Aparate electrice de medie si inalta tensiune - Separatoare de sarcina, Intreruptoare automate

Aparate electrice de medie si inalta tensiune

Inalta tensiune cuprinde intregul domeniu de tensiunile nominale de la 1KV in sus.

In cadrul acestui domeniu, se numesc tensiuni medii tensiunile nominale peste 1KV si mai mici de 10KV, folosite exclusive pentru alimentarea motoarelor mari (1 - 6 KV) si pentru distributie. Tensiunile foarte inalte, de la 110KV in sus, se folosesc, de regula, numai pentru transportul energiei electrice.

In instalatiile de inalta tensiune se folosesc o serie de aparate, unele cu acelasi rol functional ca in joasa tensiune, altele cu caracter specific.

Separatoare

Separatoarele sunt aparate de conectare destinate conectarii si deconectarii circuitelor sub tensiune dar fara sarcina, separarea fiind vizibila si cu suficienta izolatie, pentru ca, pe circuitul deconectat, personalul de intretinere sa poata executa lucrari in deplina siguranta.

Separatoarele au capacitate de rupere foarte redusa (pot intrerupe cel mult curenti de magnetizare ai transformatoarelor mici, de ordinal a cativa ampere).

Se realizeaza in numeroase tipodimensiuni, care se deosebesc prin parametri nominali (tensiune intre 1 si 750 KV, curenti intre 2000 si 6000 A), prin numarul de poli si prin tipul constructiv.

La separatoarele cu cutit folosite in instalatiile de interior pana la 35KV, iar in exterior pana la 220KV, cutiotul executa o miscare de rotatie in planul axelor izolatoare.

In instalatiile de foarte inalta tensiune, in vederea reducerii spatiului ocupat de separatoare se folosesc separatoarele tip pantograf si semipanograf cu un singur izolator suport.

Separatoare de sarcina

In instalatiile electrice de inalta tensiune este in genrel necesara pentru orice plecare in serierea oricarui intrerupator automat (pentru comanda si protectie) cu un separator (pentru separarea vizibila). In instalatiile de medie tensiune, pentru consumatori de mica putere, este insa posibila folosirea unui singur aparat care sa realizeze toate functiile (si care revine astfel mult mai ieftin). Acest aparat este separatorul de sarcina care are in plus fata de saparator: un cutit de rupere, camere de stingere si un sistem de deschidere rapida rapida. Ca urmare, el poate intrerupe curentii de ordinul curentului nominal, protectia la scurt circuit find preluata de sigurante fuzibile asociate sau de un intrerupator automat din amonte.

Intreruptoare automate

1. Generalitati

In intreruptoarele moderne de inalta tensiune (cu exceptia intreruptoarelor in vid), stingerea arcului se face prin suflaj, coloana de arc fiind supusa actiunii de racier si deionizare a unui jet de gaz.

La intreruptoarele cu actiune interna cum sunt, de exemplu, intreruptoarele cu ulei putzin, debitul de gaz - deci efectul de stingere - creste odata cu valoarea curentului interrupt, deoarece gazul (hydrogen) este produs prin descompunerea uleiului sub actiunea arcului electric.

Rezulta cateva caracteristici specifice:

- puterea de rupere nu este limitata decat la razistenta mecanica a camerei de stingere;

- curentii mici sunt intrerupti greu, fiind necesar un dispozitiv suplimentar de suflaj, independent:

- aparatele sunt sensibile le defectul evolutiv (aparitia unui current mare de scurtcircuit in timpul stingerii unui current mic).

La intreurptoare cu actiune externa, cum sunt intreruptoarele cu aer comprimat si cele cu hexafluorura de sulf, debitul de gaz este independent de valoarea curentului si este calculate pentru valoarea maxima pe care trebuie sa o poata intrerupe aparatul.

Deci:

aparatele au o putere de rupere strict limitata:

curentii mici sunt intrerupti violent (inainte de trecerea naturala prin zero), din care cauza apar supratensiuni:

aparatele sunt sensibile la defectul kilometric (current de scurtcircuit cu panta foarte mare a tensiunii de revenire, care apare atunci cand scurtcircuitul se produce in zona periculoasa de 0,8 - 9 km distanta de intreruptor).

2. Intreruptoare automate cu ulei putin

Primele intreruptoare automate de inalta tensiune au fost intreruptoarele cu ulei mult, in care uleiul avea rolul de izolare a polilor fata de masa, de racier a arcului si a pieselor de contact si in special de deionizare (datorita presiunii mari a hidrogenului produs sub actiunea arcului electric). Acest ultimo effect a fost considerabil marit odata cu folosirea unor camere de stingere astfel construite incat gazul sub presiune, antrenand si particule de ulei rece, sa fie dirijat asupra arcului sub forma unui jet longitudinal sau transversal.

3. Intreruptoare automate cu aer comprimat (pneumatice)

In cazul intreruptoarelor cu aer comprimat, stingerea arcului electric se obtine trimitandu-se asupra spatiului dintre contacte, un jet de aer comprimat, care spala si indeparteaza gazele ionizate si prin rigiditatea sa dielectrica mare, impiedica reaprinderea arcului.

Pentru a se obtine o putere de rupere cat mai mare, cu un consum redus de aer comprimat, au fost folosite diferite tipuri de camere de stingere.

Avantajele intreruptoarelor cu aer comprimat sunt:

inlaturarea completa a pericolului de incendii si explozii;

puterea de rupere foarte mare;

intreruperea extreme de rapida a curentilor de scurtcircuit (0,01 - 0,003 s);

functionarea sigura si exploatarea simpla;

greutate si gabarite mici.

Dezavantajele, in afara de cele specifice intreruptoarelor cu actiune externa, sunt:

constructie mai complicate;

necesita o instalatie de aer comprimat;

deschiderea si inchiderea intreruptorului cu aer comprimat este insotita de un zgomot puternic.

4. Intreruptoare automata cu hexafluorura de sulf

Aceste intreruptoare se bazeaza pe folosirea proprietatii hexafluorurii de sulf (SF₆) de a capata cu usurinta electornii liberi si de a deioniza in acest mod coloana de arc.

Avantajele considerabile ale intreruptoarelor cu hexafluorura de sulf, si anume:

putere mare de rupere;

suprapresiuni de intrerupere mici;

functionarea in spatiu inchis, fara expulzare de gaze sau lichide de intrerupere;

zgomot foarte redus;

gabarit mic.

5. Intreruptoare automate cu rupere in vid

Intreruperea in vid inaintat beneficiaza de avantajul considerabil ca, in lipsa purtatorilo de sarcini, nu apare arc de intrerupere si rigiditatea dielectrica se restabileste imediat la distanta de cativa milimetri intre contacte.

Ele sunt indicate in domeniul tensiunilor medii pentru frecvente mari de conectare.

Avantajele intreruptoarelor cu camera de stingere in vid inaintat sunt:

timp de intrerupere foarte scurt si restabilirea extreme de rapida a rigiditatii electrice dupa intrerupere (permitand frecvente foarte mari de comutare);

dimensiuni reduse;

zgomot redus;

durata mare de serviciu a contactelor;

Contactoare de inalta tensiune

Pentru a se reduce cheltuieleile de investitii si de exploatare,motoarele de puteri mari de 200 - 250 KV se construiesc in general pentru tensiuni de 3 sau 6 KV.

Actionarea acestor motoare la frecvente de conectare ridicate nu se poate face cu intreruptoare automate acestea avand un numar total de conectari foarte redus.

Aparatele create special pentru acest scop sunt contactoarele de inalta tensiune, care, ca si cele de joasa tensiune, sunt aparate cu putere de rupere reduse, dar cu mare rezistenta la usura mecanica si sub sarcina.

Se folosesc camere de stingere cu suflaj magnetic.

Sigurantele fuzibile de ianalta tensiune

Se realizeaza in constructii similare celor de joasa tensiune, lungimea tubului si a fibrelor fuzibile fin insa mult mai mare, corespunzatoare tensiunii nominale a sigurantei.

De obicei, firele fuzibile sunt specializate pe un suport ceramic.

Se construiesc pentru tensiuni pana la 35 KV, curenti pana la 100 A pentru 10 KV:pana la 40 A pentru 25 - 35 KV.

Eclatoare si descaratoare

Aparatele de protectie specifice protectiei impotriva supratensiunilor sunt eclatoarele si descarcatoarele.

1. Eclatoare

Un eclator este format din doi electroni metalici, din care unul se conecteaza la linie, iar celalt la pamant.

Tipurile constructive uzuale sunt: eclatorul cu coarne (coarnele ajuta la stingerea arcului amorsat) si eclatorul cu tija.

Sunt aparate similare si eftine, dar imprecise si in general nu pot stinge arcul amorsat.

2. Descarcatoare tubulare

Prin introducerea uni eclator intr-un tub de material gazogen, se obtine un descarcator tubular capabil sa intrerupa arcul electric format datorita suflajului de gaze produse prin descompunerea materialului gazogen.

Pentru a se evita solicitarea continua a dielectricului tubului, se intercaleaza de obicei un al doilea eclator intre descarcator si conductorul protejat.

3. Descarcatoare cu rezistenta variabila

La aparitia unei supratensiuni, eclatorul amorseaza un arc electric. Se stabileste astfel prin rezistente un current de punere la pamant de cateva sute pana la cateva mii de ampere.

Deoarece rezistenta discurilor este cu atat mai mica cu cat tensiunea aplicata este la bornele descarcatorului, numita tensiune reziduala, se mentine la valori nepericuloase pentru izolatia instalatiei.

Dupa ce supratensiune a fost anihilata in acest mod, eclatorul ramane ionizat, iar prin descarcator continua sa treaca un curent alementar de tensiunea de serviciu, numit curent de insotire. Dar, la valoare tensiunii de serviciu corespunde o valoare mult mai mare a rezistentei variabile, care limiteaza curentul prin descarcator, la valori suficient de mici pentru a putea fi stins de eclator la prima trecere naturala prin zero.

Bobine de reactanti

Bobinele de reactanta sunt bobine in aer, fara miez de de fier. La scurtcircuit deoarece o mare parte din tensiunea retelei se aplica la bornele bobinei, este puternic solicitata izolatia intre spire. De asemenea, apar forte electrodinamice de oridinul tonelor care solicita puternic atat spirele cat si legaturile intre ele.

De aceea spirele se rigidizeaza prin turnare in beton sau cu distantiere din isoplac sau stratitex.

In cazul in care cele 3 bobine de fata se monteaza suprapus, bobina corespunzatoare fazei de mijloc trebuie astfel montata incat sensul de spiralizare al conductoarelor sa fie opus celui al celorlalte doua faze (in caz contrar, apar solicitari electrodinamice foarte mari intre bobine).

Bucurel Dragos

cls. a -XII - a D