of 30/30
Aparate Electrice Speciale Aparate Electrice Pirotehnice

Aparate Electrice Speciale - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~aplesca/cursAES/Curs AES Capitol 6.pdf · Aparate Electrice Speciale ... - piese de conectare (borne) cu mecanism

  • View
    215

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Aparate Electrice Speciale - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~aplesca/cursAES/Curs AES Capitol...

  • Aparate Electrice Speciale

    Aparate Electrice Pirotehnice

  • Sistemul PYRISTOR de protecie la supracureni

    Realizat de firma Ferraz, sistemul PYRISTOR asigur protecia circuitelor electrice i electronice de putere, mpotriva supracurenilor, att n echipamentele electrice de joas, ct i de nalt tensiune, realiznd o deconectare rapid a circuitelor electrice. Principalele avantaje care le ofer sistemul PYRISTOR, s-ar putea sintetiza n urmtoarele:

    -deconectare foarte rapid: limitarea curenilor de defect se produce n doar cteva sute de microsecunde;

    -pierderi de putere foarte mici: de exemplu, la un dispozitiv cu datele nominale 7200V/4000A, pierderile sunt doar de 220W;

    -datorit limitrii adecvate a curenilor de scurtcircuit, dimensiunile de gabarit ale componentelor sistemului, pot fi de asemenea reduse;

    - n cazul instalaiilor vechi, sistemul PYRISTOR evit nlocuirile costisitoare ale dispozitivelor de protecie care nu mai corespund.

  • ntreruptorul-pirotehnic conine dou subansamble, Fig.6.2:- sistemul de deschidere pirotehnic cu vitez foarte mare de deconectare;- siguran limitatoare conectat n paralel cu ntreruptorul percutor.

    Fig.6.2 Subansamble ntreruptor-pirotehnic

    Motorul 1, Fig.6.3, conine ncrctura exploziv. Pistonul 2, este o parte component a motorului i este forat n exterior de ctre explozia din interiorul motorului. Bara solid de cupru 3, este strbtut de curentul principal i are pierderi de putere foarte mici. Aceasta este un monobloc solid prelucrat dintr-o singur bar de cupru, ceea ce nseamn c spre deosebire de sistemele tradiionale, curentul nu trebuie s treac prin mbinri prin lipire sau contacte aflate sub presiune.

  • Fig.6.3 Componentele ntreruptorului-pirotehnic

    Camera de recepie 4, unde pistonul lovete centrul barei, o tij de cupru va fi forfecat i n final, mpins nainte, intr n forma conic a camerei de recepie, 4. Pe Fig.6.3, mai sunt marcate conexiunile de cupru 5, corpul 6, i sigurana fuzibil 7, de mare capacitate de rupere, ultrarapid.

  • Parametrul ce trebuie monitorizat (temperatur, curent, di/dt, etc.) este detectat de dispozitivul sesizor i este continuu analizat de controller. Cnd valoarea respectiv atinge un prag prestabilit, controller-ul trimite o descrcare electric ce amorseaz detonatorul, Fig.6.4.

    Fig.6.4 Principiul de funcionare al sistemului de protecie PYRISTOR

  • Principalele stadii n funcionarea ntreruptorului-pirotehnic

    Fig.6.5 Momentul exploziei n interiorul motorului

    Fig.6.6 Sfritul deplasrii pistonului, perioada de prearc

  • Fig.6.7 Perioada arcului electric

    Fig.6.8 Circuit complet deschis

  • Fig.6.9, prezint schema de protecie a unui redresor clasic trifazat. n acest caz, ntreruptorul-pirotehnic poate fi folosit n locul ntreruptoarelor ultrarapide de curent continuu a cror unic scop este s deconecteze alimentarea n eventualitatea unui defect major. n anumite cazuri, ntreaga punte poate fi protejat prin ntreruptoare-pirotehnice potrivite pe fiecare faz.

    Fig.6.9 Redresor trifazat protejat de ntreruptor-pirotehnic

  • Limitator special de curent

    Folosirea limitatoarelor speciale de curent implic reducerea curentului de scurtcircuit n cazul sistemelor noi sau la sistemele actuale extinse, obinndu-se astfel diminuarea costurilor. ntreruptoarele automate nu pot oferi protecie la valorile de vrf excesiv de mari ale curenilor de scurtcircuit deoarece sunt prea lente. Limitatorul special de curent este capabil s detecteze i s limiteze un curent de scurtcircuit n mai puin de 1ms.

    Limitatoarele de curent speciale pentru un sistem trifazat constau din:- trei suporturi de fixare;- trei elemente de deconectare propriu zise;- trei transformatoare de curent pentru declanare;-un dispozitiv de msurare i declanare.

    La rndul su, suportul de fixare sau soclul cuprinde, Fig.6.10:- placa de baz 1;- izolator 2;- izolator cu transformator de impuls 6 i contact telescopic 5;- piese de conectare (borne) cu mecanism de strngere 3, pentru elementul de deconectare al limitatorului de curent.

  • Fig.6.10 Suport de fixare pentru limitatorul special de curent (1 placa de baz; 2 izolator: 3 piese conectare; 4 siguran fuzibi; 5 contact telescopic; 6 izolator cu transformator de impuls)

  • Transformatorul de impuls trimite impulsul de comand de la dispozitivul de declanare la substana exploziv 10, Fig.6.11, din cadrul elementului de deconectare al limitatorului de curent special, i n acelai timp asigur separarea galvanic a dispozitivului de deconectare de substana exploziv care se afl la potenialul electric al sistemului.

    Fig.6.11 Element de deconectare (4 siguran fuzibil; 7 indicator siguran fuzibil; 8 tub izolant; 9 calea principal de curent; 10 substana exploziv; 11 indicator cale

    principal de curent; 12 element fuzibil)

  • Unitatealimentare

    Unitatedeclanare

    Faza L1

    Unitatedeclanare

    Faza L2

    Unitatedeclanare

    Faza L3

    Unitate anti-interferen

    Faza L1declanat

    Faza L2declanat

    Faza L3declanat

    Limitatorpregtit

    Fig.6.12 Diagrama bloc a limitatorului de curent (G1 unitatea de alimentare; A2 unitile de declanare; A3 unitatea anti-interferen; A4 unitatea de semnalizare; F116 mini-ntreruptor pentru alimentare; Q6 limitatorul de

    curent; T1 transformatoarele de declanare)

  • Element de msur 2

    Element de msur 1

    Emitere puls declanare

    Terminal test conector

    Fig.6.13 Diagrama bloc a unitii de msurare i declanare (T1 transformator de declanare; T2 transformator intermediar; T3 transformator de impuls; L1 inductan de msurare,

    R1...R6 rezistene reglare valori; C1 capacitatea de declanare; Rs rezisten de descrcare; Rz rezistena echivalent substan exploziv)

  • Limitatoarele de curent sunt frecvent utilizate n interconexiunile dintre sisteme sau n sisteme de distribuie cu bare de alimentare. Trebuie s se asigure alimentarea fiecrui subsistem atunci cnd limitatorul de curent special declaneaz, Fig.6.14.

    Fig.6.14 Limitator de curent special ntr-un sistem de distribuie

    Dac un scurtcircuit apare n interiorul sistemului sau la una din ieirile sistemului de distribuie, limitatorul de curent special declaneaz la prima apariie a curentului de scurtcircuit i divide sistemul de bare n dou seciuni, nainte ca valoarea instantanee a curentului s ating un nivel inadmisibil de mare.

  • Descentralizarea surselor de alimentare cu energie electric conduce la sisteme cu surse de energie proprii care se interconecteaz cu reelele publice de distribuie. Scurtcircuitul asociat acestor generatoare conduce la valori ale curentului de scurtcircuit n reelele de utilizare peste limita admis. Cea mai potrivit soluie tehnic i aproape singura este instalarea unui limitator de curent n interconexiunea cu reeaua public de distribuie, Fig.6.15. Dac este necesar, limitatorul de curent poate fi echipat cu declanare direcional.

    Fig.6.15 Limitator de curent special n interconexiunea cu reeaua public de distribuie

  • Limitatorul de curent poate fi de asemeni conectat n paralel cu o bobin de reactan, Fig.6.16. Dac apare un scurtcircuit n aval de bobina de reactan, limitatorul special declaneaz i curentul comut la prima sa cretere pe bobina de reactan montat n paralel limitnd astfel curentul de scurtcircuit la un nivel admis.

    Fig.6.16 Limitator de curent special n paralel cu o bobin de reactan

  • Siguran limitatoare de curent inteligent

    Siguranele limitatoare de curent de nalt tensiune se folosesc de multi ani n protecia sistemelor i echipamentelor electrice. Acestea au capacitatea de a controla integrala Joule i valoarea de vrf a curentului de defect, la care se adaug costurile reduse. Sunt utilizate pentru protecia motoarelor, transformatoarelor, cablurilor, condensatorilor i sistemelor de distribuie electric.

    Tipurile noi de sigurane limitatoare de curent vor trebui s aib caracteristici timp-curent ajustabile i posibilitatea de a fi controlate din surse externe. Conceptul de protecie se schimb funcie de echipamentul ce trebuie protejat i de mediul de funcionare a siguranei.

    O siguran inteligent este definit ca o siguran care nu funcioneaz doar pe caracteristicile timp-curent clasice, ci i la comanda altor elemente de protecie din exteriorul siguranei.

  • Componentele siguranelor inteligente sunt descrise n Fig.6.18. Elementul fuzibil are montat un senzor pentru supracurent localizat n centru care determin caracteristica timp-curent.

    Senzor

    Elementfuzibil

    Fig.6.18 Principiul de funcionare

  • Sigurane fuzibile speciale

    Funcionare se bazeaz pe principiul fuziunii comandate. Acest principiu implic utilizarea unui electrod suplimentar la nivelul benzii fuzibile, care atunci cnd este comandat va realiza o descrcare electric local cu efect final arderea benzii fuzibile i ntreruperea circuitului n care a fost montat sigurana fuzibil special.

    Siguranele fuzibile speciale prezint o serie de noi avantaje:

    asigur protecia la suprasarcini;

    zona caracteristicii timp-curent la suprasarcini devine reglabil n limite largi;

    posibilitile de reglaj ofer soluii mai convenabile pentru realizarea selectivitii;

    caracteristica de protecie a ntreruptoarelor automate universale cu comutaie dinamic poate fi reprodus utiliznd sigurane fuzibile cu fuziune comandat;

    calitatea de a funciona la curent invers;

    posibilitatea realizrii proteciei la derivata curentului precum i la viteza de variaie a nclzirii capsulei semiconductorului de putere;

  • Alte avantaje ale sigurantelor fuzibile speciale:

    arderea succesiv a fuzibilelor elementelor de nlocuire n paralel reduce nivelul supratensiunilor;

    fuziunea comandat poate fi individualizat sau se face n grup, funcie de cerinele instalaiei protejate;

    schimbarea elementelor de nlocuire se realizeaz fr dificulti;

    componentele pentru protecia la suprasarcini se conserv, deci sunt refolosibile;

    ntreruptoarele ultrarapide de curent continuu pot fi substituite n unele cazuri cu ntreruptoare universale asociate cu sigurane cu fuziune comandat.

  • Siguran ultrarapid pentru protecia semiconductoarelor de putere

    Acest tip de siguran ultrarapid folosete la fiecare fuzibil cte un element care provoac fuziunea local determinnd funcionarea siguranei, comandat de un element de supraveghere a curentului invers la depirea unei anumite valori a intensitii acestuia.

    Fig.6.24 Schema de principiu a unui tip nou de siguran ultrarapid

  • Fig.6.25 Detalii constructive ale elementului de nlocuire

    Fig.6.26 Detalii constructive privind topirea local a fuzibilelor

  • Fig.6.27 Schema de principiu a unui nou tip de siguran ultrarapid, versiunea trifazat

  • Siguran fuzibil modular pentru protecia instalaiilor cu semiconductoareSigurana fuzibil modular are o structur realizat din dou module active, Fig.6.28, avnd posibilitatea de a folosi dou efecte cumulate: mrirea artificial a curentului pe elementele fuzibile care funcioneaz i fuziunea comandat instantanee.

    Fig.6.28 Detalii constructive privind sigurana fuzibil modular

  • Fig.6.29 Schema de principiu ce include sigurana fuzibil modular

    Fig.6.30 Caracteristica de protecie corespunztoare siguranei fuzibile

    modulare

  • Element de nlocuire specializat pentru sigurane ultrarapide

    La acest nou tip de element de nlocuire, elementele fuzibile sunt prevzute cu posibilitatea de a funciona cu fuziune comandat.

    Fig.6.31 Schema electric de principiu a elementului de nlocuire specializat

    Fig.6.32 Schema electric de principiu a elementului de nlocuire specializat ce utilizeaz surs auxiliar de tensiune

  • Fig.6.33 Schema electric de principiu a elementului de nlocuire ce utilizeaz diveri senzori

    Fig.6.34 Detalii constructive ale elementului de nlocuire specializat

  • Fig.6.35 Detalii constructive privind modul de realizare a fuziunii locale

    Fig.6.36 Schema electric de principiu a elementului de nlocuire specializat, versiunea trifazat

  • Dispozitiv de protecie la supracureni pentru redresoare de putere necomandate

    Acest tip de dispozitiv de protecie la supracureni folosete o structur specializat n monitorizarea permanent a cderii de tensiune direct de pe semiconductoarele de putere necomandate

    Fig.6.37 Schema electric de principiu a dispozitivului de protecie la supracureni pentru redresoare necomandate de putere

  • Fig.6.38 Schema electric de principiu a dispozitivului de protecie la supracureni, versiunea trifazat