Sistemul tehnic complex -retea electrica edilitara

Sistemul tehnic complex -RETEA ELECTRICA EDILITARA

Structura RETELEI ELECTRICE EDILITARE DE MEDIE TENSIUNE

din punct de vedere a conducerii operative

Asa cum s-a aratat, asigurarea controlului si observarii (prin dispozitivele de comanda, semnalizare, masura, protectie si automatizare) unui sistem depinde de numarul marimilor necesare pentru ai caracteriza starea, la un moment dat, de posibilitatile tehnice de relevare a acestora si a le face accesibile in scopul adoptarii unei decizii.

Numarul marimilor necesare, asa cum se va vedea, depinde in mod direct si de configuratia retelei ce face obiectul activitatii de control si observare.

Retelele electrice edilitare REE reprezinta o componenta a unui sistem electroenergetic prin intermediul careia se distribuie energia electrica in perimetrul unei aglomerari urbane (REEU) sau a unei zone rurale (REER). Datorita puterilor si a distantelor la care se distribuie acestea, tensiunile nominale ale acestor retele, de regula, se inscriu in clasa retelelor de medie si joasa tensiune.

Evident, sursa de alimentare pentru orice componenta a unui S.E. o reprezinta centralele electrice. Datorita clasei de tensiuni a REE, alimentarea lor se face de la un punct de conexiuni (instalatie de distributie) de medie tensiune (ID-MT) [14;15]. In fig. 1 se prezinta unele solutii de incadrare a REE-MT in cadrul S.E., in mod deosebit in cazul unor mari centre urbane.

REE-MT-1 reprezinta cazul particular al existentei in apropiere a unei centrale electrice de sistem, cu care REE-MT este conectata direct pe barele ID-MT-1. Pentru REE-MT 2 si 3 sursa de alimentare o reprezinta ID-MT-2 si 3 ale statiilor de transformare si interconexiune (STI-2, 3).

Retelele electrice edilitare de medie tensiune (REE-MT) pentru asi indeplini rolul functional la parametrii de calitate corespunzatori [14] trebuie sa aiba o configuratie adecvata si sa dispuna de posibilitatile de conducere (control, observare, coordonare), respectiv de un punct de dispecer cu o dotare adecvata.

In principiu o REE-MT este constituita din puncte de conexiuni (PA, PT-elemente concentrate) si linii electrice de legatura intre acestea, intr-o configuratie determinata de nivelul de siguranta inalimentare.

Punctele de conexiuni sunt formate din aparate de comutatie (intrerupatoare, separatoare si sigurante fuzibile), de masura (transformatoare de masura de tensiune si curent) si bare colectoare, intr-o configuratie impusa tot nivelul de siguranta in alimentare[14].

In cadrul activitatii de conducere a unei REE-MT, personalul de conducere operativa trebuie sa poata interveni (controla) asupra aparatelor de comutatie (care au proprietatea de a fi controlabile), trebuie sa fie informat asupra efectelor interventiilor

sale sau a dispozitivelor de automatizare si protectie, precum si asupra starii, la un moment dat, a elementelor REE-MT.

1.1. Natura marimilor de control si observare.

Posibilitatile de comanda (interventie) asupra unui sistem (REE-MT), multimea marimilor de comanda, reprezinta proprietatea de controlabilitate a acestuia. Aceasta proprietate determina direct multimea marimilor ce trebuiesc observate in respectivul sistem, in mod deosebit intr-o REE-MT, deoarece in urma unei comenzi se schimba pozitia sau starea unui aparat comandat, respectiv

configuratia REE-MT.

Pentru o REE-MT cuprinsa, asa cum s-a precizat, intre plecarile de MT din ID-MT din STI si punctul de delimitare cu un abonat racordat la medie tensiune sau PT din REE-MT urbana, multimea marimilor ce fac obiectul unei actiuni de comanda (interventie din afara) este formata din comenzi de:

a) anclansare-declansare manuala de pe aparat a intrerupatoarelor (comanda manuala de pe aparat CMA), respectiv din celula de medie tensiune in care este montat. Acest gen de comanda este specifica PA si PT care nu au personal de conducere operativa si deservire, respectiv camere de comanda;

b) anclansare-declansare manuala de la distanta a intrerupatoarelor (CMD), prin intermediul schemelor de comanda, care se poate transmite din camera de comanda a ID-MT din care face parte celula cu intrerupatorul respectiv. Acest gen de comanda nu este specific pentru PA si PT. Un caz evoluat de comnda manuala de la distanta il constituie telecomanda (TCM), care se transmite de la punctul de dispecer al REE-MT (sistem de conducere), catre intrerupatoarele din PA si PT. Evident, acest gen de comanda se intalneste numai in REE-MT dotate cu un sistem de conducere adecvat [8].

c) anclansare-declansare automata. Toate intrerupatoarele sunt prevazute cu declansare automata locala (de pe aparat-CAA) la actiunea dispozitivelor de protectie la suprasarcina sau scurtcircuit. Comanda automata de declansare mai poate fi primita de la dispozitive de automatizare tip DAS, (descarcarea automata de sarcina ) [9]; acest gen de comanda, de regula, nu se utilizeaza in retelele urbane, ce alimenteaza consumatori casnici-edilitari si se transmite numai la anumite intrerupatoare si este, de regula, locala.

Comanda automata de anclansare, de pe aparat in REE-MT se intalneste destul de rar, ea putand fi transmisa de dispozitive de automatizare tip [9]: RAS (reanclansarea automata a sarcinii), RAR (reanclansare automata rapida) sau AAR (anclansare automata a alimentarii de rezerva), montate, de regula, in celula intrerupatorului.

d) inchiderea-deschiderea separatoarelor, care este numai manuala, de pe aparat. Daca separatorul este prevazut cu dispozitiv de actionare (servomecanism) atunci acesta poate fi comandat manual si de la distanta (eventual telecomandat).

Asa cum este cunoscut [9] si din cele prezentate mai sus, in cazul unui intrerupator (care poate fi comandat si automat) pozitia acestuia (inchis-deschis) poate fi detrminata de doua tipuri de comenzi (manuala si automata). Din acest motiv s-a introdus si notiunea de stare, care evidentiaza si natura comenzii care a determinat o anumita pozitie; rezulta patru stari ale unui intrerupator: declansat manual, declansat automat, respectiv anclansat manual sau automat. Pentru personalul de conducere si deservire operativa fiecare din cele patru stari trebuie sa fie observate.

Ca urmare, pentru o REE-MT, multimea marimilor ce trebuiesc cunoscute de catre personalul de conducere si deservire operativa, de care depinde proprietatea de observabilitate a acesteia, este formata din:

a) starea intrerupatoarelor;

b) pozitia separatoarelor;

c) actiunea unui anumit dispozitiv de automatizare, indiferent daca a determinat sau nu schimbarea starii unui intrerupator (exemplul specific il reprezinta indicatorii de scurtcircuit-clapeti de semnalizare);

d) valorile unor marimi electrice, necesare gestiunii energiei electrice.

In contextul acestei lucrari, se vor urmari numai primele trei marimi, de care depinde direct asigurarea continuitatii in alimentare.

Pe seama naturii comenzilor mentionate anterior, respectiv al posibilitatilor de control a unei REE-MT, observabilitatea acesteia este necesar sa se asigure la trei nivele:

1) -la nivelul celulei din punctul de conexiuni in care este montat aparatul de conectare si dispozitivul de protectie sau automatizare;

2) - la nivelul camerei de comanda a punctului de conexiuni (daca exista);

3) - la nivelul punctului de dispecer (subsistem coordonator).

Ca urmare, numarul marimilor ce vor trebui observate, intr-o REE-MT depinde de:

- numarul aparatelor de comutatie (intrerupatoare, separatoare) al REE-MT;

- numarul punctelor de conexiuni (PA, PT), respectiv configuratia

REE-MT;

-posibilitatile de conducere (control)-local, de la distanta sau telecomandat, existente in REE-MT.

1.2. Influenta configuratiei asupra controlabilitatii si observabilitatii

REE-MT.

Excluzand cazul particular al unei mari intreprinderi amplasate in zona urbana (de locuit) a unui mare oras, atunci REE-MT aferenta unei zone urbane distribuie energia electrica numai unor posturi de transformare.

Alimentarea posturilor de transformare, de pe barele colectoare (BC) ale unei instalatii de distributie de medie tensiune (ID-MT) se face, de regula, prin intermediul unui distribuitor care are posibilitatea unei alimentari de rezerva, prin cuplarea cu un alt distribuitor. In regim normal de la un distribuitor sunt alimentate un anumit numar de PT, iar din necesitati de asigurare a rezervei de alimentare acest numar poate sa creasca sau sa scada.

Caracteristica de baza a acestor distribuitori este ca au aparate de comutatie

comandabile si de la distanta (intrerupatoare I₁; I₂) fig.3 si dispozitive de protectie numai pe capatul dinspre sursa .Ca urmare, indiferent pe care tronson (Tr) (linie electrica dintre doua PT) al unui distribuitor s-ar produce un defect (K), prin actiunea dispozitivelor de protectie (DP₁, fig.3) asupra intrerupatorului I₁, este deconectat intreg distribuitorul. Deci, datorita posibilitatii reduse de control, zona afectata de un eventual defect (scoasa de sub tensiune) este mare (intreg distribuitorul). Pentru a putea apela la rezerva de alimentare asigurata de posibilitatea conectarii la un alt distribuitor prin separatorul de sectionare S_S, fig.2, S₁₉, fig.3, trebuie separat tronsonul pe care s-a produs defectul (K), prin deschiderea separatoarelor (S₁₄ si S₁₅).

Deci, in prima instanta este necesar si suficient sa se cunoasca doar tronsonul pe care s-a produs un defect. Localizarea exacta a locului unde s-a produs defectul, in scopul remedierii cablului, se va efectua dupa realimentarea, prin manevre (t _manevre1, (2.12. ;2.13) a posturilor din aval si amonte de defect.

Durata identificarii tronsonului, unui distribuitor, pe care s-a produs un defect t_loc

(2.12 ;2.13.) depinde de proprietatea de observabilitate a REE-MT din punct de vedere al subsistemului sau de conducere, respectiv de posibilitatile de a localiza tronsonul de catre personalul de conducere operativa, din punctul de dispecer al

REE-MT urbane.

Aceasta durata, respectiv proprietatea de observabilitate, de care depinde principalul indicator al sigurantei in functionare al unei REE-MT urbane, continuitatea in alimentare, este determinata de:

- existenta pe capetele dinspre sursa al fiecarui tronson sau in fiecare PT, a unor echipamente capabile sa furnizeze informatii cu privire la existenta (identificarea) unui defect in amonte sau aval de locul lor de montare;

- posibilitatile de transmitere a acestor informatii, la distanta, punctului de dispecer, in scopul localizarii tronsonului cu defect.

In prezent exista posibilitatea identificarii tronsonului pe care s-a produs un scurtcircuit (nu si punere la pamant) utilizand indicatori de scurtcircuit (clapeti de semnalizare, fig.3) [8]. Lecturarea starii (observarea) acestor clapeti, in marea majoritate a cazurilor, se face numai la fata locului si ca urmare durata localizarii este de zeci de minute.

Daca observarea starii clapetilor este posibila de la distanta aceasta durata se reduce la timpi de ordinul secundelor.

Evident, asa cum s-a aratat t_INT (2.12. ;2.13.) depinde si de durata dupa care se pot efectua manevrele in scopul realimentarii, dar aceasta depinde de proprietatea de controlabilitate a REE-MT urbane. In cazul unor REE-MT extinse, distributia se asigura si prin intermediul unor puncte de conexiuni intermediare, puncte de alimentare (PA). In acest caz, distribuitorii vor fi alimentati fie de pe barele colectoare ale ID-MT din statia de transformare si interconexiuni (STI, fig.1) fie de pe barele ID-MT ale unui punct de alimentare, fig.2. Punctele de alimentare (PA) sunt alimentate prin intermediul retelei de alimentare de medie tensiune prin legaturi directe cu STI, sau un alt PA, fig.

Ca urmare, in cazul REE-MT, care are si retea electrica de alimentare a PA, (cu doua nivele de distributie) si controlul si observarea acesteia se va efectua pe doua nivele. Unul la nivelul distribuitorilor, similar celui analizat anterior si altul la nivelul PA. Datorita nivelului ridicat de dotare cu aparate de comutatie (indeosebi intrerupatoare) nivelul activitatii de control si observare al retelei electrice de alimentare este mai ridicat, in comparatie cu cel de la nivelul distribuitorilor.

In cazul unei REE-MT urbane cu doua nivele de distributie se amplifica in mod corespunzator si reteaua de transmitere a informatiei dintre punctul de dispecer (sistem coordonator) si reteaua electrica raspandita in perimetrul aglomerarii urbane [8; 9].

Pentru cazul particular al unor posturi de transformare alimentate direct de pe barele colectoare ale unei ID-MT, PT₀₀, fig.3, problema controlului si a observarii lui este similara cu cea a unei celule de distribuitor, in ipoteza ca pe partea de medie tensiune

celula de transformator a PT este echipata cu intrerupator, in caz contrar nu este posibil controlul de la distanta a celulei de transformator si nici observarea acesteia.

In concluzie, REE-MT urbane, desfasurate pe o arie geografica relativ mare, cu foarte multe componente (PA, PT, linii electrice, distribuitori cu tronsoane), cu o dotare redusa cu aparate de comutatie controlabile de la distanta si cu posibilitati limitate de identificare si localizare (observare) trebuie, in perspectiva, sa faca obiectul atat a unor actiuni de retehnologizare (pentru rentabilizarea tranzitului) cat si de modernizare, in scopul cresterii nivelului (proprietatii) lor, in primul rand de observare si eventual si de control, pentru a asigura un nivel de siguranta in alimentare la nivelul gradului de confort asigurat de o "locuinta inteligenta"

2. Structura retelelor electrice edilitare de joasa tensiune

din punct de vedere a conducerii operative

Retelele electrice edilitare de joasa tensiune (REE-JT) asigura alimentarea cu energie electrica a consumatorilor casnici-edilitari, a iluminatului public si a unor consumatori industriali de mai mica importanta. Chiar daca marea majoritate a consumatorilor casnici-edilitari sunt racordati prin racord monofazat, REE-JT este trifazata.

Structura acestor retele este de o mare diversitate [14;15] : radiala, bucla (inel),( care in regim normal poate fi deschisa sau inchisa) si strans buclata.

Alimentarea sistemului de iluminat public se face prin circuite separate de cele pentru abonatii casnici-edilitari, alimentate dintr-un tablou separat, fig.5

O caracteristica a REE-JT consta in faptul ca, de regula, distribuitorii de JT, nu sunt prevazuti cu echipamente de comutatie, fig.5. Ca urmare, in aceste retele activitatea de conducere operativa este redusa, constand in comanda centralizata a iluminatului public si a tabloului general (TG) din secundarul unor posturi de transformare, daca sunt prevazute cu intrerupator automat (IA) de joasa tensiune.

O activitate de control frecventa in REE-JT consta in controlul curbei zilnice de sarcina a abonatilor.

2.1.Posibilitati actuale de control si observare a retelelor electrice

edilitare de joasa tensiune.

In REE-JT, pentru observarea marimilor electrice de regim normal exista aparate de masura (ampermatie si contori de energie) numai in posturile de transformare si la punctele de delimitare cu abonatii (contori).

In retelele electrice edilitare de joasa tensiune urbane radiale, protectia pe partea de JT a transformatorului din PT se asigura, in general cu intrerupatoare automate (IA fig.5.a) - prevazute cu relee maximale de curent - OROMAX, ISOL, etc.- sau cu sigurante fuzibile (fig.5.b). Intrerupatoarele se monteaza numai in cazul alimentarii unor consumatori foarte importanti si pentru comanda sistemelor de iluminat public (TCA, fig.5.).

Pe racordul spre consumatori (bransament) se monteaza sigurante fuzibile, care limiteaza zona cu defect la reteaua acestuia.

In REE-JT cu linii in cablu buclate, sigurantele fuzibile pot sa lipseasca, deoarece, de regula, arcul electric se stinge singur dupa cateva perioade.

Rezulta ca in REE-JT, nu exista posibilitatea localizarii automate a tronsonului, de pe un distribuitor, pe care s-a produs un defect care nu este trecator. Cu toate acestea durata intreruperilor in alimentarea cu energie electrica a consumatorilor este determinata in mai mare masura de defectele din REE-MT, decat celor din REE-JT.

Retele electrice la consumatori.

In cazul consumatorilor industriali, acestia isi au propria retea electrica de distributie, care poate fi numai de JT sau de MT si JT. Activitatea de conducere a unei RED-MT si de JT a unui consumator industrial este similara celei a unei REE in general, dispunand si de un punct de dispecer propriu.

Controlul exercitat de furnizorul de energie electrica asupra unui asemenea consumator consta in controlul curbei zilnice de sarcina, putand fi supus actiunii unor DAS respectiv RAS.

Un caz particular il reprezinta consumatorii casnici-edilitari, alimentati prin bransament mono sau trifazat, a caror retea contine un singur element ce poate face obiectul unui control din partea furnizorului de energie si anume contorul de energie electrica, elementele de protectie, sigurante fuzibile sau intrerupatoare automate se pot comanda numai la fata locului.

3. Analiza proprietetilor retelelor electrice edilitare

3.1. Controlabilitatea retelelor electrice edilitare

3.1.1.Controlabilitate manuala

Scheme de comanda a elementelor de comutatie

Elementele de comutatie (intrerupatoare, separatoare) pot fi actionate (inchise, deschise) direct , prin actiunea nemijlocita a personalului de deservire operativa, sau indirect, prin intermediul unor servomecanisme. In acest al doilea caz, comanda de actionare se poate da de la fata locului (de pe aparat), sau de la distanta (din camera de comanda). In toate aceste cazuri, comanda actionarii este voita (manuala). In cazul producerii unui defect, elementele de protectie actioneaza la deconectarea elementelor de comutatie, ce au capacitatea de a deconecta curenti de defect; in unele cazuri se pot da si comenzi automate de conectare (inchidere a unui element de comutatie : AAR, RAR, DAS).

In REE-MT, intrerupatoarele nu pot fi actionate direct, doar prin intermediul unor servomecanisme (motor electric, electromagnet, etc.), iar separatoarele sunt actionate de regula direct, fara servomecanisme.

Scheme de comanda a intrerupatoarelor

Conform prescriptiilor tehnice, intrerupatoarele pot efectua unul, doua sau trei cicluri de inchidere -deschidere succesive, ca urmare a actiunii dispozitivelor de protectie si automatizare. Dupa un numar relativ limitat de cicluri de functionare intrerupatoarele se supun unor actiuni de mentenanta profilactica. Din acest motiv, in exploatare, se impune evitarea unor actionari multiple succesive (sarituri).

Pe de alta parte intrerupatoarele, ca elemente logice bipozitionale (inchis, deschis) se comporta ca un element logic bistabil ( are ambele stari stabile) respectiv,

in urma unei comenzi, isi schimba starea si ramane in aceasta stare, prin zavorare mecanica, pana la urmatoarea comanda, opusa celei anterioare.

Pe seama celor de mai sus, intrerupatorul trebuie sa-si schimbe starea atat pe seama unei comenzi voite (manuale) cat si a unei comenzi automate. In fig.6. se prezinta o prima varianta de schema de comanda a unui intrerupator, care contine bobina de inchidere (anclansare) BA, deschidere (declansare) BD, bloccontactele I₁, I₂, care reproduc starea intrerupatorului (in schema se reprezinta

starea acestora cand intrerupatorul este declansat), cheia de comanda CC, asupra careia actioneaza operatorul uman si contactele elementelor de protectie (PR) si automatizare (AA). Bloccontactele, prin pozitia lor, confirma (observa) efectuarea unei comenzi si o pregateste pe urmatoarea. Cheia de comanda, are sase pozitii, dintre care, in schemele de comanda se folosesc cele instabile (A₂-impuls anclansare; D₂ -impuls declansare).

Schema de comanda din fig.6, in cazul unei comenzi prelungite de anclansare (A₂ inchis) pe un defect (RP inchis), permite producerea de anclansari si declansari succesive (sarituri), care practic duc la distrugerea intrerupatorului. Acesta este unul din motivele pentru care comanda se transmite prin elemente cu revenire (instabile) care limiteaza durata comenzii manuale.

Schema din fig.7. evita aceasta posibilitate, prin folosirea contactelor BD_1,2 astfel incat se blocheaza circuitul de anclansare (prin BD₁) cat timp exista un impuls prelungit de anclansare (A₂-inchis) pe defect (RP se inchide dupa anclansarea intrerupatorului.

In fig.8. se prezinta o alta solutie de blocare a sariturilor, cu ajutorul unui releu intermediar de blocare (RIB).

Evident, in cazul posibilitatii de telecomanda a operatiunilor de anclansare-declansare, schema de comanda va contine elementele necesare.

In unele cazuri, in locul cheilor de comanda, pentru darea comenzii se folosesc butoane. In acest caz, asa cum se va vedea, schema de semnalizare a pozitiei intrerupatorului are o forma particulara.

Schema de comanda a separatoarelor.

Deoarece separatoarele nu au capacitate de rupere, nu pot fi comandate automat si ca urmare, schema propriu-zisa de comanda aferenta lor este de o mare simplitate fig.9.

Deoarece, efectuarea unei manevre cu un separator ce are ca rezultat intreruperea sau stabilirea unui curent, are efecte deosebit de grave, se iau masuri de blocare a eventualelor manevre gresite. Desi, o pondere insemnata in pregatirea, antrenarea si testarea personalului de conducere operativa o are evitarea acestor manevre gresite, totusi schemele de comanda ale separatoarelor se prevad si cu blocaje care sa le evite. Principiul blocarii consta in asigurarea sursei de alimentare a

schemei de comanda numai cand sunt indeplinite conditiile tehnice de efectuare a

comenzii respective. Schema de blocare este o schema logica realizata cu bloccontactele elementelor de comutatie de care depinde posibilitatea manevrarii separatorului. Deci structura schemei de blocare depinde de structura schemei instalatiei de distributie din care face parte separatorul.

Pentru cazul cel mai simplu, fig.10.a, in fig.10.b, se prezinta schema de comanda si blocare a unuia dintre separatoare.

3.1.2.Controlabilitate automata

Pentru a creste nivelul de asigurare a continuitatii in alimentarea cu energie electrica a consumatorilor, s-au conceput o serie de dispozitive de comanda automata care se vor prezenta in continuare.

Anclansarea automata a alimentarii de rezerva (AAR).

In prezent schemele de alimentare cu energie electrica trebuie astfel concepute incat, indiferent de importanta consumatorului, in timpul unei avarii la sursa de alimentare de baza, sa existe posibilitatea unei alimentari de rezerva (cale suplimentara). Pentru aceasta, consumatorii pot avea : o dubla alimentare (prin doua linii sau doua transformatoare aflate permanent in functiune) sau o singura alimentare in regim normal de functionare si una de rezerva, care sa intervina numai cand prima nu mai este in functiune.

Dubla alimentare se aplica numai in cazul alimentarii unor consumatori foarte importanti, fiind neeconomica; alimentarea de rezerva are urmatoarele avantaje :

-alimentarea de regim normal este utilizata la capacitatea nominala;

-echipamentul de protectie este mai simplu;

-alimentarea de rezerva poate servi ca rezerva pentru mai multe elemente aflate in functiune.

Trecerea pe alimentarea de rezerva, la iesirea din functiune a alimentarii normale se poate face manual sau automat. Trecerea manuala dureaza mai mult si nici nu se poate aplica in instalatiile de distributie sau posturile de transformare fara personal permanent de deservire operativa. De aceea trecerea pe alimentarea de rezerva trebuie sa se faca automat.

Prin conectarea (anclansarea intrerupatorului) automata a alimentarii de rezerva (AAR) se intelege totalitatea dispozitivelor care, in scopul deconectarii din orice cauza a alimentarii de regim normal, conecteaza automat alimentarea de rezerva. In fig.11 sunt prezentate cateva solutii de asigurare a alimentarii de rezerva; conectarea alimentarii de rezerva se face prin inchiderea intrerupatoarelor normal deschise (reprezentate prin negru) ale acestora, in urma comenzii automate primite de la dispozitivul de AAR.

In fig.12. se prezinta schema bloc a unui dispozitiv AAR care cuprinde :

1-elementul de pornire (care poate fi un releu de minima tensiune);

2-elementul de control, care conditioneaza functionarea AAR de existenta tensiunii pe alimentarea de rezerva;

3-elementul de timp care introduce o temporizare t_AAR; 

4-element de blocaj a actionarilor repetate.

Un dispozitiv AAR trebuie sa indeplineasca o serie de conditii si anume :

-sa nu actioneze la scaderi ale tensiunii U, fig.12., determinate de defecte la consumatori;

-sa actioneze numai dupa ce defectele din amonte au fost lichidate, iar alimentarea de regim normal a fost deconectata.

Ca urmare, pornirea dispozitivului de AAR poate fi determinata de :

a)      scaderea sub o anumita valoare a tensiunii U;

b)      declansarea unuia din intrerupatoarele alimentarii de regim normal (I^'₁,fig.12.).

Timpul propriu al dispozitivului t_AAR, trebuie sa fie cat mai mic, astfel incat pe durata golului de tensiune turatia motoarelor asincrone sa se reduca cat mai putin astfel incat autopornirea sa fie cat mai usoara. In caz contrar, se produce fenomenul de "avalansa de tensiune" care se finalizeaza cu oprirea motoarelor. In prezent t_AAR=(0,3-0,5)secunde.

In literatura [13] se prezinta diferite variante de scheme ale dispozitivelor de AAR.

Reanclansarea automata rapida a alimentarii de regim normal.

Din analiza avariilor produse pe liniile electrice s-a constatat ca in majoritatea lor sunt determinate de defecte trecatoare, adica sunt scurtcircuite care dispar odata cu disparitia tensiunii, ca urmare a deconectarii liniei de catre dispozitivele de protectie. Deci, dupa deconectarea liniei cu defect, tensiunea dispare, izolatia la locul cu defect se reface si linia poate fi repusa sub tensiune respectiv, intrerupatorul sau poate fi reanclansat automat, dupa un timp t_RAR , pe seama actiunii unui dispozitiv automat de reanclansare (RAR). Timpul dupa care intrerupatorul, deconectat de dispozitivele de protectie, poate fi reanclansat automat este format din timpul propriu al schemei RAR (t_s) si din timpul propriu de anclansare al intrerupatorului (t_a). Acest timp trebuie sa fie mai mare decat timpul (t_di) de deionizare a mediului in care s-a produs defectul trecator (pasager) :

T_RAR = t_s + t_a  (1.)

Pe de alta parte, acest timp trebuie sa fie mai mic, pentru a se asigura (ca si in cazul AAR) autopornirea motoarelor electrice asincrone.

In fig.13. se prezinta schema bloc a unui dispozitiv RAR, care contine elementul de pornire, de control, de temporizare a comenzii de anclansare catre intrerupator.

Pornirea dispozitivului RAR se face : prin neconcordanta dintre pozitia intrerupatorului si cheii de comanda ( ca urmare a unei declansari automate), calea a; sau printr-un impuls de la elementele de protectie, calea b.

Dispozitivele RAR se clasifica din mai multe puncte de vedere, dintre care, in contextul acestei lucrari, se prezinta urmatoarele : dupa durata de intrerupere, dupa numarul de cicluri si dupa numarul de faze ce se reanclanseaza. Din punct de vedere al timpului de intrerupere se deosebesc : dispozitive RAR ultrarapide (t_RAR =( 0,1 ÷ 0,5) sec), rapide (t_RAR = (0,5 ÷ 1,5 )sec) si lente (t_RAR > 1,5 sec).

Daca dupa operatia de reanclansare, defectul persista, linia este din nou deconectata automat de catre dispozitivele de protectie. In continuare, dispozitivul RAR poate sa ramana blocat , sau poate sa repete operatia de reanclansare, insa dupa durate mari. La dispozitivele RAR cu doua cicluri, timpul intre doua cicluri trebuie sa fie mai mare de 5 secunde, iar la cele cu trei cicluri durata intre ciclul 2 si 3 trebuie sa fie de 1 ÷2 minute. Cele mai utilizate sunt dispozitivele RAR cu un ciclu, ultrarapide. Dupa numarul de faze deconectate automat (in cazul in care intrerupatoarele trifazate sunt formate din trei unitati monofazate), actiunea RAR poate fi monofazata (RARM) sau trifazata (RART).

In fig.1 se prezinta schema de principiu desfasurata a unui dispozitiv RART cu un ciclu ultrarapid.

Ca urmare a deconectarii intrerupatorului (I) de catre dispozitivul de protectie (RP) prin circuitul 15 -14, bloccontactul I₁ (circuitul 10-11) se inchide si prin circuitul 11-12 se excita releul 2RI (bobina BA nu poate actiona, fiind inseriata cu 2 RI). Prin inchiderea contactului 2RI₁ (circuitul 1-2) se excita releul 1 RB, care prin contactul sau cu temporizare la inchidere (t_RAR), descarca condensatorul C pe bobina de tensiune a releului 3RI_u (circuit 1-3-4). Prin inchiderea contactului 3RI₁ si bobina de curent, releul 3RI₁ se automentine si excita bobina de anclansare (RA) a intrerupatorului (circuitul 9-11). Releul intermediar IRI (cu bobina de curent IRI₁ si de tensiune IRI_u) asigura blocarea sariturilor.

Deoarece timpul de reincarcare al condensatorului C prin rezistenta 4R este mare (cca 20 sec.) dispozitivul RAR are un singur ciclu de functionare.

Descarcarea automata a sarcinii.

Daca in sistemul electroenergetic (SE) se mentine echilibrul intre puterea activa generata (P_g) si cea consumata (P_c), atunci frecventa in sistem ramane constanta (in jurul valorii de 50 Hz). Cand se conecteaza consumatori cu puteri mari, sau se deconecteaza unele generatoare si rezerva turnanta nu poate acoperi aceste variatii de putere, frecventa scade si aceasta este inadmisibila pe seama efectelor ce le are asupra consumatorilor.

In aceste conditii, unica solutie, pentru a evita consecintele deficitului de putere, este anularea lui prin deconectarea (sacrificarea) unor consumatori, mai putin importanti. Dispozitivele care realizeaza deconectarea automata a consumatorilor (sarcinii), la scaderea frecventei in SE se numesc dispozitive de descarcare automata a sarcinii (DAS).

Evident, inca din faza de conceptie reteaua electrica de distributie trebuie astfel conceputa incat sa permita actiunea DAS, in sensul ca aceasta trebuie sa aiba receptorii grupati pe circuite in functie de masura in care ei vor face obiectul unor transe de sacrificiu.

In fig.15. este prezentata schema de principiu a dispozitivului DAS, cu doua transe, realizat cu releu de frecventa (elementul de pornire), relee de timp si relee

intermediare [13]. Transa de baza, rapida se realizeaza cu releele 1 RF (de frecventa)

si 1R_i (intermediar). Daca frecventa scade la valoarea de actionare a releului 1 RF, acesta isi inchide contactul 1RF si prin intermediul releului 1R_i, comanda declansarea intrerupatorului (lor) prin intermediul carora sunt alimentati consumatorii din prima transa de sacrificiu, fig.15.c. Daca dupa prima transa de sacrificiu, frecventa (f) nu revine la valoarea prescrisa, atunci intervine a doua transa realizata cu releul 2RF. La actionarea acestuia, prin contactul sau 2RF se excita releul de timp 1RT, prin a carui contact, cu temporizare la inchidere, (15-20) sec., se comanda releul intermediar 2RI care comanda declansarea intrerupatoarelor corespunzatoare treptei a doua de sacrificiu.

Reanclansarea automata a sarcinii.

Pentru a se asigura realimentarea consumatorilor sacrificati prin DAS, la revenirea frecventei, ca urmare a conectarii unor surse noi (generatoare electrice) se poate folosi reanclansarea automata a sarcinii (RAS). Aceste dispozitive se folosesc in instalatiile de distributie fara personal de deservire, care sunt echipate si cu dispozitive DAS.

Reanclansarea automata rapida este comandata tot pe trepte (transe) de consumatori. In fig.16. este prezentata schema de principiu a unui dispozitiv DAS cu o treapta combinat cu un dispozitiv RAS, adecvat.

Functionarea partii care asigura DAS este cea cunoscuta, la care se adauga modificarea reglajului releului de frecventa RF la inchiderea contactului 3RI₃ in

sensul maririi frecventei de revenire. La inchiderea contactului 3RI₄ se excita releul de timp 2RT, iar prin deschiderea contactului 3RI₂ se intrerupe alimentarea releelor 4RI, 3RT, 5RI ale dispozitivului RAS.

Cand frecventa revine la valoarea prescrisa, releul RF dezexcita releul 1RI care isi comuta contactele, astfel releele 1RT, 2RI, 3RI si 2RT sunt scoase de sub tensiune, se inchide insa cu temporizarea contactul 2RT₁, care excita releul 4RI, iar prin contactele sale se transmite comanda de reanclansare a intrerupatoarelor deconectate prin DAS.

3.2. Observabilitatea retelelor electrice edilitare

3.2.1 Observabilitate locala

Semnalizarea pozitiei intrerupatoarelor.

Asa cum s-a precizat intrerupatorul este un element bistabil cu doua stari stabile - anclansat (inchis) declansat (deschis). Insa, deoarece fiecare din cele doua stari pot surveni pe seama a doua tipuri de comenzi (manuale sau automate) sunt necesare pentru stari ale acestuia si anume :

-declansat manual (DM) cand intrerupatorul trece din starea de anclansat in cea de declansat in urma unei comenzi voite (manuale) data prin cheia de comanda, deci atat cheia de comanda cat si intrerupatorul (elementul comandat) sunt in aceeasi pozitie;

-anclansat manual (AM), cand intrerupatorul, trece din starea declansat in cea de anclansat ca urmare a unei comenzi voite(manuale), data prin cheia de comanda(CC);

-declansat automat (DA), prin protectii, cand cheia de comanda ramane pe pozitia ultimei comenzi voite (anclansat) si ca urmare, exista neconcordanta intre pozitia elementului comandat si cea a elementului de comanda manuala;

-anclansat automat (AA), datorita unor instalatii de automatizare (AAR), cand cheia ramane pe pozitia corespunzatoare starii anterioare (declansat).

Semnalizarea pozitiei intrerupatoarelor se face prin semnalizare optica, cu lampi de semnalizare. In fig. 17 a se prezinta semnalizarea pozitiei folosind patru lampi, in fig.17.b folosind doua lampi si lumina intermitenta, iar in fig.17.c semnalizarea pozitiei cu o singura lampa, inclusa in manerul cheii de comanda si lumina intermitenta.

In cazul in care comanda se transmite prin butoane nu este posibila semnalizarea pozitiei cu o singura lampa, fiind necesara si folosirea unui releu intermediar de fixare (memorare) a comenzii manuale (RFC), fig.18, care este un element logic bistabil.

Semnalizarea pozitiei separatoarelor.

Lipsa comenzii automate, in cazul separatoarelor, face necesar de semnalizat numai doua pozitii, inchis (manual) respectiv deschis (manual).

Numarul mare de separatoare a impus sa se foloseasca pentru semnalizarea pozitiei, un indicator de pozitie (IP) si nu lampi de semnalizare, capabil sa reproduca trei stari: - vertical (corespunzator pozitiei inchis a separatorului), - orizontal (separator deschis) si oblic (lipsa tensiunii operative), fig.19.

Semnalizari centrale de avarie.

Asa cum s-a mai aratat, pe langa semnalizarile optice ale pozitiei aparatelor de comutatie, sunt necesar de semnalizat optic si alte stari ale elementelor componente ale unei instalatii de distributie, precum si starile anormale sau de avarie.In acest scop se folosesc casete de semnalizare, in care se aprinde o lampa si astfel se vizualizeaza inscrisul de pe fereastra transparenta a casetei, corespunzator defectului care s-a produs (de ex. lucrat protectia maximala la linia L₁, lucrat releu presiune la transformatorul T₁).

In cazul unei stari anormale, sau de defect pe langa semnalizarea optica "locala", pentru a atrage atentia personalului de conducere operativa, exista si o semnalizare acustica generala, cu ajutorul unei hupe , H, fig.20., alimentata de la o bara de semnalizari centrale (BSC).

Deoarece schema din fig.20 nu permite repetarea actiunii unei semnalizari de avarie decat dupa anularea celei anterioare (care duce si la anularea semnalizarii optice locale, de ex.din manerul cheii de comanda) in fig.21. se prezinta o solutie ce permite resetarea actiunii unei semnalizari de avarie, dupa anularea hupei, dar cu mentinerea semnalizarii locale anterioare.

3.3. Coordonabilitatea retelelor electrice edilitare

3.3.1. Subsisteme de coordonare

In RFG s-a realizat si experimentat o instalatie automata pentru limitarea duratei intreruperilor prin comutarea automata a separatoarelor FAWA (Faust-AW-Automatic) aferenta unui distribuitor alimentat in bucla sectionata, fig.22; aceasta are in fiecare post de transformare o instalatie automata proprie FSA (Faust-Stations Automatik), de asemenea in fiecare PT sunt instalati indicatori de scurtcircuit (clapeti de semnalizare). Cu aceasta instalatie automata s-a obtinut reducerea duratei de nealimentare la (2 - 10) secunde.

La un defect in K (intre a₂ si b₁), sesizat de FAWA pe seama informatiilor primite de la FSA, se deschide automat I₁. Intrerupatorul I₂ nu este comandat deoarece prin separatorul t₁ bucla este sectionata. Apoi FWA comanda prin FSA deschiderea separatoarelor a₂ si b₁, separand tronsonul cu defect, iar dupa aceasta inchide mai intai separatorul de sectionare t₁ si apoi intrerupatorul I₁ ; in acest fel toate posturile de transformare sunt realimentate.

Firme specializate din Japonia au realizat un sistem numeric de conducere si protectie a unei REE-MT, cu denumirea SDCC -1, bazat pe microprocesoare, care asigura toate functiile de conducere si protectie pentru o statie de transformare de 77/66 Kv cu patru linii de 77 Kv, trei transformatoare de forta si 36 distribuitori de 6 Kv (fara a furniza inca si alte detalii).

Din cele prezentate rezulta ca pe seama dotarii actuale a REE-MT cu elemente de protectie si intrerupatoare, numai la capatul dinspre sursa al distribuitoarelor, indentificarea si deconectarea scurtcircuitelor se face numai la capatul dinspre sursa al distribuitorului, fara posibilitatea localizarii tronsonului cu defect.

Pentru a putea localiza si tronsonul dintre doua posturi de transformare, precum si faza pe care s-a produs un scurtcircuit, ar trebui ca la capatul dinspre sursa si pe fiecare faza a fiecarui tronson sa se monteze transformatoare de masura de curent (TC) si tensiune (TT), blocuri de protectie (BP) si semnalizare (BS), eventual blocuri de comanda (BC) (daca sunt intrerupatoare I pe tronsoane), asa cum exista acum, fig.2,;3. numai pe plecarile din ID-MT. Aceasta dotare necesita insa investitii mari si ca urmare, nu se foloseste, motiv pentru care s-au cautat solutii mai simple si ieftine.

A fost realizat un "clapet de semnalizare" sau indicator de scurtcircuit (fig.3;23.) care se monteaza pe capatul dinspre sursa si pe fiecare faza a fiecarui tronson; acesta este actionat numai de curentul de scurtcircuit si ramane actionat (prin zavorare mecanica) pana la o resetare manuala. Prin trecerea personalului de exploatare (echipa de interventie) de la un post de transformare la altul si "lecturarea" pozitiei fiecarui clapet se localizeaza tronsonul si faza pe care s-a produs scurtcircuitul. Aceasta solutie a redus durata localizarii scurtcircuitelor la timpi de ordinul zecilor de minute. Daca starea clapetilor ar putea fi cunoscuta de la distanta, durata localizarii s-ar reduce si mai mult.

Controlul valorii tensiunii pe barele de medie tensiune ale fiecarui post de transformare, in regim de scurtcircuit, este o metoda ce poate permite localizarea tronsonului si a fazei de defect, dupa ce acesta a fost indentificat si deconectat de (BP, BC si I) fig.3. de la capatul distribuitorului. In prezent aceasta metoda nu se aplica deoarece in posturile de transformare de pe distribuitori, pe partea de medie tensiune, nu sunt transformatoare de masura de tensiune (TT).

Structuri actuale de conducere operativa

Conducerea RED-MT, indeosebi a celor urbane, este un proces relativ complex determinat de numarul mare de puncte de alimentare (PA) si posturi de transformare (PT), de aria geografica pe care se desfasoara si de colaborarea nemijlocita cu consumatorii.

In continuare se vor prezenta mijloacele actuale folosite in REE-MT in scopul controlului si observarii de la distanta a unora din elementele sale concentrate (PA,PT).

A)Echipamentul de transmitere a informatiilor de semnalizare TESECIC.

Acesta transmite unidirectional informatii de semnalizare in mod ciclic, la fiecare 10 ms(moment); un grup de 10 momente formeaza un termen.

La nivelul elementului supravegheat, (PA,PT), este amplasat echipamentul de emisie, fig.23, care contine un generator de impulsuri (baza de timp a ciclurilor), un distribuitor de momente care comanda succesiunea de transmitere a informatiilor, continute de elemente (starea acestora), un distribuitor de termeni care comanda succesiunea de transmitere a informatiilor continute in termenii ciclului, blocuri de comanda si emitatorul telegrafic.

La punctul de conducere operativa (dispecer) este amplasat echipamentul de receptie,fig.24, care contine un generator de impulsuri, un distribuitor de momente, un grup de 8 memorii pentru inregistrarea informatiilor primite, blocuri logice ce coordoneaza functionarea.

Canalul de legatura dintre emitator si receptor poate fi un circuit fizic cu doua fire sau un sistem de curenti purtatori. Volumul de telesemnalizari bipozitionale este de pana la 247, iar la receptor semnalizarea se poate face vizual sau acustic.

B) Echipamentul de transmitere a informatiilor de semnalizare

si masura TELECIN

Functionarea si structura ciclului transmis pe linii de acest echipament sunt identice cu ale echipamentului TESECIC, cu o completare necesara transmiterii masurilor.

In cadrul fiecarui ciclu se transmit in ordine semnalizarile si valorile instantanee ale unor marimi. La punctul de comanda (receptie) semnalizarile se afiseaza, iar marimile masurate sunt redate prin intermediul aparatelor de masura, a caror indicatie este reinoita ciclic. Intre doua masurari, aparatul indica ultima valoare masurata, memorata numeric la receptor.

Capacitatea echipamentului TELECIN este de pana la 223 semnalizari bipozitionale si a maximum 18 masurari.

C) Echipament de transmitere a informatiilor de semnalizare si

masura TELEPAL.

In comparatie cu echipamentul TELECIN, echipamentul TELEPAL poate dialoga cu mai multe puncte de emisie (puncte de alimentare PA sau posturi de transformare PT) de la un punct de supraveghere (receptie).

Terminalele echipamentului montate in PA sau PT sunt interogate ciclic, acestea emitand permanent informatii catre receptor. Numarul maxim de terminale este de 16, dialogul se poate face prin suport fizic cu doua fire sau curenti purtatori. Volumul informatiilor pentru fiecare terminal este de maxim 5 semnalizari si 8 masurari.

D) Echipament de transmitere a comenzilor si informatiilor

de semnalizare si masura TELESTAT

Echipamentul TELESTAT este utilizat pentru telemecanica statiilor de transformare si asigura schimbul bilateral de informatii pentru comanda, semnalizare si masura, intre instalatia controlata si punctul de comanda (dispecer).