1
MINISTERUL EDUCATIEI, CERCETARII, TINERETULUI ȘI SPORTULUI
UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICA
RAPORT TEHNIC
RELEE DE PROTECTIE
STUDENT: DRAGOMIR ROBERT-CONSTANTIN
GRUPA: 112B
2011
2
Contents 1. INTRODUCERE ..................................................................................................................................... 3
2. CARACTERISTICI ................................................................................................................................... 5
2.1 Rapiditatea .................................................................................................................................... 5
2.2 Selectivitatea ................................................................................................................................. 5
2.3 Siguranta ........................................................................................................................................ 6
2.4 Sensibilitatea ................................................................................................................................. 6
2.5 Independenta de schema de conexiuni ........................................................................................ 6
2.6 Eficienta economica ...................................................................................................................... 7
3. PROTECTIA DE CURENT ....................................................................................................................... 7
4. PROTECTIA DE TENSIUNE .................................................................................................................... 9
5. PROTECTIA DIFERENTIALA ................................................................................................................... 9
6. PROTECTIA DE DISTANTA .................................................................................................................. 10
7. RELEE DE PROTECTIE ......................................................................................................................... 10
8. RELEELE TERMICE .............................................................................................................................. 11
9. CALCULUL PROTECTIILOR INSTALATIILOR ELECTRICE ....................................................................... 11
10. PROTECTII NUMERICE ..................................................................................................................... 12
11. SISTEME DE PROTECTIE NUMERICE ................................................................................................ 12
12. CONSTRUCTIA SI FUNCTIONAREA RELEELOR STATICE .................................................................... 14
12.1 Exemple de relee statice ........................................................................................................... 15
13. CONCLUZII ....................................................................................................................................... 17
BIBLIOGRAFIE ........................................................................................................................................ 18
3
1. INTRODUCERE
„Dezvoltarea continuă a sistemelor energetice însoţită de necesitatea creşterii
siguranţei în exploatare şi a calităţii energiei electrice furnizate , precum şi de asigurarea
integrităţii echipamentelor componente ale sistemelor electrice, impun sistemelor de protecţie
condiţii din ce în ce mai severe.
În acelaşi timp, dezvoltarea micro – şi optoelectronicii în sensul creşterii capacităţii
de memorare şi prelucrare , a vitezei de lucru şi de transmitere a datelor a condus la evoluţii
spectaculoase în domeniul protecţiei sistemelor electrice.
Aceste afirmaţii sunt susţinute de numărul important de lucrări ştiinţifice publicate
în revistele de specialitate sau în volumele unor manifestări ştiinţifice de prestigiu. O analiză
succintă a principalelor domenii de interes, care focalizează eforturile specialiştilor, permite
identificarea următoarelor direcţii de cercetare:
a. Elaborarea unor noi metode analitice de mare acurateţe pentru principalele
echipamente protejate (linii, generatoare şi transformatoare) care să permită
simularea numerică a acestora în condiţii cât mai apropiate de cele reale şi care
să facă posibilă testarea noilor tipuri de protecţii realizate.
b. Elaborarea unor algoritmi pentru corectarea caracteristicilor transformatoarelor
de curent şi de tensiune, inclusiv pentru filtrarea componentelor fundamentale
sau a unor armonici semnificative.
c. Dezvoltarea accentuată a sistemelor de protecţie cu microprocesoare, o atenţie
deosebită fiind acordată protecţiilor multifuncţionale, protecţiilor de distanţă şi
diferenţiale, precum şi elaborarea unor algoritmi evoluaţi de prelucrare a
semnalelor numerice.
d. Dintre performanţele protecţiilor, avute în vedere în sensul îmbunătăţirii
acestora, se remarcă rapiditatea, precizia realizării caracteristicilor de acţionare
în funcţie de tipul defectului, condiţiile producerii acestuia şi configuraţia
sistemului precum şi siguranţa în funcţionare.
4
e. Dezvoltarea sistemelor de comunicaţii în vederea conectării protecţiilor în
sisteme de protecţii, inclusiv prin utilizarea fibrei optice şi a canalelor
radio.”[4]
5
2. CARACTERISTICI
Instalația de protecție prin relee asa cum zice si Pintilie Desanu in referinta [3] este
formată din totalitatea aparatelor și dispozitivelor destinate să asigure deconectarea automată
a instalației în cazul apariției regimului anormal de funcționare sau de avarie (defect),
periculos pentru instalația electrică: În cazul regimurilor anormale care nu prezintă pericol
imediat, protecția semnalizează numai apariția regimului anormal. Deconectarea instalație
electrice se efectuează de către întrerupătoare, care primesc comanda de declansare de la
instalația de protecție. Se realizează separarea părții cu defect de restul instalației (sistemului)
electrice, urmărindu-se prin aceasta: -limitarea dezvoltării defectului, ce se poate transforma
într-o avarie la nivelul sistemului: -preântâmpinarea distrugerii instalației în care a apărut
defectul: -restabilirea regimului normal de funcționare, asigurând continuitatea în alimentarea
cu energie electrică a consumatorilor. Pentru a indeplini in bune conditii obiectivele impuse,
instalațiile de protecție trebuie să satisfacă anumite performanțe (calități).
2.1 Rapiditatea
Protecția trebuie să acționeze rapid pentru a limita efectele termice ale curenților de
scurtcircuit, scăderea tensiunii, pierderea stabilității sistemului electric. Timpul de lichidare
(eliminare) a unui defect se compune din timpul propriu de lucru al protectie ( =0,02…0.04 s),
timpul de temporizare reglat și timpul de declanșare a întreruptorului ( =0,04...0,06 s). Pentru
protecțiile clasice timpul minim de deconectare din momentul aparitiei scurtcircuitului va fi
=0,06…0,10 s. Aceste valori sunt suficiente pentru instalațiile electroenergetice. Deci
rapiditatea se obtine prin utilizarea unor echipamente de calitate (performante).
2.2 Selectivitatea
Reprezintă proprietatea unei protecții de a deconecta numai elementul (echipamentul,
tronsonul) pe care a apărut defectul, restul instalației (sistemului) rămânând sub
tensiune.Protecția trebuie să comande declanșarea celor mai apropiate întreruptoare de la
locul defectului. Selectivitatea se poate realiza pe baza de timp (prin temporizări), pe baza de
curent sau prin direcționare. În funție de particularitățile instalației și de importanța
consumatorului se va adopta prioritatea între rapiditate și selectivitate.
De exemplu, în rețeaua de joasă tensiune, începând de la tabloul general din postul de
transformare și până la ultimul receptor, sunt montate diferite aparate de protecție
(întreruptoare automate cu declanșatoare, siguranțe fuzibile, relee termice) alese în funcție de
cerințele impuse de porțiunea respectivă a rețelei.
Deoarece curentul de defect parcurge toate elementele serie de pe calea de curent de la
sursa de alimentare (transformator) pană la locul defectului, el poate influența și alte aparate
decât cele care trebuie să elimine defectul produs.
De aceea este necesară corelarea caracteristicilor de protecție pentru asigurarea
selectivității protecției, adică să functioneze numai aparatul de protecție de pe tronsonul cu
defect, restul instalației rămânând sub tensiune.
Selectivitatea se poate asigura prin timpul de acționare (în trepte crescătoare spre
sursă) sau prin valorile curentului de pornire a protectiei (ardere fuzibilă).
Selectivitatea între elementele de protecție în rețelele electrice de joasă tensiune se va face
6
analizând comportarea acestora la suprasarcini și la scurtcircuit.
Selectivitatea între elementele de protecție se va face comparând caracteristicile timp-
curent, astfel încât timpul de prearc al siguranței din amonte să fie mai mare decat timpul total
al siguranței din aval sau timpul de declansare al intretruptorului.
Selectivitatea la scurtcircuit se determină comparând valorile de prearc al siguranței din
amonte să fie mai mare decât al siguranței din aval sau al aparatului protejat.
Pentru aparatele de protecție se poate calcula pentru curentul limită termic și timpul impus.
Selectivitatea sigurantelor fuzibile poate fi analizata si din punct de vedere al
stabilitatii dinamice a aparatelor de comutatie la scurtcircuit. De exemplu, in ansamblul
siguranta-contactor-relee termice, siguranta asigura protectia la scurtcircuit, iar releele termice
protecția la suprasarcina. Curentul limitat (taiat) de siguranta trebuie sa fie suportat de
contactor.
Functionarea selectiva a protectiei se verifica in mod riguros prin suprapunerea
caracteristicilor de protectie ale dispozitivelor care lucreaza in serie.
Vor rezulta diferente de timp intre timpii de actionare la aceleasi valori ale curentului.
Selectivitatea este asigurata atunci cand diferentele de timp sunt suficiente.
2.3 Siguranta
Aceasta presupune actionarea protectiei numai cand este necesar, fara functionari
intempestive, adica atunci cand nu au aparut defecte in instalatia protejata. Siguranta
presupune o protectie bine proiectata (alegerea tipului schemei reglajului si calculul acestuia)
si echipamente cu fiabilitate ridicata. Acestea se pot obtine printr-un grad crescut de integrare,
folosind microprocesoare specializate.
2.4 Sensibilitatea
Instalatiile de protectie trebuie sa lucreze (actioneze) la abateri cat mai mici de la
valoarea normala a marimii fizice controlate. Sensibilitatea protectiei se apreciaza prin
coeficientul de sensibilitate, care pentru protectiile maximale de curent se calculeaza cu relatia
in care se stabilește valoarea minima a curentului de scurtcircuit in momentul actionarii
protectiei pentru un scurtcircuit metalic; valoarea curentului de pornire al protectiei,
corespunzatoare circuitului de forta (primar) al instalatiei protejate.
Coeficientul de sensibilitate poate lua valori intre 1,2...2,5, in functie de tipul protectiei
si importanta instalatiei protejate. Atunci cand nu sunt satisfacute conditiile de sensibilitate se
vor utiliza protectii complexe (de distanta, cu filtre)
Pentru a asigura sensibilitatea, releele de protectie trebuie sa consume (absoarba) o putere
redusa pentru actionare.
2.5 Independenta de schema de conexiuni
Protectia unei instalatii trebuie astfel proiectata incat sa actioneze corect, independent
de configuratia schemei de conexiuni a sistemului electric la momentul respectiv (de numarul
surselor in functiune si pozitia cuplelor). Corectitudinea functionarii protectiei se asigura
7
verificand selectivitatea in regim maxim si sensibilitatea in regim minim.
2.6 Eficienta economica
Cu toate ca in general costul echipamentelor de protectie este mic in comparatie cu
costul instalatiilor protejate, cheltuielile de investitii si de exploatare vor fi comparate cu
daunele produse in cazul nefunctionarii protectiei. De aceea, nu este indicat sa se faca
economii la acest capitol. Pe langa aceste calitati, la alegerea instalatiilor de protectie se vor
mai avea in vedere: gabaritul, elasticitatea in modificarea caracteristicilor de actionare,
tipizarea (modularea) subansamblelor, invariabiliatea parametrilor reglati si a caracteristicilor
indiferent de conditiile de functionare (vibratii, temperatura variabila, variatia regimului de
functionare al instalatiei protejate). Proiectarea instalatiilor de protectie trebuie sa aiba ca
obiectiv pastrarea continuitatii in alimentarea cu energie electrica a consumatorilor, chiar in
cazul aparitiei unor defecte in sistem.
3. PROTECTIA DE CURENT
„Se foloseste in general ca protectie maximala de curent. Actioneaza la aparitia unui
supracurent in circuitul protejat ca urmare a unei suprasarcini sau a unui scurtcircuit. Se
realizeaza cu relee de curent care actioneaza atunci cand curentul din circuitul protejat
depaseste o anumita valoare de prag stabilita, numita curent de pornire (de actionare) al
protectiei. Pentru ca protectia sa actioneze corect trebuie sa se țină cont de anumiți parametri:
-curentul nominal al instalatiei;
-curentul de sarcina maxima admis;
-curentul de revenire al echipamentului de protectie.
Aceste protectii se pot echipa cu relee primare, montate in serie pe circuitul protejat, la
care curentul de actionare al releului sau cu relee secundare in montaj indirect, montate in
secundarul transformatoarelor de curent.
Schemele de principiu ale protectiei maximale de curent sunt prezentate in figurile a,b,c
8
La montajul indirect, tipul si curentul nominal al releului se aleg in functie de curentul
de actionare al releului.
9
Curentul nominal al releului se alege astfel incat curentul de actionare determinat prin calcul
sa poata fi reglat si sa indeplineasca conditia de sensibiltate.
Acest tip de protectie este simplu, dar nu poate indeplini conditia de selectivitate,
deoarece cresterea valorii eficace a curentului din circuit se poate datora unor scurtcircuite din
interiorul zonei protejate, dar si scurtcircuitelor externe. Pentru asigurarea selectivitatii sunt
necesare elemente suplimentare (de obicei relee de timp).
Se pot folosi si protectii minimale de curent, de exemplu cele care functioneaza la
intreruperea circuitelor de curent. „[2]
4. PROTECTIA DE TENSIUNE
Protectiile minimale de tensiune actioneaza in cazul scaderii tensiunii, care poate avea
loc la un scurtcircuit sau la intreruperea alimentarii. Releele minimale de tensiune actioneaza
cand valoarea eficace a tensiunii U din circuitul protejat scade sub valoarea tensiunii de
pornire a protectiei .
In practica se utilireaza in general in montajul indirect, releul fiind conectat in secundarul
transformatorului de tensiune. Pentru alegerea releului se calculeaza tensiunea de pornire a
releului. Releul se alege astfel incat valoarea calculata sa poata fi reglata.
In instalatiile de joasa tensiune, protectia de minima tensiune este asigurata de bobinele
contactoarelor sau de declansatoarele de minima tensiune ale intreruptoarelor automate.
Protectiile minimale de tensiune nu sunt selective, la un scurtcircuit scaderea tensiunii fiind
resimtita si in exteriorul instalatie in care a aparut defectul.
Protectiile maximale de tensiune se folosesc mai rar si actioneaza la cresterea tensiunii
circuitului, U, peste tensiunea de pornire a protectiei.
In general coeficientul de revenire , este definit ca raportul intre valoarea marimii de
revenire a releului si valoarea marimii de actionare.
5. PROTECTIA DIFERENTIALA
10
Protectia diferentiala lucreaza atunci cand apare o diferenta fazoriala intre curentii de
la capetele zonei protejate.
Curentii de la capetele zonei protejate se considera egali si in faza, deci: is1=is2; is1-
is2=0
La aparitia unui defect in afara zonei protejate (scurtcircuit in punctul K,) valoarea curentilor
va creste proportional, diferenta lor ramanand tot zero.
Daca apare un defect in interiorul zonei protejate (scurtcircuit in punctul K,), faza curentilor
se modifica, deci:
Prin releu va circula diferenta fazoriala a celor doi curenti si deci protectia va da comanda de
declansare la depasirea valorii reglate. Principiul de functionare permite asigurarea unei bune
selectivitati. iar valoarea redusa a curentului reglat la releu (mai mica decat la protectia
maximala de curent) conduce la marirea sensibilitatii protectiei.
Dupa modul de realizare, exista protectii diferentiale longitudinale si diferentiale
transversale.
6. PROTECTIA DE DISTANTA
Protectiile de distanta se realizeaza cu relee de impedanta, care actioneaza la
micsorarea impedantei circuitului protejat. Releele de impedanta functioneaza pe principiul
balantei, masurand impedanta Z ca raportul U/I de la sursa la consumatori. In caz de
scurtcircuit, tensiunea scade, curentul creste, deci Z scade.
La aceste protectii reglajele de timp se stabilesc in functie de impedanta pana la locul
defectului, permitand actionarea rapida la valori mari ale curentilor de scurtcirucit. Se elimina
astfel dezavantajul protectiilor maximale de curent temporizate.
Ele asigura o buna selectivitate si o rezerva pentru protectiile din aval. Sunt protectii
complexe, care in ultima vreme se folosese si in retelele de medie tensiune.
7. RELEE DE PROTECTIE
Parametrii releelor de protectie caracterizeaza releele indiferent de tipul lor constructiv
si se dau in cataloagele (prospectele) firmelor constructoare. Principalii parametri sunt:
curentul nominal, tensiunea nominala, valoarea de actionare (pornire), valoarea de revenire,
factorul de revenire, timpul propriu de actionare, puterea consumata, puterea comandata de
contactele releului, numarul si pozitia normala (inchis, deschis) a contactelor, stabilitatea
termica si dinamica.
Clasificarea releelor se face dupa mai multe criterii:
1) dupa modul de conectare: primare, secundare (montaj indirect);
2) dupa modul de actionare: cu actionarea directa sau indirecta (prin intermediul altor relee
sau dispozitive);
11
3) dupa principiul de constructie si functionare: electromagnetice de inductie,
magnetoelectrice, electrodinamice, termice, electronice cu componente discrete sau cu
microprocesoare;
4) dupa caracteristica de timp: dependenta sau independenta; 5) dupa forma caracteristicii de
lucru: cerc, elipsa, histerezis, semiplan etc
8. RELEELE TERMICE
„Releele termice sunt elemente serie de circuit care asigura protectia instalatiilor
electrice impotriva efectelor pe care le pot produce suprasarcinile de durata ale motoarelor
electrice. Se folosesc relee termice tip TSA cu lamele bimetalice in montaj direct pana la si
relee tip TSAW, in montaj indirect cu transformatoare de curent trifazate. Functionarea
corecta a protectiei este influentata de diferentele care exista intre constantele de timp la
incalzire ale motoarelor electrice protejate si ale releului de protectie, pentru durate diferite
ale suprasarcinii.
Protectia la suprasarcina a motoarelor de importanta deosebita se realizeaza numai cu ajutorul
termistoarelor montate in infasurarile motoarelor. Circuitul de protectie poate fi prevazut si cu
compensare in functie de temperatura mediului ambiant.
Functionarea releelor termice este influentata de tempeatura mediului ambiant. Timpii
de declansare sunt influentati si de starea rece (repaos) sau calda (functionare) in care se afla
motorul protejat.
Verificarea functionarii la suprasarcina a protectiei cu relee termice se face astfel: se
regleaza la releu curentul rezultat din calcul si se porneste motorul din stare rece. Dupa ce a
functionat 15 minute se scoate siguranta fuzibila de pe una din faze. Releul trebuie sa
declanseze in cel mult 2 minute. Daca nu declanseaza, se va roti butonul de reglaj spre limita
inferioara pana cand releul declanseaza. Se monteaza siguranta fuzibila, iar dupa pauza
necesara se verifica daca releul nu declanseaza la pornire.”[2]
9. CALCULUL PROTECTIILOR
INSTALATIILOR ELECTRICE
Proiectarea instalatiilor de protectie consta in alegerea (intocmirea) schemei de
principiu pe baza schemelor tip prezentate anterior, calculul reglajelor, alegerea releelor si
verificarea calitatilor instalatiei de protectie. Schema instalatiei de protectie depinde de
echipamentele protejate (generatoare, transformatoare, motoare, linii, bobine, condensatoare)
si de importanta (complexitatea) instalatiei (sistemului) protejate.
Se va prezenta modul de calcul al reglajelor pentru principalele tipuri de echipament si
instalatii racordate la bara de medie tensiune de la consumatori.
12
10. PROTECTII NUMERICE
„Instalatiile de protectie din relee au cunoscut mai multe etape de dezvoltare. S-au
utilizat initial relee electromecanice (termice, electromagnetice), care se folosesc si in prezent.
Cresterea complexitatii instalatiilor si dezvoltarea tehnologica au facut posibila construirea
releelor statice cu componente discrete, folosind elemente semiconductoare si traductoare, iar
apoi cu circuite integrate. Acestea au permis imbunatatirea performantelor instalatiilor de
protectie.
In deceniul 8 o data cu descoperirea microcomputerului s-au dezvoltat protectiile numerice,
care permit realizarea unor sisteme de protectie performante. Ele au fost utilizate mai intai ca
protectii de rezerva.
In prezent se fabrica diverse tipuri de protectii numerice specializate (protectii de distanta) sau
complexe multifunctionale, care echipeaza linii, transformatoare, motoare, generatoare.”[1]
11. SISTEME DE PROTECTIE
NUMERICE
Asa cum spune Dumitru D.Sandu in referinta [1], la conceperea si realizarea
sistemelor de protectie numerice s-a avut in vedere rezolvarea urmatoarelor cerinte: integrarea
lor atat ca protectii separate in vechile instalatii, cat si ca sisteme de protectie in sisteme
computerizate; realizarea unor interfete care sa permita implementarea lor in orice tip de
instalatie; achizitia si transmiterea datelor si semnalelor de la si catre instalatiile protejate sa
13
se faca prin sisteme aliniate la standardele internationale, fiind compatibile cu alte sisteme;
asigurarea competitivitatii economice cu sistemele clasice de protectie.
In prima faza se utilizeaza transformatoarele de masura conventionale si sistemele de
actionare asupra intreruptoarelor prin intermediul releelor de declansare. Pe parcurs vor fi
concepute alte sisteme de achizitie primara a semnalelor analogice cu traductoare liniare, care
vor permite reducerea gabaritului si a erorilor de masura.
Fata de sistemele clasice de protectie au avantajul realizarii unui numar important de functii:
achizitie, memorare si prelucrare, automatizare, monitorizare.
Semnalele analogice primare care erau prelucrate direct de releele clasice de protectie
sunt convertite in semnale tip binar. Numarul lor se reduce prin prelucrarile partiale locale
efectuate de elementele componente ale sistemului numeric de protectie. Informatia binara
este prelucrata cu ajutorul unor programe care au la baza algoritmi si parametri (conditii) de
reglare a protectiilor.
Pentru asigurarea functionarii corecte a protectiilor se folosesc diverse criterii: sensul
de circulatie a puterii reactive pe linie, controlul tensiunilor de faza si homopolare, calculul
impedantei prin derivare sau integrare numerica. Se pot utiliza elementele R si X pentru
calculul impedantei si argumentului , iar pentru cresterea preciziei, metoda reflectarii
impulsurilor. Prelucrarea numerica a semnalelor achizitionate se face dupa algoritmi ce permit
determinarea unor marimi sintetice ca:
-valorile efective, medii sau de varf ale U si I;
- puteri active, reactive, aparente, defazaje, sau a unor marimi complexe rezultate din analiza
spectrala (de exemplu analiza Fourier), din descompunerea in sisteme de componente de
succesiuni directe, inverse medie tensiune si motoare. Ele sunt produse de firmele ABB,
Siemens, English Electric, Merlin Gerin, iar in ultimii ani chiar de firme din tara. Experienta
si rezultatele obtinute in exploatare vor permite in viitor extinderea acestor sisteme de
protectie.
Pe baza acestor principii au fost realizate baze de date care contin biblioteci de functii
de protectie si biblioteci de programe.
Partea de hard a echipamentelor numerice de protectie fiind unitara si modulata, functiile de
protectie se aleg in concordanta cu caracteristicile si importanta echipamentului protejat, cu
schema electrica a statiei la care este racordat, cu topologia retelei si cu cerintele tehnologice
ale procesului. Se va avea in vedere existenta sau nu a altor instalatii de protectie analogica si
numerica.
Pentru cresterea sigurantei in functionare (fiabilitatii), sistemele numerice de protectie
sunt prevazute in cazul echiparii agregatelor mari cu doua sisteme de hardware paralele. Ele
se completeaza reciproc, iar la defectarea unuia, celalalt ramane in functiune. In plus aceste
sisteme sunt prevazute cu functii de autotestare permanenta a starii elementelor protectiei, cu
diagnostic si alertare a personalului de exploatare, prin sistemele de supraveghere centralizata.
Sunt concepute astfel incat utilizatorul sistemelor numerice de protectie sa nu necesite
cunostinte de programare. Cu ajutorul calculatorului personal se pot regla valorile de pornire,
parametrii caracteristici si temporizarile protectiilor. Se pot de asemenea asocia diferite tipuri
de protectie pe canalele de intrare, repartizarea impulsurilor de declansare a intreruptoarelor in
sistem matriceal, coordonarea semnalelor binare interne si externe pentru asigurarea
diferitelor functii de blocare a functionarii protectiilor sau a efectuarii unor manevre.
14
Utilizarea microprocesoarelor la realizarea instalatiilor de protectie a permis
imbunatatirea calitatii si unele facilitati ale noilor sisteme: fiabilitate ridicata, depanare usoara,
autotestare; flexibilitatea executarii reglajelor prin algoritmi numerici de urmarire a
evenimentelor in timp; posibilitati de arhivare a reglajelor si testelor de verificare; sistem de
operare accesibil prin tastaturi locale sau cu PC; executie compacta, cu elemente de separare
galvanica, protectie impotriva campurilor electromagnetice, posibilitati de interconectare cu
sisteme de supraveghere comanda si control centralizat; cost de achizitie rezonabil prin
facilitatile pe care le creeaza in cazul unei exploatari corespunzatoare.
Introducerea si dezvoltarea sistemelor numerice de protectie in sistemul energetic va permite
imbunatatirea functionarii sistemelor de protectie in conditiile cresterii complexitatii
evenimentelor.
Utilizarea noilor sisteme de protectie necesita insusirea unor cunostinte noi in
domeniul sistemelor de achizitie si prelucrare a datelor si acceptarea de catre oameni a unor
noi tehnologii.
12. CONSTRUCTIA SI FUNCTIONAREA
RELEELOR STATICE
Avantajele introducerii releelor statice (electronice) in schemele de protecţie dupa cum
zice si Dumitru D.Sandu in referinta [1] sunt :
Din punct de vedere al rapidităţii de acţionare, releele electronice statice (fără contacte) sunt
superioare celor electromecanice, datorită eliminării inerţiei elementelor în mişcare. În plus,
timpul propriu de acţionare a releelor electronice este foarte redus (aproape nul), iar revenirea
se produce mai rapid. Protecţiile realizate cu relee electronice permit obţinerea unor
caracteristici de acţionare complicate, necesare in cazul protecţiilor complexe (de exemplu,
protecţia de distanta), ceea ce conduce la o bună selectivitate și sensibilitate a protecţiei prin
relee. În comparaţie cu releele electromecanice, functioanrea releelor electronice este mai puţin
influenţată de şocuri mecanice, vibraţii, sau de prezența prafului in atmosfera. Durata mare de
viata, independenta de conditile exploatării, consumul redus de putere si numărul mare de
acţionari sigure (practic nelimitat) conferă, de asemenea, însemnate avantaje releelor
electronice de protecţii.
O data cu apariţia semiconductoarelor si a circuitelor integrate (de data mai recenta),
protecţiile cu relee electronice fara contacte au capatat o utilizare din ce in ce mai larga. Sa
extins, tot o data , utilizarea releelor cu contacte in gaz (relee „reed” sau relee „fara armatura”).
Schemele de protecţie cu relee statice au permis aplicarea unora dintre principiile moderne ale
automatici in tehnica protecţiei prin relee (ca de exemplu, principiul adaptrii si cel al
optimalităţii).
15
12.1 Exemple de relee statice
In figura următoare este reprezentata schema unui releu static electrionic, realizat cu
tranzistore.
Doua tranzistore identice T1 si T2 sunt conectate in montaj simetric.
Intrucât rezistențele R1=R2 si R’1=R’2 au valori relativ mari (de ordinul zecilor de kiloohmi),
iar rezistențele Rc1=Rc2 sunt rezistențe de sarcină (de circa 1…2kΩ), rezultă că valorile
curenților de circulație I1 si I2, ca și ale curenților din baza IB, sunt neglijabile în raport cu
curenții de emitor IE sau de colector IC.
Să presupunem că numai tranzistorul T1 se află în regim de conducție, adică rezistenta
de sarcină (de colector R ct) este strabatută de un curent mare I ct (plus I 2 neglijabil), in timp ce
prin rezistența de sarcină Rc2 curentul este practic zero (I 1 este neglijabil).
Față de o stare „initiala” în care T1 este blocat, potențialul colectorului C 1 crește (devine
„ mai pozitiv”). Acest lucru are ca efect scăderea curentului I2, adică o „pozitivare” a bazei B2,
paralel cu o „negativare” a punctului E2, datorită curentului IE1, ceea ce face ca tensiunea baza-
emitor a lui T2 sa devină pozitivă, adică T2 să fie blocat. Pe de altă parte, starea de blocare a
16
tranzistorului T2, deci negativarea colectorului C2, creează o tensiune negativă baza-emitor a
tranzistorului E1 și asigură astfel regimul de conducție al acestuia.
Dacă se aplica brusc o tensiune pozitivă de intrare U1 pe jonctiunea baza-emitor a lui T1,
suficientă pentru ca, pentru moment, UEB1 > 0, tranzistorul T1 se blocheaze, colectorul C1 se
negativează, I2 creste, deci B2 se negativează, ceea ce are ca efect UBE2 < 0, adică T2 incepe sa
conducă. Sistemul „basculează” , adică acelasi proces descris la început are loc invers (T2
conduce, iar T1 este blocat) și curentul prin Rc2 creste brusc de la zero (deoarece IB1 + I1 sunt
neglijabile) la o valoare relativ mare Ic2 (curentul de colector a lui T), ceea ce reprezintă o
functionare de tip releu.
Condiția de funcționare a releului static prezentat este: plus U1 - UBE1, unde UBE1
reprezintă tensiunea baza-emitor a tranzistorului T1 in regim de conductie.
Releul prezentat se mai numeste si bistabil (deoarece, in stare deschisă, este stabil in
ambele pozitii) sau trigger.
17
13. CONCLUZII
In concluzie, tehnica actuala ne ofera o gama larga de tipuri de relee care le putem utiliza
pentru protejarea instalatiilor electrice. Fiecare dintre acestea fiind specializate pe un anumit
domeniu de protectie cum ar fi releele de tensiune pentru protectia la supratensiuni iar releele de
curent la curenti mai mari decat cei doriti in instalatia de protectie.
Protejarea instalatiilor electrice este foarte importanta deoarece pot reduce semnificativ
pagubele cauzate de o defectiune, acestea limitandu-se in cel mai rau caz la costul instalatiei de
protectie daca aceasta a fost bine proiectata.
Daca avem o instalatie electrica neprotejata, foarte scumpa pierderile materiale pot fi imense
in caz de defectiune iar de aceea renteaza si sunt foarte importante chiar si pentru siguranta
muncitorilor, protejarea acestora.
18
BIBLIOGRAFIE
[1] Dumitru D.Sandu, „Dispozitive şi circuite electronice”, Editura Did.şi Ped.,Bucureşti,
1995
[2] Dan Mihoc, „Protectia prin relee si automatizari in energetica” Editura Didactica si
Pedagogica, 1989
[3] Pintilie Desanu „Relee Electronice” ISBN 5-86892-043-0
[4]Sandu Razvan, Proiect Doctorat „Relee de protectie”
Recommended
