Sistem de protecție electrică
Un sistem de protecție electrică dintr-o instalație electrică are scopul de a garanta siguranța utilizatorului , în situații obișnuite și extraordinare, și de a proteja un sistem electric în caz de defecțiune.
Protecțiile pot fi instalate atât pentru protejarea liniilor de sistem, cât și a echipamentelor (de exemplu, generatoare, transformatoare). Ele sunt împărțite în active și pasive.
Protecții active
Protecțiile active sunt definite ca componentele sistemului care intervin pe circuit, deschizându-l în mod normal. Protecțiile active intervin în principal pentru a proteja sistemul de eșecuri. Ele constau în esență dintr-un releu capabil să deschidă circuitul. Releul, după măsurători pe sistem și la apariția unei stări de defecțiune, declanșează comutatorul care, prin deschiderea liniei, întrerupe alimentarea cu energie electrică și, prin urmare, întrerupe alimentarea cu energie a defecțiunii.
Caracteristicile fundamentale ale protecțiilor
Caracteristicile fundamentale ale unui sistem de protecție sunt:
- selectivitate : capacitatea sistemului de protecție de a interveni numai acolo unde există defecțiunea și pentru defecțiunea specificată;
- sensibilitate: capacitatea de a detecta variații ale cantităților care afectează sistemul electric;
- siguranța de funcționare: gradul de fiabilitate al protecțiilor, care trebuie să fie ridicat pentru a garanta eficacitatea protecțiilor în momentul în care apare defecțiunea;
- actualitatea intervenției: capacitatea de a interveni la momentul potrivit;
- protecție de rezervă: o protecție suplimentară care este necesară pentru a interveni în cazul unui deficit al protecției principale;
- absența punctelor oarbe: aceasta este caracteristica pe care trebuie să o aibă protecțiile pentru a nu lăsa pete neprotejate în sistemul electric.
Comutați magnetermic
Comutatorul magnetotermic (denumit în mod obișnuit un comutator automat) constă din două relee, unul magnetic și unul termic. Releul magnetic protejează circuitul de curenți cu valoare mare (de obicei curenți de scurtcircuit ) și este de fapt definit ca protecție la supracurent. Funcționarea eliberării magnetice se bazează pe atracția electromagnetică generată de un solenoid traversat de curentul de defecțiune care, generând o forță electromotivă indusă , activează o bobină care controlează un separator, care deschide circuitul. Călătoria este aproape instantanee atunci când curentul maxim este depășit, indiferent de valoarea asumată a curentului în sine. Apoi, există intervenția termică explicată în detaliu în secțiunea Întrerupător termic.
Comutator termic
Întrerupătorul termic constă numai din releu termic și este un dispozitiv mai simplu decât întrerupătorul magnetic termic și garantează protecție numai împotriva suprasarcinilor.
Funcționarea releului termic are drept scop protejarea circuitului de curenți cu o valoare mai modestă (de obicei curenți de suprasarcină și curenți minimi de scurtcircuit). Funcționarea sa se bazează pe comportamentul metalelor în urma căldurii care apare din cauza efectului Joule când trece un curent; acest curent curge printr-o foaie formată din două metale cu coeficient de expansiune termică diferit. Deoarece coeficienții nu sunt aceiași, diferitele expansiuni vor duce la o îndoire a foliei, deci la eliberarea releului și deschiderea circuitului. Intervenția componentei termice este definită de o curbă de declanșare, deoarece valoarea curentului de defecțiune crește, timpul de declanșare scade. Fiecare comutator are propria curbă de intervenție.
Siguranță
Siguranța tradițională este, de asemenea, o protecție la supracurent. Funcționarea sa se bazează pe topirea unui fir metalic în cazul în care curentul este prea mare. Comparativ cu întrerupătoarele magnetotermice, siguranța este un dispozitiv mai robust, dar nu garantează protecția împotriva curenților minimi de scurtcircuit și a curenților de suprasarcină; pentru a depăși această limitare, este adesea utilizat cuplat la un întrerupător termic. Mai mult, la fiecare intervenție, cartușul trebuie înlocuit pentru a restabili serviciul. Siguranțele au și curbe de declanșare care le caracterizează și le diferențiază.
Comutator diferențial
Comutatorul diferențial nu este o protecție la supracurent, dar funcționarea sa se bazează pe prima lege a lui Kirchhoff . Dacă suma algebrică a curenților care intră sau ies din dispozitiv este mai mare decât o valoare prag, întrerupătorul se declanșează. Pe măsură ce valoarea acestei sume (sau diferență, de unde și numele) crește, timpul de intervenție scade.
Releu
În plus față de principalele tipuri de relee, deja descrise, există și alte tipuri care pot fi împărțite prin funcționare:
- Voltaj
- de curent
- de frecvență
- de putere
- direcțional
- impedanta
- distanță (sau impedanță direcțională)
- diferențiale
Se pot distinge și prin tehnologia de construcție:
- electromecanic (tradițional)
- static static
- microprocesor digital
Protecții pasive
Protecțiile pasive utilizează mijloace care nu afectează circuitul și funcționarea acestuia. Aceste protecții au scopul principal de a evita crearea unei defecțiuni printr-un arc electric sau contactul între diferite părți ale sistemului.
Izolație principală
Izolația principală nu trebuie confundată cu izolația funcțională, chiar dacă uneori coincid. O astfel de izolație trebuie să acopere complet părțile active și să fie îndepărtată numai prin distrugerea acesteia. În plus, această protecție trebuie să poată rezista la solicitări mecanice, solicitări electrodinamice și termice, modificări chimice datorate mediului înconjurător sau, în orice caz, trebuie să aibă o barieră mecanică care să o protejeze (de exemplu, țevi, pasarele, tuneluri).
Bariere și incinte
Carcasele împiedică contactul cu părțile active din orice direcție și unghi, în timp ce barierele împiedică acest contact numai dacă provine din anumite direcții, de obicei cea obișnuită de acces. Ambele sunt caracterizate de un grad de protecție indicat printr-un acronim format din cele două litere IP urmate de două cifre. Prima cifră indică protecția împotriva corpurilor solide, în timp ce a doua indică corpurile lichide. Dacă există un X în locul numărului, înseamnă că nu este protejat în raport cu acel tip de contact. Abrevierea poate fi urmată de litera B sau D, care identifică faptul că protecția este depășită, dar nu este posibil să intrați în contact cu o parte activă.
Alte componente
Pentru a proteja planta de defecte, este proiectat și un sistem de împământare .
Transformatoare de tensiune (VT) și curent (CT)
Acolo unde nu este posibil să se măsoare direct tensiunea sau curentul de linie (de exemplu la medie și înaltă tensiune), dispozitivele de protecție sunt controlate cu transformatoare de tensiune sau transformatoare de curent pentru a reduce (proporțional) cantitatea care controlează fizic intervenția dispozitiv.
Bibliografie
- Vito Carrescia, Fundamentele securității electrice , aprilie 2006 TNE
- N. Falletti și P. Chizzolini, Transmission and Distribution of Electricity , vol.1, octombrie 2004 Editura Pàtron
- Gaetano Conte, Sisteme electrice , 2003, editor Ulrico Hoepli, Milano
- Vincenzo Cataliotti, Sisteme electrice , vol. 3, Flaccovio Editore
