baza următoarelor criterii:
a) tensiunea nominală a transformatoarelor UnTC să fie mai mare
sau cel puţin egală cu cea a reţelei UnL:
)2.4(nLnTC U U
b) curentul nominal InTC (primar) al TC să fie mai mare sau cel puţin
egal cu cel de sarcină:)3.4(nLnTC I I
c) se verifică TC la stabilitate statică, adică curentul limită termic al TC (Ilt) să
fie mai mare decât valoarea efectivă a curentului de scurtcircuit maxim;
d) se verifică TC la stabilitate dinamică, adică curentul limită dinamic înscris pe
plăcuţă să fie mai mare decât valoarea de şoc a curentului de scurtcircuit;
e) se aleg valorile curenţilor setaţi pentru TC. De obicei se consideră o
încărcare de 100% ceea ce înseamnă că aceşti curenţi au valori egale cu
curenţii nominali ai TC;
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 10/28
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 11/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
11
b) cu această valoare, din diagrama din figura 4.3, se determină de pe
caracteristica pentru TMS=1 timpul normal de acţionare tcp al releului.
Putem calcula valoarea de reglaj a multiplului timpului:
)6.4(cp
ap
pt
t TMS
se trece la următorul releu din amonte şi se fac următoarele
operaţii:a) calculul timpului propriu de acţionare t’ap la Iscp:
(4.7) Δt t t' apap
b) se determină PSM cu relaţia (4.5) în care de data aceasta la
numitor apare curentul setat corespunzător releului p-1;c) din caracteristica din figura 4.3 se determină tc(p-1) şi cu relaţia (4.6)
se determină TMSp-1, respectiv caracteristica corespunzătoare
acestui releu;
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 12/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
12
d) se determină PSM pentru curentul de scurtcircuit cel mai mare (pe bară) Isc(p-1), valoare cu care de pe caracteristica proprie se determină ta(p-1);
e) se trece la releul p-2şi
serepetă
operaţiunile
de la punctul 6 etc.
4.3.1. Relee cu caracteristică inversă standard
Considerăm reţeaua prezentată în figura 4.5.a. Admitem că:
transformatoarele de curent sau ales ţinând seama de curentul desarcină maximă de pe fiecare tronson;
releele cu caracteristică inversă sunt setate la valoarea 100% din
curentul nominal al transformatoarelor de măsură;
timpul de acţionare al releul din D este 0,6 secunde, necesar pentru
a asigura coordonarea cu protecţia cu siguranţele de pe partea de
joasă tensiune; treapta de timp aleasă este Δt=0,4 secunde.
Se parcurg paşii prezentaţi în algoritmul de reglare:
1) pentru releul din D:
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 13/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
13
Fig.4.5. Comparaţie între discriminarea în timp şi curent, respectiv în timp: a – schema reţelei; b – discriminarea în timp şi curent; c – discriminarea în timp.
a)1025 A1950 A3980 A
A B DC
7820 A
200/5400/5400/5
80 A
100/5
80 A160 A
70 A
b)
t
[s]
0,1100 1000 10000
5
500
IscD IscC IscB IscA
1
I [A]
D
C B A
c)
C
t
[s]
0,1100 1000 10000
5
500
IscD IscC IscB IscA
1
I [A]
D
B
A
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 14/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
14
;0,23
0,6TMS
;s3t10,25100
1025PSM c
;0,2324,3
1TMS
;s10,40,6t
;s4,3t5,125200
1025PSM
a
c
b) la bara C
;s0,68t1950AI asc
2) pentru releul din C:
a) la bara D
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 15/28
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 16/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
16
4) pentru releul din A:
a) la bara B
;0,3792,9
1,1
TMS
;s1,10,40,7t
;s9,2t95,9400
3980PSM
a
c
b) la bara A
s0,85tA7820I asc
În cazul utilizării releelor cu caracteristică inversă (discriminare în timp şi în
curent) vor rezulta caracteristicile timp-curent din figura 4.4.b, respectiv cele
din figura 4.4.c dacă se aplică metoda discriminării în timp (relee cu
caracteristică definită).
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 17/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
17
Se constată că:
pentru primul caz timpul de acţionare a protecţiei din C, scade sub
1 secundă pe măsură ce valoarea curentului de scurtcircuit creşte, în
timp ce în cel de al doilea caz acesta rămâne constant;
dacă se analizează fiecare tronson în parte se constată că timpul
de acţionare pentru aceeaşi valoare a curentului de scurtcircuit este
mai mic în cazul discriminării în timp şi în curent decât pentru
discriminarea în timp;
releele cu caracteristică inversă permit o setare care conduce lareducerea timpilor de acţionare a întreruptoarelor apropiate de sursă;
este posibil ca pentru mai multe întreruptoare înseriate timpul de
acţionare să fie aproximativ acelaşi, asigurând selectivitatea;
în general releele cu caracteristică standard inversă se utilizează
acolo unde se impun cerinţe speciale în privinţa coordonării cu alte
echipamente de protecţie din aval, cum ar fi: siguranţe fuzibile, protecţii termice etc.;
nivelele de defect la începutul şi sfârşitul liniei protejate nu diferă
foarte mult.
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 18/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
18
4.3.2. Relee cu caracteristică foarte inversă
Releele maximale de curent temporizate cu caracteristică foarte inversă se utilizează în special acolo unde valoarea curenţilor de defect se reduce
substanţial odată cu depărtarea de sursă. Construcţia acestor relee
asigură dublarea timpului de acţionare al releului din amonte, dacă
raportul dintre curentul de scurtcircuit de la începutul elementului şi cel de
la sfârşitul său este aproximativ 7/4. Caracteristica acestui releu permite
utilizarea aceleiaşi valori a TMS pentru mai multe relee înseriate.
Pentru o mai bună exemplificare se prezintă comparativ utilizarea releelor
cu caracteristică foarte inversă faţă de aceea a releelor cu caracteristică
inversă standard. Aplicaţia se referă la reţeaua din figura 4.6.a, în care
datele necesare (TC, nivele de defect) sunt cele din figură. Rezultatele
sunt prezentate în figura 4.6.b.
Se admite pentru releul din D cu caracteristică foarte inversă (F.I.) ca
timpul său de acţionare la defectul de 400 A să fie de 0,4 s, iar treapta de
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 19/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
19
Curent setat Is
[A]
Treapta de
timp Δt [s]
F.I. S.I. F.I. S.I.
D 50 50 - -
C 100 100 0,5 0,24
B 200 200 0,68 0,24
A 350 350 0,5 0,24
timp Δt=0,4 s. Se constată că acest lucru este respectat pentru un
TMS=0,2 dacă setările curenţilor de pornire sunt cele prezentate în tabelulde mai jos:
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 20/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
20
Fig.4.6. Comparaţie între releelecu caracteristică inversă
standard şi cele cu caracteristicăfoarte inversă:
a – schema monofilară a reţelei;
b – setarea releelor.
a)400 A700 A1425 A
A B DC
7000 A
100/5300/5400/5
A
50/5
70 A
b)
t
[s]
0,1100 1000 10000
5
500
IscD IscC IscB IscA
1
I [A]
R2s
R4v
R4s
R3v R2v R4s
R3s
R4v
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 21/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
21
Se constată că pentru releele cu caracteristică foarte inversă se respectă
condiţia ca Δt≥0,4 s, în timp ce releele cu caracteristică standard nu
respectă această condiţie (Δt≥0,24 s), în ipoteza TMS=0,2=ct.
Deoarece erorile de temporizare depind de PSM şi de TMS, rezultă că
utilizarea releelor cu caracteristică foarte inversă, în cazul în care curenţii de defect variază substanţial între două puncte adiacente (între două
întreruptoare), conduce la obţinerea unor trepte de timp mai reduse.
Astfel, cu relaţia:
iai tt)t(tΔt
unde t+ şi t- reprezintă erorile de timp a două relee adiacente, putem realiza
următoarea comparaţie între cele două relee:
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 22/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4
22
Timp [s]
f.i. s.i.
tai 0,15 0,15
ti 0,05 0,04
t+ 0,054 0,0712
t- 0,029 0,0525
Δt 0,283 0,3137
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 23/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4 23
4.3.3. Relee cu caracteristică extrem de inversă
Pentru acest tip de relee, timpul de acţionare este aproximativ invers
proporţional cu pătratul curentului din circuitul supravegheat. Acest lucru faceposibilă utilizarea lor ca şi dispozitive de protecţie a circuitelor de alimentare în
care pot să apară vârfuri de curent datorate comutaţiilor repetate (alimentarea
instalaţiilor de frig, pompelor etc.). În acelaşi timp ele sunt potrivite pentru
utilizării împreună cu siguranţe fuzibile.
Figura 4.7.a și b ilustrează modul de utilizare a acestui releu amplasat pe
partea de joasă tensiune. Selectivitatea între siguranţa de înaltă tensiune (10
kV, 75 A) şi releu este asigurată printr-o treaptă de timp de 0,4 secunde, la
valoarea maximă a curentului de scurtcircuit pe bara B de 12000 A. Reglajul
releului este la curent de 100% (1000 A în primarul TC, respectiv 5A la releu)
iar TMS este de 0,2.
A D
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 24/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4 24
Fig.4.8. Exemplu de utilizare a protecţieitemporizate cu caracteristică inversă şi
secţionare de curent.
a)
900 A
A B
8000 A
50/11:1300/1 100/1
C
1900 A
b)
1000
t
[s]
0,1100 10000
5
500
1
I [A]
C
B A
Fig.4.7. Exemplu de utilizarea releului cu
caracteristică extrem de inversă.
a)
12000 A10 kV
1000/510/0,4 kV
250 A75 A
t [s]
0,1
1000 10000 100000
E.I.
10
1
I [A]
0,01
Siguranţă
75 A.
Isc.maxA=
16250 A
b)
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 25/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4 25
4.3.4. Relee cu caracteristică inversă cu temporizare mare
Aceste relee („long time inverse”) L.T.I. prezintă o caracteristică normală
cu o temporizare ridicată în raport cu celelalte tipuri.
O astfel de caracteristică este utilă în cazul protecţiilor împotriva punerilor
la pământ a reţelelor cu neutrul tratat prin rezistenţă. În cazul acestor
reţele timpul de declanşare poate fi de circa 30 secunde. Releul
acţionează în circa 30 de secunde, pentru TMS=1, dacă multiplu
curentului reglat este egal cu 5.
4.3.5 . Relee cu caracteristică inversă şi secţionare de curent
Utilizarea releelor de curent cu caracteristică inversă în combinaţie cu
releele cu secţionare (cu acţiune instantanee) poate prezenta avantaje în
cazul liniilor de transport lungi. Este vorba despre reţele electrice pentrucare impedanţa sursei este mică în raport cu impedanţa circuitului
protejat. Utilizarea acestei combinaţii permite reducerea timpului de
acţionare a protecţiei pentru nivelele ridicate a curenţilor de defect.
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 26/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4 26
Dacă urmărim caracteristicile prezentate în figura 4.8.b, corespunzătoare protecţiei reţelei din figura 4.8.a, se observă existenţa unei zone (zona
haşurată) sub fiecare curbă timp-curent unde există posibilitatea unei
acţionări cu secţionare.
Este important modul de setare a protecţiei instantanee, astfel încât aceasta să nu acţioneze în cazul unor defecte din afara zonei protejate.Selectivitatea între elementul instantaneu şi cel temporizat se realizează
prin intermediul curentului setat (de pornire).
Astfel, pentru protecţia cu secţionare acesta este cuprins între valoare
reglată a protecţiei temporizate şi valoarea maximă a curentului de defect.
Acest mod de setare, pentru exemplul prezentat, poate fi urmărit în tabelul
următor :
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 27/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4 27
Curent setat Is [A]
Protecţie temporizată Protecţie instantanee
A 300 3000
B 100 1200
C 50 500
7/28/2019 Curs Protectii
http://slidepdf.com/reader/full/curs-protectii 28/28
5/8/2012 Protecții prin relee Curs 4 28
4.4. APLICATIE