Manualul Instalatiilor Electrice-Schneider Electric (Complet) PDF



Manualul instalaÍiilor electrice Án conformitate cu standardele internaÍionale CEI

Acest ghid a fost scris pentru inginerii electricieni care trebuie sŸ proiecteze, sŸ realizeze, sŸ inspecteze, sau sŸ ÁntreÍinŸ instalaÍiile electrice Án conformitate cu standardele internaÍionale ale Comisiei Electrotehnice InternaÍionale (CEI). “Care soluÍie tehnicŸ va garanta cŸ toate criteriile de siguranÍŸ sunt indeplinite?” AceastŸ Ántrebare a fost un ghid permanent Án elaborarea acestui manual. Un standard internaÍional cum ar fi CEI 60364 “InstalaÍii electrice din clŸdiri” specificŸ Án mod extensiv regulile care trebuie aplicate ÁncÊt sŸ se realizeze siguranÍa Ûi caracteristicile de funcÍionare preconizate pentru toate tipurile de instalaÍii electrice. ÎntrucÊt standardul trebuie sŸ fie extensiv, Ûi trebuie sŸ fie aplicabil la toate tipurile de produse Ûi de soluÍii tehnice care se folosesc la nivel internaÍional, textul regulilor din CEI este complex Ûi nu este prezentat Án ordinea de utilizare. Standardul nu poate fi deci considerat drept un manual de lucru, ci numai un document de referinÍŸ. Scopul prezentului manual este de a pune la dispoziÍie o explicaÍie clarŸ, practicŸ Ûi facutŸ pas cu pas a studiului complet al unei instalaÍii electrice Án conformitate cu CEI 60364 Ûi a altor standarde CEI relevante. De aceea capitolul ÁntÊi (A) prezintŸ metodologia care trebuie utilizatŸ iar fiecare capitol se ocupŸ cu diverse etape ale studiului. Ultimele douŸ capitole sunt destinate surselor de alimentare, sarcinilor Ûi amplasŸrilor deosebite, precum Ûi compatibilitŸÍii electromagnetice. Noi toÍi speram cŸ tu, utilizatorule, vei considera acest manual cu adevŸrat util. Schneider Electric S.A.

Manualul instalaÍiilor electrice este un singur document care acoperŸ partea tehnicŸ, reglementŸrile Ûi standardele referitoare la instalaÍiile electrice. Este destinat profesioniÛtilor Án domeniu din Ántreprinderi, birouri de proiectare, organizaÍii de inspecÍie, etc. Echipamentul electric trebuie deservit de personal de mentenanÍŸ de specialitate (electricieni calificaÍi), iar acest document nu trebuie privit ca un ansamblu de instrucÍiuni suficiente pentru cei care nu sunt calificaÍi ca sŸ opereze, sŸ ÁntreÍinŸ sau sŸ asigure operaÍiile de mentenanÍŸ pentru echipamentul discutat mai sus. DeÛi s-a acordat o deosebitŸ atenÍie pentru a asigura o informare exactŸ Ûi corectŸ Án acest document, Schneider Electric nu ÁÛi asumŸ nici o responsabilitate pentru nici un fel de consecinÍe care ar decurge din utilizarea acestui material. AceastŸ nouŸ ediÍie a fost publicatŸ pentru a se Íine seama de schimbŸrile din tehnicŸ, standarde Ûi reglementŸri, Ûi Án special standardul CEI 60364 pentru instalaÍii electrice. Aducem mulÍumiri tuturor cititorilor ediÍiei anterioare a acestui manual pentru comentariile lor care ne-au ajutat sŸ ÁmbunŸtŸÍim prezenta ediÍie. MulÍumim de asemenea multor persoane Ûi organizaÍii, prea numeroase ca sŸ fie enumerate aici, care au contribuit Ántr-un fel sau altul la pregŸtirea acestui manual.

EdiÍia Án limba romÊnŸ a acestui manual este rezultatul unui efort colectiv. Consultant tehnic: Responsabil ediÍie: ProducÍie: EdiÍia Mai 2007 PreÍ manual: 120 RON EdiÍia de lux: 150 RON

Victor Ionescu Cristian Voicu Tangent Prodimpex SRL

Schneider Electric RomÊnia S.R.L.

MIE052007NORO

Bd. Ficusului nr.40, ClŸdirea “Apimondia”, Sector 1, BucureÛti Tel : (40) 21 203.06.60 Fax : (40) 21 232.15.98 www.schneider-electric.ro Centrul Suport ClienÍi Tel : (40) 21 203.06.06 [email protected]

În conformitate cu evoluÍia normelor Ûi a produselor, datele indicate în textul Ûi imaginile din acest material nu ne angajeazŸ decât dupŸ consultarea agenÍiilor Schneider Electric.

05/2007

Capitolul A Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice A1

Cuprins

1 2

Metodologie

A2

Reguli Ûi norme statutare

A4

2.1 Definirea treptelor de tensiuni

A4

2.2 Reguli

A5

2.3 Standarde

A5

2.4 Calitatea Ûi siguranÍa Án funcÍionare a unei instalaÍii electrice

A6

2.5 Verificarea iniÍialŸ a unei instalaÍii electrice

A6

2.6 Verificarea Ûi testarea periodicŸ a unei instalaÍii electrice

A7

2.7 Conformitatea cu standardele Ûi specificaÍiile tehnice a echipamentelor utilizate Ántr-o instalaÍie electricŸ

A7

2.8 CondiÍii de mediu

A8

3

Tipuri de sarcini - Caracteristici

A10

3.1 Motoare asincrone

A10

3.2 Sarcini de tip rezistiv: sisteme de ÁncŸlzire Ûi lŸmpi cu incandescenÍŸ (convenÍionale sau cu halogen)

A12

4

Puterea cerutŸ de o instalaÍie electricŸ

A15

4.1 Puterea instalatŸ (kW)

A15

4.2 Puterea aparentŸ instalatŸ (kVA)

A15

4.3 Estimarea cererii maxime de putere aparentŸ 4.4 Exemple de aplicare a coeficientului de utilizare (ku) Ûi de simultaneitate (ks) 4.5 Coeficientul de diversitate

A16 A18 A18

4.6 Alegerea puterii nominale a transformatorului

A19

4.7 Alegerea surselor de alimentare

A20

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

A2

1 Metodologie

Pentru cele mai bune rezultate legate de proiectarea instalaÍiilor electrice se recomandŸ studierea tuturor capitolelor, Án ordinea Án care acestea sunt prezentate.

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

Lista cererilor de putere Studierea unei instalaÍii electrice necesitŸ o ÁnÍelegere adecvatŸ a tuturor regulilor Ûi normativelor ce o guverneazŸ. Cererea totalŸ de putere poate fi calculatŸ pornind de la date legate de amplasarea Ûi puterea fiecŸrui receptor Ûi, de asemenea, ÁnÍelegÊndu-i modul de funcÍionare (ex: cererea Án regim permanent, condiÍii de pornire sau legate de simultaneitate, etc). Pornind de la aceste date rezultŸ cu uÛurinÍŸ puterea cerutŸ de la sursa de alimentare sau (acolo unde este cazul) numŸrul de surse necesare pentru o alimentare corespunzŸtoare cu energie electricŸ. InformaÍii locale referitoare la modalitŸtile de tarifare sunt necesare de asemenea, pentru a permite cea mai bunŸ alegere a conexiunilor cu reÍelele de alimentare cu energie electricŸ de joasŸ sau medie tensiune.

Conectarea la reÍea B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

C - Conectarea la reÍeua de distribuÍie de joasŸ tensiune D - Ghid de selectie a arhitecturilor de joasŸ Ûi medie tensiune

Conectarea poate fi fŸcutŸ Án reÍeaua de: n Medie Tensiune(1) Un post de transformare tip consumator (abonat) va fi deci de proiectat, construit Ûi echipat. Acest post de transformare poate fi o instalaÍie exterioarŸ sau interioarŸ Án conformitate cu standardele Ûi normele Án vigoare corespunzatoare (partea de joasŸ tensiune poate fi studiatŸ separat, la nevoie). În acest caz, contorizarea este posibilŸ atÊt pe medie cÊt Ûi pe joasŸ tensiune. n JoasŸ Tensiune InstalaÍia va fi conectata la reÍeaua localŸ de energie electricŸ Ûi va fi contorizatŸ (dacŸ este necesar) Án conformitate cu tarifele pe joasŸ tensiune.

Arhitectura distribuÍiei electrice

E - DistribuÍia de joasŸ tensiune

Întreaga instalaÍie de distribuÍie este studiatŸ ca un sistem complet. Pentru alegerea celei mai potrivite arhitecturi este propus un ghid de selecÍie. Acesta acoperŸ distribuÍia principala MT/JT Ûi nivelele de distribuÍie de putere pe JT. Sistemul de tratare al neutrului este ales Án conformitate cu regulile locale, cu restricÍiile Án funcÍie de sursele de alimentare Ûi tipurile de sarcini. Echipamentele de distribuÍie (tablourile electrice, aparatajul de comutaÍie, conectarea circuitelor, etc.) sunt determinate de planurile de construcÍie ale clŸdirii, de amplasarea Ûi de modul de grupare a consumatorilor. Amplasarea Ûi tipul acestor echipamente determinŸ comportarea lor la diverse influenÍe externe.

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocului electric

ProtecÍia Ámpotriva Ûocului electric În funcÍie de sistemul de tratare a neutrului utilizat, (TT, IT, TN), se vor implementa mŸsuri adecvate de protecÍie Ámpotriva pericolului de atingere accidentalŸ directŸ sau indirectŸ.

G - Dimensionarea Ûi protecÍia conductoarelor

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

Circuite Ûi aparate de comutaÍie Fiecare circuit se studiazŸ apoi Án detaliu. CunoscÊndu-se curentul nominal al sarcinii, valorile curenÍilor de scurtcircuit, tipul de protecÍie Ûi, ÍinÊnd cont de tipul de cablu Ûi de modul sŸu de pozare (care influenÍeazŸ curentul admis de conductor), se poate determina secÍiunea cablului. Înainte de a se adopta secÍiunea cablului Án conformitate cu cele menÍionate mai sus se vor verifica urmŸtoarele cerinÍe: n cŸderea de tensiune sŸ corespundŸ standardelor Án vigoare; n pornirea motorului sŸ fie posibilŸ; n protecÍia Ámpotriva Ûocului electric sŸ fie asiguratŸ. Se determinŸ apoi curentul de scurtcircuit Isc Ûi se verificŸ comportarea circuitului la solicitŸrile termice Ûi electrodinamice. Aceste calcule pot impune utilizarea unui cablu de secÍiune mai mare decÊt cea aleasŸ iniÍial. CerinÍele impuse aparatelor de comutaÍie vor determina tipul Ûi caracteristicile acestora. La alegerea fuzibilelor Ûi a dispozitivelor de declanÛare ale Ántreruptoarelor se vor utiliza tehnicile de filiaÍie Ûi selectivitate.

(1) În Romania, tensiunile cuprinse Ántre 1 Ûi 35 kV sunt denumite MedieTensiune.

1 Metodologie

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor Án distribuÍia electricŸ de JT

ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia energiei

Loviturile de trŸsnet directe sau indirecte pot avaria echipamentele electrice la distanÍŸ de cÊÍiva kilometri. Supratensiunile interne de comutaÍie Ûi cele tranzitorii de frecvenÍŸ industrialŸ pot conduce, de asemenea, la aceleaÛi consecinÍe. Sunt analizate efectele Ûi sunt propuse soluÍii.

Implementarea Án instalaÍiile electrice a dispozitivelor de mŸsurare avÊnd sisteme de comunicaÍie adecvate poate avea avantaje majore pentru utilizatorul sau proprietarul acestora: reducerea consumului de putere, reducerea costurilor legate de energie, utilizarea eficientŸ a echipamentelor electrice.

L - Compensarea energia reactive Ûi filtrarea armonicilor

Energia reactivŸ

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

Armonicile

Compensarea factorului de putere al unei instalaÍii electrice se realizeazŸ local, global sau printr-o combinaÍie a celor douŸ metode.

Armonicile din reÍea afecteazŸ calitatea energiei Ûi determinŸ numeroase efecte negative precum suprasarcini, vibraÍii, ÁmbŸtrÊnirea echipamentelor, perturbaÍii ale echipamentelor sensibile Án reÍelele de calculatoare Ûi telefonice. Acest capitol se referŸ la originea Ûi efectele armonicilor, explicŸ modul cum acestea pot fi mŸsurate Ûi prezintŸ soluÍii.

N - Surse Ûi sarcini particulare

Surse de alimentare Ûi sarcini particulare Sunt studiate cazuri Ûi/sau echipamente particulare: n surse particulare precum generatoare sincrone sau invertoare; n sarcini particulare avÊnd caracteristici speciale, precum motoare asincrone, circuite de iluminat sau transformatoare de separaÍie JT/JT; n sisteme speciale, precum reÍele de curent continuu.

P - Zone de locuit sau similare Ûi spaÍii speciale

AplicaÍii diverse

Q - Compatibilitatea electromagneticŸ EMC

Linii directoare privind EMC

Anumite aplicaÍii sunt supuse unor norme particulare mai stricte: un exemplu comun este cel al construcÍiilor tip locuinÍe.

Pentru a se asigura compatibilitatea electromagneticŸ trebuie luate Án considerare anumite reguli. Nerespectarea acestora poate avea consecinÍe serioase pentru funcÍionarea instalaÍiei electrice: perturbaÍii Án sistemele de comunicaÍie, declanÛarea intempestivŸ a dispozitivelor de protecÍie Ûi chiar distrugerea echipamentelor sensibile.

Programul de calcul Ecodial Programul de calcul ECODIAL(1) reprezintŸ un instrument de proiectare pentru instalaÍiile electrice de joasŸ tensiune, Án conformitate cu standardele Ûi recomandŸrile CEI. Programul realizeaza urmŸtoarele: n construieÛte schemele monofilare; n calculeazŸ curenÍii de scurtcircuit; n calculeazŸ cŸderile de tensiune; n optimizeazŸ secÍiunile cablurilor; n stabileÛte calibrele aparatelor de comutaÍie Ûi a siguranÍelor fuzibile; n evidenÍiazŸ gradul de selectivitate a protecÍiilor; n utilizeazŸ tehnicile de filiaÍie ale aparatelor; n verificŸ condiÍiile de protecÍie a persoanelor; n prezintŸ Ántr-o manierŸ coerentŸ Ûi completŸ calculele Ûi rezultatele obÍinute.

(1) Programul de calcul ECODIAL este un produs Merlin Gerin Ûi este disponibil Án limbile englezŸ Ûi francezŸ.

A3

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

A4

2 Reguli Ûi norme statutare

InstalaÍiile de joasŸ tensiune se vor conforma unor reguli Ûi recomandŸri care se clasificŸ precum urmeazŸ: n Norme statutare (decrete, etc.); n Reguli de instalare, norme elaborate de instituÍii profesionale; n Standarde naÍionale Ûi internaÍionale pentru instalaÍii; n Standarde naÍionale Ûi internaÍionale de produs.

2.1 Definirea treptelor de tensiuni Tensiuni nominale standardizate Ûi recomandŸri, conform CEI

Sistem trifazat cu patru sau trei conductoare Tensiune nominalŸ (V) 50 Hz 60 Hz 120/208 240 230/400(1) 277/480 400/690(1) 480 347/600 1000 600

Sistem monofazat cu trei conductoare Tensiune nominalŸ (V) 60 Hz 120/240 -

(1) Sistemele avÊnd tensiunea nominalŸ de 220/380 V Ûi 240/415 V vor evolua cŸtre valorile recomandate de 230/400 V. Perioada de tranziÍie va fi cÊt se poate de scurtŸ Ûi nu va depŸÛi anul 2008. În aceastŸ perioadŸ, ca etapŸ, autoritŸÍile naÍionale cu rŸspundere Án ceea ce priveÛte furnizarea de energie electricŸ din ÍŸrile cu sisteme 220/380 V trebuie sŸ aducŸ tensiunea Án limitele 230/400 V (+6, -10)%, iar cele din ÍŸrile cu sisteme 240/415 V, Án limitele 230/400 V (+10, -6)%. La capŸtul acestei perioade de tranziÍie trebuie obÍinutŸ toleranÍa de 230/400 V ±10%; apoi se va avea Án vedere reducerea acestei limite de toleranÍŸ. Toate aceste considerente se aplicŸ, de asemenea, Án legŸturŸ cu sistemele existente de 380/660 V Án vederea trecerii la sistemul recomandat de 400/690 V. Tab. A1: Tensiuni standardizate cuprinse Ántre 100 Ûi 1000 V (CEI 60038, EdiÍia 6.2 2002-07).

Seria I Tensiune max. ptr. echipamente (kV) 3,6(1) 7,2(1) 12 (17,5) 24 36(3) 40,5(3)

Sistem nominal de tensiune (kV) 3,3(1) 3(1) 6,6(1) 6(1) 11 10 (15) 22 20 33(3) 35(3)

Seria II Tensiune max. ptr. echipamente (kV) 4,40(1) 13,2(2) 13,97(2) 14,52(1) 26,4(2) 36,5 -

Sistem nominal de tensiune (kV) 4,16(1) 12,47(2) 13,2(2) 13,8(1) 24,94(2) 34,5 -

Aceste sisteme sunt Án general cu trei conductoare, dacŸ nu se indicŸ altfel. Valorile de tensiune menÍionate sunt tensiuni Ántre faze. Valorile indicate Án paranteze vor fi considerate nerecomandate. Este recomandat ca aceste valori sŸ nu fie utilizate pentru sistemele ce urmeazŸ a fi construite Án viitor. Nota 1: Pentru orice ÍarŸ este recomandat ca raportul dintre douŸ tensiuni nominale adiacente sŸ nu fie mai mic decÊt 2. Nota 2: În sistemele normale din Seria I tensiunile maximŸ Ûi minimŸ nu vor diferi cu mai mult decÊt ±10% faÍŸ de tensiunea nominalŸ a sistemului. În sistemele normale din Seria II tensiunea maximŸ nu va diferi cu mai mult de +5%, iar cea minimŸ cu mai mult de -10% Án raport cu tensiunea nominalŸ a sistemului. (1) Aceste valori nu vor fi utilizate pentru sistemele de distribuÍie publicŸ. (2) Aceste sisteme sunt, Án general cu 4 conductoare. (3) Se are Án vedere unificarea acestor valori. Tab. A2: Tensiuni standardizate peste 1 kV, dar nu mai mari de 35 kV (CEI 60038, EdiÍia 6.2 2002-07).

2 Reguli Ûi norme statutare

A5

2.2 Reguli În cele mai multe ÍŸri, instalaÍiile electrice trebuie sŸ fie Án conformitate cu mai mult decÊt un set de norme elaborate de cŸtre AutoritŸÍile NaÍionale sau de cŸtre organisme private recunoscute. Este important de avut Án vedere toate aceste prevederi Ánainte de Ánceperea activitŸÍii de proiectare.

2.3 Standarde Acest Ghid are la bazŸ standardele CEI Án vigoare, Án mod special CEI 60364. CEI 60364 a fost elaborat de cŸtre un colectiv de experÍi din domeniul medical Ûi cel al ingineriei din Ántreaga lume, pe baza experienÍei ÁmpŸrtŸÛite la nivel internaÍional. În mod curent, principiile de siguranÍŸ ale CEI 60364 Ûi CEI 60479.1 reprezintŸ fundamentele pentru majoritatea standardelor din domeniu din Ántreaga lume (a se vedea tabelul de mai jos).

CEI 60038 CEI 60076-2 CEI 60076-3 CEI 60076-5 CEI 60076-10 CEI 60146 CEI 60255 CEI 60265-1 CEI 60269-1 CEI 60269-2 CEI 60282-1 CEI 60287-1-1 CEI 60364 CEI 60364-1 CEI 60364-4-41 CEI 60364-4-42 CEI 60364-4-43 CEI 60364-4-44 CEI 60364-5-51 CEI 60364-5-52 CEI 60364-5-53 CEI 60364-5-54 CEI 60364-5-55 CEI 60364-5-61 CEI 60364-7-701 CEI 60364-7-702 CEI 60364-7-703 CEI 60364-7-704 CEI 60364-7-705 CEI 60364-7-706 CEI 60364-7-707 CEI 60364-7-708 CEI 60364-7-709 CEI 60364-7-710 CEI 60364-7-711 CEI 60364-7-712 CEI 60364-7-713 CEI 60364-7-714 CEI 60364-7-715 CEI 60364-7-717 CEI 60364-7-740 CEI 60427 CEI 60439-1 CEI 60439-2 CEI 60439-3 CEI 60439-4 CEI 60439-5 CEI 60446 CEI 60479-1 CEI 60479-2 CEI 60479-3

Tensiuni standardizate Transformatoare de putere - CreÛterea temperaturii Transformatoare de putere - Nivele de izolare, ÁncercŸri dielectrice Ûi distanÍe de izolare Transformatoare de putere - Capacitatea de Íinere la scurtcircuit Transformatoare de putere - Determinarea nivelului de zgomot Convertoare cu semiconductoare - CondiÍii generale Ûi convertoare cu comutaÍie de la reÍea Relee electrice Întreruptoare de ÁnaltŸ tensiune - Întreruptoare de ÁnaltŸ tensiune pentru tensiuni peste 1 kV Ûi sub 52 kV SiguranÍe fuzibile de joasŸ tensiune - CondiÍii generale SiguranÍe fuzibile de joasŸ tensiune - CondiÍii suplimentare pentru siguranÍe fuzibile Án cazul utilizŸrii lor de cŸtre persoane neautorizate (siguranÍe fuzibile pentru ÁntrebuinÍŸri casnice sau similare) SiguranÍe fuzibile de joasŸ tensiune - SiguranÍe limitatoare de curent Cabluri electrice - Calculul curentului nominal - EcuaÍiile curentului nominal (coeficient de ÁncŸrcare 100%) Ûi calculul pierderilor - GeneralitŸÍi InstalaÍii electrice pentru clŸdiri InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - Principii fundamentale InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - SiguranÍa Án exploatare - ProtecÍia Ámpotriva Ûocului electric InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - SiguranÍa Án exploatare - ProtecÍia Ámpotriva efectelor termice InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - SiguranÍa Án exploatare - ProtecÍia Ámpotriva supracurenÍilor InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - SiguranÍa Án exploatare - ProtecÍia Ámpotriva perturbatiilor electromagnetice Ûi de tensiune InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - Alegerea Ûi instalarea echipamentelor electrice - Reguli generale InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - Alegerea Ûi instalarea echipamentelor electrice - Cablajul electric InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - Alegerea Ûi instalarea echipamentelor electrice - Aparate de comutaÍie Ûi comandŸ InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - Alegerea Ûi instalarea echipamentelor electrice - Sisteme de tratare a neutrului InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - Alegerea Ûi instalarea echipamentelor electrice - Alte echipamente InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - VerificŸri Ûi testŸri - Verificarea iniÍialŸ InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - BŸi sau duÛuri InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - Bazine de Ánot sau alte bazine InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - Saune InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - OrganizŸri de Ûantier InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - InstalaÍii electrice pentru agriculturŸ Ûi horticulturŸ InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - Zone cu restricÍii InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - CerinÍe de legare la pŸmÊnt Án instalaÍii cuprinzÊnd sisteme de date InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - InstalaÍii electrice pentru parcuri de rulote Ûi rulote InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - Zone marine Ûi aparate de zbor de agrement InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - InstalaÍii electrice Án mediul medical InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - ExpoziÍii, spectacole InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - Sisteme solare - fotovoltaice (PV) de alimentare cu energie InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - MobilŸ InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - Sisteme de iluminat exterior InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - InstalaÍii de iluminat de foarte joasŸ tensiune InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - UnitŸÍi mobile sau transportabile InstalaÍii electrice pentru clŸdiri - CondiÍii generale pentru instalaÍii electrice Án zone speciale - InstalaÍii electrice temporare pentru amenajŸri de tÊrguri, parcuri de distracÍii, circuri Întreruptoare de curent alternativ de ÁnaltŸ tensiune (circuit-breaker) Ansambluri de aparataj de comutaÍie Ûi comandŸ de joasŸ tensiune. Ansambluri prefabricate - Testate de tip, total sau parÍial Ansambluri de aparataj de joasŸ tensiune. CondiÍii speciale pentru sistemele de bare capsulate Ansambluri de aparataj de joasŸ tensiune. CondiÍii speciale pentru ansambluri prefabricate de aparataj de joasŸ tensiune care urmeazŸ a fi instalate Án locuri Án care persoane neautorizate au acces spre a le utiliza - Tablouri de distribuÍie Ansambluri de aparataj de joasŸ tensiune. CerinÍe speciale pentru ansambluri de aparataj de joasŸ tensiune utilizate pentru organizŸri de Ûantier Ansambluri de aparataj de joasŸ tensiune. CondiÍii speciale pentru ansambluri prefabricate de aparataj de joasŸ tensiune care urmeazŸ a fi instalate Án exterior, Án locuri publice - Dulapuri de distribuÍie (cable distribution cabinets) Principii de siguranÍŸ ale interfeÍei om-maÛinŸ, marcare Ûi identificare - Identificarea conductoarelor prin culori sau numeric Efectele curentului electric asupra organismelor vii - Aspecte generale Efectele curentului electric asupra organismelor vii - Aspecte particulare Efectele curentului electric asupra organismelor vii - Efectele trecerii curentului electric prin organismele vii (Continuare pe pagina urmŸtoare)

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

A6

CEI 60529 CEI 60644 CEI 60664 CEI 60715 CEI 60724 CEI 60755 CEI 60787 CEI 60831 CEI 60947-1 CEI 60947-2 CEI 60947-3 CEI 60947-4-1 CEI 60947-6-1 CEI 61000 CEI 61140 CEI 61557-1 CEI 61557-8 CEI 61557-9 CEI 61558-2-6 CEI 62271-1 CEI 62271-100 CEI 62271-102 CEI 62271-105 CEI 62271-200 CEI 62271-202

2 Reguli Ûi norme statutare

Gradele de protecÍie conferite de carcase (codul IP) SpecificaÍii pentru siguranÍele fuzibile de ÁnaltŸ tensiune destinate aplicaÍiilor de tip motor Coordonarea izolaÍiei pentru echipamente Án sistemele de joasŸ tensiune Dimensiuni ale aparatelor de control Ûi comutaÍie. Montare standardizatŸ pe ÛinŸ a aparatelor de control Ûi comutaÍie Án instalaÍii Limitele de temperaturŸ la scurtcircuit pentru cabluri avÊnd tensiuni nominale de 1 kV (Um = 1,2 kV) Ûi 3 kV (Um = 3,6 kV) CondiÍii generale pentru dispozitivele de protecÍie contra curentului rezidual Ghid pentru alegerea siguranÍelor fuzibile de ÁnaltŸ tensiune pentru protecÍia transformatoarelor Condensatoare autoregeneratoare pentru instalaÍiile de curent alternativ avÊnd tensiuni de pÊnŸ la 1000 V inclusiv - CondiÍii generale PerformanÍe, teste, calibre - CondiÍii de siguranÍŸ - Ghid de instalare Ûi utilizare Aparate de comutaÍie Ûi control de joasŸ tensiune - CondiÍii generale Aparate de comutaÍie Ûi control de joasŸ tensiune - Întreruptoare automate Aparate de comutaÍie Ûi control de joasŸ tensiune - Întreruptoare, separatoare, separatoare de sarcinŸ Ûi Ántreruptoare cu siguranÍe fuzibile Aparate de comutaÍie Ûi control de joasŸ tensiune - Contactoare Ûi startere de motoare - Contactoare electromecanice Ûi startere de motor Aparate de comutaÍie Ûi control de joasŸ tensiune - Echipamente multifuncÍionale - Aparate pentru comutare automatŸ (ATS) Compatibilitatea electromagneticŸ (EMC) ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice - Aspecte comune pentru echipamente Ûi instalaÍii SiguranÍa Án sistemele de distribuÍie de joasŸ tensiune pÊnŸ la 1000 V c.a. Ûi 1500 V c.c. - Echipamente pentru testarea, mŸsurarea Ûi monitorizarea mŸsurilor de protecÍie - CondiÍii generale SiguranÍa Án sistemele de distribuÍie de joasŸ tensiune pÊnŸ la 1000 V c.a. Ûi 1500 V c.c. - Echipamente pentru testarea, mŸsurarea Ûi monitorizarea mŸsurilor de protecÍie SiguranÍa Án sistemele de distribuÍie de joasŸ tensiune pÊnŸ la 1000 V c.a. Ûi 1500 V c.c. - Echipamente pentru localizarea defectelor de izolaÍie Án reÍelele IT SiguranÍa tranformatoarelor de putere, surselor de alimentare Ûi similar - CondiÍii speciale de siguranÍŸ pentru transformatoarele de izolaÍie pentru uz general SpecificaÍii comune pentru standardele aparatelor de comutaÍie Ûi comandŸ de ÁnaltŸ tensiune Aparate de comutatie Ûi control de ÁnaltŸ tensiune - Întreruptoare de curent alternativ de ÁnaltŸ tensiune Aparate de comutatie Ûi control de ÁnaltŸ tensiune - Separatoare de sarcinŸ Ûi separatoare de punere la pŸmÊnt Aparate de comutatie Ûi control de ÁnaltŸ tensiune - Separatoare cu fuzibile Aparate de comutatie Ûi control de ÁnaltŸ tensiune - Aparataj de comutaÍie Ûi de comandŸ Án carcasŸ metalicŸ pentru tensiuni de peste 1 kV pÊnŸ la 52 kV inclusiv Posturi de transformare de medie tensiune/joasŸ tensiune prefabricate (SfÊrÛit)

2.4 Calitatea Ûi siguranÍa Án funcÍionare a unei instalaÍii electrice Calitatea Ûi siguranÍa Án funcÍionare a unei instalaÍii electrice poate fi asiguratŸ doar Án condiÍiile Án care: n este asiguratŸ conformitatea instalaÍiei electrice cu standardele Ûi normele Án vigoare, printr-o verificare iniÍialŸ; n echipamentele electrice sunt Án conformitate cu standardele; n se realizeazŸ verificŸri periodice ale instalaÍiei electrice.

2.5 Verificarea iniÍialŸ a unei instalaÍii electrice Înaintea conectŸrii unei instalaÍii electrice noi la reÍeaua de alimentare trebuie realizate teste preliminare Ûi inspecÍii vizuale de cŸtre furnizorul de energie electricŸ sau de cŸtre agenÍii sŸi autorizaÍi. Aceste teste se fac Án conformitate cu reglementŸrile locale (guvernamentale Ûi/sau instituÍionale) care pot diferi Án mare mŸsurŸ de la o ÍarŸ la alta. TotuÛi, principiile tuturor acestor reglementŸri sunt comune Ûi se bazeazŸ pe Ándeplinirea riguroasŸ a condiÍiilor de siguranÍŸ Án proiectarea Ûi realizarea instalaÍiilor electrice. CEI 60364-6-61 Ûi celelalte standarde asociate incluse Án acest ghid se bazeazŸ pe consensul internaÍional legat de aceste teste care trebuie sŸ acopere toate mŸsurile de siguranÍŸ Ûi modul de funcÍionare impus, Án mod normal, de clŸdirile rezidenÍiale, social-culturale, administrative Ûi (Án mare parte) cele industriale. Multe ramuri industriale au, totuÛi, reglementŸri particulare, proprii, legate de un produs particular (petrol, cŸrbune, gaz natural, etc.). Aceste reglementŸri particulare nu sunt incluse Án acest ghid. Testele electrice preliminare Ûi inspecÍiile vizuale ale instalaÍiilor electrice din clŸdiri includ, Án mod normal, urmŸtoarele: n verificarea rezistenÍei de izolaÍiei ale tuturor cablurilor Ûi conductoarelor din instalaÍia permanentŸ, Ántre faze Ûi Ántre faze Ûi pŸmÊnt; n verificarea continuitŸÍii circuitelor de protecÍie, a conductivitŸÍii electrice a conductoarelor, a legŸturilor echipotenÍiale; n verificarea rezistenÍei de dispersie a prizei de pŸmÊnt; n verificarea funcÍionŸrii corecte a interblocajelor (dacŸ existŸ);

2 Reguli Ûi norme statutare

n verificarea numŸrului recomandat de prize pe un circuit; n verificarea secÍiunii tuturor conductoarelor cunoscÊndu-se valorile curenÍilor de scurtcircuit Ûi ÍinÊnd cont de dispozitivele de protecÍie asociate, materialele Ûi modul de pozare (Án aer, Án tub, etc.); n verificarea modului de legare la pŸmÊnt a tuturor pŸrÍilor metalice expuse; n verificarea distanÍelor de izolare Án bŸi, etc. Aceste teste Ûi verificŸri sunt de bazŸ (dar nu exhaustive) pentru majoritatea instalaÍiilor electrice, Án timp ce numeroase alte teste Ûi reguli sunt incluse Án regulamentele ce se referŸ la cazurile particulare, de exemplu: sistemele de tratare a neutrului TN-, TT-, sau IT, instalaÍii avÊnd clasa 2 de izolaÍie, circuitele de siguranÍŸ cu tensiune foarte joasŸ, zonele speciale, etc. Scopul acestui ghid este sŸ atragŸ atenÍia asupra unor caracteristici principale ale diferitelor tipuri de instalaÍii Ûi sŸ indice regulile esenÍiale care trebuie respectate Án scopul obÍinerii unui nivel satisfŸcŸtor de calitate, ceea ce ÁnseamnŸ siguranÍa Ûi continuitatea Án funcÍionare. Metodele recomandate Án acest ghid, modificate, dacŸ este necesar pentru a corespunde oricŸror cerinÍe impuse de cŸtre autoritatea localŸ furnizoare de energie electricŸ urmŸresc satisfacerea tuturor verificŸrilor Ûi inspecÍiilor preliminare.

2.6 Verificarea Ûi testarea periodicŸ a unei instalaÍii În multe ÍŸri instalaÍiile aferente tuturor clŸdirilor industriale, socio-administrative Ûi comerciale, ÁmpreunŸ cu cele publice trebuie verificate periodic de cŸtre agenÍi autorizaÍi. Tabelul A3 aratŸ frecvenÍa recomandatŸ a verificŸrilor, Án conformitate cu tipul de instalaÍie Án cauzŸ.

Tip de instalaÍie InstalaÍii care necesitŸ protecÍia angajaÍilor

InstalaÍii Án clŸdiri publice unde este necesarŸ protecÍia Ámpotriva incendiilor sau a riscului de panicŸ InstalaÍii Án clŸdiri rezidenÍiale

FrecvenÍa verificŸrilor n zone Án care existŸ risc de degradare, anual de incendiu sau de explozie n instalaÍii provizorii sau organizŸri de Ûantier n zone Án care existŸ instalaÍii de MT n zone restricÍionate unde se foloseÛte echipament mobil alte cazuri la fiecare 3 ani Án funcÍie de tipul Ûi de capacitatea de la 1 la 3 ani clŸdirii

Án conformitate cu reglementŸrile locale

Tab. A3: FrecvenÍa recomandatŸ a verificŸrilor pentru o instalaÍie electricŸ.

Conformitatea echipamentelor cu standardele asociate Án vigoare poate fi certificatŸ Án mai multe moduri

2.7 Conformitatea cu standardele Ûi specificaÍiile tehnice a echipamentelor utilizate Ántr-o instalaÍie electricŸ Certificarea conformitŸÍii Conformitatea unui echipament cu standardele asociate poate fi certificatŸ astfel: n printr-un marcaj de conformitate oficial acordat de cŸtre organismul de certificare implicat; n printr-un certificat de conformitate eliberat de un organism de certificare, sau n printr-o declaraÍie de conformitate a producŸtorului. Primele douŸ modalitŸÍi nu pot fi aplicate pentru echipamentele de medie tensiune.

DeclaraÍia de conformitate În cazul Án care echipamentele Án cauzŸ vor fi utilizate de cŸtre personal autorizat sau instruit, declaraÍia de conformitate a producŸtorului (care este inclusŸ Án documentaÍia tehnicŸ) este, de obicei recunoscutŸ ca un atestat valid. Acolo unde, ÁnsŸ, competenÍa producŸtorului este pusŸ la ÁndoialŸ, va fi elaborat un certificat de conformitate pentru a susÍine declaraÍia producŸtorului.

A7

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

A8

2 Reguli Ûi norme statutare

Note: Marcajul è Directivele Europene cer producŸtorilor sau reprezentanÍelor autorizate sŸ ataÛeze marcajul è pe produse, pe rŸspunderea lor. Aceasta ÁnseamnŸ cŸ: n produsele Ándeplinesc condiÍiile legale; n se presupune cŸ pot fi comercializate Án Europa. Marcajul è nu reprezintŸ nici o garanÍie a originii Ûi nici o marcŸ de conformitate.

Marca de conformitate Marca de conformitate se ataÛeazŸ aparatelor Ûi echipamentelor utilizate, Án general de persoane neautorizate Ûi neinstruite (ex.: Án cazul aparatelor pentru uz casnic). Marca de conformitate este eliberatŸ de un organism de certificare dacŸ echipamentul ÁndeplineÛte condiÍiile unui standard aplicabil Ûi dupŸ verificarea sistemului de management de calitate al producŸtorului.

Certificatul de calitate Standardele definesc cÊteva metode pentru asigurarea calitŸÍii care corespund mai curÊnd cÊtorva situaÍii, decÊt diferitelor nivele de calitate.

GaranÍia Un laborator de testare a unor mostre nu poate certifica conformitatea unui Ántreg lot de fabricaÍie: aceste teste se numesc teste de tip. În cazul anumitor teste care sŸ ateste conformitatea cu standardele, mostrelele sunt distruse (ex.: cazul fuzibilelor). Doar producŸtorul poate certifica faptul cŸ produsele au, de fapt, caracteristicile specificate. Certificatul de asigurare a calitŸÍii are ca scop sŸ completeze declaraÍia iniÍialŸ sau certificatul de conformitate. Ca o dovadŸ a faptului cŸ toate mŸsurile necesare asigurŸrii calitŸÍii fabricaÍiei au fost luate, producŸtorul obÍine certificarea sistemului de control a calitŸÍii care monitorizeazŸ fabricaÍia produsului Án cauzŸ. Aceste certificate sunt elaborate de organisme specializate Án controlul calitŸÍii Ûi au la bazŸ standardul internaÍional ISO 9000. Aceste standarde definesc trei modele de bazŸ de control a asigurŸrii calitŸÍii corespunzÊnd mai curÊnd unor situaÍii diferite decÊt unor nivele diferite de calitate: n Modelul 3 defineÛte asigurarea calitŸÍii prin inspectarea Ûi verificarea produsului finit; n Modelul 2 include suplimentar inspectŸrii Ûi verificŸrii produsului finit, verificarea procesului de fabricaÍie. De exemplu, aceastŸ metodŸ se aplicŸ producŸtorilor de fuzibile ÁntrucÊt, Án acest caz, nu poate fi verificatŸ calitatea produsului fŸrŸ distrugerea sa; n Modelul 1 corespunde modelului 2, dar cu cerinÍa suplimentarŸ ca Ûi calitatea procesului de proiectare sŸ fie riguros urmŸritŸ; de exemplu, acolo unde nu se intenÍioneazŸ sŸ se fabrice Ûi sŸ se testeze prototipuri (cazul execuÍiei unui produs la cererea beneficiarului, Án conformitate cu cerinÍele acestuia).

2.8 CondiÍii de mediu Sistemele de management al mediului pot fi certificate de cŸtre un organism independent dacŸ acestea corespund cerinÍelor stipulate Án ISO 14001. Acest tip de certificare se referŸ, Án special, la locaÍiile industriale dar pot fi, de asemenea, acordate mediilor unde produsele sunt proiectate. Un “eco-design” este o abordare de dezvoltare durabilŸ cu obiective ca proiectarea produselor/serviciilor sŸ corespundŸ cÊt mai bine cerinÍelor clienÍilor, Án acelaÛi timp reducÊndu-li-se impactul asupra mediului Án timpul Ántregului lor ciclu de viaÍŸ. Metodologiile utilizate Án acest scop conduc la alegerea arhitecturii echipamentelor ÁmpreunŸ cu componentele Ûi materialele ÍinÊnd cont de influenÍa produsului asupra mediului pe parcursul Ántregii sale durate de viaÍŸ (ex.: producÍie, transport, distribuÍie, dupŸ perioada de utilizare, etc.). În Europa au fost publicate douŸ directive: n Directiva RoHS (Restriction of Hazardous Substances, restricÍii ale substanÍelor periculoase), care se aplicŸ ÁncepÊnd cu 01 iulie 2006 (intrarea Án vigoare a fost 13 februarie 2003, dar data de aplicare a fost 01 iulie 2006), are ca scop eliminarea a Ûase substanÍe periculoase: plumbul, mercurul, cadmiul, crom hexavalent, bifeniluri polybrominate (PBB) sau eteruri difenil polybrominate (PBDE).

2 Reguli Ûi norme statutare

n Directiva WEEE (Waste of Electrical and Electronic Equipment - deÛeuri ale echipamentelor electrice Ûi electronice), care se aplicŸ ÁncepÊnd cu august 2005 (intrarea Án vigoare a fost 13 februarie 2003, dar data de aplicare a fost 13 august 2005), are ca scop urmŸrirea deÛeurilor la scoaterea din uz a echipamentelor de uz casnic Ûi nu numai. În alte pŸrÍi ale lumii, noi iniÍialive legislative urmŸresc aceleaÛi obiective. ÎmpreunŸ cu acÍiunile producŸtorilor orientate Án favoarea fabricaÍiei unor produse “eco-design” contribuÍia Ántregii instalaÍii electrice la o dezvoltare durabilŸ poate fi semnificativ mŸritŸ prin modul de proiectare a instalaÍiei. Astfel, s-a arŸtat cŸ o concepÍie optimŸ a instalaÍiei electrice care Íine cont de condiÍiile de funcÍionare, de amplasare a posturilor de transformare MT/JT Ûi de sistemul de distribuÍie (tablouri electrice, bare capsulate, cabluri) poate conduce la o reducere substanÍialŸ a impactului asupra mediului (reducerea consumurilor de materii prime, de energie, etc.). A se vedea capitolul D Án legŸturŸ cu amplasarea postului de transformare Ûi a tabloului general de distribuÍie de joasŸ tensiune.

A9

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

A10

Examinarea cererilor de putere aparentŸ a diferitelor tipuri de sarcini: un pas preliminar necesar Án proiectarea unei instalaÍii de joasŸ tensiune.

Puterea nominalŸ a unui motor, exprimatŸ Án kW (Pn) este o mŸsurŸ a puterii sale mecanice echivalente la ieÛire. Puterea aparentŸ, exprimatŸ Án kVA, (Pa) furnizatŸ motorului este funcÍie de puterea nominalŸ a motorului, de randamentul Ûi de factorul de putere al motorului. Pn Pa = η cos ϕ

3 Tipuri de sarcini Caracteristici

Analiza valorii puterii aparente absorbite de fiecare receptor permite stabilirea: n cererii declarate de putere care determinŸ contractul de furnizare de energie electricŸ; n puterii nominale a transformatorului MT/JT, acolo unde este necesar (permiÍÊnd eventuale creÛteri de consum); n valorile curentului de sarcinŸ la nivelul fiecŸrui tablou de distribuÍie.

3.1 Motoare asincrone Curent absorbit Curentul nominal Ia al unui motor se calculeazŸ cu urmŸtoarele formule: n motor trifazat: Ia = Pn x 1.000/(√3 x U x η x cos ϕ) n motor monofazat: Ia = Pn x 1.000/(U x η x cos ϕ), unde: Ia: curentul nominal al motorului (A) Pn: puterea nominalŸ a motorului (kW) U: tensiunea de linie, Án cazul motorului trifazat, respectiv tensiunea la borne, Án cazul motorului monofazat (V). Un motor monofazat poate fi conectat Ántre o fazŸ Ûi nul sau Ántre douŸ faze η: randamentul motorului, exprimat ca kW ieÛire/kW intrare cos ϕ: factorul de putere al motorului, exprimat ca: kW intrare/kVA intrare Curentul la conectare Ûi reglajul protecÍiilor n Valoarea de vÊrf a curentului la conectare al unui motor poate fi foarte mare: valorile tipice sunt Ántre 12 la15 ori curentul efectiv al valorii nominale Inm. Uneori aceastŸ valoare poate ajunge la de 25 de ori Inm. n Întreruptoarele automate Merlin Gerin, contactoarele Telemecanique Ûi releele termice sunt proiectate astfel ÁncÊt sŸ suporte porniri de motoare avÊnd curenÍi de pornire de valori foarte mari (curenÍi de pornire de vÊrf de pÊnŸ la 19 ori Inm). n DeclanÛŸrile intempestive ale protecÍiilor la supracurenÍi Án cazul pornirii motoarelor semnificŸ existenÍa unor curenÍi la pornire mai mari decÊt limitele normale. Ca urmare, anumite aparate de comutaÍie pot fi intens solicitate, prin urmare durata lor de viaÍŸ se va reduce sau chiar se pot distruge. Pentru a evita aceste lucruri se poate avea Án vedere o supradimensionare a aparatelor de comutaÍie. n Aparatele de comutaÍie Merlin Gerin Ûi Telemecanique sunt proiectate pentru a asigura protecÍia starterelor de motoare Ámpotriva curenÍilor de scurtcircuit. În funcÍie de riscul de defect, existŸ tabele care aratŸ combinaÍia de Ántreruptor automat, releu termic Ûi contactor care trebuie utilizatŸ Án funcÍie de puterea motorului, pentru a obÍine coordonare tip 1 sau 2 (vezi capitolul N).

Curentul de pornire al motorului DeÛi pe piaÍa pot fi gŸsite motoare cu randament ridicat, curenÍii de pornire ai motoarelor performante au valori la fel de mari ca cei ai motoarelor standard. Prin utilizarea pornirilor stea-triunghi, a soft-starterelor sau a variatoarelor de turaÍie se pot reduce semnificativ valorile acestor curenÍi de pornire (exemplu: 4 Ia Án loc de 7,5 Ia).

Compensarea puterii reactive furnizate motoarelor asincrone Este, Án general, avantajos din motive tehnice Ûi financiare sŸ se reducŸ curentul furnizat motoarelor. Aceasta poate fi realizatŸ utilizÊnd condensatoare, fŸrŸ consecinÍe asupra puterii mecanice a motoarelor. Aplicarea acestui principiu Án funcÍionarea motoarelor asincrone este cunoscutŸ, Án general Án termeni de “compensarea energiei reactive“ sau “corecÍia factorului de putere“. AÛa cum se prezintŸ Án capitolul L, puterea aparentŸ exprimatŸ Án kVA care se furnizeazŸ motorului asincron poate fi semnificativ redusŸ prin utilizarea unor condensatoare conectate Án paralel. Reducerea puterii aparente (kVA) furnizate ÁnseamnŸ, Án mod corespunzŸtor Ûi reducerea curentului de lucru (atÊt timp cÊt tensiunea de alimentare rŸmane aceeaÛi). Compensarea puterii reactive este, Án mod special, recomandatŸ pentru motoarele care funcÍioneazŸ la putere redusŸ perioade lungi de timp. Cum s-a menÍionat mai sus,

deci o reducere a puterii aparente

la intrare va conduce la creÛterea (ÁmbunŸtŸÍirea) valorii cos ϕ.

3 Tipuri de sarcini Caracteristici

Curentul furnizat motorului dupŸ corecÍia factorului de putere, I'a, este dat de:

cos ϕ I'a = Ia cos ϕ' unde cos ϕ este factorul de putere Ánainte de compensare, iar cos ϕ’ este factorul de putere dupŸ compensare, Ia fiind curentul iniÍial, Ánainte de compensare. De menÍionat faptul cŸ variatoarele de vitezŸ realizeazŸ Ûi compensarea energiei reactive. Tabelul A4 de mai jos indicŸ, Án funcÍie de puterea motorului, curenÍii standard nominali ai motorului, la diferite valori ale tensiunii de alimentare.

kW

CP

230 V

0,18 0,25 0,37 0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3,0 3,7 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45 55 75 90 110 132 150 160 185 200 220 250 280 300

1/2 3/4 1 1-1/2 2 3 7-1/2 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 200 250 300 350 400 -

A 1,0 1,5 1,9 2,6 3,3 4,7 6,3 8,5 11,3 15 20 27 38,0 51 61 72 96 115 140 169 230 278 340 400 487 609 748 -

380 415 V A 1,3 1,8 2,3 3,3 4,3 6,1 9,7 14,0 18,0 27,0 34,0 44 51 66 83 103 128 165 208 240 320 403 482 560 636 -

400 V A 0,6 0,85 1,1 1,5 1,9 2,7 3,6 4,9 6,5 8,5 11,5 15,5 22,0 29 35 41 55 66 80 97 132 160 195 230 280 350 430 -

440 480 V A 1,1 1,6 2,1 3,0 3,4 4,8 7,6 11,0 14,0 21,0 27,0 34 40 52 65 77 96 124 156 180 240 302 361 414 474 -

500 V

690 V

A 0,48 0,68 0,88 1,2 1,5 2,2 2,9 3,9 5,2 6,8 9,2 12,4 17,6 23 28 33 44 53 64 78 106 128 156 184 224 280 344 -

A 0,35 0,49 0,64 0,87 1,1 1,6 2,1 2,8 3,8 4,9 6,7 8,9 12,8 17 21 24 32 39 47 57 77 93 113 134 162 203 250 -

Tab. A4: Puteri Ûi curenÍi nominali pentru motoare asincrone (continuare pe pagina urmŸtoare).

A11

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

A12

3 Tipuri de sarcini Caracteristici

kW

CP

230 V

315 335 355 375 400 425 450 475 500 530 560 600 630 670 710 750 800 850 900 950 1000

540 500 -

A 940 1061 1200 1478 1652 1844 2070 2340 2640 2910

380 415 V A 786 -

400 V A 540 610 690 850 950 1060 1190 1346 1518 1673

440 480 V A 515 590 -

500 V

690 V

A 432 488 552 680 760 848 952 1076 1214 1339

A 313 354 400 493 551 615 690 780 880 970

Tab. A4: Puteri Ûi curenÍi nominali pentru motoare asincrone (sfÊrÛit).

3.2 Sarcini de tip rezistiv: sisteme de ÁncŸlzire Ûi lŸmpi cu incandescenÍŸ (convenÍionale sau cu halogen) Curentul absorbit de sarcini tip aparate de ÁncŸlzire sau lŸmpi cu incandescenÍŸ se calculeazŸ rapid Án funcÍie de puterea nominalŸ datŸ de producŸtor (cos ϕ = 1) (vezi Tab. A5).

Putere nominalŸ (kW) 0,1 0,2 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 7 8 9 10

Curent nominal (A) monofazat monofazat 127 V 230 V 0,79 0,43 1,58 0,87 3,94 2,17 7,9 4,35 11,8 6,52 15,8 8,70 19,7 10,9 23,6 13 27,6 15,2 31,5 17,4 35,4 19,6 39,4 21,7 47,2 26,1 55,1 30,4 63 34,8 71 39,1 79 43,5

trifazat 230 V 0,25 0,50 1,26 2,51 3,77 5,02 6,28 7,53 8,72 10 11,3 12,6 15,1 17,6 20,1 22,6 25,1

trifazat 400 V 0,14 0,29 0,72 1,44 2,17 2,89 3,61 4,33 5,05 5,77 6,5 7,22 8,66 10,1 11,5 13 14,4

Tab. A5: Curentul nominal al sistemelor de ÁncŸlzire rezistive Ûi al lŸmpilor cu incandescenÍŸ (convenÍionale sau cu halogen).

3 Tipuri de sarcini Caracteristici A13

Curentul nominal se calculeazŸ cu relaÍiile: n pentru un sistem trifazat: n pentru un sistem monofazat: unde U este tensiunea de alimentare la bornele echipamentului. Pentru lŸmpile cu incandescenÍŸ, utilizarea halogenului creazŸ o sursŸ de luminŸ mult mai concentratŸ. Fluxul luminos este superior iar durata de viaÍŸ a lŸmpii se dubleazŸ. NotŸ: La conectare, filamentul rece creazŸ un vÊrf de curent de valoare foarte mare dar de duratŸ foarte micŸ.

LŸmpi fluorescente Ûi echipamentul aferent Puterea Pn (W) indicatŸ pe lampa fluorescentŸ nu include Ûi puterea disipatŸ Án balast. Curentul absorbit este dat de: Ia =

Pbalast + Pn U cos ϕ

unde U este tensiunea de alimentare la bornele echipamentului. DacŸ nu este indicatŸ valoarea pierderilor Án balast, aceasta se va considera 25% din Pn.

LŸmpi fluorescente tubulare standard AvÊnd (dacŸ nu este indicat altfel): n cos ϕ = 0,6 fŸrŸ condensator pentru compensarea(2) factorului de putere (FP); n cos ϕ = 0,86 cu compensarea(2) factorului de putere (FP) (unul sau douŸ tuburi); n cos ϕ = 0,96 pentru balast electronic. DacŸ nu sunt indicate pierderi de putere pentru balast, o valoare de 25% din Pn poate fi luatŸ Án considerare. Tabelul A6 indicŸ aceste valori pentru diferite tipuri de balast.

Aranjamentul lŸmpilor, starterelor Ûi balastului

Putere lampŸ (W)(3)

Un singur tub

18 36 58 2 x 18 2 x 36 2 x 58

DouŸ tuburi

Curent (A) la 230 V Balast electromagnetic FŸrŸ condens. pentru compensare 0,20 0,33 0,50

Cu condens. pentru compensare 0,14 0,23 0,36 0,28 0,46 0,72

Lung. Balast tub electronic (cm)

0,10 0,18 0,28 0,18 0,35 0,52

60 120 150 60 120 150

(3) Puterea Án W indicatŸ pe lampŸ. Tab. A6: Curentul nominal Ûi puterea consumatŸ de cŸtre lŸmpile fluorescente uzuale (la 230 V, 50 Hz).

LŸmpi fluorescente compacte LŸmpile fluorescente compacte au aceleaÛi caracteristici Án ce priveÛte durata de viaÍŸ Ûi economia de energie ca Ûi lŸmpile fluorescente clasice. Ele sunt utilizate Án locurile publice permanent iluminate (ex.: holuri, baruri, coridoare de trecere) Ûi pot fi montate Án locuri altfel iluminate cu lŸmpi cu incandescenÍŸ (vezi Tab. A7 de pe pagina urmŸtoare).

(1) Ia exprimat Án A, U exprimat Án V, Pn exprimat Án W. DacŸ Pn este exprimat Án kW, atunci relaÍia se ÁnmulÍeÛte cu 1.000. (2) “CorecÍia factorului de putere” se referŸ adesea la “compensare” Án terminologia lŸmpilor de iluminat cu descŸrcare. Cos ϕ este aproximativ 0,95 (valorile “zero” ale tensiunii Ûi curentului sunt aproape fazate), dar factorul de putere este 0,5 datoritŸ formei Án impulsuri a curentului, al cŸrui vÊrf apare „tÊrziu”, la fiecare jumŸtate de perioadŸ.

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

3 Tipuri de sarcini Caracteristici

A14

Tip lampŸ Cu balast separat Cu balast incorporat

Putere lampŸ (W) 10 18 26 8 11 16 21

Curent la 230 V (A) 0,080 0,110 0,150 0,075 0,095 0,125 0,170

Tab. A7: Curentul absorbit Ûi puterea consumatŸ de cŸtre lampile fluorescente compacte (la 230 V, 50 Hz).

Puterea Án W indicatŸ pe tubul unei lŸmpi cu descŸrcŸri nu include Ûi puterea disipatŸ Án balast.

Tip Putere lampŸ (W) cerutŸ (W) la 230 V 400 V

LŸmpi cu descŸrcŸri Tabelul A8 indicŸ curentul nominal al unei lŸmpi echipate cu aparatajul auxiliar. FuncÍionarea acestor lŸmpi depinde de descŸrcarea electricŸ luminiscentŸ care are loc Ántr-un gaz sau vaporii unui compus metalic, Ánchis ermetic Ántr-o incintŸ transparentŸ, la o presiune prestabilitŸ. Aceste lŸmpi au un timp de pornire lung Án timpul cŸruia curentul Ia este mai mare decÊt curentul nominal In. Puterea Ûi curentul sunt date pentru diferite tipuri de lŸmpi (valorile medii tipice pot varia uÛor de la un producŸtor la altul).

Curent In (A) Pornire FP FP Ia/In necomp. comp. 230 V 400 V 230 V 400 V

PerioadŸ (min.)

EficienÍŸ luminoasŸ (lm/W)

LŸmpi cu descŸrcŸri Án vapori de sodiu de ÁnaltŸ presiune 50 60 0,76 0,3 1,4 la 1,6 4 la 6 80 la 120 70 80 1 0,45 100 115 1,2 0,65 150 168 1,8 0,85 250 274 3 1,4 400 431 4,4 2,2 1000 1055 10,45 4,9 LŸmpi cu descŸrcŸri Án vapori de sodiu de joasŸ presiune 26 34,5 0,45 0,17 1,1 la 1.3 7 la 15 100 la 200 36 46,5 0,22 66 80,5 0,39 91 105,5 0,49 131 154 0,69 LŸmpi cu descŸrcari Án vapori de mercur + halogeni metalici 70 80,5 1 0,40 1,7 3 la 5 70 la 90 150 172 1,80 0,88 250 276 2,10 1,35 400 425 3,40 2,15 1000 1046 8,25 5,30 2000 2092 2052 16,50 8,60 10,50 6 LŸmpi cu descŸrcŸri Án vapori de mercur cu substanÍŸ fluorescentŸ (fluorescent bulb) 50 57 0,6 0,30 1,7 la 2 3 la 6 40 la 60 80 90 0,8 0,45 125 141 1,15 0,70 250 268 2,15 1,35 400 421 3,25 2,15 700 731 5,4 3,85 1000 1046 8,25 5,30 2000 2140 2080 15 11 6,1

DuratŸ medie de viaÍŸ (h)

Utilizare

9000

n iluminat holuri mari n iluminat exterior n iluminat public

8000 la 12000

n iluminat autostrŸzi n iluminat de siguranÍŸ n platforme, depozite

6000 6000 6000 6000 6000 2000

n iluminat suprafeÍe foarte mari cu ajutorul proiectoarelor (ex.: stadioane, etc.)

8000 la 12000

n ateliere cu plafoane foarte Ánalte (ex.: holuri, hangare, etc.) n iluminat exterior n iluminat de intensitate redusŸ(1)

(1) Înlocuite cu lŸmpi cu vapori de sodiu. NotŸ: Aceste lŸmpi sunt sensibile la cŸderile de tensiune. Ele se sting dacŸ tensiunea de alimentare scade sub 50% din valoarea nominalŸ Ûi nu se mai reaprind Ánainte de rŸcire (aprox. 4 minute). NotŸ: LŸmpile cu vapori de sodiu de joasŸ presiune au o eficienÍŸ luminoasŸ superioarŸ altor tipuri de lŸmpi. TotuÛi, utilizarea acestui tip de lampŸ este restricÍionatŸ ÁntrucÊt datoritŸ culorii luminii emise, galben-oranj, factorul de redare a culorii este scŸzut. Tab. A8: Curentul absorbit de diferite tipuri de lŸmpi cu descŸrcŸri.

4 Puterea cerutŸ de o instalaÍie electricŸ

Pentru a proiecta o instalaÍie electricŸ, trebuie stabilitŸ sarcina maximŸ, realŸ, posibilŸ, care va fi solicitatŸ sistemului de alimentare. A proiecta o instalaÍie electricŸ doar pe baza sumei aritmetice a tuturor sarcinilor existente este absolut neeconomic Ûi dovedeÛte o insuficientŸ practicŸ inginereascŸ. Scopul acestui capitol este de a arŸta modul Án care pot fi stabiliÍi coeficientul de simultaneitate (funcÍionarea nesimultanŸ a sarcinilor) Ûi coeficientul de utilizare (de ex. un motor nu funcÍioneazŸ, de obicei, la Ántreaga sa capacitate de ÁncŸrcare) al tuturor receptorilor existenÍi. Valorile recomandate se bazeazŸ pe experienÍŸ Ûi pe ÁnregistrŸri ale consumurilor unor instalaÍii existente. Suplimentar faÍŸ de datele de proiectare aferente fiecŸrui circuit, rezultatele vor furniza o valoare globalŸ pentru Ántreaga instalaÍie, pentru care se va solicita alimentarea cu energie electricŸ (din reÍeaua de distribuÍie, transformator MT/JT sau grup electrogen).

Puterea instalatŸ este suma puterilor nominale ale tuturor receptorilor din instalaÍie. În practicŸ, aceasta nu reprezintŸ totusi, puterea necesarŸ a fi furnizatŸ.

Puterea aparentŸ instalatŸ se presupune a fi suma aritmeticŸ a puterilor aparente a sarcinilor. Puterea maximŸ estimatŸ, Án kVA, necesarŸ a fi furnizatŸ nu este egalŸ, totuÛi cu puterea totalŸ instalatŸ, Án kVA.

4.1 Puterea instalatŸ (kW) Marcajul majoritŸÍii echipamentelor si aparatelor electrice indicŸ puterea lor nominalŸ (Pn). Puterea instalatŸ este suma puterilor nominale ale sarcinilor din instalaÍie. În practicŸ, aceasta nu reprezintŸ totuÛi, puterea necesarŸ a fi furnizatŸ. Acesta este cazul motoarelor electrice Án care puterea nominalŸ se referŸ la puterea livratŸ la arborele maÛinii. Puterea consumatŸ de motor este, evident mai mare. LŸmpile fluorescente Ûi cu descŸrcŸri Án vapori de gaze, asociate cu balasturi reprezintŸ alte cazuri Án care puterea nominalŸ indicatŸ pe lampŸ este mai micŸ decÊt puterea consumatŸ de lampŸ ÁmpreunŸ cu balastul aferent. Metodele de stabilire a puterilor consumate de motoare Ûi corpuri de iluminat au fost prezentate Án secÍiunea 3 a acestui capitol. Cererea de putere (kW) este necesarŸ pentru alegerea puterii nominale a grupului electrogen sau a bateriilor. Pentru o sursŸ de putere provenitŸ de la reÍeaua publicŸ de joasŸ tensiune sau printr-un transformator MT/JT, se vorbeÛte despre puterea aparentŸ, Án kVA.

4.2 Puterea aparentŸ instalatŸ (kVA) Puterea aparentŸ instalatŸ se presupune a fi suma aritmeticŸ a puterilor aparente a sarcinilor. Puterea maximŸ estimatŸ, Án kVA, necesarŸ a fi furnizatŸ nu este egalŸ, totuÛi cu puterea totalŸ instalatŸ, Án kVA. Puterea aparentŸ a unei sarcini (care poate fi un singur aparat) se obÍine din puterea sa nominalŸ corectatŸ, dacŸ este necesar, aÛa cum s-a menÍionat Án cazul motoarelor, etc.), prin aplicarea urmŸtorilor coeficienÍi: η = randament = kW ieÛire/kW intrare cos ϕ = factor de putere = kW/kVA Puterea aparentŸ kVA cerutŸ de sarcinŸ va fi: Pa = Pn/(η x cos ϕ) Pornind de la aceastŸ valoare, curentul nominal Ia (A)(1) absorbit de sarcinŸ va fi: n pentru o sarcinŸ monofazatŸ conectatŸ Ántre fazŸ Ûi neutru n pentru o sarcinŸ trifazatŸ echilibratŸ, unde: V = tensiunea de fazŸ Ántre fazŸ Ûi neutru (V) U = tensiunea dintre faze (V) Se menÍioneazŸ totuÛi cŸ, teoretic, totalul puterii aparente, kVA nu este suma aritmeticŸ a puterilor individuale calculate, kVA (dacŸ nu toate sarcinile au acelaÛi factor de putere). Este o practicŸ comunŸ de a face o simplŸ sumŸ aritmeticŸ; rezultatul va da o valoare Án kVA care este superioarŸ valorii reale, reprezentÊnd o “marjŸ de proiectare“. CÊnd nu se cunosc, parÍial sau total caracteristicile sarcinilor, valorile indicate Án Tab. A9 pot fi utilizate pentru a da o valoare estimatŸ aproximativŸ a puterii aparente cerute, VA (sarcinile individuale sunt, Án general, prea mici pentru a fi exprimate Án kVA sau kW). EstimŸrile sarcinilor de iluminat se fac pe baza unitŸÍii de suprafaÍŸ de 500 m2.

(1) Pentru o mai bunŸ precizie trebuie sŸ se ÍinŸ seama de coeficientul de maximŸ utilizare, aÛa cum va fi explicat pe pagina urmŸtoare, Án 4.3.

A15

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

A16

4 Puterea cerutŸ de o instalaÍie electricŸ

LŸmpi fluorescente (corectate la cos ϕ = 0,86) Tip de aplicaÍie Putere aparentŸ estimatŸ (VA/m2) pentru o lampŸ fluorescentŸ cu reflector industrial(1) Drumuri Ûi autostrŸzi, suprafeÍe de 7 depozitare, lucrŸri intermitente CondiÍii de lucru speciale: fabricarea 14 Ûi asamblarea pieselor foarte grele Activitate de zi cu zi: birouri 24 Ateliere de asamblare de 41 ÁnaltŸ precizie Circuite de putere Tip de aplicaÍie Putere estimatŸ (VA/m2) Aer comprimat pentru staÍii de pompare 3 la 6 Ventilarea spaÍiilor 23 Radiatoare prin convecÍie: n case 115 la 146 n apartamente 90 Birouri 25 Dispecerate 50 Ateliere de asamblare 70 Ateliere de service auto 300 Ateliere de picturŸ 350 InstalaÍii de tratamente termice 700

Nivel mediu de iluminare (lux = lm/m2) 150 300 500 800

(1) Ex.: Pentru o lampŸ de 65 W (fŸrŸ balast), fluxul luminos este de 5100 lm, eficienÍa luminoasŸ a lŸmpii = 78,5 lm/W. Tab. A9: Estimarea puterii aparente instalate.

4.3 Estimarea cererii maxime de putere aparentŸ Nu toate sarcinile individuale funcÍioneazŸ neapŸrat la puterea nominalŸ totalŸ Ûi nici Án acelaÛi timp. CoeficienÍii ku Ûi ks permit determinarea cererii reale de putere Ûi putere aparentŸ Án vederea dimensionŸrii instalaÍiei.

Coeficientul de utilizare (ku) În condiÍii normale de funcÍionare, puterea consumatŸ de sarcinŸ este, uneori, mai micŸ decÊt cea indicatŸ ca fiind puterea nominalŸ ceea ce justificŸ aplicarea unui coeficient de utilizare (ku) pentru estimarea valorii reale. Acest coeficient trebuie aplicat pentru fiecare sarcinŸ, cu o atenÍie specialŸ Án ceea ce priveÛte motoarele electrice care funcÍioneazŸ foarte rar la capacitatea nominalŸ. În instalaÍiile industriale acest coeficient poate fi estimat, pentru motoare, la cca. 0,75. Pentru lŸmpile cu incandescenÍŸ, acest coeficient este totdeauna egal cu 1. Pentru circuitele de prizŸ, acest coeficient depinde Án totalitate de tipul de echipament ce este conectat la prizŸ.

Coeficientul de simultaneitate (ks) Este cunoscut din practicŸ faptul cŸ sarcinile electrice ale unei instalaÍii electrice nu funcÍioneazŸ niciodatŸ simultan; de aceea, Án scop de estimare, este luat totdeauna Án calcul un coeficient de simultaneitate (ks). Coeficientul de simultaneitate se aplicŸ pentru un grup de sarcini (ex.: alimentate de la aceeaÛi barŸ de tablou general sau secundar). Valoarea acestui factor este responsabilitatea proiectantului, deoarece impune cunoaÛterea detaliatŸ a instalaÍiei Ûi a condiÍiilor Án care fiecare circuit funcÍioneazŸ. Din acest motiv nu este posibil sŸ se recomande anumite valori pentru aplicaÍii generale.

Coeficientul de simultaneitate pentru un bloc de apartamente CÊteva valori tipice aplicabile pentru consumatori casnici alimentaÍi la 230/400 V (trifazat, 4 conductoare) sunt prezentate Án Tab. A10. În cazul consumatorilor utilizÊnd instalaÍii electrice de ÁncŸlzit cu acumularea cŸldurii pentru ÁncŸlzirea spaÍiilor, se recomandŸ un coeficient de simultaneitate de 0,8 indiferent de numŸrul de consumatori.

4 Puterea cerutŸ de o instalaÍie electricŸ

NumŸr de consumatori 2 la 4 5 la 9 10 la 14 15 la 19 20 la 24 25 la 29 30 la 34 35 la 39 40 la 49 Peste 50

Coeficient de simultaneitate (ks) 1 0,78 0,63 0,53 0,49 0,46 0,44 0,42 0,41 0,40

Tab. A10: CoeficienÍi de simultaneitate Ántr-un bloc de apartamente.

Exemplu (vezi Fig. A11): Pentru un bloc de apartamente de 5 nivele, cu 25 de apartamente, fiecare avÊnd o putere instalatŸ de 6 kVA. Puterea instalatŸ totalŸ a clŸdirii este: 36 + 24 + 30 + 36 + 24 = 150 kVA. Puterea aparentŸ necesarŸ clŸdirii este: 150 x 0,46 = 69 kVA. Din Fig. A10 este posibil sŸ se determine valoarea absolutŸ a curentului Án diferite secÍiuni ale tabloului general care alimenteazŸ toate etajele. Referitor la coloanele electrice verticale alimentate de la parter, secÍiunea acestora poate fi, evident, redusŸ de la etajele inferioare cŸtre cele superioare. Aceste schimbŸri ale secÍiunii conductoarelor se realizeazŸ, Án mod convenÍional, la un interval de 3 etaje. În exemplu, curentul coloanei verticale, la nivelul parterului este: 150 x 0.46 , x 103 400

3

= 100 A

Curentul de intrare la nivelul etajului al treilea este:

(36 + 24) x 0.63 , x 103 400

3

= 55 A

Fig. A11: Aplicarea coeficientului de simultaneitate (ks) unui bloc de apartamente cu 5 nivele.

A17

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

A18

4 Puterea cerutŸ de o instalaÍie electricŸ

Coeficientul de simultaneitate pentru un tablou de distribuÍie Tabelul A12 prezintŸ valorice ipotetice ale lui ks pentru un tablou de distribuÍie care alimenteazŸ un numŸr de circuite pentru care nu existŸ nici o indicaÍie asupra modului Án care sarcina totalŸ se Ámparte Ántre ele. DacŸ circuitele sunt preponderent circuite de iluminat este prudent sŸ se adopte valori ale ks apropiate de 1.

NumŸr de circuite Ansambluri testate Án totalitate 2 Ûi 3 4 Ûi 5 6 la 9 Peste 10 Ansambluri testate parÍial

Coeficient de simultaneitate (ks) 0,9 0,8 0,7 0,6 1,0

Tab. A12: CoeficienÍi de simultaneitate pentru tablourile de distribuÍie (CEI 60439).

Coeficientul de simultaneitate Án funcÍie de destinaÍia circuitului Tabelul A13 prezintŸ factorii de simultaneitate utilizaÍi pentru circuite care alimenteazŸ sarcini uzuale.

DestinaÍie circuit Iluminat ÎncŸlzire Ûi aer condiÍionat Prize Lifturi Ûi echipament n pentru motorul cu de ridicat(2) puterea cea mai mare n pentru motorul cu puterea urmŸtoare n pentru toate motoarele

Coeficient de simultaneitate (ks) 1 1 0,1 la 0,2(1) 1 0,75 0,60

(1) În anumite cazuri, Án special Án instalaÍiile industriale, acest coeficient poate fi mai mare. (2) Curentul de calcul este egal cu valoarea curentului nominal al motorului majorat cu o treime din valoarea curentului de pornire. Tab. A13: Coeficientul de simultaneitate Án funcÍie de destinaÍia circuitului.

4.4 Exemple de aplicare a coeficienÍilor de utilizare (ku) Ûi de simultaneitate (ks) Tabelul A14 prezintŸ un exemplu de estimare a cererii maxime de putere aparentŸ kVA la toate nivelele unei instalaÍii, pornind de la fiecare sarcinŸ Ûi pÊnŸ la punctul de alimentare. În acest exemplu, puterea aparentŸ totalŸ instalatŸ este 126,6 kVA ceea ce corespunde unei valori maxime reale, estimate la bornele de joasŸ tensiune ale unui transformator MT/JT de doar 65 kVA. NotŸ: Pentru a alege secÍiunea cablurilor pentru circuitele de distribuÍie ale instalaÍiei, curentul I (Án A) prin circuit se determinŸ din relaÍia:

I=

kVA x 103

U 3 unde kVA este valoarea puterii maxime aparente aferentŸ circuitului respectiv, iar U este tensiunea de linie (Ántre faze) (Án V).

4.5 Coeficientul de diversitate Termenul de “diversity factor” aÛa cum este definit Án standardele CEI are aceeaÛi semnificatie cu ks din prezentul ghid, secÍiunea 4.3. În anumite ÍŸri de limbŸ englezŸ, “diversity factor” este inversul lui ks, deci este supraunitar.

4 Puterea cerutŸ de o instalaÍie electricŸ A19 Nivel 1 Utilizare

Putere Coef. de aparentŸ utilizare (Pa) max. kVA

Putere Coef. de aparentŸ simultaneit. cerutŸ max. kVA

Nivel 2

Nivel 3

Putere Coef. de Putere Coef. de aparentŸ simultaneit. aparentŸ simultaneit. cerutŸ cerutŸ kVA kVA

Putere aparentŸ cerutŸ kVA

Tab A14: Exemplu de estimare a puterii maxime pentru o instalaÍie (valorile utilizate pentru coeficienÍi sunt doar demonstrative).

4.6 Alegerea puterii nominale a transformatorului În cazul Án care o instalaÍie electricŸ este alimentatŸ direct dintr-un transformator MT/JT Ûi puterea aparentŸ maximŸ a acesteia a fost determinatŸ, parametri nominali ai transformatorului se pot alege luÊnd Án considerare urmŸtoarele (vezi Tab. A15): n posibilitatea de ÁmbunŸtŸÍire a factorului de putere (cos ϕ) al instalaÍiei (a se vedea capitolul L); n extinderile anticipate ale instalaÍiei; n constrÊngerile impuse instalaÍiei (temperaturŸ, etc.); n puterile nominale standard ale transformatoarelor.

Putere aparentŸ kVA 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150

In (A) 237 V 244 390 609 767 974 1218 1535 1949 2436 3045 3898 4872 6090 7673

410 V 141 225 352 444 563 704 887 1127 1408 1760 2253 2816 3520 4436

Tab. A15: Puteri aparente Ûi curenÍii nominali standard pentru un transformator MT/JT.

A - Reguli generale pentru proiectarea instalaÍiilor electrice

A20

4 Puterea cerutŸ de o instalaÍie electricŸ

Curentul nominal In la bornele de joasŸ tensiune ale unui transformator trifazat este dat de urmŸtoarea relaÍie:

unde: Pa = puterea aparentŸ nominalŸ, Án kVA, a transformatorului U = tensiunea Ántre faze, Án V (237 V sau 410 V) Án gol In este exprimat Án A. Pentru un transformator monofazat:

unde: V = tensiunea de la bornele transformatorului, Án gol. RelaÍia simplificatŸ pentru 400 V (sarcinŸ trifazatŸ): In = kVA x 1,4 Standardul internaÍional pentru transformatoare de putere este CEI 60076.

4.7 Alegerea surselor de alimentare ImportanÍa menÍinerii neÁntrerupte a alimentarii cu energie electricŸ conduce la necesitatea utilizŸrii unei surse de alimentare de rezervŸ. Alegerea Ûi caracteristicile acestei surse alternative depind de arhitectura aleasŸ aÛa cum este descris Án capitolul D. Pentru sursele de alimentare normale alegerea se face, Án general, Ántre conectarea la o reÍea publicŸ existentŸ de medie sau joasŸ tensiune. În practicŸ, conectarea la o reÍea publicŸ de medie tensiune poate fi necesarŸ acolo unde sarcinile depŸÛesc (sau se preconizeazŸ cŸ vor depŸÛi) un anumit nivel - Án general de ordinul a 250 kVA, sau Án condiÍiile Án care calitatea serviciului cerut este mai mare decÊt cea normalŸ disponibilŸ Ántr-o reÍea de joasŸ tensiune. Mai mult, dacŸ instalaÍia conectatŸ la reÍeaua de joasŸ tensiune este posibil sŸ cauzeze perturbaÍii consumatorilor invecinaÍi, autoritatea furnizoare poate propune alimentarea din reÍeaua de medie tensiune. Alimentarea din reÍeaua de medie tensiune poate avea cÊteva avantaje importante; de fapt, un consumator pe medie tensiune: n nu va fi afectat de posibile perturbaÍii produse de alÍi consumatori, aÛa cum se ÁntÊmplŸ Án cazul consumatorilor pe joasŸ tensiune; n poate alege orice sistem de tratare a neutrului pe partea de joasŸ tensiune; n are o gamŸ mai largŸ de alegere a tarifelor; n poate suporta creÛteri masive de putere. Trebuie menÍionat totuÛi faptul cŸ: n consumatorul este proprietarul staÍiei MT/JT Ûi, Án unele ÍŸri, acesta trebuie sŸ suporte cheltuielile de construcÍie Ûi echipare. Autoritatea furnizoare poate, Án anumite cazuri sŸ participe la aceastŸ investiÍie, relativ la linia de medie tensiune, de exemplu; n o parte din costurile de conectare pot fi recuperate, de exemplu de la un alt consumator care se va conecta ulterior la respectiva staÍie; n consumatorul are acces doar la partea de joasŸ tensiune a instalaÍiei, accesul la partea de medie tensiune fiind rezervat doar personalului calificat al autoritŸÍii furnizoare (citirea contoarelor, diverse manevre, etc.). TotuÛi, Án anumite ÍŸri Ántreruptorul de medie tensiune (sau separatorul cu fuzibile) poate fi manevrat de consumator; n tipul Ûi amplasarea postului de transformare se vor decide de comun acord Ántre consumator Ûi autoritatea furnizoare.

Capitolul B Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune Cuprins

1 2 3 4 5 6

Alimentarea cu energie la medie tensiune

B2

1.1 Caracteristicile alimentŸrii cu energie din reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

B2

1.2 Diferite tipuri de alimentŸri la medie tensiune

B11

1.3 Aspecte operaÍionale ale reÍelelor de distribuÍie de medie tensiune

B12

Procedura de instalare a unui post de transformare

B14

2.1 InformaÍii preliminare

B14

2.2 Studiu de soluÍie

B15

2.3 Aplicare

B15

2.4 Punerea Án funcÍiune

B15

Aspectul protecÍiilor

B16

3.1 ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

B16

3.2 ProtecÍia transformatoarelor Ûi circuitelor

B17

3.3 Interblocaje Ûi operaÍii condiÍionate

B19

Post de transformare tip abonat cu mŸsura pe JT

B22

4.1 General

B22

4.2 Alegerea celulelor

B22

4.3 Alegerea celulei pentru protecÍia transformatorului

B25

4.4 Alegerea transformatorului MT/JT

B25

Post de transformare tip abonat cu mŸsura pe MT

B30

5.1 General

B30

5.2 Alegerea celulelor

B32

5.3 FuncÍionarea Án paralel a transformatoarelor

B33

ComponenÍa diferitelor tipuri de posturi de transformare

B35

6.1 Diferite tipuri de posturi de transformare

B35

6.2 Posturi de transformare de interior

B35

6.3 Posturi de transformare de exterior

B37

B1

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

PÊnŸ acum, nu existŸ nici o ÁnÍelegere internaÍionalŸ relativ la limitele precise de definire a “mediei” tensiuni. Nivelele de tensiune care sunt considerate ca “medii” Án unele ÍŸri, sunt denumite “Ánalte” Án altele. În acest capitol, reÍelele de distribuÍie ce funcÍioneazŸ la tensiuni de 1000 V sau mai mici sunt considerate ca sisteme de JoasŸ Tensiune (JT), Án timp ce sistemele de distribuÍie a energiei electrice care necesitŸ un nivel superior de tensiune, pentru alimentarea prin transformare a reÍelelor de joasŸ tensiune, vor fi denumite sisteme de Medie Tensiune (MT). Din raÍiuni economice, tensiunea nominalŸ limitŸ a sistemelor de distribuÍie de MT, definite mai sus, depŸÛeÛte rareori valoarea de 35 kV. În RomÊnia, acest nivel de tensiune se denumeÛte Medie Tensiune - MT.

B2

Principalii parametri care caracterizeazŸ un sistem de alimentare cu energie electricŸ sunt: n Tensiunea nominalŸ Ûi nivelele de izolaÍie corespunzŸtoare; n Curentul de scurtcircuit; n Curentul nominal al receptoarelor care fac parte din instalaÍie; n Sistemul de tratare a neutrului.

1.1 Caracteristicile alimentŸrii cu energie din reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune Tensiunea nominalŸ Ûi nivelele de izolaÍie nominale Tensiunea nominalŸ a unui sistem sau a unui echipament este definitŸ Án CEI 60038 ca “tensiunea la care un sistem sau un echipament este proiectat Ûi pentru care sunt definite caracteristicile funcÍionale sigure”. StrÊns ÁnruditŸ cu tensiunea nominalŸ este “cea mai ridicatŸ tensiune a echipamentului” care se referŸ la nivelul de izolaÍie la frecvenÍa normalŸ de lucru Ûi la care alte caracteristici se pot referi Án recomandŸri relevante pentru echipament. “Cea mai ridicatŸ tensiune pentru echipament” este definitŸ Án CEI 60038 ca: “valoarea maximŸ a tensiunii la care echipamentul poate fi utilizat, care apare Án condiÍii normale de funcÍionare, oricÊnd Ûi Án orice punct al sistemului. Ea exclude tensiunile tranzitorii, cum ar fi cele datorate proceselor de comutaÍie Ûi variaÍiilor temporare de tensiune”. Note: 1 - Tensiunea cea mai mare pentru un echipament este indicatŸ numai pentru tensiuni nominale ale sistemului mai mari de 1000 V. Se Ántelege cŸ, Án mod particular pentru anumite tensiuni nominale ale sistemului, funcÍionarea normalŸ a echipamentului nu poate fi asiguratŸ pÊnŸ la valoarea celei mai Ánalte tensiuni a echipamentului, avÊnd Án vedere caracteristicile specifice de tensiune, cum ar fi pierderile condensatoarelor, curentul de magnetizare al transformatoarelor, etc. În asemenea cazuri, recomandŸrile standardelor CEI trebuie sŸ specifice limita la care poate fi asiguratŸ operarea normalŸ a echipamentului. 2 - Se ÁnÍelege cŸ pentru echipamentul care va fi utilizat Án sisteme a cŸror tensiune nominalŸ nu depŸÛeÛte 1000 V, referirile trebuie specificate numai la tensiunile nominale ale sistemului, atÊt din punct de vedere operaÍional, cÊt Ûi pentru izolaÍie. 3 - DefiniÍia pentru “cea mai ridicatŸ tensiune a echipamentului” datŸ Án CEI 60038 este identicŸ cu cea datŸ Án CEI 60694 pentru “tensiunea nominalŸ”. CEI 60694 se referŸ la aparate de comutaÍie pentru tensiuni nominale mai mari de 1000 V. Valorile din Tabelul B1, provenite din CEI 60038, prezintŸ cele mai utilizate nivele standard de distribuÍie la medie tensiune Ûi aratŸ tensiunile nominale ce corespund valorilor standard ale celei mai ridicate tensiuni a echipamentului (tensiune maximŸ de serviciu). Aceste sisteme sunt Án general sisteme trifazate cu trei conductoare Án afara cazurilor unde este indicat altfel. Valorile indicate Án paranteze ar trebui considerate ca valori nerecomandabile (de evitat). Este de dorit ca aceste valori sŸ nu fie utilizate pentru sisteme noi ce vor fi construite Án viitor.

Seria I (pentru reÍele de 50 Ûi 60 Hz) Tensiunea nominalŸ a sistemului (kV) (kV) 3,3(1) 3(1) 6,6(1) 6 (1) 11 10 15 22 20 33(2) 35(2)

Cea mai ridicatŸ tensiune pentru echipament (kV) 3,6(1) 7,2(1) 12 17,5 24 36(2) 40,5(2)

(1) Aceste valori nu ar trebui utilizate pentru sisteme de distribuÍie publicŸ. (2) Este Án discuÍie unificarea acestor valori. Tab. B1: RelaÍiile Ántre tensiunea nominalŸ a sistemului Ûi tensiunea maximŸ pentru echipament.

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

Este recomandat ca Án orice ÍarŸ raportul dintre douŸ tensiuni nominale adiacente sŸ nu fie mai mic de doi. Pentru asigurarea unei protecÍii adecvate a echipamentului Ámpotriva supratensiunilor temporare Ûi Ámpotriva tensiunilor tranzitorii datorate loviturilor de trŸsnet, proceselor de comutaÍie Ûi condiÍiilor de defect ale sistemului, etc., toate echipamentele de medie tensiune trebuie sŸ aibŸ specificat nivelul nominal de izolaÍie. Aparate de comutaÍie Tabelul B2 de mai jos, este extras din CEI 60694 Ûi prezintŸ valorile standard ale tensiunilor de Íinere la impuls. Alegerea dintre valorile din Lista 1 Ûi cele din Lista 2 depinde de gradul de expunere la supratensiuni atmosferice Ûi de comutaÍie(1), de tipul sistemului de tratare a neutrului Ûi de tipul aparaturii de protecÍie la supratensiune, etc. (mai multe indicaÍii sunt date Án CEI 60071).

Tensiune nominalŸ U (valoare eficace)

(kV) 3,6 7,2 12 17,5 24 36 52 72,5

Tensiune nominalŸ de Íinere la impuls de trŸsnet (valoare de vÊrf) Lista 1 La pŸmÊnt, Ántre poli Ûi contactele deschise ale unui disp. de comutaÍie (kV) 20 40 60 75 95 145 -

Peste distanÍa de izolare

(kV) 23 46 70 85 110 165 -

Lista 2 La pŸmÊnt, Ántre poli Ûi contactele deschise ale unui disp. de comutaÍie (kV) 40 60 75 95 125 170 250 325

Tensiune nominalŸ de Íinere la impuls de scurtŸ duratŸ de frecvenÍŸ ind. (valoare eficace) La pŸmÊnt, Peste Ántre poli Ûi distanÍa contactele de izolare deschise ale unui disp. de comutaÍie (kV) (kV) 10 12 20 23 28 32 38 45 50 60 70 80 95 110 140 160

Peste distanÍa de izolare

(kV) 46 70 85 110 145 195 290 375

NotŸ: Tensiunile de Íinere “peste distanÍa de izolaÍie” sunt valabile numai pentru aparatajul de comutaÍie unde distanÍele Ántre contactele deschise trebuie sŸ indeplineascŸ cerinÍele de securitate pentru separatoare. Tab. B2: Niveluri de izolaÍie nominalŸ ale aparatajului de comutaÍie.

Ar trebui notat cŸ, pentru valorile de tensiune citate, nu se dau valori ale supratensiunii de comutaÍie, deoarece supratensiunile datorate proceselor de comutaÍie sunt mai puÍin periculoase la aceste valori de tensiune decÊt cele datorate supratensiunilor atmosferice. Transformatoare Tabelul B3 de mai jos, este extras din CEI 60076-3. SemnificaÍia listei 1 Ûi a listei 2 este aceeaÛi cu cea din tabelul aparatelor de comutaÍie, de exemplu alegerea depinde de gradul de expunere la lovitura de trŸsnet, etc.

Tensiunea cea mai mare pentru echipament (valoare eficace) (kV) i 1,1 3,6 7,2 12 17,5 24 36 52 72,5 (1) Aceasta ÁnseamnŸ cŸ, Án principiu, Lista 1 se aplicŸ Án general aparatajului utilizat Án reÍele de cabluri subterane Án timp ce Lista 2 este utilizatŸ pentru aparatajul folosit Án reÍelele electrice aeriene.

Tensiune nominalŸ de Íinere la impuls de scurtŸ duratŸ de frecvenÍa industrialŸ Um (valoare eficace) (kV) 3 10 20 28 38 50 70 95 140

Tab. B3: Niveluri de izolaÍie nominalŸ ale transformatoarelor.

Tensiune nominalŸ de Íinere la impuls de trŸsnet (valoare de vÊrf) Lista 1 Lista 2 (kV) (kV) 20 40 40 60 60 75 75 95 95 125 145 170 250 325

B3

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

Alte componente Este evident cŸ performanÍele izolaÍiei altor componenete de MT asociate cu aceste elemente majore, cum sunt de exemplu izolatoarele de sticlŸ sau porÍelan, cablurile de MT, transformatoarele de mŸsurŸ, etc, trebuie sŸ fie compatibile cu cele ale aparatajului de comutaÍie Ûi ale transformatoarelor menÍionate mai sus. Tipurile de ÁncercŸri pentru aceste elemente sunt date Án publicaÍiile CEI corespunzŸtoare.

B4

Standardele naÍionale ale unei anumite ÍŸri sunt Án mod obiÛnuit elaborate sŸ includŸ doar unul sau douŸ nivele de tensiune, curent Ûi niveluri de defect, etc. Un Ántreruptor automat (sau o siguranÍŸ fuzibilŸ, Ántr-un domeniu limitat al tensiunii) este singura formŸ de aparataj de comutaÍie capabilŸ de Ántrerupere sigurŸ a valorilor foarte ridicate de curent Án cazul defectelor de scurtcircuit ce apar Ántr-o reÍea electricŸ de distribuÍie.

NotŸ generalŸ: Standardele CEI sunt gÊndite Án sensul unei aplicabilitŸÍi universale Ûi, Án consecinÍŸ, cuprind un numŸr mare de nivele de tensiune Ûi de curenÍi. Acestea reflectŸ practicile diferite adoptate Án ÍŸri cu diferite condiÍii meteorologice, geografice Ûi economice. Standardele naÍionale ale unei anumite ÍŸri sunt Án mod obiÛnuit elaborate sŸ includŸ doar unul sau douŸ valori ale tensiunii, curentului Ûi curentului de defect, etc.

Curentul de scurtcircuit Valorile standard ale capacitŸÍii de Ántrerupere a curentului de scurtcircuit pentru un Ántreruptor sunt exprimate Án mod normal Án kilo-amperi (kA). Aceste valori se referŸ la condiÍii de scurtcircuit trifazat Ûi se exprimŸ ca o medie a valorilor eficace ale componentei de c.a. a curentului Án fiecare din cele 3 faze. Pentru Ántreruptoarele de tensiuni nominale considerate Án acest capitol, Tabelul B4 prezintŸ valorile standard ale curentului de rupere la scurtcircuit.

kV 3,6 kA 8 (eficace) 10 16 25 40

7,2 8 12,5 16 25 40

12 8 12,5 16 25 40 50

17,5 8 12,5 16 25 40

24 8 12,5 16 25 40

36 8 12,5 16 25 40

52 8 12,5 20

Tab. B4: Valorile standard ale curentului de rupere la scurtcircuit a Ántreruptoarelor.

Calculul curenÍilor de scurtcircuit Regulile pentru calculul curenÍilor de scurtcircuit Ántr-o instalaÍie electricŸ sunt prezentate Án standardul CEI 60909. Calculul curenÍilor de scurtcircuit se poate transforma Ántr-o sarcinŸ dificilŸ cÊnd instalaÍia este complicatŸ. Utilizarea unor programe de calcul poate accelera acest proces. Acest standard general, aplicabil pentru toate sistemele de alimentare, radiale sau buclate, 50 sau 60 Hz Ûi pÊnŸ la 550 kV, este foarte precis Ûi conservator. El poate fi utilizat pentru diferitele tipuri de scurtcircuite (simetrice sau asimetrice) care pot apŸrea Ántr-o instalaÍie electricŸ: n scurtcircuit trifazic (toate trei fazele), Án general tipul care produce cei mai importanÍi curenÍi; n scurtcircuit bifazic (Ántre douŸ faze), curenÍii sunt mai mici decÊt Án cazul precedent; n scurtcircuit bifazic cu punere la pŸmÊnt (Ántre douŸ faze Ûi pŸmÊnt); n punere la pŸmÊnt (Ántre o fazŸ Ûi pŸmÊnt), cel mai frecvent tip (80% din cazuri).

Curent (I) 2√2I"k 2√2I"b

IDC

2√2I"k

Ip

Timp (s)

tmin Fig. B5: Reprezentare graficŸ a curentului de scurtcircuit conform CEI 60909.

La apariÍia unui defect, curenÍii tranzitorii de scurtcircuit sunt o funcÍie de timp Ûi conÍin douŸ componente (vezi Fig. B5): n o componentŸ alternativŸ, descrescÊnd cŸtre o valoare stabilŸ, Án funcÍie de constanta de timp a maÛinilor electrice aflate Án rotaÍie; n o componentŸ continuŸ, descrescÊnd cŸtre zero, cauzatŸ de creÛterea bruscŸ de curent, care este funcÍie de impedanÍa circuitului. Din punct de vedere practic trebuie sŸ definim valorile curenÍilor de scurtcircuit care se utilizeazŸ la alegerea echipamentelor Ûi a sistemelor de protecÍii: n I’’k: valoarea eficace a curentului iniÍial simetric; n I’’b: valoarea eficace a curentului simetric Ántrerupt de aparatul de comutaÍie cÊnd primul pol deschide la tmin (temporizare minimŸ); n Ik: valoarea eficace a curentului stabil simetric; n Ip: valoarea maximŸ instantanee a curentului la primul vÊrf; n IDC: valoarea instantanee a componentei continue a curentului Án momentul Ántreruperii (la tmin).

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

CurenÍii sunt identificaÍi prin indicii 3, 2, 2E, 1, depinzÊnd de tipul scurtcircuitului respectiv trifazic, bifazic, bifazic cu pŸmÊntul, fazŸ cu pŸmÊntul. Metoda, bazatŸ pe teorema superpoziÍiei Thevenin Ûi descompunerea Án componente simetrice, constŸ Án aplicarea Án punctul de scurtcircuit a unei surse echivalente de tensiune Án vederea determinŸrii curentului. Calculul se efectueazŸ Án trei paÛi. n Definirea sursei echivalente de tensiune de aplicat la punctul de defect. ReprezintŸ tensiunea existentŸ Ánainte de defect Ûi este definitŸ ca Ûi tensiunea nominalŸ multiplicatŸ cu un factor care ia Án considerare variaÍiile sursei, comutatoarele de ploturi sub sarcinŸ ale transformatoarelor Ûi comportarea subtranzitorie a maÛinilor. n Calcularea impedanÍelor, aÛa cum se vŸd din punctul de defect, pe fiecare ramurŸ ce ajunge Án punctul de defect. Pentru sistemele de secvenÍŸ pozitivŸ Ûi negativŸ, calculul nu ia Án considerare capacitŸÍile liniei Ûi admitanÍele sarcinilor nerotative, montate Án paralel. n OdatŸ ce tensiunea Ûi impedanÍa sursei este definitŸ, se calculeazŸ valorile caracteristice, minime Ûi maxime, ale curenÍilor de scurtcircuit. Valorile diferiÍilor curenÍi Án punctul de defect sunt calculate utilizÊnd: n ecuaÍiile furnizate; n o sumŸ a curenÍilor care circulŸ prin ramurile conectate la nod: o I’’k: (vezi Fig. B6 pentru calculul I’’k, unde factorul de tensiune c este definit de standard; sumŸ algebricŸ sau geometricŸ), o Ip = κ x 2 x I’’k, unde κ este mai mic decÊt 2 depinzÊnd de raportul R/X al impedanÍei de secvenÍŸ directŸ pentru ramura datŸ; suma vÊrfurilor, o Ib = μ x q x I’’k, unde μ Ûi q sunt mai mici decÊt 1, depinzÊnd de generatoare Ûi de motoare Ûi de curentul minim temporizat la Ántrerupere; sumŸ algebricŸ, o Ik = I’’k cÊnd defectul este departe de generator, o Ik = λ x Ir, pentru un generator, unde Ir este curentul nominalal generatorului Ûi λ este un factor depinzÊnd de inductanÍa sa de saturaÍie; sumŸ algebricŸ.

Tipul scurtcircuitului

I’’k SituaÍie generalŸ

Defecte ÁndepŸrtate

3 faze

2 faze

2 faze Ûi pŸmÊnt

FazŸ Ûi pŸmÊnt Tab. B6: Curentul de scurtcircuit conform CEI 60909.

Caracterizare În sistem existŸ douŸ tipuri de echipamente, Án funcÍie de reacÍia la apariÍia unui defect. Echipamente pasive AceastŸ categorie cuprinde toate echipamentele care, datoritŸ funcÍiei lor, trebuie sŸ aibŸ capacitatea de transport atÊt a curenÍilor normali cÊt Ûi a curenÍilor de scurtcircuit. Aceste echipamente includ cablurile, liniile aeriene, barele, separatoarele, separatoarele de sarcinŸ, transformatoarele, reactanÍele serie Ûi condensatoarele, transformatoarele de mŸsurŸ. Pentru aceste echipamente capacitatea de a rezista distrugerilor provocate de un scurtcircuit este definitŸ Án termeni de: n RezistenÍa electrodinamicŸ (“curent de Íinere la valoarea de vÊrf”; valoarea de vÊrf a curentului exprimata Án kA), caracterizÊnd rezistenÍa mecanicŸ la solicitŸri electrodinamice n RezistenÍa termicŸ (“curent de Íinere de scurtŸ duratŸ”; valoare eficace exprimatŸ Án kA pentru durate Ántre 0,5 Ûi 3 secunde, cu valoare mai des ÁntalnitŸ de 1 secundŸ), caracterizÊnd disiparea de caldurŸ maxim admisŸ.

B5

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

Echipamente active AceastŸ categorie cuprinde echipamentele desemnate sŸ elimine curenÍii de scurtcircuit adicŸ Ántreruptoarele automate Ûi fuzibilele. AceastŸ proprietate este exprimatŸ prin capacitatea de rupere Ûi, dacŸ este nevoie, de capacitatea de Ánchidere pe scurtcircuit la apariÍia unui defect. n Capacitatea de rupere (vezi Fig. B7) Caracteristica de bazŸ a unui dispozitiv destinat sŸ ÁntrerupŸ curenÍii de defect este curentul maxim (valoare eficace exprimatŸ Án kA) pe care este capabil sŸ-l ÁntrerupŸ Án condiÍii specifice definite de standarde; standardul CEI se referŸ la valoarea eficace a componentei periodice a curentului de scurtcircuit. În alte standarde, valoarea eficace a sumei dintre componenta periodicŸ Ûi componenta aperiodicŸ este specificatŸ, caz Án care este vorba de “curent asimetric”. Capacitatea de rupere depinde de alÍi factori ca: o tensiune, o raportul R/X al circuitului de Ántrerupt, o frecvenÍa naturalŸ a sistemului de alimentare, o numŸrul de deschideri la curent maxim, de exemplu ciclul D - I/D - I/D (D - deschidere, I - Ánchidere) o starea dispozitivului dupŸ test. Capacitatea de rupere este o caracteristicŸ dificil de definit Ûi, Án consecinÍŸ, nu trebuie sŸ surprindŸ faptul cŸ aceluiaÛi aparat i se pot asocia diferite capacitŸÍi de rupere Án funcÍie de standardul Án care sunt definite. n Capacitatea de Ánchidere pe scurtcircuit În general aceastŸ caracteristicŸ este implicit definitŸ de capacitatea de rupere deoarece un aparat trebuie sŸ ÁnchidŸ pe un curent pe care Ál poate Ántrerupe. CÊteodatŸ capacitatea de Ánchidere trebuie sŸ fie mai mare, de exemplu pentru Ántreruptoare automate care protejeazŸ generatoare. Capacitatea de Ánchidere este definitŸ Án funcÍie de valoarea de vÊrf (exprimatŸ Án kA) deoarece primul vÊrf asimetric este cel mai solicitant din punct de vedere electrodinamic. De exemplu, conform standardului CEI 62271-100, un Ántreruptor automat utilizat Ántr-un sistem energetic cu frecvenÍa de 50 Hz trebuie sŸ fie capabil sŸ ÁnchidŸ pe o valoare de vÊrf a curentului egalŸ cu 2,5 ori valoarea eficace a curentului de rupere (2,6 ori pentru sistemele de 60 Hz). Capacitatea de Ánchidere mai este cerutŸ pentru separatoare de sarcinŸ Ûi separatoare, chiar dacŸ aceste dispozitive nu sunt capabile sŸ ÁntrerupŸ curentul. n Curentul de rupere la scurtcircuit prezumat Anumite dispozitive au capacitatea de a limita curentul de defect ce urmeazŸ sŸ fie Ántrerupt. Capacitatea lor de rupere este definitŸ ca maximul curentului de scurtcircuit prezumat care s-ar fi dezvoltat Án timpul unui scurtcircuit net Ántre terminalele amonte ale dispozitivului.

B6

Caracteristicile diferitelor dispozitive FuncÍiunile diferitelor dispozitive ce Ántrerup curenÍi Ûi principalele lor caracterizŸri sunt prezentate Án Tabelul B8.

Curent (I)

Dispozitiv

Separare vizibilŸ Ántre douŸ reÍele sub tensiune Da Nu

CondiÍii de manevrare Normale Defect Nu Nu Da Nu

Nu

Da

Nu

Întreruptor automat

Nu

Da

Da

Fuzibil

Nu

Nu

Da

Separator Întreruptor Separator de sarcinŸ Contactor

IAC

Timp (s)

IDC IAC: VÊrful componentei periodice. IDC: Componenta aperiodicŸ.

Fig. B7: Curentul de rupere nominal al unui Ántreruptor automat Án caz de scurtcircuit, conform CEI 60056.

Tab. B8: FuncÍiile diferitelor dispozitive de Ántrerupere.

Caracteristici principale

Separare vizibilŸ longitudinalŸ Capacitate de rupere Ûi de Ánchidere a sarcinii Capacitate de Ánchidere pe scurtcircuit Capacitate de rupere Ûi de Ánchidere a curentului nominal Capacitate de rupere Ûi de Ánchidere maximŸ Caracteristici de anduranÍŸ Capacitate de rupere a curentului de scurtcircuit Capacitate de Ánchidere a curentului de scurtcircuit Capacitate de rupere a curentului de scurtcircuit minimŸ Capacitate de rupere a curentului de scurtcircuit maximŸ

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

Curentul nominal cel mai utilizat pentru aparatul de comutaÍie folosit Án reÍelele de distribuÍie de MT de uz general, este de 400 A. În RomÊnia curentul nominal cel mai utilizat este de 630 A.

Curentul nominal Curentul nominal normal este definit ca “valoarea eficace a curentului care poate fi suportat Án mod continuu la frecvenÍa nominalŸ cu o creÛtere a temperaturii ce nu o depŸÛeÛte pe aceea specificatŸ de standardul specific de producÍie”. CurenÍii nominali ceruÍi pentru aparatajul de comutaÍie sunt stabiliÍi Án etapa de proiectare a postului de transformare. Curentul nominal cel mai utilizat pentru aparatul de comutaÍie folosit Án reÍelele de distribuÍie la MT de utilitate generalŸ, este de 400 A. În zonele industriale Ûi Án cele urbane cu o ÁncŸrcare mare, uneori sunt cerute circuite nominale la 630 A. La staÍiile de alimentare principale de MT Ûi Án posturile de transformare, valorile nominale standard pentru circuitele celulelor de sosire de la transformatoare de IT, pentru Ántreruptoare de putere de cuplŸ Ûi de bare colectoare sunt 800 A; 1250 A; 1600 A; 2500 A Ûi 4000 A. La posturile de transformare de MT/JT care includ un transformator cu un curent nominal Án primar mai mic de 60 A (Án general cÊnd puterea transformatorului este mai micŸ de 1000 kVA), un separator de sarcinŸ MT asociat cu un set de 3 siguranÍe fuzibile (sau o combinaÍie similarŸ) este Án general folositŸ pentru controlul Ûi protecÍia transformatorului, ca o alternativŸ mai economicŸ la Ántreruptorul de putere. Pentru curenÍi primari mai mari (transformatoare cu putere nominalŸ egalŸ sau mai mare de 1000 kVA), combinaÍia fuzibili - separator de sarcinŸ nu asigurŸ performanÍele cerute. Nu existŸ tabele de valori ale curentului normal nominal recomandate de CEI pentru combinaÍia fuzibili - separator de sarcinŸ. Valoarea nominalŸ actualŸ va fi datŸ de fabricantul separatorului de sarcinŸ cu siguranÍe fuzibile, Án concordanÍŸ cu caracteristicile siguranÍei fuzibile Ûi a datelor transformatorului, cum ar fi: n curentul normal la MT; n supracurentul permis Ûi durata sa; n vÊrful maxim Ûi durata Ûocului de curent de magnetizare la conectarea transformatorului; n modul de acÍionare a protecÍiei Ûi a aparatelor de comutaÍie pe partea de MT, etc. aÛa cum se aratŸ Án exemplul dat Án Anexa A a CEI 62271-105. Într-o astfel de schemŸ, separatorul de sarcinŸ trebuie sŸ fie capabil sŸ declanÛeze automat, de exemplu prin relee, la valori scŸzute ale curentului de defect, care trebuie sŸ acopere (prin valori apropiate) curentul nominal minim de Ántrerupere al siguranÍelor fuzibile de MT. În acest fel, valorile ridicate ale curentului de defect care sunt dincolo de capacitatea de rupere a separatorului de sarcinŸ, vor fi deconectate cŸtre siguranÍele fuzibile Án timp ce valorile scŸzute ale curenÍilor de defect, care nu pot fi Ántrerupte de cŸtre siguranÍele fuzibile, vor fi eliminate de cŸtre separatorul de sarcinŸ acÍionat prin releu. InfluenÍa temperaturii mediului ambiant Ûi a altitudinii asupra curentului nominal Valorile curentului nominal sunt atribuite pentru toate dispozitivele electrice prin care circulŸ curent, iar limitele superioare ale acestora sunt stabilite de creÛterea temperaturii datoratŸ puterii I2R (Watt) disipate Án conductoare (unde I = valoarea eficace a curentului, Án Amperi Ûi R = rezistenÍa conductorului, Án Ohmi), ÁmpreunŸ cu cŸldura produsŸ prin histerezis magnetic Ûi pierderile prin curenÍi turbionari la motoare, transformatoare, etc., precum Ûi pierderilor dielectrice Án cabluri Ûi condensatoare, acolo unde este cazul. CreÛterea de temperaturŸ peste temperatura mediului ambiant va depinde, Án principal, de modul Án care cŸldura este disipatŸ. De exemplu, curenÍi mari pot fi trecuÍi prin ÁnfŸÛurŸrile motorului electric fŸrŸ a produce supraÁncŸlziri, deoarece un simplu ventilator de rŸcire fixat pe axul motorului ÁndepŸrteazŸ cŸldura cu aceeaÛi ratŸ cu care ea este produsŸ Ûi astfel temperatura atinge o valoare stabilŸ inferioarŸ celei care ar putea deteriora izolaÍia Ûi ar conduce la “arderea” motorului. Transformatoarele cu rŸcire Án ulei sau Án aer sunt printre cele mai cunoscute exemple de asemenea tehnici de rŸcire forÍatŸ. Valorile curenÍilor nominali recomandate de CEI sunt bazate pe temperaturi normale ale aerului Án climŸ temperatŸ Ûi la altitudini ce nu depŸÛesc 1000 m, astfel ÁncÊt echipamentele care depind de rŸcirea naturalŸ prin radiaÍie Ûi convecÍie a aerului se vor ÁncŸlzi dacŸ funcÍioneazŸ la curentul nominal la climŸ tropicalŸ Ûi/sau la altitudini ce depŸÛesc 1000 m. În astfel de situaÍii, echipamentele trebuiesc declasate la o valoare nominalŸ a curentului mai micŸ decÊt cea nominalŸ descrisŸ Án caracteristici. SituaÍia transformatoarelor este reglementatŸ Án standardul CEI 60076-2. În cazul transformatoarelor cu rŸcire forÍatŸ, Án general este suficient sŸ se furnizeze ecrane protectoare la radiaÍia solarŸ, sŸ se mŸreascŸ suprafeÍele radiatorului de ulei de rŸcire, sŸ se mŸreascŸ puterea pompelor de circulaÍie a uleiului precum Ûi dimensiunea ventilatoarelor de aer, pentru menÍinerea valorilor iniÍiale nominale conform CEI. Pentru aparatajul de comutaÍie, fabricantul trebuie consultat asupra declasŸrii corecte ce trebuie efectuatŸ pentru condiÍiile de funcÍionare reale.

B7

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

B8

Defectele de punere la pŸmÊnt la sisteme de MT pot induce valori periculoase de tensiune pe partea de JT a instalaÍiilor. Consumatorii de JT (Ûi personalul de exploatare) pot fi protejaÍi Ámpotriva acestui pericol prin: n limitarea mŸrimii curenÍilor de punere la pŸmÊnt pe partea de MT; n reducerea rezistenÍei de legare la pŸmÊnt a posturilor de transformare pÊnŸ la cea mai micŸ valoare posibilŸ; n crearea condiÍiilor de echipotenÍialitate Ántre postul de transformare Ûi instalaÍia consumatorului.

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

Legarea la pŸmÊnt Sistemul de legare la pŸmÊnt Ûi echipamentul de ÁmpŸmÊntare necesitŸ o abordare atentŸ, Án mod particular datoritŸ siguranÍei consumatorului de JT Án timpul unui scurtcircuit la pŸmÊnt pe partea de MT. Prizele de pŸmÊnt În general este preferabil, acolo unde este posibil din punct de vedere fizic, sŸ se separe priza de pŸmÊnt destinatŸ pentru legarea la pŸmÊnt a pŸrÍilor metalice aferente echipamentelor de MT de priza de pŸmÊnt a sistemului de legare la pŸmÊnt a conductorului de nul la JT. Aceasta este practica comunŸ Án sistemele de distribuÍie rurale, unde electrozii prizei de pŸmÊnt a reÍelei de JT sunt instalaÍi la distanÍŸ de una sau douŸ deschideri faÍŸ de postul de transformare. În multe cazuri spaÍiul limitat disponibil din posturile de transformare urbane ÁmpiedicŸ o asemenea practicŸ; de exemplu, nu existŸ posibilitatea separŸrii conductorului de protecÍie la MT de cel de JT pentru evitarea transferurilor de tensiune (posibil periculoase) Án sistemul de JT. Curentul de punere la pŸmÊnt Valorile curentului de punere la pŸmÊnt la MT sunt Án general (mai puÍin acolo unde existŸ restricÍii speciale Án acest sens) comparabile cu acelea ale scurtcircuitului trifazat. AceÛti curenÍi trecÊnd prin priza de pŸmÊnt vor ridica tensiunea acesteia la o valoare ridicatŸ faÍŸ de potenÍialul de referinÍŸ. De exemplu, un curent de punere la pŸmÊnt de 10000 A ce trece printr-un electrod de ÁmpŸmÊntare cu o rezistenÍŸ de 0,5 Ω (rezistenÍŸ deosebit de micŸ) Ái va mŸri tensiunea la 5000 V. DacŸ toate pŸrÍile metalice expuse din postul de transformare sunt conectate ÁmpreunŸ Ûi apoi legate la priza de pŸmÊnt iar electrodul (platbandŸ, prizŸ de pŸmÊnt) este Án forma de (sau este conectat la) o plasŸ de conductoare situate sub podeaua postului de transformare, atunci nu este nici un pericol pentru personalul de exploatare, de vreme ce aceastŸ configuraÍie formeazŸ o cuÛcŸ echipotenÍialŸ Án care toate materialele conducatoare de electricitate inclusiv personalul, sunt ridicate la acelaÛi potenÍial. PotenÍial transferat De remarcat cŸ un pericol existŸ totuÛi datoritŸ problemei cunoscute sub numele de ”potenÍial transferat”. Se va vedea Án Figura B9 cŸ punctul neutru al ÁnfŸÛurŸrii de JT a transformatorului de MT/JT este, de asemenea, conectat la priza de pŸmÊnt comunŸ a postului de transformare, astfel ÁncÊt conductorul neutru, ÁnfŸÛurŸrile fazelor de JT Ûi toate conductoarele de fazŸ sunt, de asemenea, ridicate la potenÍialul prizei de pŸmÊnt. Cablurile de distribuÍie la JT ce pŸrŸÛesc postul de transformare vor transfera acest potenÍial instalaÍiilor consumatorilor. Se poate observa cŸ nu va exista nici un defect de izolare pe partea de JT, Ántre faze sau Ántre o fazŸ Ûi conductorul de nul din moment ce toate sunt la acelaÛi potenÍial. Totusi, este probabil ca izolaÍia dintre faze Ûi pŸmÊnt a cablului sau a unei pŸrÍi a instalaÍiei va ceda. SoluÍii posibile Primul pas pentru minimizarea pericolelor evidente ale potenÍialelor transferate este sŸ se reducŸ mŸrimea curenÍilor de punere la pŸmÊnt pe partea de MT. Acestea se realizeazŸ Án mod normal prin legarea la pŸmÊnt a sistemelor de MT prin intermediul rezistenÍelor sau bobinelor de reactanÍŸ legate la conexiunile tip stea ale cÊtorva transformatoare(1), amplasate Án posturile de transformare principale sau Án staÍiile de alimentare cu energie electricŸ. Un potenÍial transferat relativ important nu poate fi complet evitat prin aceste mijloace, totuÛi o astfel de strategie a fost adoptatŸ Án cÊteva ÍŸri. InstalaÍia echipotenÍialŸ de legare la pŸmÊnt Án spaÍiile corespunzŸtoare consumatorilor poate fi consideratŸ la potenÍial zero. TotuÛi, dacŸ acestŸ instalaÍie de legare la pŸmÊnt ar fi conectatŸ la priza de pŸmÊnt a postului de transformare printr-un conductor cu impendanÍŸ micŸ, atunci condiÍiile echipotenÍiale existente Án postul de transformare vor exista, de asemenea, la instalaÍiile consumatorului.

Fig. B9: PotenÍial transferat pe JT.

(1) Celelalte transformatoare nefiind legate la pŸmÊnt. Un caz particular al limitŸrii curentului de punere la pŸmÊnt este prin intermediul bobinei Petersen.

Legarea la pŸmÊnt printr-o impedanÍŸ redusŸ AceastŸ legŸturŸ cu impedanÍa de valoare scŸzutŸ este obÍinutŸ prin conectarea conductorului neutru la instalaÍia echipotenÍialŸ a consumatorului Ûi rezultatul este cunoscut ca schema TN (CEI 60364), dupŸ cum se aratŸ Án diagrama A din Figura B10. Schema TN este asociatŸ, Án general, cu o schemŸ de protecÍie cu conectare la pŸmÊnt multiplŸ, Án care conductorul de nul este conectat la pŸmÊnt de-a lungul lungimii sale (la fiecare al treilea sau al patrulea stÊlp al liniei aeriene de distribuÍie, la JT) Ûi Án fiecare loc de conectare al consumatorilor. Se poate observŸ, cŸ o reÍea de conductoare de nul plecÊnd dintr-un post de transformare, fiecare din acestea fiind conectat la pŸmÊnt la intervale regulate constituie, ÁmpreunŸ cu conectarea la pŸmÊnt a postului de transformare, o foarte eficientŸ prizŸ de pŸmÊnt, de rezistenÍŸ scŸzutŸ.

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

Cazurile A Ûi B În aceste cazuri nu este impusŸ o valoare particularŸ a rezistenÍei

B9

Cazurile C Ûi D UW - UO RS i Im Unde UW = tensiunea nominalŸ de Íinere la frecvenÍŸ industrialŸ pentru echipament de joasŸ tensiune Án instalaÍiile consumatorului UO = tensiunea fazŸ-neutru Án instalaÍiile consumatorului Im = valoarea maximŸ a curentului de punere la pŸmÊnt pe partea de medie tensiune Cazurile E Ûi F UWS - U RS i Im Unde UWS = tensiunea nominalŸ de Íinere la frecvenÍŸ industrialŸ pentru echipament de joasŸ tensiune Án postul de transformare U = tensiunea fazŸ-neutru Án postul de transformare pentru sistemul TT Ûi tensiunea fazŸ-fazŸ Án postul de transformare pentru sistemul IT Im = valoarea maximŸ a curentului de punere la pŸmÊnt pe partea de medie tensiune

În cazurile E Ûi F conductorul de protecÍie de joasŸ tensiune (legat ÁmpreunŸ cu celelalte pŸrÍi conductoare expuse) din postul de transformare este legat la priza de pŸmÊnt a postului de transformare Ûi de aceea echipamentul de joasŸ tensiune din postul de transformare poate fi supus unei supratensiuni. Note: n Pentru TN-a Ûi IT-a, pŸrÍi conductoare expuse de joasŸ Ûi medie tensiune din postul de transformare Ûi cele din instalaÍia consumatorului ÁmpreunŸ cu nulul transformatorului sunt legate ÁmpreunŸ la priza de pŸmÊnt a postului de transformare. n Pentru TT-a Ûi IT-b, pŸrÍi conductoare expuse de joasŸ Ûi medie tensiune din postul de transformare ÁmpreunŸ cu nulul transformatorului sunt legate la priza de pŸmÊnt a postului de transformare. n Pentru TT-b Ûi IT-c, nulul transformatorului este legat la pŸmÊnt, separat, Án afara zonei de influenÍŸ a prizei de pŸmÊnt a postului de transformare. Uw Ûi Uws sunt ambele date Án CEI 60364-4-44 la valoarea de Uo+1200 V, unde Uo este tensiunea nominalŸ fazŸ-neutru a sistemului JT. Fig. B10: Valoarea maximŸ a rezistenÍei de dispersie a prizei de pŸmÊnt Ántr-un post de transformare MT/JT pentru asigurarea securitŸÍii Án timpul unui scurtcircuit cu punere la pŸmÊnt pe partea de medie tensiune, pentru diferite sisteme de tratare a neutrului.

CombinaÍia dintre limitarea curenÍilor de defect la punerea la pŸmÊnt, legŸturile echipotenÍiale Ûi sistemul de legare la pŸmÊnt de rezistenÍŸ redusŸ al postului de transformare are ca rezultat o reducere importantŸ a valorilor supratensiunilor Ûi o limitare a solicitŸrilor pe care trebuie sŸ le suporte izolaÍia dintre fazŸ Ûi pŸmÊnt pe perioada punerilor la pŸmÊnt pe partea de MT, descrise mai sus. Limitarea curentului de punere la pŸmÊnt la MT Ûi rezistenÍa prizei de pŸmÊnt a postului de transformare Un alt sistem de legare la pŸmÊnt, larg utilizat, este arŸtat Án diagrama C a Fig. B10. Se observŸ cŸ Án sistemul TT, instalaÍia de legare la pŸmÊnt a consumatorului (fiind izolatŸ faÍŸ de cea a postului de transformare), constituie un potenÍial de referinÍŸ. Asta ÁnseamnŸ cŸ, deÛi potenÍialul transferat nu va solicita suplimentar izolaÍia dintre faze a echipamentului consumatorului, izolaÍia dintre fazŸ Ûi pŸmÊnt a tuturor celor trei faze va fi supusŸ unei supratensiuni.

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

B10

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

Strategia Án aceastŸ situaÍie este reducerea rezistenÍei de dispersie a prizei de pŸmÊnt a postului de transformare, astfel ÁncÊt valoarea standard a tensiunii de Íinere timp de 5 secunde, Ántre fazŸ Ûi pŸmÊnt, pentru aparatele Ûi echipamentele de JT, nu va fi depŸÛitŸ. Valorile practice adoptate de o autoritate naÍionalŸ de furnizare a energiei electrice, la sistemele de distribuÍie de 20 kV, sunt urmŸtoarele: n curentul maxim de punere la pŸmÊnt la sistemele de distribuÍie cu linii electrice aeriene sau combinate (linii electrice aeriene Ûi linii electrice subterane LEA Ûi LES) este 300 A; n curentul maxim de defect la pŸmÊnt la sistemele subterane (LES) este 1000 A. RelaÍia necesarŸ pentru determinarea valorii maxime a rezistenÍei prizei de legare la pŸmÊnt Rs a postului de transformare, pentru a fi siguri ca tensiunea de Íinere la JT nu va fi depŸÛitŸ, este: Án Ohmi (vezi cazurile C Ûi D din Figura B10). unde: Uw = cea mai micŸ valoare standardizata (Án VolÍi) a tensiunii de Íinere de scurtŸ duratŸ (5 s) pentru instalaÍiile Ûi echipamentele consumatorului = Uo + 1200 V (CEI 60364-4-44) Uo = tensiunea fazŸ-nul (Án VolÍi) corespunzŸtoare locului de conectare a consumatorului de JT Im = curentul maxim de defect la pŸmÊnt pe partea de MT a sistemului (Án Amperi). Curentul maxim de defect la pŸmÊnt Im este suma vectorialŸ dintre curentul maxim de defect la pŸmÊnt Án conexiunea neutrului Ûi curentul capacitiv nesimetric al Ántregii reÍele. A treia modalitate de legare la pŸmÊnt, denumitŸ Án CEI 60364 ca schema “IT”, este utilizatŸ Án mod obiÛnuit acolo unde continuitatea Án alimentare cu energie electricŸ este esenÍialŸ, de exemplu Án spitale, fabrici cu proces de fabricaÍie continuu, etc. Principiul constŸ Án alimentarea de la o sursŸ nelegatŸ la pŸmÊnt, de regulŸ un transformator, la care ÁnfŸÛurarea secundarŸ nu este legatŸ la pŸmÊnt sau legatŸ la pŸmÊnt printr-o impedanÍŸ de valoare mare (u 1000 Ω). În aceste cazuri, un defect de izolaÍie, de punere la pŸmÊnt, Án circuitele de joasŸ tensiune alimentate de la ÁnfŸÛurŸrile secundare va avea ca rezultat un curent de defect practic zero, sau de valoare neglijabilŸ, care poate sŸ fie tolerat pÊnŸ cÊnd este posibil tehnologic sŸ fie Ántrerupt circuitul afectat, pentru executarea reparaÍiei. Diagramele B, D Ûi F (Figura B10) AratŸ sistemele IT Án care rezistenÍe (de aproximativ 1000 Ω) sunt incluse Án circuitul de punere la pŸmÊnt a neutrului. DacŸ aceste rezistenÍe ar fi ÁnlŸturate, astfel ÁncÊt sistemul nu ar fi legat la pŸmÊnt, se aplicŸ urmŸtoarele observaÍii. Diagrama B (Figura B10) Toate conductoarele de fazŸ Ûi neutru sunt Án echilibru faÍŸ de pŸmÊnt la care sunt conectate prin (normal foarte mari) rezistenÍe de izolaÍie Ûi (normal foarte mici) capacitanÍe Ántre conductoare Ûi pŸrÍile metalice puse la pŸmÊnt. ConsiderÊnd izolaÍia ca fiind perfectŸ, potenÍialele tuturor conductoarelor de fazŸ Ûi neutru vor fi ridicate prin influenÍa electrostaticŸ pÊnŸ la un potenÍial apropiat de cel al conductoarelor echipotenÍiale. În practicŸ, din cauza numeroaselor scurgeri spre pŸmÊnt ale tuturor conductoarelor active Ántr-un numŸr de circuite funcÍionÊnd Án paralel, sistemul se comportŸ Án mod similar cu cazul Án care este prezentŸ o rezistenÍŸ de legare la pŸmÊnt a nulului; de exemplu toate conductoarele vor fi ridicate la potenÍialul prizei de pŸmÊnt a postului de transformare . În acet caz solicitŸrile de supratensiune asupra izolaÍiei la JT sunt mici sau nu existŸ. Diagramele D Ûi F (Figura B10) În aceste cazuri, potenÍialul ridicat al sistemului de legare la pŸmÊnt al postului de transformare acÍioneazŸ asupra izolaÍiei fazelor de JT Ûi pe conductoarele neutre: n prin capacitatea dintre ÁnfŸÛurŸrile de JT ale transformatorului Ûi cuva transformatorului; n prin capacitatea dintre conductoarele echipotenÍiale din postul de transformare Ûi conductorul cablurilor de distribuÍie de JT ce pŸrŸsesc postul de transformare; n prin cŸile de scurgere a curentului Án izolaÍie, Án fiecare caz. În spaÍiile din afara zonei de influenÍŸ a sistemului de legare la pŸmÊnt al postului de transformare, prezintŸ importanÍŸ capacitŸÍile Ántre conductoare Ûi pŸmÊnt la potenÍial zero (capacitŸÍile dintre miezuri nu sunt relevante - toate miezurile sunt la acelaÛi potenÍial). Rezultatul este Án sine un divizor de tensiune capacitiv, unde fiecare “condensator“ este Ûuntat prin cŸile de scurgere rezistive. În general, capacitŸÍile faÍŸ de pŸmÊnt ale cablurilor Ûi conductoarelor din instalaÍiile de JT sunt mult mai mari, iar rezistenÍele izolaÍiei la pŸmÊnt sunt mult mai mici decÊt acelea ale parametrilor corespunzŸtori la posturile de transformare, astfel ÁncÊt solicitŸrile dielectrice importante care apar Án postul de transformare, sunt Ántre cuva transformatorului Ûi ÁnfŸÛurarea de JT.

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

CreÛterea de potenÍial Án instalaÍiile consumatorului nu constitue o problemŸ acolo unde nivelul curentului de punere la pŸmÊnt pe partea de MT este limitat, aÛa cum a fost menÍionat anterior. Toate transformatoarele conectate Án sistem IT, chiar dacŸ punctul neutru este izolat sau conectat la pŸmÊnt printr-o impedanÍŸ de valoare mare, sunt Án practicŸ prevŸzute cu un aparat de limitare a supratensiunii care va conecta Án mod automat punctul neutru direct la pŸmÊnt dacŸ o supratensiune se apropie de tensiunea de Íinere a izolaÍiei sistemului de JT. În completarea elementelor menÍionate mai sus, sunt prezentate Án subparagraful 3.1 mai multe moduri Án care pot apare aceste supratensiuni. Acest tip de defect de punere la pŸmÊnt este destul de rar Ûi atunci cÊnd apare este repede detectat Ûi eliminat de cŸtre sistemul de declanÛare automatŸ a Ántreruptorului dintr-o instalaÍie proiectatŸ Ûi construitŸ corespunzŸtor. SiguranÍa Án exploatare Án situaÍiile de potenÍial ridicat depinde Án Ántregime de dispunerea zonelor echipotenÍiale ce trebuie stabilite Án mod corespunzŸtor. Acestea se bazeazŸ Án principal pe utilizarea unor conductoare de cupru Án formŸ de grilaj, conectate la bare de oÍel cuprat, dispuse vertical. Criteriul echipotenÍialitŸÍii ce trebuie respectat este cel menÍionat Án capitolul F referitor la protecÍia Ámpotriva Ûocului electric prin contact indirect, definit astfel: potenÍialul dintre douŸ pŸrÍi metalice expuse care pot fi atinse simultan de orice parte a corpului uman nu trebuie, Án nici o circumstanÍŸ, sŸ depŸÛeascŸ 50 V Án condiÍii uscate sau 25 V Án condiÍii de umiditate. MŸsuri speciale ar trebui luate la limita zonelor echipotenÍiale, pentru a evita diferenÍe mari de potenÍial pe suprafaÍa solului, care pot ajunge la valori periculoase ale “tensiunii de pas”. Problema este Án strÊnsŸ legŸturŸ cu legarea la pŸmÊnt de protecÍie a gardurilor de Ámprejmuire Ûi este prezentatŸ Án detaliu Án subcapitolul 3.1.

1.2 Diferite tipuri de alimentŸri la medie tensiune UrmŸtoarele scheme de alimentare cu energie electricŸ sunt adoptate Án mod obiÛnuit Án concordanÍŸ cu tipul reÍelei de medie tensiune.

Alimentarea Án vÊrf (radialŸ) Fig. B11: ReÍea radialŸ.

Postul de transformare este alimentat de un singur circuit de la un distributor de MT (cablu sau linie). În general partea de MT este conectatatŸ Ántr-o celulŸ conÍinÊnd un separator de sarcinŸ cu siguranÍe fuzibile de protecÍie Ûi separator de punere la pŸmÊnt, dupŸ cum se observŸ Án Fig. B11. În unele ÍŸri un transformator montat pe un stÊlp fŸrŸ aparate de comutaÍie sau siguranÍe fuzibile la MT constituie “postul de transformare”. Acest tip de instalaÍie de MT este foarte comun Án zonele rurale. Aparatul de protecÍie Ûi de comutaÍie este plasat la mare distanÍŸ faÍŸ de transformator Ûi controleazŸ Án general o linie electricŸ aerianŸ principalŸ, de la care un numŸr de astfel de linii secundare sunt conectate Án derivaÍie.

Alimentarea Án buclŸ

Fig. B12: ReÍea buclatŸ.

(1) Cuprul este electronegativ faÍŸ de majoritatea celorlalte metale Ûi astfel rezistŸ la cororoziune. (2) O reÍea buclatŸ este un distribuitor continuu Án formŸ de buclŸ ÁnchisŸ la ambele capete, care Áncepe Ûi se terminŸ pe aceleaÛi bare. Fiecare capŸt al buclei este controlat de cŸtre un Ántreruptor. Pentru a ÁmbunŸtŸÍi flexibilitatea operaÍionalŸ adeseori barele sunt divizate Án douŸ secÍiuni de un Ántreruptor Án poziÍie normal deschis Ûi fiecare capŸt al buclei este conectat la o secÍiune diferitŸ. Un interconector este un circuit continuu care conecteazŸ barele colectoare din douŸ posturi de transformare. Fiecare capŸt al unui interconector este este controlat de obicei de un Ántreruptor. Un interconector-distribuitor este un interconector care alimenteazŸ unul sau mai multe posturi de transformare de-a lungul traseului.

Echipamentele de reÍea de tip “inel principal” (Ring Main Units - RMU) sunt Án mod normal conectate sŸ formeze un inel principal la MT(2) sau un distribuitorinterconector(2) astfel ÁncÊt barele colectoare aferente RMU transportŸ tot curentul inelului principal sau al interconectorului (Fig. B12) . Tipul RMU constŸ din trei compartimente integrate astfel ÁncÊt sŸ formeze un singur ansamblu. Acestea sunt: n 2 celule de intrare, fiecare conÍinÊnd cÊte un separator de sarcinŸ Ûi un separator de punere la pŸmÊnt; n o celulŸ de ieÛire Ûi protecÍie conÍinÊnd separator de sarcinŸ plus siguranÍe fuzibile sau o combinaÍie separator de sarcinŸ echipat cu siguranÍe fuzibile sau un Ántreruptor de putere Ûi un separator de linie, Ámpreuna cu un separator de punere la pŸmÊnt. Toate dispozitivele de manevrare Án sarcinŸ Ûi separatoarele de punere la pŸmÊnt sunt dimensionate sŸ reziste la solicitŸrile produse de curentul de scurtcircuit. AceastŸ schemŸ de funcÍionare pune la dispoziÍia utilizatorului douŸ surse de alimentare cu energie electricŸ, Án felul acesta reducÊndu-se Án mod considerabil probabilitatea de Ántrerupere a alimentŸrii, datoratŸ defectelor din sistem sau unor manevre greÛite din partea furnizorului de energie, etc. Schemele Án inel au ca principal domeniu de aplicaÍie distribuÍia publicŸ, prin reÍelele de cabluri subterane, din zonele urbane.

B11

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

DublŸ alimentare Acolo unde este posibil ca alimentarea pe partea de MT sŸ fie fŸcutŸ prin douŸ linii sau cabluri de la acelaÛi sistem de bare colectoare ale unui post de transformare, se utilizeazŸ Án mod obiÛnuit o schemŸ similarŸ cu cea a RMU (vezi Fig. B13). Principala diferenÍŸ operaÍionalŸ dintre aceastŸ schemŸ Ûi cea a RMU este cŸ cele douŸ cŸi de intrare sunt interblocate, astfel ÁncÊt doar o cale de intrare poate fi conectatŸ la un moment dat (adicŸ conectarea unei cŸi ÁmpiedicŸ conectarea celeilalte). La Ántreruperea alimentŸrii cu energie electricŸ, calea de intrare care era Án funcÍiune trebuie sŸ fie deconectatŸ Ûi celŸlalt separator de sarcinŸ (anterior Án poziÍia “deschis”) poate fi conectat. AceastŸ secvenÍŸ poate fi executatŸ manual sau automat. Acest tip de schemŸ de conexiune este folositŸ Án mod particular Án reÍelele cu o densitate mare a consumatorilor Ûi Án zonele urbane cu o rapidŸ extindere, alimentate de cŸtre sisteme de cabluri subterane de MT .

B12

1.3 Aspecte operaÍionale ale reÍelelor de distribuÍie de medie tensiune Linii electrice aeriene (LEA)

Fig. B13: DublŸ alimentare.

VÊnturile puternice, formarea chiciurii, etc., pot provoca atingerea Ántre ele a conductoarelor liniilor aeriene (LEA), avÊnd ca efect producerea unui scurtcircuit momentan (nepermanent). Defectele de izolaÍie datorate spargerii izolatoarelor de sticlŸ sau porÍelan din cauza unor particule purtate de vÊnt sau a utilizŸrii neglijente a armamentului, etc., precum Ûi poluarea masivŸ a suprafeÍelor izolatoarelor, pot avea ca efect un scurtcircuit la pŸmÊnt (monofazat). Multe din aceste avarii dispar Án mod spontan. De exemplu, Án condiÍii uscate, izolatoarele sparte pot rŸmÊne adeseori Án serviciu fŸrŸ a fi detectate, dar este posibil sŸ conturneze (ex. cŸtre o structurŸ de fixare metalicŸ) pe duratŸ unei ploi torenÍiale. Mai mult, suprafeÍele poluate produc Án general conturnŸri doar Án condiÍii de umiditate. Trecerea curentului de defect ia aproape Án mod invariabil forma unui arc electric, a cŸrui cŸldurŸ intensŸ usucŸ calea de curent Ûi, Ántr-o anumitŸ mŸsurŸ, restabileÛte proprietŸÍile izolatoare. În acest timp, de obicei, aparatura de protecÍie a acÍionat pentru a indepŸrta defectul, de ex. siguranÍele fuzibile s-au ars sau Ántreruptorul a declanÛat. ExperienÍa aratŸ cŸ, Án marea majoritate a cazurilor, realimentarea circuitului, prin Ánlocuirea siguranÍelor fuzibile sau prin Ánchiderea Ántreruptorului, va avea succes. Din acest motiv, a fost posibil sŸ se ÁmbunŸtŸÍeasca considerabil continuitatea serviciului Án cazul reÍelelor de distribuÍie de MT care conÍin linii electrice aeriene prin aplicarea unei scheme de reanclanÛare automatŸ rapidŸ (RAR) a Ántreruptorului care comandŸ un astfel de circuit. Aceste scheme automate permit un numŸr de operaÍii de reanclanÛare, dacŸ prima Áncercare eÛueazŸ, cu un timp reglabil de ÁntÊrziere Ántre ÁncercŸrile succesive (pentru a permite deionizarea aerului la locul de defect), Ánainte ca Ántreruptorul sŸ fie definitiv deconectat dupŸ toate ÁncercŸrile nereuÛite (Án general 3). Alte ÁmbunŸtŸÍiri Án continuitatea alimentŸrii sunt obÍinute prin utilizarea separatoarelor de linie acÍionate de la distanÍŸ Ûi prin utilizarea unor separatoare de izolare automatŸ, ce funcÍioneazŸ ÁmpreunŸ cu un Ántreruptor cu reanclanÛare automatŸ rapidŸ (Án pauzŸ de RAR). AceastŸ ultimŸ schemŸ este exemplificatŸ prin ultima parte a Figurii B14 (pagina urmŸtoare). Principiul este urmŸtorul: DacŸ dupŸ douŸ ÁncercŸri de reanclanÛare circuitul nu se restabileÛte Ûi defectul se dovedeÛte a fi permanent separatorul se va deschide (Án a doua pauzŸ de RAR) Ûi va izola o secÍiune a reÍelei, Ánainte ca a treia (Ûi ultima) Áncercare de reanclanÛare sŸ aiba loc. ExistŸ, deci, douŸ posibilitŸÍi: n defectul este Án secÍiunea care a fost izolatŸ de separatorul automat de linie (ALS, Automatic Line Switch) Ûi alimentarea este restabilitŸ pentru ceilalÍi consumatori conectaÍi la celelalte secÍiuni, sau n defectul este Ántr-o secÍiune Án amonte de separator (ALS) Ûi Ántreruptorul va deconecta definitiv. O schemŸ prevŸzutŸ cu un astfel de separator automat (ALS) permite astfel, Án eventualitatea unui defect permanent, posibilitatea restabilirii alimentŸrii pentru o parte din consumatori.

1 Alimentarea cu energie la medie tensiune

B13

Fig. B14: Ciclul de RAR al unui Ántreruptor controlÊnd o reÍea aerianŸ radialŸ de MT Ûi corelat cu un separator de secÍionare.

În timp ce aceste mŸsuri au ÁmbunŸtŸÍit cosiderabil fiabilitatea alimentŸrii sistemelor cu linii electrice aeriene de MT, acolo unde se considerŸ necesar, consumatorii trebuie sŸ-Ûi ia propriile mŸsuri pentru a evita efectele Ántreruperii momentane a alimentŸrii (Ántre reanclanÛŸri), cum ar fi: n surse de energie neÁntreruptibile pentru cazurile de urgenÍŸ; n sisteme de iluminat care nu necesitŸ sŸ fie rŸcite Ánaintea reamorsŸrii.

ReÍelele de cabluri subterane

Controlul centralizat bazat pe sistemele SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition - Supraveghere Control Ûi AchiziÍie de Date) Ûi pe recentele dezvoltŸri ale tehnicilor IT (Information Technology - Tehnologia informaÍiei) devine din ce Án ce mai folosit Án ÍŸrile unde complexitatea reÍelelor interconectate justificŸ cheltuielile.

Defectele pe reÍelele de cabluri subterane sunt uneori rezultatul executŸrii neÁngrijite a lucrŸrilor de manÛonare a cablurilor, sau de pozare a acestora, etc. dar cele mai uzuale sunt datorate deteriorŸrilor produse de bare metalice, ciocane pneumatice, excavatoare Ûi aÛa mai departe, folosite la executarea diferitelor lucrŸri. Uneori defectele de izolaÍie apar Án capetele terminale ale cablurilor datoritŸ supratensiunii, Án particular Án punctele sistemului de MT Án care o linie electricŸ aerianŸ este conectata cu un cablu subteran. Supratensiunea Ántr-un asemenea caz este Án general de origine atmosfericŸ Ûi efectele de reflexie a undei electromagnetice la cutia de joncÍiune (unde impedanÍa circuitului se schimbŸ brusc) pot avea ca rezultat o supratensiune Án izolaÍia cablului, la punctul de defect. Aparatele de protecÍie la supratensiune, cum sunt descŸrcŸtoarele, sunt Án mod frecvent instalate Án astfel de puncte. Defectele ce apar Án reÍelele de cabluri sunt mai puÍin frecvente decÊt cele ce apar la sistemele de linii electrice aeriene (LEA), dar sunt aproape invariabil defecte permanente care necesitŸ mai mult timp pentru localizare Ûi reparare decÊt cele de pe LEA. Atunci cÊnd un defect Án cablu apare pe un “inel principal”, alimentŸrile pot fi repede refŸcute pentru toÍi consumatorii, atunci cÊnd secÍiunea defectŸ a cablului a fost determinatŸ. Atunci cÊnd defectul apare pe un distribuitor radial, ÁntÊrzierea Án localizarea defectului Ûi realizarea reparaÍiei poate dura cÊteva ore Ûi va afecta toÍi consumatorii situaÍi Án aval de poziÍia defectului. În orice caz, dacŸ continuitatea Án alimentare este esenÍialŸ pentru toatŸ instalaÍia sau pentru o parte a ei, atunci trebuie prevŸzutŸ o sursŸ de alimentare de rezervŸ.

Comanda de la distanÍŸ a reÍelelor de MT Controlul de la distanÍŸ a liniilor de MT este util pentru reducerea timpilor de Ántrerupere Án cazul unor defecte Án cabluri prin reconfigurarea rapidŸ a reÍelei. Pentru aceasta este nevoie de separatoare de sarcinŸ motorizate, telecomandate, Án anumite puncte ale reÍelei. Posturile de transformare comandate de la distanÍŸ vor putea fi realimentate rapid Án timp ce pentru celelalte trebuie deplasatŸ echipa de intervenÍie.

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

2 Procedura de instalare a unui post de transformare

Marii consumatori de electricitate sunt Án mod invariabil alimentaÍi la MT. În sistemele de JT, funcÍionÊnd la 120/208 V (3 faze, 4 conductoare), o sarcinŸ de 50 kVA poate fi consideratŸ ca fiind “mare”, Án timp ce Án sistemele trifazate la 240/415 V un consumator “mare” poate avea o sarcinŸ de 100 kVA. Ambele sisteme de distribuÍie la JT sunt obiÛnuite Án multe pŸrÍi ale lumii. Este de semnalat faptul cŸ CEI recomandŸ un standard “mondial” de 230/400 V pentru sistemele trifazate cu 4 conductoare. Acesta reprezintŸ un nivel de compromis Ûi va permite sistemelor existente care funcÍioneazŸ la 220/380 V Ûi la 240/415 V (sau la alte valori apropiate acestora) sŸ se punŸ de acord cu standardul propus, prin ajustarea dispozitivelor de reglaj de tensiune ale transformatoarelor de distribuÍie standard. DistanÍa pÊnŸ la care energia trebuie sŸ fie transportatŸ este un factor suplimentar pentru alegerea alimentŸrii la JT sau MT. InstalaÍiile pentru consumatorii rurali mici dar izolaÍi sunt exemple evidente Án acest sens. Decizia asupra alimentŸrii la JT sau la MT va depinde de circumstanÍele locale Ûi de o serie de consideraÍii Án sensul celor menÍionate mai sus Ûi va fi impusŸ, Án general, de cŸtre autoritatea de alimentare cu energie electricŸ a zonei respective. Atunci cÊnd a fost luatŸ decizia de alimentare cu energie electricŸ la MT, existŸ douŸ soluÍii constructive realizabile conform urmŸtoarelor proceduri: (1) Furnizorul de energie electricŸ construieÛte un post de transformare standard Án apropiere de zona consumatorului dar transfomatorul este situat Ántr-o camerŸ din incinta consumatorului, Án apropiere de centrul de greutate al sarcinii electrice. (2) Consumatorul ÁÛi construieÛte Ûi ÁÛi echipeazŸ propriul post de transformare, pe domeniu privat, la care se conecteazŸ furnizorul de energie electricŸ cu partea de MT. În metoda (1) furnizorul de electricitate deÍine postul de transformare, cablul cŸtre transformator, transformatorul precum Ûi camera transformatorului, la care are un acces nelimitat. Camera transformatorului este construitŸ de cŸtre consumator (pe baza planurilor Ûi regulilor puse la dispoziÍie de cŸtre furnizor) Ûi include socluri, baÛe pentru scurgeri de ulei, pereÍi Ûi celule antifoc, plafoane, ventilaÍie, sistem de iluminat Ûi sistem de legare la pŸmÊnt, toate trebuind sŸ fie aprobate de cŸtre autoritatea de furnizare a energiei electrice. Structura tarifului poate acoperi, conform unei ÁnÍelegeri, o parte a cheltuielilor necesare pentru asigurarea alimentŸrii cu energie electricŸ. În marea majoritate a situaÍiilor, aceleaÛi principii se aplicŸ Án concepÍia Ûi realizarea unui astfel de proiect. UrmŸtoarele note se referŸ la procedura nr. (2).

B14

ÎncŸ de la primele faze ale proiectului consumatorul trebuie sŸ punŸ la dispoziÍia furnizorului de energie electricŸ informaÍii generale asupra necesitŸÍilor sale.

2.1 InformaÍii preliminare Înainte ca orice negocieri sau discuÍii sŸ poatŸ fi iniÍiate cu autoritŸÍile de furnizare a energiei electrice, urmŸtoarele elemente de bazŸ trebuiesc stabilite: Puterea maximŸ prezumatŸ (kVA) Determinarea acestui parametru este descrisŸ Án capitolul A, Ûi trebuie sŸ ia Án considerare posibilitatea unei cereri de introducere a unor sarcini suplimentare Án viitor. Factorii care trebuie estimaÍi Án aceastŸ etapŸ sunt: n coeficientul de utilizare (ku); n coeficientul de simultaneitate (ks). Planurile de ansamblu Ûi de detaliu arŸtÊnd amplasarea postului de transformare propus Planurile ar trebui sŸ indice clar cŸile de acces la postul de transformare, cu posibilele restricÍii, de ex. coridoarele de intrare Ûi ÁnŸlÍimea plafonului, ÁmpreunŸ cu limitele posibile locale de greutate, avÊnd Án vedere de asemenea cŸ: n personalul furnizorului de energie electricŸ trebuie sŸ aibŸ oricÊnd acces liber Ûi nerestricÍionat la echipamentele de MT din postul de transformare; n numai personalului autorizat Ûi calificat al consumatorului Ái este permis accesul la postul de transformare; n existŸ furnizori de energie electricŸ care cer ca partea de instalaÍie exploatatŸ de cŸtre ei sŸ fie situatŸ Ántr-o camerŸ (incintŸ) separatŸ faÍŸ de partea de instalaÍie exploatatŸ de cŸtre consumator. Gradul de continuitate Án alimentare cerut Consumatorul trebuie sŸ estimeze consecinÍele unei Ántreruperi Án alimentare, Án funcÍie de durata sa: n pierderi de producÍie; n siguranÍa personalului Ûi a echipamentului.

2 Procedura de instalare a unui post de transformare

Furnizorul de energie electricŸ trebuie sŸ dea informaÍii specifice viitorului consumator.

Fumizorul de energie electricŸ trebuie sŸ aprobe oficial atÊt echipamentul ce va fi instalat Án postul de transformare cÊt Ûi metodele propuse de instalare.

DupŸ testarea Ûi verificarea instalaÍiei de cŸtre o autoritate (Án unele ÍŸri, independentŸ) din acest domeniu, se acordŸ un certificat care permite postului de transformare sŸ fie pus Án funcÍiune.

2.2 Studiu de soluÍie În urma informaÍiilor puse la dispoziÍie de cŸtre consumator, furnizorul de energie electricŸ trebuie sŸ specifice: Tipul alimentŸrii cu energie electricŸ propus Ûi sŸ specifice: n felul sistemului de alimentare: reÍea cu linii electrice aeriene sau cabluri subterane; n detalii despre schema de legŸturi: alimentare Án vÊrf, alimentare Án buclŸ, alimentare dublŸ, etc.; n limita de putere (kVA) Ûi nivelul curentului de defect. Tensiunea nominalŸ de alimentare Ûi a echipamentului (Tensiunea maximŸ a echipamentului) existent sau viitor, depinzÊnd de dezvoltarea sistemului. Detalii de mŸsurŸ care definesc: n costul conectŸrii la reÍeaua de energie electricŸ; n detalii tarifare (taxele fixe Ûi tarifele de consum).

2.3 Aplicare Înainte de Ánceperea oricŸrei activitŸÍi de instalare trebuie obÍinutŸ o aprobare oficialŸ de la furnizorul de energie electricŸ. Cererea de aprobare trebuie sŸ includŸ urmŸtoarele informaÍii: n localizarea postului de transformare propus; n schema monofilarŸ a circuitelor de putere Ûi a conexiunilor aferente, ÁmpreunŸ cu propuneri asupra circuitelor de legare la pŸmÊnt; n detalii complete despre echipamentul electric ce va fi instalat, ÁncluzÊnd caracteristicile de performanÍŸ; n dispunerea echipamentului Ûi asigurarea componentelor de mŸsurŸ; n mŸsuri de ÁmbunŸtŸÍire a factorului de putere dacŸ acest lucru este necesar; n facilitŸÍi pentru instalarea unor surse de alimentare de rezervŸ, Án caz de urgenÍŸ, dacŸ acest lucru este solicitat.

2.4 Punerea Án funcÍiune Testele premergŸtoare punerii sub tensiune trebuie sŸ fie trecute cu succes Ánainte ca autoritatea sŸ conecteze postul de transformare la sistemul energetic. Testele de verificare includ: n mŸsurarea rezistenÍei de dispersie a prizei de pŸmÊnt; n continuitatea tuturor conductoarelor de conectare echipotenÍialŸ la pŸmÊnt Ûi de siguranÍŸ; n inspectarea Ûi testarea tuturor componentelor de MT; n verificarea izolaÍiei echipamentului de MT; n testarea rezistenÍei dielectrice a transformatorului Án ulei (Ûi a rigiditŸÍii dielectrice a uleiului dacŸ este cazul); n inspectarea Ûi testarea instalaÍiei de JT din postul de transformare; n verificarea tuturor interblocajelor (mecanice sau electrice) Ûi a tuturor secvenÍelor de lucru automat; n verificarea funcÍionŸrii corecte a releelor de protecÍie Ûi a reglajelor aferente. Este, de asemenea, imperativ necesar sŸ se verifice dacŸ tot echipamentul este furnizat astfel ÁncÊt orice manevrŸ operaÍionalŸ sŸ poate fi executatŸ Án condiÍii sigure. La primirea certificatului de conformitate: n personalul autoritŸÍii furnizoare de electricitate va alimenta cu energie electricŸ echipamentul de MT Ûi va verifica funcÍionarea corectŸ a aparaturii de mŸsurŸ; n contractorul instalaÍiei este responsabil de testarea Ûi conectarea instalaÍiei de JT. CÊnd Án final postul de transformare este funcÍional: n postul de transformare Ûi tot echipamentul aparÍin consumatorului; n autoritatea furnizoare de electricitate are “controlul funcÍional asupra tuturor aparatelor de comutaÍie la MT din postul de transformare”, de ex. cele douŸ separatoare de sacinŸ de intrare Ûi cel corespunzŸtor transformatorului, pe partea de MT, (sau a Ántreruptorului) Án cazul unei scheme Án inel principal, ÁmpreunŸ cu toate separatoarele de punere la pŸmÊnt aferente pŸrÍii de MT; n personalul furnizorului de electricitate are acces liber la echipamentul de MT; n consumatorul are acces independent numai asupra separatorului de MT (sau Ántreruptorului de MT) corespunzŸtor transformatorului; n consumatorul este responsabil pentru ÁntreÍinerea tuturor echipamentelor din postul de transformare Ûi trebuie sŸ cearŸ autoritŸÍii furnizoare de electricitate sŸ izoleze Ûi sŸ conecteze la pŸmÊnt aparatajul de comutaÍie pentru a permite desfŸÛurarea lucrŸrilor de ÁntreÍinere. Furnizorul de electricitate trebuie sŸ ÁnmÊneze un permis de lucru semnat pentru personalul de ÁntreÍinere al consumatorului, ÁmpreunŸ cu informaÍii asupra modului de realizare a distanÍelor de izolare Ûi asupra nivelului de izolaÍie la care a fost realizatŸ instalaÍia.

B15

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

3 Aspectul protecÍiilor

Subiectul relativ la protecÍia instalaÍiilor electrice industriale este foarte vast; acesta acoperŸ toate aspectele de siguranÍŸ a personalului Ûi protecÍia Ámpotriva deteriorŸrii parametrilor funcÍionali ai echipamentului electric Ûi ai construcÍiilor aferente. Aceste aspecte diferite ale protecÍiei pot fi Án general clasificate Án concordanÍŸ cu urmŸtoarele obiective: n protecÍia utilizatorilor Ûi a animalelor Ámpotriva pericolelor de supratensiuni Ûi Ûoc electric, foc, explozii, gaze toxice, etc.; n protecÍia instalaÍiilor, a echipamentului Ûi componentelor sistemului electroenergetic Ámpotriva solicitŸrilor datorate curenÍilor de scurtcircuit, a supratensiunilor atmosferice (trŸsnetelor) Ûi a instabilitŸÍii sistemului energetic (ieÛirea din sincronism), etc.; n protecÍia personalului Ûi a echipamentului electric Ámpotriva pericolelor de manevrare incorectŸ a sistemului energetic, prin folosirea interblocajelor electrice Ûi mecanice. Toate tipurile de aparate de comutaÍie (incluzÊnd, de ex. comutatoarele de ploturi ale transformatoarelor Ûi altele) trebuie sŸ aibŸ definite limitele de funcÍionare. Aceasta ÁnseamnŸ cŸ ordinea Án care diferitele tipuri de aparate de comutaÍie pot fi Ánchise sau deschise Án condiÍii de siguranÍŸ, este o chestiune de importanÍŸ vitalŸ. Dispozitivele de interblocare Ûi circuitele de control electric analogice sunt Án mod frecvent utilizate pentru a asigura concordanÍa strictŸ cu succesiunea corectŸ de operare. Descrierea tehnicŸ detaliatŸ a numeroaselor scheme de protecÍie disponibile inginerilor energeticieni depŸÛeÛte scopul acestei lucrŸri, dar se sperŸ cŸ urmŸtoarele secÍiuni se vor dovedi utile, printr-o prezentare a principiilor generale. În timp ce cÊteva din dispozitivele de protecÍie menÍionate au o aplicare universalŸ, descrierile generale se vor limita doar la acelea utilizate Án mod obiÛnuit la sistemele de MT Ûi JT, cum au fost ele definite Án subparagraful 1.1 al acestui capitol.

B16

ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice Ûi la supratensiuni este strÊns legatŸ de obÍinerea unui sistem eficient de legare la pŸmÊnt (rezistenÍŸ de dispersie micŸ) Ûi aplicarea efectivŸ a principiului echipotenÍializŸrii mediilor.

3.1 ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice MŸsurile de protecÍie Ámpotriva Ûocurilor electrice se referŸ la douŸ pericole obiÛnuite: n atingerea de un conductor activ, adicŸ care este la un potenÍial diferit de cel al pŸmÊntului Án condiÍii normale. Aceasta se considerŸ riscul de “atingere directŸ”; n atingerea de o parte conductoare a unui aparat care Án mod normal nu este sub tensiune, dar care poate avea un potenÍial periculos datoritŸ degradŸrii izolaÍiei aparatului respectiv. Este ceea ce numim risc de “atingere indirectŸ”. Ar putea fi de notat cŸ un al treilea tip de risc de Ûoc electric poate sŸ existe Án apropierea prizelor de pŸmÊnt la MT sau JT (sau combinate) care sunt traversate de curenÍi de punere la pŸmÊnt. Acest risc se datoreazŸ gradienÍilor de potenÍial pe suprafaÍa solului Ûi este denumit risc al “tensiunii de pas”; curentul de Ûoc intrŸ printr-un picior Ûi se scurge prin celŸlalt, fiind periculos Án mod particular pentru animalele cu patru picioare. O variantŸ a acestui pericol, cunoscut ca un risc al “tensiunii de atingere” poate sŸ aparŸ, de exemplu, acolo unde o parte metalicŸ conectatŸ la pŸmÊnt este situatŸ Ántr-o zonŸ Án care existŸ gradienÍi de potenÍial. Atingerea acesteia ar putea provoca un Ûoc de curent ce va trece prin mÊnŸ Ûi prin ambele picioare. Animalele cu o lungime relativ mare a deschiderii dintre picioarele din faÍŸ Ûi cele din spate sunt Án mod particular sensibile la riscul tensiunii de pas Ûi au fost cazuri Án care vitele au fost omorÊte de cŸtre gradienÍi de potenÍiali cauzaÍi de o tensiune joasŸ (240/415 V) la care priza de pŸmÊnt era de o rezistenÍŸ insuficient de micŸ. Problemele gradienÍilor de potenÍial de tipul celor menÍionate mai sus nu sunt Án mod normal ÁntÊlnite la instalaÍiile electrice ale clŸdirilor. În acest caz se prevŸd conductoare de egalizare a potenÍialelor care leagŸ Án mod corespunzŸtor pŸrÍile metalice ale echipamentelor Ûi structurilor metalice exterioare la conductorul de protecÍie de legare la pŸmÊnt.

ProtecÍia la atingerea directŸ sau protecÍia de bazŸ Principala formŸ de protecÍie Ámpotriva riscurilor de atingere directŸ se face prin introducerea tuturor pŸrÍilor active Án materiale izolante sau prin introducerea lor Án carcase metalice legate la pŸmÊnt, prin plasarea acestora Án afara posibilitŸÍii de atingere (Án spatele barierelor izolatoare, Án vÊrful unor stÊlpi) sau prin obstacole specifice. Acolo unde pŸrÍile active izolate sunt introduse Ántr-o carcasŸ metalicŸ, de exemplu transformatoare, motoare Ûi multe alte aparate casnice, carcasa metalicŸ este legatŸ la sistemul de legare la pŸmÊnt. Pentru echipamentele de MT, standardul CEI 62271-200 (Aparataj de comutaÍie Án anvelopŸ metalicŸ pÊnŸ la 52 kV) specificŸ un index de protecÍie minim (sistem IP) de IP2X pentru a fi asiguratŸ protecÍia Ámpotriva contactului direct. Mai mult, anvelopa metalicŸ trebuie sŸ prezinte continuitate electricŸ Ûi o bunŸ separare Ántre interior Ûi exterior. ÎmpŸmÊntarea corespunzŸtoare a carcasei contribuie la protecÍia operatorilor Án condiÍii normale de funcÍionare. Pentru echipamentele de JT aceasta se obÍine prin intermediul contactului lateral al prizei Ûi Ûtecherului. Deteriorarea totalŸ sau parÍialŸ a izolaÍiei poate (depinzÊnd de gradul de rezistenÍŸ al cŸii de scurgere prin izolaÍie, de rezistenÍa dintre carcasa metalicŸ Ûi pŸmÊnt) sŸ mŸreascŸ tensiunea carcasei pÊnŸ la un nivel periculos.

3 Aspectul protecÍiilor

ProtecÍia la atingerea indirectŸ sau protecÍia Án caz de defect O persoanŸ care atinge carcasa metalicŸ a unui aparat a cŸrui izolaÍie este defectŸ aÛa cum s-a descris anterior se aflŸ Án situatia de “atingere indirectŸ”. O situaÍie de atingere indirectŸ este caracterizatŸ de faptul cŸ o cale de curent cŸtre pŸmÊnt existŸ (prin conductorul de protecÍie la pŸmÊnt PE) Án paralel cu curentul de Ûoc prin persoana respectivŸ. Cazul defectului Án sistemele de JT Teste multiple au arŸtat cŸ, Án condiÍiile Án care potenÍialul carcasei metalice faÍŸ de pŸmÊnt nu este mai mare de 50 V(1) sau se asigurŸ distanÍa de protecÍie la orice parte conductoare din punct de vedere electric, nu existŸ nici un pericol. Riscul atingerii indirecte Án cazul unui defect la MT DacŸ pierderea izolaÍiei Ántr-un aparat este Ántre un conductor de MT Ûi carcasa metalicŸ nu va fi Án general posibil sŸ se limiteze creÛterea de tensiune a carcasei la 50 V Ántr-un mod simplu, prin reducerea rezistenÍei de dispersie a prizei de pŸmÊnt. SoluÍia Án acest caz este sŸ se creeze o legŸturŸ de egalizare a potenÍialelor, ca cea descrisŸ Án subcapitolul 1.1 “scheme de legare la pŸmÊnt”.

3.2 ProtecÍia transformatoarelor Ûi circuitelor GeneralitŸÍi Circuitele Ûi echipamentul dintr-un post de transformare trebuie sŸ fie protejate astfel ÁncÊt curenÍii Ûi/sau tensiunile excesive sŸ fie rapid eliminate din sistem Ánainte de a genera pericole, daune sau distrugeri. Toate echipamentele utilizate Án mod normal Án instalaÍiile de putere au valori (standardizate) admisibile, de scurtŸ duratŸ, pentru funcÍionarea Án condiÍii de supracurent Ûi supratensiune, iar rolul schemelor de protecÍie este sŸ asigure ca aceste limite nu vor fi depŸÛite. În general asta ÁnseamnŸ cŸ situaÍiile de defect trebuiesc ÁndepŸrtate cÊt mai rapid posibil, fŸrŸ a omite sŸ se asigure coordonarea Ántre dispozitivele montate Án amonte Ûi aval. Aceasta ÁnseamnŸ cŸ la un defect Án reÍea doar un singur dispozitiv trebuie sŸ acÍioneze, deÛi curentul de defect este simÍit de mai multe aparate. Aceste dispozitive pot fi: n fuzibile care eliminŸ defectul direct sau asociate cu un separator de sarcinŸ printr-un dispozitiv mecanic, care deschide toate cele trei faze; n relee care acÍioneazŸ asupra bobinei de declanÛare a unui Ántreruptor.

ProtecÍia transformatorului SolicitŸri datorate reÍelei de alimentare Anumite supratensiuni tranzitorii pot apŸrea Án reÍea: n supratensiuni tranzitorii atmosferice. Supratensiunile tranzitorii atmosferice provin dintr-o loviturŸ de trŸsnet Án apropiere de o linie electricŸ aerianŸ; n supratensiuni tranzitorii de comutaÍie. O schimbare bruscŸ Án condiÍiile de funcÍionare ale unei reÍele electrice produce fenomene tranzitorii. Pentru ambele tipuri de supratensiuni, dispozitivul de protecÍie utilizat este un varistor (descŸrcŸtor cu oxid de zinc, ZnO). În cele mai multe cazuri protecÍia la supratensiuni nu influenÍeazŸ aparatajul de comutaÍie. SolicitŸri datorate sarcinii Fenomenul de suprasarcinŸ este datorat Án mod frecvent cererii concomitente de energie Án cazul unui numŸr mare de mici consumatori sau este datoratŸ creÛterii cererii de putere aparentŸ (kVA) a unei instalaÍii din cauza extinderii unei fabrici, sau ca urmare a extinderii clŸdirilor, etc. ApariÍia suprasarcinilor ridicŸ temperatura conductoarelor din circuitele afectate, precum Ûi pe cea a materialelor izolatoare. CÊnd temperatura depŸÛeÛte limitele normale de proiectare ale echipamentului implicat rata de deteriorare (ÁmbŸtrÊnirea materialelor izolante) creÛte Ûi durata de viaÍŸ a echipamentului este redusŸ Án mod corespunzŸtor. Dispozitivele de protecÍie Ámpotriva suprasarcinilor pot fi amplasate Án partea primarŸ sau secundarŸ a transformatorului. ProtecÍia Ámpotriva suprasarcinii a unui transformator este asiguratŸ de cŸtre un releu digital care determinŸ deconectarea Ántreruptorului din secundarul transformatorului. Timpul de ÁntÊrziere intrinsec realizat de acest releu determinŸ ca transformatorul sŸ nu fie Án mod necesar deconectat din cauza unor suprasarcini de scurtŸ duratŸ. AÛa numitele relee cu “imagine termicŸ” simuleazŸ temperatura ÍinÊnd cont de constanta transformatorului. Alte relee pot lua Án considerare Ûi efectele curenÍilor armonici datoraÍi sarcinilor neliniare (redresoare, echipament de calcul, variatoare de vitezŸ, etc.). Releele pot, de asemenea, sŸ dea predicÍii ale timpului rŸmas pÊnŸ la declanÛare precum Ûi a timpului de aÛteptare Ánainte de reconectare. Aceste informaÍii sunt de un real folos Án exploatarea echipamentului. (1) În zone uscate, 25 V Án locuri umede (sŸli de baie, etc.).

B17

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

3 Aspectul protecÍiilor

În completare, transformatoarele mari cu ÁnfŸÛurŸrile imersate Án ulei au Án mod frecvent termostate cu douŸ nivele, unul pentru alarme Ûi celŸlalt pentru declanÛare. Transformatoarele uscate folosesc senzori de temperaturŸ ÁnglobaÍi Án partea cea mai caldŸ a izolaÍiei ÁnfŸÛurŸrilor, pentru alarme Ûi/sau deconectare.

B18

Fig. B15: Transformator cu conservator de ulei.

Defecte interne ProtecÍia transformatoarelor Ámpotriva defectelor interne, prin dispozitive montate pe transformator este asiguratŸ la transformatoarele care sunt prevŸzute cu conservator cu aer la presiunea atmosfericŸ (vezi Figura B15), prin relee mecanice clasice Buchholz. Aceste relee pot detecta o uÛoarŸ acumulare de gaze care rezultŸ din disocierea uleiului sub acÍiunea arcului electric la defectele incipiente din izolaÍia ÁnfŸÛurŸrilor sau din intrarea aerului datoritŸ unei scurgeri de ulei. Primul nivel de detectare dŸ Án general alarma, dar dacŸ condiÍiile de avarie persistŸ, al doilea nivel de detectare va determina deconectarea Ántreruptorului din amonte. O detectare a unui val de ulei de cŸtre releeul Buchholz va deconecta instantaneu Ántreruptorul din amonte, dacŸ valul de ulei apare Án conducta de legŸtura dintre rezervorul principal Ûi conservator. Un asemenea val poate sŸ aparŸ doar datoritŸ deplasŸrii uleiului, deplasare cauzatŸ de o formare rapidŸ a bulelor de gaz generate de cŸtre un arc electric Án ulei, datorat unui curent de scurtcircuit. Toate transformatoarele sunt prevŸzute cu cÊteva tipuri de dispozitive de suprapresiune, care limiteazŸ presiunea maxima la o valoare mult sub cea la care rezervorul transformatorului cedeazŸ din punct de vedere mecanic. Printr-o proiectare specialŸ a elementelor radiatorului de rŸcire a uleiului, tipuri de transformatoare cu “umplere totalŸ” din gama de putere pÊnŸ la 10 MVA sunt acum fabricate Án mod curent. Dilatarea uleiului nu are ca efect o creÛtere excesivŸ a presiunii, datoritŸ efectului “de burduf” al elementelor radiatorului. O descriere completŸ a acestor transformatoare este datŸ Án subcapitolul 4.4 (vezi Figura B16). În mod evident aparatele Buchholz menÍionate mai sus nu pot fi aplicate acestui tip de transformator; totuÛi o alternativŸ modernŸ a fost dezvoltatŸ. Aceasta mŸsoarŸ: n acumularea de gaz; n suprapresiunea; n supratemperatura. Primele douŸ condiÍii deconecteazŸ Ántreruptorul din amonte iar ultima deconecteazŸ Ántreruptorul din avalul transformatorului. Dispozitivul este denumit DGPT (DetecÍie de Gaz, Presiune Ûi TemperaturŸ). Scurtcircuit intern fazŸ-fazŸ Scurtcircuitul intern fazŸ-fazŸ trebuie detectat Ûi eliminat de cŸtre: n cele trei fuzibile de medie tensiune din amonte de transformator; n un releu maximal de curent care declanÛeazŸ Ántreruptorul din amonte de transformator. Scurtcircuit intern fazŸ-pŸmÊnt Acesta este cel mai frecvent tip de defect intern. El trebuie detectat de un releu de detecÍie a punerii la pŸmÊnt. Curentul de defect la pŸmÊnt este calculat ca sumŸ a celor trei curenÍi primari (dacŸ sunt utilizate trei transformatoare de curent) sau de cŸtre un transformator sumator (tor homopolar) specific. DacŸ este necesarŸ o sensibilitate deosebitŸ se va utiliza un transformator sumator specific, Án combinaÍie cu douŸ transformatoare pe douŸ faze, pentru protecÍia la scurtcircuitul fazŸ-fazŸ.

Fig. B16: Transformator cu umplere totalŸ (etanÛ).

ProtecÍia circuitelor ProtecÍia circuitelor din aval de transformator trebuie sŸ se facŸ Án concordanÍŸ cu cerinÍele din standardadul CEI 60364.

Selectivitatea dintre dispozitivele de protecÍie din amonte Ûi din aval de transformator

Releu de supracurent

Releu Ámpotriva defectelor la pŸmÊnt

Fig. B17: ProtecÍia Ámpotriva punerii la pŸmÊnt a ÁnfŸÛurŸrii de medie tensiune.

Postul de transformare de tip abonat cu dispozitive de mŸsurŸ la JT necesitŸ o funcÍionare selectivŸ Ántre siguranÍele fuzibile la MT sau Ántreruptorul de MT Ûi Ántreruptor sau siguranÍele fuzibile de pe partea de JT. SiguranÍele fuzibile la MT se vor alege Án concordanÍŸ cu caracteristicile transformatorului. Caracteristicile de declanÛare ale Ántreruptorului de JT trebuie astfel alese ÁncÊt pentru o suprasarcinŸ sau un scurtcircuit din avalul sŸu, Ántreruptorul sŸ declaÛeze suficient de rapid, pentru a se asigura cŸ siguranÍele fuzibile la MT nu vor fi afectate de trecerea supracurentului prin ele. Curbele de performanÍŸ la declanÛare pentru siguranÍele fuzibile la MT sau Ántreruptorului de MT Ûi Ántreruptoarele de JT sunt date prin grafice de tipul: timpul de operare funcÍie de curentul care le strŸbate. Ambele curbe au Án general o formŸ timp/curent inversŸ (cu o discontinuitate abruptŸ pe curba Ántreruptorului la o valoare a curentului peste care apare declanÛarea “instantanee”).

3 Aspectul protecÍiilor

Timp

Timpul minim de pre-arc pentru fuzibilul MT B/A u 1,35 la orice moment Án timp D/C u 2 pentru orice valoare de curent

Caracteristica de declanÛare a Ántreruptorului JT Curent

Fig. B18: Selectivitatea Ántre fuzibilii de MT Ûi declanÛarea Ántreruptorului JT, pentru protecÍia transformatorului.

Fig. B19: ConfiguraÍie cu fuzibil pe MT Ûi Ántreruptor automat pe JT.

Aceste curbe tipice sunt aratate Án Figura B18. n Pentru a obÍine selectivitatea: Curba siguranÍei fuzibile de MT trebuie sŸ fie deasupra Ûi Án dreapta curbei Ántreruptorului JT. n Pentru a nu fi afectate siguranÍele fuzibile (adicŸ nedeteriorate): Toate pŸrÍile curbei de pre-arc a siguranÍei fuzibile trebuie sŸ fie situate Án dreapta curbei Ántreruptorului printr-un factor de 1,35 sau mai mult (de exemplu Án cazul Án care, la momentul T, curba Ántreruptorului trece printr-un punct corespunzŸtor valorii de 100 A, curba fuzibilului la acelaÛi moment de timp T trebuie sŸ treacŸ printr-un punct corespunzÊnd la 135 A sau mai mult) Ûi toate segmentele curbei siguranÍei fuzibile trebuie sŸ fie deasupra curbei Ántreruptorului printr-un factor de 2 sau mai mult (de exemplu unde la o valoare a curentului I curba Ántreruptorului trece printr-un punct corespunzÊnd la 1,5 sec., curba fuzibilului, la aceeaÛi valoare a curentului I trebuie sŸ treacŸ printr-un punct corespunzÊnd la 3 sec. sau mai mult etc.). Factorii 1,35 Ûi 2 sunt bazaÍi pe toleranÍe maxime standard de fabricaÍie pentru siguranÍele fuzibile MT Ûi Ántreruptoare de joasŸ tensiune. Pentru a putea compara cele douŸ curbe, curenÍii de MT trebuiesc sŸ fie raportaÍi Án curenÍi de JT echivalenÍi, sau invers. CÊnd pe JT se utilizeazŸ combinaÍia separator de sarcinŸ cu fuzibile, trebuie respectate condiÍii similare de separare Ántre caracteristicile de MT Ûi JT ale fuzibilelor. n Pentru a nu declanÛa Ántreruptorul MT: Toate pŸrÍile curbei de pre-arc a siguranÍei fuzibile trebuie sŸ fie situate Án dreapta curbei Ántreruptorului printr-un factor de 1,35 sau mai mult (de exemplu Án cazul Án care, la momentul T, curba Ántreruptorului JT trece printr-un punct corespunzŸtor valorii de 100 A, curba Ántreruptorului MT la acelaÛi moment de timp T trebuie sŸ treacŸ printr-un punct corespunzÊnd la 135 A sau mai mult) Ûi toate segmentele Ántreruptorului MT trebuie sŸ fie deasupra curbei Ántreruptorului JT (timpul Ántreruptorului JT trebuie sŸ fie sub timpul Ántreruptorului MT cu 0,3 sec.). Factorii 1,35 Ûi 0,3 sunt bazaÍi pe toleranÍe maxime standard de fabricaÍie pentru transformatoarele de curent, releele de protecÍie Ûi Ántreruptoarele de JT. Pentru a putea compara cele douŸ curbe, curenÍii de MT trebuiesc sŸ fie raportaÍi Án curenÍi de JT echivalenÍi, sau invers. Unde este utilizat un Ántreruptor cu siguranÍe fuzibile de JT, o separare similarŸ a curbelor caracteristice ale siguranÍelor de MT Ûi JT trebuie sŸ fie respectatŸ.

Alegerea dispozitivelor de protecÍie pe partea primarŸ a transformatorului AÛa cum s-a explicat mai sus, pentru un curent de referinÍŸ mic protecÍia poate fi realizatŸ cu fuzibili sau cu Ántreruptor. Atunci cÊnd curentul de referinÍŸ este mare atunci protecÍia va fi realizatŸ cu Ántreruptor automat. ProtecÍia prin Ántreruptor automat pentru transformator este mai sensibilŸ Án comparaÍie cu fuzibilele. Implementarea ulterioarŸ a unor protecÍii adiÍionale (punere la pŸmÊnt, suprasarcinŸ termicŸ, etc.) este mai uÛoarŸ cu Ántreruptor automat.

3.3 Interblocaje Ûi operaÍii condiÍionate Aparatele de comutaÍie instalate Án posturi de transformare sunt prevŸzute cu interblocaje mecanice Ûi electrice care sunt incluse Án structura mecanismului Ûi a circuitelor de comandŸ. Acestea constituie o mŸsurŸ de protecÍie Ámpotriva unor secvenÍe de manevrŸ incorecte, executate de personalul de exploatare. ProtecÍia mecanicŸ Ántre funcÍii localizate pe echipamente diferite (exemplu celulŸ Ûi transformator) este furnizatŸ de un interblocaj prin cheie. O schemŸ de interblocaj este creeatŸ pentru a preveni orice manevrŸ incorectŸ. Manevrele incorecte pot expune personalul de exploatare unor pericole sau pot provoca incidente electrice.

Interblocaje de bazŸ FuncÍiile de interblocaj esenÍiale pot fi introduse Ántr-o unitate funcÍionalŸ datŸ; o parte din aceste funcÍii sunt obligatorii conform CEI 62271-200, iar altele sunt opÍionale pentru utilizator. De exemplu, accesul Ántr-un tablou de MT implicŸ un anume numŸr de operaÍii care trebuie efectuate Ántr-o ordine predeterminatŸ. Pentru a readuce sistemul la situaÍia iniÍialŸ trebuie efectuat acelaÛi numŸr de operaÍii, Án sens invers. Fie procedurile adecvate, fie interblocajele dedicate pot asigura desfŸÛurarea operaÍiilor Án secvenÍa corectŸ. Apoi acest tablou va fi clasificat “accesibil prin interblocaje” sau “accesibil prin procedurŸ”. Chiar Ûi pentru utilizatorii cu proceduri corecte Ûi riguroase, utilizarea interblocajelor poate furniza un ajutor pentru siguranÍa operatorilor.

B19

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

3 Aspectul protecÍiilor

Interblocajul prin cheie Dincolo de interblocajele intrinseci ale unei unitŸÍi funcÍionale (a se vedea subcapitolul 4.2) cea mai utilizatŸ formŸ de interblocaj este Án prezent principiul “interblocaj prin cheie” (transferul cheii). Principiul se bazeazŸ pe posibilitatea de a elibera sau bloca una sau mai multe chei, Án funcÍie de realizarea sau nu a condiÍiilor de asigurare a siguranÍei Án exploatare. Aceste condiÍii pot fi combinate Án secvenÍe unice Ûi obligatorii, garantÊndu-se Án acest mod siguranÍa personalului, prin eliminarea posibilitŸÍii de a efectua operaÍii incorecte. Nerespectarea secvenÍelor de manevrŸ Án aceste cazuri poate avea consecinÍe extrem de grave asupra personalului de exploatare, precum Ûi asupra echipamentului Án cauzŸ. NotŸ: Este important sŸ se prevadŸ o schemŸ de interblocare ÁncŸ din primele etape de proiectare a postului de transformare MT/JT. În acest sens aparatele de comutaÍie vor fi echipate din fabricaÍie, Ántr-o manierŸ unitarŸ, cu chei Ûi dispozitive de blocare.

B20

Continuitatea Án serviciu Pentru un tablou electric dat, definiÍia compartimentelor accesibile ca Ûi condiÍiile de acces furnizeazŸ bazele clasificŸrii “pierderea continuitŸÍii Án serviciu” aÛa cum este definitŸ de standardul CEI 62271-200. Utilizarea interblocajelor sau doar a procedurilor corecte nu are influenÍŸ asupra continuitŸÍii Án serviciu. Numai cerinÍa de a accesa o parte datŸ a tabloului, Án condiÍii normale de operare, implicŸ condiÍii limitative care pot fi mai mult sau mai puÍin severe din punct de vedere al continuitŸÍii Án alimentarea cu energie electricŸ.

Interblocaje Án posturile de transformare Într-un post de transformare de distribuÍie MT/JT care include: n o singurŸ celulŸ de intrare la MT sau douŸ celule (douŸ linii Án paralel) sau douŸ celule tip “inel principal” care includ circuitele de intrare Ûi de ieÛire; n o celulŸ care conÍine echipamentul de comutaÍie Ûi protecÍie al transformatorului. Acesta poate include un separator de sarcinŸ Ûi siguranÍe fuzibile de MT plus un separator de punere la pŸmÊnt, sau un Ántreruptor Ûi un separator de linie, plus un separator de punere la pŸmÊnt. n compartimentul transformatorului. Interblocajele permit manevre Ûi acces la diferitele celule Án condiÍiile urmŸtoare: Interblocaje de bazŸ, incluse Ántr-o singurŸ unitate funcÍionalŸ n comanda separatorului de sarcinŸ: o dacŸ uÛa celulei este ÁnchisŸ Ûi separatorul de punere la pŸmÊnt asociat este deschis; n comanda separatorului de linie din celula echipamentelor de comutaÍie Ûi protecÍie ale transformatorului: o dacŸ uÛa celulei este ÁnchisŸ, Ûi o dacŸ Ántreruptorul este deschis Ûi separatorul(oarele) de punere la pŸmÊnt este (sunt) deschis(e); n Ánchiderea unui separator de punere la pŸmÊnt: o dacŸ separatorul(oarele) asociat(e) care asigurŸ separarea (izolarea) liniei este (sunt) deschis(e)(1); n accesul Án interiorul fiecŸrei celule, dacŸ au fost prevŸzute interblocaje: o dacŸ separatorul care asigurŸ izolarea celulei este deschis Ûi separatorul(oarele) de punere la pŸmÊnt din celula este (sunt) Ánchis(e); n Ánchiderea uÛii fiecŸrei celule sau compartiment dacŸ au fost prevŸzute interblocaje o dacŸ separatorul(oarele) de punere la pŸmÊnt este (sunt) Ánchis(e). Interblocaje funcÍionale implicÊnd cÊteva unitŸÍi funcÍionale sau echipamente separate n accesul la terminalele unui transformator MT/JT: o dacŸ separatorul care asigurŸ izolarea celulei este deschis Ûi separatorul de punere la pŸmÊnt din celulŸ este Ánchis, o ÍinÊnd cont de posibilitatea unui retur din partea de JT, poziÍia deschis a Ántreruptorului general de JT poate fi necesarŸ.

Exemplu practic

(1) DacŸ separatorul de legare la pŸmÊnt este pe un circuit de sosire, separatoarele de secÍionare asociate se aflŸ la ambele capete ale acestui circuit Ûi ar trebui, deci interblocate cu acest separator; Án aceastŸ situaÍie funcÍia de interblocaj se realizeazŸ prin cheie.

Într-un post de transformare tip abonat, cu echipament de mŸsurŸ la JT, schema de interblocare cel mai des folositŸ este tipul MT/JT/TR (medie tensiune/joasŸ tensiune/ transformator). Obiectivele interblocŸrii sunt: n Ámpiedicarea accesului Án compartimentul transformatorului dacŸ separatorul de punere la pŸmÊnt nu a fost Ánchis Án prealabil; n Ámpiedicarea Ánchiderii separatorului de punere la pŸmÊnt din celula de comandŸ Ûi protecÍie a transformatorului, dacŸ Ántreruptorul de pe JT al transformatorului nu a fost Án prealabil blocat Án poziÍia “deschis” sau “debroÛat”.

3 Aspectul protecÍiilor

Accesul la bornele de MT sau de JT ale unui transformator protejat Án amonte de o celulŸ de MT (care conÍine un separator de sarcinŸ de MT, siguranÍe de MT Ûi un separator de punere la pŸmÊnt) trebuie condiÍionat conform procedurii descrise anterior. Acest lucru este prezentat Án schemele din Fig. B20. NotŸ: Transformatorul din acest exemplu are bornele de MT prevŸzute cu un sistem de piese de contact tip broÛŸ care pot fi deconectate numai prin deblocarea unui dispozitiv de reÍinere, comun pe cele trei faze(1). Separatorul de sarcinŸ de MT este interblocat mecanic cu separatorul de MT de punere la pŸmÊnt, astfel ÁncÊt numai unul dintre ele poate fi Ánchis, Ánchiderea unuia blocheazŸ automat Ánchiderea celuilalt. Procedura de separare vizibilŸ Ûi legarea la pŸmÊnt a transformatorului de putere, Ûi demontarea pieselor de contact tip broÛe prevŸzute cu protecÍie izolantŸ (sau carcasŸ izolantŸ de protecÍie). CondiÍii iniÍiale: n separatorul de sarcinŸ de MT Ûi Ántreruptorul de JT sunt Ánchise; n separatorul de punere la pŸmÊnt, blocat Án poziÍia “deschis” prin cheia “0”; n cheia “0” este captivŸ la Ántreruptorul de JT, atÊt timp cÊt acesta este Ánchis. SecvenÍa 1 n se deschide Ántreruptorul de JT Ûi se blocheazŸ Án poziÍia “deschis” cu cheia “0”; n cheia „0” este eliberatŸ. SecvenÍa 2 n se deschide separatorul de sarcinŸ de MT; n se verificŸ dacŸ indicatoarele de prezenÍŸ a tensiunii s-au stins dupŸ deschiderea separatorului de MT. SecvenÍa 3 n se deblocheazŸ separatorul de punere la pŸmÊnt de MT, prin cheia “0” Ûi se Ánchide; n cheia “0” este acum captivŸ. SecvenÍa 4 Celula siguranÍelor fuzibile de MT este acum accesibilŸ (Ánchiderea separatorului de punere la pŸmÊnt permite ÁndepŸrtarea panoului frontal). Cheia “S”, care se aflŸ Án acestŸ celulŸ, este captivŸ cÊnd separatorul de sarcinŸ MT este Ánchis. n se acÍioneazŸ cheia “S” pentru a bloca separatorul de sarcinŸ de MT Án poziÍia “deschis”; n cheia “S” este acum eliberatŸ. SecvenÍa 5 Cheia “S” permite demontarea dispozitivului comun de zŸvorÊre a pieselor de contact de la bornele transformatorului sau a piesei izolante comune de protecÍie. În orice situaÍie Án care bornele transformatorului ar fi direct accesibile, cheia “S” va fi captivŸ ÁmpiedicÊnd manevrele prezentate anterior.

Fig. B20: Exemplificarea unui interblocaj MT/JT/Trafo

Rezultatul procedurii descrise anterior este urmŸtorul: n separatorul de sarcinŸ de MT este blocat Án poziÍia deschis prin cheia “S”. Cheia “S” este captivŸ de dispozitivul de interblocare al terminalelor JT ale transformatorului, atÊt timp cÊt bornele acestuia sunt accesibile; n separatorul de punere la pŸmÊnt, de MT, este Án poziÍia “Ánchis” dar nu este blocat, adicŸ ar putea fi Ánchis sau deschis. Pe durata unor lucrŸri de ÁntreÍinere se foloseÛte de regulŸ blocarea acestuia Án poziÍia Ánchis, cu ajutorul unui lacŸt. Cheia lacŸtului este de regulŸ Án pŸstrarea inginerului care supravegheazŸ lucrŸrile; n Ántreruptorul de joasŸ tensiune este blocat Án poziÍia “deschis” prin cheia “0” care este captivŸ la separatorul de punere la pŸmÊnt, Án poziÍia Ánchis. În acest mod, transformatorul este separat Ûi conectat la pŸmÊnt, Án deplinŸ siguranÍŸ. Este de notat cŸ bornele de intrare ale separatorului de sarcinŸ pot rŸmÊne sub tensiune, pe durata procedurii descrise. Acest fapt este permis pentru cŸ separatorul cu bornele Án cauza este plasat Ántr-un compartiment separat, inaccesibil personalului neabilitat. Orice altŸ soluÍie tehnicŸ care lasŸ expuse terminalele Ántr-un compartiment accesibil va necesita scoaterea de sub tensiune Ûi interblocarea.

(1) Sau pot fi prevŸzute cu o carcasŸ izolantŸ de protecÍie, comunŸ pentru cele trei faze.

B21

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

4 Post de transformare tip abonat cu mŸsurŸ pe JT

4.1 General Un post de transformare de tip abonat cu contorizare la JT este o instalaÍie conectatŸ la reÍeaua electricŸ de distribuÍie publicŸ avÊnd tensiunea nominalŸ Ántre 1 kV Ûi 35 kV. Acesta este prevŸzut cu un transformator MT/JT, care Án general are o putere ce nu depŸÛeÛte 1250 kVA.

B22

FuncÍiuni

Postul de transformare Toate pŸrÍile componente ale postului de transformare sunt plasate Ántr-o camerŸ situatŸ fie Ántr-un imobil existent, fie sub forma unei construcÍii prefabricate exterioare. Conectarea la reÍeaua de MT Conectarea la MT se poate realiza: n fie printr-un singur cablu sau linie aerianŸ, sau n prin douŸ separatoare de sarcinŸ, interblocate mecanic, care sunt conectate prin douŸ cabluri la un sistem dublu de alimentare, sau n prin douŸ separatoare de sarcinŸ care fac parte dintr-un sistem de alimentare Án buclŸ - tip RMU (Ring Main Unit). Transformatorul ŒinÊnd seama cŸ transformatoarele cu izolaÍie conÍinÊnd PCB(1) sunt interzise Án majoritatea ÍŸrilor, soluÍiile tehnologice disponibile sunt: n transformatoare Án ulei, destinate amplasŸrii Án exterior; n transformatoare uscate, cu izolaÍie Án rŸÛinŸ turnatŸ sub vid, destinatŸ posturilor de transformare de tip interior, cum ar fi imobile cu destinaÍie comercialŸ, clŸdiri destinate publicului, etc. Contorizare Contorizarea la JT permite folosirea unor transformatoare de mŸsurŸ de dimensiuni reduse Ûi nu prea scumpe. Majoritatea sistemelor de tarifare Íin seama de pierderile transformatoarelor de putere. Echipamentul instalaÍiei de JT Un Ántreruptor de putere la JT, de preferinÍŸ cu element de separare vizibilŸ la poziÍia “deschis” Ûi posibilitatea de blocare Án aceastŸ poziÍie, cu urmŸtoarele funcÍii: n sŸ alimenteze un tablou de distribuÍie; n sŸ protejeze transformatorul la suprasarcinŸ, precum Ûi circuitele din aval Ámpotriva scurtcircuitelor.

Scheme monofilare Schemele de pe pagina urmŸtoare (Figura B21) reprezintŸ cele patru metode de conectare la reÍeaua de medie tensiune: n radial; n radial cu extensie pentru buclŸ; n douŸ cabluri Án paralel; n Án buclŸ.

4.2 Alegerea celulelor Standarde Ûi specificaÍii Aparatele de comutaÍie Ûi echipamentele descrise mai jos au tensiuni nominale Ántre 1 kV Ûi 24 kV Ûi sunt conforme cu urmŸtoarele standarde internaÍionale: CEI 62271-200, 60265-1, 60694, 62271-102, 62271-105. ReglementŸri locale pot specifica de asemenea conformitatea cu standardele naÍionale cum ar fi : n FranÍa UTE n Marea Britanie BS n Germania VDE n Statele Unite ale Americii ANSI

Tipuri de echipamente

(1) Bifenil-policlorinat.

În afara celulelor RMU prezentate mai devreme se mai utilizeazŸ celule cu compartimentare modularŸ, care permit montarea oricŸrei combinaÍii de aparate de comutaÍie, precum Ûi realizarea facilŸ a unor extensii Án viitor. Posturile de transformare cu celule compacte se recomandŸ Án special Án urmŸtoarele cazuri: n reÍea buclatŸ sau reÍea radialŸ. n condiÍii de exploatare deosebite, cum ar fi climat sever sau grad Ánalt de poluare (izolaÍie integralŸ). n spaÍiu insuficient pentru tablouri de distribuÍie clasice. Acest echipament se remarcŸ prin dimensiuni reduse, funcÍiuni integrate unitar Ûi flexibilitate operaÍionalŸ.

4 Post de transformare tip abonat cu mŸsurŸ pe JT

B23

Fig. B21: Post de transformare de tip abonat cu mŸsurŸ pe JT.

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

4 Post de transformare tip abonat cu mŸsurŸ pe JT

SiguranÍa operaÍionalŸ a celulelor metalice de distribuÍie Descriere În continuare sunt descrise celulele cu compartimente Ûi pereÍi metalici (Fig. B22). În aceastŸ figurŸ se prezintŸ o celulŸ tip separator de sarcinŸ/separator de linie, proiectatŸ conform ultimelor realizŸri Án domeniu, care asigurŸ: n siguranÍa Án exploatare; n cerinÍe minime de spaÍiu; n flexibilitate Ûi posibilitŸÍi de extindere; n cerinÍe minime de mentenanÍŸ. Fiecare celulŸ conÍine 3 compartimente: n aparataj de comutaÍie: separatorul de sarcinŸ este inclus Ántr-o incintŸ turnatŸ Án rŸÛinŸ epoxidicŸ, care conÍine SF6. Incinta este ermetic ÁnchisŸ Ûi sigilatŸ pe durata de viaÍŸ a echipamentului; n conexiuni: prin cablu la bornele separatorului de sarcinŸ; n sistem de bare: barele sunt Án construcÍie modularŸ, astfel ÁncÊt orice numŸr de celule pot fi asamblate ÁmpreunŸ pentru a forma un tablou electric de distribuÍie unitar. Celula poate fi prevŸzutŸ cu un compartiment Án care se pot monta echipamente de mŸsurare, comandŸ automatŸ precum Ûi relee. DacŸ este necesar, un compartiment adiÍional poate fi montat deasupra celui existent. Conexiunile pentru cablu sunt prevŸzute Ántr-un compartiment terminal-cablu, situat Án partea frontalŸ a celulei. Accesul la acesta se realizeazŸ prin demontarea peretelui frontal al compartimentului respectiv. Diversele unitŸÍi sunt conectate electric prin secÍiuni de bare prefabricate. Montajul se realizeazŸ urmÊnd cu stricteÍe instrucÍiunile de asamblare. Comanda aparatajului de comutaÍie este simplificatŸ prin gruparea tuturor echipamentelor de mŸsurare, comandŸ Ûi control, Ántr-o singurŸ incintŸ, situatŸ pe partea frontalŸ a fiecŸrei unitŸÍi. Tehnologia acestor echipamente de comutaÍie este bazatŸ pe asigurarea siguranÍei Án exploatare, simplitate Án montaj Ûi mentenanÍŸ redusŸ.

B24

MŸsuri de siguranÍŸ internŸ a celulelor n separatorul de sarcinŸ/separatorul de linie realizeazŸ funcÍia de “separare vizibilŸ - indicarea poziÍiei”, conform CEI 62271-102 (separatoare Ûi separatoare de punere la pŸmÊnt); n unitŸÍile funcÍionale ÁnglobeazŸ interblocajele de bazŸ specificate de CEI 62271-200 (aparataj de comutaÍie Án anvelopŸ metalicŸ): o Ánchiderea separatorului de sarcinŸ este posibilŸ numai dacŸ separatorul de punere la pŸmÊnt este deschis, o Ánchiderea separatorului de punere la pŸmÊnt este posibilŸ numai dacŸ separatorul de sarcinŸ este deschis; n accesul la compartimentul cablurilor, care este singurul compartiment unde utilizatorul are acces Án exploatare, este securizat prin urmŸtoarele interblocaje: o deschiderea Ûi accesul la compartimentul terminalelor de cabluri(1) sunt posibile numai dacŸ separatorul de punere la pŸmÊnt este Ánchis, o separatorul de sarcinŸ/separatorul de linie se aflŸ blocat Án poziÍia “deschis” atunci cÊnd se permite accesul menÍionat anterior. În aceastŸ situaÍie este posibilŸ comanda separatorului de punere la pŸmÊnt, mai exact deschiderea pentru Áncercarea dielectricŸ a cablurilor. Celulele dotate astfel pot fi exploatate cu barele Ûi cablurile sub tensiune, cu excepÍia celulelor la care s-a realizat accesul la cabluri. Ele sunt conforme cu “pierderea continuitŸÍii Án serviciu” clasŸ LSB2A, aÛa cum este definitŸ Án CEI62271-200. În afarŸ de interblocajele funcÍionale arŸtate mai sus, fiecare celulŸ include: n elemente ce permit blocaje cu lacŸt pe dispozitivele de acÍionare; n 5 seturi de orificii de fixare pentru eventuale dispozitive de interblocare mecanicŸ, prin cheie.

Executarea manevrelor

Fig. B22: CelulŸ cu separator de sarcinŸ/separator Án anvelopŸ metalicŸ.

(1) Acolo unde sunt utilizate fuzibile MT, ele sunt amplasate Án acest compartiment.

n toate manetele de acÍionare la Ánchidere sunt identice pentru toate unitŸÍile (cu excepÍia celor care conÍin un Ántreruptor de putere); n acÍionarea manetei de Ánchidere necesitŸ un efort fizic foarte redus; n deschiderea sau Ánchiderea unui separator de sarcinŸ/separator de linie se poate realiza prin maneta de acÍionare sau prin apŸsarea pe buton pentru cele prevŸzute cu motorizare; n poziÍia Án care se aflŸ aparatele de comutaÍie (deschis, Ánchis, resoarte-armate) este indicatŸ Án mod clar.

4 Post de transformare tip abonat cu mŸsurŸ pe JT

4.3 Alegerea celulei pentru protecÍia transformatorului ExistŸ trei tipuri de celule de comutaÍie de MT: n celule ce conÍin un separator de sarcinŸ plus siguranÍe fuzibile de MT; n celule ce conÍin un separator de sarcinŸ combinat cu siguranÍe fuzibile de MT; n celule cu Ántreruptor de putere. Alegerea optimŸ este influenÍatŸ de Ûapte parametri: n curentul primar al transformatorului; n mediul de izolaÍie al transformatorului; n distanÍa dintre postul de transformare Ûi centrul de greutate al sarcinii; n puterea transformatorului (kVA); n distanÍa dintre aparatele de comutaÍie Ûi transformator; n utilizarea unor relee de protecÍie independente (spre deosebire de bobinele de declanÛare directŸ). NotŸ: Fuzibilele utilizate Án combinaÍia separator de sarcinŸ-siguranÍe fuzibile de MT au un percutor care asigurŸ declanÛarea separatorului de sarcinŸ tripolar, la arderea unei singure siguranÍe.

4.4 Alegerea transformatorului MT/JT Parametrii caracteristici ai transformatorului Un transformator este definit, Án parte, prin parametrii sŸi electrici, dar Ûi prin tehnologia utilizatŸ Ûi condiÍiile de exploatare. Caracteristici electrice n Puterea nominalŸ (Sn): este puterea aparentŸ Án kVA, pe care se bazeazŸ o serie de alÍi parametri de proiectare Ûi de execuÍie. ÎncercŸrile Ûi probele de fabricaÍie, precum Ûi garanÍia acordatŸ se referŸ la aceastŸ putere; n FrecvenÍa: pentru sistemele de distribuÍie abordate Án aceastŸ lucrare frecvenÍa este de 50 Hz sau 60 Hz; n Tensiunile nominale primarŸ Ûi secundarŸ: Án cazul unei ÁnfŸÛurŸri primare, capabile sŸ funcÍioneze la mai multe valori de tensiune, trebuie precizatŸ puterea (kVA) corespunzŸtoare fiecŸrei valori. Tensiunea nominalŸ secundarŸ se defineÛte cu ÁnfŸÛurarea respectivŸ Án gol; n Nivelele nominale de izolaÍie: sunt definite prin ÁncercŸri dielectrice la supratensiuni temporare, de frecvenÍŸ industrialŸ, precum Ûi prin unda de impuls care simuleazŸ supratensiunile atmosferice (loviturŸ de trŸsnet). În cazul nivelelor de tensiune considerate Án aceastŸ lucrare, supratensiunile de comutaÍie, produse de aparatajul de MT sunt mult mai reduse decÊt cele atmosferice. Ca urmare nu se executŸ ÁncercŸri separate relativ la supratensiunile de comutaÍie; n Prizele de reglaj de tensiune: acestea permit Án general, variaÍia tensiunii Án trepte, pŸnŸ la: ±2,5% Ûi ±5% faÍŸ de tensiunea nominalŸ a ÁnfŸÛurŸrii cu tensiunea cea mai mare. Transformatorul trebuie scos de sub tensiune pe durata acestei operaÍii; n Conexiunile ÁnfŸÛurŸrilor: sunt indicate Án scheme care utilizeazŸ simboluri standardizate pentru conexiuni Án stea, triunghi, sau zig-zag. Pentru aplicaÍii speciale se folosesc combinaÍii ale acestora de ex.: transformatoare cu 6 faze sau cu 12 faze, pentru alimentarea redresoarelor, etc.. CEI recomandŸ folosirea unui cod alfanumeric care citit de la stÊnga la dreapta indicŸ prin prima literŸ, ÁnfŸÛurarea cu tensiunea cea mai mare, apoi prin a doua literŸ ÁnfŸÛurarea cu tensiunea de valoare imediat inferioarŸ, Ûi aÛa mai departe: o literele majuscule indicŸ ÁnfŸÛurarea cu tensiunea cea mai mare: D = triunghi Y = stea Z = zig-zag N = punctul de neutru, atunci cÊnd este accesibil, o literele mici se utilizeazŸ pentru ÁnfŸÛurŸri terÍiare Ûi secundare: d = triunghi y = stea z = zig-zag n = punctul de neutru, atunci cÊnd este accesibil, o un numŸr de la 0 la 11, urmeazŸ dupŸ cele douŸ litere Ûi indicŸ dacŸ existŸ schimbare de fazŸ (defazajul). Aceste numere indicŸ defazajul prin similitudine cu cadranul unui ceas (“0” este folosit Án loc de “12”). DacŸ existŸ bornŸ de neutru, acest numŸr apare dupŸ N (sau n). Pentru transformatoarele de distribuÍie este foarte uzualŸ configuraÍia de tip Dyn11. Acestea au o ÁnfŸÛurare de MT cu conexiune Án triunghi, ÁnfŸÛurarea secundarŸ Án stea cu neutrul accesibil la o bornŸ specialŸ. Defazajul este de +30° electrice, adicŸ tensiunea secundarŸ pe faza 1 aflÊndu-se la “ora 11”, tensiunea de pe faza 1 din primar este la “ora 12”, conform Figurii B31 de la pagina B34. Orice combinaÍie de conexiuni Án triunghi, stea sau zigzag, produce un defazaj care (dacŸ nu este zero) este fie 30° fie un multiplu de 30°. CEI 60076-4 descrie aceastŸ convenÍie Án detaliu.

B25

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

4 Post de transformare tip abonat cu mŸsurŸ pe JT

Caracteristici referitoare la tehnologia Ûi utilizarea transformatorului Lista ce urmeazŸ nu este exhaustivŸ: n tehnologia utilizatŸ Mediul izolant este: o lichid (ulei mineral) sau, o solid (rŸÛinŸ epoxidicŸ Ûi aer); n pentru instalaÍii de interior sau exterior; n altitudine (i 1000 m este situaÍia standard); n temperaturŸ (CEI 60076-2); n temperaturŸ maximŸ a mediului ambiant: 40° C; n valoare zilnicŸ maximŸ a temperaturii medii a mediului ambiant: 30° C; n valoare anualŸ maximŸ a temperaturii medii a mediului ambiant: 20° C. Pentru condiÍii non-standard de funcÍionare, a se consulta pagina B7 “influenÍa temperaturii ambiante Ûi a altitudinii asupra curentului nominal”.

B26

Descrierea tehnicilor de izolare În prezent, transformatoarele de distribuÍie, se ÁncadreazŸ Án douŸ tipuri de bazŸ: n uscate (turnate Án rŸÛinŸ); n cu lichid (imersate Án ulei). Transformatoarele uscate ÎnfŸÛurŸrile acestor transformatoare sunt izolate cu rŸÛinŸ, prin turnare sub vid (procedeu brevetat de majoritatea producŸtorilor importanÍi). Se recomandŸ ca alegerea transformatorului sŸ fie efectuatŸ conform standardului CEI 60076-11, dupŸ cum urmeazŸ: n mediul ambiant clasŸ E2 (prezenÍa condensului Ûi/sau nivel Ánalt de poluare); n condiÍii climatice clasŸ C2 (utilizare transport Ûi stocare sub -25° C); n rezistenÍa la incendiu (transformatoarele expuse riscului de incendiu cu inflamabilitate redusŸ Ûi autostingere Ántr-un timp dat). Prezentarea care urmeazŸ se referŸ la tehnologia utilizatŸ de fabricantul european, lider Án acest domeniu. Înglobarea Án izolaÍia unei ÁnfŸÛurŸri implicŸ trei componente: n raÛinŸ epoxy bazatŸ pe bifenol A, cu o vÊscozitate care asigurŸ o bunŸ impregnare a ÁnfŸÛurŸrilor; n ÁntŸritor anhidric modificat, pentru a asigura un grad de elasticitate Án masa turnatŸ Ûi astfel sŸ evite formarea de crŸpŸturi datorate variaÍiilor de temperaturŸ din timpul funcÍionŸrii; n adeziv sub formŸ de pulbere, compus din aluminŸ trihidratatŸ Al (OH)3 Ûi silicagel, care ÁmbunŸtŸÍesc proprietŸÍile mecanice Ûi termice. În acelaÛi timp, acesta conferŸ proprietŸÍi izolante excepÍionale Án condiÍiile temperaturilor Ánalte. AceastŸ turnare pe bazŸ de trei componente asigurŸ clasa de izolaÍie F (Δθ = 100° K) Ûi o foarte bunŸ rezistenÍŸ la foc cu autostingere imediatŸ. De altfel, astfel de transformatoare sunt clasificate ca neinflamabile. IzolaÍia ÁnfŸÛurŸrilor nu conÍine componenÍi pe bazŸ de halogeni (cloruri, bromuri, etc.) sau alte componente cu efecte toxice sau poluante. Acest tip de izolaÍie asigurŸ o deplinŸ securitate pentru personal Án situaÍii de avarie, Án special Án situaÍia unui incendiu. Comportarea este de asemenea excepÍionalŸ Án medii industriale cu condiÍii grele de praf, umiditate, etc. (vezi Fig. B23).

Fig. B23: Transformator de tip uscat.

Transformatoare cu lichid Cel mai comun lichid izolant Ûi de rŸcire, utilizat la transformatoarele de putere este uleiul mineral. Uleiurile minerale sunt specificate Án CEI 60296. Deoarece uleiul este inflamabil, Án mai multe ÍŸri sunt obligatorii mŸsuri de siguranÍŸ, Án special pentru posturi de transformare de interior. Transformatoarele cu ulei de tip ermetic (cu umplere totalŸ) sunt protejate cu releul de protecÍie DGPT (DetecÍie de Gaz, Presiune Ûi TemperaturŸ). În cazul unei funcÍionŸri anormale, Ánainte ca situaÍia sŸ devinŸ periculoasŸ, releul DGPT determinŸ Ántreruperea rapidŸ a alimentŸrii transformatorului, la MT. Uleiul mineral este biodegradabil Ûi nu conÍine PCB (Bifenil-Policlorinat). În trecut s-au folosit compuÛi acum interziÛi ca: Pyralene, Pyrolio, Pyroline. La cerere, uleiul mineral poate fi Ánlocuit cu un alt lichid izolant prin adaptarea transformatorului Ûi luarea unor mŸsuri adiÍionale, dacŸ este necesar. Lichidul izolant acÍioneazŸ Ûi ca mediu de rŸcire; acesta are tendinÍa de expandare atunci cÊnd curentul de sarcinŸ sau temperatura ambiantŸ se mŸresc. Ca urmare, transformatoarele cu lichid sunt proiectate astfel ÁncÊt sŸ se controleze volumul variabil de lichid, fŸrŸ ca presiunea Án cuvŸ sŸ devinŸ excesivŸ.

4 Post de transformare tip abonat cu mŸsurŸ pe JT

ExistŸ douŸ moduri de realizare a limitŸrii de presiune Án cuvŸ: n Cuva cu umplere totalŸ, ermetic ÁnchisŸ Ûi sigilatŸ (pÊnŸ la 10 MVA, Án momentul de faÍŸ). AceastŸ soluÍie a fost dezvoltatŸ de un fabricant francez, lider Án domeniu, Án anul 1963. Metoda a fost adoptatŸ de autoritatea nationalŸ (francezŸ) de energie electricŸ Án 1972, iar acum este folositŸ Án Ántreaga lume (vezi Fig. B24). Expansiunea lichidului este compensatŸ prin deformarea elasticŸ a unor cŸi de circulaÍie a uleiului, care sunt cuplate la cuvŸ. Tehnica “umplerii totale” are mai multe avantaje Án raport cu alte metode: o se evitŸ complet oxidarea lichidului dielectric (contactul cu oxigenul atmosferic), o nu este necesar un dispozitiv de uscare a aerului, deci se eliminŸ mentenanÍa aferentŸ (inspecÍia Ûi schimbarea cartuÛului saturat de silicagel), o se eliminŸ necesitatea verificŸrii rigiditŸÍii dielectrice a uleiului, pe o perioadŸ de cel puÍin 10 ani, o protecÍie simplificatŸ contra defectelor interne, realizabilŸ cu DGPT, o simplitate Án instalare: este mai uÛor Ûi cu gabarit mai redus (decÊt o cuvŸ cu conservator). Bornele de MT Ûi de JT sunt uÛor accesibile, o detecÍie imediatŸ a pierderilor de ulei (chiar reduse); apa nu poate pŸtrunde Án cuvŸ. n Cuva cu pernŸ de aer la presiunea atmosfericŸ (cu conservator). Expansiunea lichidului izolant este compensatŸ prin schimbarea nivelului Ántr-o incintŸ situatŸ deasupra cuvei, numitŸ “conservator”, conform Figurii B25. SpaÍiul deasupra lichidului din conservator este ocupat de aer, care este aspirat Án interior cÊnd nivelul scade Ûi este parÍial evacuat cÊnd nivelul uleiului creÛte. CÊnd aerul este aspirat din mediul ambiant, acesta este trecut printr-un filtru cu ulei Ûi cu un dispozitiv de uscare (care conÍine de regulŸ silicagel). În cazul unor transformatoare de mare putere, spaÍiul de deasupra uleiului este ocupat de un “air-bag”, evitÊndu-se astfel contactul uleiului cu aerul atmosferic. Aerul din “air-bag” este trecut prin aceleaÛi sisteme de purificare Ûi uscare, ca Án cazul precedent. PrezenÍa conservatorului este obligatorie la transformatoarele cu puteri peste 10 MVA (care este limita superioarŸ a transformatoarelor cu “umplere totalŸ”).

Alegerea tehnologiei

Fig. B24: Transformator de tip ermetic (cu umplere totalŸ).

Fig. B25: Transformator cu conservator (tancul de ulei la presiunea atmosfericŸ).

AÛa cum s-a arŸtat, alegerea tipului de transformator se face Ántre cel cu lichid Ûi cel uscat. Pentru puteri de pÊnŸ la 10 MVA, transformatoarele cu umplere totalŸ reprezintŸ o alternativŸ faÍŸ de cele cu conservator. Alegerea depinde de o serie de consideraÍiuni, dupŸ cum urmeazŸ: n siguranÍa personalului Án apropierea transformatorului. ReglementŸrile locale Ûi recomandŸrile oficiale Án acest sens trebuiesc respectate; n consideraÍii economice, ÍinÊnd cont de avantajele relative ale fiecŸrei soluÍii. ReglementŸri care influenÍeazŸ alegerea: n transformatoare uscate: o Án anumite ÍŸri transformatoarele uscate sunt obligatorii Án imobilele Ánalte de locuinÍe, o transformatoarele uscate nu impun restricÍii Án funcÍie de locul de montaj; n transformatoare cu izolaÍie Án lichid: o acest tip de transformator este Án general interzis Án imobilele Ánalte de locuit, o anumite restricÍii de instalare, sau mŸsuri minime de protecÍie anti-incendiu, ce variazŸ Án funcÍie de felul lichidului izolant utilizat Ûi de clasa de izolaÍie asiguratŸ de acesta, o Án anumite ÍŸri, Án care dielectricii lichizi sunt utilizaÍi pe scarŸ largŸ, se face o clasificare a lichidelor izolante Án funcÍie de comportarea lor la incendiu. Acest lucru se realizeazŸ Án funcÍie de douŸ criterii: temperatura de inflamare Ûi capacitatea caloricŸ minimŸ. Aceste categorii principale sunt prezentate Án Tab. B26, Án care se indicŸ Ûi codul aferent. CondiÍiile de instalare pentru transformatoarele cu lichid sunt stabilite Án standardele naÍionale. PÊnŸ Án prezent, ÁncŸ nu a fost stabilitŸ o recomandare CEI Án acest sens. Ca un exemplu standardul francez defineÛte condiÍiile de instalare a transformatoarelor cu dielectric lichid. Standardele naÍionale, elaborate pentru a asigura siguranÍa personalului Ûi a bunurilor, recomandŸ mŸsurile minime, necesare contra pericolelor de incendiu.

Cod

Fluid dielectric

O1 K1 K2 K3 L3

Ulei mineral HidrocarbonaÍi cu mare densitate Esteri Silicon Lichide izolante cu halogeni

Tab. B26: Categorii de fluide dielectrice.

Punct de aprindere (° C) < 300 > 300 > 300 > 300 -

Putere caloricŸ minimŸ (MJ/kg) 48 34 - 37 27 - 28 12

B27

B - Conectarea la reÍeaua de distribuÍie de medie tensiune

4 Post de transformare tip abonat cu mŸsurŸ pe JT

Principalele mŸsuri sunt prezentate Án Tab. B27. n pentru dielectrici lichizi de clasa L3 nu sunt necesare mŸsuri speciale; n pentru dielectrici din clasele O1 Ûi K1 mŸsurile indicate trebuie aplicate numai dacŸ transformatorul conÍine mai mult de 25 de litri de lichid izolant; n pentru dielectrici din clasele K2 Ûi K3 mŸsurile indicate trebuie aplicate numai dacŸ transformatorul conÍine mai mult de 50 de litri de lichid izolant

B28

Clasa fluidului dielectric

Nr. de litri peste care trebuiesc luate mŸsuri

O1 K1

25

K2 K3

50

L3

LocaÍia CamerŸ sau zonŸ ÁnchisŸ rezervatŸ personalului calificat Ûi autorizat, Ûi separatŸ de alte clŸdiri prin distanÍa D D>8m 4m 3 minute(1); n acceptŸ Ántreruperi scurte: timp de Ántrerupere < 3 minute(1); n nu acceptŸ Ántreruperi. În funcÍie de posibilele consecinÍe se pot distinge diferite nivele de severitate Án ceea ce priveÛte Ántreruperile: n fŸrŸ consecinÍe notabile; n pierderi de producÍie; n deteriorarea unor utilitŸÍi ale producÍiei sau pierderi de date; n genereazŸ pericol de moarte. Aceasta este exprimatŸ Án termeni de criticitate din punct de vedere al alimentŸrii cu energie electricŸ. n circuite necritice: consumatorul sau circuitul respectiv poate fi eliminat oricÊnd. De exemplu: circuitul de ÁncŸlzire a apei la grupurile sanitare; n circuite uÛor critice: o Ántrerupere Án alimentarea cu energie electricŸ determinŸ un discomfort temporar pentru ocupanÍii clŸdirii, fŸrŸ nici o consecinÍŸ financiarŸ. Prelungirea acestei Ántreruperi peste o duratŸ criticŸ poate cauza pierderi de producÍie sau productivitate mai micŸ. De exemplu: circuitele de ÁncŸlzire, ventilaÍie sau aer condiÍionat (HVAC); n circuite mediu critice: o Ántrerupere Án alimentarea cu energie electricŸ determinŸ o scurtŸ pauzŸ a procesului. Prelungirea acestei Ántreruperi peste o duratŸ criticŸ cauzeazŸ deteriorarea unor utilitŸÍi ale producÍiei sau costuri de repornire. De exemplu: unitŸÍile de refrigerare, echipamente de ridicare; n circuite critice: orice Ántrerupere Án alimentarea cu energie electricŸ determinŸ pericol mortal sau pierderi financiare inacceptabile. Exemple: sŸli de operaÍii, departamente IT, departamente de securitate, etc.

(1) Valori indicate, din EN 50160: Caracteristici ale tensiunii de alimentare prin reÍelele publice de distribuÍie.

D9

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

3 Caracteristicile unei instalaÍii electrice

3.10 Sensibilitatea la perturbaÍii DefiniÍie: Capacitatea unui circuit de a funcÍiona corect Án prezenÍa unei puteri electrice perturbatoare. O perturbaÍie poate conduce la diferite grade de disfuncÍionare. De exemplu: oprirea lucrului, lucru incorect, accelerarea ÁmbŸtrÊnirii, creÛterea pierderilor, etc. Tipuri de perturbaÍii cu impact asupra funcÍionŸrii circuitelor: n arderea bornelor; n supratensiuni; n distorsiuni de tensiune; n fluctuaÍii de tensiune; n dezechilibre de tensiune.

D10

Diferite categorii: n sensibilitate slabŸ: perturbaÍiile tensiunii de alimentare au un efect foarte scŸzut asupra funcÍionŸrii circuitului. De exemplu: dispozitive de ÁncŸlzire; n sensibilitate medie: perturbaÍiile tensiunii cauzeazŸ deteriorarea notabilŸ a funcÍionŸrii circuitului. De exemplu: motoare, iluminat; n sensibilitate mare: perturbaÍiile tensiunii determinŸ oprirea funcÍionŸrii sau chiar deteriorarea echipamentului alimentat. De exemplu: echipamente IT. Sensibilitatea circuitelor la perturbaÍii determinŸ proiectarea unor circuite dedicate. Într-adevŸr, este mai bine sŸ se separe consumatorii “sensibili” de consumatorii “perturbatori”. De exemplu: separarea circuitelor de iluminat de circuitele care alimenteazŸ motoare. AceastŸ posibilitate depinde de asemenea de caracteristicile de funcÍionare. De exemplu: separarea sursei de alimentare a circuitelor de iluminat pentru a permite mŸsurŸri ale energiei consumate.

3.11 Capacitatea circuitelor de a genera perturbaÍii Capacitatea unui circuit de a perturba funcÍionarea circuitelor Ánvecinate datoritŸ unor fenomene precum: armonici, curenÍi de pornire, dezechilibre, curenÍi de ÁnaltŸ frecvenÍŸ, radiaÍii electromagnetice, etc.

Diferite categorii: n neperturbatoare: nu existŸ precauÍii speciale; n moderat sau ocazional perturbatoare: separarea surselor de alimentare poate fi necesarŸ Án prezenÍa unor circuite de sensibilitate medie sau mare. De exemplu: circuit de iluminat generator de curenÍi armonici; n foarte perturbatoare: un circuit de putere dedicat sau modalitŸÍi de atenuare a perturbaÍiilor sunt esenÍiale pentru corecta funcÍionare a instalaÍiei. De exemplu: motor electric avÊnd curenÍi mari de pornire, echipamente de sudurŸ avÊnd fluctuaÍii de curent.

3.12 Alte consideraÍii Ûi limitŸri n Mediu De exemplu: clasificarea descŸrcŸrilor atmosferice, expunere solarŸ; n Reguli specifice De exemplu: spitale, clŸdiri Ánalte, etc; n Reguli ale furnizorului de electricitate De exemplu: limitŸri de puteri la JT, acces Án posturile de transformare de MT, etc; n Consumatori adiacenÍi De exemplu: consumatori alimentaÍi de la 2 circuite independente din motive de redundanÍŸ; n ExperienÍa proiectantului De exemplu: consecvenÍa cu proiectele anterioare, sau utilizŸri parÍiale ale proiectelor anterioare, tipizarea unor subansamble, existenÍa unei baze de echipament instalat; n LimitŸri ale sursei de alimentare De exemplu: nivele de tensiune (230 V, 400 V, 690 V), sistemul de tensiune (monofazat, trifazat cu sau fŸrŸ neutru accesibil).

4 Caracteristici tehnologice

SoluÍiile tehnologice depind de diferitele tipuri de echipamente de MT Ûi JT, precum Ûi de sistemele de bare capsulate. Alegerea soluÍiilor tehnologice se face dupŸ alegerea schemei monofilare Ûi ÍinÊnd cont de caracteristicile de mai jos.

4.1 Mediu, atmosferŸ O noÍiune care Íine cont de toate caracteristicile de mediu (temperaturŸ medie, ambianÍŸ, altitudine, umiditate, coroziune, praf, impact, etc.) Ûi care determinŸ gradele de protecÍie IP Ûi IK.

Diferite categorii: n standard: nu existŸ condiÍii particulare de mediu; n ridicate: condiÍii de mediu severe, parametri severi de mediu genereazŸ limitŸri importante pentru echipamentele instalate; n specifice: condiÍii de mediu atipice, cerinÍe speciale.

4.2 Indicele de serviciu Indicele de serviciu (IS) este o valoare care permite caracterizarea unui tablou electric de joasŸ tensiune, Án conformitate cu cerinÍele utilizatorului, Án termeni de funcÍionare, mentenanÍŸ Ûi evolutivitate. Valorile indicelui de serviciu sunt indicate Án tabelul de mai jos (vezi Tab. D4):

FuncÍionare

MentenanÍŸ

Evolutivitate

Nivel 1

IS = 1 • • Activitatea poate conduce la Ántreruperea funcÍionŸrii tabloului

IS = • 1 • Activitatea poate conduce la Ántreruperea funcÍionŸrii tabloului

IS = • • 1 Activitatea poate conduce la Ántreruperea funcÍionŸrii tabloului

Nivel 2

IS = 2 • • Activitatea poate conduce la Ántreruperea funcÍionarii numai pentru unitatea funcÍionalŸ

IS = • 2 • Activitatea poate conduce la Ántreruperea funcÍionŸrii unitŸÍii funcÍionale, cu intervenÍii asupra conexiunilor

IS = • • 2 Activitatea poate conduce la Ántreruperea funcÍionŸrii unitŸÍii funcÍionale, Án condiÍiile existenÍei unor unitŸÍi funcÍionale de rezervŸ

Nivel 3

IS = 3 • • Activitatea poate conduce la scoaterea de sub tensiune a unitŸÍii funcÍionale

IS = • 3 • Activitatea poate conduce la Ántreruperea funcÍionŸrii unitŸÍii funcÍionale, fŸrŸ intervenÍii asupra conexiunilor

IS = • • 3 Activitatea poate conduce la Ántreruperea funcÍionŸrii numai pentru unitatea funcÍionalŸ, cu libertate totalŸ Án ceea ce priveÛte evolutivitatea.

Tab. D4: Diferite valori ale indicelui de serviciu.

n exemplu de activitate de exploatare: deschiderea unui Ántreruptor, Ántreruperea funcÍionŸrii unei maÛini; n exemplu de activitate de mentenanÍŸ: strÊngerea conexiunilor; n exemplu de activitate de evoluÍie: conectarea unei plecŸri suplimentare.

D11

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

4 Caracteristici tehnologice

ExistŸ un numŸr limitat de indici de servicii relevanÍi (vezi Tab. D5).

IS 111

FuncÍionare Scoaterea de sub tensiune S a Ántregului tablou

211 223 232

D12

Scoaterea de sub tensiune, individual, a unitŸÍilor funcÍionale Ûi repunerea Án funcÍiune < 1 orŸ

233

Evolutivitate

Timp de lucru > 1 orŸ, cu Ántrerupere totalŸ

Extinderi neplanificate

Timp de lucru Ántre 1⁄4 orŸ Ûi 1 orŸ cu intervenÍie asupra conexiunilor

Posibila adŸugare unor unitŸÍi Possible adding of afunctional units funcÍionale suplimentare fŸrŸ oprirea without stopping the switchboard funcÍionŸrii tabloului

Timp de lucru Ántre 1⁄4 orŸ Ûi 1 orŸ fŸrŸ intervenÍie asupra conexiunilor

332 333

MentenanÍŸ

Scoaterea de sub tensiune, individual, a unitŸÍilor funcÍionale Ûi repunerea Án funcÍiune < 1/4 orŸ

Posibila adŸugare a unor unitŸÍi funcÍionale suplimentare cu oprirea funcÍionŸrii tabloului Posibila adŸugare a unor unitŸÍi funcÍionale suplimentare fŸrŸ oprirea funcÍionŸrii tabloului Posibila adŸugare a unor unitŸÍi funcÍionale suplimentare cu oprirea funcÍionŸrii tabloului Posibila adŸugare a unor unitŸÍi funcÍionale suplimentare fŸrŸ oprirea funcÍionŸrii tabloului

Tab. D5: Indici de serviciu relevanÍi (IS).

CorespondenÍa Ántre indicele de serviciu Ûi alÍi parametri mecanici (vezi Tab. D6).

Indicele de protecÍie IP

Forma de protecÍie a tabloului

DebroÛabilitatea DebroÛabilitatea unitŸÍii aparatului funcÍionale

111

2XX

1

FFF

Fix

211

2XB

1

FFF

Fix

223

2XB

3b

WFD

Fix

232

2XB

3b

WFW

DebroÛabil pe soclu

233

2XB

3b

WFD

Fix

332

2XB

3b

WWW

DebroÛabil pe Ûasiu

333

2XB

3b

WWW

DebroÛabil pe Ûasiu

Indicele de serviciu IS

Tab. D6 CorespondenÍa Ántre indicele de serviciu Ûi alÍi parametri mecanici.

n definiÍia indicelui de protecÍie: a se vedea CEI 60529: “Grade de protecÍie pentru dulapuri (codul IP)”; n definiÍiile formei tabloului Ûi a noÍiunii de “debroÛabil”: a se vedea CEI 60439-1: “Ansambluri de aparataj de JT. Ansamblu prefabricat de aparataj de JT Ûi ansamblu derivat dintr-un ansamblu prefabricat de aparataj de JT”.

4.3 Alte consideraÍii Alte consideraÍii au de asemenea un impact asupra alegerii soluÍiilor tehnologice: n experienÍa proiectantului; n consecvenÍa cu proiectele anterioare; n utilizŸri parÍiale ale proiectelor anterioare; n tipizarea unor subansamble; n existenÍa unui baze instalate de echipamente; n cerinÍele furnizorului de electricitate; n criterii tehnice: factor de putere cerut, alimentŸri de rezervŸ, prezenÍa armonicilor. Aceste considerente trebuie luate Án seamŸ Án etapa de definire detaliatŸ a proiectului, fazŸ care urmeazŸ celei de concepÍie.

5 Criterii de decizie a arhitecturii

Anumite criterii decisive sunt verificate la sfÊrÛitul etapei a treia de alegere a arhitecturii, pentru a valida arhitectura aleasŸ. Aceste criterii sunt prezentate Án continuare, cu alocarea a diferite niveluri de prioritate.

5.1 Timpul de execuÍie Timpul de realizare pe Ûantier a instalaÍiei electrice.

Diferite niveluri de prioritate : n secundar: timpul de execuÍie pe Ûantier poate fi mŸrit, dacŸ aceasta conduce la scŸderea costurilor totale de execuÍie; n special: timpul de execuÍie pe Ûantier trebuie redus, fŸrŸ a genera extracosturi; n critic: timpul de execuÍie pe Ûantier trebuie redus cÊt se poate de mult, chiar dacŸ aceasta conduce la costuri suplimentare.

5.2 Impactul asupra mediului Trebuiesc luate Án considerare cerinÍele de mediu Án proiectul de instalaÍii. Aceasta se referŸ la consumul de resurse naturale, pierderile Joule (emisiile de CO2), procentul de reciclare la sfÊrÛitul duratei de viaÍŸ a instalaÍiei.

Diferite niveluri de prioritate: n nesemnificativ: nu existŸ cerinÍe de mediu speciale; n minimal: instalaÍia este proiectatŸ Án conformitate cu cerinÍele minimale; n proactiv: instalaÍia este proiectatŸ acordÊndu-se atenÍie deosebitŸ pentru protecÍia mediului. Extracosturile sunt permise Án acest caz. De exemplu: utilizarea transformatoarelor cu pierderi reduse. Impactul unei instalaÍii electrice asupra mediului poate fi determinat Án conformitate cu metoda de analizŸ a duratei de viaÍŸ a instalaÍiei, la care se disting 3 faze: n realizare; n funcÍionare; n sfÊrÛitul vieÍii (dezafectare, reciclare). În ceea ce priveÛte impactul asupra mediului, pot fi luaÍi Án considerare cel puÍin 3 indicatori care pot fi influenÍaÍi de proiectarea unei instalaÍii electrice. DeÛi fiecare fazŸ din cadrul duratei de viaÍŸ contribuie la cei trei indicatori, fiecare dintre aceÛtia se referŸ Án principal la o singurŸ fazŸ Án particular: n consumul de resurse naturale are impact, Án primul rÊnd, asupra fazei de realizare; n consumul de energie electricŸ are impact asupra fazei de funcÍionare; n potenÍialul de reciclare are impact la sfÊrÛitul duratei de viaÍŸ. Tabelul urmŸtor detaliazŸ factorii care contribuie la cei trei indicatori de mediu (vezi Tab. D7).

Indicatori

Factor de contribuÍie

Consumul de resurse naturale

Cantitatea Ûi tipul de material utilizat

Consumul de energie electricŸ

Pierderile Joule la sarcinŸ nominalŸ Ûi Án gol

PotenÍialul de reciclare

Masa Ûi tipul de material utilizat

Tab D7: Factorii care contribuie la cei trei indicatori de mediu.

D13

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

5 Criterii de decizie a arhitecturii

5.3 Nivelul mentenanÍei preventive DefiniÍie: NumŸrul de ore Ûi complexitatea mentenanÍei realizate Án timpul funcÍionŸrii Án conformitate cu recomandŸrile producŸtorilor pentru asigurarea funcÍionŸrii corespunzŸtoare a instalaÍiei Ûi a meÍinerii nivelurilor sale de performanÍŸ (evitarea Ántreruperilor, declanÛŸrilor, etc.).

Diferite categorii: n standard: Án conformitate cu recomandŸrile producŸtorilor; n suplimentare: Án conformitate cu recomandŸrile producŸtorilor, Án mediu sever; n specifice: plan specific de mentenanÍŸ, cuprinzÊnd cerinÍe ridicate Án ceea ce priveÛte continuitatea serviciilor Ûi o competenÍŸ sporitŸ a personalului de ÁntreÍinere.

D14

5.4 Disponibilitatea alimentŸrii cu energie electricŸ DefiniÍie: ReprezintŸ probabilitatea ca o instalaÍie electricŸ sŸ fie capabilŸ sŸ furnizeze energie de calitate Án conformitate cu specificaÍiile echipamentului pe care Ál alimenteazŸ. Aceasta se exprimŸ prin nivelul de disponibilitate: Disponibilitate (%) = (1 - MTTR/MTBF) x 100 MTTR (Mean Time To Repair, Media Timpului unei ReparaÍii): durata medie de timp pentru a face instalaÍia electricŸ funcÍionalŸ, Án urma unei Ántreruperi (aceasta include detectarea cauzei Ántreruperii, ÁnlŸturarea sa Ûi repunerea Án funcÍiune) MTBF (Mean Time Between Failure, Media Timpului de BunŸ FuncÍionare): durata medie de timp Án care instalaÍia electricŸ este operaÍionalŸ Ûi, prin urmare permite funcÍionarea corectŸ a echipamentului. Diferite categorii de disponibilitate pot fi definite pentru un anume tip de instalaÍie. Exemplu: spitale, centre de prelucrare date. Exemple de clasificŸri utilizate pentru centrele de prelucrare date: Ex. 1: sursa de alimentare Ûi aerul condiÍionat sunt furnizate de pe un singur canal, fŸrŸ redundanÍŸ, ceea ce permite o disponibilitate de 99,671 %, Ex. 2: sursa de alimentare Ûi aerul condiÍionat sunt furnizate de pe un singur canal, cu redundanÍŸ, ceea ce permite o disponibilitate de 99,741 %, Ex. 3: sursa de alimentare Ûi aerul condiÍionat sunt furnizate de mai multe canale, cu un singur canal redundant, ceea ce permite o disponibilitate de 99,982 %, Ex. 4: sursa de alimentare Ûi aerul condiÍionat sunt furnizate de mai multe canale, cu redundanÍŸ, ceea ce permite o disponibilitate de 99,995 %.

6 Alegerea elementelor de bazŸ ale arhitecturii

Schema monofilarŸ poate fi ÁmpŸrÍitŸ Án cÊteva pŸrÍi cheie care sunt determinate printr-un proces cu douŸ etape succesive. În prima parte vom face urmŸtoarele alegeri: n conectarea la reÍeaua furnizorului; n definirea circuitelor de MT; n numŸrul de transformatoare de putere; n numŸrul Ûi amplasarea posturilor de transformare; n generatoarele de rezervŸ de MT.

6.1 Racordarea la reÍeaua amonte Principalele configuraÍii pentru posibile conexiuni sunt urmŸtoarele (vezi Fig. D8 pentru racordarea la MT): n racordarea la JT; n racordarea la MT Án vÊrf; n racordarea la MT Án buclŸ; n racordarea la MT dublŸ alimentare; n racordarea la MT dublŸ alimentare pe dublu sistem de bare. Masura, protecÍia, dispozitivele de separare localizate Án postul de transformare nu sunt reprezentate Án urmŸtoarele diagrame. De obicei ele sunt specifice fiecŸrui furnizor de energie Ûi nu au influenÍŸ asupra alegerii arhitecturii instalaÍiei. Pentru fiecare racord este simbolizat un singur transformator pentru simplificare dar Án realitate pot fi conectate cÊteva transformatoare. (TGJT - Tablou general de joasŸ tensiune)

Fig. D8: Racordarea pe MT la reÍeaua furnizorului.

D15

6 Alegerea elementelor de bazŸ ale arhitecturii

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

Pentru diferite posibile configuraÍii cel mai probabil Ûi mai uzual set de caracteristici este dat Án urmŸtorul tabel:

ConfiguraÍie JT Caracteristici de luat Án considerare

D16

MT Alimentare Án vÊrf

Alimentare Án buclŸ

DublŸ alimentare

DublŸ alimentare pe dublu sistem de bare

Alimentare

Oricare

Oricare

Oricare

InstalaÍii tehnologice, birouri sensibile, sŸnŸtate

Oricare

Topologia obiectivului

O singurŸ clŸdire

O singurŸ clŸdire

O singurŸ clŸdire

O singurŸ clŸdire

Mai multe clŸdiri

SiguranÍa Án serviciu

MinimŸ

MinimŸ

Standard

ÎmbunŸtŸÍitŸ

ÎmbunŸtŸÍitŸ

Puterea cerutŸ

< 630kVA

i 1250kVA

i 2500kVA

> 2500kVA

> 2500kVA

Alte cerinÍe

Oricare

Obiectiv izolat

ZonŸ urbanŸ cu densitate micŸ

ZonŸ urbanŸ cu densitate mare

ZonŸ urbanŸ cu limitŸri ale furnizorului

6.2 ConfiguraÍia circuitelor de MT Principalele configuraÍii posibile pentru racordŸri sunt urmŸtoarele (vezi Fig. D9): n o singurŸ alimentare, unul sau mai multe transformatoare; n inel deschis, o singurŸ alimentare MT; n inel deschis, douŸ alimentari MT. ConfiguraÍia cea mai simplŸ este o singurŸ alimentare, cu un singur transformator. În cazul utilizŸrii mai multor transformatoare nu este realizat nici un inel decÊt dacŸ aceste transformatoare se aflŸ amplasate Án acelaÛi post de transformare. ConfiguraÍia de tip buclŸ inchisŸ nu este luatŸ Án considerare.

Fig. D9: ConfiguraÍii de circuite MT.

6 Alegerea elementelor de bazŸ ale arhitecturii

Pentru diferite configuraÍii posibile cel mai probabil Ûi mai uzual set de caracteristici este dat Án tabelul din Tab. D10:

ConfiguraÍia circuitelor MT Caracteristici de luat Án considerare

O singurŸ alimentare

Inel deschis, un post de transformare

Inel deschis, douŸ posturi de transformare

Topologia obiectivului

Oricare < 25000 m2

ClŸdire cu un nivel sau cÊteva clŸdiri, < 25000 m2

CÊteva clŸdiri, > 25000 m2

Mentenabilitate

MinimŸ sau standard

ÎmbunŸtŸÍitŸ

ÎmbunŸtŸÍitŸ

Puterea cerutŸ

Oricare

> 1250 kVA

> 2500 kVA

Sensibilitatea la perturbaÍii

Întreruperi lungi acceptabile

Întreruperi scurte acceptabile

Întreruperi scurte acceptabile

Tab. D10: Seturi de caracteristici pentru instalaÍii uzuale.

O altŸ configuraÍie excepÍionalŸ: alimentarea se face din douŸ posturi de transformare Ûi racordarea transformatoarelor se face la fiecare din aceste douŸ posturi de transformare.

6.3 NumŸrul Ûi amplasarea posturilor de transformare MT/JT Principalele caracteristici ce trebuiesc luate Án considerare pentru a defini posturile de transformare sunt: n suprafaÍa clŸdirii sau a obiectivului; n puterea cerutŸ (care trebuie comparatŸ cu puterile standardizate ale transformatoarelor); n distribuÍia sarcinilor. ConfiguraÍia de bazŸ uzualŸ conÍine un singur post de transformare. AnumiÍi factori contribuie la creÛterea numŸrului de posturi de transformare (>1): n o suprafaÍŸ mare (> 25000 m2); n configuraÍia obiectivului: cÊteva clŸdiri; n puterea totalŸ (> 2500 kVA); n sensibilitatea la Ántreruperi; nevoia de redundanÍŸ Án caz de incendiu.

ConfiguraÍie Caracteristici de luat Án considerare

1 post de transformare cu N transformatoare

N posturi de transformare cu N transformatoare (identice)

N posturi de transformare cu M transformatoare (diferite puteri)

Topologia obiectivului

Oricare < 25000 m2

ClŸdire cu un nivel sau cÊteva clŸdiri, u 25000 m2

CÊteva clŸdiri, u 25000 m2

Puterea cerutŸ

< 2500 kVA

u 2500 kVA

u 2500 kVA

DistribuÍia sarcinilor

Sarcini izolate

Sarcini uniform distribuite Sarcini densitate medie

Tab. D11: Caracteristici tipice ale diferitelor configuraÍii.

D17

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

6 Alegerea elementelor de bazŸ ale arhitecturii

6.4 NumŸrul transformatoarelor MT/JT

D18

Principalele caracteristici ce trebuiesc luate Án considerare pentru a stabili numŸrul de transformatoare sunt: n suprafaÍa clŸdirii sau obiectivului; n puterea totalŸ a sarcinilor instalate; n sensibilitatea circuitelor la Ántreruperi ale alimentŸrii cu energie; n sensibilitatea circuitelor la perturbaÍii; n accesibilitatea instalaÍiilor. ConfiguraÍia de bazŸ uzualŸ constŸ Ántr-un singur transformator care alimenteazŸ totalitatea sarcinilor instalate. AnumiÍi factori contribuie la creÛterea numŸrului de transformatoare (> 1), fiind de preferat cele de putere egalŸ: n o putere totalŸ instalatŸ mare (> 1250 kVA): limita practicŸ a unei unitŸÍi trafo (standardizare, uÛurinÍŸ la Ánlocuire, cerinÍe de spaÍiu, etc.); n o suprafaÍŸ mare (> 5000 m2); amplasarea mai multor transformatoare aproape de sarcinile distribuite permite reducerea lungimii traseelor de distribuÍie de JT; n nevoia pentru o redundanÍŸ parÍialŸ (anumite operaÍii posibile Án eventualitatea defectŸrii unui transformator) sau totalŸ (operare normalŸ Ûi Án eventualitatea defectŸrii unui transformator); n separarea sarcinilor sensibile sau generatoare de perturbaÍii (de exemplu aparate IT sau motoare).

6.5 Generatoare de rezervŸ de MT Principalele caracteristici ce trebuiesc luate Án considerare pentru a decide instalarea generatoarelor de rezervŸ de MT sunt: n specificul activitŸÍii; n puterea totalŸ a sarcinilor instalate; n sensibilitatea circuitelor la Ántreruperile Án alimentarea cu energie electricŸ; n caracteristicile reÍelei electrice de distribuÍie publicŸ. ConfiguraÍia de bazŸ uzualŸ nu include un generator de rezervŸ de MT. AnumiÍi factori impun instalarea unui generator de MT: n specificul activitŸÍii: procese de cogenerare, optimizarea consumului de energie electricŸ; n reÍeaua electricŸ de distribuÍie publicŸ are performanÍe reduse. Instalarea unui generator de rezervŸ se poate face Ûi la joasŸ tensiune.

7 Alegerea detaliilor arhitecturii

Aceasta este cea de-a doua etapŸ de proiectare a unei instalaÍii electrice. În cadrul acesteia trebuie sŸ facem urmŸtoarele alegeri: n planul general; n distribuÍia centralizatŸ sau descentralizatŸ; n prezenÍa generatoarelor de rezervŸ; n prezenÍa surselor neÁntreruptibile; n configuraÍia circuitelor de JT; n combinaÍii de arhitecturŸ.

7.1 Planul general PoziÍionarea principalelor echipamente de MT Ûi de JT Án teren sau Án clŸdire.

Ghid de selecÍie: n pe cÊt posibil amplasaÍi sursele de putere cÊt mai aproape de centrul de greutate al consumului sau de consumatorii principali; n reduceÍi constrÊngerile datorate mediului: prevedeÍi clŸdire dedicatŸ dacŸ condiÍiile din ateliere sunt prea restrictive (temperaturŸ, vibraÍii, praf, etc.); n plasaÍi echipamentul greu (transformatoare, generatoare, etc.) Án marginile ÁncŸperilor sau aproape de ieÛiri pentru uÛurarea mentenanÍei. Un exemplu de plan general este dat Án desenul de mai jos (vezi Fig. D12):

Fig. D12: PoziÍia centrului de greutate al consumului sugereazŸ poziÍiile surselor de putere.

D19

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

7 Alegerea detaliilor arhitecturii

7.2 Arhitectura centralizatŸ sau distribuitŸ În arhitectura centralizatŸ consumatorii sunt conectaÍi la sursele de putere prin conexiuni radiale. Cablurile sunt recomandate Án cazul alegerii acestei soluÍii, asigurÊnd conexiunile Ántre tabloul general de joasŸ tensiune Ûi tablourile intermediare sau direct la consumatori (vezi Fig. D13):

D20

Fig. D13: Exemplu de arhitecturŸ centralizatŸ cu conexiuni punct la punct.

În arhitectura distribuitŸ consumatorii sunt conectaÍi la sursele de putere prin intermediul unei bare capsulate. Sistemele de bare capsulate prefabricate sunt adecvate pentru distribuÍia descentralizatŸ, pentru alimentarea mai multor sarcini distribuite, uÛurÊnd modificŸrile ulterioare Ûi simplificÊnd adŸugarea de noi consumatori (vezi Fig. D14):

Fig. D14: Exemplu de arhitecturŸ distribuitŸ cu conexiuni prin bare capsulate prefabricate.

ConsideraÍii Án favoarea arhitecturii centralizate (vezi tabelul centralizator Tab. D15): n flexibilitatea instalaÍiei: nu; n distribuÍia sarcinilor: sarcini punctuale (echipamente de putere mare). ConsideraÍii Án favoarea arhitecturii descentralizate: n flexibilitatea instalaÍiei: da, Án special la reamplasarea punctelor de lucru, etc.; n distribuÍia sarcinilor: sarcini relativ uniform distribuite de putere micŸ.

7 Alegerea detaliilor arhitecturii

DistribuÍia sarcinilor Flexibilitate

Sarcini punctuale

Sarcini semi distribuite

Sarcini uniform distribuite

FŸrŸ flexibilitate CentralizatŸ

Flexibilitate Án proiectare Flexibilitate Án executie

CentralizatŸ

DescentralizatŸ

DescentralizatŸ

Flexibilitate Án exploatare Tab. D15: RecomandŸri pentru arhitectura centralizatŸ sau descentralizatŸ.

Alimentarea cu energie electricŸ prin cabluri oferŸ independenÍa circuitelor distincte (iluminat, prize de putere, HVAC, motoare, auxiliare, securitate, etc.), reducÊnd consecinÍele unui defect din punctul de vedere al disponibilitŸÍii energiei electrice. Utilizarea sistemelor de bare capsulate permite combinarea circuitelor Ûi economia de conductor datoritŸ coeficientului de utilizare. Alegerea Ántre cabluri Ûi sistemele de bare capsulate prefabricate, Án funcÍie de coeficientul de utilizare ne permite gŸsirea unui optim economic Ántre costul materialului, costul montajului, Ûi costul exploatŸrii. Cele douŸ arhitecturi sunt adesea combinate.

PrezenÍa generatoarelor de rezervŸ (vezi Fig. D16) Vom discuta aici numai de generatoarele de rezervŸ de JT. Energia electricŸ furnizatŸ de un generator de rezervŸ de JT este produsŸ de un alternator rotit de un motor termic. Energia nu poate fi produsŸ pÊnŸ cÊnd generatorul nu a atins viteza de rotaÍie nominalŸ. Acest tip de dispozitiv nu este deci potrivit ca Ûi sursa de alimentare neÁntreruptibilŸ. În funcÍie de capacitatea generatorului de a alimenta cu energie electricŸ toatŸ instalaÍia sau numai o parte avem de-a face cu redundanÍŸ totalŸ sau parÍialŸ. Un generator de rezervŸ funcÍioneazŸ Án general deconectat de la reÍea. Un dispozitiv de inversare a sursei este deci necesar. Generatorul poate funcÍiona permanent sau intermitent; timpul sŸu de funcÍionare este dependent de cantitatea de combustibil disponibilŸ.

Fig. D16: Racordarea unui generator de rezervŸ.

Principalele caracteristici ce trebuiesc luate Án considerare la alegerea montajului unui generator de rezervŸ: n sensibilitatea sarcinilor la Ántreruperea alimentŸrii cu energie electricŸ; n existenÍa Ûi performanÍele reÍelei electrice de distribuÍie publicŸ; n alte constrÊngeri (de exemplu generatoarele sunt obligatorii Án spitale sau Án clŸdiri importante). PrezenÍa generatoarelor de rezervŸ este esenÍialŸ dacŸ sarcinile nu acceptŸ Ántreruperi pe duratŸ nedefinitŸ (acceptŸ numai scurte Ántreruperi) sau dacŸ disponibilitatea reÍelei electrice de distribuÍie publicŸ este scŸzutŸ. Pentru determinarea numŸrului necesar de generatoare de rezervŸ se vor folosi aceleaÛi criterii ca Ûi la alegerea numŸrului de transformatoare, ÍinÊnd cont Ûi de consideraÍiile economice Ûi de disponibilitate (redundanÍŸ, siguranÍa pornirii, mentenanÍŸ).

D21

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

7 Alegerea detaliilor arhitecturii

7.3 PrezenÍa surselor de alimentare neÁntreruptibile (UPS, Uninterruptible Power Suply) Energia electricŸ de la un UPS este furnizatŸ de o unitate de stocare: baterie sau volant inerÍial. Acest sistem permite prevenirea oricŸrei Ántreruperi Án alimentarea cu energie electricŸ. Timpul de asigurare a alimentŸrii este limitat: de la cÊteva minute pÊnŸ la cÊteva ore. PrezenÍa simultanŸ a generatoarelor de rezervŸ Ûi a unitŸÍilor UPS este utilizatŸ pentru alimentarea permanentŸ a receptoarelor pentru care Ántreruperea alimentŸrii cu energie electricŸ nu este acceptabilŸ (vezi Fig. D17). Timpul de asigurare a alimentŸrii al bateriei sau volantului inerÍial trebuie sŸ fie compatibil cu timpul maxim de pornire Ûi de conectare al generatorului. O unitate UPS poate fi utilizatŸ de asemenea pentru alimentarea cu energie a sarcinilor sensibile la perturbaÍii (generÊnd o tensiune “curatŸ” care este independentŸ de reÍea). Principalele caracteristici care trebuiesc luate Án considerare la decizia instalŸrii unui UPS sunt: n sensibilitatea receptoarelor la Ántreruperile Án alimentarea cu energie; n sensibilitatea receptoarelor la perturbaÍii Án calitatea energiei. DacŸ o Ántrerupere Án alimentarea cu energie este absolut inacceptabilŸ, atunci prezenÍa UPS-urilor este necesarŸ.

D22

Fig. D18: ConfiguraÍie cu un transformator care debiteazŸ pe o barŸ.

Fig. D17: Exemplu de racordare pentru un UPS.

Fig. D19: ConfiguraÍie cu douŸ transformatoare care debiteazŸ pe aceeaÛi barŸ.

Fig. D20: ConfiguraÍie cu douŸ transformatoare care debiteazŸ pe douŸ bare interconectate cu o cuplŸ normal deschisŸ.

7.4 ConfiguraÍia circuitelor de JT Principalele configuraÍii posibile (vezi Fig. D18 la Fig. D25): n ConfiguraÍie cu un transformator care debiteazŸ pe o barŸ: Aceasta este cea mai simplŸ Ûi mai folositŸ configuratie. O sarcinŸ este conectatŸ la o singurŸ sursŸ. AceastŸ configuraÍie furnizeazŸ un nivel de disponibilitate minimŸ, deoarece nu existŸ nici o redundanÍŸ Án cazul defectŸrii sursei de putere. n ConfiguraÍie cu douŸ transformatoare care debiteazŸ pe aceeaÛi barŸ: Alimentarea cu energie electricŸ este asiguratŸ de douŸ transformatoare alimentate din aceeaÛi linie de medie tensiune. Atunci cÊnd transformatoarele sunt apropiate ele debiteazŸ Án paralel Án acelaÛi TGJT. n VariantŸ: ConfiguraÍie cu douŸ transformatoare care debiteazŸ pe douŸ bare interconectate cu o cuplŸ normal deschisŸ. Pentru a creÛte disponibilitatea Án cazul unui defect pe barŸ, precum Ûi pentru a permite mentenanÍa unui transformator este posibil sŸ secÍionam bara de medie tensiune Án douŸ pŸrÍi interconectate printr-o cuplŸ normal deschisŸ. AceastŸ configuraÍie poate solicita un dispozitiv de anclanÛare automatŸ a rezervei (ATS, Automatic Transfer Switch). n Tablouri secundare: ConÍin o serie de circuite care pot fi conectate la TGJT. Conexiunea poate fi ÁntreruptŸ la nevoie (suprasarcinŸ, funcÍionare pe generator, etc.).

7 Alegerea detaliilor arhitecturii

Fig. D21: Tablouri secundare.

Fig. D22: Tablouri interconectate.

n Dulapuri interconectate: DacŸ transformatoarele sunt amplasate din punct de vedere fizic la distanÍŸ unul faÍŸ de celŸlalt, ele pot fi interconectate printr-o barŸ capsulatŸ prefabricatŸ. În acest fel o sarcinŸ criticŸ poate fi alimentatŸ de un transformator sau de celŸlalt, disponibilitatea energiei electrice fiind deci ÁmbunŸtŸÍitŸ Án cazul defectŸrii unei surse. RedundanÍa poate fi: o totalŸ: fiecare transformator este capabil sŸ alimenteze Ántreaga instalaÍie; o parÍialŸ: fiecare transformator este capabil sŸ alimenteze numai o parte din instalaÍie. În acest caz o parte din consumatori trebuiesc deconectaÍi Án cazul Án care un transformator se defecteazŸ. n ConfiguraÍie buclatŸ (Án inel): Aceasta poate fi consideratŸ o extensie a configuraÍiilor cu tablouri interconectate. De obicei patru transformatoare conectate la aceeaÛi linie de medie tensiune alimenteazŸ un inel constituit din bare capsulate. Astfel o sarcinŸ datŸ poate fi alimentatŸ din mai multe surse. AceastŸ configuraÍie este potrivitŸ instalaÍiilor extinse cu o mare densitate a sarcinilor (Án kVA/m2). DacŸ toate receptoarele pot fi alimentate din trei transformatoare atunci existŸ redundanÍŸ totalŸ Án cazul defectŸrii unui singur transformator. De fapt fiecare barŸ poate fi alimentatŸ cu energie electricŸ pe la unul din capete. În caz contrar trebuie luatŸ Án considerare o descŸrcare a sarcinii (consumatorii neesenÍiali). AceastŸ configuraÍie solicitŸ proiectarea unui plan al protecÍiilor dedicat pentru a se asigura selectivitatea Án cazul apariÍiei oricŸrui tip de defect. n ConfiguraÍie cu douŸ surse: AceastŸ configuraÍie este utilizatŸ Án cazul Án care este necesarŸ o disponibilitate maximŸ. Principiul implicŸ existenÍa a douŸ surse independente cum ar fi: o douŸ transformatoare alimentate din linii de MT diferite; o un transformator Ûi un generator; o un transformator Ûi un UPS. Un dispozitiv AAR de anclanÛare automatŸ a rezervei (ATS, Automatic Transfer Switch) este utilizat pentru a se evita punerea Án paralel a surselor. AceastŸ configuraÍie permite efectuarea mentenanÍei preventive Ûi corective Án amontele reÍelei de distribuÍie electricŸ fŸrŸ Ántreruperea receptoarelor. n ConfiguraÍii combinate: O instalaÍie poate fi compusŸ din cÊteva subansambluri cu configuraÍii diferite corespunzÊnd cerinÍelor de disponibilitate pentru diferite tipuri de receptoare. De exemplu generatoare sau UPS-uri, alese pentru diferite secÍii de barŸ; anumite sectoare alimentate prin cabluri Ûi anumite sectoare alimentate prin bare capsulate.

Fig. D24: Alimentare din douŸ surse cu anclanÛare automatŸ a rezervei.

Fig. D23: Tablouri buclate.

Fig. D25: Exemple de configuraÍii combinate: 1: Transformator care debiteazŸ pe o barŸ, 2: Tablouri interconectate, 3: ConfiguraÍie cu douŸ surse.

D23

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

7 Alegerea detaliilor arhitecturii

Pentru diferitele configuraÍii posibile, cele mai probabile Ûi uzuale seturi de caracteristici sunt date Án urmŸtorul tabel:

ConfiguraÍii

D24

Caracteristici de luat Án considerare

RadialŸ

DublatŸ

SecundarŸ

Tablouri interconectate

BuclŸ

DouŸ surse

Topologia amplasamentului

Oricare

Oricare

Oricare

1 nivel 5 la 25000 m2

1 nivel 5 la 25000 m2

Oricare

MŸrimea obiectivului

Oricare

Oricare

Oricare

Mediu sau mare

Mediu sau mare

Oricare

Mentenabilitate

MinimŸ

Standard

MinimŸ

Standard

Standard

ÎmbunŸtŸÍitŸ

Necesarul de putere

< 2500 kVA

Oricare

Oricare

u 1250 kVA

> 2500 kVA

Oricare

DistribuÍia sarcinilor

Sarcini punctuale

Sarcini punctuale

Sarcini punctuale

Sarcini intermediare sau uniform distribuite

Sarcini uniform distribuite

Sarcini punctuale

Sensibilitatea la Ántreruperi

AcceptŸ Ántreruperi lungi

AcceptŸ Ántreruperi lungi

Neimportante

AcceptŸ Ántreruperi lungi

AcceptŸ Ántreruperi lungi

AcceptŸ Ántreruperi scurte sau nu acceptŸ Ántreruperi

Sensibilitatea la perturbaÍii Sensibilitate micŸ

Sensibilitate mare

Sensibilitate micŸ

Sensibilitate mare

Sensibilitate mare

Sensibilitate mare

Alte constrÊngeri

/

/

/

/

Receptoare alimentate din douŸ surse

/

8 Alegerea echipamentului

Alegerea echipamentului este a treia etapŸ Án proiectarea unei instalaÍii electrice. În aceastŸ etapŸ se vor selecta echipamentele din cataloagele fabricanÍilor. Alegerea soluÍiilor tehnologice derivŸ din alegerea arhitecturii.

Lista echipamentelor ce se vor lua Án considerare: n posturi de transformare MT/JT; n echipament de MT; n transformatoare; n dulapuri de joasŸ tensiune; n bare capsulate; n unitŸÍi UPS; n echipament de compensare a energiei reactive Ûi filtrarea armonicelor. Criterii de luat Án considerare: n atmosfera, mediul; n indicele de serviciu; n disponibilitatea ofertelor Án fiecare ÍarŸ; n cerinÍele furnizorilor; n alegerea anterioarŸ a arhitecturii. Alegerea echipamentului este legatŸ Án principiu de oferta disponibilŸ Án ÍarŸ. Acest criteriu ia Án considerare disponibilitatea anumitor game de echipament sau suportul tehnic local. SelecÍia detaliatŸ a acestui echipament nu este prezentatŸ Án acest document.

D25

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

9 RecomandŸri pentru optimizarea arhitecturii

RecomandŸrile urmŸtoare trebuie sŸ ajute proiectanÍii Án ÁmbunŸtŸÍirea criteriilor de evaluare ale arhitecturilor.

9.1 Munca pe Ûantier

D26

Pentru a corespunde cerinÍelor aplicaÍiilor “critice” sau “speciale” este recomandat sŸ limitŸm incertitudinile aplicÊnd urmŸtoarele recomandŸri: n utilizaÍi soluÍii Ûi echipamente testate Ûi validate de cŸtre producŸtori (tablouri “funcÍionale” sau tablouri “de fabricant”) alese Án funcÍie de criticitatea instalaÍiei; n preferaÍi instalarea unui produs pentru care existŸ o reÍea de distribuÍie de Áncredere Ûi pentru care este posibilŸ obÍinerea unui suport tehnic local (fabricant implantat corespunzŸtor); n preferaÍi utilizarea echipamentelor prefabricate (posturi de transformare MT/JT, bare capsulate prefabricate) Án scopul limitŸrii volumului operaÍiilor executate pe Ûantier; n limitaÍi varietatea echipamentului instalat (de exemplu gamele de puteri ale transformatoarelor); n evitaÍi utilizarea de echipament de la mai mulÍi fabricanÍi.

9.2 Impactul asupra mediului Optimizarea estimŸrilor impactului asupra mediului a instalaÍiilor electrice va include reducerea: n pierderilor de energie la sarcinŸ nominalŸ Ûi Án gol Án timpul funcÍionŸrii; n global, a masei materialelor utilizate pentru realizarea instalaÍiei. Luate separat Ûi analizÊnd un singur echipament cele douŸ obiective pot pŸrea contradictorii. Atunci cÊnd este aplicatŸ Ántregii instalaÍii este posibil sŸ concepem o instalaÍie care sŸ contribuie la ambele obiective. InstalaÍia optimŸ nu trebuie sŸ fie deci suma echipamentelor optime luate separat ci un rezultat al optimizŸrilor aplicate asupra Ántregii instalaÍii. Figura D26 dŸ un exemplu asupra contribuÍiei fiecŸrei categorii de echipament la masa totalŸ Ûi la disiparea de energie pentru o instalaÍie de 3500 kVA amplasatŸ pe o suprafaÍŸ de 10000 m2.

Fig. D26: Exemplu de repartiÍie a greutŸÍii materialului Ûi a pierderilor de energie pe fiecare categorie de echipament.

Principalele contribuÍii la pierderile operaÍionale Ûi la greutatea echipamentelor utilizate le au, deci, cablurile de JT Ûi barele capsulate preafabricate ÁmpreunŸ cu transformatoarele de putere MT/JT. Optimizarea arhitecturii instalaÍiilor pentru conformitatea cu cerinÍele de mediu va implica: n reducerea lungimii circuitelor JT din instalaÍie; n gruparea circuitelor comune oriunde este posibil pentru a profita de factorul de simultaneitate ks (vezi capitolul A: “Reguli generale de proiectare a instalaÍiilor electrice”, paragraful 4 “Puterea cerutŸ de o instalaÍie electricŸ”, subparagraful 4.3 “Estimarea cererii maxime de putere aparentŸ”.

9 RecomandŸri pentru optimizarea arhitecturii

Obiective

Resurse

Reducerea lungimii circuitelor de JT

Plasarea posturilor de transformare MT/JT pe cÊt posibil aproape de centrul de greutate al sarcinilor ce urmeazŸ sŸ fie alimentate

Gruparea circuitelor de JT

Atunci cÊnd factorul de simultaneitate ks al grupului de sarcini ce urmeazŸ a fi alimentate este mai mic decÊt 0,7 atunci gruparea circuitelor ne permite sŸ limitŸm volumul conductoarelor ce alimenteazŸ cu energie electricŸ aceste sarcini. În termeni reali aceasta implicŸ: n prevederea de tablouri electrice intermediare plasate pe cÊt posibil aproape de centrul de greutate al grupului de sarcini ce urmeazŸ a fi alimentate; n prevederea de bare capsulate prefabricate plasate pe cÊt posibil Án vecinŸtatea grupurilor de sarcini distribuite. CŸutarea soluÍiilor optime poate conduce la cÊteva scenarii de grupare. În toate cazurile reducerea distanÍei Ántre centrul de greutate al grupului de sarcini Ûi echipamentul care le alimenteazŸ cu energie electricŸ permite reducerea impactului de mediu.

Tab. D27: Optimizarea Án conformitate cu cerinÍele de mediu: Obiective Ûi Resurse.

Ca un exemplu Fig. D28 aratŸ impactul grupŸrii circuitelor Án cazul reducerii distanÍei Ántre centrul de greutate a sarcinilor dintr-o instalaÍie Ûi sursele de putere (poziÍia TGJT este fixŸ). Exemplul priveÛte o fabricŸ de Ámbuteliere apŸ mineralŸ. n poziÍia TGJT este impusŸ Án afara clŸdirii principale din considerente de accesibilitate Ûi mediu coroziv; n puterea instalatŸ este Án jur de 4 MVA. În soluÍia numŸrul 1 circuitele sunt distribuite pentru fiecare atelier. În soluÍia numŸrul 2 circuitele sunt distribuite dupŸ procesele funcÍionale (liniile de producÍie).

SoluÍie

Nr. 1

Nr. 2

Fig. D28: Exemplu de poziÍionare a centrului de greutate.

PoziÍia centrului de greutate

D27

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

9 RecomandŸri pentru optimizarea arhitecturii

FŸrŸ a schimba configuraÍia echipamentului electric, cea de-a doua soluÍie permite obÍinerea unor economii de aproximativ de 15% din greutatea cablurilor de joasŸ tensiune ce urmeazŸ a fi instalate (cÊÛtiguri Án lungime) Ûi o utilizare mai uniformŸ a puterii transformatorului. Pentru a finaliza optimizarea Án termeni de arhitecturŸ o contribuÍie importantŸ o au Ûi urmŸtorii factori: n compensarea energiei reactive pentru a limita pierderile Án transformatoare Ûi, dacŸ compensarea este distribuitŸ, Án circuitele de joasŸ tensiune, n utilizarea transformatoarelor cu pierderi reduse; n utilizarea aluminiului ca material conductor Án traseele de bare capsulate prefabricate deoarece resursele naturale ale acestui metal sunt mai mari.

9.3 Volumul mentenanÍei preventive D28

RecomandŸri pentru reducerea volumului mentenanÍei preventive: n consideraÍi aceleaÛi recomandŸri ca Ûi pentru reducerea muncii pe Ûantier; n orientaÍi munca de mentenanÍŸ asupra circuitelor critice; n alegeÍi echipamente standardizate raÍionalizate; n utilizaÍi echipament proiectat pentru atmosferŸ severŸ deoarece solicitŸ mai puÍinŸ mentenanÍŸ.

9.4 Disponibilitatea energiei electrice RecomandŸri pentru ÁmbunŸtŸÍirea disponibilitŸÍii energiei electrice: n reduceÍi numŸrul de plecŸri pe tablou de distribuÍie pentru a limita efectele unui defect posibil al tabloului; n distribuiÍi circuitele Án raport cu cerinÍele de disponibilitate; n utilizaÍi echipament conform cu cerinÍele (vezi indicele de serviciu, subcapitolul 4.2); n urmaÍi ghidul de selecÍie propus pentru etapele 1 Ûi 2 (vezi Fig. D3 de la pag. D5). RecomandŸri pentru creÛterea nivelului disponibilitŸÍii: n evoluaÍi de la o configuraÍie radialŸ cu un transformator la o configuraÍie radialŸ cu douŸ transformatoare; n evoluaÍi de la o configuraÍie radialŸ cu douŸ transformatoare la o configuraÍie cu douŸ surse; n evoluaÍi de la o configuraÍie cu douŸ surse la o configuraÍie neÁntreruptibilŸ cu unitate UPS Ûi anclanÛare automatŸ a rezervei; n cresteÍi nivelul mentenanÍei - reduceÍi MTTR (Mean Time To Repair, Media Timpului unei ReparaÍii), creÛteÍi MTBF (Mean Time Between Failure, Media Timpului de BunŸ FuncÍionare).

10 Glosar

ArhitecturŸ: alegerea unei scheme monofilare Ûi a unei soluÍii tehnologice pentru conectarea la reÍeaua electricŸ de distribuÍie publicŸ prin circuite electrice de putere. DistribuÍie principalŸ MT/JT: nivelul superior al arhitecturii, de la punctul de conectare la reÍea pÊnŸ la echipamentul de distribuÍie principal (TGJT sau echivalent). TGJT - Tablou general de joasŸ tensiune: tabloul principal din avalul transformatoarelor MT/JT care este punctul de pornire al circuitelor electrice de distribuÍie din instalaÍie. DistribuÍie de putere de JT: nivel intermediar al arhitecturii, din avalul nivelului principal pÊnŸ la ieÛirea din tablourile electrice intermediare. DistribuÍie terminalŸ de JT: nivelul inferior al arhitecturii, din avalul tablourilor electrice intermediare pÊnŸ la receptoare. Acest nivel al distribuÍiei nu este tratat Án aceastŸ lucrare. SchemŸ monofilarŸ: diagrama electricŸ schematicŸ pentru reprezentarea principalelor echipamente electrice Ûi a conexiunilor Ántre ele. Post de transformare MT/JT, punct de conexiuni: incinte grupÊnd echipamente de medie tensiune Ûi/sau transformatoare MT/JT. În funcÍie de tehnologia echipamentelor Ûi de topologia obiectivului echipamentele pot fi amplasate Án aceeaÛi camerŸ sau Án camere diferite. În anumite ÍŸri (printre care Ûi RomÊnia) distribuÍia se poate face din postul de transformare. SoluÍie tehnologicŸ: rezultatul alegerilor tehnologice pentru subansamblul unei instalaÍii dintre diferitele produse Ûi echipamente propuse de fabricant. Caracteristici: date tehnice sau de mediu referitoare la instalaÍii, permiÍÊnd alegerea celei mai potrivite arhitecturi. Criterii: parametrii pentru evaluarea instalaÍiei, permiÍÊnd alegerea arhitecturii cele mai potrivite pentru nevoile clientului.

D29

D - Ghid de selecÍie a arhitecturii de MT Ûi JT

11 Programul de calcul ID-Spec

ID-Spec este un nou program de calcul al cŸrui scop este sŸ ajute proiectantul sŸ realizeze mai uÛor Ûi mai profesional prima fazŸ a proiectŸrii argumentÊnd temeinic deciziile principale. Proiectantul este Ándrumat Án selectarea schemei monofilare adecvate pentru distribuÍia de putere principalŸ, intermediarŸ Ûi finalŸ a instalaÍiei proiectate. De asemenea poate selecta uÛor echipamentul tehnologic Ûi caracteristicile principale ale acestuia. SpecificaÍiile corespondente sunt generate automat, inclusiv schema monofilarŸ Ûi argumentele pentru care a fost aleasŸ precum Ûi lista de specificaÍii a echipamentului corespondent ales. Astfel o primŸ variantŸ argumentatŸ a proiectului va putea fi realizatŸ Ûi prezentatŸ clientului Ántr-un termen foarte scurt. Acest program de calcul este disponibil Ûi Án limba romÊnŸ.

D30

Capitolul E DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune Cuprins

1 2 3

Scheme de tratare a neutrului

E2

1.1 Legarea la pŸmÊnt

E2

1.2 Definirea schemelor standardizate de tratare a neutrului

E3

1.3 Caracteristicile sistemelor TT, TN Ûi IT

E6

1.4 Criterii de selecÍie pentru sistemele TT, TN Ûi IT

E8

1.5 Alegerea Ûi implementarea sistemului de tratare a neutrului

E10

1.6 Instalarea Ûi mŸsurarea prizei de pŸmÊnt

E11

Sisteme de instalare

E15

2.1 Tablouri de distribuÍie

E15

2.2 Cabluri Ûi bare capsulate prefabricate

E18

InfluenÍe externe (CEI 60364-5-51)

E25

3.1 DefiniÍii Ûi standarde de referinÍŸ

E25

3.2 Clasificare

E25

3.3 Lista influenÍelor externe

E25

3.4 Grade de protecÍie pentru echipament: codurile IP Ûi IK

E28

E1

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

Într-o clŸdire, conectarea tuturor pŸrÍilor metalice ale clŸdirii Ûi a pŸrÍilor conductoare expuse ale echipamentelor la priza de pŸmÊnt a clŸdirii previne apariÍia accidentalŸ a unor tensiuni periculoase Ántre douŸ piese metalice accesibile simultan.

E2

1 Scheme de tratare a neutrului

1.1 Legarea la pŸmÊnt DefiniÍii Standardele naÍionale Ûi internaÍionale (CEI 60364) definesc clar diferitele elemente ale legŸturilor la pŸmÊnt. UrmŸtorii termeni sunt utilizaÍi Án mod curent Án industrie sau Án literatura de specialitate. Numerele din parantezŸ se referŸ la Figura E1: n Priza de pŸmÊnt (1): un conductor sau un grup de conductoare Án contact direct Ûi asigurÊnd o conexiune electricŸ cu pŸmÊntul (conform detaliilor din subparagraful 1.6 al capitolului E); n PŸmÊnt: masa conductoare a pŸmÊntului al cŸrui potenÍial electric, Án orice punct, este considerat prin convenÍie egal cu zero; n Priza de pŸmÊnt separatŸ: prize de pŸmÊnt localizate la o astfel de distanÍŸ una faÍŸ de cealaltŸ ÁncÊt curentul maxim care circulŸ printr-una dintre ele nu afecteazŸ semnificativ potenÍialul celeilalte; n RezistenÍa de dispersie a prizei de pŸmÊnt: rezistenÍa de contact dintre electrodul prizei de pŸmÊnt Ûi pŸmÊnt; n Conductoarele de legare la pŸmÊnt (2): un conductor de protecÍie care leagŸ conductorul principal (centura) de ÁmpŸmÊntare (6) a instalaÍiei la priza de pŸmÊnt (1) sau alt mijloc de punere la pŸmÊnt (de exemplu sisteme TN); n PŸrÍi expuse conductoare: o parte conductoare a echipamentului care poate fi atinsŸ Ûi care, Án mod normal nu e sub tensiune, dar care poate ajunge sub tensiune Án mod accidental; n Conductor de protecÍie (3): un conductor folosit pentru anumite mŸsuri de protecÍie contra Ûocurilor electrice Ûi care este destinat a asigura legarea urmŸtoarelor elemente: o pŸrÍi expuse conductoare, o pŸrÍi conductoare neimportante, o conductorul principal de legare la pŸmÊnt, o prizŸ de pŸmÊnt, o punctul de legare la pŸmÊnt al sursei, sau un punct de neutru artificial; n PŸrÍi conductoare neimportante: o parte conductoare susceptibila de a prezenÍa un potenÍial propriu, Án general potenÍialul pŸmÊntului Ûi care nu face parte din instalaÍia electricŸ (4). De exemplu: o podele Ûi pereÍi neizolaÍi, cadrul de metal al clŸdirii, o conducte de metal pentru apŸ, gaz, ÁncŸlzire, aer comprimat, etc. Ûi materialele metalice asociate cu acestea; n Conductor pentru egalizarea potenÍialelor (5): un conductor de protecÍie care asigurŸ legŸtura Ántre diversele elemente, creÊnd o reÍea de echipotenÍialitate; n Centuri interioare pentru egalizarea potenÍialelor (6): bornŸ sau barŸ prevŸzutŸ pentru legarea conductoarelor de protecÍie, incluzÊnd conductoarele de legŸturŸ de echipotenÍialitate Ûi orice conductoare de legŸturŸ cu elementele de ÁmpŸmÊntare.

LegŸturi LegŸtura principalŸ de egalizare a potenÍialelor LegŸtura echipotenÍialŸ (prin conductoare de protecÍie) se realizeazŸ cu scopul de a se asigura protecÍia Án cazul Án care o parte intermediarŸ (de exemplu o conductŸ de gaz) este adusŸ Án mod accidental la un potenÍial periculos, dintr-o cauzŸ externŸ, pentru ca sŸ nu aparŸ nici o diferenÍŸ de potenÍial Ántre pŸrÍile conductoare externe ale instalaÍiei. LegŸtura trebuie efectuatŸ cÊt se poate de aproape de punctul de intrare Án clŸdire, Ûi anume la centura de egalizare a potenÍialelor (6). Uneori, legarea la pŸmÊnt a cŸmŸÛii metalice (blindajului) a cablurilor de comunicaÍii, cere autorizarea din partea proprietarului cablurilor.

Fig. E1: Exemplul unui bloc de locuinÍe Án care piesa de distribuÍie echipotenÍialŸ (6) furnizeazŸ conexiunile echipotenÍiale principale, iar eclisa de separaÍie (7) permite mŸsurarea prizei de pŸmÊnt.

LegŸturi echipotenÍiale suplimentare Aceste conexiuni sunt menite sŸ lege toate pŸrÍile intermediare Ûi toate masele externe accesibile simultan. Aceasta este necesar atunci cÊnd nu se Ándeplinesc condiÍiile corecte de protecÍie, adicŸ conductoarele pentru egalizarea potenÍialelor prezintŸ o rezistenÍŸ inacceptabil de mare. Legarea pŸrÍilor conductoare expuse la priza de pŸmÊnt Legarea este fŸcutŸ prin conductoare de protecÍie cu scopul de a asigura o cale de rezistenÍŸ micŸ pentru curenÍii de defect care circulŸ spre pŸmÊnt.

Componente

(vezi Tabelul E2)

Legarea eficientŸ la pŸmÊnt a tuturor pieselor de metal accesibile Ûi maselor utilajelor Ûi echipamentelor electrice sunt esenÍiale pentru protecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice.

1 Scheme de tratare a neutrului

PŸrÍi componente ce vor fi considerate ca: pŸrÍi expuse conductoare Canale de cabluri n conducte n cabluri armate Ûi nearmate n cabluri izolate cu manta metalicŸ Aparat de comutaÍie n partea fixŸ a unui aparat de comutaÍie debrosabil Dispozitive n pŸrÍi expuse metalice ale aparatelor cu izolaÍie de clasŸ 1 Elemente neelectrice n elemente metalice asociate traseelor de cabluri (jgheaburi, rastele de cabluri, etc.) n obiecte metalice: o apropiate conductoarelor aeriene sau barelor o Án contact cu echipamentul electric PŸrÍi componente ce nu vor fi considerate ca: pŸrÍi expuse conductoare Diverse canale de serviciu, ghene, etc n conducte fabricate din material izolant n forme de lemn sau alt material izolant n conductoare Ûi cabluri fŸrŸ armaturi metalice Aparate de comutaÍie n carcase confecÍionate din material izolant Dispozitive n toate aparatele care au clasa 2 de izolaÍie Án funcÍie de tipul carcasei exterioare

pŸrÍi conductoare neimportante Elemente utilizate Án construcÍia clŸdirii n metal sau beton armat: o structura de oÍel o metal pentru armare o panouri prefabricate n finisarea suprafeÍelor: o podele Ûi pereÍi de beton armat fŸrŸ finisŸri ulterioare o suprafeÍe pardosite n acoperiri metalice: o acoperiri metalice ale pereÍilor UtilitŸÍi ale clŸdirilor altele decÊt cele electrice: n Íevi metalice, conducte pentru gaz, apŸ n componente metalice asociate: boilere, rezervoare, radiatoare n accesorii metalice Án bŸi n hÊrtie metalizatŸ pŸrÍi conductoare neimportante n pardoseli din lemn n podele acoperite cu covoare de cauciuc sau cu linoleum n pereÍi de rigips n pereÍi de cŸrŸmidŸ n covoare Ûi tapiserii

Tab. E2: Lista pŸrÍilor expuse conductoare Ûi a pŸrÍilor conductoare neimportante.

Diferitele scheme de legare la pŸmÊnt (referitoare la tipul sistemului de alimentare sau al sistemului de tratare a neutrului) caracterizeazŸ modul de legare la pŸmÊnt a instalaÍiei din avalul ÁnfŸÛurŸrii secundare a unui transformator MT/JT, precum Ûi mijloacele utilizate pentru punerea la pŸmÊnt a pŸrÍilor conductoare expuse ale instalaÍiei de JT alimentate de acesta.

1.2 Definirea schemelor standardizate de tratare a neutrului Alegerea acestor scheme determinŸ mŸsurile necesare pentru protecÍia Ámpotriva contactelor accidentale. ExistŸ trei opÍiuni principale pentru proiectantul unei instalaÍii de distribuÍie electricŸ: n tipul conexiunilor sistemului electric (Án general a conductorului neutru) Ûi a pŸrÍilor expuse la priza de pŸmÊnt; n utilizarea unui conductor de protecÍie separat (PE) sau a unui conductor de protecÍie comun cu conductorul neutru (PEN); n utilizarea pentru protecÍia la punere la pŸmÊnt a protecÍiei maximale de curent a Ántreruptoarelor automate de JT, care vor sesiza Ûi elimina doar curenÍii relativ mari, sau utilizarea unor relee adiÍionale capabile sŸ detecteze Ûi sŸ elimine curenÍii mult mai mici de defect al izolaÍiei cŸtre pŸmÊnt. În practicŸ aceste opÍiuni au fost grupate Ûi standardizate aÛa cum se explicŸ Án cele ce urmeazŸ. Fiecare din aceste opÍiuni conduce la un sistem de tratare a neutrului cu avantaje Ûi dezavantaje: n legarea ÁmpreunŸ a pŸrÍilor conductoare expuse ale echipamentelor Ûi a conductorului neutru la conductorul de protecÍie PE duce la echipotenÍialitate Ûi la reducerea supratensiunilor dar mŸreÛte curenÍii de defect la pŸmÊnt; n un conductor de protecÍie separat este mai costisitor, chiar dacŸ are secÍiune micŸ, dar este mult mai puÍin probabil sŸ fie poluat cu armonici sau goluri de tensiune decÊt conductorul neutru. Se evitŸ apariÍia curenÍilor de scurgere la pŸmÊnt Án pŸrÍile conductoare neesenÍiale; n instalarea releelor diferenÍiale reziduale sau a dispozitivelor de monitorizare a izolaÍiei ÁnseamnŸ o protecÍie mult mai sensibilŸ care permite Án multe cazuri eliminarea defectelor Ánainte de apariÍia daunelor importante (arderea motoarelor, incendii, electrocutŸri). ProtecÍia oferitŸ este, Án plus, independentŸ Ûi trebuie avutŸ Án vedere la schimbŸrile dintr-o instalaÍie existentŸ.

E3

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

1 Scheme de tratare a neutrului

Sistemul TT (neutru legat la pŸmÊnt) (vezi Fig. E3) Punctul neutru al sursei de alimentare este legat direct la pŸmÊnt. Toate pŸrÍile expuse conductoare Ûi pŸrÍile conductoare neesenÍiale sunt legate la priza de pŸmÊnt separatŸ ale instalaÍiei. AcestŸ prizŸ de pŸmÊnt poate fi sau nu electric independentŸ faÍŸ de priza de pŸmÊnt a sursei. Zonele de influenÍŸ pot interfera fŸrŸ a influenÍa funcÍionarea dispozitivelor de protecÍie.

Sistemul TN (pŸrÍile conductoare expuse legate la neutru)

Fig. E3: Sistemul TT.

E4

Fig. E4: Sistemul TN-C.

Sursa este legatŸ la pŸmÊnt Án acelaÛi mod ca Ûi Án schema TT. În instalaÍie toate pŸrÍile expuse conductoare Ûi pŸrÍile conductoare neesenÍiale sunt legate la conductorul neutru. În continuare sunt prezentate mai multe versiuni ale schemelor TN. Sistemul TN-C (vezi Fig. E4) Conductorul neutru are Ûi funcÍia de conductor de protecÍie, fiind numit conductor PEN (conductor de protecÍie Ûi nul). AceastŸ schemŸ nu este permisŸ pentru conductoare din cupru cu secÍiune sub 10 mm2 (16 mm2 pentru aluminiu) sau pentru echipament portabil. Schema TN-C cere stabilirea unei zone eficiente de echipotenÍialitate, cu dispunerea pe cÊt posibil echidistantŸ a prizelor de pŸmÊnt deoarece conductorul PEN este Ûi conductor neutru Ûi deci transportŸ Án acelaÛi timp curenÍii generaÍi de sarcinile dezechilibrate ca Ûi armonicile de ordin 3 (Ûi multiplii lor). De aceea, suplimentar conductorul PEN trebuie conectat la mai multe prize de pŸmÊnt Án aceeaÛi instalaÍie. Atentie: În sistemul TN-C, funcÍia “conductor de protecÍie” are prioritate asupra funcÍiei “conductor neutru”. În particular un conductor PEN trebuie conectat Ántotdeauna la terminalul de ÁmpŸmÊntare al unui receptor Ûi un Ûtrap este folosit pentru a conecta acest terminal la terminalul de neutru. Sistemul TN-S (vezi Fig. E5) Sistemul TN-S (5 conductoare) este obligatoriu pentru circuite cu conductoare de secÍiune mai micŸ decÊt 10 mm2 Ûi pentru echipamentele portabile. Conductorul de protecÍie Ûi conductorul neutru sunt separate. În reÍelele subterane unde existŸ cabluri armate cu bandŸ de oÍel, conductorul de protecÍie este banda de oÍel. Sistemul TN-C-S (vezi Fig. E6 de mai jos Ûi Fig. E7 de pe pagina urmŸtoare). Schemele TN-C Ûi TN-S pot fi utilizate simultan Án aceeaÛi instalaÍie. În schemele TN-C-S, schema TN-C (4 conductoare) nu poate fi folositŸ niciodatŸ Án aval de schema TN-S (5 conductoare) deoarece o Ántrerupere accidentalŸ a neutrului Án amonte va conduce la o Ántrerupere a conductorului de protecÍie Án aval Ûi deci la un potenÍial pericol.

Fig. E5: Sistemul TN-S.

Fig. E6: Sistemul TN-C-S.

1 Scheme de tratare a neutrului

Fig. E7: Conectarea conductorului PEN in sistemul TN-C.

Sistemul IT (neutru izolat sau legat la pŸmÊnt prin impedanÍŸ) Sistemul IT (neutru izolat) Nu conÍine nici o legŸturŸ Ántre punctul de neutru al sursei Ûi pŸmÊnt (vezi Fig. E8). PŸrÍile expuse conductoare Ûi pŸrÍile conductoare neesenÍiale ale instalaÍiei sunt legate la priza de pŸmÊnt. În practicŸ toate circuitele au o impedanÍŸ de scurgere la pŸmÊnt, deoarece nici o izolaÍie nu este perfectŸ. În paralel cu aceste trasee de scurgere, cu caracter rezistiv (rezistenÍŸ distribuitŸ) existŸ o cale de curent capacitiv, cele douŸ elemente definind ÁmpreunŸ impedanÍa normalŸ de scurgere la pŸmÊnt (vezi Fig. E9).

Fig. E8: Sistemul IT (neutru izolat).

Exemplu (vezi Fig. E10) Într-un sistem de JT trifazat cu 3 conductoare, 1 Km de cablu are impedanÍŸ de scurgere determinatŸ de C1, C2, C3 Ûi R1, R2, R3 echivalentŸ cu existenÍa unei impedanÍe Ántre punctul de neutru Ûi pŸmÊnt: Zct de la 3000 la 4000 Ω, fŸrŸ a socoti capacitanÍele de filtrare ale dispozitivelor electronice. Sistemul IT (neutru legat la pŸmÊnt prin impedanÍŸ) O impedanÍŸ Zs (de valoare de la 1000 la 2000 Ω) este conectatŸ permanent Ántre punctul de neutru al ÁnfŸÛurŸrii de JT a transformatorului Ûi pŸmÊnt (vezi Fig. E11). Toate pŸrÍile expuse conductoare Ûi pŸrÍile conductoare neesenÍiale sunt legate la o prizŸ de pŸmÊnt. RaÍiunea pentru aceastŸ formŸ de punere la pŸmÊnt a sursei de alimentare este de a fixa potenÍialul unei porÍiuni de reÍea Án raport cu pŸmÊntul (Zs este micŸ Án raport cu impedanÍa de scurgere) Ûi de a reduce nivelul supratensiunilor Án raport cu pŸmÊntul, cum ar fi cele transmise prin ÁnfŸÛurarea de MT, cele de naturŸ electrostaticŸ, etc. Uneori acest fapt produce o uÛoarŸ creÛtere a nivelului curentului de defect.

Fig. E9: Sistemul IT (neutru izolat).

Fig. E10: ImpedanÍa echivalentŸ cu impedanÍa circuitului de scurgere Ántr-un sistem IT.

Fig. E11: Sistemul IT (neutru legat la pŸmÊnt prin impedanÍŸ).

E5

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

Sistemul TT : n tehnica pentru protecÍia persoanelor: toate pŸrÍile expuse conductoare sunt legate la pŸmÊnt Ûi sunt utilizate dispozitive de curent diferenÍial rezidual; n tehnica de exploatare: Ántrerupere la primul defect de izolaÍie.

E6

1 Scheme de tratare a neutrului

1.3 Caracteristicile sistemelor TT, TN Ûi IT Sistemul TT (vezi Fig. E12) NotŸ: DacŸ pŸrÍile conductoare expuse sunt legate la pŸmÊnt Ántr-un numŸr de puncte, cÊte un dispozitiv RCD trebuie instalat pentru fiecare set de circuite conectat la o prizŸ de pŸmÊnt. Caracteristici principale n Cea mai simplŸ soluÍie din punct de vedere al proiectŸrii Ûi realizŸrii. UtilizatŸ pentru instalaÍii alimentate direct din reÍeaua de JT de distribuÍie publicŸ. n Nu necesitŸ monitorizare permanentŸ Án timpul funcÍionŸrii (poate fi necesarŸ o verificare periodicŸ a dispozitivelor RCD). n ProtecÍia este asiguratŸ de dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCD, Residual Current Device) care previn de asemenea riscul de incendiu atunci cÊnd sunt setate la o valoare mai micŸ de 500 mA. n Fiecare defect de izolaÍie conduce la o Ántrerupere Án alimentarea cu energie electricŸ dar Ántreruperea este limitatŸ la circuitul defect prin instalarea RCD-uri selective (Án serie) sau a celor de selectare a circuitelor (paralel). n Sarcinile sau pŸrÍile din instalaÍie care, Án timpul funcÍionŸrii normale, pot cauza scurgeri de curent la pŸmÊnt, necesitŸ mŸsuri speciale pentru evitarea declanÛŸrilor intempestive precum alimentarea sarcinilor printr-un transformator de separaÍie sau utilizarea unui RCD dedicat (vezi secÍiunea 5.1 din capitolul F).

Fig. E12: Sistemul TT.

Sistemul TN : n tehnica pentru protecÍia persoanelor: o interconectarea Ûi legarea la pŸmÊnt a pŸrÍilor expuse conductoare Ûi a neutrului este obligatorie, o Ántreruperea la primul defect utilizÊnd protecÍia maximalŸ de curent (Ántreruptoare automate sau fuzibile); n tehnica de exploatare: Ántreruperea la primul defect de izolaÍie.

Sistemul TN (vezi Fig. E13 Ûi Fig. E14) Caracteristici principale n În general sistemul TN: o necesitŸ instalarea de prize de pŸmÊnt la anumite intervale Án instalaÍia electricŸ, o necesitŸ ca verificarea iniÍialŸ, ÁncŸ din faza de proiect, prin calcule, a declanÛŸrii efective la primul defect de izolaÍie sŸ fie confirmatŸ de testele obligatorii la punerea Án funcÍiune, o necesitŸ ca proiectarea Ûi realizarea oricŸrei modificŸri a instalaÍiei sŸ fie realizatŸ de cŸtre personal calificat, o Án cazul unor defecte de izolaÍie este posibilŸ producerea unor daune importante ÁnfŸÛurŸrilor maÛinilor rotative, o Án locaÍii cu risc crescut de incendiu poate reprezenta un pericol important datoritŸ curenÍilor de defect de valori mari. n Suplimentar sistemul TN-C: o la prima vedere pare mai ieftin (eliminarea unui pol Ûi a unui conductor), o impune utilizarea unor conductoare fixe Ûi rigide, o este interzisŸ utilizarea Án anumite situaÍii: - locaÍii cu risc crescut de incendiu - pentru tehnica de calcul (prezenÍa curenÍilor armonici pe conductorul de neutru). n Suplimentar sistemul TN-S: o poate fi utilizat inclusiv pentru conductoare flexibile sau de secÍiuni mici, o datoritŸ separŸrii fizice a conductorului neutru de conductorul de protecÍie existŸ un PE curat (pentru sisteme de computere Ûi locaÍii cu riscuri speciale).

1 Scheme de tratare a neutrului

Fig. E13: Sistemul TN-C.

E7

Fig. E14: Sistemul TN-S.

Sistemul IT: n tehnica pentru protecÍia persoanelor: o interconectarea Ûi legarea la pŸmÊnt a pŸrÍilor expuse conductoare, o semnalizarea la primul defect utilizÊnd dispozitive de monitorizare a izolaÍiei (IMD, Insulation Monitoring Device), o Ántreruperea la al doilea defect utilizÊnd protecÍia maximalŸ de curent (Ántreruptoare automate sau fuzibile); n tehnica de exploatare: o monitorizarea primului defect de izolaÍie, o localizarea Ûi eliminarea defectului este obligatorie, o Ántreruperea pentru douŸ defecte simultane de izolaÍie.

Sistemul IT (vezi Fig. E15) Caracteristici principale n SoluÍia aceasta asigurŸ cea mai bunŸ continuitate Án alimentarea cu energie electricŸ. n Semnalizarea primului defect de izolaÍie urmatŸ obligatoriu de localizarea Ûi eliminarea sa asigurŸ prevenirea Ántreruperii alimentŸrii. n Utilizat Án general Án instalaÍii alimentate din transformatoare MT/JT sau JT/JT de abonat. n NecesitŸ personal de ÁntreÍinere pentru monitorizare Ûi exploatare. n NecesitŸ un nivel ridicat al izolaÍiei Án reÍea (implicŸ secÍionarea reÍelelor mari Ûi utilizarea transformatoarelor de separaÍie pentru alimentarea sarcinilor cu curenÍi de scurgere ridicaÍi). n Verificarea declanÛŸrii efective la al doilea defect simultan de izolaÍie trebuie realizatŸ prin calcul ÁncŸ din faza de proiectare urmatŸ obligatoriu de mŸsurŸtori la punerea Án funcÍiune a fiecŸrui grup de pŸrÍi conductoare expuse interconectate. n ProtecÍia conductorului de neutru trebuie asiguratŸ aÛa cum se indicŸ Án secÍiunea 7.2 din capitolul G.

Fig. E15: Sistemul IT.

1 Scheme de tratare a neutrului

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

SelecÍia nu depinde de criterii de siguranÍŸ. Cele trei sisteme sunt echivalente Án termeni de protecÍia persoanelor dacŸ toate regulile de instalare Ûi exploatare sunt respectate Ántocmai. Criteriul de selecÍie pentru cel mai bun sistem depinde de reglementŸrile Án vigoare, de continuitatea cerutŸ Án alimentare, de condiÍiile de exploatare Ûi de tipurile de reÍele Ûi de sarcini.

E8

1.4 Criterii de selecÍie pentru sistemele TT, TN Ûi IT În termeni de protecÍie a persoanelor, cele trei sisteme de tratare a neutrului sunt echivalente dacŸ toate regulile de instalare Ûi exploatare sunt respectate Ántocmai. În consecinÍŸ, selecÍia nu depinde de criterii de siguranÍŸ. Numai prin combinarea tuturor cerinÍelor Án ce priveÛte reglementŸrile, continuitatea Án alimentare, condiÍiile de exploatare Ûi tipurile de reÍele Ûi de sarcini este posibil sŸ se determine cel mai potrivit sistem (vezi Tab. E16). SelecÍia este determinatŸ de urmŸtorii factori: n Án primul rÊnd reglementŸrile Án vigoare care Án anumite cazuri impun anumite sisteme de tratare a neutrului; n Án al doilea rÊnd decizia beneficiarului de a fi alimentat printr-un transformator propriu (mŸsurŸ pe medie tensiune) sau prin sursŸ de energie separatŸ. DacŸ existŸ posibilitatea efectivŸ de a alege atunci decizia cu privire la modul de tratare a neutrului se va lua Án urma discuÍiilor cu proiectantul reÍelei (birou de proiectare sau instalator). DiscuÍia trebuie sŸ acopere: n mai ÁntÊi cerinÍele de exploatare (nivelul cerut al continuitŸÍii Án alimentare) Ûi condiÍiile de exploatare (mentenanÍŸ asiguratŸ de personal calificat Án domeniul electric sau nu, propriu sau nu, etc.); n Án al doilea rÊnd caracteristicile particulare ale reÍelei Ûi sarcinilor (vezi Tab. E17 de pe pagina urmŸtoare).

Caracteristici electrice Curentul de defect Tensiunea de defect

TT -

TN-S --

TN-C --

IT1 + +

IT2 --

Tensiunea de atingere

+/- -

-

-

+

-

+

+

+

+

+

+

-

-

+

-

+

+

nu este + permise

+

+

+

+

-

+

+ -

+

+

+ +

+

-

+

+

+

+

Imunitate la loviturile de trŸsnet pe liniile de ÁnaltŸ tensiune Emisie continuŸ a unui cÊmp electromagnetic

-

-

-

-

-

+

+

-

+

+

Ne-echipotenÍialitatea tranzitorie a PE Continuitatea Án serviciu Întreruperea la primul defect

+

-

-

+

-

-

-

-

+

+

Goluri de tensiune Án timpul defectelor de izolaÍie Instalarea Dispozitive speciale

+

-

-

+

-

-

+

+

-

-

NumŸrul de prize de pŸmÊnt

-

+

+

-/+

-/+

NumŸrul de cabluri

-

-

+

-

-

MentenanÍa Costul reparaÍiilor

-

--

--

-

--

Daunele provocate instalaÍiilor

+

-

-

++

-

ProtecÍie ProtecÍia persoanelor Ámpotriva contactului indirect ProtecÍia persoanelor Án cazul generatoarelor pentru situaÍii de urgenÍŸ ProtecÍia Ámpotriva incendiilor (cu un dispozitiv diferenÍial rezidual) Supratensiuni Supratensiuni continue Supratensiuni tranzitorii Supratensiuni Án cazul defectŸrii transformatorului (primar/secundar) Compatibilitate electromagneticŸ Imunitate la loviturile de trŸsnet din apropiere

Tab. E16: ComparaÍia Ántre sistemele de tratare a neutrului.

Comentarii Numai sistemul IT oferŸ curenÍi de defect neglijabili (la primul defect) În sistemul IT tensiunea de atingere este neglijabilŸ pentru primul defect dar este considerabilŸ pentru al doilea În sistemul TT tensiunea de atingere este scŸzutŸ dacŸ sistemul este echipotenÍial, altfel este ridicatŸ Toate sistemele de tratare a neutrului (STN) sunt echivalente dacŸ regulile fiecŸruia sunt respectate Sist. unde protecÍia este asiguratŸ de cŸtre dispozitive diferenÍiale reziduale nu sesizeazŸ schimbarea impedanÍei interne a sursei Toate STN-urile Án care se pot utiliza dispozitive diferenÍiale reziduale sau echivalente. Sistemul TN-C este interzis Án imobilele cu risc de incendiu O supratensiune fazŸ-pŸmÊnt este continuŸ Án sistemul IT, dacŸ este vorba de primul defect de izolaÍie Sist. cu curenÍi de defect mari pot provoca supratensiuni tranzitorii În sistemul TT existŸ un dezechilibru de tensiune Ántre diferitele prize de pŸmÊnt. Celelalte sisteme sunt interconectate formÊnd o singurŸ prizŸ de pŸmÊnt În sistemul TT pot apŸrea dezechilibre de tensiune Ántre diferitele prize de pŸmÊnt. Aici existŸ o circulaÍie de curent Ántre douŸ prize de pŸmÊnt separate Toate STN sunt echivalente Án cazul unei lovituri directe de trŸsnet Án liniile de ÁnaltŸ tensiune Conectarea PEN la structura metalicŸ a clŸdirii determinŸ emisia continuŸ a unui cÊmp electromagnetic PE nu mai este echipotenÍial Án cazul unor curenÍi de defect mari Numai Án sistemul IT nu este necesarŸ declanÛarea la primul defect de izolaÍie Sistemele TN-S, TN-C Ûi IT (al doilea defect) pot genera curenÍi de defect mari care pot produce goluri de tensiune Sistemul TT impune utilizarea dispozitivelor diferenÍiale reziduale. Sistemul IT impune utilizarea dispozitivelor de control a izolaÍiei Sistemul TT impune douŸ prize de pŸmÊnt distincte. Sistemul IT oferŸ o alegere Ántre una sau douŸ prize de pŸmÊnt Numai sistemul TN-C permite, Án anumite cazuri, reducerea numŸrului de cabluri Costul reparaÍiilor depinde de daunele provocate de cŸtre amplitudinea curenÍilor de defect Sistemele care genereazŸ curenÍi de defect importanÍi necesitŸ o verificare a instalaÍiei dupŸ eliminarea unui defect

1 Scheme de tratare a neutrului

Tipuri de reÍele ReÍele extinse cu o calitate foarte bunŸ a prizei de pŸmÊnt pentru pŸrÍile conductoare expuse (rezistenÍŸ de dispersie < 10 Ω) ReÍele extinse cu o calitate foarte bunŸ a prizei de pŸmÊnt pentru pŸrÍile conductoare expuse (rezistenÍŸ de dispersie > 30 Ω) Zone perturbate (furtuni) (exemplu: emiÍŸtoare de radio Ûi televiziune) ReÍele cu curenÍi reziduali mari (> 500 mA)

Recomandate

ReÍele exterioare cu conductoare aeriene Grupuri generatoare pentru situaÍii de urgenÍŸ Tipuri de sarcini Sarcini sensibile la curenÍi de defect importanÍi (motoare, etc.) Sarcini cu un nivel de izolaÍie redus (cuptoare electrice, maÛini de sudurŸ, elemente de ÁncŸlzire, echipamente din bucŸtŸriile mari) Numeroase sarcini monofazate (mobile, semi-fixe, portabile) Sarcini prezentÊnd riscuri considerabile (macarale, transportoare, etc.) Numeroase auxiliare (maÛini unelte) Diverse AlimentŸri prin transformatoare de putere cu conexiunea stea-stea(13) Imobile cu risc de incendiu

TN

Posibile TT, TN, IT(1) sau mixte TN-S

TN

TT

IT(1) TN-C IT(2)

TN(4) TT(5)

IT(4) TT(3)(4) TN(5)(6)

IT(6)

IT

TT

TN(7)

IT

TT

TN(8)

TN(9)

TT(9)

IT

TT(11)

IT(10) TN-C(10) IT(11)

TT(10) TN-S TN(11)

Nerecomandate

TN-S

TN-C IT(12bis)

TT(12)

TT

IT fŸrŸ neutru TN-S(15) TT(15)

IT(13) fŸrŸ neutru TN-C(14)

IT(15)

CreÛtere a puterii contractate cu furnizorul de energie implicÊnd post de transformare propriu InstalaÍii cu modificŸri frecvente

TT(16)

InstalaÍii unde continuitatea circuitului de ÁmpŸmÊntare este incertŸ (Ûantiere, instalaÍii vechi) Echipament electronic (computere, automate programabile, etc.) ReÍele de monitorizare a echipamentelor, senzori Ûi actuatori PLC

TT(19)

TN-S

TN-S IT(20)

TT TN-S, TT

TT(17)

TN(18) IT(18) TN-C IT(19) TN-C

(1) CÊnd sistemul de tratare a neutrului nu este impus de reglementŸri, el este selectat Án funcÍie de cerinÍele exploatŸrii (continuitate Án serviciu, cerutŸ din motive de securitate sau de creÛtere a productivitŸÍii, etc.). Oricare ar fi sistemul de tratare a neutrului, probabilitatea defectelor de izolaÍie creÛte odatŸ cu lungimea reÍelei. De aceea o idee bunŸ poate fi aceea de a fragmenta reÍeaua, uÛurÊnd localizarea defectului Ûi fŸcÊnd posibil adoptarea pentru fiecare porÍiune a sistemului recomandat. (2) AcÍiunea trŸsnetelor asupra descŸrcŸtoarelor poate transforma un neutru izolat Ántr-un neutru legat la pŸmÊnt. Riscul este ridicat pentru regiuni cu furtuni frecvente sau pentru instalaÍii alimentate din linii aeriene. DacŸ a fost ales sistemul IT pentru a asigura un nivel Ánalt al continuitŸÍii Án serviciu atunci proiectantul trebuie sŸ calculeze foarte precis condiÍiile de declanÛare la al doilea defect. (3) Riscul unei declanÛŸri intempestive a dispozitivului de curent diferenÍial rezidual. (4) Oricare ar fi sistemul de tratare a neutrului, soluÍia idealŸ este de a izola secÍiunea cu perturbaÍii dacŸ aceasta poate fi uÛor identificatŸ. (5) Riscul unui defect fazŸ-pŸmÊnt afectÊnd echipotenÍialitatea. (6) IzolaÍia este incertŸ datoritŸ umiditŸÍii Ûi prafului conductor. (7) Sistemele TN nu sunt recomandate datoritŸ riscului de a defecta generatorul Án cazul unui defect intern. Mai mult decÊt atÊt atunci cÊnd generatorul alimenteazŸ echipament de siguranÍŸ, atunci sistemul nu trebuie sŸ declanÛeze la primul defect. (8) CurenÍii fazŸ-pŸmÊnt pot fi de cÊteva ori mai mari decÊt In, cu riscul deteriorŸrii sau ÁmbŸtrÊnirii accelerate a ÁnfŸÛurŸrilor motoarelor, sau distrugerii circuitelor magnetice. (9) Pentru a combina continuitatea Án serviciu cu siguranÍa este recomandat Ûi necesar, oricare ar fi sistemul de tratare a neutrului, sŸ fie separate aceste sarcini de restul instalaÍiilor (transformatoare cu neutrul acccesibil). (10) Atunci cÊnd calitatea receptoarelor nu a constituit o prioritate de proiectare existŸ riscul unei scŸderi a rezistenÍei de izolaÍie. Sistemul TT cu dispozitiv de curent diferenÍial rezidual este cea mai bunŸ metodŸ pentru evitarea problemelor. (11) Mobilitatea acestor tipuri de sarcini provoacŸ defecte frecvente (contacte glisÊnd spre pŸrÍi legate la pŸmÊnt sau pŸrÍi expuse conductoare) care trebuiesc contracarate. Oricare ar fi sistemul de tratare a neutrului, este recomandat sŸ alimentam acest circuit printr-un transformator de separaÍie. (12) SolicitŸ utilizarea unui transformator de separaÍie cu un sistem TN local pentru a evita riscurile de exploatare Ûi declanÛŸrile intempestive la primul defect (TT) sau la al doilea defect (IT). (12 bis) Cu o dublŸ separaÍie Án circuitul de comandŸ. (13) Limitarea excesivŸ a curentului fazŸ-nul datoratŸ valorii importante a impedanÍei homopolare (cel puÍin de 4-5 ori impedanÍa directŸ). Acest sistem trebuie Ánlocuit cu o tratare stea-triunghi. (14) CurenÍii de defect ridicaÍi fac sistemul TN periculos. Sistemul TN-C este interzis. (15) Oricare ar fi sistemul dispozitivul diferenÍial rezidual trebuie reglat la Δi i 500 mA. (16) O instalaÍie alimentatŸ la joasŸ tensiune trebuie sŸ utilizeze sistemul TT. UtilizÊnd acest sistem de tratare a neutrului ÁnseamnŸ cel puÍin menÍinerea caracteristicilor iniÍiale (fŸrŸ cabluri noi, fŸrŸ aparate de protecÍie care trebuiesc modificate). (17) PosibilŸ fŸrŸ personal de mentenanÍŸ foarte competent. (18) Acest tip de instalaÍie solicitŸ atenÍie deosebitŸ Án asigurarea siguranÍei. AbsenÍa unor mŸsuri preventive Án sistemul TN ÁnseamnŸ personal calificat pentru exploatare. (19) Riscul Ántreruperii conductoarelor (alimentare, protecÍie) poate cauza pierderea echipotenÍialitŸÍii pentru pŸrÍile conductoare expuse. Un sistem TT sau un sistem TN-S cu dispozitiv diferenÍial rezidual de 30 mA este recomandat Ûi adesea obligatoriu. Sistemul IT poate fi utilizat Án cazuri foarte specifice. (20) SoluÍia evitŸ declanÛŸrile intempestive pentru scurgerile de curent neprevŸzute. Tab. E17: InfluenÍa reÍelelor Ûi sarcinilor la selecÍia sistemului de tratare a neutrului.

E9

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

1 Scheme de tratare a neutrului

1.5 Alegerea Ûi implementarea sistemului de tratare a neutrului DupŸ consultarea reglementŸrilor locale, a caietelor de sarcini, Tabelele E16 Ûi E17 pot fi folosite ca un Ándrumar Án decizia asupra separŸrii Ûi posibil a izolŸrii galvanice a diverselor secÍiuni ale unei instalaÍii electrice.

Divizarea alimentŸrii AceastŸ tehnicŸ constŸ Án folosirea mai multor transformatoare de puteri reduse Án loc de unul singur de mare putere. În acest fel receptoarele care sunt sursa unor perturbaÍii ale reÍelei (motoare mari, cuptoare, etc.) pot fi alimentate fiecare din transformatorul propriu. În acest fel, calitatea Ûi continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a Ántregii instalaÍii se ÁmbunŸtŸÍeÛte. De asemenea Ûi costul aparatelor de comutaÍie este mai redus (nivelul curentului de scurtcircuit este mai mic). Evaluarea tehnico-economicŸ trebuie fŸcutŸ pentru fiecare caz Án parte.

E10

ReÍele “insulare” Folosirea transformatoarelor de separaÍie JT/JT permite realizarea unor zone separate galvanic, “insule”, Án interiorul reÍelei de JT, fŸcÊnd posibilŸ optimizarea alegerii sistemului de tratare a neutrului (vezi Fig. E18 Ûi Fig. E19).

Fig. E18: InsulŸ TN-S Ántr-un sistem IT.

Fig. E19: InsulŸ IT Ántr-un sistem TN-S.

Concluzii Optimizarea performanÍei Ántregii instalaÍii reprezintŸ criteriul de alegere a schemei de legare la pŸmÊnt. Aceasta include: n investiÍii iniÍiale, Ûi n cheltuieli operaÍionale care pot creÛte Án viitor datoritŸ unei fiabilitŸÍi insuficiente, calitŸÍii materialelor, siguranÍei Án exploatare, continuitŸÍii Án funcÍionare, etc. Aceste elemente sunt Án general dificil de prevŸzut, Án faza iniÍialŸ. O structurŸ idealŸ ar cuprinde sursa de alimentare normalŸ, sursa de alimentare localŸ de rezervŸ (vezi punctul 1.4 din capitolul E) Ûi sistemele adecvate de legare la pŸmÊnt.

1 Scheme de tratare a neutrului

O metodŸ eficientŸ de obÍinere a unei rezistenÍe de dispersie foarte mici a prizei de pŸmÊnt este sŸ se Ángroape un conductor sub formŸ de buclŸ ÁnchisŸ Án sol, la nivelul excavaÍiei pentru fundaÍia clŸdirii. RezistenÍa R a unui astfel de electrod (Án sol omogen) este datŸ de relaÍia: R = 2ρ , unde: L

L = lungimea [m] a conductorului Ángropat ρ = rezistivitatea solului [Ω m].

Pentru n ÍŸrusi: R = 1 ρ

n L

Fig. E20: Conductor Ángropat sub nivelul fundaÍiei, dar nu Án beton.

1.6 Instalarea Ûi mŸsurarea prizei de pŸmÊnt Calitatea unei prize de pŸmÊnt (rezistenÍa de dispersie cÊt mai micŸ posibil) depinde efectiv de doi factori: n Metoda de instalare; n Natura solului respectiv.

Metode de instalare Vor fi analizate cele trei tipuri obiÛnuite de instalare: Inel conductor Ángropat (vezi Fig. E20) AceastŸ soluÍie este recomandatŸ Án special pentru clŸdirile noi. Priza ar trebui ÁngropatŸ Án jurul excavaÍiei pentru fundaÍie. Este important ca bara conductoare sŸ fie Án contact direct cu solul (nu plasatŸ Án beton sau Án pietriÛul de la baza acestuia). Cel puÍin patru conductoare verticale de la priza de pŸmÊnt (distanÍate Ántre ele) trebuie sŸ asigure legŸturile cu instalaÍia electricŸ; la acestea se leagŸ cÊteva dintre armŸturile metalice din beton. Conductorul care formeazŸ priza de pŸmÊnt, Án particular cÊnd este introdus Án excavaÍia pentru fundaÍie, trebuie sŸ fie Án pŸmÊnt cu cel puÍin 50 cm mai jos decÊt betonul fundaÍiei. Nici priza de pŸmÊnt nici conductoarele verticale care fac legŸtura cu instalaÍia electricŸ, cŸtre parter, nu trebuie sŸ fie Án contact cu fundaÍia de beton. Pentru clŸdirile existente, priza de pŸmÊnt trebuie ÁngropatŸ Án jurul peretelui exterior al Ántregii clŸdiri, la o adÊncime de cel puÍin un metru. Ca regulŸ generalŸ, toate conexiunile verticale de la priza de pŸmÊnt la etajele superioare trebuie izolate pentru tensiunea nominalŸ pe partea de JT (600 - 1000 V). Conductoarele pot fi realizate din: n cupru: cablu masiv (u 25 mm2) sau multifilar (u 25 mm2 Ûi u 2 mm grosime); n aluminiu: cablu (u 35 mm2); n cablu din otel galvanizat : cablu masiv (u 95 mm2) sau multifilar (u 100 mm2 Ûi u 3 mm grosime). RezistenÍa aproximativŸ R a unui astfel de electrod, Án ohmi este: R = 2ρ L unde: L = lungimea [m] a conductorului Ángropat ρ = rezistivitatea solului [Ω.m] (a se vedea tabelul influenÍa tipului de sol de pe pagina urmatoare). Electrozii verticali (vezi Fig. E21) Electrozii sunt adesea folosiÍi pentru clŸdirile existente Ûi pentru ÁmbunŸtŸÍirea (reducerea rezistenÍei) prizei de pŸmÊnt existente. Electrozii pot fi facuÍi din: n cupru sau oÍel acoperit cu cupru. În cel de-al doilea caz lungimea barei poate fi de 1 m sau 2 m. Electrozii sunt prevŸzuÍi cu filet la capŸt Ûi contacte demontabile, putÊnd atinge adÊncimi considerabile dacŸ este necesar (de exemplu Án funcÍie de nivelul apei freatice Án zonele de sol cu rezistivitate mare). n ÍeavŸ din oÍel galvanizat (vezi nota 1 de pe pagina urmŸtoare) u 25 mm diametru sau ÍŸrus u 15 mm diametru, lungime u 2 metri Án fiecare caz.

Fig. E21: ŒŸruÛi de ÁmpŸmÊntare.

E11

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

1 Scheme de tratare a neutrului

Adesea este necesar sŸ se foloseascŸ mai mult de o barŸ, Án care caz, distanÍa Ántre bare trebuie sŸ fie mai mare decÊt adÊncimea la care sunt introduse cu un factor de 2 pÊnŸ la 3. RezistenÍa totalŸ (Án sol omogen) este egalŸ cu rezistenÍa unei bare ÁmpŸrÍitŸ la numŸrul total de bare Án paralel. RezistenÍa aproximativŸ R Án ohmi, dacŸ distanÍa dintre electrozi este > 4L este: R=1 ρ n L unde: L = lungimea barei Án [m] ρ = rezistivitatea solului Án [Ω.m] (a se vedea tabelul influenÍa tipului de sol de mai jos) n = numŸrul de electrozi.

Pentru electrozi verticali sub formŸ de placŸ: R = 0,8 ρ L

E12

MŸsurŸtorile electrozilor de ÁmpŸmÊntare Án diferitele categorii de soluri sunt utile pentru determinarea valorii rezistivitŸÍii ce trebuie aplicatŸ Án proiectarea unui sistem de ÁmpŸmÊntare.

PlŸci verticale (vezi Fig. E22) PlŸcile rectangulare, avÊnd laturile u 0,5 metri, sunt utilizate Án mod obiÛnuit la realizarea prizelor de pŸmÊnt, fiind Ángropate Án plan vertical Án aÛa fel ÁncÊt centrul de simetrie sŸ fie la cel puÍin 1 metru adÊncime faÍŸ de suprafaÍa solului. PlŸcile pot fi fabricate din: n cupru de 2 mm grosime; n oÍel galvanizat(1) de 3 mm grosime. RezistenÍa R Án [Ω] este datŸ (aproximativ) de: R = 0,8 ρ L unde: L = lungimea plŸcii Án [m] ρ = rezistivitatea solului Án [Ω.m] (a se vedea tabelul influenÍa tipului de sol de mai jos).

InfluenÍa tipului de sol

Tipul de sol Teren mlŸÛtinos, mocirlos Mal aluvionar Humus, pŸmÊnt vegetal TurbŸrie, turf ArgilŸ uÛoarŸ MarnŸ, argilŸ compactŸ MarnŸ jurasicŸ ArgilŸ nisipoasŸ Nisip silicios Sol stÊncos Sol stÊncos acoperit cu iarbŸ Sol calcaros PiatrŸ calcaroasŸ PietriÛ fin calcaros MarnŸ, Ûist argilos MicŸ, Ûisturi Granit Ûi gresie Granit modificat Ûi gresie

Valoarea medie a rezistivitŸÍii Án Ωm 1 - 30 20 - 100 10 - 150 5 - 100 50 100 - 200 30 - 40 50 - 500 200 - 300 1.500 - 3.000 300 - 500 100 - 300 1.000 - 5.000 500 - 1.000 50 - 300 800 1.500 - 10.000 100 - 600

Tab. E23: Rezistivitatea [Ω m] pentru diferite tipuri de sol.

Tipul de sol Fig. E22: PlacŸ verticalŸ.

Sol fertil, umed, compactat Sol arid, uscat, necompactat Sol stÊncos, foarte uscat, sau pietriÛ, roci fisurate

Valoarea medie a rezistivitŸÍii Án Ωm 50 500 3.000

Tab. E24: Valorile rezistivitŸÍii medii [Ω.m] pentru un electrod.

(1) Atunci cÊnd materialele conductoare galvanizate sunt utilizate pentru electrozii de ÁmpŸmÊntare, un anod de sacrificiu pentru protecÍia catodicŸ poate fi necesar pentru evitarea coroziunii rapide a electrozilor atunci cÊnd solul este agresiv. Anozi din aliaj special de magneziu (Ántr-un sac poros umplut cu material cu rezistivitate micŸ) sunt disponibili pentru conexiunea directŸ a electrozilor. Pentru utilizarea acestor soluÍii se recomandŸ a se consulta un specialist.

1 Scheme de tratare a neutrului

MŸsurŸtori Ûi evoluÍia Án timp a rezistenÍei dintre o prizŸ de pŸmÊnt Ûi pŸmÊnt RezistenÍa de dispersie a unei prize de pŸmÊnt rŸmÊne rareori constantŸ Principalii factori care afecteazŸ aceastŸ rezistenÍŸ sunt: n Umiditatea solului: SchimbŸrile sezoniere Án conÍinutul de apŸ al solului pot fi semnificative la adÊncimi pÊnŸ la 2 m. La o adÊncime de un metru valoarea rezistivitŸÍii (ρ) variazŸ Án raportul de 1 la 3 Ántre o iarnŸ umedŸ Ûi o varŸ uscatŸ Án regiunile temperate. n ÎngheÍ: ÎngheÍarea pŸmÊntului poate creÛte rezistivitatea solului cu cÊteva ordine de mŸrime. Acesta este unul din motivele de bazŸ care recomandŸ instalarea prizelor de pŸmÊnt la adÊncime, Án special Án regiunile reci. n ÎmbŸtrÊnire: Materialele folosite pentru electrozi ÁÛi schimbŸ proprietŸÍile fizico-chimice Án timp, din diferite motive, din care amintim: o reacÍii chimice (Án soluri acide sau alcaline), o galvanic: datoritŸ curenÍilor continui vagabonzi din pŸmÊnt, datoraÍi sistemului de tracÍiune electricŸ, etc. sau datoritŸ diferitelor metale care formeazŸ pile electrice elementare, acÍiunea diferitelor soluri pe secÍiuni ale aceluiaÛi conductor pot forma arii anodice Ûi catodice, cu pierderi de metal la suprafaÍŸ. Din nefericire, condiÍiile cele mai favorabile pentru rezistenÍa redusŸ a prizei de pŸmÊnt (adicŸ sol cu rezistivitate micŸ) sunt aceleaÛi Án care curenÍii galvanici pot circula foarte uÛor. n Oxidarea: Punctele de Ámbinare prin sudurŸ sau alŸmire sunt cele mai vulnerabile, relativ la oxidare. MŸsura preventivŸ care se poate aplica este de a curŸÍa cu atenÍie zona de Ámbinare Ûi de a o proteja prin diferite metode. MŸsurarea rezistenÍei prizei de pŸmÊnt Totdeauna trebuie sŸ se prevadŸ contacte demontabile sau eclise de separaÍie, care sŸ permitŸ izolarea prizei de pŸmÊnt de instalaÍie, putÊnd astfel verifica periodic rezistenÍa de dispersie a acesteia. Pentru a face aceastŸ mŸsurŸtoare sunt necesare alte douŸ prize auxiliare, fiecare constÊnd dintr-o barŸ plasatŸ vertical Án sol. n Metoda ampermetricŸ (vezi Fig. E25).

Fig. E25: MŸsurarea rezistenÍei de dispersie a prizei de pŸmÊnt prin intermediul unui ampermetru.

ConsiderÊnd sursa avÊnd tensiunea U constantŸ, reglatŸ la aceeaÛi valoare pentru fiecare mŸsurŸtoare se obÍine:

E13

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

1 Scheme de tratare a neutrului

În vederea evitŸrii erorilor datorate curenÍilor vagabonzi din pŸmÊnt (galvanici (c.c.) sau de scurgere de la reÍelele de putere sau de comunicaÍii etc.) curentul de mŸsurare trebuie sŸ fie alternativ, dar la o frecvenÍŸ diferitŸ de cea a reÍelei sau a armonicilor ei. Instrumentele pentru efectuarea acestor mŸsurŸtori sunt prevŸzute cu generator manual Ûi funcÍioneazŸ cu o tensiune alternativŸ la frecvenÍe Ántre 85 Hz Ûi 135 Hz. DistanÍele dintre prizele de pŸmÊnt nu sunt importante Ûi pot fi considerate Án diferite direcÍii de la priza de mŸsurat, Án funcÍie de posibilitŸÍile locale. Pentru verificarea rezultatelor este recomandabil un numŸr de ÁncercŸri pentru diferite distanÍe Ûi direcÍii.

E14

Utilizarea unui ohmmetru cu citire directŸ a rezistenÍei de dispersie a prizei de pŸmÊnt Aceste instrumente folosesc un generator manual sau electronic de tensiune (de c.a.) ÁmpreunŸ cu doi electrozi auxiliari, distanÍa dintre aceÛtia trebuie sŸ fie astfel ÁncÊt zona de influenÍŸ a prizei de testat sŸ nu se suprapunŸ cu cele aferente electrozilor auxiliari (C). Priza (C) cea mai ÁndepŸrtatŸ de priza (X) de mŸsurat este strŸbŸtutŸ de un curent care trece prin (X) Ûi pŸmÊnt, Ûi ca urmare priza (P) va indica o valoare de tensiune. AceastŸ tensiune, mŸsuratŸ Ántre (X) Ûi (P) este datoratŸ curentului de test Ûi este funcÍie de rezistenÍa de contact faÍŸ de pŸmÊnt (a prizei (X) de mŸsurat). Este clar cŸ pentru a obÍine rezultate corecte distanÍa (X)-(C) trebuie aleasŸ cu grijŸ. DacŸ distanÍa (X)-(C) este mŸritŸ, zonele de rezistenÍŸ ale prizelor (X) Ûi (C) devin mai depŸrtate una faÍŸ de alta, iar curba potenÍialului evolueazŸ mai aproape de orizontalŸ, Án zona punctului (0). În mŸsurŸtorile practice distanÍa (X)-(C) este crescutŸ pÊnŸ cÊnd citirile aparatelor relativ la priza (P) Án trei puncte diferite, anume la (P) Ûi la 5 m de-o parte Ûi de alta a lui (P), dau valori similare. DistanÍa (X)-(P) este Án general 0,68 din distanÍa (X)-(C).

a) principiul mŸsurŸtorii este asumarea prezumÍiei de omogenitate a solului. Unde zonele de influenÍŸ ale electrozilor (C) Ûi (X) coincid, locaÍia electrodului (P) este dificil de determinat pentru obÍinerea unor rezultate satisfŸcŸtoare.

b) aici se aratŸ efectul gradientului de potenÍial cÊnd (X) Ûi (C) sunt la o distanÍŸ mare unul de altul. LocaÍia electrodului (P) este Án acest caz uÛor de determinat. Fig. E26: MŸsurarea rezistenÍei de dispersie a prizei de pŸmÊnt (X) utilizÊnd un ohmmetru cu citire directŸ.

2 Sisteme de instalare

Tablourile de distribuÍie, inclusiv tabloul general de distribuÍie de joasŸ tensiune (TGJT) sunt elemente foarte importante ale unei instalaÍii electrice. Proiectarea Ûi construcÍia acestora trebuie fŸcute conform unor standarde bine definite.

2.1 Tablouri de distribuÍie Tabloul de distribuÍie este punctul Án care alimentarea cu energie se divide Án circuite separate, fiecare din ele fiind comandate Ûi protejate de siguranÍe fuzibile sau aparate de comutaÍie. Un tablou de distribuÍie este compus dintr-un numŸr de unitŸÍi funcÍionale, fiecare conÍinÊnd toate elementele electrice Ûi mecanice care contribuie la Ándeplinirea unei funcÍii anume. Tabloul Ûi unitŸÍile funcÍionale reprezintŸ elemente cheie Án siguranÍa instalaÍiei. În consecinÍŸ, tipul de tablou electric trebuie perfect adaptat la aplicaÍia sa. Proiectarea Ûi construcÍia lui trebuie sŸ corespundŸ atÊt standardelor aplicabile cÊt Ûi practicilor curente. Carcasa tabloului de distribuÍie furnizeazŸ o protecÍie dualŸ: n protecÍia aparatajului de comutaÍie, aparatelor de mŸsurŸ, releelor, siguranÍelor, etc. Ámpotriva impactului mecanic, vibraÍiilor Ûi a celorlalte influenÍe externe a cŸror interferenÍŸ ar afecta siguranÍa operaÍionalŸ (interferenÍe electromagnetice, praf, umezealŸ, paraziÍi, etc.); n protecÍia personalului Ámpotriva posibilului contact direct sau indirect (a se vedea gradele de protecÍie IP Ûi IK Án secÍiunea 3.4 a capitolului E).

Tipuri de tablouri de distribuÍie Tablourile de distribuÍie, pot diferi Án funcÍie de felul aplicaÍiei Ûi a principiilor de proiectare adoptate (mai ales Án structura Ûi dispunerea barelor colectoare).

CerinÍele consumatorilor determinŸ tipul tabloului de distribuÍie necesar a fi instalat.

Tablouri de distribuÍie destinate unor aplicaÍii specifice Principalele tipuri de tablouri de distribuÍie sunt: n tablou general de distribuÍie de joasŸ tensiune TGJT (vezi Fig. E27a); n tablou de comandŸ motoare MCC (Motor Control Center) (vezi Fig. E27b); n tablou de distribuÍie secundarŸ (vezi Fig. E28); n tablou de distribuÍie finalŸ (vezi Fig. E29). Tablourile de distribuÍie pentru aplicaÍii specifice (de exemplu ÁncŸlzire, ascensoare, procese industriale pot fi amplasate: n lÊngŸ tabloul principal de distribuÍie generalŸ; n Án apropierea procesului tehnologic comandat. Tablourile finale Ûi secundare sunt distribuite Án perimetrul instalaÍiei. a

b

Fig. E27: [a] Tablou general de distribuÍie de joasŸ tensiune TGJT (Prisma Plus sistem P) cu sosirea prin barŸ capsulatŸ - [b] Tablou de comandŸ motoare MCC (Okken).

a

Fig. E28: Tablou de distribuÍie secundarŸ (Prisma Plus sistem G)

b

c

Fig. E29: Tablouri de distribuÍie finalŸ: [a] Prisma Plus G Pack; [b] Kaedra; [c] Mini-Pragma.

E15

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

Trebuie fŸcutŸ distincÍie Ántre: n tablourile de distribuÍie tradiÍionale Án care aparatele de comutaÍie, siguranÍele, etc. sunt fixate pe un Ûasiu interior, Án partea posterioarŸ a carcasei; n tablourile de distribuÍie funcÍionale pentru aplicaÍii specifice, bazate pe modularitate Ûi pe o proiectare standardizatŸ.

E16

Fig. E30: Montajul unui tablou de distribuÍie finalŸ cu unitŸÍi funcÍionale fixe (Prisma Plus sistem G).

Fig. E31: Tablou de distribuÍie cu unitŸÍi funcÍionale deconectabile.

Fig. E32: Tablou de distribuÍie cu unitŸÍi funcÍionale Án sertare debroÛabile.

2 Sisteme de instalare

DouŸ tehnologii pentru tablourile de distribuÍie Tablourile de distribuÍie tradiÍionale Aparatele de comutaÍie Ûi siguranÍele fuzibile sunt localizate Án mod normal pe un Ûasiu din interiorul carcasei. Dispozitivele indicatoare Ûi de control (aparate de mŸsurŸ, lŸmpi, butoane, etc.) sunt montate pe partea din faÍŸ a tabloului. Amplasarea componentelor Án carcasŸ cere un studiu amŸnunÍit, luÊnd Án considerare dimensiunile fiecŸrui echipament, conexiunile necesare Ûi spaÍiul aferent pentru a asigura securitatea Ûi funcÍionarea corectŸ. Tablourile de distribuÍie funcÍionale Dedicate funcÍiunilor specifice, soluÍiile sunt bazate pe folosirea modulelor funcÍionale, care includ aparate de comutaÍie Ûi dispozitive specifice, ÁmpreunŸ cu accesorii de montaj Ûi de conexiuni. Proiectarea unui tablou se poate face rapid, deoarece este suficient sŸ se reuneascŸ modulele necesare, prevŸzÊnd spaÍii Án plus pentru elemente care vor fi montate ulterior, Án caz de nevoie. Folosind aceste componente prefabricate, asamblarea tabloului se simplificŸ substanÍial asigurÊnd Án acelaÛi timp o siguranÍŸ deosebitŸ Ûi o mare capacitate de adaptare la schimbŸri de ultim moment sau la schimbŸri ulterioare. n Multiple avantaje Utilizarea tablourilor de distribuÍie funcÍionale s-a rŸspÊndit treptat la toate nivelurile distribuÍiei electrice de joasŸ tensiune, de la tabloul general de joasŸ tensiune TGJT pÊnŸ la tablourile pentru distribuÍia finalŸ, datoritŸ numeroaselor avantaje: o modularitatea sistemului care face posibilŸ integrarea a numeroase funcÍii Ántr-un singur tablou de distribuÍie, incluzÊnd protecÍia, controlul, conducerea tehnicŸ Ûi monitorizarea Ántregii instalaÍii. Designul modular faciliteazŸ exploatarea, mentenanÍa Ûi extinderea tabloului electric, o proiectarea tabloului electric devine foarte simplŸ deoarece constŸ pur Ûi simplu Án adŸugarea de unitŸÍi funcÍionale, o componentele prefabricate se monteazŸ mult mai rapid, o aceste tablouri de distribuÍie sunt supuse unor teste de tip pentru asigurarea unui Ánalt nivel de siguranÍŸ. Noile sisteme de tablouri funcÍionale Prisma Plus sistem G Ûi P fabricate de Schneider Electric acoperŸ cerinÍele pÊnŸ la 3200 A Ûi oferŸ: o flexibilitate Ûi uÛurinÍŸ Án alcŸtuirea tablourilor de distribuÍie, o certificarea ca un tablou de distribuÍie este conform standardului CEI 60439 (adoptat Ûi de RomÊnia sub numele de SR EN 60439) Ûi asigurarea unui funcÍionŸri Án condiÍii de deplinŸ siguranÍŸ, o economie de timp Án toate etapele, de la proiectare la instalare, exploatare Ûi modificare sau extindere, o adaptare uÛoarŸ, de exemplu pentru respectarea standardelor Ûi regulilor de muncŸ din diferite ÍŸri. Figurile E27a, E28, E29, sunt exemple de tablouri de distribuÍie funcÍionale la toate nivelurile de putere, Án timp ce Án Figura E27b se aratŸ un tablou funcÍional industrial de mare putere. Principalele tipuri de unitŸÍi funcÍionale ExistŸ trei tehnologii de bazŸ care sunt utilizate la realizarea tablourilor de distribuÍie funcÍionale. n UnitŸÍi funcÍionale fixe (vezi Fig. E30) Aceste unitŸÍi nu sunt adaptate pentru separarea galvanicŸ modularŸ a circuitelor (faÍŸ de bare, de exemplu) astfel cŸ orice intervenÍie de mentenanÍŸ, modificare etc. cere scoaterea de sub tensiune a Ántregului tablou. Folosirea aparatajului deconectabil pe Ûasiu sau debroÛabil poate diminua timpii de Ántrerupere Ûi ÁmbunŸtŸÍi disponibilitatea Ántregii instalaÍii. n UnitŸÍi funcÍionale deconectabile (vezi Fig. E31) Fiecare unitate funcÍionalŸ este montatŸ pe o placŸ de montaj demontabilŸ prevazutŸ cu elemente de izolare Án amonte Ûi cu facilitŸÍi de deconectare Án aval. AceastŸ unitate poate fi extrasŸ pentru operaÍii de service, fŸrŸ a fi necesarŸ scoaterea de sub tensiune a Ántregii instalaÍii. n UnitŸÍi funcÍionale montate Án sertare debroÛabile (vezi Fig. E32) Aparatele de comutaÍie Ûi accesoriile aferente sunt montate pe un Ûasiu care permite debroÛarea orizontalŸ. Astfel de unitŸÍi cu funcÍii complexe sunt folosite Án general la protecÍia Ûi comanda motoarelor electrice. Izolarea galvanicŸ se realizeazŸ atÊt pentru partea din aval cÊt Ûi din amonte, prin debroÛarea completŸ a unitŸÍii respective, permiÍÊnd Ánlocuirea rapidŸ a unitŸÍii defecte fŸrŸ scoaterea de sub tensiune a Ántregii instalaÍii.

2 Sisteme de instalare

În scopul asigurŸrii unui grad adecvat de siguranÍŸ Án exploatare este esenÍialŸ conformitatea cu standardele Án vigoare.

Trei elemente ale standardului CEI 60439-1 (SR-EN 60439-1) contribuie semnificativ la siguranÍa Án exploatare: n definirea clarŸ a unitŸÍilor funcÍionale; n formele de separare Ántre unitŸÍile funcÍionale adiacente, Án concordanÍŸ cu cerinÍele utilizatorului; n definirea clarŸ a ÁncercŸrilor individuale Ûi de tip.

Standarde Diferite standarde Anumite tipuri de tablouri de distribuÍie (Án special tablourile de distribuÍie funcÍionale) trebuie sŸ corespundŸ standardelor specifice Án conformitate cu aplicaÍia sau mediul de funcÍionare. Standardul internaÍional de referinÍŸ este CEI 60439-1: "Type tested and partialy type tested assemblies", adoptat Ûi Án RomÊnia sub denumirea SR EN 60439-1: "Ansamblu prefabricat, ansamblu prefabricat derivat". Standardul CEI 60439-1 (SR EN 60439-1) n Categorii de ansambluri Standardul face distincÍie Ántre douŸ tipuri de unitŸÍi funcÍionale: o ansambluri prefabricate Ûi pretestate care nu diferŸ semnificativ de un tip stabilit a cŸrui conformitate cu standardul a fost demonstratŸ de testele de tip cerute Án standard, o ansambluri pretestate parÍial care pot conÍine tipuri diferite de cele a cŸror conformitate cu standardul a fost demonstratŸ de testele de tip cerute Án standard. Atunci cÊnd acestea sunt realizate profesional conform instrucÍiunilor producŸtorului de echipament de cŸtre personal calificat, ele oferŸ acelaÛi nivel de siguranÍŸ Ûi calitate. n UnitŸÍi funcÍionale AcelaÛi standard defineÛte unitŸÍile funcÍionale: o parte a unui ansamblu conÍinÊnd toate elementele mecanice Ûi electrice care contribuie la Ándeplinirea aceleiaÛi funcÍiuni, o tabloul de distribuÍie include unitatea funcÍionalŸ de intrare Ûi una sau mai multe unitŸÍi funcÍionale de plecare, Án funcÍie de cerinÍele funcÍionale ale instalaÍiei. Mai mult decÊt atÊt, pentru realizarea unui tablou electric se pot folosi unitŸÍi funcÍionale fixe, deconectabile sau debroÛabile (a se vedea secÍiunea 2.1 din capitolul E). n Forme de separare (vezi Fig. E33) Separarea unitŸÍilor funcÍionale Án cadrul ansamblului este asiguratŸ de forme care sunt specificate pentru diferite condiÍii de funcÍionare. Diferitele forme de separare sunt numerotate de la 1 la 4 cu variante denumite “a” sau “b”. Fiecare pas Ánainte (de la 1 la 4) este cumulativ, adicŸ o formŸ cu numŸr mai mare conÍine Ûi caracteristicile unei forme cu numŸr mai mic. Standardul distinge: o Forma 1: fŸrŸ separare, o Forma 2: separarea barelor de unitŸÍile funcÍionale, o Forma 3: separarea barelor de unitŸÍile funcÍionale Ûi separarea tuturor unitŸÍilor funcÍionale una faÍŸ de alta, cu excepÍia bornelor de ieÛire, o Forma 4: la fel ca Forma 3, dar incluzÊnd separarea Ántre bornele de ieÛire ale tuturor unitŸÍilor. Decizia asupra alegerii formei de separare rezultŸ Án urma unei ÁnÍelegeri Ántre fabricantul de tablouri Ûi utilizator. Sistemul funcÍional Prisma Plus oferŸ soluÍii pentru formele de separare 1, 2b, 3b, 4a, 4b.

Fig. E33: Reprezentarea diferitelor forme de separare ale tablourilor de distribuÍie de joasŸ tensiune.

E17

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

2 Sisteme de instalare

n Testele de tip Ûi testele de rutinŸ Acestea asigurŸ conformitatea fiecŸrui tablou de distribuÍie cu standardul. PrezenÍa documentelor de test emise de cŸtre organisme independente este o garanÍie pentru utilizatori.

Accesul nelimitat la informaÍiile electrice Ûi tablourile de distribuÍie inteligente sunt acum o realitate.

E18

DouŸ tipuri de distribuÍie sunt posibile: n prin conductoare izolate sau cabluri; n prin bare prefabricate.

Monitorizarea Ûi controlul instalaÍiei electrice Monitorizarea Ûi controlul de la distanÍŸ a instalaÍiei electrice nu mai sunt limitate la instalaÍiile foarte importante. Aceste funcÍiuni sunt din ce Án ce mai utilizate Ûi conduc la economii considerabile. Avantajele potenÍiale sunt: n reducerea facturilor de energie; n reducerea costurilor structurale pentru a menÍine instalaÍia Ántr-o stare de funcÍionare corespunzŸtoare; n utilizarea mai bunŸ a investiÍiei, mai ales Án ceea ce priveÛte optimizarea duratei de viaÍŸ a instalaÍiei; n satisfacÍia utilizatorilor (dintr-o clŸdire sau dintr-un proces industrial) generatŸ de fiabilitatea crescutŸ Ûi calitatea energiei. PosibilitŸÍile enumerate sunt Ûi o opÍiune sugeratŸ de calitatea necorespunzŸtoare a energiei din reÍeaua electricŸ. Standardul de comunicaÍii Modbus este din ce Án ce mai folosit ca un standard deschis de comunicaÍii Án interiorul tabloului de distribuÍie Ûi Ántre tablourile de distribuÍie Ûi aplicaÍia de monitorizare Ûi control. Modbus existŸ Án douŸ forme: douŸ perechi torsadate (RS 485) Ûi Ethernet TCP/IP (IEEE 802.3). Site-ul web www.modbus.org prezintŸ toate specificaÍiile reÍelei Ûi actualizeazŸ permanent lista produselor Ûi companiilor care utilizeazŸ acest standard industrial deschis. Utilizarea tehnologiilor “web” a contribuit la extinderea acestor aplicaÍii ca urmare a scŸderii costurilor accesŸrii funcÍiunilor printr-o interfaÍŸ universalŸ (paginŸ web) precum Ûi a unui grad de deschidere Ûi evolutivitate care pur Ûi simplu nu exista cu cÊÍiva ani Án urmŸ.

2.2 Cabluri Ûi bare capsulate prefabricate DistribuÍia prin conductoare izolate Ûi cabluri DefiniÍii n Conductor Un conductor ÁnseamnŸ o singurŸ inimŸ din material metalic ÁnconjuratŸ sau nu de o anvelopŸ izolantŸ. n Cablu

Un cablu este format dintr-un numŸr de conductoare, separate electric (izolate) dar unite mecanic, Án general printr-o masŸ protectoare flexibilŸ. n Traseu de cabluri

Traseul de cabluri se referŸ la conductoare Ûi/sau cabluri montate ÁmpreunŸ, inclusiv mijloacele de susÍinere Ûi de protecÍie cum ar fi jgheaburi de cabluri, scŸriÍe, tuburi, suporÍi, ghene, canale, ÛanÍuri, etc. Marcarea conductoarelor Identificarea conductoarelor trebuie sŸ respecte trei reguli: n Regula 1: Marcajul Án dungi verde/galben este rezervat exclusiv conductoarelor de protecÍie PE sau PEN. n Regula 2: o cÊnd un circuit include conductor de neutru, acesta trebuie sŸ aibŸ culoarea albastru deschis (sau marcat cu numŸrul “1” pentru cabluri multifilare, cu mai mult de 5 conductoare), o cÊnd un circuit nu are un conductor de neutru, conductorul albastru deschis poate fi utilizat ca Ûi conductor de fazŸ, dacŸ este parte a unui cablu cu mai mult de 1 conductor. n Regula 3: Conductoarele de fazŸ pot fi de orice culoare cu excepÍia: o verde Ûi galben, o verde, o galben, o albastru deschis (vezi regula 2).

2 Sisteme de instalare

Conductoarele dintr-un cablu sunt identificate fie prin culoarea lor fie prin numere (vezi Fig. E34).

NumŸr de Circuit conductoare din circuit 1 2

3

4

5 >5

Trasee de cabluri fixe Conductoare izolate

ProtecÍie sau pŸmÊnt Monofazic Ántre faze Monofazic fazŸ Ûi neutru Monofazic Ántre fazŸ Ûi neutru + conductor de protecÍie Trifazic fŸrŸ neutru 2 faze + neutru 2 faze + conductor de protecÍie Monofazic Ántre fazŸ Ûi neutru + conductor de protecÍie Trifazic cu neutru Trifazic cu neutru + conductor de protecÍie 2 faze + neutru + conductor de protecÍie Trifazic + conductor de protecÍie PEN Trifazic + neutru + conductor de protecÍie PE

V/G: Galben/Verde

BL: Negru

Ph

Ph

n n n

n

n n n n

n n n

Pn

N

PE V/G

LB V/G n LB LB

V/G V/G

Cabluri rigide sau flexibile multiconduuctor Ph Ph Ph N PE BL BL BL

LB

BL BL BL BL

B B LB

LB V/G LB LB LB

V/G V/G

n n n LB BL B BL LB n n n V/G BL B LB V/G n n LB V/G BL B LB V/G n n n V/G BL B LB V/G n n n LB V/G BL B BL LB V/G Conductorul de protecÍie V/G; Alte conductoare numerotate BL. NumŸrul “1” este rezervat pentru conductorul neutru dacŸ existŸ.

n: AÛa cum este indicat Án regula 3

LB: Albastru deschis

B: Maro

Fig. E34: Identificarea conductoarelor Án funcÍie de tipul circuitului.

NotŸ: DacŸ circuitul include un conductor de protecÍie Ûi cablul disponibil nu are un conductor galben/verde, conductorul de protecÍie poate fi: n un conductor separat galben/verde; n conductorul albastru dacŸ circuitul nu are conductor neutru; n un conductor negru dacŸ circuitul are conductor neutru. În ultimele douŸ cazuri conductorul utilizat trebuie marcat cu bandŸ galben/verde la capete, pe toatŸ lungimea vizibilŸ a conductorului. Cablurile de alimentare ale echipamentelor sunt marcate similar cu cablurile multiconductor (vezi Fig. E35). DistribuÍia Ûi metodele de instalare (vezi Fig. E36) DistribuÍia are loc prin trasee de cabluri care susÍin conductoare izolate individuale sau cabluri Ûi includ un sistem de fixare Ûi protecÍie mecanicŸ.

Fig. E35: Identificarea conductoarelor unui Ántreruptor automat cu fazŸ Ûi neutru.

Fig. E36: DistribuÍie radialŸ utilizÊnd cabluri Ántr-un hotel.

E19

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

Barele capsulate prefabricate se disting prin usurinÍa Án instalare, flexibilitatea Ûi numŸrul mare de puncte de conectare.

2 Sisteme de instalare

Barele capsulate prefabricate Barele capsulate prefabricate sunt construite pentru distribuÍia energiei (de la 40 la 5000 A) Ûi iluminat (Án cazul acestei aplicaÍii ele au un dublu rol, de alimentare cu energie Ûi de suport fizic al lŸmpii).

Componentele unui sistem de bare capsulate prefabricate Un sistem de de bare capsulate prefabricate este compus dintr-un set de conductori protejaÍi de o carcasŸ (vezi Fig. E37). Utilizate pentru transportul Ûi distribuÍia energiei electrice sistemele de bare capsulate prefabricate au componentele necesare pentru Ándeplinirea acestor funcÍii: conectori, lungimi, coturi, elemente de fixare, etc. Punctele de derivaÍie plasate la intervale regulate fac energia disponibilŸ Án orice punct al instalaÍiei.

Element drept

Puncte de derivaÍie pentru distribuÍia curentului

Sistem de fixare pentru tavan, perete sau podea supraÁnŸlÍatŸ

PiesŸ de capŸt

E20

PiesŸ de alimentare

Gama de cofrete debroÛabile pentru alimentarea sarcinilor de la sistemul de bare

Cot

Fig. E37: Sistem de bare capsulate prefabricate pentru distribuÍie de curent de la 25 la 5000 A.

Tipuri de bare capsulate prefabricate Sistemele de bare capsulate prefabricate sunt prezente la toate nivelurile distribuÍiei electrice: de la legŸtura Ántre transformator Ûi tabloul principal de joasŸ tensiune (TGJT) pÊnŸ la distribuÍia la prize Ûi iluminat Án birouri sau distribuÍia de putere Án ateliere.

Fig. E38: DistribuÍie radialŸ utilizÊnd bare capsulate prefabricate.

Vorbim aici de o arhitecturŸ distribuitŸ.

2 Sisteme de instalare

În mare existŸ trei categorii de bare capsulate prefabricate. n De la transformator cŸtre tabloul general de joasŸ tensiune (TGJT) Instalarea barei capsulate prefabricate poate fi consideratŸ permanentŸ Ûi este probabil cŸ nu va fi niciodatŸ modificatŸ. Nu existŸ puncte de derivaÍie. SoluÍia este frecvent utilizatŸ pentru trasee scurte, pentru curenÍi mai mari de 1600/2000 A, adicŸ atunci cÊnd utilizarea mai multor cabluri Án paralel este dificilŸ. Barele se pot utiliza Ûi pentru legŸturile dintre TGJT Ûi tablourile de distribuÍie din aval. Caracteristicile barelor capsulate prefabricate pentru distribuÍia de putere permit a fi utilizate pentru curenÍii operaÍionali de la 1000 la 5000 A Ûi sunt stabile la curenÍii de scurtcircuit de scurtŸ duratŸ de 150 kA. n Pentru distribuÍie secundarŸ cu densitatea punctelor de derivaÍie micŸ sau mare În aval de barele capsulate prefabricate pentru distribuÍia principalŸ, putem identifica douŸ tipuri de aplicaÍii: o aplicaÍii industriale de dimensiuni medii (ateliere industriale cu prese de injecÍie Ûi maÛini de prelucrat metale sau supermarket-uri cu sarcini importante). CurenÍii operaÍionali Ûi curenÍii de scurtcircuit pot fi destul de importanÍi (100 la 1000 A, respectiv 20 la 70 kA), o obiective mici (mici ateliere cu maÛini unelte, fabrici de textile cu maÛini individuale, supermarket-uri cu sarcini reduse). CurenÍii operaÍionali Ûi curenÍii de scurtcircuit sunt destul de mici (40 la 400 A, respectiv 10 la 40 kA). DistribuÍia secundarŸ utilizÊnd bare capsulate prefabricate rŸspunde la urmŸtoarele cerinÍe ale utilizatorilor: o modificŸri Ûi evoluÍii facile ale instalaÍiei datoritŸ existenÍei unui numŸr ridicat de trape de derivaÍie, o continuitate Án serviciu, prin posibilitatea conectŸrii sub tensiune a cofretelor de derivaÍie Án condiÍii de deplinŸ siguranÍŸ. Conceptul de subdistribuÍie este aplicabil, de asemenea, pentru distribuÍia cu coloane verticale Ántre 100 Ûi 5000 A Án clŸdirile cu mai multe etaje. n DistribuÍie de iluminat Circuitele de iluminat pot fi distribuite utilizÊnd bare capsulate prefabricate care pot asigura sau nu susÍinerea corpurilor de iluminat. o barele capsulate prefabricate proiectate pentru susÍinerea corpurilor de iluminat Aceste bare capsulate prefabricate alimenteazŸ Ûi susÍin corpurile de iluminat (reflectoare industriale, lŸmpi cu descŸrcare, etc.). Ele sunt utilizate Án clŸdirile industriale, supermarket-uri, magazine universale Ûi depozite. Barele capsulate prefabricate sunt extrem de rigide Ûi au fost proiectate pentru unul sau douŸ circuite de 25 sau 40 A. Trapele de derivaÍie se gŸsesc la fiecare 1,5 m. o barele capsulate prefabricate care nu pot susÍine corpurile de iluminat Similare cu sistemele de cabluri prefabricate, aceste bare sunt utilizate pentru alimentarea tuturor tipurilor de corpuri de iluminat fixate de structura clŸdirii. Ele sunt utilizat Án clŸdirile comerciale (birouri, magazine, restaurante, hoteluri, etc.), Án special Án tavanele false. Barele sunt flexibile Ûi proiectate pentru un circuit de 20 A. Trapele de derivaÍie se gŸsesc la fiecare 1,5 m sau 3 m. Sistemele de bare capsulate prefabricate Ándeplinesc cerinÍele unui numŸr important de clŸdiri. n ClŸdiri industriale: garaje, ateliere, ferme, centre logistice, etc.; n ClŸdiri comerciale: magazine, centre comerciale, supermarket-uri, hoteluri, etc.; n ClŸdiri terÍiare: birouri, Ûcoli, spitale, sŸli de sport, vapoare de croazierŸ, etc.

Standarde Barele capsulate prefabricate trebuie sŸ ÁndeplineascŸ regulile stabilite de CEI 60439-2. Acesta defineÛte cerinÍele impuse fabricantului Án proiectarea unui sistem de bare capsulate prefabricate (de exemplu creÛterea temperaturii, Íinere la scurtcircuit, rezistenÍŸ mecanicŸ, etc.) precum Ûi metodele de testare necesare. Standardul CEI 60439-2 defineÛte 13 teste de tip obligatorii asupra componentelor sistemului. Prin asamblarea elementelor sistemului pe Ûantier, Án acord cu instrucÍiunile de montaj, va rezulta un sistem conform cu standardul.

Avantajele sistemelor de bare capsulate prefabricate Flexibilitate n ConfiguraÍie uÛor de modificat (modificŸrile pe Ûantier pentru schimbarea liniilor de producÍie, reconfigurarea sau extinderea spaÍiului, etc.); n Componente reutilizabile (componentele rŸmÊn intacte): cÊnd o instalaÍie este supusŸ unei modificŸri majore, bara capsulatŸ este pur Ûi simplu demontatŸ Ûi reutilizatŸ; n Disponibilitatea energiei oriunde Án instalaÍie (posibilitatea de a avea o trapŸ de derivaÍie la fiecare metru); n O gamŸ largŸ de cofrete de derivaÍie.

E21

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

2 Sisteme de instalare

Simplitate n Proiectarea poate fi fŸcutŸ independent de distribuÍia Ûi amplasarea receptoarelor; n PerformanÍele sunt independente de implementare; Án cazul cablurilor trebuiesc aplicaÍi mai mulÍi coeficienÍi de declasare; n Sistem de distribuÍie clar; n Reducerea timpului de instalare; utilizarea sistemelor de bare capsulate prefabricate permite reducerea timpului de instalare cu pÊnŸ la 50% faÍŸ de metoda tradiÍionalŸ cu cabluri; n GaranÍia fabricantului; n Timp de execuÍie controlat: conceptul de bare capsulate prefabricate eliminŸ surprizele neaÛteptate la montaj. Timpul de montaj este precis Ûi cunoscut Án avans Ûi orice problemŸ apŸrutŸ poate fi rezolvatŸ cu operativitate; n UÛor de implementat; componentele modulare sunt uÛor de manevrat, rapid Ûi simplu de montat. Fiabilitate n Componente de Áncredere fiind fabricate Án uzinŸ; n Componentele previn asamblarea greÛitŸ; n Asamblarea secvenÍialŸ a componentelor drepte Ûi cofretelor de derivaÍie eliminŸ posibilitatea erorilor.

E22

Continuitatea Án serviciu n NumŸrul mare de trape de derivaÍie uÛureazŸ alimentarea cu energie electricŸ a unui nou consumator. Conectarea Ûi deconectarea este rapidŸ Ûi poate fi executatŸ Án siguranÍŸ fŸrŸ scoaterea de sub tensiune a instalaÍiei. Cele douŸ operaÍii (adŸugare sau modificare) au loc deci cu instalaÍia Án funcÍiune. n Depistare a defectului uÛoarŸ Ûi rapidŸ deoarece consumatorii sunt aproape de traseu. n MentenanÍŸ inexistentŸ sau extrem de redusŸ. ContribuÍie majorŸ la dezvoltarea durabilŸ n Sistemele de bare capsulate prefabricate permit combinarea circuitelor. ComparÊnd cu soluÍia tradiÍionalŸ de distribuÍie Án cablu, consumul de cupru Ûi de izolatori ca materie primŸ este de trei ori mai mic datoritŸ conceptului de reÍea distribuitŸ (vezi Fig. E39);

ΣIxks

Coeficient de simultaneitate = 0,6

Aluminiu: 128 mm2 Cupru echivalent: 86 mm2

4 kg

1.000 J

Cupru: 250 mm2

12 kg

1.600 J

ΣIxks

Coeficient de simultaneitate = 0,6 Fig. E39: Exemplu: 30 m de Canalis KS 250 A echipat cu plecŸri de 10 Ûi 25 A, 4 poli.

n Elemente reutilizabile Ûi ansamblul componentelor deplin reciclabile; n Nu conÍin PVC Ûi nu genereazŸ gaze toxice sau deÛeuri; n Reducerea riscului datorat expunerii la cÊmpuri electromagnetice.

Noi caracteristici funcÍionale pentru Canalis Sistemele de bare capsulate prefabricate devin din ce Án ce mai bune. Printre noile caracteristici gŸsim: n performanÍe crescute cu gradul de protecÍie IP 55 Ûi noi calibre de la 160 pÊnŸ la 1000 A (KS); n noi oferte pentru elemente precablate de iluminat; n noi accesorii de fixare, sisteme rapide, suporturi comune pentru circuitele VDI.

2 Sisteme de instalare

Sistemele de bare capsulate prefabricate integrate Án mediul ambiant n Culoare albŸ pentru intensificarea mediului de lucru, integratŸ natural Án gama produselor de distribuÍie electricŸ; n Conformitatea cu normele europene de reducere a substanÍelor periculoase (directiva RoHS).

Exemple de bare capsulate prefabricate Canalis

E23 Fig. E40: BarŸ capsulatŸ prefabricatŸ flexibilŸ pentru distribuÍie de iluminat pentru corpuri de iluminat suspendate separat: Canalis KDP (20 A).

Fig. E41: BarŸ capsulatŸ prefabricatŸ pentru distribuÍie de iluminat cu susÍinerea corpurilor de iluminat: Canalis KBA Ûi KBB (25 la 40 A).

Fig. E42: Ìir luminos: Canalis KBX (20 A).

Fig. E43: BarŸ capsulatŸ prefabricatŸ pentru distribuÍie de micŸ Ûi medie putere: Canalis KN (40 la 160 A).

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

2 Sisteme de instalare

Fig. E44: BarŸ capsulatŸ prefabricatŸ pentru distribuÍie de putere medie: Canalis KS (100 la 1000 A).

E24

Fig. E45: BarŸ capsulatŸ prefabricatŸ pentru distribuÍie de mare putere: Canalis KT (1000 la 5000 A).

Pentru configurarea instalaÍiilor de bare capsulate prefabricate Canalis sunt disponibile, Án limba romÊnŸ, urmŸtoarele programe de calcul: n CanFAST 3.0 pentru iluminat, puteri mici Ûi medii; n CanBRASS 6.0 pentru toatŸ gama de puteri; n CanCAD 4.0 pentru puteri medii Ûi mari. Acest soft funcÍioneazŸ sub AutoCAD.

3 InfluenÍe externe (CEI 60364-5-51)

InfluenÍele externe trebuiesc luate Án considerare cÊnd se aleg: n mŸsurile specifice de asigurare a securitŸÍii persoanelor (Án particular Án zone sau instalaÍii electrice cu caracter special); n caracteristicile echipamentului electric cum ar fi gradul de protecÍie IP, rezistenÍa mecanicŸ IK, etc.

DacŸ mai multe influenÍe externe intervin Án acelaÛi timp, ele pot avea efecte independente sau se pot influenÍa reciproc aÛa ÁncÊt gradul de protecÍie trebuie ales Án consecinÍŸ.

3.1 DefiniÍii Ûi standarde de referinÍŸ Fiecare instalaÍie electricŸ este plasatŸ Ántr-un mediu specific, care prezintŸ, Ántr-o mŸsurŸ mai mare sau mai micŸ, un anumit risc: n pentru persoane; n pentru echipamentele care constituie instalaÍia. În consecinÍŸ, condiÍiile de mediu influenÍeazŸ definirea parametrilor Ûi alegerea materialelor specifice instalaÍiei, precum Ûi alegerea mŸsurilor de protecÍie adecvate pentru securitatea persoanelor. CondiÍiile de mediu ale unei instalaÍii electrice se exprimŸ prin sintagma “influenÍe externe”. Multe standarde naÍionale, referitoare la influenÍele externe, includ o schemŸ de clasificare care este bazatŸ sau este foarte asemŸnŸtoare, cu standardul internaÍional CEI 60364-5-51.

3.2 Clasificare Fiecare condiÍie de influentŸ externŸ este indicatŸ de un cod care cuprinde un grup de douŸ litere majuscule Ûi un numŸr, dupŸ cum urmeazŸ: Prima literŸ (A, B sau C) Prima literŸ este legatŸ de categoria generalŸ de influenÍŸ externŸ. n A = mediu ambiant; n B = utilizare; n C = tip de construcÍie al clŸdirilor respective. A doua literŸ A doua literŸ este legatŸ de natura influenÍei exteme. NumŸrul NumŸrul se referŸ la clasa din care face parte fiecare influenÍŸ extemŸ. Litera adiÍionalŸ (opÍional) UtilizatŸ numai dacŸ protecÍia efectivŸ a persoanelor este mai mare decÊt cea indicatŸ de prima cifrŸ din codul IP. Atunci cÊnd trebuie specificatŸ numai protecÍia persoanelor, cele douŸ cifre ale codului IP sunt Ánlocuite de X-uri. Exemplu: IP XXB Exemplu AC2 ÁnseamnŸ: A = mediu AC = mediu-altitudine AC2 = mediu-altitudine > 2000 m

3.3 Lista influenÍelor externe Tabelul E46 de mai jos este extras din CEI 60364-5-51, care este documentul de referinÍŸ Án astfel de situaÍii.

Cod InfluenÍe externe A - Mediu AA Temperatura ambientŸ (°C) Minim Maxim AA1 - 60° C + 5° C AA2 - 40° C + 5° C AA3 - 25° C + 5° C AA4 - 5° C + 40° C AA5 + 5° C + 40° C AA6 + 5° C + 60° C AA7 - 25° C + 55° C AA8 - 50° C + 40° C

Caracteristici necesare pentru echipament

Echipament proiectat special sau mŸsuri corespunzŸtoare

Normal (precauÍii speciale Án anumite cazuri) Normal Echipament proiectat special sau mŸsuri corespunzŸtoare

Tab. E46: Lista influenÍelor externe (din Anexa A a CEI 60364-5-51) (se continuŸ pe pagina urmŸtoare)

E25

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

E26

3 InfluenÍe externe (CEI 60364-5-51)

Cod InfluenÍe externe Caracteristici necesare pentru echipament A - Mediu AB Temperatura ambientŸ (°C) TemperaturŸ aer °C Umiditate relativŸ % Umiditate absolutŸ g/m3 Low High Low High Low High AB1 - 60° C + 5° C 3 100 0,003 7 Trebuiesc luate mŸsuri corespunzŸtoare AB2 - 40° C + 5° C 10 100 0,1 7 AB3 - 25° C + 5° C 10 100 0,5 7 AB4 - 5° C + 40° C 5 95 1 29 Normal AB5 + 5° C + 40° C 5 85 1 25 Normal AB6 + 5° C + 60° C 10 100 1 35 Trebuiesc luate mŸsuri corespunzŸtoare AB7 - 25° C + 55° C 10 100 0.5 29 AB8 - 50° C + 40° C 15 100 0.04 36 AC Altitudine AC1 i 2000 m Normal AC2 > 2000 m Poate necesita precauÍii (declasare) AD PrezenÍa apei AD1 NeglijabilŸ Exterior sau locaÍii neprotejate la intemperii IPX0 AD2 Stropi Án cŸdere liberŸ IPX1 sau IPX2 AD3 Pulverizare IPX3 AD4 ÎmproÛcare IPX4 AD5 Jeturi LocaÍii unde un furtun cu apŸ este folosit regulat IPX5 AD6 Valuri LocaÍii litorale (diguri, cheiuri, plaje, etc.) IPX6 AD7 Imersie ApŸ 150 mm deasupra celui mai Ánalt punct Ûi IPX7 echipamentul la mai puÍin de 1 m de suprafaÍŸ AD8 Submersie Echipamentul este permanent Ûi total acoperit IPX8 AE PrezenÍa corpurilor strŸine solide Cele mai mici dimensiuni Exemplu AE1 NeglijabilŸ IP0X AE2 Obiecte mici 2,5 mm Scule IP3X AE3 Obiecte foarte mici 1 mm SÊrmŸ IP4X AE4 Praf nu prea dens IP5X dacŸ penetrarea prafului nu ÁmpiedicŸ funcÍionarea AE5 Praf moderat IP6X dacŸ praful nu trebuie sŸ penetreze AE6 Praf dens IP6X AF PrezenÍa substantelor corozive sau poluante AF1 NeglijabilŸ Normal AF2 AtmosfericŸ În funcÍie de natura substanÍei AF3 IntermitentŸ, accidental ProtecÍie Ámpotriva coroziunii AF4 ContinuŸ Echipament proiectat special AG ReacÍia la impact mecanic AG1 Severitate scŸzutŸ Normal AG2 Severitate medie Standard (daca este aplicabil) sau echip. pregŸtite special AG3 Severitate ridicatŸ ProtecÍie crescutŸ AH VibraÍii AH1 Severitate scŸzutŸ AplicaÍii casnice sau similare Normal AH2 Severitate medie CondiÍii industriale normale Echipament proiectat special sau mŸsuri speciale AH3 Severitate ridicatŸ CondiÍii industriale severe AJ Alte solicitŸri mecanice AK PrezenÍa florei Ûi/sau mucegaiului AH1 FŸrŸ riscuri Normal AH2 Cu riscuri AL PrezenÍa faunei AH1 FŸrŸ riscuri Normal AH2 Cu riscuri AM InfluenÍe electromagnetice, electrostatice sau ionizŸri / Fenomene electromagnetice de joasŸ frecvenÍŸ / Armonici AM1 Armonici A se referi la standardele CEI aplicabile AM2 Tensiune de semnalizare AM3 VariaÍii ale amplitudinii tensiunii AM4 Dezechilibre ale tensiunii AM5 VariaÍii ale frecvenÍei AM6 Tensiuni induse de joasŸ frecvenÍŸ AM7 Curent continuu Án reÍelele de curent alternativ AM8 CÊmpuri magnetice AM9 CÊmpuri electrice AM21 OscilaÍii de tensiuni sau curenÍi induÛi Tab. E46: Lista influenÍelor externe (din Anexa A a CEI 60364-5-51) (se continuŸ pe pagina urmŸtoare)

3 InfluenÍe externe (CEI 60364-5-51)

Cod InfluenÍe externe A - Mediu AM22 Fenomene tranzitorii pe scala de nanosecunde AM23 Fenomene tranzitorii pe scala de milisecunde AM24 Fenomene tranzitorii oscilante AM25 Fenomene de ÁnaltŸ frecvenÍŸ AM31 DescŸrcŸri electrostatice AM41 IonizŸri AN RadiaÍii solare AN1 Slabe AN2 Medii AN3 Puternice AP Efect seismic AP1 Negligabil AP2 Slab AP3 Mediu AP4 Puternic AQ TrŸsnete AQ1 Neglijabil AQ2 Expunere indirectŸ AQ3 Expunere directŸ AR MiÛcarea aerului AQ1 SlabŸ AQ2 Medie AQ3 PuternicŸ AS VÊnt AQ1 Slab AQ2 Mediu AQ3 Puternic B - Utilizare BA Calificarea persoanelor BA1 ObiÛnuitŸ BA2 Copii BA3 HandicapaÍi BA4 InstruiÍi BA5 CalificaÍi BB RezistenÍa electricŸ a corpului uman BC Contactul persoanelor cu potenÍialul pŸmÊntului BC1 Nici unul BC2 Rar BC3 Frecvent BC4 Continuu BD CondiÍii de evacuare Án caz de urgenÍŸ BD1 JoasŸ densitate/ieÛire accesibilŸ BD2 JoasŸ densitate/ieÛire dificilŸ BD3 ÎnaltŸ densitate/ieÛire accesibilŸ BD4 ÎnaltŸ densitate/ieÛire dificilŸ BE Natura materialelor procesate sau depozitate BE1 FŸrŸ risc semnificativ BE2 Risc de incendiu BE3 Risc de explozie BE4 Risc de contaminare C - ConstrucÍia de clŸdiri CA Materialele de construcÍie CA1 Necombustibile CA2 Combustibile CB Proiectarea clŸdirilor CB1 Riscuri neglijabile CB2 Propagarea incendiului CB3 MiÛcare CB4 Flexibil sau instabil Tab. E46: Lista influenÍelor externe (din Anexa A a CEI 60364-5-51) (sfÊrÛit)

Caracteristici necesare pentru echipament A se referi la standardele CEI aplicabile

Normal

Normal

Normal

Normal

Normal

Normal

ClasŸ de echipament corespunzŸtoare cu CEI 61140

Normal

Normal

Normal

Normal

E27

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

3 InfluenÍe externe (CEI 60364-5-51)

3.4 Grade de protecÍie pentru echipament: codurile IP Ûi IK DefiniÍia codurilor IP (vezi Fig. E47) Gradul de protecÍie furnizat de o carcasŸ este indicat de codul IP recomandat de CEI 60529. ProtecÍia se referŸ la urmŸtoarele influenÍe externe: n penetrarea corpurilor solide; n protecÍia persoanelor Ámpotriva accesului la pŸrÍile sub tensiune; n protecÍia Ámpotriva pŸtrunderii prafului; n protecÍia Ámpotriva pŸtrunderii lichidelor. NotŸ: codul IP se aplicŸ la echipament electric pentru tensiuni de maxim 72,5 kV inclusiv.

Elemente ale codurilor IP Ûi semnificaÍia lor O scurtŸ descriere a elementelor codurilor IP este datŸ Án tabela de mai jos (vezi Tab. E48).

E28

Fig. E47: SecvenÍa codului IP.

Tab. E48: Elemente ale codului IP.

3 InfluenÍe externe (CEI 60364-5-51)

DefiniÍia codurilor IK Standardul CEI 62262 defineÛte codurile IK care caracterizeazŸ capacitatea unui echipament de a rezista la impact mecanic pe toate pŸrÍile (vezi Tab. E49).

Codul IK 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Energia de impact (Án Joules) 0 i 0,14 i 0,20 i 0,35 i 0,50 i 0,70 i1 i2 i5 i 10 i 20

Codul AG

AG1

AG2 AG3 AG4

E29

Tab. E49: Elemente ale codului IK.

Specificarea codurilor IP Ûi IK pentru tablourile de distribuÍie Gradele de protecÍie IP Ûi IK ale unei carcase trebuie specificate Án funcÍie de diversele influenÍe externe definite de standardul CEI 60364-5-51, Án particular: n prezenÍa corpurilor solide (codul AE); n prezenÍa apei (codul AD); n solicitŸrile mecanice (fŸrŸ cod); n calificarea persoanelor (codul BA); n ... Tablourile de distribuÍie Prisma Plus sunt destinate pentru instalaÍii interioare. DacŸ regulile, standardele, reglementŸrile unei anumite ÍŸri nu specificŸ altfel, Schneider Electric recomandŸ urmŸtoarele valori pentru IP Ûi IK (vezi Tab. E50 Ûi Tab. E51). RecomandŸri pentru IP

Codurile IP Án funcÍie de condiÍii Normal, fŸrŸ riscul cŸderii verticale a apei Normal, cu riscul cŸderii verticale a apei Risc sever de apŸ ÁmproÛcatŸ Án toate direcÍiile

Camere tehnice Coridoare Ateliere

30 31 54/55

Camere tehnice Coridoare

07 08 (carcasŸ cu uÛŸ) 10

Tab. E50: RecomandŸri pentru IP.

RecomandŸri pentru IK

Codurile IK Án funcÍie de condiÍii FŸrŸ risc de impact major Risc semnificativ de impact major ce ar putea afecta aparatele Risc maxim de impact ce ar putea afecta carcasa Tab. E51: RecomandŸri pentru IK.

Ateliere

E - DistribuÍia Án instalaÍii de joasŸ tensiune

E30

Capitolul F ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice Cuprins

1 2 3

General

F2

1.1 Ìocul electric

F2

1.2 ProtecÍia Ámpotriva Ûocului electric

F3

1.3 Contactul direct Ûi indirect

F3

ProtecÍia Ámpotriva contactului direct

F4

2.1 MŸsuri Ámpotriva contactului direct

F4

2.2 MŸsuri suplimentare de protecÍie Ámpotriva contactului direct

F5

ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

F6

3.1 MŸsuri de protecÍie prin deconectarea automatŸ a sursei de alimentare

F6

3.2 Deconectarea automatŸ Án cazul sistemelor TT

F7

3.3 Deconectarea automatŸ Án cazul sistemelor TN

F8

3.4 Deconectarea automatŸ la al doilea defect Án cazul sistemelor IT F10 3.5 MŸsuri de protecÍie Ámpotriva contactelor directe Ûi indirecte fŸrŸ deconectarea automatŸ a sursei de alimentare

4 5

F13

ProtecÍia bunurilor Án cazul defectelor de izolaÍie

F17

4.1 MŸsuri de protecÍie Ámpotriva riscului de incendiu cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual (RCD)

F17

4.2 ProtecÍia Ámpotriva defectelor de punere la pŸmÊnt

F17

Implementarea sistemului TT

F19

5.1 MŸsuri de protecÍie

F19

5.2 Tipuri de dispozitive de curent diferenÍial rezidual

F20

5.3 Coordonarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual

F22

6

Implementarea sistemului TN

F25

6.1 CondiÍii preliminare

F25

6.2 6.3 6.4 6.5

F25 F29 F30 F30

7

Implementarea sistemului IT

F31

7.1 CondiÍii preliminare

F31

7.2 ProtecÍia Ámpotriva contactelor indirecte

F32

7.3 Dispozitive de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate

F36

7.4 ProtecÍia Án zonele cu risc crescut de incendiu

F37

7.5 Cazul Án care impedanÍa buclei de defect este de valoare mare

F37

Dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCD)

F38

8.1 Descriere

F38

8.2 RecomandŸri pentru utilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual (RCD)

F38

8

ProtecÍia Ámpotriva contactelor indirecte Dispozitive de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate ProtecÍia Án zonele cu risc crescut de incendiu Cazul Án care impedanÍa buclei de defect este de valoare mare

F1

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

CÊnd un curent mai mare de 30 mA trece printr-o parte a corpului uman persoana Án cauzŸ are serios de suferit dacŸ acest curent nu este Ántrerupt Ántr-un timp foarte scurt. ProtecÍia persoanelor Ámpotriva Ûocului electric Án instalaÍiile de joasŸ tensiune trebuie realizatŸ Án conformitate cu standardele naÍionale Án vigoare, cu regulamentele statutare, normative, ghiduri practice, etc. Standardele CEI relevante sunt: CEI 60364, seria CEI 60479, CEI 61008, CEI 61009 Ûi CEI 60947-2.

1 General

1.1 Ìocul electric Ìocul electric este un efect fiziologic al trecerii curentului electric prin corpul uman. Trecerea curentului electric prin corpul uman afecteazŸ Án mod esenÍial musculatura, funcÍiile respiratorii Ûi circulatorii Ûi uneori are ca rezultat arsuri serioase. Gradul de pericol pentru victimŸ depinde de mŸrimea curentului, de suprafaÍa corpului prin care acesta trece Ûi de durata trecerii. PublicaÍia CEI 60479-1 din 1994 defineÛte patru zone curent/duratŸ, Án interiorul cŸrora sunt descrise efectele patologice (vezi Fig. F1). Orice persoanŸ care vine Án contact cu pŸrÍi active ale instalaÍiei este supusŸ riscului de Ûoc electric. Curba C1 indicŸ faptul cŸ, atunci cÊnd un curent mai mare de 30 mA trece prin corpul uman dintr-o parte Án cealaltŸ persoana Án cauzŸ poate fi ucisŸ dacŸ acest curent nu este Ántrerupt Ántr-un timp relativ scurt. Punctul 500 ms/100 mA aproape de curba C1 corespunde cu o probabilitate de fibrilaÍie de 0,14%. ProtecÍia persoanelor Ámpotriva Ûocului electric Án instalaÍiile de joasŸ tensiune trebuie realizatŸ Án conformitate cu standardele naÍionale Án vigoare, cu regulamentele naÍionale Án vigoare, cu regulamentele statutare, normative, ghiduri oficiale, etc. Standardele CEI Án vigoare sunt: seria CEI 60364, seria CEI 60479, CEI 60755, seria CEI 61008, seria CEI 61009 Ûi CEI 60947-2.

F2

zona AC1: imperceptibilŸ zona AC2: perceptibilŸ zona AC3: efecte reversibile-contracÍii musculare zona AC4: posibilitatea unor efecte ireversibile zona AC4-1: pÊnŸ la 5% probabilitate de fibrilaÍie cardiacŸ zona AC4-2: pÊnŸ la 50% probabilitate de fibrilaÍie cardiacŸ zona AC4-3: mai mult de 50% probabilitate de fibrilaÍie cardiacŸ

curba A: prag de percepÍie a curentului curba B: prag de reacÍii musculare curba C1: prag de 0% probabilitate de fibrilaÍie ventricularŸ curba C2: prag de 5% probabilitate de fibrilaÍie ventricularŸ curba C3: prag de 50% probabilitate de fibrilaÍie ventricularŸ

Fig. F1: Zone curent/duratŸ ale efectelor trecerii curentului electric prin corpul uman de la mÊna stangŸ spre picioare.

1 General

1.2 ProtecÍia Ámpotriva Ûocului electric Regulile fundamentale ale protecÍiei Ámpotriva Ûocului electric sunt stabilite Án standardul CEI 61140 care acoperŸ atÊt instalaÍiile cÊt Ûi echipamentele electrice. PŸrÍile active nu trebuie sŸ fie accesibile Án mod accidental, iar pŸrÍile accesibile nu trebuie sŸ fie periculoase. AceastŸ regulŸ se aplicŸ: n Án condiÍii normale; n Án condiÍiile unui singur defect. ProtecÍia Án condiÍii normale corespunde protecÍiei Ámpotriva contactului direct (protecÍia de bazŸ) iar protecÍia Án condiÍiile unui singur defect corespunde protecÍiei Ámpotriva contactului indirect (protecÍia la defect). MŸsurile sporite de protecÍie se referŸ la ambele situaÍii.

1.3 Contactul direct Ûi indirect Contactul direct Deseori se cer luate douŸ mŸsuri Ámpotriva riscului unui contact direct deoarece s-a dovedit cŸ, Án practicŸ, o singurŸ mŸsurŸ nu este totdeauna suficientŸ. Standardele Ûi regulamentele disting douŸ categorii de contacte periculoase: n contactul direct; n contactul indirect. Ûi prevŸd mŸsuri de protecÍie pentru fiecare categorie.

Fig. F2: Contactul direct.

Contactul direct se referŸ la cazul unei persoane care vine Án contact direct cu un conductor activ Án condiÍii normale (vezi Fig. F2). Standardul CEI 61140 a redenumit “protecÍia Ámpotriva contactului direct” cu termenul de “protecÍie de bazŸ”. Denumirea anterioarŸ este pŸstratŸ cu titlul de informaÍie.

Contactul indirect Un contact indirect se referŸ la cazul unei persoane care vine Án contact cu o parte metalicŸ accesibilŸ care Án mod normal nu se aflŸ dar poate ajunge Án mod accidental sub tensiune (datoritŸ unor defecte de izolaÍie sau altor cauze). Curentul de defect aduce pŸrÍile metalice accesibile la o tensiune periculoasŸ care poate fi la originea unui curent de atingere care circulŸ prin persoana ce vine Án contact cu aceastŸ parte metalicŸ (vezi Fig. F3). Standardul CEI 61140 a redenumit “protecÍia Ámpotriva contactului indirect” cu termenul de “protecÍie la defect”. Denumirea anterioarŸ este pŸstratŸ cu titlul de informaÍie.

Fig F3: Contactul indirect.

F3

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

2 ProtecÍia Ámpotriva contactului direct

ExistŸ douŸ mŸsuri complementare care se utilizeazŸ de obicei Ámpotriva pericolului contactului direct: n prevenirea Án mod fizic a contactului cu pŸrÍi active ale instalaÍiei prin utilizarea izolaÍiei, prin bariere, inaccesibilitate, etc.; n protecÍii suplimentare Án cazul Án care contactul direct are loc Án ciuda sau datoritŸ unor greÛeli ale mŸsurilor de protecÍie mai sus menÍionate. AceastŸ protecÍie se realizeazŸ cu dispozitive de protecÍie Ámpotriva curentului de defect la pŸmÊnt, de mare sensibilitate (IΔn i 30mA) Ûi care acÍioneazŸ Ántr-un timp scurt. Aceste dispozitive sunt eficiente Án majoritatea cazurilor Án care se produce contactul direct.

Standardele CEI Ûi cele naÍionale disting Án mod frecvent douŸ tipuri de protecÍii: n completŸ (izolaÍie, carcase), etc.; n parÍialŸ sau specificŸ.

2.1 MŸsuri de protecÍie Ámpotriva contactului direct ProtecÍia prin izolarea pŸrÍilor active AceastŸ protecÍie constŸ dintr-o izolare care este Án conformitate cu standardele Án vigoare (vezi Fig. F4). Vopselele, lacurile, emailurile nu asigurŸ o protecÍie adecvatŸ.

F4 Fig. F4: ProtecÍia Ámpotriva contactului direct prin izolarea cablului trifazat printr-o manta exterioarŸ.

ProtecÍia cu ajutorul barierelor Ûi carcaselor AceastŸ mŸsurŸ este larg utilizatŸ ÁntrucÊt multe dintre componente Ûi materiale sunt instalate Án carcase, panouri de comandŸ Ûi tablouri de distribuÍie (vezi Fig. F5). Pentru a se considera cŸ asigurŸ o protecÍie efectivŸ Ámpotriva contactelor directe accidentale, aceste echipamente trebuie sŸ aibŸ un grad de protecÍie de cel puÍin IP 2X sau IP XXB (a se vedea Capitolul E, subcapitolul 3.4). Mai mult, un element de deschidere dintr-o carcasŸ (uÛŸ, panou frontal, sertare, etc.) trebuie sŸ fie detaÛat, deschis sau debroÛat: n cu ajutorul unei chei sau scule speciale destinate acestui scop; n numai dupŸ izolarea completŸ a pŸrÍilor active din carcasŸ; n cu o intercalare automatŸ a unui ecran care poate fi detaÛat numai cu o cheie sau cu o sculŸ destinatŸ acestui scop. Carcasa metalicŸ Ûi toate pŸrÍile metalice ale ecranelor trebuie sŸ fie conectate la conductorul de protecÍie (PE) al instalaÍiei.

MŸsuri parÍiale de protecÍie n ProtecÍia cu ajutorul obstacolelor sau prin amplasare Án afara zonei de accesibilitate. Acest tip de protecÍie este rezervatŸ locaÍiilor Án care accesul este permis doar personalului autorizat. Modul de realizare a acestui tip de protecÍie este prezentat Án CEI 60364-4-41.

MŸsuri particulare de protecÍie Fig. F5: Exemple de carcase pentru protecÍie.

n ProtecÍia prin utilizarea unor tensiuni foarte joase de siguranÍŸ (TFJS) sau prin limitarea energiei de descŸrcare. Aceste mŸsuri sunt utilizate doar Án cazul circuitelor de micŸ putere Ûi Án cazuri speciale, aÛa cum sunt descrise Án secÍiunea 3.5.

2 ProtecÍia Ámpotriva contactului direct

O mŸsurŸ suplimentarŸ de protecÍie Ámpotriva contactelor directe accidentale este utilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual, care acÍioneazŸ la 30 mA Ûi chiar mai jos, Ûi care sunt cunoscute ca RCD (Residual Current Device) de sensibilitate mare.

Fig. F6: RCD de sensibilitate mare.

2.2 MŸsuri suplimentare de protecÍie Ámpotriva contactului direct Toate mŸsurile de protecÍie anterioare sunt preventive, dar experienÍa aratŸ faptul cŸ din diferite motive ele nu pot fi considerate perfecte. Printre aceste motive se aflŸ: n lipsa unei mentenanÍe corespunzŸtoare; n imprudenÍa, neglijenÍa; n uzura normalŸ sau anormalŸ a izolaÍiei: de ex. Ándoirea sau rŸzuirea conductoarelor de legŸturŸ; n contactele accidentale; n imersia Án apŸ, situaÍie Án care izolaÍia nu mai este suficientŸ. Pentru a proteja utilizatorii Ûi Án aceste situaÍii sunt utilizate dispozitive sensibile, cu declanÛare rapidŸ bazatŸ pe detecÍia curentului rezidual cŸtre pŸmÊnt (care se poate scurge sau nu printr-un organism viu), pentru a deconecta Án mod automat sursa de alimentare, suficient de rapid pentru a Ámpiedica producerea de prejudicii permanente sau chiar moartea prin electrocutare (vezi Fig. F6). Aceste dispozitive funcÍioneazŸ pe principiul mŸsurŸrii curentului diferenÍial, Án care orice diferenÍŸ dintre curentul de intrare Án circuit Ûi cel de ieÛire (Ántr-un sistem alimentat de la o sursŸ legatŸ la pŸmÊnt) se scurge la pŸmÊnt fie printr-un defect de izolaÍie, fie printr-un contact realizat de o persoanŸ care atinge un conductor activ. Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual (RCD) standardizate suficient de sensibile pentru protecÍia Ámpotriva contactului direct sunt calibrate la un curent diferenÍial de 30 mA. În conformitate cu CEI 60364-4-41 protecÍia suplimentarŸ realizatŸ cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate (IΔn i 30 mA) trebuie aplicatŸ circuitelor care alimenteazŸ prize avÊnd un curent nominal i 20 A Án toate cazurile, Ûi pentru circuite care alimenteazŸ echipamente mobile avÊnd curent nominal i 32 A pentru uz exterior. AceastŸ protecÍie suplimentarŸ este impusŸ Án anumite ÍŸri pentru circuite de prize de pÊnŸ la 32 A Ûi chiar mai mult dacŸ acestea se gŸsesc Án spaÍii umede Ûi/sau temporare (ex: organizŸri de Ûantier). Este de asemenea recomandatŸ limitarea numŸrului de prize protejate printr-un RCD (de ex: 10 prize pentru un RCD). În capitolul P, secÍiunea 3, sunt menÍionate diferite zone Án care dispozitivele RCD de mare sensibilitate sunt obligatorii (Án anumite ÍŸri), dar Án orice caz sunt puternic recomandate ca o protecÍie eficientŸ Ámpotriva contactelor directe Ûi indirecte accidentale.

F5

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

MŸsurile de protecÍie sunt: n deconectarea automatŸ a sursei de alimentare (la primul sau la al doilea defect Án funcÍie de sistemul de tratare al neutrului); n mŸsuri speciale de protecÍie Án funcÍie de situaÍie.

ProtecÍia Ámpotriva contactelor individuale accidentale prin deconectarea automatŸ a sursei de alimentare se poate obÍine dacŸ pŸrÍile conductoare accesibile ale echipamentului sunt corect legate la pŸmÊnt.

F6

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

PŸrÍile conductoare accesibile utilizate Án fabricarea echipamentelor electrice sunt separate de pŸrÍile active ale echipamentului prin ceea ce se numeÛte izolaÍia de bazŸ. Deteriorarea acestei izolaÍii de bazŸ va face ca Ûi acest material potenÍial conductor sŸ fie pus sub tensiune. Atingerea unei pŸrÍi a unui echipament electric care Án mod normal nu este sub tensiune, dar care a ajuns sub tensiune datoritŸ acestor deteriorŸri ale izolaÍiei defineÛte contactul indirect. Diferite mŸsuri sunt luate pentru protecÍia Ámpotriva acestor atingeri accidentale, incluzÊnd: n deconectarea automatŸ a sursei de alimentare; n mŸsuri speciale, cum ar fi: o utilizarea unor materiale cu izolaÍie de clasŸ II sau o izolaÍie echivalentŸ ca nivel, o amplasarea echipamentelor Án afara zonelor de accesibilitate, sau intercalarea de bariere, o legŸturi echipotenÍiale, o separarea galvanicŸ prin utilizarea transformatoarelor de separaÍie.

3.1 MŸsuri de protecÍie prin deconectarea automatŸ a sursei de alimentare Principii de bazŸ AceastŸ mŸsurŸ de protecÍie depinde de douŸ cerinÍe fundamentale Ûi anume: n de modul de conectare la pŸmÊnt a tuturor pŸrÍilor conductoare accesibile ale echipamentului electric Ûi de modul de realizare a reÍelei de ÁmpŸmÊntare; n deconectarea automatŸ a tensiunii de alimentare a secÍiunii defecte a instalaÍiei trebuie sŸ se facŸ Án aÛa fel ÁncÊt cerinÍele de siguranÍŸ ale raportului tensiune de atingere/duratŸ sŸ fie Ándeplinite pentru orice valoare a tensiunii de atingere Uc(1) (vezi Fig. F7).

Fig. F7: Tensiunea de atingere periculoasŸ Uc.

Cu cÊt valoarea tensiunii de atingere este mai mare, cu atÊt mai rapid trebuie sŸ declanÛeze protecÍia (vezi Tab. F8). Valoarea cea mai mare a tensiunii de atingere Uc care poate fi suportatŸ un timp nedefinit, fŸrŸ consecinÍe asupra organismului uman, este de 50 V c.a.

Recapitulare a limitelor teoretice ale timpilor de deconectare

Uo (V) 50 < Uo i 120 Sistem TN sau IT 0,8 TT 0,3

120 < Uo i 230 0,4 0,2

230 < Uo i 400 0,2 0,07

Tab. F8: Durate maxime ale tensiunii de atingere Án c.a (Án secunde). (1) Tensiunea de atingere Uc este tensiunea existentŸ (ca urmare a unor defecte de izolaÍie) Ántre pŸrÍile conductoare accesibile Ûi orice alt element conducŸtor care se aflŸ la un potenÍial diferit (Án general al pŸmÊntului).

Uo > 400 0,1 0,04

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

Deconectarea automatŸ Án cazul sistemelor TT se realizeazŸ cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual (RCD - Residual Current Device) avÊnd o sensibilitate

unde RA este rezistenÍa de dispersie a prizei de pŸmÊnt.

3.2 Deconectarea automatŸ Án cazul sistemului TT Principii de bazŸ: În cazul acestui sistem, toate pŸrÍile conductoare accesibile Ûi cele conductoare externe ale instalaÍiei trebuie sŸ fie conectate la aceeaÛi prizŸ de pŸmÊnt. Punctul neutru al sursei de alimentare este Án mod normal conectat la pŸmÊnt printr-o prizŸ de pŸmÊnt separatŸ, Án afara zonei de influenÍŸ a prizei de pŸmÊnt a instalaÍiei, dar acest lucru nu este o necesitate. ImpedanÍa buclei de defect constŸ, Án principal, din impedanÍele celor douŸ prize de pŸmÊnt (a sursei Ûi a instalaÍiei) conectate Án serie, de aceea valoarea curentului de defect la pŸmÊnt este, Án general, prea micŸ pentru ca releele de supracurent sau fuzibilele sŸ declanÛeze, prin urmare utilizarea unui dispozitiv de curent diferenÍial rezidual este esenÍialŸ. Acest principiu de protecÍie este de asemenea valabil Án cazul unei singure prize de pŸmÊnt, respectiv Án cazul consumatorului tip post de transformare Ántr-o instalaÍie unde spaÍiul limitat poate impune adoptarea sistemului de tratare TN, dar unde nu toate celelalte condiÍii impuse de sistemul TN pot fi respectate. ProtecÍia prin deconectarea automatŸ a sursei utilizatŸ Án sistemul TT este realizatŸ de dispozitive RCD cu o sensibilitate:

unde: RA este rezistenÍa prizei de pŸmÊnt a instalaÍiei IΔn este curentul rezidual nominal al RCD. În cazul alimentŸrilor temporare (organizare de Ûantier) Ûi locaÍiilor din agriculturŸ Ûi horticulturŸ, se va Ánlocui valoarea 50 V cu 25 V. Exemple: (vezi Fig. F9) n rezistenÍa prizei de pŸmÊnt a unei surse cu neutrul legat la pŸmÊnt Rn este 10 Ω; n rezistenÍa prizei de pŸmÊnt a instalaÍiei este RA = 20 Ω; n curentul prin bucla de punere la pŸmÊnt: Id = 7,7 A; n tensiunea de atingere Uf = Id x RA = 154 V Ûi deci periculoasŸ dar IΔn = 50/20 = 2,5 A, aÛa ca un dispozitiv RCD standard de 300 mA va declanÛa Án cca. 30 ms (vezi Tab. F10) fŸrŸ nici o temporizare Ûi va Ántrerupe circuitul defect, acolo unde tensiunea de atingere apare la nivelul pŸrÍilor conductoare accesibile.

Uo(1) (V) 50 < Uo i 120 120 < Uo i 230 230 < Uo i 400 Uo > 400

T (s) 0,3 0,2 0,07 0,04

(1) Uo este tensiunea nominalŸ de fazŸ. Tab. F10: Timpul maxim de deconectare pentru circuitele de c.a. mai mici de 32 A.

Timpul maxim de deconectare

Fig. F9: Deconectarea automatŸ a alimentŸrii Án cazul sistemelor TT

Timpul de deconectare al RCD este, Án general, mai mic decÊt cel cerut Án majoritatea standardelor naÍionale; aceastŸ caracteristicŸ uÛureazŸ utilizarea Ûi permite realizarea unor protecÍii efectiv selective. Standardul CEI 60364-4-41 specificŸ timpii maximi de deconectare ale dispozitivelor de protecÍie utilizate Án sistemul TT Ámpotriva contactelor indirecte: n pentru circuitele terminale cu un curent nominal inferior lui 32 A timpul maxim de deconectare nu va depŸÛi valorile indicate Án Tab. F10; n pentru celelalte circuite, timpul maxim de deconectare este stabilit la 1 s. AceastŸ limitŸ permite obÍinerea selectivitŸÍii Ántre dispozitivele RCD atunci cÊnd acestea sunt instalate pe circuite de distribuÍie. RCD este termenul general utilizat pentru dispozitivele care acÍioneazŸ pe principiul curentului diferenÍial rezidual. RCCB (Residual Current Circuit Breaker - Ántreruptor automat de curent rezidual) aÛa cum este definit Án seriile de standarde CEI 61008 este o clasŸ specificŸ de RCD. Tipul G (general) Ûi tipul S (selectiv), conform CEI 61008 au caracteristicile de declanÛare timp/curent aÛa cum este indicat Án Tab. F11. Aceste caracteristici indicŸ un anumit grad de selectivitate a declanÛŸrilor Ántre diferite combinaÍii de tipuri Ûi calibre, aÛa cum este indicat Án subcapitolul 4.3. În conformitate cu CEI 60947-2, RCD de tip industrial are mult mai multe posibilitŸÍi de selectivitate datoritŸ flexibilitaÍii Án ceea ce priveÛte temporizarea.

F7

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

x IΔn Uz domestic Uz industrial

Instantaneu Tip S Instantaneu Temporizare (0,06) Temporizare (altele)

1 2 5 >5 0,3 0,15 0,04 0,04 0,5 0,2 0,15 0,15 0,3 0,15 0,04 0,04 0,5 0,2 0,15 0,15 Án conformitate cu indicaÍiile producŸtorului

Tab. F11: Timpul maxim de declanÛare al RCD (Án secunde) .

3.3 Deconectarea automatŸ Án cazul sistemelor TN Principii de bazŸ

Deconectarea automatŸ Án cazul sistemelor TN se realizeazŸ prin dispozitive de protecÍie la supracurenÍi sau prin dispozitive de curent diferenÍial rezidual.

F8

În cazul acestui sistem, toate pŸrÍile metalice conductoare accesibile Ûi cele exterioare ale instalaÍiei sunt conectate direct la priza de pŸmÊnt prin intermediul conductorului de protecÍie. Asa cum este menÍionat Án capitolul E, subcapitolul 1.2, modul Án care aceastŸ conectare directŸ este realizatŸ, depinde dacŸ este utilizatŸ metoda de implementare a TN-C, TN-S sau TN-C-S. În Fig. F12 este prezentatŸ metoda TN-C Án care conductorul neutru reprezintŸ atÊt Conductorul de ProtecÍie cÊt Ûi Conductorul Neutru (PEN - Protective Earth and Neutral). În toate sistemele TN orice defect de izolaÍie reprezintŸ un curent de scurtcircuit Ántre fazŸ Ûi neutru. Nivelul ridicat al acestor curenÍi de scurtcircuit permite utilizarea protecÍiei la supracurent dar poate genera creÛteri ale tensiunii de atingere la locul de defect, pe durata deconectŸrii, de peste 50% din valoarea tensiunii de fazŸ. În practicŸ, Án reÍelele de distribuÍie publicŸ, Án mod normal, prizele de pŸmÊnt sunt realizate la intervale egale Án lungul conductorului de protecÍie (PE) sau (PEN) al reÍelei, Án timp ce consumatorului i se cere adeseori sŸ realizeze o prizŸ de pŸmÊnt la punctul de intrare Án instalaÍia de utilizare. În instalaÍiile mari existŸ adeseori prize de pŸmÊnt dispuse Án jurul locaÍiilor receptorilor, pentru a reduce tensiunea de atingere cÊt mai mult posibil. În cazul blocurilor de apartamente, toate pŸrÍile conductoare accesibile sunt conectate la conductorul de protecÍie la fiecare nivel. Pentru a asigura o protecÍie adecvatŸ, curentul de punere la pŸmÊnt : trebuie sŸ fie mai mare sau egal cu Ia. unde: Uo = tensiunea de fazŸ (Ántre fazŸ Ûi neutru) Id = curentul de defect Ia = curentul egal cu valoarea impusŸ la care dispozitivul de protecÍie declanÛeazŸ Án timpul specificat Zs = impedanÍa buclei de defect egalŸ cu suma impedanÍelor sursei, a conductoarelor active pÊnŸ Án punctul de defect Ûi a conductorului de protecÍie de la punctul de defect pÊnŸ la sursŸ Zc = impedanÍa buclei circuitului de defect (a se vedea “metoda conventionalŸ”, subcapitolul 6.2). NotŸ: Zona de la priza de pŸmÊnt Ánapoi la sursŸ are Án general o impedanÍŸ mult mai mare decÊt celelalte menÍionate Ûi deci poate fi neglijatŸ. Exemplu (vezi Fig. F12) Tensiunea de atingere accidentalŸ este ImpedanÍa buclei de defect este: Zs = ZAB + ZBC + ZDE + ZEN + ZNA. DacŸ predominante sunt ZBC Ûi ZDE, atunci: Zs = 2ρ L = 64,3 mΩ, deci: S 230 Id = = 3.576 A, (≈ 22 In pentru Ántreruptorul automat NS 160). 64,3 x 10-3

Fig. F12: Deconectarea automatŸ Án sistemele TN.

DeclanÛatorul magnetic instantaneu al Ántreruptorului este reglat la o valoare de cÊteva ori mai micŸ decÊt aceastŸ valoare a curentului de scurtcircuit, Ûi deci declanÛarea Án cel mai scurt timp posibil este asiguratŸ. NotŸ: În anumite cazuri se pot relua calculele pornind de la premiza cŸ existŸ o cŸdere de tensiune de cca. 20%. AceastŸ metodŸ care este recomandatŸ Ûi este explicatŸ Án capitolul F, subcapitolul 6.2, “metoda convenÍionalŸ“ conduce Án acest exemplu la un curent de defect estimat de: 230 x 0,8 x 103 = 2.816 A, (≈ 18 In). 64,3

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

Timpul maxim de deconectare Standardul CEI 60364-4-41 specificŸ timpii maximi de deconectare ai dispozitivelor de protecÍie utilizate Án sistemul TN pentru protecÍia Ámpotriva contactelor indirecte: n pentru circuitele terminale cu un curent nominal inferior lui 32 A timpul maxim de deconectare nu va depŸÛi valorile indicate Án Tab. F13. n pentru celelalte circuite timpul maxim de deconectare este stabilit la 5 s. AceastŸ limitŸ permite obÍinerea selectivitŸÍii Ántre dispozitivele de protecÍie atunci cÊnd acestea sunt instalate pe circuite de distribuÍie. NotŸ: Utilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual poate fi necesarŸ Án cazul sistemelor TN. Utilizarea RCD pentru sistemele TN-C-S ÁnseamnŸ cŸ, de fapt, conductorul de protecÍie este separat de conductorul neutru Án amonte de RCD. AceastŸ separare se face uzual, la intrarea Án tablou.

Uo(1) (V) 50 < Uo i 120 120 < Uo i 230 230 < Uo i 400 Uo > 400

T (s) 0,8 0,4 0,2 0,1

(1) Uo este tensiunea nominalŸ de fazŸ (fazŸ-pŸmÊnt). Tab. F13: Timpul maxim de declanÛare pentru circuite terminale de c.a. care nu depŸÛesc 32 A.

DacŸ protecÍia urmeazŸ sŸ fie asiguratŸ de un Ántreruptor automat este suficient sŸ se verifice faptul cŸ valoarea curentului de defect depŸÛeÛte Ántotdeauna reglajul magnetic al protecÍiei instantanee sau temporizate de scurtŸ duratŸ a declanÛatorului (Im).

ProtecÍia cu ajutorul Ántreruptoarelor automate (vezi Fig. F14) DeclanÛatorul instantaneu al Ántreruptorului automat va elimina curentul de scurtcircuit de punere la pŸmÊnt Án mai puÍin de 0,1 secunde. În consecinÍŸ, deconectarea automatŸ Án timpul maxim permis va fi totdeauna posibilŸ, atÊta timp cÊt toate tipurile de declanÛatoare magnetice, electronice, instantanee sau temporizate de scurtŸ duratŸ permit Ia = Im. ToleranÍa maximŸ admisŸ de cŸtre standardele Án vigoare trebuie totdeauna luatŸ Án considerare. Prin urmare Án cazul Án care curentul de defect,

determinat prin

calcul (sau estimat pe Ûantier) va fi mai mare decÊt curentul de declanÛare instantaneu sau temporizat de scurtŸ duratŸ al Ántreruptorului automat, declanÛarea Án limita timpului maxim admis este practic asiguratŸ.

Ia poate fi determinat pornind de la curbele de fuziune ale siguranÍelor fuzibile. În orice caz protecÍia nu poate fi asiguratŸ dacŸ impedanÍa buclei de defect Zs sau Zc este mai mare decÊt o anumitŸ valoare.

ProtecÍia cu ajutorul siguranÍelor fuzibile (vezi Fig. F15) Valoarea curentului care asigurŸ funcÍionarea corectŸ a unei siguranÍe fuzibile poate fi evaluatŸ din curba curent/timp a siguranÍei fuzibile Án cauzŸ. Ia poate fi determinat din curba de funcÍionare a fuzibilului; Án orice caz, protecÍia nu poate fi realizatŸ dacŸ impedanÍa buclei de defect, Zc sau Zs depŸÛeÛte o anumitŸ valoare. Curentul de defect

determinat mai sus depŸÛeÛte cu mult valoarea

necesarŸ topirii siguranÍei fuzibile. CondiÍia de verificat este ca Ia < aÛa cum este indicat Án Fig. F15.

Fig. F14: Deconectarea cu ajutorul Ántreruptorului automat Án sistemele TN.

Fig. F15: Deconectarea cu ajutorul siguranÍelor fuzibile Án sistemele TN.

F9

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

Exemplu: Tensiunea nominalŸ de fazŸ a reÍelei este 230 V Ûi timpul maxim de deconectare dat Án graficul din Fig. F15 este 0,4 s. Valoarea corespunzŸtoare a Ia poate fi cititŸ din grafic. UtilizÊnd tensiunea (230 V) Ûi curentul Ia impedanÍa totalŸ a buclei de defect sau impedanÍa buclei circuitului poate fi calculatŸ cu ajutorul formulelor: Zs = 230 sau Zc = 0,8 230 Ia Ia Valorile impedanÍelor din circuit nu trebuie sŸ depŸÛeascŸ niciodatŸ valorile mai sus calculate, Ûi ar fi de preferat sŸ fie substanÍial mai mici pentru a se asigura o funcÍionare satisfŸcŸtoare a siguranÍei fuzibile.

ProtecÍia cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual (RCD - Rezidual Current Devices) Án cazul sistemelor TN-S Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual trebuie utilizate atunci cÊnd: n impedanÍa buclei de defect nu poate fi determinatŸ precis (lungimi de cabluri dificil de estimat, prezenÍa unor materiale metalice Án vecinatatea conductoarelor, etc.); n curenÍii de defect sunt atÊt de mici, ÁncÊt timpii de deconectare maximi admisibili nu pot fi obÍinuÍi de cŸtre dispozitivele de protecÍie la supracurenÍi. CurenÍii nominali de declanÛare pentru dispozitivele de curent diferenÍial rezidual sunt de ordinul amperilor, adicŸ mult mai puÍin decÊt nivelul curentului de defect, ceea ce le face foarte eficiente Án cazul unor curenÍi de defect mici. În practicŸ, acestea sunt deseori utilizate Án distribuÍia de joasŸ tensiune; Án multe ÍŸri deconectarea automatŸ a circuitelor terminale trebuie realizatŸ cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual.

F10

3.4 Deconectarea automatŸ la al doilea defect Án cazul sistemelor IT În acest tip de sistem: n sursa este izolatŸ de pŸmÊnt sau este conectatŸ la pŸmÊnt printr-o impedanÍŸ de valoare foarte mare; n toate pŸrÍile conductoare accesibile exterioare sunt conectate la priza de pŸmÊnt.

În cazul sistemelor IT primul defect de punere la pŸmÊnt nu trebuie sŸ determine nici o deconectare.

Fig. F16: Dispozitiv pentru realizarea controlului izolaÍiei Ántre fazŸ Ûi pŸmÊnt, obligatoriu Án sistemele IT.

(1) În condiÍii de izolaÍie corespunzatoare, curentul rezistiv de scurgere la pŸmÊnt se presupune a fi neglijabil Án acest exemplu.

Primul defect Atunci cÊnd are loc un prim defect real, numit “primul defect“ valoarea curentului de defect este foarte micŸ astfel ÁncÊt regula Id x RA i 50 V (vezi paragraful 3.2) este ÁndeplinitŸ Ûi deci, nu poate apŸrea o tensiune de atingere periculoasŸ. În practicŸ curentul Id este de valoare micŸ, ceea ce nu este periculos nici pentru personalul de exploatare, nici pentru instalaÍie. Totusi, Án acest caz: n trebuie realizatŸ o permanentŸ monitorizare a izolaÍiei, cuplatŸ cu un semnal de alarmŸ (audio sau/Ûi luminoasŸ) care sŸ funcÍioneze Án situaÍia apariÍiei primului defect (vezi Fig. F16). n localizarea Ûi ÁndepŸrtarea primului defect este imperios necesarŸ pentru a se obÍine toate avantajele sistemului IT. Continuitatea alimentŸrii este cel mai mare avantaj pe care Ál are acest sistem de tratare al neutrului. Pentru o reÍea alcŸtuitŸ din cca. 1 km de conductoare noi, impedanÍa (capacitivŸ) de scurgere cŸtre pŸmÊnt Zf este de ordinul a 3500 Ω pe fazŸ. În funcÍionarea normalŸ curentul capacitiv cŸtre pŸmÊnt(1) se calculeazŸ cu formula: Uo = 230 = 66 mA pe fazŸ. Zf 3.500 În timpul unui defect Ántre fazŸ Ûi pŸmÊnt, aÛa cum este indicat Án Fig. F17, curentul care trece prin priza de pŸmÊnt de rezistenÍŸ RnA este dat de suma vectorialŸ a curentului capacitiv din cele douŸ faze neafectate. Tensiunile fazelor neafectate au crescut cu √3 Uo (datoritŸ existenÍei defectului pe a treia fazŸ), deci curenÍii capacitivi cresc proporÍional. AceÛti curenÍi sunt defazaÍi unul faÍŸ de celalŸlt cu 60°, deci, atunci cÊnd ei se adunŸ vectorial, curentul total devine: 3 x 66 mA = 198 mA (Án exemplul prezentat). Tensiunea de atingere Uf este atunci, egalŸ cu 198 x 5 x 10-3 = 0,99 V, prin urmare, este total nepericuloasŸ. Curentul de scurtcircuit este dat de suma vectorialŸ dintre curentul rezistiv Id1 (153 mA) Ûi de cel capacitiv Id2 (198 mA). ÎntrucÊt pŸrÍile active accesibile ale instalaÍiei sunt conectate direct la pŸmÊnt, impedanÍa Zct de conectare la pŸmÊnt a sursei nu mai joacŸ nici un rol Án calculul tensiunii de atingere.

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

Fig. F17: Calea curentului de defect la primul defect Án cazul sistemelor IT.

Cazul celui de al doilea defect La apariÍia unui al doilea defect, pe o altŸ fazŸ sau pe conductorul neutru al instalaÍiei, deconectarea rapidŸ devine imperios necesarŸ. ÎndepŸrtarea defectului se realizeazŸ Án mod diferit Án fiecare din urmŸtoarele cazuri:

ExistenÍa simultanŸ a douŸ defecte de punere la pŸmÊnt (dacŸ nu sunt amÊndouŸ pe aceeaÛi fazŸ) este periculoasŸ Ûi trebuie ÁndepŸrtatŸ rapid cu ajutorul siguranÍelor fuzibile sau Ántreruptoarelor automate. DeclanÛarea Ántreruptorului automat depinde de modul de conectare la priza de pŸmÊnt Ûi dacŸ sunt utilizate sau nu prize de pŸmÊnt separate.

(1) Bazat pe “metoda convenÍionalŸ” descrisŸ Án primul exemplu de la subcapitolul 3.3.

Primul caz Se referŸ la instalaÍia Án care toate pŸrÍile conductoare accesibile sunt conectate la un conductor PE comun, aÛa cum se indicŸ Án Fig. F18. În acest caz nici o prizŸ de pŸmÊnt nu se gŸseÛte pe traiectoria curentului de defect, prin urmare curentul de defect are o valoare ridicatŸ Ûi, Án mod evident, va trebui sŸ declanÛeze protecÍia la supracurent, adicŸ Ántreruptoarele automate sau fuzibilele. Primul defect poate avea loc la un capŸt al circuitului, Án timp ce al doilea defect poate avea loc la capŸtul opus. De aceea, este uzual de a se dubla impedanÍa buclei de defect atunci cÊnd se calculeazŸ pragul magnetic de declanÛare al protecÍiei la supracurent. Atunci cÊnd sistemul include un conductor pentru nulul de lucru pe lÊngŸ cele trei conductoare de fazŸ, un curent de scurtcircuit mic va apare atunci cÊnd unul (din cele douŸ) defecte are loc Ántre conductorul neutru Ûi pŸmÊnt (toate cele patru conductoare sunt izolate de pŸmÊnt Án schema IT). În instalaÍiile IT cu 4 conductoare, pentru calculul nivelurilor de protecÍie se foloseÛte tensiunea de fazŸ (fazŸ-neutru), exemplu: Uo 0,8 u Ia (1) , unde 2 Zc Uo = tensiunea de fazŸ Zc = impedanÍa circuitului buclei de defect (vezi F3.3) Ia = reglajul protecÍiei la supracurent. În cazul instalaÍiilor cu neutru nedistribuit (3 conductoare) tensiunea utilizatŸ pentru calculul curentului de defect este tensiunea de linie (Ántre faze), exemplu: √3 Uo 0,8 u Ia (1) 2 Zc n Timpii maximi de deconectare Timpii de deconectare pentru sistemele IT depind de felul Án care sunt interconectate cele douŸ prize de pŸmÊnt, a instalaÍiei Ûi a sursei de alimentare. Pentru circuitele terminale care alimenteazŸ echipamente electrice cu un curent nominal care nu depŸÛeÛte 32 A Ûi avÊnd pŸrÍile conductoare accesibile conectate la o prizŸ de pŸmÊnt comunŸ cu cea a sursei de alimentare, timpii maximi de deconectare sunt daÍi Án Fig. F8. Pentru alte circuite interconectate avÊnd o prizŸ de pŸmÊnt comunŸ, timpul de deconectare este de 5 s. Aceasta se datoreazŸ faptului cŸ orice situaÍie de al doilea defect petrecutŸ Án acest grup de circuite reprezintŸ, Án fapt un curent de scurtcircuit similar sistemului TN. Pentru circuitele terminale care alimenteazŸ echipamente electrice cu un curent nominal care nu depŸÛeÛte 32 A Ûi avÊnd pŸrÍile conductoare accesibile conectate la prize de pŸmÊnt independente diferite de priza de pŸmÊnt a sursei de alimentare, timpii maximi de deconectare sunt daÍi Án Fig. F13. Pentru alte grupuri de circuite avÊnd prize de pŸmÊnt independente de cea a sursei de alimentare, timpul maxim de deconectare este 1 s. Aceasta se datoreazŸ faptului cŸ orice situaÍie de al doilea defect rezultat dintr-un defect de izolaÍie dintr-un grup Ûi un defect de izolaÍie din alt grup va genera un curent de defect care va fi limitat de diferitele prize de pŸmÊnt ca Ûi Án cazul sistemului TT.

F11

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

Fig. F18: Întreruptorul automat declanÛeazŸ Án situaÍia celui de al doilea defect atunci cÊnd pŸrÍile conductoare accesibile sunt conectate la un conductor de protecÍie comun.

F12

n ProtecÍia prin Ántreruptor automat În cazul aratat Án Fig. F18, pot fi stabilite reglajele protecÍiei instantanee sau temporizatŸ de scurtŸ duratŸ a declanÛatorului. Timpii de deconectare recomandaÍi mai sus pot fi respectaÍi cu uÛurinÍŸ. Exemplu: În cazul indicat Án Fig. F18, alegerea Ûi reglarea protecÍiei la scurtcircuit furnizate de Ántreruptorul automat Compact NS 160 este adecvatŸ pentru ÁndepŸrtarea unui scurcircuit bifazat (fazŸ-fazŸ) care ar avea loc la capetele circuitelor respective. De reÍinut: Într-un sistem IT, cele douŸ circuite implicate Án scurtcircuitul bifazat se presupune ca au aceeaÛi lungime, aceeaÛi secÍiune a conductorului, iar conductorul de PE are aceeaÛi secÍiune cu conductorul de fazŸ. În astfel de cazuri, dacŸ se utilizeazŸ “metoda convenÍionalŸ” (subcapitolul 6.2) impedanÍa buclei de defect va fi de douŸ ori mai mare decÊt cea calculatŸ pentru unul din circuite Án sistemul TN, aÛa cum se aratŸ Án capitolul F, subcapitolul 3.3. L Astfel, rezistenÍa buclei 1, FGHJ = 2RJH = 2ρ = Án mΩ, unde: a ρ = rezistivitatea electricŸ a cuprului (Ω/mm2) (a unui ÍŸrus din cupru, lung de 1m Ûi avÊnd secÍiunea de 1 mm2) L = lungimea, Án metri, a circuitului a = secÍiunea, Án mm2 FGHJ = 2 x 22,5 x 50/35 = 64,3 mΩ, iar rezistenÍa buclei B, C, D, E, F, G, H, J va fi 2 x 64,3 = 129 mΩ. Curentul de defect va fi deci: 0,8 x √3 x 230 x 103/129 = 2470 A. n ProtecÍia prin siguranÍe fuzibile Curentul Ia pentru care siguranÍa fuzibilŸ funcÍioneazŸ trebuie ales astfel ÁncÊt sŸ asigure Ántreruperea circuitului Án timpul specificat, folosind curbele de funcÍionare ale siguranÍelor fuzibile descrise mai sus Án Fig. F15. Curentul indicat trebuie sŸ fie semnificativ mai mic decÊt curentul de defect calculat pentru circuitul respectiv. n ProtecÍia prin Ántreruptoare cu dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCCB) În cazuri particulare, RCCB-urile sunt necesare. Astfel, protecÍia Ámpotriva contactelor accidentale indirecte poate fi realizatŸ utilizÊnd un RCCB, pentru fiecare circuit. Al doilea caz Se referŸ la cazul Án care pŸrÍile conductoare accesibile ale instalaÍiei sunt conectate la prize de pŸmÊnt individuale sau atunci cÊnd instalaÍia cuprinde grupuri de circuite conectate la prize de pŸmÊnt individuale (cÊte o prizŸ pentru fiecare grup). DacŸ pŸrÍile conductoare accesibile ale instalaÍiei sunt conectate la prize de pŸmÊnt individuale, atunci este posibil ca al doilea defect sŸ se producŸ Ántre circuite sau grupuri de circuite diferite. În acest caz este necesarŸ o protecÍie suplimentarŸ celei descrise mai sus pentru cazul 1 Ûi se referŸ la dispozitive de curent diferenÍial rezidual plasate ÁmpreunŸ cu Ántreruptoarele care protejeazŸ fiecare circuit sau grup de circuite. Motivul pentru aceastŸ cerinÍŸ este acela cŸ prizele de pŸmÊnt ale diferitelor grupuri sunt conectate prin intermediul pŸmÊntului astfel ÁncÊt scurtcircuitul bifazat va fi Án general limitat la trecerea prin prizele de pŸmÊnt de cŸtre rezistenÍa acestor prize Ûi

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

deci protecÍia cu ajutorul dispozitivelor de protecÍie la supracurenÍi nu este posibilŸ. De aceea sunt necesare dispozitive de curent diferenÍial rezidual sensibile, dar curentul nominal al acestora trebuie, evident, sŸ fie superior celui produs Án cazul

Capacitatea de punere la pŸmÊnt (µF) 1 5 30

Curentul la primul defect (A) 0,07 0,36 2,17

NotŸ: 1 µF reprezintŸ capacitatea faÍŸ de pŸmÊnt pentru un cablu cu patru conductoare avÊnd 1 km lungime. Tab. F19: CorespondenÍa dintre capacitatea de punere la pŸmÊnt Ûi curentul de scurgere la pŸmÊnt Án cazul primului defect.

primului defect (a se vedea Tab. F19). În cazul unui al doilea defect care se petrece Án interiorul unui grup de circuite avÊnd o prizŸ de pŸmÊnt comunŸ, protecÍia la supracurent funcÍioneazŸ, aÛa cum s-a descris mai sus, pentru primul caz. Nota 1: A se vedea capitolul G, subcapitolul 7.2, protecÍia conductorului neutru. Nota 2: În instalaÍiile trifazate cu 4 conductoare protecÍia Ámpotriva supracurenÍilor Án conductorul neutru este preferabil sŸ se realizeze, uneori, cu ajutorul unui

Fig. F20: Utilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual Án cazul Án care pŸrÍile conductoare accesibile sunt conectate individual sau Án grup la priza de pŸmÊnt, Án cazul sistemelor IT.

transformator de curent de tip tor, instalat pe conductorul de neutru (vezi Fig. F 20).

Tensiunile foarte joase de siguranÍŸ sunt folosite Án cazuri ce presupun riscuri crescute: bazine de Ánot, lŸmpi portabile sau alte echipamente portabile pentru uz exterior, etc.

3.5 MŸsuri de protecÍie Ámpotriva contactelor directe Ûi indirecte fŸrŸ deconectarea automatŸ a sursei de alimentare Utilizarea tensiunilor foarte joase de siguranÍŸ (TFJS) TFJS se utilizeazŸ Án situaÍiile Án care funcÍionarea echipamentelor electrice implicŸ riscuri serioase de accidente (bazine de Ánot, parcuri de distracÍii, etc.). AceastŸ mŸsurŸ depinde de puterea sursei de alimentare la tensiune foarte joasŸ de la ÁnfŸÛurarea secundarŸ a transformatoarelor de separaÍie, special proiectate Án conformitate cu standardele naÍionale sau internaÍionale (CEI 60742). Nivelul de Íinere la impuls al izolaÍiei dintre ÁnfŸÛurŸrile primarŸ Ûi secundarŸ este foarte mare Ûi/sau Ántre ÁnfŸÛurŸri este uneori incorporat un ecran metalic ÁmpŸmÊntat. Tensiunea Án secundar nu depŸÛeÛte niciodatŸ valoarea efectivŸ de 50 V. Pentru o protecÍie corespunzŸtoare Ámpotriva contactelor indirecte trebuie respectate Án exploatare trei condiÍii: n nici un conductor activ al circuitelor de TFJS nu trebuie conectat la priza de pŸmÊnt; n pŸrÍile conductoare accesibile ale unei surse de foarte joasŸ tensiune nu trebuie conectate la priza de pŸmÊnt, sau la alte pŸrÍi conductoare active interne sau exterioare; n toate pŸrÍile conductoare active ale circuitelor de TFJS Ûi ale altor circuite cu

F13

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

Aceste mŸsuri impun urmŸtoarele: n circuitele de TFJS trebuie de obicei protejate prin tuburi dedicate exclusiv acestora cu excepÍia cazului Án care au fost utilizate conductoare cu izolaÍia compatibilŸ cu cea mai mare tensiune a celorlalte circuite din traseu; n prizele aferente sistemelor de TFJS nu trebuie sŸ aibŸ prin construcÍie borne de protecÍie Ûi nu vor fi conectate la priza de pŸmÊnt. FiÛele Ûi prizele din TFJS trebuie sŸ fie de o formŸ specificŸ astfel ÁncÊt sŸ nu fie posibilŸ conectarea lor greÛitŸ la alte tensiuni. NotŸ: În condiÍii normale, cÊnd TFJS este mai micŸ decÊt 25 V, sistemul nu necesitŸ protecÍie Ámpotriva contactelor directe accidentale. CerinÍe speciale sunt indicate Án capitolul P, subcapitolul 3: “Zone speciale”.

Utilizarea tensiunilor foarte joase de protecÍie (TFJP) (vezi Fig. F21) AceastŸ metodŸ se utilizeazŸ Án general acolo unde se impun tensiuni foarte joase sau sunt preferate din motive de siguranÍŸ, altele decÊt Án zonele de risc crescut menÍionate anterior. Conceptul este asemenator cel al TFJS, dar circuitul secundar este conectat la pŸmÊnt Ántr-un punct. CEI 60364-4-41 defineÛte, Án mod precis, semnificaÍia TFJP. ProtecÍia Ámpotriva contactelor directe accidentale este Án general necesarŸ, cu excepÍia cazului Án care echipamentul se gŸseÛte Ántr-o zonŸ cu legŸturi echipotenÍiale, atunci cÊnd tensiunea nominalŸ efectivŸ, nu depŸÛeÛte 25 V, iar echipamentul este utilizat, Án mod normal Án zone uscate Án care nu sunt previzibile contacte directe pentru corpul omenesc. În toate celelalte cazuri, unde nu este prevazutŸ protecÍia Ámpotriva contactului direct, tensiunea efectivŸ maximŸ admisŸ este de 6 V.

F14

Fig. F21: SursŸ de alimentare de foarte joasŸ tensiune, de la un transformator de separaÍie.

Utilizarea tensiunilor foarte joase funcÍionale (TFJF) Acolo unde, din motive funcÍionale, o tensiune de 50 V sau mai micŸ este utilizatŸ, ÁnsŸ nu toate prevederile relative la TFJS sau TFJP sunt Ándeplinite, trebuie luate Án considerare mŸsuri adecvate prevŸzute Án CEI 60364-4-41 pentru a se asigurŸ protecÍia Ámpotriva atÊt a contactelor directe cÊt Ûi a celor indirecte accidentale, Án conformitate cu amplasarea Ûi cu destinaÍia acestor circuite. NotŸ: Astfel de condiÍii ar putea fi ÁntÊlnite, spre exemplu, atunci cÊnd circuitele includ echipamente (precum transformatoare, relee, Ántreruptoare cu comandŸ la distanÍŸ, contactoare) insuficient izolate Án raport cu circuitele cu tensiuni mai mari.

Se recomandŸ utilizarea separŸrii electrice a circuitelor pentru cabluri de lungimi relativ mici Ûi avÊnd nivele relativ ridicate ale rezistenÍei de izolaÍie. Este preferabil sŸ se utilizeze pentru cazuri individuale.

Fig. F22: Alimentare de siguranÍŸ printr-un transformator de separaÍie de clasŸ II de izolaÍie.

Separarea electricŸ a circuitelor (vezi Fig. F22) Principiul separŸrii electrice a circuitelor (Án general circuite monofazate) din motive de siguranÍŸ, se bazeazŸ pe urmŸtoarele considerente. Cele douŸ conductoare de la ÁnfŸÛurarea secundarŸ monofazatŸ a unui transformator de separaÍie sunt izolate faÍŸ de pŸmÊnt. DacŸ o persoanŸ vine Án contact direct cu unul dintre conductoare, un curent de valoare foarte micŸ va circula prin persoana respectivŸ, prin pŸmÊnt Ûi Ánapoi, la celŸlalt conductor, evident, prin capacitatea inerentŸ a acelui conductor Án raport cu pŸmÊntul. ÎntrucÊt capacitatea conductorului Án raport cu pŸmÊntul este foarte micŸ, curentul este Án general sub nivelul de percepÍie. Pe mŸsurŸ ce lungimea circuitului creÛte, curentul generat de contactul direct va creÛte progresiv pÊnŸ la o valoare la care devine un Ûoc electric periculos. Chiar dacŸ o lungime a circuitului micŸ exclude orice pericol din partea curentului capacitiv, o valoare scŸzutŸ a rezistenÍei de izolaÍie Án raport cu pŸmÊntul poate determina un pericol, ÁntrucÊt calea de curent porneÛte de la persoana care a produs contactul direct, prin pŸmÊnt Ûi apoi Ánapoi la celŸlalt conductor printr-o rezistenÍŸ de izolaÍie conductor-pŸmÊnt scazutŸ. Din aceste motive lungimile relativ scŸzute ale cablurilor bine izolate sunt esenÍiale Án cazul sistemelor separate. Transformatoarele sunt special proiectate pentru aceastŸ funcÍiune, cu un grad mŸrit al rezistenÍei de izolaÍie dintre ÁnfŸÛurarea primarŸ Ûi cea secundarŸ sau cu o protecÍie echivalentŸ precum cea a unui ecran metalic conectat la pŸmÊnt Ántre ÁnfŸÛurŸri. ConstrucÍia transformatorului este Án conformitate cu clasa II de izolaÍie standard.

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

AÛa cum s-a indicat mai Ánainte, utilizarea corectŸ a acestui principiu implicŸ urmŸtoarele: n nici un conductor sau parte conductoare accesibilŸ din circuitul secundar sŸ nu fie conectatŸ la priza de pŸmÊnt; n lungimea circuitelor din secundar trebuie sŸ fie limitatŸ pentru a evita valori mari ale capacitŸÍii(1); n trebuie realizatŸ o rezistenÍŸ mare de izolaÍie pentru cablaj Ûi receptoare. Aceste condiÍii limiteazŸ aplicarea acestei mŸsuri de siguranÍŸ, Án general, la un singur receptor. În cazul Án care mai multe receptoare sunt alimentate printr-un transformator de separaÍie este necesar sŸ se realizeze urmŸtoarele cerinÍe : n pŸrÍile conductoare accesibile ale tuturor receptoarelor sŸ fie conectate ÁmpreunŸ printr-un conductor de protecÍie izolat, dar care nu este conectat la priza de pŸmÊnt; n prizele trebuie sŸ fie prevŸzute cu contact de protecÍie. Rolul acestui contact de protecÍie este acela de a asigura interconectarea tuturor pŸrÍilor conductoare accessibile. În cazul unui al doilea defect protecÍia la supracurent trebuie sŸ ducŸ la deconectarea automatŸ a circuitului, Án aceleaÛi condiÍii ca cele impuse Án cazul sistemelor IT.

Simbol:

Echipamentele de clasŸ II Aceste aparate sunt cunoscute ca avÊnd “dublŸ izolaÍie”, ÁntrucÊt Án cazul echipamentelor de clasŸ II acestea sunt prevŸzute pe lÊngŸ izolaÍia de bazŸ Ûi cu o izolaÍie suplimentarŸ (vezi Fig. 23). Nici o parte conductoare a aparatelor de clasŸ II nu trebuie conectatŸ la un conductor de protecÍie: n cele mai multe dintre aparatele portabile sau semi-mobile, anumite corpuri de iluminat sau tipuri de transformatoare sunt proiectate pentru a avea dublŸ izolaÍie. Este important sŸ se aibŸ Án vedere anumite reguli speciale de exploatare Án cazul echipamentelor clasŸ II Ûi sŸ se verifice regulat dacŸ aceasta este menÍinutŸ (dacŸ izolaÍia exterioarŸ nu s-a deteriorat, etc.). Aparatele electronice, radiourile, televizoarele au nivele de siguranÍŸ echivalente clasei II, dar nu sunt considerate aparate de clasŸ II. n izolaÍia suplimentarŸ Ántr-o instalatie electricŸ: CEI 60364-4-41 (subcapit. 413-2) Ûi anumite standarde naÍionale precum NFC15-100 (FranÍa) descriu detaliat mŸsurile necesare pentru a se realiza o izolaÍie suplimentarŸ Án timpul lucrŸrilor de montaj aferente unei instalaÍii electrice.

Fig. F23: Principiul nivelului de izolaÍie de clasŸ II.

Un exemplu simplu este cel al introducerii unui cablu Ántr-un tub protector de PVC. Metodele sunt de asemenea descrise Ûi pentru cazul tablourilor de distribuÍie. n pentru tablourile de distribuÍie Ûi echipamente similare, CEI 60439-1 descrie un set de cerinÍe care realizeazŸ “izolaÍia totalŸ”‚ echivalentŸ cu clasa II. n multe standarde naÍionale reunesc anumite cabluri ca fiind echivalente clasei II de izolaÍie.

În principiu protecÍia prin amplasarea pŸrÍilor conductoare Án afara unor zone accesibile sau interpunerea de obstacole necesitŸ utilizarea unei pardoseli izolante Ûi, prin urmare nu este uÛor de realizat.

(1) CEI 364-4-41 recomandŸ ca produsul dintre tensiunea nominalŸ a circuitului Án volÍi Ûi lungimea Án metri a Ántregului sistem de cablaj sŸ nu depŸÛeascŸ 100000, Ûi ca lungimea totalŸ a sistemului de cablaj sŸ nu depŸÛeascŸ 500 m.

Amplasarea Án afara unor zone accesibile sau interpunerea de obstacole Prin aceste mijloace este foarte puÍin probabil sŸ se atingŸ simultan o parte conductoare activŸ Ûi o parte conductoare aflatŸ la potenÍialul pŸmÊntului (vezi Fig. 24). În practicŸ, aceastŸ mŸsurŸ poate fi aplicatŸ numai Án zonele uscate Ûi se implementeazŸ Án conformitate cu urmŸtoarele cerinÍe: n Pardoseala Ûi pereÍii camerei trebuie sŸ fie izolanÍi, de exemplu, rezistenÍa de izolaÍie faÍŸ de pŸmÊnt trebuie sŸ fie: o 50 kΩ (pentru instalaÍii cu tensiuni i 500 V), o 100 kΩ (500 V < tensiunea Án instalaÍie i1000 V). RezistenÍa de izolaÍie este mŸsuratŸ utilizÊnd un instrument tip “megohmetru” (generator acÍionat manual sau un model electronic alimentat la baterie) Ántre un electrod amplasat pe pardosealŸ sau pe perete Ûi pŸmÊnt (de exemplu cel mai apropiat conductor de protecÍie conectat la priza de pŸmÊnt). Presiunea de contact la nivelul electrodului trebuie sŸ fie, evident, aceeaÛi la toate testele. Fiecare furnizor de astfel de mijloace de mŸsurare furnizeazŸ electrozi adecvaÍi fiecŸrui produs, deci trebuie avut grijŸ ca electrozii utilizaÍi sŸ fie cei furnizaÍi ÁmpreunŸ cu instrumentul de mŸsurŸ.

F15

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

3 ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect

n Amplasarea echipamentelor Ûi obstacolelor trebuie fŸcutŸ astfel ÁncÊt sŸ nu fie posibil contactul simultan cu douŸ pŸrÍi conductoare accesibile ale instalaÍiei sau cu una conductoare accesibilŸ a instalaÍiei Ûi una conductoare accesibilŸ externŸ; n Nici un conductor de protecÍie accesibil nu trebuie amplasat Án spaÍiul respectiv; n Accesul Án spaÍiul respectiv trebuie astfel realizat ÁncÊt persoanele care intrŸ sŸ nu fie expuse riscurilor. De exemplu o persoanŸ care se gŸseÛte pe o pardosealŸ conductoare Án afara spaÍiului respectiv nu trebuie sŸ aibe acces (prin uÛŸ) la pŸrÍi active conductoare precum, spre exemplu, Ántreruptorul de iluminat montat Ántr-o cutie metalicŸ de tip industrial.

F16

Fig. F24: ProtecÍia prin amplasarea Án afara unor zone accesibile sau Ánterpunerea de obstacole.

Camerele echipotenÍiale izolate faÍŸ de pŸmÊnt sunt asociate cu instalaÍii particulare (laboratoare, etc.) Ûi genereazŸ anumite dificultŸÍi Án ceea ce priveÛte proiectarea Ûi execuÍia instalaÍiilor electrice.

Camere echipotenÍiale izolate faÍŸ de pŸmÊnt În acest caz, toate pŸrÍile active accesibile, inclusiv podeaua(1) sunt conectate prin intermediul unui conductor de secÍiune suficient de mare astfel ÁncÊt sŸ nu existe nici o diferenÍŸ semnificativŸ de potenÍial Ántre oricare douŸ puncte. Deteriorarea izolaÍiei dintre un conductor activ Ûi carcasa metalicŸ a unui aparat va duce Ántreaga construcÍie (cuÛcŸ) la un potenÍial egal cu cel dintre fazŸ Ûi pŸmÊnt, dar nici un curent electric de defect nu va circula. ÎnsŸ, Án aceste condiÍii, o persoanŸ care intrŸ Án ÁncŸpere va fi supusŸ riscului ÁntrucÊt va pŸÛi pe o podea aflatŸ sub tensiune. Prin urmare, vor trebui luate mŸsuri speciale de protecÍie a persoanelor (ex.: podea izolantŸ la intrŸri, etc.). De asemenea, vor trebui utilizate echipamente speciale pentru controlul izolaÍiei Án absenÍa unui curent de defect semnificativ.

Fig. F25: LegŸturi echipotenÍiale pentru toate pŸrÍile conductoare simultan accesibile. (1) PŸrÍile conductoare externe instalaÍiei care pŸtrund sau ies Án/din spatiul echipotenÍial (precum Íevile de apŸ, etc.) trebuie protejate Án materiale adecvate izolante Ûi excluse din reÍeaua de echipotenÍialitate Ántruct acestea sunt, probabil, legate la un conductor de protecÍie (legat la pŸmÊnt Án altŸ zonŸ a instalaÍiei).

4 ProtecÍia bunurilor Án cazul defectelor de izolaÍie

F - Protection against electric shock

Standardele considerŸ cŸ pagubele (Án special incendiile) produse bunurilor de cŸtre defectele de izolaÍie sunt importante. Prin urmare, Án zonele cu risc crescut de incendiu, trebuie utilizat un dispozitiv de protecÍie diferenÍial de 300 mA. Pentru alte cazuri, standardele se referŸ la tehnici precum “protecÍia Ámpotriva punerilor la pŸmÊnt” (GFP - Ground Fault Protection).

Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual sunt echipamente destinate efectiv asigurŸrii protecÍiei Ámpotriva riscului de incendiu datorat unor defecte de izolaÍie, deoarece acestea pot detecta scurgeri de curent cŸtre pŸmÊnt (ex.: 300 mA), care sunt destul de mici pentru a nu putea fi detectate de cŸtre alte protecÍii, dar suficient de mari pentru a produce incendii.

4.1 MŸsuri de protecÍie Ámpotriva riscului de incendiu cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual (RCD - Residual Current Devices) Dispozitivele de protecÍie de curent diferenÍial rezidual (RCD) sunt echipamente destinate efectiv asigurŸrii protecÍiei Ámpotriva riscului de incendiu datorat unor defecte de izolaÍie. Acest tip de curent de defect este de fapt prea mic pentru a fi detectat de alte protecÍii (la supracurenÍi). Pentru sistemele TT, IT, TN-S Án care scurgerile de curent cŸtre pŸmÊnt pot apŸrea, utilizarea unor dispozitivele de protecÍie Ámpotriva curentului rezidual cu sensibilitatea de 300 mA asigurŸ o bunŸ protecÍie Ámpotriva riscului de incendiu produs de un astfel de defect. Diferite investigaÍii au arŸtat faptul cŸ pierderile Án cazul producerii unor incendii Án clŸdiri industriale Ûi din sectorul terÍiar pot fi foarte mari. Analiza acestui fenomen a arŸtat faptul cŸ riscul de incendiu este legat de supraÁncŸlzirea datoratŸ unei coordonŸri necorespunzŸtoare dintre valoarea maximŸ admisŸ a curentului prin cablu (sau prin conductorul izolat) Ûi pragul protecÍiei la supracurent. SupraÁncŸlzirea se poate datora, de asemenea, modificŸrilor produse instalaÍiei iniÍiale (ex.: pozarea suplimentarŸ de cabluri pe acelaÛi suport). SupraÁncŸlzirea poate fi cauza producerii arcului electric Án mediile umede. Aceste arcuri se dezvoltŸ atunci cÊnd existŸ un defect de izolaÍie Ûi dacŸ impedanÍa buclei de defect este mai mare decÊt 0,6 Ω. Anumite teste aratŸ faptul cŸ un curent de defect de 300 mA poate induce un risc real de incendiu (vezi Fig. F26).

4.2 ProtecÍia Ámpotriva defectelor de punere la pŸmÊnt (GFP - Ground Fault Protection) Diferite tipuri de protecÍii Ámpotriva punerilor la pŸmÊnt (vezi Fig. F27 ) În funcÍie de tipul dispozitivului de mŸsurare a curentului de scurgere la pŸmÊnt, existŸ trei tipuri de protecÍii GFP: n “Residual Sensing” RS - senzori reziduali Curentul de defect de izolaÍie este calculat utilizÊnd suma vectorialŸ a curenÍilor din secundarele transformatoarelor de curent. Transformatorul de curent de pe conductorul neutru este deseori Án afara Ántreruptorului automat. n “Source Ground Return” SGR - mŸsura curentului de Ántoarcere prin pŸmÊnt cŸtre sursŸ Curentul de defect de izolaÍie este mŸsurat pe legŸtura dintre punctul neutru al transformatorului de joasŸ tensiune Ûi pŸmÊnt. Transformatorul de curent este Án afara Ántreruptorului automat. n “Zero Sequence” ZS - mŸsura curentului de secvenÍŸ homopolarŸ Defectul de izolaÍie este mŸsurat direct cu ajutorul unui transformator de curent toroidal, care face suma curenÍilor din conductoarele active. Acest tip de protecÍie Ámpotriva punerilor la pŸmÊnt este utilizat numai la valori mici ale curenÍilor de defect.

Anumite teste au arŸtat faptul cŸ o scurgere foarte micŸ de curent (cÊÍiva mA) se poate dezvolta Ûi, de la 300 mA poate induce un incendiu Án medii umede Ûi Án prezenÍa prafului. Fig. F26: Originea incendiilor Án clŸdiri.

Sistem RS

Sistem SGR

Fig. F27: Diferite tipuri de protecÍie Ámpotriva punerilor la pŸmÊnt.

Sistem ZS

F17

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

4 ProtecÍia bunurilor Án cazul defectelor de izolaÍie

Utilizarea Án instalaÍie a dispozitivelor GFP - Groung Fault Protection Tipul/nivelul instalaÍiei Source Ground Return (SGR) Residual Sensing (RS)

DistribuÍia principalŸ o

DistribuÍie secundarŸ

ObservaÍii Utilizat

o

n

Utilizat des

Zero Sequence (ZS)

o

n

Utilizat rar

o Posibil. n Recomandat sau impus.

F18

5 Implementarea sistemului TT

5.1 MŸsuri de protecÍie ProtecÍia Ámpotriva contactului indirect Cazul general ProtecÍia Ámpotriva contactelor indirecte este asiguratŸ prin utilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual - RCD, ale cŸror praguri de sensibilitate IΔn Ándeplinesc 50 V (1) condiÍia IΔn i RA Alegerea pragului de sensibilitate a dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual se face Án funcÍie de rezistenta RA a prizei de pŸmÊnt a instalaÍiei Ûi este datŸ Án Tab. F28. Cazul circuitelor de distribuÍie (vezi Fig. F29)

IΔn 3A 1A 500 mA 300 mA 30 mA

RezistenÍa maximŸ a prizei de pŸmÊnt (50 V) (25 V) 16 Ω 8Ω 50 Ω 25 Ω 100 Ω 50 Ω 166 Ω 83 Ω 1666 Ω 833 Ω

Tab. F28: Valorile limitŸ superioare pentru rezistenÍele prizei de pŸmÊnt, care nu trebuie depŸÛite, pentru nivele date ale sensibilitŸÍii dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual, la tensiuni UL de 50 V Ûi 25 V.

Fig. F29: Circuite de distribuÍie.

Standardul CEI 60364-4-41 Ûi anumite standarde naÍionale admit un timp maxim de declanÛare de 1 sec. Án cazul circuitelor de distribuÍie (spre deosebire de circuitele de distribuÍie finalŸ). Aceasta permite obÍinerea unui anumit grad de selectivitate: n la nivelul A: temporizare la declanÛare a dispozitivului de curent diferenÍial rezidual, ex.: tipul “S”; n la nivelul B: declanÛare instantanee a dispozitivului de curent diferenÍial rezidual. Cazul Án care pŸrÍile active accesibile ale aparatelor sau grupurilor de aparate sunt conectate la prize de pŸmÊnt independente (vezi Fig. F30) ProtecÍia Ámpotriva contactelor indirecte este realizatŸ cu ajutorul dispozitivului de curent diferenÍial rezidual amplasat la nivelul Ántreruptorului care protejeazŸ fiecare aparat sau grup de aparate conectate la prize de pŸmÊnt separate. Sensibilitatea fiecŸrui astfel de dispozitiv trebuie sŸ fie compatibilŸ cu rezistenÍa de dispersie a prizei de pŸmÊnt la care este conectat aparatul respectiv.

Dispozitive de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate (vezi Fig. F31) Fig. F30: Prize de pÊmÊnt separate.

Fig. F31: Circuite care alimenteazŸ prize.

(1) La organizŸri de Ûantier, clŸdiri din mediul agricol, etc., se utilizeazŸ tensiunea limitŸ de 25 V.

Standardul CEI 60364-4-41 recomandŸ utilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate (i 30 mA) pentru protecÍia circuitelor de prize avÊnd un curent nominal i 20 A, Án toate cazurile. Utilizarea unor astfel de RCD este recomandatŸ de asemenea, Án urmŸtoarele situaÍii: n circuite de prizŸ amplasate Án zonele umede, pentru orice valoare a curentului nominal; n circuite de prizŸ amplasate temporar Án anumite zone; n circuite care alimenteazŸ incinte pentru spŸlŸtorii sau bazine de Ánot; n circuite care alimenteazŸ organizŸri de Ûantier, rulote, bŸrci de agrement, tÊrguri mobile. A se vedea 2.2 Ûi capitolul P, secÍiunea 3.

F19

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

5 Implementarea sistemului TT

Cazul zonelor cu risc crescut de incendiu (vezi Fig. 32) ProtecÍia cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual (RCD) la nivelul fiecŸrui Ántreruptor este absolut necesarŸ Án zonele cu risc Ûi chiar obligatorie Án anumite ÍŸri. Sensibilitatea lor trebuie sa fie i 500 mA, dar pentru protecÍia Ámpotriva riscului de incendiu este recomandatŸ o sensibilitate de 300 mA.

Fig. F32: Zonele cu risc de incendiu.

F20

ProtecÍia Án cazul Án care pŸrÍile conductoare accesibile nu sunt conectate la priza de pŸmÊnt (vezi Fig. 33) (În cazuri de instalaÍii existente amplasate Án zone uscate Ûi Án care nu este posibilŸ realizarea unei prize de pŸmÊnt sau dacŸ conductorul de protecÍie s-a deteriorat). Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate (i 30 mA) asigurŸ pe de o parte protecÍia Ámpotriva contactelor indirecte accidentale dar, de asemenea, reprezintŸ Ûi o mŸsurŸ suplimentarŸ de protecÍie Ámpotriva pericolului de producere a contactelor directe.

Fig. F33: PŸrÍi conductoare accesibile neconectate la priza de pŸmÊnt (A).

5.2 Tipuri de dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCD) Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual sunt, Án mod uzual, Áncorporate sau asociate urmŸtoarelor: n Ántreruptoarelor automate Án carcasŸ turnatŸ de tip industrial (MCCB) Án conformitate cu CEI 60947-2 Ûi anexelor B Ûi M; n Ántreruptoarelor automate miniaturŸ de tip industrial (MCB) Án conformitate cu CEI 60947-2 Ûi anexelor B Ûi M; n Ántreruptoarelor automate miniaturŸ pentru uz casnic sau similar (MCB) Án conformitate cu CEI 60898, CEI 61008, CEI 61009; n separatoarelor de sarcinŸ Án conformitate cu standardele naÍionale; n releelor cu transformatoare de curent toroidale separate (de tip inel), Án conformitate cu CEI 60947-2, Anexa M.

5 Implementarea sistemului TT

Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual (RCD) sunt obligatoriu de utilizat Án cazul instalaÍiilor proiectate Án sistemul TT, acolo unde capacitatea lor de a obÍine selectivitate cu alte dispozitive de curent diferenÍial rezidual permit declanÛŸri temporizate, asigurÊndu-se astfel, un nivel ridicat de continuitate Án serviciu.

Întreruptoarele automate de tip industrial cu module de curent diferenÍial rezidual integrate sunt Án conformitate cu standardul CEI 60947-2 Ûi cu anexa B.

Întreruptoare automate de tip industrial cu dispozitive de curent diferenÍial rezidual integrate sau ataÛabile (vezi Fig. 34)

Întreruptoarele automate de tip industrial Vigi Compact.

Întreruptoarele automate de tip industrial tip Multi 9, cu modul de curent diferenÍial rezidual, Vigi, ataÛat.

Fig. F34: Întreruptoare de tip industrial cu module de protecÍie Ámpotriva curentului rezidual.

Întreruptoarele automate cu montaj pe sina DIN (ex. Compact sau Multi 9) pot fi asociate cu dispozitive de curent diferenÍial rezidual (ex. Blocuri Vigi). Ansamblul asigurŸ, astfel, funcÍii complete de protecÍie (separare, protecÍie Ámpotriva curenÍilor de scurtcircuit, suprasarcinŸ Ûi curenÍi de defect la pŸmÊnt).

MiniÁntreruptoarele automate pentru uz casnic sau similar cu module de protecÍie Ámpotriva curentului rezidual integrate sunt Án conformitate cu CEI 60898, CEI 61008 Ûi CEI 61009.

MiniÁntreruptoare cu RCD pentru utilizŸri casnice (vezi Fig. F35)

Întreruptorul automat de protecÍie de la intrarea unui circuit poate avea dispozitiv de curent diferenÍial rezidual integrat cu caracteristici de temporizare (tip S).

Sistemul monobloc, Ántreruptor automat cu bloc Vigi integrat pentru protecÍia circuitelor de prizŸ pentru aplicaÍiile din sectorul casnic Ûi terÍiar.

Fig. F35: Întreruptoare automate cu dispozitive de curent diferenÍial rezidual pentru aplicaÍiile din sectorul casnic.

F21

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

Separatoarele de sarcinŸ cu dispozitive de curent diferenÍial rezidual sunt Án conformitate cu standarde naÍionale particulare. Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual cu transformatoare de curent toroidale separate sunt Án conformitate cu CEI 60947-2 anexa M.

F22

5 Implementarea sistemului TT

Întreruptoare automate cu dispozitive de curent diferenÍial rezidual realizate cu ajutorul transformatoarelor de curent toroidale separate (vezi Fig. F37) Dispozitivul de curent diferenÍial rezidual realizat cu ajutorul transformatoarelor de curent toroidale separate poate fi asociat cu Ántreruptoare sau cu contactoare.

Fig. F37: Dispozitiv de curent diferenÍial rezidual (RCD) realizat cu ajutorul transformatoarelor de curent toroidale separate.

5.3 Coordonarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual Coordonarea RCD-urilor din punctul de vedere al selectivitŸÍii declanÛŸrilor se realizeazŸ fie prin temporizŸrile declanÛŸrilor, fie prin divizarea circuitelor care sunt protejate individual sau Án grup, sau prin combinarea celor douŸ metode. Astfel, selectivitatea evitŸ declanÛarea oricŸrui dispozitiv de curent diferenÍial rezidual, altul decÊt cel aflat imediat Án amonte de locul producerii defectului: n cu dispozitivele disponibile Án mod curent, este posibil sŸ se realizeze selectivitatea pÊnŸ la trei sau patru nivele de distribuÍie: o la nivelul tabloului general de distribuÍie, o la nivelul tabloului intermediar de distribuÍie, o la nivelul tablourile secundare, o la nivelul prizelor, pentru protecÍia fiecŸrui aparat; n Án general, la tablourile de distribuÍie (Ûi la cele secundare, dacŸ existŸ) Ûi la nivelul protecÍiei individuale a fiecŸrui aparat, dispozitivele pentru deconectarea automatŸ Án cazul contactului indirect accidental sunt instalate ÁmpreunŸ cu protecÍia suplimentarŸ Ámpotriva contactelor directe accidentale.

Selectivitatea Ántre RCD-uri RecomandŸrile generale referitoare la modul Án care se poate obÍine selectivitatea Ántre douŸ dispozitive de de curent diferenÍial rezidual sunt urmŸtoarele: n raportul dintre pragurile nominale de declanÛare ale dispozitivelor din amonte Ûi aval > 2; n temporizarea declanÛŸrii RCD-ului din amonte. Selectivitatea se obÍine prin utilizarea cÊtorva valori standardizate de sensibilitate: 30 mA, 100 mA, 300 mA Ûi 1 A Ûi a unor temporizŸri ale declanÛŸrii aÛa cum se aratŸ Án Fig. F38.

5 Implementarea sistemului TT

RCD-uri selective pentru domeniul casnic s Ûi industrial (reglaje I Ûi II) RCD de 30 mA pentru domeniul general Ûi industrial (reglaj 0)

F23

Fig. F38: Selectivitatea totalŸ pentru douŸ nivele.

Selectivitatea Ántre douŸ nivele (vezi Fig. F39) ProtecÍia n Nivelul A: RCD temporizat reglat la I (pentru dispozitivele industriale) sau tipul S (pentru domeniul casnic) pentru protecÍie Ámpotriva contactelor indirecte; n Nivelul B: RCD instantaneu, de mare sensibilitate pe circuite alimentÊnd prize sau aparate de mare risc (maÛini de spŸlat, etc. A se vedea, de asemenea, capitolul P, subcapitolul 3).

Fig. F39: Selectivitatea totalŸ pentru douŸ nivele.

Releu cu transformator de curent toroidal 3 A temporizat 500 ms Întreruptor cu dispozitiv de curent diferenÍial rezidual 1 A temporizat 250 ms Întreruptor cu dispozitiv de curent diferenÍial rezidual 300 mA temporizat 50 ms sau tip S Întreruptor cu dispozitiv de curent diferenÍial rezidual 30 mA

Fig. F40: Selectivitatea totalŸ pe 3 sau 4 nivele.

SoluÍiile Schneider Electric n Nivelul A: Ántreruptoare Compact sau Multi 9 cu dispozitivele de curent diferenÍial rezidual respective (Vigi NS160 sau Vigi NC100) cu reglaj tip I sau S; n Nivelul B: Ántreruptoare cu module RCD integrate (DPN Vigi) sau ataÛabile (ex. Vigi C60). NotŸ: Reglajul dispozitivului de curent diferenÍial rezidual din amonte trebuie sŸ fie Án conformitate cu regulile de selectivitate Ûi sŸ ÍinŸ cont de toÍi curenÍii reziduali din aval.

Selectivitatea la 3 sau 4 nivele (vezi Fig. F40) ProtecÍia n Nivelul A: RCD temporizat (reglaj III); n Nivelul B: RCD temporizat (reglaj II); n Nivelul C: RCD temporizat (reglaj I) sau tip S; n Nivelul D: RCD instantaneu.

SoluÍiile Schneider Electric n Nivelul A: Ántreruptor asociat cu un dispozitiv de curent diferenÍial rezidual cu transformator toroidal (Vigirex RH54A); n Nivelul B: Vigicompact sau Vigirex; n Nivelul C: Vigirex, Vigicompact sau Vigi C60; n Nivelul D: o Vigicompact, sau o Vigirex, sau o Multi 9 cu RCD integrat sau cu modul ataÛat: DPN Vigi sau Vigi C60. NotŸ: Reglajul dispozitivului de curent diferenÍial rezidual din amonte trebuie sŸ fie Án conformitate cu regulile de selectivitate Ûi sŸ ÍinŸ cont de toÍi curenÍii reziduali din aval.

5 Implementarea sistemului TT

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

Selectivitatea protecÍiei pe trei nivele (vezi Fig. F41)

Masterpact debroÛabil MT/JT MV/LV

Vigirex Reglaj II

NS100 MA

F24

Vigicompact Vigicompact NS100 NS100 Reglaj Setting11 300 300mA mA NC100L MA instantaneu 300 mA

NC100 dif. 300 mA S

Curent de defect la pŸmÊnt al filtrului: 20 mA

Tablou electric terminal

XC40 dif. 30 mA

Fig. F41: InstalaÍie tipicŸ pe 3 nivele: protecÍia circuitelor de distribuÍie Án sistemul TT. Motorul este protejat printr-o protecÍie specificŸ.

6 Implementarea sistemului TN

6.1 CondiÍii preliminare La faza de proiectare trebuie luate Án calcul lungimile maxime ale cablurilor Án aval de Ántreruptoare sau fuzibile, Án timp ce, Án practicŸ, la execuÍia instalaÍiilor electrice trebuie respectate, Án mod riguros, anumite reguli. Anumite condiÍii trebuie respectate, aÛa cum se indicŸ mai jos Ûi sunt ilustrate Án Fig. F42. 1. Conductorul de protecÍie PE trebuie conectat la priza de pŸmÊnt cŸt de bine posibil. 2. Conductorul de protecÍie PE nu trebuie sŸ treacŸ prin conducte fero-magnetice, tubulaturi, etc. sau sŸ fie pozat pe suprafeÍe de oÍel, ÁntrucÊt anumite efecte inductive Ûi/sau de vecinŸtate pot conduce la o creÛtere a impedanÍei efective a acestuia. 3. În cazul conductorului PEN (conductorul de nul de lucru este utilizat de asemenea, Ûi Án calitate de nul de protecÍie), conexiunea trebuie fŸcutŸ direct la borna de ÁmpŸmÊntare a aparatului (vezi Fig. F42) Ánainte de a fi conectat Ûi la borna de neutru a acestuia. 4. Pentru conductoarele de cupru i 6mm2 Ûi de aluminiu i 10mm2 sau acolo unde cablul este mobil, nulurile de lucru Ûi de protecÍie trebuie separate (ex.: Án acest caz trebuie adoptat sistemul TN-S). 5. Defectele de punere la pŸmÊnt trebuie eliminate de cŸtre dispozitivele de protecÍie la supracurenÍi, de exemplu: Ántreruptoare sau fuzibile. Lista anterioarŸ indicŸ condiÍiile care trebuie respectate Án implementarea schemei TN pentru protecÍia Ámpotriva contactelor indirecte.

F25

Note: n Schema TN impune ca neutrul transformatorului MT/JT, pŸrÍile accesibile conductoare interioare Ûi exterioare ale postului de transformare Ûi ale instalaÍiei sŸ fie conectate la o prizŸ de pŸmÊnt comunŸ; n Pentru un post de transformare la care contorizarea se face pe joasŸ tensiune, se impune utilizarea unui mijloc de separaÍie vizibilŸ la Ánceputul zonei de joasŸ tensiune; n Conductorul PEN nu poate fi Ántrerupt Án nici o situaÍie. Echipamentele de comandŸ Ûi protecÍie posibil de utilizat Án sistemele TN sunt: o tripolare atunci cÊnd circuitele prezintŸ conductor PEN, o tetrapolar (tripolar + neutru), atunci cÊnd circuitul are nulul de lucru separat de cel de protecÍie. Fig. F42: Implementarea sistemului TN de tratare a neutrului.

6.2 ProtecÍia Ámpotriva contactelor indirecte Trei metode de calcul sunt utilizate Án mod uzual: n metoda impedanÍelor, bazatŸ pe suma trigonometricŸ a sistemului de rezistenÍe Ûi reactanÍe inductive; n metoda de compunere; n metoda convenÍionalŸ bazatŸ pe o valoare prezumatŸ a cŸderii de tensiune Ûi pe utilizarea de tabele.

Metode de determinare a curenÍilor de scurtcircuit În sistemele TN, un scurtcircuit la pŸmÊnt determinŸ, de obicei, un curent suficient de mare pentru ca dispozitivul de protecÍie la supracurenÍi sŸ declanÛeze. ImpedanÍele sursei Ûi ale reÍelei din amonte sunt mult mai mici decÊt cele ale circuitelor din instalaÍie, astfel ÁncÊt orice limitare a curentului de punere la pŸmÊnt va fi determinatŸ de conductoarele din instalaÍie (conductoarele lungi Ûi flexibile mŸresc Án mare proporÍie impedanÍa buclei de defect, ceea ce determinŸ o reducere a curentului de scurtcircuit). Cele mai recente recomandŸri ale CEI pentru protecÍia Ámpotriva contactelor indirecte Án sistemele TN se referŸ la timpii maximi de declanÛare admiÛi Án raport cu tensiunea nominalŸ a sistemului (vezi Fig. F12, subcapitolul 3.3).

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

6 Implementarea sistemului TN

Justificarea acestor recomandŸri este aceea cŸ, Án sistemele TN, curentul de defect care trebuie sŸ circule pentru a ridica potenÍialul pŸrÍilor conductoare accesibile la 50 V sau mai mult, este atÊt de mare ÁncÊt poate avea loc una din urmŸtoarele douŸ posibilitŸÍi: n sau calea de defect se topeÛte singurŸ, practic instantaneu; n sau conductorul “se sudeazŸ” creÊnd un defect net, conducÊnd astfel la o valoare a curentului de defect care sŸ determine declanÛarea dispozitivelor de protecÍie la supracurenÍi. Pentru a se asigura o funcÍionare optimŸ a dispozitivelor de protecÍie la supracurenÍi Án ultimul caz, valoarea prezumatŸ a curentului de scurtcircuit cu punere la pŸmÊnt trebuie calculatŸ cu o precizie rezonabilŸ ÁncŸ din faza de proiectare. O analizŸ riguroasŸ necesitŸ utilizarea tehnicilor de descompunere Án componente simetrice, pe rÊnd, pentru fiecare circuit. Principiul este simplu dar cantitatea de calcule este greu de justificat, Án special pentru impedanÍele homopolare care sunt extrem de greu de determinat cu o precizie acceptabilŸ, Án instalaÍiile de joasŸ tensiune. Sunt preferate, prin urmare, alte metode, mai simple, de precizie acceptabilŸ. Cele trei metode practice sunt: n Metoda impedanÍelor, bazatŸ pe suma tuturor impedanÍelor buclei de defect (numai de secvenÍa directŸ), pentru fiecare circuit. n Metoda de compunere care este o estimare a curentului de scurtcircuit la capŸtul circuitului dinspre sarcinŸ bazatŸ pe cunoaÛterea valorii curentului de scurtcircuit la capŸtul circuitului spre sarcinŸ. n Metoda convenÍionalŸ de calcul a valorii minime a curentului de punere la pŸmÊnt prin utilizarea tabelelor de valori pentru obÍinerea rapidŸ de rezultate. Aceste metode pot fi utilizate Án cazul Án care cablurile care alcŸtuiesc bucla de defect sunt alŸturate Ûi nu sunt separate prin materiale fero-magnetice.

F26

Metoda impedanÍelor Pentru realizarea calculelor, metodele moderne agreazŸ utilizarea programelor speciale de calcul acceptate de autoritŸÍile naÍionale Án domeniu Ûi bazate pe metoda impedanÍelor, aÛa cum este ECODIAL 3. AutoritŸÍile naÍionale, publicŸ, de asemenea, ghiduri care includ valori tipice, lungimi de conductoare, etc.

AceastŸ metodŸ are la bazŸ Ánsumarea impedanÍelor de secvenÍŸ directŸ ale fiecŸrei componente a buclei de defect (cabluri, conductor de protecÍie, transformator, etc.) unde este calculat curentul de scurtcircuit de punere la pŸmÊnt cu ajutorul formulei: I=

U (Σ

R)2

+ (ΣX)2

unde: (ΣR)2 = (suma rezistenÍelor buclei de defect )2 Án faza de proiectare (ΣX) 2 = (suma reactanÍelor inductive ale buclei de defect )2 U = tensiunea nominalŸ fazŸ-nul a sistemului. Aplicarea acestei metode nu este totdeauna uÛoarŸ, deoarece presupune cunoaÛterea tuturor parametrilor Ûi caracteristicilor elementelor buclei de defect. În multe cazuri, ghidurile naÍionale pot furniza valori tipice Án scopul estimŸrii unei valori aproximative.

Metoda de compunere AceastŸ metodŸ permite calcularea curentului de scurtcircuit la capŸtul circuitului pornind de la valoarea cunoscutŸ a curentului de scurtcircuit la capŸtul dinspre sursŸ, cu ajutorul formulei aproximative: I = Isc U U+Zs.Isc unde Isc = valoarea curentului de scurtcircuit din amonte I = valoarea curentului de scurtcircuit din aval U = tensiunea de fazŸ a sistemului Zs = impedanÍa circuitului. NotŸ: AceastŸ metodŸ utilizeazŸ suma aritmeticŸ(1) a impedanÍelor individuale, spre deosebire de cazul “metodei impedanÍelor”.

Metoda convenÍionalŸ

AceastŸ metodŸ se considerŸ a fi suficient de precisŸ pentru a stabili valorile maxime pentru lungimile cablurilor.

(1) În acest fel, valoarea calculatŸ a curentului de scurtcircuit va fi mai micŸ decÊt cea realŸ. DacŸ reglajul la supracurent al dispozitivului de protecÍie se bazeazŸ pe aceastŸ valoare, atunci funcÍionarea releului de protecÍie sau a fuzibilului este asiguratŸ.

Principiu metodei Principiul de bazŸ Án calculul curentului de scurcircuit este presupunerea cŸ valoarea tensiunii la capŸtul din amonte al circuitului respectiv (de exemplu: acolo unde este amplasat dispozitivul de protecÍie) rŸmÊne cca. 80% din valoarea nominalŸ a tensiunii de fazŸ. AceastŸ valoare de 80% din valoarea nominalŸ a tensiunii de fazŸ ÁmpreunŸ cu impedanÍa circuitului este utilizatŸ pentru calculul curentului de scurtcircuit.

6 Implementarea sistemului TN

Acest coeficient Íine cont de toate cŸderile de tensiune din amonte pÊnŸ la punctul considerat. În cazul cablurilor de joasŸ tensiune, cÊnd toate conductoarele sistemului trifazat - 4 conductoare sunt Ánvecinate (ceea ce reprezintŸ cazul normal), reactanÍa inductivŸ internŸ Ûi Ántre conductoare este neglijabilŸ Án comparaÍie cu rezistenÍa cablului. AceastŸ aproximare este consideratŸ corectŸ pentru cabluri pÊnŸ la 120 mm2. Peste aceastŸ secÍiune, rezistenÍa creÛte Án felul urmŸtor: SecÍiunea cablului (mm2) S = 150 mm2 S = 185 mm2 S = 240 mm2

Lungimea maximŸ a oricŸrui circuit Án instalaÍiile avÊnd sistemul TN este: 0,8 Uo Sph ρ(1+m)Ia

Valoarea rezistenÍei R + 15% R + 20% R + 25%

Lungimea maximŸ a unui circuit Án sistemul TN este datŸ de formula: Lmax = 0,8 Uo Sph ρ(1+m)Ia unde: Lmax = lungimea maximŸ, Án metri Uo = tensiunea de fazŸ, Án volÍi = 230 V pentru sistemul 230/400 V ρ = rezistivitatea Án condiÍii normale de temperaturŸ in funcÍionare, Án Ω x mm2/m (= 22,5 x 10-3 pentru cupru; = 36 x 10-3 pentru aluminiu) Ia = reglajul protecÍiei pentru declanÛarea instantanee a Ántreruptorului sau curentul care asigurŸ funcÍionarea fuzibilului respectiv, Án timpul specificat. m = Sph SPE Sph = secÍiunea conductorului de fazŸ a circuitului considerat, Án mm2 SPE = secÍiunea conductorului de protecÍie a circuitului considerat, Án mm2. (vezi Fig. F43).

UrmŸtoarele tabele dau lungimile maxime care trebuie respectate pentru ca persoanele sŸ fie protejate Ámpotriva riscului de contact indirect, de cŸtre dispozitivele de protecÍie.

Tabele Tabelele urmŸtoare ce sunt aplicabile Án cazul sistemelor TN, au fost construite pe baza “metodei convenÍionale” descrise mai sus. Tabelele stabilesc lungimile maxime ale circuitelor, dincolo de care rezistenÍa conductoarelor limiteazŸ valoarea curentului de scurtcircuit pÊnŸ la un nivel inferior celui care determinŸ declanÛarea Ántreruptorului (sau funcÍionarea fuzibilului) care protejeazŸ circuitul, suficient de rapid pentru a se asigura protecÍia Ámpotriva contactului indirect. Factorul de corecÍie m Tabelul F44 indicŸ factorul de corecÍie care trebuie aplicat valorilor date Án Tabelele de la F45 pÊnŸ la F48, Án funcÍie de raportul Sph/SPE, de tipul de circuit Ûi de materialul conductorului. Tabelele iau Án considerare: n tipul de protecÍie: Ántreruptor sau fuzibil; n reglajul protecÍiei; n secÍiunile conductoarelor de fazŸ Ûi de protecÍie; n sistemul de tratare al neutrului (vezi Fig. F49 de la pag. F29); n curba de declanÛare a Ántreruptorului (ex.: B,C sau D ). Tabelele pot fi utilizate pentru sistemele 230/400 V. Tabele echivalente pentru protecÍie cu ajutorul Compact NS Ûi Multi 9 (Merlin Gerin) sunt incluse Án cataloagele de produs.

Circuit 3P + N sau P + N

Fig. F43: Calculul Lmax Án sistemul TN utilizÊnd metoda convenÍionalŸ.

(1) Pentru definiÍiile tipurilor B, C Ûi D de Ántreruptoare se va consulta capitolul H, subcapitolul 4.2.

Material conductor Cupru Aluminiu

m = Sph/SPE (sau PEN) m=1 m=2 m=3 1 0,67 0,50 0,62 0,42 0,31

Tab. F44: Factor de corecÍie de aplicat lungimilor date Án tabelele de la F45 la F48 Án sistemul TN.

m=4 0,40 0,25

F27

6 Implementarea sistemului TN

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

Circuite protejate prin Ántreruptoare automate de uz general (Tab. F45)

SecÍiunea nominalŸ a conductoarelor mm2 50 63 1,5 100 79 2,5 167 133 4 267 212 6 400 317 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Reglajul de declanÛare instantanee sau temporizatŸ de scurtŸ duratŸ Im (A)

80 63 104 167 250 417

100 50 83 133 200 333

125 40 67 107 160 267 427

160 31 52 83 125 208 333

200 25 42 67 100 167 267 417

250 20 33 53 80 133 213 333 467

320 16 26 42 63 104 167 260 365 495

400 13 21 33 50 83 133 208 292 396

500 10 17 27 40 67 107 167 233 317

560 9 15 24 36 60 95 149 208 283 417

630 8 13 21 32 53 85 132 185 251 370

700 7 12 19 29 48 76 119 167 226 333 452

800 6 10 17 25 42 67 104 146 198 292 396

875 6 10 15 23 38 61 95 133 181 267 362 457

1000 5 8 13 20 33 53 83 117 158 233 317 400 435

1120 4 7 12 18 30 48 74 104 141 208 283 357 388 459

1250 4 7 11 16 27 43 67 93 127 187 263 320 348 411

1600 2000 2500 3200 4000 5000 6300 8000 10000 12500 5 8 13 21 33 52 73 99 146 198 250 272 321 400

4 7 10 17 27 42 58 79 117 158 200 217 257 320

5 8 13 21 33 47 63 93 127 160 174 206 256

4 6 10 17 26 36 49 73 99 125 136 161 200

5 8 13 21 29 40 58 79 100 109 128 160

4 7 11 17 23 32 47 63 80 87 103 128

5 8 13 19 25 37 50 63 69 82 102

4 7 10 15 20 29 40 50 54 64 80

5 8 12 16 23 32 40 43 51 64

F28 Tab. F45: Lungimi maxime de circuite (Án metri) pentru diferite secÍiuni de conductoare de cupru Ûi reglaje de declanÛare instantanee pentru Ántreruptoare de uz general Án sistemul TN, 230/400 V cu m = 1.

Circuite protejate prin Compact NS(1) sau Multi 9(1) pentru uz industrial sau casnic (Tab.46 pÊnŸ la Tab.48)

Sph mm2 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50

Curent nominal (A) 1 2 3 1200 600 400 1000 666 1066

4 300 500 800 1200

6 200 333 533 800

10 120 200 320 480 800

16 75 125 200 300 500 800

20 60 100 160 240 400 640

25 48 80 128 192 320 512 800

32 37 62 100 150 250 400 625 875

40 30 50 80 120 200 320 500 700

50 24 40 64 96 160 256 400 560 760

63 19 32 51 76 127 203 317 444 603

80 15 25 40 60 100 160 250 350 475

100 12 20 32 48 80 128 200 280 380

125 10 16 26 38 64 102 160 224 304

Tab. F46: Lungimi maxime de circuite (Án metri) pentru diferite secÍiuni de conductoare de cupru Ûi curenÍi nominali pentru Ántreruptoare automate curbŸ B(2) Án sistemul TN monofazat 230/240 V sau trifazat cu m = 1.

Sph mm2 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50

Curent nominal (A) 1 2 3 600 300 200 500 333 533

4 150 250 400 600

6 100 167 267 400 667

10 60 100 160 240 400 640

16 37 62 100 150 250 400 625 875

20 30 50 80 120 200 320 500 700

25 24 40 64 96 160 256 400 560 760

32 18 31 50 75 125 200 312 437 594

40 15 25 40 60 100 160 250 350 475

50 12 20 32 48 80 128 200 280 380

63 9 16 25 38 63 101 159 222 301

80 7 12 20 30 50 80 125 175 237

100 6 10 16 24 40 64 100 140 190

125 5 8 13 19 32 51 80 112 152

Tab. F47: Lungimi maxime de circuite (Án metri) pentru diferite secÍiuni de conductoare de cupru Ûi curenÍi nominali pentru Ántreruptoare automate curbŸ C(2) Án sistemul TN monofazat 230/240 V sau trifazat cu m = 1.

(1) Produse marca Merlin Gerin. (2) Pentru definiÍia protecÍiei Ántreruptoarelor automate “curbŸ B” Ûi “curbŸ C” se va consulta capitolul H, subcapitolul 4.2.

4 7 9 13 19 25 32 35 41 51

6 Implementarea sistemului TN

Sph mm2 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50

Curent nominal (A) 1 2 3 429 214 143 714 357 238 571 381 857 571 952

4 107 179 286 429 714

6 71 119 190 286 476 762

10 43 71 114 171 286 457 714

16 27 45 71 107 179 286 446 625

20 21 36 80 120 200 320 500 700 848

25 17 29 46 69 114 183 286 400 543

32 13 22 36 54 89 143 223 313 424

40 11 18 29 43 71 114 179 250 339

50 9 14 23 34 57 91 143 200 271

63 7 11 18 27 45 73 113 159 215

80 5 9 14 21 36 57 89 125 170

100 4 7 11 17 29 46 71 80 136

125 3 6 9 14 23 37 57 100 109

Tab. F48: Lungimi maxime de circuite (Án metri) pentru diferite secÍiuni de conductoare de cupru Ûi curenÍi nominali pentru Ántreruptoare automate curbŸ D(1) Án sistemul TN monofazat 230/240 V sau trifazat cu m = 1.

Exemplu O instalaÍie trifazatŸ cu 4 conductoare are neutrul tratat Án sistemul TN-C. Un circuit realizat dintr-un cablu din aluminiu avÊnd conductorul de fazŸ cu secÍiunea de 50 mm2 Ûi PEN de 25 mm2 este protejat printr-un Ántreruptor automat curbŸ B, avÊnd calibrul nominal de 63 A. Care este lungimea maximŸ a circuitului pÊnŸ la care protecÍia persoanelor Ámpotriva contactelor indirecte accidentale este asiguratŸ prin funcÍionarea releului magnetic instantaneu al Ántreruptorului automat? Tabelul F46 dŸ, pentru 50 mm2 Ûi Ántreruptor 63 A, curbŸ B, 603 m, cŸreia i se aplicŸ un factor de corecÍie 0,42 (Tab. F44 pentru m = Sph = 2). SPE Lungimea maximŸ a circuitului este, deci: 603 x 0,42 = 253 m.

Cazul particular Án care una sau mai multe pŸrÍi conductoare accesibile sunt conectate la prize de pŸmÊnt separate Fig. F49: Prize de pŸmÊnt separate.

Trebuie asiguratŸ protecÍia Ámpotriva contactelor indirecte prin RCD montate pe fiecare circuit care alimenteazŸ aparate sau grupuri de aparate ale cŸror pŸrÍi conductoare accesibile sunt conectate la prize de pŸmÊnt separate. Sensibilitatea acestor dispozitive de curent diferenÍial rezidual trebuie adaptatŸ Án funcÍie de rezistenÍa prizei de pŸmÊnt (RA2 Án Fig. F49). A se vedea specificaÍiile aplicabile sistemului TT.

6.3 Dispozitive de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate

Fig. F50: Circuit de alimentare pentru prize.

(1) Pentru definiÍia protecÍiei Ántreruptoarelor automate “curbŸ D” se va consulta capitolul H, subcapitol 4.2.

În conformitate cu CEI 60364-4-471 dispozitivele de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate (i 30 mA) trebuie utilizate pentru protecÍia circuitelor de prizŸ avÊnd un curent nominal i 20 A, Án toate cazurile. Utilizarea acestor RCD este, de asemenea recomandatŸ Án urmŸtoarele situaÍii: n pe circuite de prize amplasate Án zone umede oricare ar fi calibrul; n pe circuite de prize din instalaÍiile temporare; n pe circuite care alimenteazŸ spŸlŸtorii sau bazine de Ánot; n pe circuite care alimenteazŸ organizŸrile de Ûantier, rulote, bŸrci de agrement sau tÊrguri mobile. A se vedea 2.2 Ûi Capitolul P, secÍiunea 3.

F29

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

6 Implementarea sistemului TN

6.4 ProtecÍia Án zonele cu risc crescut de incendiu În conformitate cu CEI 60364-422-3.10, Án zonele cu risc crescut de incendiu, circuitele trebuie protejate cu RCD de sensibilitate i 500 mA. Aceasta exclude sistemul TN-C, fiind obligatoriu sistemul TN-S. Sensibilitatea de 300 mA este obligatorie Án anumite ÍŸri (vezi Fig. F51).

6.5 Cazul Án care impedanÍa buclei de defect este de valoare mare În cazul Án care curentul de punere la pŸmÊnt este limitat, datoritŸ unei impedanÍe ridicate a buclei de defect astfel ÁncÊt dispozitivele de protecÍie la supracurent nu pot declanÛa Ántr-un timp admis, pot fi luate Án considerare urmŸtoarele posibilitŸÍi: Propunerea 1 (vezi Fig. F52): n instalarea unui Ántreruptor care are un prag magnetic de valoare mai micŸ, de exemplu: 2In i Irm i 4In Aceasta permite protecÍia persoanelor Án cazul circuitelor lungi. Trebuie totuÛi verificat sŸ nu existe declanÛŸri intempestive ale protecÍiei la supracurenÍi Án cazul apariÍiei unor curenÍi tranzitorii, precum cei de la pornirile de motoare. n soluÍii Schneider Electric o Ántreruptoare Compact cu curba de declanÛare tip G (2In i Irm i 4In), o Ántreruptoare Multi 9, curbŸ B.

F30

Fig. F51: Zone cu risc de incendiu.

Propunerea 2 (vezi Fig. F53) n instalarea pe circuit a unui dispozitiv de curent diferenÍial rezidual. Dispozitivul nu trebuie sŸ fie de mare sensibilitate (de la cÊÍiva amperi pÊnŸ la cÊÍiva zeci de amperi). Acolo unde existŸ prize, circuitele trebuie protejate, Án orice caz, cu dispozitive de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate (i 30 mA); Án general, un dispozitiv de curent diferenÍial rezidual la un anumit numŸr de prize pe un circuit comun. n soluÍii Schneider Electric o dispozitive de curent diferenÍial rezidual Multi 9, NG 125: IΔn = 1 sau 3 A o Vigicompact REH sau REM : IΔn = 3 la 30 A o Întreruptoare Multi 9, curbŸ B. Propunerea 3 CreÛterea secÍiunii conductorului de protecÍie PE sau PEN Ûi/sau a conductoarelor de fazŸ Án scopul reducerii impedanÍei buclei de defect.

Fig. F52: Întreruptor cu prag scŸzut de declanÛare magneticŸ.

Fig. F53: Dispozitive de curent diferenÍial rezidual Án sistemele TN Án cazul unor bucle de defect de mare impedanÍŸ.

Propunerea 4 Adaugarea unor conductoare echipotenÍiale suplimentare. Aceasta are un efect similar propunerii 3, adicŸ reducerea rezistenÍei buclei de defect, ÁmbunŸtŸÍind, Án acelaÛi timp, mŸsurile de protecÍie existente Ámpotriva tensiunilor de atingere. EficienÍa acestei mŸsuri poate fi verificatŸ printr-un test de rezistenÍŸ efectuat Ántre fiecare parte conductoare accesibilŸ Ûi conductorul local, principal, de protecÍie. În cazul sistemelor TN-C, legŸtura echipotenÍialŸ indicatŸ Án Fig. F54 nu este permisŸ, prin urmare, trebuie adoptatŸ propunerea 3.

Fig. F54: ÎmbunŸtŸÍirea legŸturii echipotenÍiale.

7 Implementarea sistemului IT

Caracteristica principalŸ a sistemului IT este aceea cŸ, Án eventualitatea unui defect de punere la pŸmÊnt, sistemul poate continua sŸ funcÍioneze. Acest defect se va numi “primul defect”. În acest sistem, toate pŸrÍile conductoare accesibile ale instalaÍiei sunt conectate printr-un conductor de protecÍie PE la priza de pŸmÊnt a instalaÍiei, Án timp ce punctul neutru al transformatorului poate fi: n fie izolat faÍŸ de pŸmÊnt n fie conectat la pŸmÊnt printr-o impedanÍŸ de valoare foarte mare (Án mod normal 1000 Ω sau mai mult). Aceasta ÁnseamnŸ cŸ valoarea curentului Án cazul unui defect de punere la pŸmÊnt va fi de ordinul miliamperilor, ceea ce nu determinŸ efecte negative Án punctul de defect Ûi nici nu genereazŸ tensiuni de atingere periculoase sau pericol de incediu. Sistemul poate permite, prin urmare, funcÍionarea normalŸ Án continuare pŸnÊ cÊnd este posibilŸ intervenÍia Án scop de remediere. Prin urmare, acest sistem permite o bunŸ continuitate a serviciilor. În practicŸ, acest sistem impune anumite mŸsuri specifice pentru o exploatare satisfŸcŸtoare: n controlul permanent al izolaÍiei Án raport cu pŸmÊntul, ceea ce ÁnseamnŸ semnalizarea (audio sau vizualŸ) a producerii primului defect; n utilizarea unui dispozitiv de limitare a tensiunii pe care punctul neutru al transformatorului o poate atinge Án raport cu pŸmÊntul; n existenÍa unui personal calificat Án scopul localizŸrii primului defect. Localizarea primului defect este relativ uÛor de realizat cu ajutorul unor dispozitive speciale care sunt disponibile Án mod curent; n montarea unor Ántreruptoare automate adecvate care sŸ declanÛeze Án eventualitatea unui al “doilea defect” care s-ar produce Ánainte de ÁndepŸrtarea primului. Al doilea defect (prin definiÍie) este un defect de punere la pŸmÊnt care apare pe un alt conductor activ decÊt Án cazul primului defect, sau pe conductorul neutru(1). Al doilea defect determinŸ un curent de scurtcircuit prin pŸmÊnt Ûi/sau prin legŸtura conductoarelor (PE) de protecÍie.

7.1 CondiÍii preliminare (vezi Tab. 55 Ûi Fig. 56) FuncÍii minimale impuse ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la frecvenÍa reÍelei Legare la pŸmÊnt prin rezistor (pentru variaÍia impedanÍei de legare la pŸmÊnt) Controlul permanent al izolaÍiei Ûi semnalizarea primului defect Eliminarea automata a celui de-al doilea defect Ûi protecÍia conductoruluide nul Ámpotriva supracurenÍilor Localizarea primului defect

Componente Ûi dispozitive (1) Limitator de tensiune

Exemple Cardew C

(2) Rezistor

Impedance Zx

(3) Dispozitiv pentru controlul permanent al izolaÍiei cu posibilitŸÍi de semnalizare (4) Întreruptoare tetrapolare (dacŸ neutrul este distribuit) cu patru poli protejaÍi

Vigilohm TR22A sau XM200 Întreruptoare Compact sau RCD-MS

(5) Cu dispozitive pentru Sistemul Vigilohm localizarea defectului sau prin deschideri succesive de circuite

Fig. F55: FuncÍiile esenÍiale Án sistemele IT Ûi exemple cu produsele Merlin Gerin.

(1) Pentru sistemele cu neutrul distribuit, cum este indicat Án Fig. F60.

Fig. F56: PoziÍiile funcÍiilor esenÍiale Án sistemul trifazat cu trei conductoare IT.

F31

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

7 Implementarea sistemului IT

7.2 ProtecÍia Ámpotriva contactelor indirecte Sistemele moderne de monitorizare existente Án prezent faciliteazŸ localizarea Ûi ÁndepŸrtarea primului defect.

CondiÍiile primului defect Curentul de punere la pŸmÊnt care circulŸ Án cazul primului defect este de ordinul de mŸrime al miliamperilor. Tensiunea de defect faÍŸ de pŸmÊnt este produsul dintre valoarea acestui curent Ûi rezistenÍa prizei de pŸmÊnt a instalaÍiei ÁmpreunŸ cu cea a conductorului de protecÍie PE (mŸsurat din locul de defect Ûi pÊnŸ la priza de pŸmÊnt). AceastŸ valoare a tensiunii este, Án mod evident, nepericuloasŸ Ûi poate ajunge, Án cel mai rŸu caz, la cÊÍiva volÍi (ex: printr-o rezistenÍŸ de 1000 Ω poate trece un curent de 230 mA(1) iar o prizŸ de pŸmÊnt de slabŸ calitate, avÊnd 50 Ω, poate ajunge la o tensiune de 11,5 V). Obligatoriu, ÁnsŸ, dispozitivul pentru controlul permanent a izolaÍiei va semnaliza apariÍia acestui prim defect Án instalaÍie. Principiul monitorizŸrii primului defect De la un generator de curent de foarte joasŸ frecvenÍŸ sau de curent continuu (pentru a reduce efectele capacitŸÍii cablului pÊnŸ la niveluri neglijabile) se aplicŸ o tensiune Ántre punctul neutru al transformatorului Ûi pŸmÊnt. AceastŸ tensiune determinŸ un curent de valoare micŸ, Án conformitate cu valoarea rezistenÍei de izolaÍie a Ántregii instalaÍii Án raport cu pŸmÊntul, care circulŸ Án Ántreaga instalaÍie, inclusiv prin oricare aparat conectat. Instrumente de joasŸ frecvenÍŸ pot fi utilizate Án sistemele de curent alternativ care genereazŸ componente tranzitorii de curent continuu Án condiÍii de defect. Anumite variante pot deosebi componentele rezistive de cele capacitive ale curentului de punere la pŸmÊnt. DezvoltŸri moderne permit urmŸrirea evoluÍiei defectelor de izolaÍie, prin mŸsurarea valorilor curenÍilor de punere la pŸmÊnt care apar, Án scopul prevenirii apariÍiei primului defect.

F32

Sistemele de localizare a defectelor sunt Án conformitate cu standardul CEI 61157-9.

Exemple de echipamente n Localizarea manualŸ a defectelor (vezi Fig. F57) Generatorul poate fi de construcÍie fixŸ (ex. XM 100) sau portabil (ex. GR10X, care permite verificarea circuitelor scoase de sub tensiune), iar receptorul, ÁmpreunŸ cu senzorul magnetic tip cleÛte, sunt portabile.

Fig. F57: Localizarea manualŸ a defectelor.

n localizarea automatŸ a defectelor (vezi Fig. F58) Releul de monitorizare XM100, ÁmpreunŸ cu detectoarele fixe XD1 sau XD12 (fiecare conectat la cÊte un transformator de curent toroidal amplasat pe circuitul respectiv) realizeazŸ un sistem automat de localizare a defectelor Ántr-o instalaÍie aflatŸ sub tensiune. Mai mult, rezistenÍa de izolaÍie este indicatŸ pentru fiecare circuit monitorizat, fiind verificate douŸ nivele: primul nivel avertizeazŸ asupra valorii neobiÛnuite a rezistenÍei de izolaÍie, astfel ÁncÊt sŸ poatŸ fi luate mŸsuri preventive, Án timp ce al doilea nivel indicŸ condiÍiile de defect Ûi Ál semnalizeazŸ.

(1) La sistemul trifazat 230/400V.

7 Implementarea sistemului IT

Fig. F58: Localizarea automatŸ a defectelor.

F33 n Monitorizarea automatŸ, Ánregistrarea datelor Ûi localizarea defectelor (vezi Fig. F59) Sistemul Vigilohm permite, Án plus, accesul la o imprimantŸ Ûi/sau la un calculator (PC) care furnizeazŸ astfel, o imagine generalŸ asupra nivelului rezistenÍei de izolaÍie a Ántregii instalaÍii Ûi ÁnregistreazŸ evoluÍia cronologicŸ a izolaÍiei la nivelul fiecŸrui circuit. Monitorul central XM100, ÁmpreunŸ cu detectoarele de localizare XD08 Ûi XD16 asociate transformatoarelor de curent toroidale de pe circuitele respective, aÛa cum este indicat Án Fig. F59, reprezintŸ, Án fapt, mijloacele de realizare a acestui mod automat de control a izolaÍiei Ûi de Ánregistrare a datelor.

Fig. F59: Localizarea automatŸ a defectelor Ûi Ánregistrarea valorilor rezistenÍei de izolaÍie.

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

7 Implementarea sistemului IT

Utilizarea dispozitivelor de control Ûi monitorizare permanentŸ a izolaÍiei (CPI ) n Conectare Dispozitivul CPI este conectat, Án mod normal, Ántre punctul neutru (sau neutru artificial) al transformatorului Ûi priza sa de pŸmÊnt. n Alimentarea Alimentarea dispozitivului CPI ar trebui realizatŸ de la o sursŸ foarte sigurŸ. În practicŸ, aceasta este chiar instalaÍia care urmeazŸ a fi monitorizatŸ, prin intermediul dispozitivelor de protecÍie la supracurenÍi avÊnd praguri adecvate de protecÍie. n Nivele de reglare Anumite standarde naÍionale recomandŸ un prim prag de reglare la 20% sub valoarea rezistenÍei de izolaÍie a unei instalaÍii noi. AceastŸ valoare permite observarea deteriorŸrii izolaÍiei, necesitÊnd mŸsuri preventive de ÁntreÍinere Án cazul unui Ánceput de defect. Nivelul de detectare al unei deteriorŸri de izolaÍie care necesitŸ semnalizarea defectului se stabileÛte la o valoare cÊt mai redusŸ. De exemplu, cele douŸ nivele ar putea fi: o valoarea rezistenÍei de izolaÍie pentru o instalaÍie nouŸ: 100 kΩ, o curent de defect nepericulos: 500 mA (risc de incendiu: > 500 mA), o nivele reglate indicate de cŸtre consumator: o prag pentru intreÍinere preventivŸ: 0,8 x 100 = 80 kΩ, o prag pentru alarmŸ de scurtcircuit: 500 Ω Note: o Án urma unei perioade mai lungi de Ántrerupere a funcÍionŸrii, Án timpul cŸreia, total sau parÍial instalaÍia rŸmÊne nealimentatŸ, umiditatea poate reduce, Án general nivelul rezistenÍei de izolaÍie. AceastŸ situaÍie care se datoreazŸ Án principal curenÍilor de fugŸ pe suprafeÍe umede cu izolaÍie sŸnŸtoasŸ nu reprezintŸ o condiÍie de defect Ûi se va ameliora rapid odatŸ cu creÛterea temperaturii, datoritŸ existenÍei curenÍilor prin conductoare, care vor reduce umiditatea. o dispozitive CPI (XM) pot mŸsura, separat, componentele rezistive Ûi capacitive ale curentului de scurgere cŸtre pŸmÊnt. Pornind de la valoarea totalŸ, permanentŸ a curentului de scurgere astfel mŸsurat, rezultŸ valoarea realŸ a rezistenÍei de izolaÍie.

F34

Cazul celui de-al doilea defect Un al doilea defect de punere la pŸmÊnt Án sistemul IT (dacŸ nu se produce pe aceeaÛi fazŸ cŸ Ûi primul defect) constituie un defect fazŸ-fazŸ sau fazŸ-neutru Ûi indiferent dacŸ, are loc pe acelaÛi circuit cu primul defect, sau pe un circuit diferit, dispozitivele de protecÍie la supracurent (fuzibile sau Ántreruptoare) vor funcÍiona, Án mod normal, pentru ÁndepŸrtarea sa. Reglajul releelor de protecÍie la supracurenÍi Ûi calibrul fuzibilelor sunt parametri de bazŸ care stabilesc lungimile maxime ale circuitelor care pot fi protejate Án mod satisfŸcŸtor, aÛa cum s-a discutat Án subcapitolul 6.2. NotŸ: În mod normal, calea curentului de defect cuprinde conductoarele comune de protecÍie PE la care sunt conectate toate pŸrÍile conductoare accesibile ale instalaÍiei, astfel ÁncÊt, impedanÍa buclei de defect este destul de micŸ pentru a se asigura un nivel acceptabil al curentului de defect. În cazul Án care lungimile circuitelor sunt lungi Ûi, Án special dacŸ aparatele de pe diferite circuite sunt conectate la prize de pŸmÊnt diferite (deci curentul de defect trece prin douŸ prize de pŸmÊnt), declanÛarea releelor de protecÍie la supracurent nu este posibilŸ. În acest caz, este recomandatŸ utilizarea unui (RCD) dispozitiv de curent diferenÍial rezidual pe fiecare circuit al instalaÍiei. TotuÛi, in cazul sistemelor IT legate la pŸmÊnt prin rezistor, trebuie sŸ se acorde atenÍie acestor dispozitive de curent diferenÍial rezidual; sensibilitatea lor nu trebuie sŸ fie atÊt de micŸ ÁncÊt sŸ conducŸ la o declanÛare nedoritŸ, Án cazul primului defect. DeclanÛarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual care sunt Án conformitate cu standardele CEI poate avea loc la valori cuprinse Ántre (0,5 la 1)IΔn, unde IΔn este sensibilitatea acestor dispozitive de protecÍie.

Trei metode de calcul sunt Án mod uzual utilizate: n metoda impedanÍelor, bazatŸ pe suma trigonometricŸ a sistemului de rezistenÍe Ûi reactanÍe inductive; n metoda de compunere; n metoda convenÍionalŸ bazatŸ pe o valoare prezumatŸ a cŸderii de tensiune Ûi pe utilizarea de tabele.

Metode de determinare a valorilor curentului de scurtcircuit EstimŸri cÊt mai precise ale valorilor curenÍilor de scurtcircuit trebuie fŸcute ÁncŸ din faza de proiectare. O analizŸ riguroasŸ nu este necesarŸ atÊta timp cÊt numai amplitudinea curentului este importantŸ pentru dispozitivele de protecÍie respective (de ex.: unghiul de defazaj nu este necesar a fi determinat), de aceea, sunt acceptate Ûi utilizate metode aproximative simplificate. Cele trei metode practice sunt urmŸtoarele: n Metoda impedanÍelor, bazatŸ pe suma vectorialŸ a tuturor impedanÍelor (de secvenÍŸ directŸ) ale buclei de defect. n Metoda de compunere care este o estimare aproximativŸ a curentului de scurtcircuit la capŸtul dinspre sarcinŸ al circuitului, bazatŸ pe cunoaÛterea valorii curentului de scurtcircuit la capŸtul dinspre sursŸ al acesteia. ImpedanÍa echivalentŸ este o sumŸ aritmeticŸ (la aceastŸ variantŸ).

7 Implementarea sistemului IT

n Metoda conventionalŸ, Án care valoarea minimŸ a tensiunii la capŸtul circuitului dinspre sursŸ este presupusŸ a fi cca. 80% din valoarea nominalŸ a tensiunii, Ûi, bazat pe aceastŸ ipotezŸ, s-au construit tabele care permit citirea directŸ a lungimilor maxime admise ale circuitelor. Aceste metode sunt corecte doar pentru cazurile Án care conductoarele care alcŸtuiesc bucla de defect sunt Ánvecinate Ûi nu sunt separate prin materiale feromagnetice.

Programul de calcul Ecodial calculeazŸ pe baza “metodei impedanÍelor”.

Metoda impedanÍelor AceastŸ metodŸ este descrisŸ Án subcapitolul 6.2 Ûi este identicŸ pentru cele douŸ sisteme TN Ûi IT. Metoda de compunere AceastŸ metodŸ este descrisŸ Án subcapitolul 6.2 Ûi este identicŸ pentru cele douŸ sisteme TN Ûi IT.

Lungimea maximŸ a unui circuit din sistemul IT este: n pentru o schemŸ trifazatŸ cu 3 conductoare Lmax = 0,8 Uo √3 Sph 2ρ Ia(1+m)

n pentru o schemŸ trifazatŸ cu 4 conductoare Lmax = 0,8 Uo S1 2ρ Ia(1+m)

Metoda conventionalŸ (vezi Fig. F60) Principiul acestei metode Án cazul sistemului IT este acelaÛi ca Ûi Án cazul sistemului TN, aÛa cum a fost descris Án subcapitolul 6.2: calcularea lungimii maxime a circuitelor Án aval de Ántreruptoare sau fuzibile pentru a se asigura protecÍia prin declanÛarea dispozitivelor de protecÍie la supracurenÍi. În mod clar, este imposibil sŸ se verifice lungimile buclelor de defect pentru toate combinaÍiile de douŸ defecte care ar putea apŸrea. De aceea, toate cazurile sunt acoperite dacŸ reglajul protecÍiei la supracurent se realizeazŸ pe baza prezumÍiei cŸ primul defect se produce la capŸtul dinspre sarcinŸ al circuitului respectiv, iar al doilea defect de produce, de asemenea la capŸtul dinspre sarcinŸ al altui circuit identic, aÛa cum a fost menÍionat, de altfel Án subcapitolul 3.4. Aceasta poate determina, Án general, o singurŸ declanÛare (pe circuitul avÊnd reglajul protecÍiei de valoare mai micŸ), ceea ce ÁnseamnŸ, de fapt, un singur circuit scos din funcÍiune. n În cazul instalaÍiilor trifazate cu 3 conductoare, al doilea defect poate determina doar un scurtcircuit bifazat, astfel ÁncÊt, valoarea tensiunii utilizate Án formula pentru determinarea lungimii maxime a circuitului este √3 Uo. Lungimea maximŸ a circuitului este datŸ de: Lmax = 0,8 Uo √3 Sph (metri) 2ρ Ia(1+m) n În cazul instalaÍiilor trifazate cu 4 conductoare, cea mai micŸ valoare a curentului de defect se va obÍine Án cazul Án care unul dintre defecte afecteazŸ conductorul neutru. În acest caz, pentru evaluarea lungimii maxime a circuitului se va utiliza valoarea Uo pentru tensiune, Ûi: Lmax = 0,8 Uo S1 (metri) 2ρ Ia(1+m) deci numai 50% din lungimea maximŸ permisŸ Án cazul sistemului TN(1).

Fig. F60: Calculul lui Lmax pentru sistemul IT Ûi indicarea cŸilor de curent Án condiÍiile celui de-al doilea defect.

(1) De reÍinut: Nu existŸ o lungime limitŸ a circuitelor pentru protecÍia Ámpotriva defectelor de punere la pŸmÊnt Án schemele TT dacŸ protecÍia este asiguratŸ printr-un dispozitiv de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate.

F35

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

7 Implementarea sistemului IT

În formulele precedente: Lmax = lungimea maximŸ a circuitului, Án metri Uo = tensiunea de fazŸ (230 V Án sistemele 230/400 V) ρ = rezistivitatea la temperaturŸ normalŸ de funcÍionare (22,5 x 10-3 Ω mm2/m pentru cupru Ûi 36 x 10-3 Ω mm2/m pentru aluminiu) Ia = reglajul magnetic al protecÍiei la supracurent, Án amperi sau Ia = curentul, exprimat Án amperi, necesar funcÍionŸrii fuzibilului Án timpul specificat m = Sph SPE SPE = secÍiunea conductorului de protecÍie, PE, Án mm2 S1 = secÍiunea conductorului de neutru dacŸ circuitul conÍine conductor de neutru S1 = secÍiunea conductorului de fazŸ, Sph dacŸ circuitul nu conÍine conductor de neutru.

UrmŸtoarele tabele(1) dau lungimile maxime care trebuie respectate pentru ca persoanele sŸ fie protejate Ámpotriva riscului de contact indirect, de cŸtre dispozitivele de protecÍie.

F36

Tabele Tabelele urmŸtoare au fost construite Án conformitate cu “metoda convenÍionalŸ” descrisŸ mai sus. Tabelele stabilesc lungimile maxime ale circuitelor, dincolo de care, rezistenÍa conductoarelor limiteazŸ valoarea curentului de scurtcircuit pÊnŸ la un nivel inferior celui care determinŸ declanÛarea Ántreruptorului automat (sau funcÍionarea fuzibilului) care protejeazŸ circuitul, suficient de rapid pentru a se asigura protecÍia Ámpotriva contactului indirect. Acese tabele iau Án considerare urmŸtoarele: n tipul dispozitivului care realizeazŸ protecÍia (Ántreruptor sau fuzibil) Ûi pragul magnetic al acestuia; n secÍiunea conductoarelor de fazŸ Ûi de protecÍie; n sistemul de legare la pŸmÊnt; n factorul de corecÍie: Tab. F61 indicŸ factorul de corecÍie care trebuie aplicat lungimilor date Án Tabelele F44 la F47 Án cazul sistemului IT

Circuit 3 faze 3 faze + N sau 1 fazŸ + N

Materialul conductorului Cupru Aluminiu Cupru Aluminiu

m = Sph/SPE (sau PEN) m=1 m=2 m=3 0,86 0,57 0,43 0,54 0,36 0,27 0,50 0,33 0,25 0,31 0,21 0,16

m=4 0,34 0,21 0,20 0,12

Tab. F61: Factori de corecÍie care se aplicŸ lungimilor de circuit date Án Tabelele F45 la F48 pentru sistemele IT.

Exemple O instalaÍie trifazatŸ cu trei conductoare 230/400 V are neutrul tratat Án sistemul IT. Unul dintre circuite este protejat de un Ántreruptor de 63 A Ûi este realizat cu cablu din aluminiu de secÍiune 50 mm2. Conductorul de protecÍie PE, de 25 mm2, este de asemenea din aluminiu. Care este lungimea maximŸ acceptabilŸ a circuitului pÊnŸ la care protecÍia persoanelor Ámpotriva contactelor indirecte accidentale este asiguratŸ de cŸtre releul magnetic instantaneu al Ántreruptorului? Tabelul F46 indicŸ 603 m cŸreia trebuie sŸ-i aplicŸm un factor de corecÍie de 0,36 (m = 2 pentru cablul din aluminiu). Prin urmare, lungimea maximŸ a circuitului este 217 m.

Fig. F62: Circuite care alimenteazŸ prize.

(1) Tabelele sunt cele descrise Án subcapitolul 6.2 ( Tab. F45 pÊnŸ la F48). TotuÛi, tabela cu factorii de corecÍie (Tab. F61) care Íine cont de raportul Sph/SPE, de tipul circuitului Ûi al materialului conductor, este specificŸ pentru sistemul IT Ûi diferŸ de cel pentru sistemul TN.

7.3 Dispozitive de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate În conformitate cu Standardul CEI 60364-4-41 utilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate (i 30 mA) este necesarŸ pentru protecÍia circuitelor de prizŸ avÊnd un curent nominal i 20 A Án toate cazurile. Utilizarea RCD este recomandatŸ Án urmŸtoarele situaÍii: n circuite de prizŸ amplasate Án zonele umede, pentru orice valoare a curentului nominal; n circuite de prizŸ amplasate Án instalaÍii temporare; n circuite care alimenteazŸ incinte pentru spŸlŸtorii sau bazine de Ánot; n circuite care alimenteazŸ organizŸri de Ûantier, rulote, bŸrci de agrement, tÊrguri mobile. A se vedea 2.2 Ûi Capitolul P, SecÍiunea 3.

7 Implementarea sistemului IT

7.4 ProtecÍia Án zonele cu risc crescut de incendiu ProtecÍia cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual de sensibilitate i 500 mA la intrare pentru circuitul de alimentare al unei zone cu risc crescut de incendiu este obligatorie Án anumite ÍŸri (vezi Fig. F63). TotuÛi, pentru protecÍia Ámpotriva riscului de incendiu este preferabilŸ o sensibilitate de 300 mA.

7.5 Cazul Án care impedanÍa buclei de defect este de valoare mare În cazul Án care curentul de defect de punere la pŸmÊnt este limitat datoritŸ unei impedanÍe ridicate a buclei de defect, astfel ÁncÊt dispozitivele de protecÍie la supracurent nu pot declanÛa Ántr-un timp acceptabil, pot fi luate Án considerare urmŸtoarele posibilitŸÍi: Propunerea 1 (vezi Fig. F64): n Instalarea unui Ántreruptor automat care are un prag magnetic de valoare mai micŸ, de exemplu: 2In i Irm i 4In Aceasta permite protecÍia persoanelor Án cazul circuitelor lungi. Trebuie totuÛi verificat sŸ nu existe declanÛŸri nedorite ale protecÍiei la supracurenÍi Án cazul apariÍiei unor curenÍi tranzitorii, precum cei de la pornirile de motoare. n SoluÍii Schneider Electric o Ántreruptoare Compact tip G (2In i Irm i 4In), o Ántreruptoare Multi 9, curbŸ B.

Fig. F63: Zone cu risc de incendiu.

Propunerea 2 (vezi Fig. F65) n Instalarea pe circuit a unui dispozitiv de curent diferenÍial rezidual. Dispozitivul nu trebuie sŸ fie de mare sensibilitate (de la cÊÍiva amperi pÊnŸ la cÊÍiva zeci de amperi). Acolo unde existŸ prize circuitele trebuie protejate de dispozitive de curent diferenÍial rezidual de mare sensibilitate (i 30 mA); Án general un dispozitiv pe circuit la un anumit numŸr de prize, pe un circuit comun. n SoluÍii Schneider Electric o dispozitive de curent diferenÍial rezidual Multi 9, NG 125: IΔn = 1 la 3 A, o Vigicompact REH sau REM: IΔn = 3 la 30 A. Propunerea 3 CreÛterea secÍiunii conductorului de protecÍie PE sau PEN Ûi/sau a conductoarelor de fazŸ Án scopul reducerii impedanÍei buclei de defect.

Fig. F64: Întreruptor automat cu prag magnetic de declanÛare de valoare mai micŸ.

Fig. F65: ProtecÍia cu dispozitive de curent diferenÍial rezidual.

Propunerea 4 (vezi Fig. F66) AdŸugarea unor conductoare echipotenÍiale suplimentare. Aceasta are un efect similar propunerii 3, adicŸ reducerea rezistenÍei buclei de defect, ÁmbunŸtŸÍind, Án acelaÛi timp, mŸsurile de protecÍie existente Ámpotriva tensiunilor de atingere. EficienÍa acestei mŸsuri poate fi verificatŸ prin mŸsurarea rezistenÍei, efectuatŸ Ántre fiecare parte conductoare accesibilŸ Ûi conductorul local, principal, de protecÍie.

Fig. F66: ÎmbunŸtŸÍirea legŸturii echipotenÍiale.

F37

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

8 Dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCD)

8.1 Descriere Principiu Caracteristicile principale ale dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual sunt prezentate Án Fig. F67. Un circuit magnetic Ánchis cuprinde toate conductoarele parcurse de curent ale unui circuit astfel ÁncÊt fluxul magnetic generat Án miez va depinde Án orice moment de suma aritmeticŸ a curenÍilor; curenÍii circulÊnd Án aceeaÛi direcÍie se vor considera ca fiind pozitivi (I1), iar cei care circulŸ Án direcÍie opusŸ, negativi (I2). Într-un circuit fŸrŸ defect, Án funcÍionare normalŸ, I1 + I2 = 0 Ûi, prin urmare, nu va exista flux magnetic Án miez, iar tensiunea electromotoare indusŸ Án bobinŸ va fi de asemenea zero. Un curent de punere la pŸmÊnt Id va circula prin miezul magnetic cŸtre defect dar se va Ántoarce cŸtre sursŸ via prizŸ de pŸmÊnt sau via conductor de protecÍie, Án sistemul TN. Prin urmare suma aritmeticŸ a curenÍilor care traverseazŸ miezul magnetic este diferitŸ de 0 iar aceastŸ diferenÍŸ creeazŸ un flux magnetic Án miez. DiferenÍa de curent este denumitŸ “curent rezidual” iar principiul este cunoscut drept “principiul curentului diferenÍial rezidual”. Fluxul alternativ rezultant Án miezul magnetic induce o tensiune electromotoare Án bobinŸ astfel ÁncÊt curentul I3 circulŸ prin bobina de acÍionare a dispozitivului de declanÛare. DacŸ curentul rezidual depŸÛeÛte valoarea impusŸ pentru funcÍionarea dispozitivului de declanÛare fie direct fie prin intermediul unui releu electronic, atunci Ántreruptorul automat asociat va declanÛa.

F38

CurenÍii permanenÍi de scurgere la pŸmÊnt care existŸ Ûi care nu se datoreazŸ unor defecte, cum ar fi supratensiunile tranzitorii, pot conduce la declanÛŸri nedorite ale dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual. Anumite tehnici au fost dezvoltate pentru a preÁntÊmpina astfel de probleme de funcÍionare.

(1) În sistemele trifazate curenÍii capacitivi de scurgere la pŸmÊnt ar fi zero dacŸ conductoarele celor trei faze ar avea capacitŸÍi egale Án raport cu pŸmÊntul, condiÍie care Án practicŸ nu poate fi realizatŸ.

Fig. F67: Principiul de funcÍionare al dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual.

8.2 RecomandŸri pentru utilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual CurenÍi permanenÍi de scurgere la pŸmÊnt Orice instalaÍie de joasŸ tensiune are un curent permanent de scurgere la pŸmÊnt care se datoreazŸ: n inegalitŸÍii(1) dintre capacitŸÍile intrinsece ale conductoarelor active Án raport cu pŸmÊntul a celor trei faze, Án cazul circuitelor trifazate; n capacitŸÍii dintre conductoarele active Ûi pŸmÊnt Án cazul circuitelor monofazate. Cu cÊt instalaÍia este mai extinsŸ cu atÊt capacitatea sa este mai mare Ûi Án consecinÍŸ prezintŸ curenÍi de scurgere la pŸmÊnt mai mari. Curentul capacitiv cŸtre pŸmÊnt creÛte uneori semnificativ datoritŸ condensatoarelor de filtrare asociate echipamentelor electronice (automatizŸri, sisteme informatice, etc.). În absenÍa unor date mai precise curentul de scurgere la pŸmÊnt Ántr-o instalaÍie poate fi estimat pornind de la urmŸtoarele valori mŸsurate la 230V/50Hz: n circuite monofazate sau trifazate: 1,5 mA/100 m; n ÁncŸlzire prin pardosealŸ: 1 mA/kW; n aparate tip fax-uri: 1mA; n puncte de lucru cu tehnologie informaticŸ: 2 mA; n terminal informatic (PC): 2 mA; n imprimantŸ: 1 mA; n fotocopiator: 1,5 mA.

8 Dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCD)

ÎntrucÊt dispozitivele de curent diferenÍial rezidual sunt Án conformitate cu standadele CEI Ûi cu multe standarde naÍionale, acestea funcÍioneazŸ Án intervalul (0,5 ...1) IΔn pentru o valoare nominalŸ IΔn. Prin urmare curenÍii de scurgere la pŸmÊnt Án aval de un dispozitiv de protecÍie Ámpotriva curentului rezidual nu vor depŸÛi 0,5 IΔn. În practicŸ limitarea curenÍilor de scurgere la pŸmÊnt la 0,25 IΔn prin divizarea circuitului poate elimina declanÛŸrile nedorite. În cazuri particulare precum extinderile sau renovŸrile parÍiale Án instalaÍiile IT trebuie consultaÍi producŸtorii.

CurenÍii tranzitorii de scurgere la pŸmÊnt Punerea sub tensiune Punerea sub tensiune a capacitŸÍilor menÍionate mai sus determinŸ creÛterea unor curenÍi tranzitorii de ÁnaltŸ frecvenÍŸ Ûi de foarte scurtŸ duratŸ similari celor arŸtaÍi Án Fig. F68. ApariÍia bruscŸ a primului defect Ántr-un sistem IT genereazŸ de asemenea curenÍi tranzitorii de scurgere la pŸmÊnt, de ÁnaltŸ frecvenÍŸ datoritŸ creÛterii bruÛte a tensiunii de fazŸ la valoarea tensiunii de linie, pe cele douŸ faze neafectate.

Fig. F68: Forma de undŸ standardizatŸ a curenÍilor tranzitorii 0,5 µs/100 Hz.

Supratensiuni de mod comun ReÍelele electrice de putere sunt supuse unor supratensiuni de origine diferitŸ: atmosfericŸ, sau datoritŸ unor schimbŸri bruÛte a condiÍiilor de funcÍionare ale sistemului (defecte, funcÍionarea fuzibilelor, comutaÍii, etc.) Aceste schimbŸri bruÛte determinŸ deseori tensiuni Ûi curenÍi tranzitorii mari Án circuitele inductive Ûi capacitive Ánainte de atingerea unei stŸri stabile. Anumite ÁnregistrŸri au stabilit faptul cŸ, Án sistemele de joasŸ tensiune, supratensiunile rŸmÊn Án general sub 6 kV Ûi cŸ acestea pot fi reprezentate adecvat prin forme de undŸ convenÍionale de tip impuls 1,2/50 µs (vezi Fig. F69). Aceste supratensiuni determinŸ creÛteri ale curenÍilor tranzitorii reprezentaÍi prin forma de undŸ de impuls de curent convenÍionalŸ 8/20 µs, avÊnd o valoare de vÊrf de cÊÍiva zeci de amperi (vezi Fig. F70). CurenÍii tranzitorii circulŸ cŸtre pŸmÊnt prin capacitŸÍile instalaÍiei, descŸrcŸtoare sau prin defecte de izolaÍie. Imunitatea la regimuri tranzitorii Fiecare dispozitiv de curent diferenÍial rezidual trebuie sŸ aibŸ un nivel minim de imunitate la declanÛŸri nedorite Án conformitate cu cerinÍele din Tab. F71. Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual tip “S” sau temporizate nivel I sau II (vezi Fig. F38) acoperŸ toate valorile curenÍilor tranzitorii de scurgere la pŸmÊnt inclusiv cei ai descŸrcŸtoarelor cu duratŸ mai micŸ de 40 ms. Tensiunile Ûi curenÍii tranzitorii de ÁnaltŸ frecvenÍŸ (sau impulsurile unidirecÍionale) menÍionaÍi mai sus ÁmpreunŸ cu alte surse de perturbaÍii electromagnetice (bobinele contactoarelor, releele, contactele uscate), descŸrcŸrile electrostatice Ûi formele de undŸ electromagnetice radiante (radio, sistemele de amorsare, etc.) sunt parte ale domeniului din ce Án ce mai important al compatibilitŸÍii electromagnetice. Pentru alte detalii pot fi consultate Caietele Tehnice nr. 120 Ûi 149 ale Schneider Electric. Este esenÍial ca dispozitivele de curent diferenÍial rezidual sŸ fie imune la posibila funcÍionare defectuoasŸ produsŸ de efectele perturbaÍiilor electromagnetice.

Fig. F69: Forma de undŸ standardizatŸ de impuls de tensiune 1,2/50 µs PerturbaÍie Supratensiuni Curent tranzitoriu

Test Impuls 1,2/50 µs Impuls 0,5 µs/100 kHz Impuls 8/20 µs

ComutaÍie

Impulsuri tranzitorii repetitive CEI 61000-4-4 DescŸrcŸri electrostatice CEI 61000-4-2

Electricitate staticŸ Unde radiante

Valori impuse 6 kV vÊrf 200 A vÊrf(1) 200 A vÊrf 60 A vÊrf pentru 10 mA RCD 5 kA vÊrf pentru RCD tip “S” sau temporizat (vezi nota) 4 kV 8 kV

CÊmpuri electromagnetice CEI 61000-4-3 3 V/m

(1) Pentru dispozitivele de curent diferenÍial rezidual avÊnd IΔn < 10 mA acest test nu este cerut (CEI 61008-1). NotŸ: Dispozitivele temporizate de curent diferenÍial rezidual sunt amplasate Án mod normal Án vecinatatea sursei de alimentare a intalaÍiei, unde supracurenÍii de origine externŸ au valorile cele mai mari. Testul de curent de vÊrf de 5 kA reflectŸ aceastŸ cerinÍŸ de ÁnaltŸ performanÍŸ. Fig. F70: Forma de undŸ de impuls de curent standardizatŸ 8/20 µs.

Tab. F71: Testele privind nivelele admisibile din punct de vedere al compatibilitŸÍii electromagnetice pentru dispozitivele de curent diferenÍial rezidual.

F39

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

8 Dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCD)

În practica, nivelele indicate Án Tab. F71 sunt Án conformitate cu specificaÍiile de proiectare Ûi execuÍie. Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual tip “A Si” (marcate prin simbolul din Fig. F72) evitŸ declanÛŸrile nedorite Án cazul reÍelelor poluate, efectelor trŸsnetelor, curenÍilor de ÁnaltŸ frecvenÍŸ, componentelor de c.c., regimurilor tranzitorii, temperaturii scŸzute de funcÍionare (-25° C).

Imunitatea faÍŸ de componentele de curent continuu (vezi Fig. F73)

Fig. F72: Simbol standardizat Án anumite ÍŸri pentru a indica protecÍia Ámpotriva funcÍionŸrii incorecte datorate regimurilor tranzitorii.

F40

Sursele auxiliare de curent continuu pentru comandŸ Ûi semnalizare pentru echipamentele electrice Ûi mecanice sunt uzuale, iar anumite aparate includ Ûi scheme redresoare (diode, triace, tiristoare). În eventualitatea unui defect de punere la pŸmÊnt Án aval de astfel de scheme redresoare, curentul de defect poate conÍine Ûi componente de curent continuu. Riscul de a exista Ûi astfel de componente depinde de gradul de izolaÍie al circuitelor de curent continuu din aparatele respective Ûi fiecare caz trebuie analizat separat. Probleme de acest tip apar de obicei Án cazul aplicaÍiilor industriale. Standardele CEI clasificŸ RCD-urile Án funcÍie de capacitatea lor de a funcÍiona corect Án prezenÍa componentelor de curent continuu Án structura curentului rezidual. n Dispozitive clasŸ AC: funcÍioneazŸ doar Án cazul unui curent rezidual alternativ; n Dispozitive clasŸ A: funcÍioneazŸ Án cazul unui curent rezidual pulsatoriu; n Dispozitive clasŸ B: funcÍioneazŸ Án cazul unui curent rezidual continuu. NotŸ: În general, se utilizeazŸ dispozitive de curent diferenÍial rezidual de clasŸ AC. Dispozitivele de clasŸ A se utilizeazŸ Án cazul unor cerinÍe speciale ca o variantŸ specialŸ a dispozitivelor AC.

RecomandŸri referitoare la instalarea RCD-urilor cu transformatoare de curent toroidale separate

Fig. F73: Curent continuu.

Detectorul curentului rezidual este un circuit magnetic Ánchis (de obicei circular) avÊnd permeabilitatea magneticŸ foarte ridicatŸ pe care este realizatŸ ÁnfŸÛurarea unei bobine, ansamblul constituind un transformator de curent toroidal (sau de tip inel). DatoritŸ permeabilitŸÍii sale ridicate, orice abatere de la o simetrie perfectŸ a conductoarelor care trec prin miezul magnetic, precum Ûi Ánvecinarea cu materiale feroase (carcase din oÍel, Ûasie, etc.) pot afecta suficient de mult echilibrul fluxurilor magnetice, mai ales Án cazul sarcinilor mari (pornire de motoare, curentul de magnetizare la punerea sub tensiune a transformatoarelor , etc.), astfel ÁncÊt pot genera declanÛŸri nedorite a dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual. DacŸ nu sunt luate mŸsuri speciale, raportul dintre curentul de funcÍionare IΔn Ûi curentul de fazŸ maxim Iph (max) este, Án general mai mic decÊt 1/1000. Acest raport poate fi micÛorat Án mod substanÍial (adicŸ aparatul sŸ fie desensibilizat) prin adoptarea mŸsurilor indicate Án Fig. F74 Ûi sumarizate Án Tab. F75.

MŸsuri Amplasarea atentŸ, Án mod simetric, a conductoarelor Án interiorul miezului magnetic Supradimensionarea miezului magnetic

Diametru (mm)

Factor de reducerea sensibilitŸÍii 3

Ø50 la Ø100 Ø80 la Ø200 Ø120 la Ø300 Ø50

2 2 6 4

Utilizarea unor ecrane din oÍel sau manÛoane din fier moale n cu grosimea 0,5 mm Ø80 n de lungime dublŸ diametrului miezului magnetic Ø120 n “ÁmbrŸcarea” completŸ a conductoarelor Ûi depŸÛirea Ø200 miezului magnetic Án mod egal, la ambele capete

3 3 2

Aceste mŸsuri pot fi combinate. Printr-o centrare atentŸ a conductoarelor Án interiorul unui miez magnetic de diametru 200 mm, cÊnd miezul de diametru de 50 mm este suficient, Ûi utilizÊnd un manÛon, raportul 1/1000 poate deveni 1/30000. Fig. F74: Trei mŸsuri pentru reducerea raportului IΔn/Iph (max).

Tab. F75: MŸsuri pentru reducerea raportului IΔn/Iph (max).

8 Dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCD)

Alegerea caracteristicilor unui Ántreruptor cu dispozitiv de curent diferenÍial rezidual (RCCB - CEI 61008) Curentul nominal Curentul nominal al unui Ántreruptor cu dispozitiv de curent diferenÍial rezidual este ales Án funcÍie de valoarea maximŸ a curentului de sarcinŸ pe care Ál poate suporta. n dacŸ Ántreruptorul cu dispozitiv de curent diferenÍial rezidual este conectat Án serie, Án aval de un Ántreruptor, curentul nominal al ambelor dispozitive de protecÍie trebuie sŸ fie acelaÛi, de exemplu: In u In1(1) (vezi Fig. F76a); n dacŸ Ántreruptorul cu dispozitiv de curent diferenÍial rezidual este conectat Án amonte de un grup de circuite protejate de Ántreruptoare, aÛa cum se aratŸ Án Fig. F76b, atunci curentul nominal al acestuia este dat de: In u ku x ks (In1 + In2 + In3 + In4).

Fig. F76: Întreruptor automat cu dispozitiv de curent diferenÍial rezidual.

CerinÍele de comportare electrodinamicŸ ProtecÍia Ámpotriva scurtcircuitelor trebuie realizatŸ de cŸtre dispozitivele de protecÍie Ámpotriva curenÍilor de scurtcircuit amplasate Án amonte, dar se considerŸ faptul cŸ, acolo unde dispozitivul de curent diferenÍial rezidual este amplasat Án acelaÛi tablou electric de distribuÍie (Án conformitate cu standardele Án vigoare) ca Ûi Ántreruptoarele (fuzibilele) din aval, protecÍia la curentul de scurtcircuit realizatŸ de aceste Ántreruptoare este o soluÍie adecvatŸ. În toate cazurile este necesarŸ o coordonare Ántre dispozitivele de curent diferenÍial rezidual Ûi dispozitivele de protecÍie Ámpotriva curenÍilor de scurtcircuit, iar producŸtorii furnizeazŸ, Án general, tabele de coordonare (vezi Tab. F77).

F41

Întreruptoare automate Ûi dispozitive de curent diferenÍial rezidual asociate - Isc max (ef), Án kA Întreruptorul automat din amonte RCBB Án aval 2P I 20A 230V IN-A 40A IN-A 63A I 100A 4P I 20A 400V IN-A 40A IN-A 63A NG 125NA

DT40 6,5 6 6

DT40N 6,5 10 10

C60N 6,5 20 20

C60H 6,5 30 30

C60L 6,5 30 30

4,5 6 6

4,5 10 10

4,5 10 10

4,5 15 15

4,5 15 15

C120N 3 10 10 15 2 7 7 10

C120H 4,5 10 10 15 3 7 7 16

NG125N 4,5 15 15 15 3 15 15 25

NG125H 4,5 15 15 15 3 15 15 50

Fuzibile Ûi dispozitive de curent diferenÍial rezidual asociate - Isc max (ef), Án kA Fuzibil gG amonte RCBB Án aval 2P 230V

4P 400V

I 20A IN-A 40A IN-A 63A I 100A I 20A IN-A 40A IN-A 63A NG 125NA

20A 8

63A

100A

30 30

20 20 6

30 30

20 20

125A

8

50

Fig. F77: Coordonarea tipicŸ datŸ de producŸtor Ántre dispozitive de curent diferenÍial rezidual, Ántreruptoare Ûi fuzibile (produse Merlin Gerin).

(1) Anumite standarde includ Ûi un test termic de Íinere la un curent mai mare decÊt In pentru a se asigura corecta coordonare a protecÍiilor.

F - ProtecÍia Ámpotriva Ûocurilor electrice

F42

Capitolul G Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor Cuprins

1

GeneralitŸÍi

G2

1.1 Metodologie Ûi definiÍii

G2

1.2 Principiile protecÍiei la supracurent

G4

1.3 Valori practice pentru o schemŸ de protecÍie

G4

1.4 Amplasarea dispozitivelor de protecÍie

G6

1.5 Conductoare Án paralel

G6

Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor

G7

2.1 GeneralitŸÍi

G7

2.2 Metoda generalŸ pentru cabluri

G7

2.3 Metoda simplificatŸ recomandatŸ pentru cabluri

G16

2.4 Sisteme de bare capsulate

G18

3

Determinarea cŸderii de tensiune

G20

3.1 Limita maximŸ a cŸderii de tensiune

G20

3.2 Calculul cŸderii de tensiune Án condiÍii de funcÍionare Án regim permanent

G21

4

Curentul de scurtcircuit

G24

4.1 Curentul de scurtcircuit la bornele de joasŸ tensiune ale transformatoarelor de distribuÍie MT/JT

G24

4.2 Curentul de scurtcircuit trifazat (Isc) Án orice punct al unei instalaÍii de joasŸ tensiune

G25 G1

4.3 Curentul de scurtcircuit Isc la capŸtul circuitului dinspre sarcinŸ Án funcÍie de valoarea Isc la capŸtul dinspre sursŸ

G28

4.4 Curentul de scurtcircuit generat de un alternator sau de un invertor

G29

5

Cazuri particulare ale curentului de scurtcircuit

G30

5.1 Calculul valorilor minime ale curentului de scurtcircuit

G30

5.2 Verificarea stabilitŸÍii termice a cablului Án condiÍii de scurtcircuit

G35

6

Conductoare de protecÍie PE

G37

6.1 Conectare Ûi alegere

G37

6.2 Dimensionare

G38

6.3 Conductorul de protecÍie dinspre transformatorul MT/JT Ûi tabloul general de distribuÍie (TGJT)

G40

2

7 8

6.4 Conductorul de echipotenÍialitate

G41

Conductorul neutru

G42

7.1 Dimensionarea conductorului neutru

G42

7.2 ProtecÍia conductorului neutru

G44

7.3 Întreruperea conductorului neutru

G44

7.4 Separarea conductorului neutru

G44

Exemple de calcul pentru cabluri

G46

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

PŸrÍile componente ale circuitelor Ûi protecÍiile lor sunt calculate astfel ÁncÊt toate condiÍiile de funcÍionare, normale sau anormale, sŸ fie Ándeplinite.

1 GeneralitŸÍi

1.1 Metodologie Ûi definiÍii Metodologie (vezi Fig. G1) DupŸ o analizŸ preliminarŸ care stabileÛte cerinÍele de putere ale unei instalaÍii electrice, aÛa cum s-a indicat Án capitolul B, subcapitolul 4, trebuie realizat un studiu din punct de vedere al cablajului(1) Ûi al protecÍiei acesteia, pornind de la originea instalaÍiei, trecÊnd prin zonele intermediare Ûi pÊnŸ la circuitele finale. La fiecare nivel cablurile Ûi protecÍiile acestora, trebuie sŸ ÁndeplineascŸ simultan cÊteva condiÍii, pentru a avea garanÍia unei instalaÍii sigure, Ûi anume: n sŸ suporte curentul de sarcinŸ permanent Ûi, pe termen scurt, supracurenÍi; n sŸ nu genereze cŸderi de tensiune ce ar avea ca urmare performanÍe scŸzute ale anumitor sarcini, de exemplu: un timp de acceleraÍie excesiv de lung la pornirea motoarelor, etc. În plus, dispozitivele de protecÍie (Ántreruptoarele automate sau fuzibilele) trebuie: n sŸ protejeze cablurile Ûi barele de distribuÍie pentru toate valorile de supracurent, incluzÊnd Ûi curenÍii de scurtcircuit; n sŸ asigure protecÍia persoanelor Ámpotriva contactelor indirecte accidentale, Án mod special Án cazul sistemelor TN Ûi IT, unde lungimea circuitelor poate limita valorile curenÍilor de scurtcircuit, ÁntÊrziind astfel deconectarea automatŸ (trebuie amintit faptul cŸ, Án cazul sistemelor TT instalaÍiile sunt, Án mod obligatoriu, protejate de cŸtre dispozitive de curent diferenÍial rezidual, Án general, de sensibilitate 300 mA). SecÍiunile conductoarelor sunt determinate de obicei prin metoda generalŸ descrisŸ Án subcapitolul 2 din cadrul acestui capitol. Pe lÊngŸ aceastŸ metodŸ, anumite standarde naÍionale pot recomanda o anumitŸ secÍiune minimŸ care trebuie respectatŸ din motive de rezistenÍŸ mecanicŸ. Sarcinile particulare (cum se aratŸ Án capitolul N) impun o supradimensionarea a secÍiunii cablurilor care le alimenteazŸ Ûi prin urmare dispozitivele lor de protecÍie vor fi stabilite Án consecinÍŸ.

G2 Cererea de putere n kVA ce trebuie furnizaÍi; n curentul de sarcinŸ maxim IB;

Dimensionarea conductorului: n alegerea tipului conductorului Ûi al izolaÍiei; n alegerea metodei de instalare; n se va Íine cont de coeficienÍii de corecÍie ai cablului datoraÍi diferitelor condiÍii de mediu; n determinarea secÍiunii cablului utilizÊnd tabelele care indicŸ capacitatea de transport de curent a cablului.

Verificarea cŸderii maxime de tensiune: n Án condiÍii de funcÍionare stabilŸ; n la porniri de motoare.

Calculul curenÍilor de scurtcircuit: n puterea de scurtcircuit din amonte; n valorile maxime; n valorile minime la capŸtul dinspre sarcinŸ a circuitului.

Alegerea dispozitivelor de protecÍie: n curentul nominal; n puterea de rupere; n utilizarea tabelelor de filiaÍie; n verificarea selectivitŸÍii. Tab. G1: Diagrama logicŸ de alegere a secÍiunii conductoarelor Ûi a dispozitivelor de protecÍie pentru un circuit dat.

(1) În acest capitol, termenul de “cablaj” se referŸ la toate conductoarele izolate, inclusiv cablurile unifilare Ûi multifilare, precum Ûi la conductoarele izolate pozate Án tub, etc.

1 GeneralitŸÍi

DefiniÍii Curentul maxim de sarcinŸ: IB n La nivelul circuitelor finale, acest curent corespunde sarcinii nominale exprimate Án kVA. În cazul pornirilor de motoare sau a altor sarcini care absorb la pornire un curent ridicat, mai ales Án aplicaÍiile cu porniri dese (exemplu: motoare de lift, sudurŸ, etc.) trebuie luate Án considerare efectele termice cumulative ale acestor supracurenÍi. Sunt afectate atÊt cablurile cÊt Ûi releele termice de protecÍie. n La nivelul circuitelor din amonte, acest curent corespunde puterii aparente de alimentare, Án kVA, care Íine cont de coeficienÍii de simultaneitate Ûi de utilizare ks Ûi, respectiv ku, aÛa cum se aratŸ Án Fig. G2.

Tabloul general de distribuÍie

Factorii de simultaneitate Ûi utilizare combinaÍi: ks x ku = 0,69 IB = (80+60+100+50) x 0,69 = 200 A

Tabloul secundar

Curent de sarcinŸ nominal al motorului: 50 A

Fig. G2: Calculul curentului maxim de sarcinŸ IB.

Curentul maxim admisibil: Iz ReprezintŸ valoarea maximŸ a curentului pe care cablajul circuitului o poate suporta un timp nedefinit fŸrŸ a i se reduce durata normalŸ de viaÍŸ. Pentru o secÍiune datŸ a conductorului, valoarea curentului maxim admisibil depinde de anumiÍi parametrii: n modul constructiv al cablului Ûi conductoarelor (conductor din Cu sau Al, izolaÍie din PVC sau EPR etc., numŸr de conductoare active); n temperatura ambiantŸ; n metoda de instalare; n influenÍa circuitelor Ánvecinate.

SupracurenÍii Se spune cŸ se produce “supracurent” atunci cÊnd curentul depŸÛeÛte valoarea maximŸ a curentului de sarcinŸ IB aferent sarcinii respective. Pentru evitarea deteriorŸrii ireversibile a cablului (sau a receptorului, Án cazul Án care supracurentul se datoreazŸ unui defect al acestuia), acest curent trebuie Ántrerupt Ántr-un timp care depinde de valoarea sa. SupracurenÍi de duratŸ relativ scurtŸ pot apŸrea, totuÛi, Án funcÍionarea normalŸ; se pot distinge douŸ tipuri de supracurenÍi: n Suprasarcini AceÛti curenÍi pot apŸrea Án condiÍii normale de funcÍionare datoritŸ unui numŸr de sarcini care funcÍioneazŸ ocazional, simultan sau pornirilor de motoare, etc. DacŸ oricare din aceste condiÍii persistŸ mai mult decÊt o perioadŸ de timp datŸ (care depinde de reglajul releului de protecÍie sau de calibrul fuzibilului), circuitul va fi, Án mod automat Ántrerupt. n CurenÍii de scurtcircuit AceÛti curenÍi se produc datoritŸ deteriorŸrii izolaÍiei dintre conductoarele active Ûi/sau dintre conductoarele active Ûi pŸmÊnt (Án cazul sistemelor de legare la pŸmÊnt prin impedanÍe mici), Án urmŸtoarele variante: o curent de scurtcircuit trifazat (implicÊnd sau nu conductorul de neutru Ûi/sau conductorul de protecÍie), o bifazat (implicÊnd sau nu conductorul de neutru Ûi/sau conductorul de protecÍie), o monofazat cu conductorul de neutru (Ûi/sau cu conductorul de protecÍie).

G3

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

1 GeneralitŸÍi

1.2 Principiile protecÍiei la supracurent Dispozitivul de protecÍie este amplasat la Ánceputul circuitului de protejat (vezi Fig. G3 Ûi Fig. G4). n Acesta acÍioneazŸ Án sensul Ántreruperii supracurentului Ántr-un timp mai scurt decÊt cel dat de caracteristica I2t a circuitului; n Permite curentului maxim de sarcina IB sŸ circule un timp nedefinit. Caracteristicile I2t ale conductoarelor izolate atunci cÊnd prin acestea circulŸ un curent de scurtcircuit pentru o perioadŸ de pÊnŸ la 5 secunde, pot fi determinate, aproximativ, cu formula: I2t = k2 S2 care indicŸ faptul cŸ, Án acest caz, cŸldura generatŸ este proporÍionalŸ cu pŸtratul secÍiunii conductorului, unde: t: durata curentului de scurtcircuit (Án secunde) S: secÍiunea conductorului izolat (mm2) I: valoare eficace a curentului de scurtcircuit (Aef) k: constantŸ aferentŸ conductorului izolat (valorile k2 sunt date Án Fig. G52). Pentru un conductor izolat dat curentul maxim admis variazŸ Án funcÍie de caracteristicile mediu. De exemplu, Án cazul unei temperaturi ridicate (θa1 > θa2), Iz1 este mai mic decÊt Iz2 (vezi Fig. G5). θ reprezintŸ temperatura mediului. Note: n Isc reprezintŸ curentul de scurtcircuit trifazat; n ISCB reprezintŸ curentul nominal de rupere a Ántreruptorului automat; n Ir ( sau Irth )(1) reprezintŸ nivelul de reglaj al curentului; exemplu: un Ántreruptor automat de 50 A poate avea pragul de declanÛare a protecÍiei reglat la un nivel similar cu cel al unui Ántreruptor automat de 30 A (vezi Fig. G6).

1.3 Valori practice pentru o schemŸ de protecÍie

G4

Metodele urmŸtoare se bazeazŸ pe reguli stabilite prin standarde CEI Ûi sunt puse Án practicŸ Án multe ÍŸri.

Reguli generale

Fig. G3: ProtecÍia circuitului cu ajutorul Ántreruptorului automat.

Fig. G4: ProtecÍia circuitului cu ajutorul fuzibilului. (1) Ambele denumiri sunt utilizate frecvent Án diferite standarde.

Un dispozitiv de protecÍie (Ántreruptor automat sau fuzibil) funcÍioneazŸ corect dacŸ: n curentul sŸu nominal In sau curentul reglat Ir este mai mare decÊt curentul maxim de sarcinŸ IB, dar mai mic decÊt curentul maxim admis Iz al cablului, adicŸ: IB < In < Iz corespunzŸtor zonei “a“ din Fig. G6; n valoarea curentului de declanÛare la suprasarcinŸ I2, reglat Án mod “convenÍional“ este mai micŸ decÊt 1,45 Iz ceea ce corespunde zonei “b“ din Fig. G6. Durata de declanÛare “convenÍionalŸ“ poate fi reglatŸ Ántre o orŸ Ûi 2 ore Án funcÍie de standardele locale Ûi de valoarea aleasŸ pentru I2. În cazul fuzibilelor, I2 este curentul (notat If) la care fuzibilul funcÍioneazŸ Án timpul convenÍional; n curentul nominal de scurtcircuit al Ántreruptorului automat este mai mare decÊt curentul de scurtcircuit trifazat al circuitului Án punctul respectiv al instalaÍiei. Aceasta corespunde zonei “c“ din Fig. G6.

Fig. G5: Caracteristica I2t a conductorului izolat Án funcÍie de douŸ nivele diferite de temperaturŸ.

1 GeneralitŸÍi

Zona A: IB i In i Iz Zona B: I2 i 1,45 Iz Zona C: ISCB u ISC Fig. G6: Nivelele de curent pentru determinarea caracteristicilor Ántreruptorului sau fuzibilului.

AplicaÍii Criterii pentru Ántreruptoare automate: IB i In i Iz Ûi ISCB u ISC.

Criteriile pentru fuzibile: IB i In i Iz/k3 Ûi ISCB u ISC.

n ProtecÍia prin Ántreruptor automat: În virtutea nivelului sŸu ridicat de precizie, curentul I2 este totdeauna mai mic decÊt 1,45 In (sau 1,45 Ir), astfel ÁncÊt, condiÍia I2 i 1,45 Iz (aÛa cum s-a menÍionat Án capitolul “Reguli generale”) va fi Ántotdeauna respectatŸ. n Caz particular: DacŸ Ántreruptorul nu protejeazŸ la suprasarcinŸ, este necesar sŸ ne asigurŸm cŸ, Án cazul valorii minime a curentului de scurtcircuit, protecÍia la supracurent va funcÍiona corect. Acest caz particular este analizat Án subcapitolul 5.1. n ProtecÍia prin fuzibil: CondiÍia I2 i 1,45 Iz trebuie, de asemenea, luatŸ Án considerare. I2 reprezintŸ curentul de funcÍionare (la care fuzibilul se topeÛte) Ûi este egal cu k2 x In (k2 avÊnd valori Ántre 1,6 Ûi 1,9 ) Án conformitate cu tipul de fuzibil respectiv. Un alt factor, k3, a fost introdus (k3 = k2/1,45) astfel Áncat, condiÍia I2 i 1,45 Iz este valabilŸ doar dacŸ In i Iz/k3. Pentru fuzibilele tip gG: In < 16 A · k3 = 1,31 In u 16 A · k3 = 1,10 Mai mult, capacitatea de rupere a fuzibilului ISCF trebuie sŸ fie mai mare decÊt curentul de scurtcircuit trifazat al circuitului calculat Án punctul de amplasare al fuzibilului. n Asocierea diferitelor dispozitive de protecÍie: Utilizarea unor dispozitive de protecÍie avÊnd capacitŸÍi de rupere mai mici decÊt nivelul curentului de scurtcircuit calculat Án punctele de amplasare este permisŸ de CEI Ûi de anumite standarde naÍionale Án urmŸtoarele condiÍii: o Án amonte este amplasat un alt dispozitiv de protecÍie care are puterea de rupere necesarŸ, Ûi o cantitatea de energie ce poate sŸ treacŸ prin dispozitivul din amonte este inferioarŸ valorii pe care dispozitivul de protecÍie din aval, ÁmpreunŸ cu Ántreg cablajul o pot suporta fŸrŸ a se deteriora.

G5

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

1 GeneralitŸÍi

În practicŸ acest lucru este admis: o Án cazul asocierii Ántreruptor automat/fuzibil, o Án tehnica numitŸ “filiaÍie” Án care capacitatea de limitare foarte mare a anumitor tipuri de Ántreruptoare automate reduce Án mare mŸsurŸ valoarea curentului de scurtcircuit din aval. CombinaÍiile posibile care au fost testate Án laborator sunt indicate Án documentaÍia tehnicŸ a producŸtorilor de astfel de dispozitive.

1.4 Amplasarea dispozitivelor de protecÍie Dispozitivul de protecÍie este amplasat, Án general, la Ánceputul (originea) fiecŸrui circuit.

Reguli generale (vezi Fig. G7a) Dispozitivul de protecÍie este amplasat la Ánceputul fiecŸrui circuit, Ûi acolo unde apare o reducere a curentului maxim admis Án calea de curent.

Alternative posibile pentru alte amplasŸri Án anumite circumstante (vezi Fig. G7b)

a

G6

b

Dispozitivul de protecÍie poate fi amplasat de-a lungul circuitului: n dacŸ porÍiunea AB a circuitului nu se gŸseÛte Án vecinŸtatea unui material combustibil, sau n dacŸ de-a lungul acestei porÍiuni nu sunt conectate circuite de prize sau alte elemente de derivaÍie. Trei cazuri pot fi ÁntÊlnite Án practicŸ: n ConsiderÊnd cazul (1) Án diagramŸ: o AB i 3 m, Ûi o porÍiunea AB a fost protejatŸ pentru a reduce practic, la minimum, riscul unui scurtcircuit (conductor amplasat Án Íevi de oÍel, de exemplu); n ConsiderÊnd cazul (2): o dispozitivul din amonte P1 protejeazŸ porÍiunea AB de conductor Ámpotriva curentului de scurtcircuit Án conformitate cu subcapitolul 5.1; n ConsiderÊnd cazul (3): o dispozitivul de protecÍie la suprasarcinŸ (S), este amplasat adiacent sarcinii. Aceasta este Ûi cazul circuitelor tip motor. Dispozitivul (S) constituie elementul de control (pornire/oprire) Ûi de protecÍie la suprasarcinŸ a motorului, Án timp ce (SC) este sau Ántreruptor automat (special proiectat pentru protecÍia motoarelor) sau fuzibil tip aM. o protecÍia la scurtcircuit (SC) amplasatŸ Án amonte de circuit este Án conformitate cu principiile din subcapitolul 5.1.

Circuite fŸrŸ protecÍie (vezi Fig. G7c) Fie: n Dispozitivul de protecÍie P1 este dimensionat pentru a proteja cablul S2 Ámpotriva suprasarcinii Ûi scurtcircuitului. Sau: n Acolo unde Ántreruperea circuitului constituie un risc, de exemplu: o circuitul de excitaÍie Án cazul maÛinilor rotative, o circuite aferente electromagneÍilor mari Án aplicaÍiile de ridicare, o circuitele secundare ale transformatoarelor de mŸsurŸ de curent. În aceste cazuri, Ántreruperea circuitelor nu poate fi admisŸ, deci protecÍia cablurilor devine de importanÍŸ secundarŸ.

1.5 Conductoare Án paralel c

Fig. G7: Amplasarea dispozitivelor de protecÍie.

Conductoarele avÊnd aceeaÛi secÍiune, aceeaÛi lungime Ûi din acelaÛi material pot fi conectate Án paralel. Curentul maxim admis este suma curenÍilor maximi aferenÍi conductoarelor individuale, luÊndu-se Án considerare Ûi efectele ÁncŸlzirii reciproce, metoda de instalare, etc. ProtecÍia Ámpotriva suprasarcinii Ûi scurtcircuitului este identicŸ cu aceea pentru un singur conductor de secÍiune echivalentŸ. În scopul evitŸrii riscului de apariÍie a scurtcircuitului Án cazul cablurilor conectate Án paralel, trebuie luate urmŸtoarele mŸsuri: n protecÍie suplimentarŸ Ámpotriva deteriorŸrii mecanice a cablurilor Ûi Ámpotriva umiditŸÍii, prin utilizarea unei protecÍii suplimentare; n alegerea traseului cablului astfel ÁncÊt sŸ se evite vecinŸtatea cu materiale combustibile.

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor

G - Sizing and protection of conductors

2.1 GeneralitŸÍi Standardul internaÍional, de referinÍŸ pentru studierea cablŸrii este CEI 60364-5-52: “InstalaÍii electrice Án clŸdiri - Partea 5-52: Alegerea Ûi instalarea echipamentelor electrice - Sistemul de cablare”. Standardul este prezentat aici, pe scurt, cu exemplificarea celor mai utilizate metode de instalare. Capacitatea de transport de curent a conductoarelor, Án diferite cazuri, este datŸ Án anexa A a standardului. Metoda simplificatŸ pentru utilizarea tabelelor din anexa A este propusŸ Án anexa informativŸ B a standardului.

2.2 Metoda generalŸ pentru cabluri Metode posibile de instalare pentru diferite tipuri de conductoare sau cabluri În Tab. G8 sunt prezentate diferite metode de instalare admise Án funcÍie de diferite tipuri de conductoare Ûi cabluri.

Conductoare Ûi cabluri

Conductoare neizolate Conductoare izolate Cabluri cu Multifilar manta (inclusiv cele armate Ûi cu izolaÍie Unifilar mineralŸ

Metoda de instalare Montaj Fixate liber cu bride

+

+

În tub Pat de cabluri de (inclusiv cele Án protecÍie tresŸ sau Áncastrate Án pardosealŸ) + + + +

0

+

+

+

+ Permis. - Interzis. 0 Nerecomandat sau, Án mod normal neutilizat Án practicŸ. Tab. G8: Alegerea sistemelor de cablare (Tabelul 52-1 din CEI 60364-5-52).

Canal Pe suport de cablu vertical tip scarŸ Pe console, suporÍi de cablu + + +

Pe izolatoare

Pe cablu de susÍinere

+ + 0

+

+

0

+

+

G7

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

Metode posibile de instalare in diferite cazuri: În diferite cazuri pot fi utilizate metode de instalare adecvate. În Tab. G9 sunt prezentate combinaÍiile posibile. NumŸrul dat Án acest tabel se referŸ la diferitele sisteme de cablare considerate (vezi, de asemenea Tab. G10).

Cazuri

Metoda de instalare Montaj Fixate liber cu bride

Goluri Án clŸdiri

40, 46, 15, 16 56

0

Îngropate Án pŸmÊnt Încastrate Án elemente de construcÍie Montate aparent

72, 73 57, 58

0 3

-

20, 21

70, 71 1, 2, 59, 60 4, 5

Montate aerian

-

-

0

Canale de cabluri

56

În tub Pat de cabluri de (inclusiv cele Án protecÍie tresŸ sau Áncastrate Án pardosealŸ) 15, 16, 41, 42 54, 55 0

Imersate 80 80 0 - Interzis. 0 Nerecomandat sau, Án mod normal neutilizat Án practicŸ.

Pe izolatoare

Pe cablu de susÍinere

-

-

-

-

50, 51, 52, 53

Canal Pe suport de cablu vertical tip scarŸ Pe console, suporÍi de cablu 43 30, 31, 32, 33, 34 44, 45 30, 31, 32, 33, 34 70, 71 44, 45 0

0 -

-

6, 7, 8, 9, 12, 13, 14 22, 23 10, 11

6, 7, 8, 9 -

36

-

36

35

-

0

-

-

Tab. G9: Construirea sistemului de cablare (Tabelul 52-2 din CEI 60364-5-52).

G8

30, 31, 32, 33, 34 30, 31, 32 33, 34 0

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor Exemple de sisteme de cablare Ûi metodele respective de instalare În Tab. G10 sunt prezentate cÊteva sisteme diferite de cablare Ûi metodele respective de instalare. Anumite metode de referinÍŸ sunt definite (cu litere de cod de la A la G), incluzÊnd metode de instalare avÊnd aceleaÛi caracteristici relativ la capacitŸÍile de transport de curent ale sistemului de cablare.

Nr. criteriu

Metoda de instalare

Descriere

Metoda de referinÍŸ utilizatŸ pentru a obÍine capacitatea de transport de curent

Conductoare izolate sau cabluri unifilare Án tub, Án pereÍi izolaÍi termic

A1

Cabluri multifilare Án tub Án pereÍi izolaÍi termic

A2

4

Conductoare izolate sau cabluri unifilare Án tub, pe pereÍi de lemn sau de zidŸrie sau distanÍate de aceÛtia la mai puÍin de 0,3 x diametrul tubului

B1

5

Cabluri multifilare, Án tub, pe pereÍi de lemn sau de zidŸrie sau distanÍate de aceÛtia la mai puÍin de 0,3 x diametrul tubului

B2

20

Cabluri unifilare sau multifilare fixate pe un perete de lemn sau distanÍate de acesta la mai puÍin de 0,3 x diametrul cablului

C

30

Pe pat de cablu neperforat

C

1

Camera

2

Camera

Tab. G10: Exemple de metode de instalare (Parte din Tabelul 52-3 din CEI 60364-5-52) (continuare pe pagina urmŸtoare).

G9

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

Nr. criteriu

G10

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor

Metoda de instalare

Descriere

Metoda de referinÍŸ utilizatŸ pentru a obÍine capacitatea de transport de curent

31

Pe pat de cabluri perforat

E sau F

36

Conductoare izolate sau neizolate pe izolatori

G

70

Cabluri multifilare Án tub sau Án canal de cablu Ángropate Án pŸmÊnt

D

Cabluri unifilare Án tub sau Án canal de cablu Ángropate Án pŸmÊnt

D

71

Tab. G10: Exemple de metode de instalare (Parte din Tabelul 52-3 din CEI 60364-5-52) (sfÊrÛit).

Temperatura maximŸ de funcÍionare: Capacitatea de transport de curent datŸ Án tabelul urmŸtor a fost determinatŸ astfel ÁncÊt temperatura maximŸ a izolaÍiei sŸ nu fie depŸÛitŸ pe o duratŸ de timp care ar putea-o deteriora. Pentru diferite tipuri de materiale de izolaÍie, Tab. G11 prezintŸ temperatura maximŸ admisibilŸ.

Tipul de izolaÍie IzolaÍie de PVC IzolaÍie cu XLPE (polietilenŸ reticulatŸ) Ûi EPR IzolaÍie mineralŸ (acoperit cu PVC sau expus atingerii) IzolaÍie mineralŸ (neexpus atingerii Ûi fŸrŸ riscul unui contact cu materiale combustibile)

Temperatura limitŸ 70° C la nivelul conductorului 90° C la nivelul conductorului 70° C la nivelul mantalei 105° C la nivelul mantalei

Tab. G11: Temperaturile maxime de funcÍionare pentru diferite tipuri de izolaÍii (Tabelul 52-4 din CEI 60364-5-52).

Factori de corecÍie: Pentru a se lua Án considerare anumiÍi factori de mediu sau diferite condiÍii speciale de instalare, au fost introduÛi factori de corecÍie. SecÍiunea cablurilor se determinŸ pornind de la curentul nominal al sarcinii IB, ÁmpŸrÍit la diferiÍi coeficienÍi de corecÍie, k1, k2, ...

I' B =

IB

k1 ⋅ k 2 ...

I’B este curentul de sarcinŸ corectat, care se va compara cu capacitatea de transport de curent a cablului considerat.

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor n Temperatura ambiantŸ CapacitŸÍile de transport de curent ale cablurilor Án aer se definesc la temperatura medie a aerului de 30° C. Pentru alte temperaturi, factorii de corecÍie sunt daÍi Án Tab. G12, pentru izolaÍie din PVC, EPR Ûi XLPE. Acest factor de corecÍie este notat k1.

Temperatura ambiantŸ °C 10 15 20 25 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Tip de izolaÍie PVC 1,22 1,17 1,12 1,06 0,94 0,87 0,79 0,71 0,61 0,50 -

XLPE Ûi EPR 1,15 1,12 1,08 1,04 0,96 0,91 0,87 0,82 0,76 0,71 0,65 0,58 0,50 0,41

Tab. G12: Factori de corecÍie pentru temperaturi ale aerului altele decÊt 30° C Ûi care pot fi aplicaÍi capacitŸÍilor de transport de curent Án cazul cablurilor Án aer (din Tabelul A 52-14 din CEI 60364-5-52 ).

G11 CapacitŸÍile de transport de curent ale cablurilor Án pŸmÊnt se definesc considerÊnd o temperaturŸ medie a solului de 20° C. Pentru alte temperaturi, factorii de corecÍie sunt daÍi Án Tab. G13, pentru izolaÍie din PVC, EPR Ûi XLPE. Acest factor de corecÍie este notat k2.

Temperatura ambiantŸ °C 10 15 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Tip de izolaÍie PVC 1,10 1,05 0,95 0,89 0,84 0,77 0,71 0,63 0,55 0,45 -

XLPE Ûi EPR 1,07 1,04 0,96 0,93 0,89 0,85 0,80 0,76 0,71 0,65 0,60 0,53 0,46 0,38

Tab. G13: Factori de corecÍie pentru temperaturi ale solului altele decÊt 20° C Ûi care pot fi aplicaÍi capacitŸÍilor de transport de curent Án cazul cablurilor Án tuburi Án pŸmÊnt (din Tabelul A 52-15 din CEI 60364-5-52 ).

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

n Rezistivitatea termicŸ a solului CapacitŸÍile de transport de curent ale cablurilor Ángropate se definesc considerÊnd o rezistivitate a solului de 2,5 K.m/W. Pentru alte valori, factorii de corecÍie sunt daÍi Án Tab. G14. Acest factor de corecÍie este notat k3.

Rezistivitatea termicŸ a solului K.m/W Factor de corecÍie

1 1,18

1,5 1,1

2 1,05

2,5 1

3 0,96

Tab. G14: Factori de corecÍie pentru cabluri Ángropate, pentru rezistivitŸÍi ale solului altele decÊt 2,5 K.m/W, care pot fi aplicaÍi capacitŸÍilor de transport de curent Án cazul metodei de instalare de referinÍŸ D (Tabelul A 52-16 din CEI 60364-5-52 ).

Din experienÍŸ se Ûtie faptul cŸ existŸ o relaÍie Ántre natura solului Ûi rezistivitatea sa. Astfel, Án Tab. G15 sunt prezentate valori empirice pentru factorul k3, Án funcÍie de natura solului.

Natura solului Sol foarte ud (saturat) Sol ud Sol umed Sol uscat Sol foarte uscat

G12

k3 1,21 1,13 1,05 1,00 0,86

Tab. G15: Factori de corecÍie k3 Án funcÍie de natura solului.

n Gruparea conductoarelor Ûi cablurilor CapacitŸÍile de transport de curent date Án tabelul de mai jos se referŸ la un singur circuit alcŸtuit din urmŸtorul numŸr de conductoare active (ÁncŸrcate): o douŸ conductoare izolate sau douŸ cabluri unifilare sau un cablu cu douŸ conductoare (care se utilizeazŸ pentru circuite monofazate), o trei conductoare izolate sau trei cabluri unifilare sau un cablu cu trei conductoare (care se utilizeazŸ pentru circuite trifazate). În cazul Án care mai multe conductoare izolate sau cabluri sunt instalate alcŸtuind un grup, se va aplica un factor de reducere de grup (notat k4). Tabelele G16 la G18 dau cÊteva exemple pentru diferite configuraÍii (metode de instalare Án aer sau Án pŸmÊnt). Tabelul G16 dŸ valorile factorului de corecÍie k4 pentru diferite configuraÍii de cabluri sau conductoare neÁngropate, grupÊnd mai mult decÊt un circuit sau un cablu multiconductor.

Aranjament (cabluri care se ating) Cabluri mŸnunchi, Án aer, Áncastrate sau Ángropate Cabluri Ántr-un strat pe perete, podea sau pe pat de cabluri neperforat Cabluri Ántr-un strat fixate direct sub un plafon de lemn Cabluri Ántr-un strat amplasate pe pat de cabluri perforat orizontal sau vertical Cabluri Ántr-un strat fixate pe suport tip scarŸ, etc.

NumŸr de circuite sau cabluri multifilare 1 2 3 4 5 6 1,00 0,80 0,70 0,65 0,60 0,57

7 0,54

8 0,52

9 0,50

12 0,45

1,00

0,85

0,79

0,75

0,73

0,72

0,72

0,71

0,70

0,95

0,81

0,72

0,68

0,66

0,64

0,63

0,62

0,61

Pentru mai mult de 9 circuite sau cabluri multifilare nu existŸ factor de reducere

1,00

0,88

0,82

0,77

0,75

0,73

0,73

0,72

0,72

1,00

0,87

0,82

0,80

0,80

0,79

0,79

0,78

0,78

16 0,41

20 0,38

Tab. G16: Factori de reducere pentru grupuri de mai mult decÊt un circuit sau cablu multifilar (Tabelul A.52-17 din CEI 60364-5-52).

Metode de instalare de referinÍŸ Metoda A la F Metoda C

Metoda E Ûi F

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor Tabelul G17 prezintŸ valorile factorului de corectie k4 pentru diferite configuraÍii de cabluri Ûi conductoare neÁngropate, pentru grupuri mai mari de circuite, realizate din cabluri unifilare, Án aer.

Metoda de instalare

Pat de cablu perforat

31

NumŸr de paturi de cabluri

NumŸr de circuite trifazate 1

2

3

1

0,98

0,91

0,87

2

0,96

0,87

0,81

3

0,95

0,85

0,78

1

0,96

0,86

2

0,95

0,84

Pat de cablu perforat vertical

31

Suport tip scarŸ, etc...

32

1

1,00

0,97

0,96

33

2

0,98

0,93

0,89

34

3

0,97

0,90

0,86

31

1

1,00

0,98

0,96

2

0,97

0,93

0,89

3

0,96

0,92

0,86

1

1,00

0,91

0,89

2

1,00

0,90

0,86

Utilizarea unui multiplicator pentru Trei cabluri pozate orizontal

Trei cabluri pozate vertical

Trei cabluri pozate orizontal

G13 Pat de cablu perforat

Pat de cablu perforat vertical

31

Suport tip scarŸ, etc...

32

1

1,00

1,00

1,00

33

2

0,97

0,95

0,93

34

3

0,96

0,94

0,90

Trei cabluri pozate Án treflŸ

Tab. G17: Factori de reducere pentru grupuri mai mari de circuite cu cabluri unifilare de aplicat valorilor nominale, Án aer - Metoda de instalare de referinÍŸ F (Tabelul A 52-21 din CEI 60364 -5 -52 ).

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor Tabelul G18 prezintŸ valorile factorului de corecÍie k4 pentru diferite configuraÍii de cabluri sau conductoare instalate direct Án pŸmÊnt.

NumŸr de circuite 2 3 4 5 6

G14

DistanÍa liberŸ dintre cabluri (a)a Cabluri care Diametrul 0,125 m se ating unui cablu 0,75 0,80 0,85 0,65 0,70 0,75 0,60 0,60 0,70 0,55 0,55 0,65 0,50 0,55 0,60

(a)

Cabluri multifilare

(a)

Cabluri unifilare

0,25 m

0,5 m

0,90 0,80 0,75 0,70 0,70

0,90 0,85 0,80 0,80 0,80

Tab. G18: Factori de reducere pentru mai mult de un circuit, pentru cabluri unifilare sau multifilare instalate direct Án pŸmÊnt - Metoda de instalare D (Tabelul 52-18 din CEI 60364-5-52).

n CurenÍii armonici Capacitatea de transport de curent pentru cabluri trifazate, cu 4 sau 5 fire se bazeazŸ pe presupunerea cŸ numai 3 conductoare sunt complet ÁncŸrcate. TotuÛi, Án cazul Án care existŸ curenÍi armonici, curentul prin conductorul neutru poate avea o valoare semnificativŸ, chiar mai mare decÊt curenÍii de faza. Aceasta se datoreazŸ faptului cŸ armonicile 3 de curent de pe cele trei faze nu se anuleazŸ fazorial ci, dimpotrivŸ, se ÁnsumeazŸ aritmetic pe conductorul neutru. Aceasta afecteazŸ, evident, capacitatea de transport de curent a cablului, Ûi prin urmare este necesar sŸ se aplice un factor de corecÍie k5. Suplimentar, dacŸ procentul de armonicŸ 3 (h3) este mai mare de 33%, curentul prin conductorul neutru este mai mare decÊt cel prin conductoarele de fazŸ; prin urmare, alegerea secÍiunii cablului se bazeazŸ pe acesta. Efectul termic al curenÍilor armonici prin conductoarele de fazŸ trebuie, de asemenea, luat Án calcul. Tabelul G19 prezintŸ valorile coeficientului k5 Án funcÍie de conÍinutul de curenÍi de armonicŸ 3.

ConÍinut de curent de armonicŸ 3 al curentului de fazŸ, % 0 - 15 15 - 33 33 - 45 > 45

Factor de corecÍie Alegerea secÍiunii se bazeazŸ pe curentul de fazŸ 1,0 0,86 -

Alegerea secÍiunii se bazeazŸ pe curentul din conductorul neutru 0,86 1,0

Tab. G19: Factori de corecÍie pentru curenÍi armonici Án cabluri cu 4 Ûi 5 fire (Tabelul D 52-1 din CEI 60364-5-52).

Curentul admisibil Án funcÍie de secÍiunea nominalŸ a conductoarelor Standardul CEI 60364-5-52 prezintŸ informaÍii extinse, sub formŸ de tabele referitoare la curenÍii admisibili Án funcÍie de secÍiunea cablurilor. Sunt luaÍi Án considerare mai mulÍi parametri, precum metoda de instalare, tipul izolaÍiei, tipul materialului conductor, numŸrul de conductoare ÁncŸrcate.

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor Ca un exemplu, Tab. G20 prezintŸ capacitŸÍile de transport de curent pentru diferite metode de instalare a cablurilor cu izolaÍie din PVC, din aluminiu sau cupru, trei conductoare ÁncŸrcate, Án aer sau Án pŸmÊnt.

SecÍiunea nominalŸ a conductoarelor

Metoda de instalare A1 A2

B1

B2

C

D

2

3

4

5

6

7

13,5 18 24 31 42 56 73 89 108 136 164 188 216 245 286 328

13 17,5 23 29 39 52 68 83 99 125 150 172 196 223 261 298

15,5 21 28 36 50 68 89 110 134 171 207 239 -

15 20 27 34 46 62 80 99 118 149 179 206 -

17,5 24 32 41 57 76 96 119 144 184 223 259 299 341 403 464

18 24 31 39 52 67 86 103 122 151 179 203 230 258 297 336

14 18,5 24 32 43 57 70 84 107 129 149 170 194 227 261

13,5 17,5 23 31 41 53 65 78 98 118 135 155 176 207 237

16,5 22 28 39 53 70 86 104 133 161 186 -

15,5 21 27 36 48 62 77 92 116 139 160 -

18,5 25 32 44 59 73 90 110 140 170 197 227 259 305 351

18.5 24 30 40 52 66 80 94 117 138 157 178 200 230 260

(mm2)

1 Cupru 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 Aluminiu 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300

Tab. G20: CapacitŸÍile de transport de curent, Án Amperi, pentru diferite metode de instalare pentru conductoare cu izolaÍie din PVC, trifazate, din cupru sau aluminiu, temperatura conductorului: 70° C, temperatura ambiantŸ: 30° C Án aer, 20° C Án pŸmÊnt (Tabelul A.52-4 din CEI 60364-5-52).

G15

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor 2.3 Metoda simplificatŸ recomandatŸ pentru cabluri Pentru o alegerea mai uÛoarŸ a secÍiunilor de cablu, s-au propus douŸ tabele simplificate, pentru cabluri Ángropate Ûi neÁngropate. Aceste tabele cuprind cele mai uzuale configuraÍii Ûi permit accesul cel mai uÛor la informaÍii.

Cabluri neÁngropate:

G16

MetodŸ NumŸr de conductoare ÁncŸrcate Ûi tipul de izolaÍie de instalare de referinÍŸ A1 2 PVC 3 PVC 3 XLPE 2 XLPE A2 3 PVC 2 PVC 3 XLPE 2 XLPE B1 3 PVC 2 PVC 3 XLPE B2 3 PVC 2 PVC 3 XLPE 2 XLPE C 3 PVC 2 PVC E 3 PVC F 3 PVC 1 2 3 4 5 6 7 8 2 SecÍiunea (mm ) Cupru 1,5 13 13,5 14,5 15,5 17 18,5 13,5 2,5 17,5 18 19,5 21 23 25 27 4 23 24 26 28 31 34 36 6 29 31 34 36 40 43 46 10 39 42 46 50 54 60 63 16 52 56 61 68 73 80 85 25 68 73 80 89 95 101 110 35 110 117 126 137 50 134 141 153 167 70 171 179 196 213 95 207 216 238 258 120 239 249 276 299 150 285 318 344 185 324 362 392 240 380 424 461 Aluminiu 2,5 13,5 14 15 16,5 18,5 19,5 21 4 17,5 18,5 20 22 25 26 28 6 23 24 26 28 32 33 36 10 31 32 36 39 44 46 49 16 41 43 48 53 58 61 66 25 53 57 63 70 73 78 83 35 86 90 96 103 50 104 110 117 125 70 133 140 150 160 95 161 170 183 195 120 186 197 212 226 150 226 245 261 185 256 280 298 240 300 330 352 Tab. G21a: Capacitatea de transport de curent, Án Amperi (Tabelul B.52-1 din CEI 60364-5-52).

2 XLPE 3 XLPE 2 XLPE 2 PVC 3 XLPE 2 XLPE 2 PVC 3 XLPE 2 XLPE 9 10 11 12 13

22 30 40 51 70 94 119 147 179 229 278 322 371 424 500

23 31 42 54 75 100 127 158 192 246 298 346 395 450 538

24 33 45 58 80 107 135 169 207 268 328 382 441 506 599

26 36 49 63 86 115 149 185 225 289 352 410 473 542 641

161 200 242 310 377 437 504 575 679

23 31 39 54 73 90 112 136 174 211 245 283 323 382

24 32 42 58 77 97 120 146 187 227 263 304 347 409

26 35 45 62 84 101 126 154 198 241 280 324 371 439

28 38 49 67 91 108 135 164 211 257 300 346 397 470

121 150 184 237 289 337 389 447 530

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor Factorii de corecÍie sunt prezentaÍi Án Tab. G21b pentru grupuri de cÊteva circuite sau cabluri multifilare:

Aranjament

NumŸr de circuite sau cabluri multifilare 1 2 3 4 6 9 12 16 20 1,00 0,80 0,70 0,70 0,55 0,50 0,45 0,40 0,40

Îngropate sau Án protejate Cabluri Ántr-un strat pe perete, podea sau pe pat de cabluri neperforat Cabluri Ántr-un strat fixate direct sub un plafon Cabluri Ántr-un strat amplasate pe pat de cabluri perforat orizontal/vertical Cabluri Ántr-un strat fixate pe suport tip scarŸ, etc.

1,00 0,85 0,80 0,75 0,70 0,70 -

-

-

0,95 0,80 0,70 0,70 0,65 0,60 -

-

-

1,00 0,90 0,80 0,75 0,75 0,70 -

-

-

1,00 0,85 0,80 0,80 0,80 0,80 -

-

-

Tab. G21b: Factori de reducere pentru grupuri de circuite sau cabluri multifilare (Tabelul B.52-3 din CEI 60364-5-52).

Cabluri Ángropate: MetodŸ SecÍiune de instalare mm2 de referinÍŸ D Cupru 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 D Aluminiu 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300

NumŸr de conductoare ÁncŸrcate Ûi tipul de izolaÍie DouŸ PVC Trei PVC DouŸ XLPE Trei XLPE

22 29 38 47 63 81 104 125 148 183 216 246 278 312 361 408

18 24 31 39 52 67 86 103 122 151 179 203 230 258 297 336

26 34 44 56 73 95 121 146 173 213 252 287 324 363 419 474

22 29 37 46 61 79 101 122 144 178 211 240 271 304 351 396

22 29 36 48 62 80 96 113 140 166 189 213 240 277 313

18,5 24 30 40 52 66 80 94 117 138 157 178 200 230 260

26 34 42 56 73 93 112 132 163 193 220 249 279 322 364

22 29 36 47 61 78 94 112 138 164 186 210 236 272 308

Tab. G22: Capacitatea de transport de curent, Án Amperi (Tabelul B.52-1 din CEI 60364-5-52).

G17

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor 2.4 Sisteme de bare capsulate Alegerea sistemelor de bare capsulate poate fi realizatŸ utilizÊnd datele furnizate de producŸtor. Metodele de instalare, tipul de izolaÍie, factorii de corecÍie Án caz de grupare nu sunt parametri relevanÍi Án acest caz. SecÍiunea oricŸrui tip de barŸ capsulatŸ este determinatŸ de producŸtorul acesteia Án funcÍie de: n curentul nominal; n temperatura ambiantŸ consideratŸ a fi 35° C; n 3 conductoare ÁncŸrcate.

Curentul nominal Curentul nominal poate fi calculat Án funcÍie de: n locul de amplasare; n curentul absorbit de diferitele sarcini conectate Án lungul sistemului de bare.

Temperatura ambiantŸ Pentru temperaturi superioare lui 35° C trebuie aplicat un factor de corecÍie. Valorile factorului de corecÍie aplicat Án cazul sistemelor de putere medie Ûi mare (pÊnŸ la 4000 A) sunt date Án Tab. G23a.

°C Factor de corecÍie

35 1

40 0,97

45 0,93

50 0,90

55 0,86

Tab. G23a: Factorul de corecÍie pentru temperaturi ambiante mai mari de 35° C.

G18

Curentul prin bara de neutru În cazul Án care existŸ curenÍi de armonicŸ 3, prin bara de neutru poate circula un curent semnificativ; prin urmare, trebuie luate Án considerare pierderi suplimentare de putere. Figura G23b prezintŸ curenÍii maximi admisibili prin barele de fazŸ Ûi neutru (pe unitate), Ántr-un sistem de bare capsulate, Án funcÍie de nivelul armonicii 3 de curent.

Fig. G23b: CurenÍii maximi admisibili (pe unitate) Ántr-un sistem de bare capsulate Án funcÍie de nivelul armonicii 3 de curent.

2 Metoda practicŸ pentru determinarea secÍiunii minime admisibile a conductoarelor Modul de amplasare al sistemului de bare capsulate depinde de poziÍia consumatorilor, locul de amplasare al sursei de alimentare Ûi de posibilitŸÍile de fixare. n un singur tronson de barŸ poate deservi o zonŸ de 4 la 6 metri; n dispozitivele de protecÍie pentru cablurile de alimentare ale consumatorilor sunt amplasate Án cofrete de derivaÍie conectate direct pe sistemul de bare; n o singurŸ linie de alimentare alimenteazŸ toÍi consumatorii de pe sistemul de bare, indiferent de puterea acestora. OdatŸ ce sistemul de bare a fost stabilit, este posibil sŸ se calculeze curentul absorbit In pe linia de distributie. In este egal cu suma curenÍilor absorbiÍi IB de cŸtre fiecare consumator: In = Σ IB. Consumatorii nu vor funcÍiona toÍi, Án acelaÛi timp Ûi, de asemenea, nu funcÍioneazŸ permanent la putere maximŸ, astfel ÁncÊt se va utiliza coeficientul de cerere simultanŸ, kS: In = Σ (IB . kS).

AplicaÍie

NumŸr de consumatori de curent

Iluminat, ÁncŸlzire DistribuÍie (ateliere)

Coeficientul Ks 1

2 la 3 4 la 5 6 la 9 10 la 40 u 40

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

NotŸ: În cazul instalaÍiilor industriale se va Íine cont de posibilitŸÍile de evoluÍie a echipamentelor de bazŸ. Ca Ûi Án cazul tablourilor electrice, este necesarŸ pŸstrarea unei rezerve de cca. 20 %: In i IB x ks x 1,2. Tab. G24: Coeficientul de cerere simultanŸ Án funcÍie de numŸrul de consumatori de curent.

G19

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

3 Determinarea cŸderii de tensiunii

ImpedanÍa circuitelor este scŸzutŸ dar nu neglijabilŸ: atunci cÊnd transportŸ curentul de sarcinŸ existŸ o cŸdere de tensiune Ántre originea circuitului Ûi sarcinŸ. FuncÍionarea corectŸ a fiecŸrei sarcini (motor, circuit de iluminat, etc.) depinde de tensiunea aplicatŸ, aceasta fiind menÍinutŸ la o valoare stabilŸ, apropiatŸ de valoarea nominalŸ. Este necesar, deci, sŸ dimensionŸm conductoarelor circuitelor astfel ÁncÊt, la curentul nominal, tensiunea la bornele sarcinii sŸ fie menÍinutŸ Án limitele cerute de aceasta, pentru a obÍine performanÍele nominale. Acest subcapitol se referŸ la metodele de determinare a cŸderii de tensiune pentru a se verifica faptul cŸ aceasta: n corespunde standardelor Ûi normelor Án vigoare; n poate fi acceptabilŸ pentru sarcinŸ; n ÁndeplineÛte condiÍiile importante de funcÍionare.

3.1 Limita maximŸ a cŸderii de tensiune CŸderea de tensiune maximŸ admisibilŸ variazŸ de la ÍarŸ la ÍarŸ. Valorile tipice pentru instalaÍiile de joasŸ tensiune sunt date Án Tab. G25.

Tipul de instalaÍie

Iluminat

Alimentare de la reÍeaua de distribuÍie publicŸ Post de transformare MT/JT alimentat de la reÍeaua de medie tensiune publicŸ

3% 6% (8%)

Alte aplicaÍii (ÁncŸlzire Ûi de putere) 5% 8% (10%)

Tab. G25: CŸderea maximŸ de tensiune dintre punctul de conexiune la reÍeaua de alimentare Ûi punctul de utilizare.

G20

NotŸ: Valorile dintre paranteze sunt cele prevŸzute de norma romÊnŸ (NP-I7/2002). Aceste limite ale cŸderilor de tensiune se referŸ la condiÍii standard de funcÍionare Ûi nu se aplicŸ, de exemplu, pe perioada de pornire a motoarelor; conectarea simultanŸ (din ÁntÊmplare) a mai multor sarcini, etc. aÛa cum s-a menÍionat Án capitolul A, subcapitolul 4.3 (factorul de simultaneitate, etc.). Atunci cÊnd cŸderea de tensiune depŸÛeÛte valorile indicate Án Tab. G25, trebuie utilizate cabluri de secÍiuni mai mari care conduc la satisfacerea condiÍiilor din normele aplicabile. Atunci cÊnd este acceptabilŸ, valoarea de 8% poate conduce, Án cazul sarcinii de tip motor, la anumite probleme Án funcÍionare, de exemplu: n Án general, o funcÍionare la performanÍe satisfŸcŸtoare pentru un motor, impune o abatere a tensiunii de ±5% din valoarea tensiunii nominale; n curentul de pornire al unui motor poate fi de 5 - 7 ori curentul nominal, sau chiar mai mare. DacŸ se obÍine o cŸdere de tensiune de 8% Án condiÍii de curent nominal, atunci, pe durata pornirii, aceasta avea o valoare de 40% sau mai mult. În aceste condiÍii, motorul: o fie, nu va porni (datoritŸ cuplului de pornire insuficient) avÊnd consecinÍe legate de supraÁncŸlzire Ûi eventual declanÛarea protecÍiei, o fie, va accelera foarte Áncet, astfel ÁncÊt, curentul mare la pornire (care poate avea efecte nedorite asupra funcÍionŸrii altor echipamente) va continua mult peste perioada normalŸ de pornire a motorului; n Án final, o cŸdere de tensiune de 8% reprezintŸ o pierdere de putere (E2/R Watts), ceea ce, pentru sarcinile continue ÁnseamnŸ o pierdere importantŸ de energie. Din aceste motive este recomandat ca o cŸdere de tensiune de la 8% Án condiÍii normale de funcÍionare sŸ nu fie realizatŸ Án cazul circuitelor care sunt sensibile la tensiuni scŸzute (vezi Fig. G26).

Fig. G26: CŸderea maximŸ de tensiune.

3 Determinarea cŸderii de tensiunii

3.2 Calculul cŸderii de tensiune Án condiÍii de funcÍionare Án regim permanent Formulele uzuale Tabelul G27 prezintŸ formulele uzuale pentru calculul cŸderii de tensiune pentru un circuit dat, pe kilometru de lungime. DacŸ: n IB: curentul nominal de sarcinŸ, Án amperi n L: lungimea cablului, Án kilometri n R: rezistenÍa cablului, Án Ω/km

R= R=

, Ω mm2 / km 22.5

(

)

S(secÍ. S c.s.a. Án in mm22)

for copper pentru cupru

36 Ω mm2 / km pentru aluminiu for aluminium S(secÍ. S c.s.a. Án in mm22)

(

)

NotŸ: R este neglijabil pentru secÍiuni mai mari de 500 mm2. n X: reactanÍa inductivŸ a cablului (Ω/km) NotŸ: X este neglijabil pentru secÍiuni mai mici de 50 mm2. În absenÍa oricŸror altor informaÍii, X se va considera ca avÊnd valoarea de 0,08 (Ω/km). n ϕ: unghiul de defazaj dintre tensiune Ûi curent Án cazul circuitului considerat general: o Án cazul circuitelor de iluminat: cos ϕ = 1 o Án cazul motoarelor : - la pornire: cos ϕ = 0,35 - Án funcÍionare normalŸ: cos ϕ = 0,8 n Un: tensiunea de linie (dintre faze) n Vn: tensiunea de fazŸ (fazŸ/neutru). Pentru ghenele Ûi barele prefabricate, rezistenÍele Ûi inductanÍele sunt date de cŸtre producŸtor.

Circuit

CŸdere de tensiune (ΔU) Án volÍi

Án %

Bifazat: fazŸ/fazŸ

∆U = 2 I B(R cos ϕ + X sin ϕ) L

100 ∆U Un

Monofazat: fazŸ/neutru

∆U = 2 I B(R cos ϕ + X sin ϕ) L

100 ∆U Vn

Trifazat echilibrat: 3 faze (cu sau fŸrŸ neutru)

∆U = 3 I B(R cos ϕ + X sin ϕ) L

100 ∆U Un

Tab. G27: Formulele de calcul ale cŸderilor de tensiune.

Tabel de calcul simplificat Calculele pot fi evitate prin utilizarea Tab. G28 care prezintŸ, printr-o aproximare acceptabilŸ, cŸderile de tensiune, pe fazŸ, pe km de cablu, pe amper, Án funcÍie de: n tipurile de circuite utilizate: circuite tip motor avÊnd cos ϕ apropiat de 0,8 sau circuite de iluminat avÊnd cos ϕ apropiat de unitate; n tipul de cablu: monofazat sau trifazat. CŸderea de tensiune pe un cablu este datŸ de relaÍia: K x IB x L unde: K: este dat Án tabel IB: este curentul maxim de sarcinŸ, Án Amperi L: lungimea cablului, Án km. Coloana “Puterea motorului cos ϕ = 0,35” din Tab. G28 poate fi utilizatŸ pentru calcularea cŸderii de tensiune pe perioada de pornire a motorului (vezi ex. 1 dupŸ Tabelul G28).

G21

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

3 Determinarea cŸderii de tensiunii

SecÍiunea Án mm2

Circuit monofazat Motor FuncÍ. normalŸ La pornire

Iluminat

Circuit trifazat echilibrat Motor FuncÍ. normalŸ La pornire

Iluminat

Cu 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300

cos ϕ = 0,8 24 14,4 9,1 6,1 3,7 2,36 1,5 1,15 0,86 0,64 0,48 0,39 0,33 0,29 0,24 0,21

cos ϕ = 1 30 18 11,2 7,5 4,5 2,8 1,8 1,29 0,95 0,64 0,47 0,37 0,30 0,24 0,19 0,15

cos ϕ = 0,8 20 12 8 5,3 3,2 2,05 1,3 1 0,75 0,56 0,42 0,34 0,29 0,25 0,21 0,18

cos ϕ = 1 25 15 9,5 6,2 3,6 2,4 1,5 1,1 0,77 0,55 0,4 0,31 0,27 0,2 0,16 0,13

Al

10 16 25 35 50 70 120 150 185 240 300 400 500

cos ϕ = 0,35 10,6 6,4 4,1 2,9 1,7 1,15 0,75 0,6 0,47 0,37 0,30 0,26 0,24 0,22 0,2 0,19

cos ϕ = 0,35 9,4 5,7 3,6 2,5 1,5 1 0,65 0,52 0,41 0,32 0,26 0,23 0,21 0,19 0,17 0,16

Tab. G28: CŸderea de tensiune pe fazŸ, ΔU Án VolÍi pe Amper pe km.

Exemple Exemplul 1 (vezi Fig. G29) Un cablu trifazat de cupru de lungime 50 m Ûi secÍiune 35 mm2 alimenteazŸ un motor de 400 V avÊnd: n 100 A, la cos ϕ = 0,8 Ûi ÁncŸrcare normalŸ; n 500 A (5 In), la cos ϕ = 0,35 la pornire. CŸderea de tensiune Án amonte de circuitul motorului, Án condiÍii normale (tabloul din Fig. G29 avÊnd 1000 A) are valoarea de 10 V Ántre faze. Care este cŸderea de tensiune pe circuitul motorului: n Án cazul funcÍionŸrii normale? n la pornire? SoluÍie: n cŸderea de tensiune Án condiÍii normale de funcÍionare: ∆U ∆U% = 100

G22

Un

Tabelul G28 (de mai sus) indicŸ 1 V/A/km adicŸ: ΔU pentru cablu = 1 x 100 x 0,05 = 5 V ΔUtotal = 10 + 5 = 15 V Prin urmare: 15 x 100 = 3,.75% 400

AceastŸ valoare este mai micŸ decÊt cea admisibilŸ (8%), deci este satisfŸcŸtoare. n cŸderea de tensiune la pornirea motorului:

ΔUcablu = 0,52 x 500 x 0,05 = 13 V

Fig. G29: Exemplul 1.

DatoritŸ curentului superior de pornire necesar motorului, cŸderea de tensiune la nivelul tabloului de distribuÍie va depŸÛi valoarea de 10 V. ConsiderÊnd valoarea totalŸ a curentului Án tablou, pe perioada de pornire a motorului de 900 + 500 = 1400 A, atunci cŸderea de tensiune la nivelul tabloului va creÛte aproximativ proporÍional. 10 x 1,400 = 14 V 1,000 ΔU tablou de distribuÍie = 14 V ΔU cablu motor = 13 V ΔU total = 13 + 14 = 27 V adicŸ: 27 x 100 = 6,.75%, o valoare care este satisfŸcŸtoare pe durata pornirii motorului. 400

3 Determinarea cŸderii de tensiunii

Exemplul 2 (vezi Fig. G30) Printr-un circuit trifazat cu 4 conductoare din cupru, de secÍiune 70 mm2 Ûi lungime 50 m trece un curent de 150 A. Linia alimenteazŸ printre altele, trei circuite monofazate de iluminat, fiecare de secÍiune 2,5 mm2, 20 m lungime Ûi parcurse de un curent de valoare 20 A. Se considerŸ cŸ reÍeaua este echilibratŸ Ûi cŸ cele trei circuite de iluminat sunt conectate Án acelaÛi punct. Care este cŸderea de tensiune pe circuitele de iluminat? SoluÍie: n CŸderea de tensiune pe circuitul trifazat cu 4 conductoare este: ∆U ∆U% = 100 Un

Tabelul G28 indicŸ 0,55 V/A/km n Ulinie = 0,55 x 150 x 0,05 = 4,125 V Ántre faze, ceea ce ÁnseamnŸ: 4,125 = 2,38 V Ántre fazŸ Ûi neutru. √3 n CŸderea de tensiune pe fiecare circuit monofazat de iluminat: ΔU pentru un circuit monofazat = 18 x 20 x 0,02 = 7,2 V CŸderea de tensiune totalŸ: 7,2 + 2,38 = 9,6 V , V 9.6 x 100 = 4,.2% 230 V

AceastŸ valoare a cŸderii de tensiune este satisfŸcŸtoare fiind mai micŸ decÊt valoarea maximŸ admisibilŸ de 6%.

G23

50 m / 70 mm2 Cu

I B = 150 A

20 m / 2,5 mm2 Cu I B = 20 A

Fig. G30: Exemplul 2.

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

CunoaÛterea valorilor curentului de scurtcircuit trifazat simetric (Isc) Án diferite puncte ale instalaÍiei este o cerinÍŸ foarte importantŸ a activitŸÍii de proiectare.

4 Curentul de scurtcircuit

CunoaÛterea valorilor curentului de scurtcircuit trifazat simetric (Isc) Án punctele strategice ale instalaÍiei este necesarŸ pentru a dimensiona echipamentul de comutaÍie (valorile curenÍilor de defect), cablurile (verificarea stabilitŸÍii termice), dispozitivele de protecÍie (setarea corectŸ a protecÍiilor - selectivŸ) Ûi aÛa mai departe... În continuare, va fi analizat un scurtcircuit trifazat net (de impedanÍŸ zero) alimentat printr-un transformator de distribuÍie MT/JT. Cu excepÍia unor cazuri speciale, acest tip de defect este cel mai sever Ûi este, cu siguranÍŸ, cel mai simplu de calculat. CurenÍii de scurtcircuit care se produc Án reÍele alimentate de la generatoare sincrone Ûi Án circuitele de curent continuu sunt prezentaÍi Án capitolul N. Pentru proiectarea instalaÍiilor electrice, calculele simplificate Ûi regulile practice care urmeazŸ dau rezultate destul de precise pentru marea majoritate a cazurilor.

4.1 Curentul de scurtcircuit la bornele de joasŸ tensiune ale transformatoarelor de distribuÍie MT/JT Cazul unui singur transformator n Ca o primŸ aproximaÍie, impedanÍa reÍelei de medie tensiune se poate neglija, sc== astfel ÁncÊt, IIsc

IInnxx100 100 Usc Usc

where ,where unde IInn==

PPxx 10 1033 and and:: Ûi: UU20 20 33

P = kVA este puterea nominalŸ a transformatorului U20 = tensiunea de linie Án secundarul transformatorului, Án gol In = curentul nominal, Án amperi Isc = curentul de scurtcircuit, Án amperi Usc = tensiunea de scurtcircuit a transformatorului, Án % Valorile tipice ale Usc pentru transformatoarele de distribuÍie sunt date Án Tab. G31.

G24 Puterea transformatorului (kVA) 50 la 750 800 la 3.200

Usc Án % Transformatoare Án ulei 4 6

Transformatoare uscate 6 6

Tab. G31: Valorile tipice ale Usc pentru diferite puteri nominale de transformatoare cu tensiuni primare i 20kV.

n Exemple Cazul unui transformator de 400 kVA, 242/420 V Án gol. Usc = 4 % 400 x 103 550 x 100 In = = 550 A I sc = = 13,.7 kA 4 420 x 3

Fig. G32: Cazul mai multor transformatoare conectate Án paralel.

Cazul mai multor transformatoare montate Án paralel care alimenteazŸ o barŸ de distribuÍie. Valoarea curentului de scurtcircuit aferent unei plecŸri aflate imediat Án aval de sistemul de bare (vezi Fig. G32) poate fi estimatŸ ca o sumŸ a curenÍilor de scurtcircuit corespunzŸtori fiecŸrui transformator, calculaÍi individual. Se presupune cŸ toate transformatoarele sunt alimentate din aceeaÛi reÍea de medie tensiune, Án care caz, valorile Ánsumate obÍinute din Tab. G31 dau o valoare uÛor mai mare decÊt cea realŸ. AlÍi parametri care nu au fost luaÍi Án considerare ar putea fi impedanÍele sistemului de bare Ûi ale Ántreruptoarelor. Valorile curenÍilor de scurtcircuit astfel obÍinute sunt, ÁnsŸ, suficient de precise pentru calcule de proiectare. Alegerea Ántreruptoarelor Ûi/sau a dispozitivelor de protecÍie Ámpotriva curenÍilor de scurtcircuit este prezentatŸ Án capitolul H, secÍiunea 4.4.

4 Curentul de scurtcircuit

4.2 Curentul de scurtcircuit trifazat (Isc) Án orice punct al unei instalaÍii de joasŸ tensiune Curentul de scurtcircuit trifazat, Isc, Án orice punct al unei instalaÍii electrice este dat de relaÍia:

unde: U20 = tensiunea de linie, Án gol, aferentŸ ÁnfŸÛurŸrilor secundare ale transformatorului ZT = impedanÍa totalŸ, pe fazŸ, a instalaÍiei din amonte de locul producerii defectului (Án Ω)

Metoda de calcul a ZT Fiecare componentŸ a unei instalaÍii (reÍeaua de medie tensiune, transformator, cablu, Ántreruptor, sistem de bare, etc.) se caracterizeazŸ printr-o impedanÍŸ proprie Z, alcŸtuitŸ dintr-un element rezistiv (R) Ûi o reactanÍŸ inductivŸ (X). Este de notat faptul cŸ reactanÍa capacitivŸ nu este importantŸ pentru calculul curenÍilor de scurtcircuit. Parametrii R, X Ûi Z sunt exprimaÍi Án ohmi, Ûi sunt ca laturile unui triunghi dreptunghic, aÛa cum sunt arŸtaÍi Án diagrama impedanÍelor din Fig. G33. Metoda constŸ Án divizarea reÍelei Án secÍiuni convenabile Ûi Án calculul valorilor R Ûi X pentru fiecare dintre acestea. Acolo unde, Án reÍea, secÍiunile sunt conectate Án serie, toate elementele rezistive se adunŸ aritmetic; la fel, reactanÍele, pentru a obÍine valorile RT Ûi XT. ImpedanÍa (ZT) pentru secÍiunile combinate se calculeazŸ apoi cu relaÍia: Z T = RT 2 + X T 2 Fig. G33: Diagrama impedanÍelor.

În cazul Án care, pentru oricare douŸ secÍiuni ale reÍelei conectate Án paralel, predominŸ componenta rezistivŸ sau inductivŸ, acestea pot fi calculate astfel: Fie R1 Ûi R2 douŸ rezistenÍe conectate Án paralel; atunci, rezistenÍa echivalentŸ R3 va fi data de relaÍia: R3 =

R1 x R2 X1 x X2 iar reactanÍa echivalentŸ X 3 = X1 + X2 R1 + R2

Este de reÍinut faptul cŸ, pentru calculul lui X3 vor conta doar inductanÍele proprii circuitelor, nu Ûi inductanÍele mutuale. DacŸ circuitele conectate Án paralel sunt Ánvecinate, atunci reactanÍa echivalentŸ X3 va avea o valoare sensibil mai mare.

Determinarea impedanÍei fiecŸrei componente n ReÍeaua din amonte de transformatorul MT/JT (vezi Tab. G34) Curentului de scurtcircuit trifazat, PSC, exprimat Án kA sau MVA(1) este dat de autoritatea furnizoare de la care poate fi dedusŸ valoarea impedanÍei echivalente.

Psc 250 MVA 500 MVA

Uo (V) 420 420

Ra (mΩ) 0,07 0,035

Xa (mΩ) 0,7 0,351

Tab. G34: ImpedanÍa reÍelei de medie tensiune raportatŸ la partea de joasŸ tensiune a transformatorului MT/JT.

Formula care face aceastŸ deducÍie Ûi, Án acelaÛi timp o converteÛte la o impedanÍŸ echivalentŸ raportatŸ la JT este urmŸtoarea:

(1) Puterea de scurtcircuit MVA: √3 ELIsc unde: n EL: valoarea nominalŸ a tensiunii de linie, exprimata Án kV (ef.); n Isc: curentul de scurtcircuit trifazat, exprimat Án kA (ef.). (2) PÊnŸ la 36 kV.

unde: Zs = impedanÍa reÍelei de medie tensiune, exprimatŸ Án mΩ Uo = tensiunea de linie, Án gol, pe partea de JT, exprimatŸ Án V Psc = puterea de scurtcircuit trifazat, exprimat Án kVA. RezistenÍa reÍelei MT din amonte, Ra este, Án general, neglijabilŸ Án comparaÍie cu reactanÍa Xa, aceasta fiind consideratŸ ca o valoare ohmicŸ aproximativŸ a lui Za. DacŸ sunt necesare calcule mai precise, Ra poate fi considerat egal cu 0,1Xa, iar Xa poate fi consideratŸ a fi egalŸ cu 0,995 Za. Tabelul G34 prezintŸ valorile Ra Ûi Xa corespunzŸtoare unor puteri de scurtcircuit MT(2) uzuale, anume 250 MVA Ûi 500 MVA.

G25

4 Curentul de scurtcircuit

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

n Transformatoare

(vezi Fig. G35)

ImpedanÍa Ztr a unui transformator, vŸzutŸ la bornele de joasŸ tensiune, este datŸ de relaÍia:

Unde: U20 = valoarea nominalŸ a tensiunii de linie, Án gol, exprimatŸ Án VolÍi Pn = puterea nominalŸ a transformatorului, Án kVA Usc = tensiunea de scurtcircuit a transformatorului, exprimatŸ Án %. RezistenÍa ÁnfŸÛurŸrilor transformatorului, Rtr poate fi calculatŸ cunoscÊndu-se pierderile totale, precum urmeazŸ: Pcu = 3In2 x Rtr, astfel ÁncÊt

, Án miliohmi

Unde: Pcu = pierderile totale, Án WaÍi In = valoarea nominalŸ a curentului, Án Amperi Rtr = rezistenÍa pe fazŸ a transformatorului, Án mΩ (rezistenÍele ÁnfŸÛurŸrilor de medie tensiune Ûi de joasŸ tensiune aferente unei faze sunt incluse Án aceastŸ valoare). Pentru un calcul aproximativ, Rtr poate fi ignorat ÁntrucÊt X ~ Z Án cazul transformatoarelor de distribuÍie standard.

G26

Puterea nom. a transform. (kVA) 100 160 200 250 315 400 500 630 800 1,000 1,250 1,600 2,000

Transformatoare Án ulei

Transformatoare uscate (Án rŸÛinŸ)

Usc (%)

Rtr (mΩ)

Xtr (mΩ)

Ztr (mΩ)

Usc (%)

Rtr (mΩ)

Xtr (mΩ)

Ztr (mΩ)

4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6

37,9 16,2 11,9 9,2 6,2 5,1 3,8 2,9 2,9 2,3 1,8 1,4 1,1

59,5 41,0 33,2 26,7 21,5 16,9 13,6 10,8 12,9 10,3 8,3 6,5 5,2

70,6 44,1 35,3 28,2 22,4 17,6 14,1 11,2 13,2 10,6 8,5 6,6 5,3

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

37,0 18,6 14,1 10,7 8,0 6,1 4,6 3,5 2,6 1,9 1,5 1,1 0,9

99,1 63,5 51,0 41,0 32,6 25,8 20,7 16,4 13,0 10,4 8,3 6,5 5,2

105,8 66,2 52,9 42,3 33,6 26,5 21,2 16,8 13,2 10,6 8,5 6,6 5,3

Tab. G35: Valori de rezistenÍŸ, reactanÍŸ Ûi impedanÍŸ pentru transformatoare tipice de distribuÍie cu ÁnfŸÛurŸri MT i 20kV.

n Întreruptoare automate În circuitele de joasŸ tensiune, impedanÍa Ántreruptoarelor situate Án amonte de locul de defect trebuie luatŸ Án considerare. În mod convenÍional, valoarea reactanÍei se presupune a fi 0,15 mΩ/Ántreruptor, Án timp ce valoarea rezistenÍei este neglijabilŸ.

n Sistemul de bare RezistenÍa sistemului de bare este Án general, neglijabilŸ, astfel ÁncÊt impedanÍa sa este, practic, Án Ántregime reactivŸ, fiind de valoare 0,15 mΩ/m(1) (dublarea distanÍei dintre bare poate conduce la creÛterea reactanÍei cu cca. 10%).

n Conductoarele circuitelor

L RezistenÍa conductorului este datŸ de relaÍia: Rc = ρ S unde: ρ = rezistivitatea electricŸ a materialului conductorului la temperatura normalŸ de funcÍionare: o 22,5 mΩ.mm2/m pentru cupru o 36 mΩ.mm2/m pentru aluminiu L = lungimea conductorului, Án metri S = secÍiunea conductorului, Án mm2.

(1) Pentru sistemele la 50 Hz; la 60 Hz se va considera 0,18 mΩ/m.

4 Curentul de scurtcircuit

Valorile reactanÍelor cablului pot fi obÍinute de la producŸtor. Pentru secÍiuni mai mici de 50 mm2, reactanÍa poate fi neglijatŸ. În absenÍa altor informaÍii, pentru sistemele la 50 Hz, poate fi utilizatŸ o valoare de 0,08 mΩ/m, iar pentru sistemele la 60 Hz, se va considera 0,096 mΩ/m. Pentru barele capsulate ca Ûi pentru alte sisteme de ghene prefabricate, trebuie consultat producŸtorul. n Motoare În momentul unui scurtcircuit, un motor Án funcÍiune va trece (pentru o scurtŸ perioadŸ de timp) Án regim de generator Ûi va injecta un curent electric Án locul de defect. În general, contribuÍia acestei injecÍii de curent poate fi ignorata. TotuÛi, pentru calcule mai precise, Án mod special Án cazul motoarelor de puteri mari Ûi/sau a mai multor motoare de puteri mici, contribuÍia totalŸ poate fi estimatŸ utilizÊnd formula: Iscm = 3,5 In pentru fiecare motor, respectiv, 3,5 m In pentru m motoare similare care funcÍioneazŸ simultan. Sunt luate Án considerare numai motoare trifazate ÁntrucÊt contribuÍia motoarelor monofazate este insignifiantŸ. n RezistenÍa

arcului electric

Defectele de scurtcircuit produc, Án general, un arc electric cu proprietŸÍi rezistive. RezistenÍa nu este stabilŸ iar valoarea sa medie este scŸzutŸ, dar, la joasŸ tensiune, aceastŸ rezistenÍŸ este suficientŸ pentru a reduce curentul de defect aferent. ExperienÍa a arŸtat faptul cŸ aceastŸ reducere poate ajunge la pÊnŸ la 20%. Acest fenomen uÛureazŸ sarcina Ántreruptorului relativ la procesul de deconectare, dar nu afecteazŸ capacitatea de Ánchiderea a contactelor pe scurtcircuit. n Tabel

Componente ale sistemului de alimentare ReÍeaua de alimentare Tab. G34

recapitulativ (vezi Tab. G36)

R (mΩ) Ra a = 0.1 , Xa a R poate fi neglijabil Án comparaÍie cu X

X (mΩ)

U202 Xa a = 0,.995 Za a ; Za a = Psc sc

Transformator Tab. G35

Rtr tr =

tr = cu Ztr

Întreruptor

Rtr este adeseori neglijabil Án comparaÍie cu Xtr pentru transformatoare > 100 kVA Neglijabil

Sistemul de bare

Neglijabil pentru S > 200 mm2 Án formula:

XB = 0,15 mΩ/m

L S L R=ρ S R=ρ

Conductoare(2) Motoare Curent de scurtcircuit trifazat Án kA

3 Pcu cu x 10 2 3In n

(1) (1)

2 2 tr − Rtr tr Ztr

U202 Usc sc x 100 Pn n

XD = 0,15 mΩ/pol

Cabluri: Xc = 0,08 mΩ/m

Vezi secÍiunea 4.2 Motoare (adesea neglijabilŸ la JT) U20 I sc sc = 3 RT 2 + XTT 2

U20 = tensiunea de linie, Án gol, Án secundarul transformatorului MT/JT, Án volÍi Psc = puterea de scurtcircuit trifazat la bornele de medie tensiune ale transformatorului MT/JT, Án kVA Pcu = pierderile totale trifazate ale transformatorului MT/JT, Án WaÍi Pn = puterea nominalŸ a transformatorului, Án kVA Usc = tensiunea de scurtcircuit a transformatorului MT/JT, Án % RT = rezistenÍa totalŸ; XT = reactanÍa totalŸ (1) ρ = rezistivitatea electricŸ a materialului conductorului la temperatura normalŸ de funcÍionare n 22,5 mΩ.mm2/m pentru cupru; n 36 mΩ.mm2/m pentru aluminiu. (2) În cazul mai multor conductoare Án paralel pe fazŸ, atunci rezistenÍa totalŸ se calculeazŸ prin divizarea rezistenÍei unui conductor la numŸrul de conductoare. ReactanÍa rŸmÊne, practic, neschimbatŸ. Tab. G36: Tabel recapitulativ referitor la impedanÍele diferitelor pŸrÍi componente ale unui sistem de alimentare cu energie electricŸ.

G27

4 Curentul de scurtcircuit

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

n Exemplu de calcul al curentului de scurtcircuit (vezi Tab. G37)

InstalaÍia JT ReÍeaua MT Psc = 500 MVA Transformator 20 kV/420 V Pn = 1000 kVA Usc = 5% Pcu = 13,3 x 103 W Cablu unifilar 5 m cupru 4 x 240 mm2/fazŸ Întreruptor principal Sistem de bare 10 m Cablu multifilar 100 m 95 mm2 cupru Cablu multifilar 20 m 10 mm2 cupru circuite finale de distribuÍie

G28

R (mΩ)

X (mΩ)

0,035

0,351

2,24

8,10

Rc =

, 5 22.5 , x = 0.12 4 240

Xc = 0,08 x 5 = 0,40

420

RT (mΩ)

XT (mΩ)

I sc =

2,41

8,85

Isc1 = 26 kA

3 RT 2 + XT 2

RD = 0

XD = 0,15

RB = 0

XB = 1,5

2,41

10,5

Isc2 = 22 kA

Xc = 100 x 0,08 = 8

26,1

18,5

Isc3 = 7,4 kA

Xc = 20 x 0,08 = 1,6

71,1

20,1

Isc4 = 3,2 kA

, x Rc = 22.5

Rc = 22.5 , x

100 , = 23.68 95

20 = 45 10

Tab. G37: Calculul curentului de scurtcircuit pentru o instalaÍie de joasŸ tensiune, alimentatŸ de la un transformator MT/JT de 1000kVA, 400 V.

4.3 Curentul de scurtcircuit Isc la capŸtul circuitului dinspre sarcinŸ, Án funcÍie de valoarea Isc la capŸtul dinspre sursŸ ReÍeaua indicatŸ Án Fig. G38 reprezintŸ un caz tipic de aplicaÍie a Tab. G39, rezultat din “metoda compoziÍiei” (menÍionatŸ Án capitolul F, secÍiunea 6.2). Aceste tabele dau Án mod rapid Ûi suficient de precis valoarea curentului de scurtcircuit Ántr-un punct al reÍelei, dacŸ se cunosc: n valoarea curentului de scurtcircuit Án amonte de punctul considerat; n lungimea Ûi structura circuitului dintre punctul Án care curentul de scurtcircuit este cunoscut Ûi punctul Án care acesta se doreÛte determinat. Este, prin urmare, suficientŸ alegerea Ántreruptorului automat avÊnd puterea de rupere superioarŸ valorii indicate Án tabele. DacŸ sunt necesare valori mai precise, este posibil sŸ se realizeze calcule mai detaliate (a se vede secÍiunea 4.2) sau sŸ se utilizeze programe de calcul, precum Ecodial. În acest caz se va putea lua Án considerare Ûi tehnica filiaÍiei, prin care, utilizarea unui Ántreruptor limitator Án amonte permite amplasarea Án aval a unor Ántreruptoare avÊnd puteri de rupere, uneori, mult mai mici decÊt cele care s-ar impune altfel (a se vedea capitolul H, secÍiunea 4.5).

MetodŸ

Fig. G38: Exemplu de calcul al curentului de scurtcircuit din aval, utilizÊnd Tabelul G39.

Se alege secÍiunea minimŸ admisibilŸ pentru conductorul din coloana corespunzŸtoare conductoarelor de cupru (Án acest exemplu, secÍiunea admisibilŸ este 47,5 mm2). Se alege lungimea conductorului aferent circuitului respectiv (sau cea mai apropiatŸ), de-a lungul rÊndului corespunzŸtor lui 47,5 mm2. Se coboarŸ Án coloana unde se gŸseÛte valoarea lungimii Ûi se opreÛte pe rÊndul Án dreptul cŸruia se gŸseÛte valoarea curentului de scurtcircuit din amonte (sau o valoare apropiatŸ superioarŸ). În acest caz, 30 kA este cea mai apropiatŸ valorii 28 kA considerate. Valoarea curentului de scurtcircuit pe circuitul din aval la 20 m este datŸ de intersecÍia dintre coloana Án care se gŸseÛte valoarea lungimii Ûi rÊndul corespunzŸtor curentului de scurtcircuit din amonte, Isc (sau unei valori apropiate, superioare). AceastŸ valoare, Án exemplu nostru este cca. 14,7 kA. Procedura pentru conductoarele din aluminiu este asemŸnŸtoare, dar coloana trebuie sŸ urce cŸtre mijlocul tabelului. În consecinÍŸ, un Ántreruptor automat montat pe o ÛinŸ DIN avÊnd un curent nominal de 63 A Ûi Isc = 25 kA (de exemplu NG125N) poate fi utilizat pentru valoarea curentului nominal de 55 A, aferentŸ circuitului din Fig. G38. Un Ántreruptor Compact de 160 A avÊnd o putere de scurtcircuit de 25 kA (de exemplu Compact NS160) poate fi utilizat pentru protecÍia circuitului de 160 A.

4 Curentul de scurtcircuit

Cupru 230 V/400 V

SecÍ. admisibilŸ conductor (mm2) 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 47,5 70 95 120 150 185 240 300 2x120 2x150 2x185 553x120 3x150 3x185 Isc Án amonte (Án kA) 100 90 80 70 60 50 40 35 30 25 20 15 10 7 5 4 3 2 1

Lungimea circuitului (Án metri)

SecÍ. admisibilŸ conductor (mm2) 2,5 4 6 10 16 25 35 47,5 70 95 120 150 185 240 300 2x120 2x150 2x185 2x240 3x120 3x150 3x185 3x240

Lungimea circuitului (Án metri)

1,6 1,2 1,8 1,5 2,1 1,8 2,6 2,2 3,1 2,3 3,2 2,5 3,5 2,9 4,2 3,4 4,9 3,7 5,3 4,4 6,2 Isc Án aval (Án kA) 93 90 84 82 75 74 66 65 57 56 48 47 39 38 34 34 29 29 25 24 20 20 14,8 14,8 9,9 9,9 7,0 6,9 5,0 5,0 4,0 4,0 3,0 3,0 2,0 2,0 1,0 1,0

Aluminiu 230 V/400 V

1,2 1,4 1,4 1,6 1,9 2,3 2,2 2,3 2,8 3,5

1,6 2,0 2,0 2,2 2,6 3,3 3,1 3,3 3,9 4,9

1,5 2,4 3,6 6,1 9,7 15,2 21 29 43 58 73 79 94 117 140 146 159 187 219 238 281

1,3 2,1 3,4 5,2 8,6 13,8 21 30 41 60 82 103 112 133 165 198 206 224 265 309 336 398

1,8 3,0 4,9 7,3 12,2 19,4 30 43 58 85 115 146 159 187 233 280 292 317 375 438 476 562

2,6 4,3 6,9 10,3 17,2 27 43 60 82 120 163 206 224 265 330 396 412 448 530 619 672

3,6 6,1 9,7 14,6 24 39 61 85 115 170 231 291 317 374 466 561 583 634 749

5,2 8,6 13,7 21 34 55 86 120 163 240 326 412 448 529 659

7,3 12,1 19,4 29 49 78 121 170 231 340 461

10,3 17,2 27 41 69 110 172 240 326

14,6 24 39 58 97 155 243 340 461

21 34 55 82 137 220 343 480

2,3 2,5 2,9 3,7 4,4 4,6 5,0 5,9 6,9 7,5 8,8

1,1 1,2 1,7 1,8 2,6 2,2 3,0 4,3 1,7 2,4 3,4 4,9 6,9 1,3 1,9 2,7 3,8 5,4 7,6 10,8 1,9 2,7 3,8 5.3 7,5 10,6 15,1 1,8 2,6 3,6 5,1 7,2 10,2 14,4 20 2,7 3,8 5,3 7,5 10,7 15,1 21 30 29 41 2,6 3,6 5,1 7,2 10,2 14,5 20 3,2 4,6 6,5 9,1 12,9 18,3 26 37 52 3,5 5,0 7,0 9,9 14,0 19,8 28 40 56 4,2 5,9 8,3 11,7 16,6 23 33 47 66 5,2 7,3 10,3 14,6 21 29 41 58 83 6,2 8,8 12,4 17,6 25 35 50 70 99 6,5 9,1 12,9 18,3 26 37 52 73 103 7,0 9,9 14,0 20 28 40 56 79 112 8,3 11,7 16,6 23 33 47 66 94 133 9,7 13,7 19,4 27 39 55 77 110 155 10,5 14,9 21 30 42 60 84 119 168 12,5 17,6 25 35 50 70 100 141 199

87 79 71 63 55 46 38 33 29 24 19,4 14,7 9,8 6,9 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0

82 75 68 61 53 45 37 33 28 24 19,2 14,5 9,8 6,9 4,9 4,0 3,0 2,0 1,0

22 22 21 20 20 18,3 16,8 15,8 14,7 13,4 11,8 9,9 7,4 5,6 4,3 3,5 2,7 1,9 1,0

17,0 16,7 16,3 15,8 15,2 14,5 13,5 12,9 12,2 11,2 10,1 8,7 6,7 5,2 4,0 3,3 2,6 1,8 1,0

12,6 12,5 12,2 12,0 11,6 11,2 10,6 10,2 9,8 9,2 8,4 7,4 5,9 4,7 3,7 3,1 2,5 1,8 0,9

9,3 9,2 9,1 8,9 8,7 8,5 8,1 7,9 7,6 7,3 6,8 6,1 5,1 4,2 3,4 2,9 2,3 1,7 0,9

6,7 6,7 6,6 6,6 6,5 6,3 6,1 6,0 5,8 5,6 5,3 4,9 4,2 3,6 3,0 2,6 2,1 1,6 0,9

4,9 4,8 4,8 4,8 4,7 4,6 4,5 4,5 4,4 4,2 4,1 3,8 3,4 3,0 2,5 2,2 1,9 1,4 0,8

3,5 3,5 3,5 3,4 3,4 3,4 3,3 3,3 3,2 3,2 3,1 2,9 2,7 2,4 2,1 1,9 1,6 1,3 0,8

2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,4 2,4 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2 2,0 1,9 1,7 1,6 1,4 1,1 0,7

1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,6

1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,1 1,0 1,0 0,9 0,8 0,6

0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 0,6 0,5

1,1 1,6 1,9 2,7 2,2 3,1 4,3 1,7 2,4 3,4 4,8 6,8 1,7 2,4 3,4 4,7 6,7 9,5 1,6 2,3 3,2 4,6 6,4 9,1 12,9 2,4 3,4 4,7 6,7 9,5 13,4 19,0 2,3 3,2 4,6 6,4 9,1 12,9 18,2 26 2,9 4,1 5,8 8,1 11,5 16,3 23 32 3,1 4,4 6,3 8,8 12,5 17,7 25 35 3,7 5,2 7,4 10,4 14,8 21 30 42 4,6 6,5 9,2 13,0 18,4 26 37 52 5,5 7,8 11,1 15,6 22 31 44 62 5,8 8,1 11,5 16,3 23 33 46 65 6,3 8,8 12,5 17,7 25 35 50 71 7,4 10,5 14,8 21 30 42 59 83 9,2 13,0 18,4 26 37 52 74 104 8,6 12,2 17,3 24 34 49 69 97 9,4 13,3 18,8 27 37 53 75 106 11,1 15,7 22 31 44 63 89 125 13,8 19,5 28 39 55 78 110 156

1,5 2,3 3,8 6,1 9,6 13,4 18,2 27 36 46 50 59 73 88 92 100 118 147 138 150 177 220

1,4 2,2 3,2 5,4 8,7 13,5 18,9 26 38 51 65 71 83 104 125 130 141 167 208 195 212 250 312

1,9 3,1 4,6 7,7 12,2 19,1 27 36 54 73 92 100 118 147 177 184 200 236 294 275 299 354 441

2,7 4,3 6,5 10,8 17,3 27 38 51 76 103 130 141 167 208 250 260 282 334 415 389 423 500 623

3,8 6,1 9,2 15,3 24 38 54 73 107 145 184 199 236 294 353 367 399 472 587 551 598 707

5,4 8,6 13,0 22 35 54 76 103 151 205 259 282 333 415 499 519

7,6 12,2 18,3 31 49 76 107 145 214 290 367 399 471

10,8 17,3 26 43 69 108 151 205 303 411

15,3 24 37 61 98 153 214 290 428

22 35 52 86 138 216 302 410

2,3 2,8 2,9 3,1 3,7 4,6 4,3 4,7 5,5 6,9

2,6 3,3 3,9 4,1 4,4 5,2 6,5 6,1 6,6 7,8 9,8

77 71 64 58 51 43 36 32 27 23 18,8 14,3 9,7 6,9 4,9 4,0 3,0 2,0 1,0

70 65 59 54 48 41 34 30 27 23 18,4 14,1 9,6 6,8 4,9 3,9 3,0 2,0 1,0

62 58 54 49 44 38 32 29 25 22 17,8 13,7 9,4 6,7 4,9 3,9 2,9 2,0 1,0

54 51 47 44 39 35 30 27 24 21 17,0 13,3 9,2 6,6 4,8 3,9 2,9 2,0 1,0

45 43 40 38 35 31 27 24 22 19,1 16,1 12,7 8,9 6,4 4,7 3,8 2,9 2,0 1,0

37 35 34 32 29 27 24 22 20 17,4 14,9 11,9 8,5 6,2 4,6 3,7 2,9 1,9 1,0

29 28 27 26 24 22 20 18,8 17,3 15,5 13,4 11,0 8,0 6,0 4,5 3,6 2,8 1,9 1,0

NotŸ: Pentru un sistem trifazat avÊnd tensiunea de linie 230 V, valorile lungimii se Ámpart la √3. Tab. G39: Isc Ántr-un punct din aval, Án funcÍie de curentul de scurtcircuit din amonte, de lungimea Ûi de secÍiunea admisibilŸ a cablului, Ántr-un sistem trifazat de 230/400 V.

4.4 Curentul de scurtcircuit generat de un alternator sau de un invertor A: a se vedea capitolul N.

G29

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

5 Cazuri particulare ale curentului de scurtcircuit

5.1 Calculul valorilor minime ale curentului de scurtcircuit DacŸ un dispozitiv de protecÍie trebuie sŸ protejeze circuitul doar Ámpotriva curenÍilor de scurtcircuit, atunci este esenÍial ca acesta sŸ funcÍioneze Án mod sigur Án cazul Án care curentul de scurtcircuit are valoarea minimŸ posibilŸ.

În general, Án circuitele de joasŸ tensiune, un singur dispozitiv de protecÍie protejeazŸ Ámpotriva tuturor valorilor curenÍilor, pornind de la suprasarcinŸ Ûi pÊnŸ la curenÍi de scurtcircuit de valoare egalŸ cu puterea de rupere a dispozitivului. În anumite cazuri, totuÛi, se pot utiliza dispozitive de protecÍie la suprasarcinŸ Ûi, separat, dispozitive de protecÍie la scurtcircuit.

Exemple de astfel de cazuri Figurile de la G40 la G42 aratŸ cazuri Án care sunt utilizate dispozitive de protecÍie separate pentru suprasarcinŸ Ûi scurtcircuit.

G30 Fig. G40: Circuit protejat prin fuzibile aM.

Asa cum se indicŸ Án Figurile G40 Ûi G41, cele mai uzuale circuite care utilizeazŸ dispozitive separate de protecÍie pentru suprasarcinŸ Ûi scurtcircuit, sunt cele care comandŸ Ûi protejeazŸ motoare. Figura G42a constituie o derogare de la regulile de protecÍie de bazŸ Ûi este, Án general, utilizatŸ pentru circuite de bare capsulate prefabricate, iluminat, etc.

Variatoare de turaÍie Tabelul G42b indicŸ protecÍiile asigurate de variatoarele de turaÍie Ûi, dacŸ este necesar, anumite funcÍii adiÍionale ale dispozitivelor de protecÍie precum Ántreruptoare automate, relee termice, dispozitive de protecÍie diferenÍiale. Fig. G41: Circuit protejat de Ántreruptor fŸrŸ releu termic la suprasarcinŸ.

ProtecÍia de asigurat SuprasarcinŸ cablu SuprasarcinŸ motor Scurtcircuit aval SuprasarcinŸ variator Supratensiune MinimŸ tensiune LipsŸ fazŸ Scurtcircuit amonte

ProtecÍie asiguratŸ, Án general de variatoarele de vitezŸ Da = (1) Da = (2) Da Da Da Da Da

Defect intern

Defect de punere la pŸmÊnt aval (contact indirect) Contact direct Fig. G42a: Întreruptorul D protejeazŸ Ámpotriva scurtcircuitului Ántreaga instalaÍie, inclusiv sarcina.

(autoprotecÍie)

ProtecÍie adiÍionalŸ Nu este necesar dacŸ (1) Nu este necesar dacŸ (2)

Întreruptor automat (declanÛare la scurtcircuit) Întreruptor automat (declanÛare la scurtcircuit Ûi suprasarcinŸ) RCD u 300 mA RCD i 30 mA

Tab. G42b: ProtecÍii de asigurat pentru aplicaÍii cu variatoare de turaÍie.

5 Cazuri particulare ale curentului de scurtcircuit

Este necesar ca pragul magnetic instantaneu al dispozitivului de protecÍie sŸ ÁndeplineascŸ condiÍiile: n Im < Isc (min.) pentru protecÍia cu Ántreruptor sau fuzibil; n Ia < Isc (min.) pentru protecÍia cu fuzibil.

CondiÍii de Ándeplinit Dispozitivele de protecÍie trebuie sŸ ÁndeplineascŸ urmŸtoarele douŸ condiÍii: n puterile lor de rupere sŸ fie mai mari decÊt curentul de scurtcircuit trifazat calculat Án punctul Án care acesta este instalat; n Ántreruperea curentului de scurtcircuit minim posibil Án circuit, Ántr-un timp compatibil cu stabilitatea termicŸ a conductoarelor circuitului, unde: tc i

K 2S 2

I scmin2

(valabil pentru tc < 5 secunde)

ComparaÍia dintre curbele de funcÍionare ale dispozitivelor de protecÍie Ûi curbele limitŸ de stabilitate termicŸ ale cablurilor aratŸ faptul cŸ aceastŸ condiÍie este ÁndeplinitŸ dacŸ: n Isc(min) > Im (pragul de declanÛare instantaneu sau temporizat de scurtŸ duratŸ) (vezi Fig. G43); n Isc(min) > Ia pentru protecÍia cu fuzibil. Valoarea curentului Ia corespunde cu punctul de intersecÍie al curbei de funcÍionare a fuzibilului cu cea reprezentÊnd stabilitatea termicŸ al cablului (vezi Fig. G44 Ûi G45).

G31

Fig. G43: ProtecÍia cu Ántreruptor automat.

Fig. G44: ProtecÍia cu fuzibile “aM”.

Fig. G45: ProtecÍia cu fuzibile “gl”.

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

În practicŸ, aceasta ÁnseamnŸ faptul cŸ lungimea unui circuit Án aval de un dispozitiv de protecÍie nu trebuie sŸ depŸÛeascŸ o valoare calculatŸ maximŸ. Lmax =

0,8 U Sph 2ρ.Im

5 Cazuri particulare ale curentului de scurtcircuit

MetodŸ practicŸ de calcul al Lmax Efectul de limitare al impedanÍei conductoarelor lungi asupra valorilor curenÍilor de scutcircuit trebuie verificat Ûi lungimea circuitelor trebuie limitatŸ corespunzŸtor. Metoda de calcul a lungimii maxime admisibile a fost deja indicatŸ Án cadrul sistemelor de tratare a neutrului TN Ûi IT pentru cazul primului Ûi, respectiv, celui de-al doilea defect (a se vedea capitolul F, secÍiunile 6.2 Ûi 7.2). În continuare sunt considerate douŸ cazuri: 1 Calculul Lmax pentru cazul sistemului trifazat 3 conductoare Curentul minim de scurtcircuit se va obÍine atunci cÊnd douŸ faze sunt scurtcircuitate la capŸtul circuitului dinspre sarcinŸ (vezi Fig. G46).

Fig G46: DefiniÍia lui L pentru un circuit trifazat cu 3 conductoare.

UtilizÊnd “metoda convenÍionalŸ”, tensiunea Án punctul de protecÍie P se presupune cŸ este cca. 80% din tensiunea nominalŸ pe perioada defectului, astfel ÁncÊt 0,8 U = Isc Zd, unde: Zd = impedanÍa buclei de defect Isc = curentul de scurtcircuit (fazŸ/fazŸ) U = tensiunea nominalŸ fazŸ/fazŸ Pentru cabluri i 120 mm2, reactanÍa poate fi neglijatŸ, astfel ÁncÊt: 2L (1) Zd = ρ Sph unde: ρ = rezistivitatea cuprului(2) la temperatura medie pe perioada scurtcircuitului Sph = secÍiunea admisibilŸ a conductorului de fazŸ, Án mm2 L = lungimea, Án metri Cablul nu va fi deteriorat datoritŸ degajŸrilor de caldurŸ dacŸ: Isc u Im.

G32

Im i

0.8 , U conduceLlamax L i= Zd

, U Sph 0.8 2ρI m

cu U = 400 V ρ = 1,25 x 0,018 = 0,023 Ω.mm2/m(3) unde: Im = pragul magnetic al Ántreruptorului automat Lmax = lungimea maximŸ a circuitului, Án metri Lmax =

k Sph Im

2 Calculul Lmax pentru un sistem trifazat cu 4 conductoare, 230/400 V Curentul de scurtcircuit minim se obÍine atunci cÊnd scurtcircuitul se produce Ántre o fazŸ a conductorului Ûi conductorul de neutru. Se impune un calcul similar cu cel din exemplul 1 de mai sus, dar utilizÊnd urmŸtoarele formule (pentru cabluri i 120 mm2(1)). n Án cazul Án care Sn al conductorului neutru = Sph al conductorului de fazŸ, Lmax =

3,333 Sph Im

n dacŸ Sn pentru conductorul neutru < Sph, atunci: Lmax = 6,666

(1) Pentru valori mai mari ale secÍiunii minime admisibile, rezistenÍa calculatŸ pentru conductoare trebuie sŸ creascŸ pentru a se Íine cont de densitatea neuniforma de curent prin conductor (datoritŸ efectelor “pelicular” Ûi “de proximitate”). Valori recomandate: 150 mm2: R + 15% 185 mm2: R + 20% 240 mm2: R + 25% 300 mm2: R + 30%. (2) Sau pentru aluminiu, Án funcÍie de materialul conductorului. (3) Valoarea mai mare a rezistivitŸÍii se datoreazŸ temperaturii mai ridicate a conductorului datoritŸ trecerii curentului de scurtcircuit.

Sph 1 Sph unde m = where I m 1+ m Sn

Pentru secÍiuni mai mari decÊt cele menÍionate, valorile reactanÍelor trebuie combinate cu cele ale rezistenÍelor pentru a se obÍine impedanÍele. ReactanÍa poate fi consideratŸ 0,08 mΩ/m pentru cablu (la 50 Hz). La 60 Hz, se considerŸ 0,096 mΩ/m.

5 Cazuri particulare ale curentului de scurtcircuit

Valori tabelare pentru Lmax Tabelul G47 de mai jos prezintŸ lungimile maxime ale circuitelor (Lmax), Án metri, pentru: n circuite trifazate cu 4 conductoare, 400 V (cu neutru distribuit) Ûi n circuite monofazate cu 2 conductoare, 230 V protejate prin Ántreruptoare uzuale. În alte cazuri se aplicŸ lungimilor obÍinute factori de corecÍie (indicaÍi Án Tab. G53). Calculele se bazeazŸ pe o metodŸ anterioarŸ iar pragul de declanÛare poate fi reglat la +20% faÍŸ de pragul magnetic Im. Pentru o secÍiune admisibilŸ de 50 mm2, calculele se bazeazŸ pe o secÍiune realŸ de 47,5 mm2.

Pragul magnetic de declanÛare instantanee Im (Án A) 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 560 630 700 800 875 1000 1120 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 6300 8000 10000 12500

SecÍiunea nominalŸ a conductoarelor (Án mm2) 1,5 100 79 63 50 40 31 25 20 16 13 10 9 8 7 6 6 5 4 4

2,5 167 133 104 83 67 52 42 33 26 21 17 15 13 12 10 10 8 7 7 5 4

4 267 212 167 133 107 83 67 53 42 33 27 24 21 19 17 15 13 12 11 8 7 5 4

6 400 317 250 200 160 125 100 80 63 50 40 36 32 29 25 23 20 18 16 13 10 8 6 5 4

10

417 333 267 208 167 133 104 83 67 60 63 48 42 38 33 30 27 21 17 13 10 8 7 5 4

16

25

35

50

70

427 333 267 213 167 133 107 95 85 76 67 61 53 48 43 33 27 21 17 13 11 8 7 5 4

417 333 260 208 167 149 132 119 104 95 83 74 67 52 42 33 26 21 17 13 10 8 7

467 365 292 233 208 185 167 146 133 117 104 93 73 58 47 36 29 23 19 15 12 9

495 396 317 283 251 226 198 181 158 141 127 99 79 63 49 40 32 25 20 16 13

417 370 333 292 267 233 208 187 146 117 93 73 58 47 37 29 23 19

95

120

150

185

240

G33 452 396 362 317 283 253 198 158 127 99 79 63 50 40 32 25

457 400 357 320 250 200 160 125 100 80 63 50 40 32

435 388 348 272 217 174 136 109 87 69 54 43 35

459 411 321 257 206 161 128 103 82 64 51 41

400 320 256 200 160 128 102 80 64 51

Tab. G47: Lungimile maxime ale circuitelor, Án metri, pentru conductoarele de cupru (pentru aluminiu, lungimile trebuie multiplicate cu 0,62).

Tabelele G48 la G50 prezintŸ lungimile maxime ale circuitelor (Lmax) Án metri, pentru: n circuitele trifazate, 4 conductoare, 400 V (cu neutru distribuit) Ûi n circuite monofazate cu 2 conductoare, 230 V protejate, Án ambele cazuri prin Ántreruptoare de uz casnic sau Ántreruptoare avÊnd caracteristici de declanÛare similare. În alte cazuri, se aplicŸ factori de corecÍie asupra lungimilor indicate. AceÛti factori sunt indicaÍi Án Tab. G51.

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

Curentul nominal al Ántreruptorului (Án A) 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125

5 Cazuri particulare ale curentului de scurtcircuit

SecÍiunea nominalŸ a conductoarelor (Án mm2) 1,5 2,5 4 6 10 16 200 333 533 800 120 200 320 480 800 75 125 200 300 500 800 60 100 160 240 400 640 48 80 128 192 320 512 37 62 100 150 250 400 30 50 80 120 200 320 24 40 64 96 160 256 19 32 51 76 127 203 15 25 40 60 100 160 12 20 32 48 80 128 10 16 26 38 64 102

25

35

50

800 625 500 400 317 250 200 160

875 700 560 444 350 280 224

760 603 475 380 304

25

35

50

625 500 400 313 250 200 159 125 100 80

875 700 560 438 350 280 222 175 140 112

760 594 475 380 302 238 190 152

25

35

50

714 446 357 286 223 179 143 113 89 71 57

625 500 400 313 250 200 159 125 100 80

848 679 543 424 339 271 215 170 136 109

Tab. G48: Lungimea maximŸ a conductoarelor din cupru, Án metri, protejate prin Ántreruptoare automate, curbŸ B.

G34

Curentul nominal al Ántreruptorului (Án A) 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125

SecÍiunea nominalŸ a conductoarelor (Án mm2) 1,5 2,5 4 6 10 16 100 167 267 400 667 60 100 160 240 400 640 37 62 100 150 250 400 30 50 80 120 200 320 24 40 64 96 160 256 18,0 31 50 75 125 200 15,0 25 40 60 100 160 12,0 20 32 48 80 128 9,5 16,0 26 38 64 102 7,5 12,5 20 30 50 80 6,0 10,0 16,0 24 40 64 5,0 8,0 13,0 19,0 32 51

Tab. G49: Lungimea maximŸ a conductoarelor din cupru, Án metri, protejate prin Ántreruptoare automate, curbŸ C.

Curentul nominal al Ántreruptorului (Án A) 1 2 3 4 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125

SecÍiunea nominalŸ a conductoarelor (Án mm2) 1,5 2,5 4 6 10 16 429 714 214 357 571 857 143 238 381 571 952 107 179 286 429 714 71 119 190 286 476 762 43 71 114 171 286 457 27 45 71 107 179 286 21 36 57 86 143 229 17,0 29 46 69 114 183 13,0 22 36 54 89 143 11,0 18,0 29 43 71 114 9,0 14,0 23 34 57 91 7,0 11,0 18,0 27 45 73 5,0 9,0 14,0 21 36 57 4,0 7,0 11,0 17,0 29 46 3,0 6,0 9,0 14,0 23 37

Tab. G50: Lungimea maximŸ a conductoarelor din cupru, Án metri, protejate prin Ántreruptoare automate, curbŸ D.

Detalii circuit Circuit trifazat cu 3 conductoare, 400 V sau circuit monofazat cu 2 conductoare 400V (fŸrŸ neutru) Circuit monofazat cu 2 conductoare, 230 V (fazŸ Ûi neutru ) Circuit trifazat 4 conductoare 230/400 V sau circuit bifazat Sph/Sneutru = 1 3 conductoare, 230/400V (cu neutru) Sph/Sneutru = 2

1,73 1 1 0,67

Tab. G51: Factori de corecÍie de aplicat lungimilor obÍinute din Tabelele G47 la G50.

NotŸ: CEI 60898 indicŸ un prag magnetic de declanÛare superior, de 10 - 50 In pentru circuite tipul D. Standardele Europene Ûi Tabelul G52 se bazeazŸ totuÛi pe o gamŸ de 10 - 20 In, nivel ce acoperŸ cerinÍele Án marea majoritate a cazurilor instalaÍiilor casnice Ûi similare.

5 Cazuri particulare ale curentului de scurtcircuit

Exemple Exemplul 1 Într-o instalaÍie monofazatŸ cu 2 conductoare, protecÍia este asiguratŸ de cŸtre un Ántreruptor automat de 50 A, de tip NS80HMA, pragul magnetic de declanÛare instantanee la care este setat, este de 500 A (precizie ±20%); cazul cel mai defavorabil impune 500 x 1,2 = 600 A la declanÛare. SecÍiunea cablului este 10 mm2 iar materialul conductorului este cupru. În Tab. G47, rÊndul Im = 500 A ÁntÊlneÛte coloana cu secÍiunea admisibilŸ = 10 mm2 la valoarea pentru Lmax de 67 m. Întreruptorul automat protejeazŸ cablul Ámpotriva scurtcircuitului cu condiÍia ca lungimea sa sŸ nu depŸÛeascŸ 67 m. Exemplul 2 Într-un circuit trifazat cu 3 conductoare (fŸrŸ neutru), protecÍia este asiguratŸ de un Ántreruptor automat de 220 A de tip NS250N cu un prag magnetic instantaneu al unitŸÍii de declanÛare de tip MA stabilit la 2000 A (±20%); cazul cel mai defavorabil impune 2400 A la declanÛare. Cablul este de 120 mm2 iar materialul conductorului este cupru. În Tab. G47 rÊndul Im = 2000 A ÁntÊlneÛte coloana cu secÍiunea = 120 mm2 la valoarea pentru Lmax de 200 m. Fiind un circuit trifazat 3 conductoare, 400 V (fŸrŸ neutru), trebuie aplicat un factor de corecÍie indicat Án Tab. G51. Acest factor poate fi 1,73. Întreruptorul automat protejeazŸ cablul Ámpotriva scurtcircuitului cu condiÍia ca lungimea sa sŸ nu depŸÛeascŸ 200 x 1,73 = 346 m.

În general, verificarea stabilitŸÍii termice a cablului nu este necesarŸ, excepÍie fŸcÊnd cazurile Án care cabluri de secÍiuni mici sunt instalate Án apropiere sau sunt alimentate direct din tablouri generale de distribuÍie.

5.2 Verificarea stabilitŸÍii termice a cablului Án condiÍii de scurtcircuit LimitŸrile termice Atunci cÊnd durata unui scurtcircuit este micŸ (de la cÊteva zecimi de secundŸ pÊnŸ la cinci secunde) Ántreaga cŸldurŸ se presupune cŸ rŸmÊne Án interiorul conductorului, determinÊnd o creÛtere a temperaturii. Procesul de ÁncŸlzire este de tip adiabatic; este utilizatŸ o ipotezŸ care simplificŸ calculele Ûi permite un rezultat acoperitor, adicŸ o temperaturŸ a conductorului mai mare decÊt cea care se produce Án realitate. În practicŸ, ÁnsŸ, o parte din cŸldurŸ pŸrŸseÛte conductorul Ûi pŸtrunde Án interiorul izolaÍiei. Pentru o perioadŸ de 5 secunde sau mai scurtŸ, relaÍia I2t = k2S2 caracterizeazŸ timpul, Án secunde, Án care printr-un conductor de secÍiune S (Án mm2) poate circula un curent I (Án ameri), Ánainte ca temperatura sŸ atingŸ un nivel care ar putea deteriora izolaÍia. Factorul k2 este dat Án Tabelul G52 de mai jos.

IzolaÍie PVC XLPE

Conductor din cupru (Cu) 13,225 20,449

Conductor din aluminiu (Al) 5,776 8,836

Tab. G52: Valorile constantei k2.

Metoda de verificare constŸ Án verificarea faptului cŸ, energia termicŸ I2t/Ω a materialului conductorului admisŸ prin Ántreruptorul de protecÍie (din catalogul producŸtorului) este mai micŸ decÊt cea permisŸ prin conductor (indicatŸ Án Tab. G53).

S (mm2) 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50

PVC Cupru 0,0297 0,0826 0,2116 0,4761 1,3225 3,3856 8,2656 16,2006 29,839

Aluminiu 0,0130 0,0361 0,0924 0,2079 0,5776 1,4786 3,6100 7,0756 13,032

XLPE Cupru 0,0460 0,1278 0,3272 0,7362 2,0450 5,2350 12,7806 25,0500 46,133

Aluminiu 0,0199 0,0552 0,1414 0,3181 0,8836 2,2620 5,5225 10,8241 19,936

Tab. G53: Energia termicŸ maximŸ admisibilŸ pentru cablu (exprimatŸ Án Amper2 x sec. x 106).

G35

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

5 Cazuri particulare ale curentului de scurtcircuit

Exemplu Este un cablu din XLPE de secÍiune 4 mm2 bine protejat de un Ántreruptor automat C60N? Tabelul G53 indicŸ faptul cŸ valoarea I2t pentru cablu este 0,3272 x 106, Án timp ce valoarea maximŸ admisibilŸ pentru Ántreruptorul automat, din catalogul producŸtorului este considerabil inferioarŸ (i 0,1 x 106 A2s). Cablul este, prin urmare, bine protejat de Ántreruptorul automat pÊnŸ la capacitatea sa de rupere la scurtcircuit.

LimitŸrile electrodinamice Pentru toate tipurile de circuite (conductoare sau bare capsulate) este necesar sŸ se ia Án considerare efectele electrodinamice. Pentru a rezista la solicitŸrile electrodinamice, conductoarele trebuie sŸ fie solid fixate iar conexiunile sŸ fie bine realizate. Pentru barele capsulate Ûi pentru alte tipuri de conexiuni, ghene de curent, Ûine, etc. este, de asemenea, necesar sŸ se verifice performanÍele lor Án ceea ce priveÛte rezistenÍa la efectele electrodinamice ale curenÍilor de scurtcircuit. Valorile de vÊrf ale curenÍilor, limitate de Ántreruptor sau fuzibil trebuie sŸ fie inferioare celor pentru care sistemele prefabricate au fost proiectate. În general, producŸtorii publicŸ tabele de coordonare care asigurŸ protecÍia adecvatŸ produselor lor Ûi, de asemenea, reprezintŸ principalele avantaje ale acestor sisteme.

G36

6 Conductoare de protecÍie (PE)

6.1 Conectare Ûi alegere Conductoarele de protecÍie (PE) realizeazŸ legŸtura dintre toate pŸrÍile accesibile conductoare ale unei instalaÍii, pentru a crea legŸtura echipotenÍialŸ principalŸ. Aceste conductoare conduc curenÍii de defect datoraÍi deteriorŸrii izolaÍiei (dintre un conductor de fazŸ Ûi o parte accesibilŸ conductoare) cŸtre priza de pŸmÊnt a sursei. Conductoarele PE sunt conectate la borna principalŸ de ÁmpŸmÊntare a instalaÍiei. Borna principalŸ de ÁmpŸmÊntare este conectatŸ la priza de pŸmÊnt (a se vedea capitolul E) prin conductorul de protecÍie. Conductoarele PE trebuie sŸ fie: n izolate Ûi colorate cu dungi galben/verde; n protejate Ámpotriva deteriorŸrii mecanice Ûi/sau chimice. În schemele IT Ûi TN este recomandatŸ amplasarea conductorului de protecÍie Án imediata vecinŸtate (Án acelaÛi tub sau pe acelaÛi pat de cablu) a conductoarelor active aferente circuitului. Aceasta asigurŸ o valoare minim posibilŸ pentru reactanÍa buclei curentului de defect. Este de notat cŸ acest aranjament este prevŸzut prin fabricaÍie la barele prefabricate.

Conectarea Conductoarele PE trebuie : n sŸ nu includŸ nici un mijloc care sŸ conducŸ la discontinuitatea circuitului (de exemplu: Ántreruptoare, contacte demontabile, etc.); n sŸ conecteze pŸrÍile active accesibile ale instalaÍiei la conductorul principal PE, Án paralel Ûi nu Án serie, aÛa cum este indicat Án Fig. G54; n sŸ fie prevŸzutŸ cu o bornŸ de ÁmpŸmÊntare dedicatŸ pe o barŸ comunŸ de ÁmpŸmÊntare situatŸ Án tablourile de distribuÍie. Schema TT Conductorul PE nu trebuie obligatoriu sŸ fie amplasat Án imediata vecinŸtate a conductoarelor active ale circuitului respectiv ÁntrucÊt nu sunt necesare valori mari ale curenÍilor de punere la pŸmÊnt, pentru funcÍionarea dispozitivelor de protecÍie diferenÍialŸ utilizate Án instalaÍiile TT.

Fig. G54: O conectare defectuasŸ, Án serie, va lŸsa toate aparatele din aval neprotejate.

Fig. G55: Conectarea directŸ a conductorului PEN la borna de ÁmpŸmÊntare a aparatului.

Schemele IT Ûi TN Conductorul PE sau PEN, aÛa cum s-a menÍionat anterior, trebuie sŸ fie instalat cÊt se poate de apropiat de conductoarelor active corespunzŸtoare circuitului; nici un material fero-magnetic nu trebuie sŸ fie interpus Ántre acestea. Conductorul PEN trebuie Ántotdeauna sŸ fie conectat direct la borna de ÁmpŸmÊntare a aparatului printr-o legŸturŸ de la borna sa de ÁmpŸmÊntare la borna de neutru (vezi Fig. G55). n Schema TN-C (conductorul neutru Ûi conductorul de protecÍie sunt unul Ûi acelaÛi Ûi se numeÛte PEN). FuncÍia de protecÍie a conductorului PEN are prioritate astfel ÁncÊt, toate regulile referitoare la conductoarele PE se aplicŸ Ûi conductoarelor PEN. n Trecerea TN-C la TN-S Conductorul PE al unei instalaÍii este conectat la borna PEN sau la bara de ÁmpŸmÊntare (vezi Fig. G56), Án general la originea instalaÍiei. În aval de punctul de separare, nici un conductor PE nu mai poate fi conectat la conductorul neutru.

Fig. G56: SchemŸ TN-C-S.

G37

6 Conductoare de protecÍie (PE)

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

Tipuri de materiale Materialele mentionate mai jos, Án Tabelul G57, pot fi folosite pentru confecÍionarea conductoarelor PE dacŸ sunt Ándeplinite condiÍiile din ultima coloanŸ.

Tipul de conductor de protecÍie PE SchemŸ IT SchemŸ TN SchemŸ TT CondiÍii de Ándeplinit Conductor Cu acelaÛi cablu cu Puternic Puternic recomandat Corect Conductorul PE trebuie suplimentar conductoare de fazŸ, recomandat izolat la acelaÛi nivel ca Ûi sau acelaÛi tub conductoarele de fazŸ Posibil (1),(2) Corect n conductorul PE poate fi Independent de Posibil(1) conductoarele de fazŸ tip barŸ sau izolat(2) Carcasa barelor capsulate sau a altor Posibil(3) PE posibil(3) Corect n Continuitatea electricŸ ghene prefabricate (5) PEN posibil(8) trebuie asiguratŸ prin protecÍia Ámpotriva deteriorŸrii PE posibil(3) Posibil Mantaua exterioarŸ a conductoarelor cu Posibil(3) (2),(3) datorate factorilor mecanici, izolaÍie mineralŸ (de tip “pyrotenax“) PEN nerecomandat chimici sau electrochimici Anumite elemente externe conductoare(6) Posibil(4) PE posibil(4) Posibil precum: PEN interzis n ConductanÍa lor trebuie n structura metalicŸ a clŸdirilor sŸ fie corespunzŸtoare n carcasele utilajelor n conducte de apŸ(7) Trasee metalice pentru cabluri, precum, Posibil(4) PE posibil(4) Posibil tuburi(9), profile, grile de susÍinere, suporÍi, etc. PEN nerecomandat(2),(4) Interzise spre utilizare Án calitate de conductoare PE sunt: tuburi metalice(9), conducte de gaz, conducte de apŸ caldŸ, armŸturi de cablu din benzi(9) sau din sÊrme metalice(9).

G38

(1) În schemele TN Ûi IT protecÍia se realizeazŸ, Án general de cŸtre dispozitive de protecÍie la supracurenÍi (fuzibile sau Ántreruptoare), prin urmare, impedanÍa buclei de defect trebuie sŸ fie suficient de micŸ pentru a li se asigura funcÍionarea. Cel mai sigur mijloc de realizare a unei bucle de curent cu impedanÍŸ micŸ este sŸ se asigure un conductor suplimentar Án acelaÛi cablu cu conductoarele de fazŸ (sau sŸ se respecte acelaÛi traseu cu conductoarele de fazŸ). AceastŸ metodŸ minimizeazŸ reactanÍa inductivŸ Ûi, prin urmare, impedanÍa buclei de defect. (2) Conductorul PEN este conductorul neutru utilizat Ûi Án calitate de conductor de protecÍie. Aceasta ÁnseamnŸ cŸ, un anume curent poate circula prin acest conductor Án orice moment (Ûi Án absenÍa unui defect de izolaÍie). Din acest motiv, pentru PEN este recomandat un conductor izolat. (3) ProducŸtorul furnizeazŸ valorile pentru componentele R Ûi X ale impedanÍei (fazŸ/PE, fazŸ/PEN) pentru a fi utilizate Án calculul impedanÍei buclei de defect. (4) Posibil, dar nerecomandat, ÁntrucÊt impedanÍa buclei de defect nu este cunoscutŸ Án etapa de proiectare. MŸsurŸtorile Ántr-o instalaÍie realizatŸ reprezintŸ singura metodŸ Án vederea asigurŸrii protecÍiei persoanelor. (5) Trebuie sŸ fie permisŸ conectarea altor conductoare PE. NotŸ: Aceste elemente trebuie sŸ aibŸ o indicaÍie vizualŸ galben/verde, Án dungi, de lungime 15-100 mm (sau cel puÍin literele PE la 15 mm de fiecare extremitate). (6) Aceste elemente trebuie deconectate doar dacŸ existŸ alte mijloace pentru a se asigura continuitatea protecÍiei. (7) Cu acordul autoritŸÍilor din domeniul apei. (8) În cazul barelor capsulate sau a altor sisteme similare, carcasele metalice pot fi utilizate ca PEN, Án paralel cu o barŸ corespunzŸtoare, sau cu un alt conductor PE din interiorul carcasei. (9) Interzis Án anumite ÍŸri; universal permis ca Ûi conductor suplimentar echipotenÍial. Tab. G57: Alegerea conductorului de protecÍie (PE).

6.2 Dimensionare Tabelul G58 de mai jos se bazeazŸ pe Standardul CEI 60364-5-54. Acest tabel prezintŸ douŸ metode pentru determinarea secÍiunii minime admisibile pentru conductoarele PE Ûi PEN Ûi, de asemenea, pentru conductorul cŸtre priza de pŸmÊnt.

Metoda simplificatŸ (1)

Metoda adiabiaticŸ

SecÍiunea conductorului de fazŸ Sph (mm2)

SecÍiunea minimŸ a conductorului (mm2)

Sph i 16 16 < Sph i 25 25 < Sph i 35 35 < Sph i 50 Sph > 50 Orice dimensiune

Sph(2) 16 Sph/2

SecÍiunea minimŸ a conductorului (mm2) Cu Al Sph(3) Sph(3) 16 25 Sph/2 Sph/2

(1) Datele sunt valabile dacŸ respectivul conductor este din acelaÛi material ca Ûi conductorul de fazŸ. În caz contrar trebuie aplicat un factor de corecÍie. (2) Atunci cÊnd conductorul PE este separat de conductoarele de fazŸ ale circuitului, urmŸtoarele valori minime trebuie respectate: a. 2,5 mm2 dacŸ PE este protejat mecanic; b. 4 mm2 dacŸ PE nu este protejat mecanic. (3) Din motive mecanice, conductorul PEN nu trebuie sŸ aibe o secÍiune mai micŸ de 10 mm2 (Cu) sau 16 mm2 (Al). (4 ) A se face referire la Figura G55 pentru a se aplica aceastŸ formulŸ. NotŸ: În RomÊnia se acceptŸ secÍiunile minime prevŸzute Án normativul NP-I7-2002, aliniatele 4.1.47 pŸnŸ la 4.1.49 Tab. G58: SecÍiunea minimŸ pentru conductoarele PE .

6 Conductoare de protecÍie (PE)

Cele douŸ metode sunt: n AdiabaticŸ (care corespunde cu cea descrisŸ Án CEI 60724) AceastŸ metodŸ, fiind economicŸ Ûi asigurÊnd protecÍia conductorului Ámpotriva supraÁncŸlzirii, conduce la secÍiuni mai mici decÊt cele corespunzŸtoare conductoarelor de fazŸ ale circuitului. Rezultatul este, uneori, incompatibil cu cerinÍa din cazul schemelor IT Ûi TN de minimizare a impedanÍei buclei de defect, pentru a se asigura funcÍionarea releelor magnetice instantanee ale dispozitivelor de protecÍie. AceastŸ metodŸ este utilizatŸ Án practicŸ pentru sistemele TT Ûi pentru dimensionarea conductorului cŸtre priza de pŸmÊnt(1). n SimplificatŸ AceastŸ metodŸ se bazeazŸ pe anumite relaÍii Ántre dimensiunea conductorului PE Ûi cea a conductoarelor de fazŸ, presupunÊnd cŸ, Án ambele cazuri, este folosit acelaÛi material. Prin urmare, Án Tab. G58: Sph i 16 mm2 SPE = Sph 16 < Sph i 35 mm2 SPE = 16 mm2 S Sph > 35 mm2 SPE = ph 2 NotŸ: Atunci cÊnd, Án cazul schemei TT, priza de pŸmÊnt a instalaÍiei se gŸseÛte Án afara zonei de influenÍŸ a prizei de pŸmÊnt a sursei, secÍiunea admisibilŸ a conductorului PE poate fi limitatŸ la 25 mm2 (pentru Cu) sau 35 mm2 (pentru Al). Conductorul de neutru nu poate fi folosit inclusiv ca Ûi conductor de protecÍie dacŸ secÍiunea sa minimŸ nu este egalŸ sau mai mare cu 10 mm2 (pentru Cu) sau 16 mm2 (pentru Al). Mai mult, un cablu flexibil nu poate fi utilizat ca PEN. ÎntrucÊt un conductor PEN este Ûi conductor neutru, secÍiunea sa nu poate, Án nici un caz, sŸ fie mai micŸ dacÊt cea necesarŸ pentru conductorul neutru care se va discuta Án secÍiunea 7.1 din acest capitol. AceastŸ secÍiune nu poate fi mai micŸ decÊt cea a conductoarelor de fazŸ decÊt dacŸ: n puterea aparentŸ (exprimatŸ Án kVA) a consumatorilor monofazaÍi este mai micŸ decÊt 10% din puterea aparentŸ totalŸ, Ûi n curentul Imax care parcurge conductorul neutru, Án condiÍii normale, este mai mic decÊt curentul maxim admisibil pentru secÍiunea respectivŸ de cablu. Mai mult, protecÍia conductorului neutru trebuie sŸ fie asiguratŸ prin dispozitive de protecÍie destinate protecÍiei conductoarelor de fazŸ (aÛa cum se descrie Án secÍiunea 7.2 din acest capitol). Valorile factorului k de utilizat Án formule Aceste valori sunt identice Án cÊteva standarde naÍionale iar creÛterea de temperaturŸ, ÁmpreunŸ cu valorile factorului k Ûi cu valorile limitŸ superioare de temperaturŸ pentru diferite clase de izolaÍie, corespund cu cele indicate Án CEI 60724 (1984). Datele prezentate Án Tabelul G59 sunt cele uzuale necesare pentru instalaÍiile de joasŸ tensiune.

Valori k

Natura izolaÍiei PoliclorurŸ de vinil (PVC)

Temperatura finalŸ (°C) Temperatura intermediarŸ (°C) Conductoare izolate Cupru Án cabluri sau bare Aluminiu conductoare Án OÍel contact cu mantaua de cabluri

160 30 143 95 52

PolietilenŸ reticulatŸ (XLPE) Cauciuc-etilenŸ-propilenŸ (EPR) 250 30 176 116 64

Conductoarele unui cablu multifilar

115 76

143 94

Cupru Aluminiu

Tab. G59: Valorile lui k, pentru conductoarele PE Án instalaÍiile de joasŸ tensiune, uzuale Án standardele naÍionale Ûi Án conformitate cu CEI 60724.

(1) Conductorul de ÁmpŸmÊntare.

G39

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

6 Conductoare de protecÍie (PE)

6.3 Conductorul de protecÍie dintre transformatorul MT/JT Ûi tabloul general de distribuÍie (TGJT) Aceste conductoare trebuie dimensionate Án conformitate cu practicile naÍionale.

Toate conductoarele de fazŸ Ûi de neutru amplasate Án amonte de Ántreruptorul de intrare al tabloului general de distribuÍie (TGJT) sunt protejate de dispozitive instalate pe partea de medie tensiune a transformatorului. Conductoarele Án discuÍie, ÁmpreunŸ cu conductorul PE trebuie sŸ fie dimensionate corespunzŸtor.Dimensionarea conductoarelor de fazŸ Ûi de neutru de la transformator este exemplificatŸ Án secÍiunea 7.5 din acest capitol (pentru circuitul C1 al sistemului desenat Án Fig. G65). SecÍiunile recomandate pentru conductoare PE de tipul izolat sau barŸ de la punctul neutru al transformatorului indicat Án Fig. G60, sunt prezentate mai jos, Án Fig. G61. Puterea nominalŸ consideratŸ, Án kVA, este suma puterilor nominale ale tuturor transformatoarelor (dacŸ sunt mai multe) conectate la TGJT.

Fig. G60: Conductorul PE cŸtre bara principalŸ de ÁmpŸmÊntare a TGJT.

G40 Tabelul indicŸ secÍiunile conductoarelor, Án mm2, Án conformitate cu: n puterea nominalŸ a transformatorului MT/JT, Án kVA; n timpul de deconectare Án cazul unui defect, Án secunde, al protecÍiei de pe partea de medie tensiune; n tipul izolaÍiei Ûi al materialului conductorului. DacŸ protecÍia pe MT este cu fuzibile, atunci se va utiliza coloana cu 0,2 secunde. În schemele IT, dacŸ este instalatŸ o protecÍie la supratensiune (Ántre punctul neutru al transformatorului Ûi pŸmÊnt), conductoarele de conectare a acesteia trebuie dimensionate, Án conformitate cu cele descrise mai sus, Án acelaÛi fel ca Ûi conductoarele PE.

Puterea nom. a transform. (JT, 230/400 V)

Materialul conductorului Cupru t(s) Aluminiu t(s)

Conductor tip barŸ 0,2 0,5 0,2

i100

SecÍiune PE SPE (mm2)

25 25 25 25 35 50 50 70 70 95 95

160 200 250 315 400 500 630 800 1.000 1.250

25 25 35 35 50 70 70 95 120 120 150

0,5

Conductor izolat Án PVC 0,2 0,5 0,2 0,5

Conductor izolat Án XLPE 0,2 0,5 0,2 0,5

25 35 50 70 70 95 120 150 150 185 185

25 25 25 35 35 50 70 70 95 95 120

25 25 25 25 35 35 50 70 70 70 95

25 25 35 50 50 70 95 95 120 120 150

25 50 50 70 95 95 120 150 185 185 240

25 25 25 35 50 50 70 95 95 120 120

Tab. G61: SecÍiunea recomandatŸ a conductorului PE dintre transformatorul MT/JT Ûi tabloul general de distribuÍie, Án funcÍie de puterea nominalŸ a transformatorului Ûi de timpul de deconectare.

25 35 50 50 70 95 95 120 150 150 185

6 Conductoare de protecÍie (PE)

6.4 Conductorul de echipotenÍialitate Conductorul echipotenÍial principal Acest conductor trebuie sŸ aibŸ, Án general, o secÍiune cel puÍin egalŸ cu jumŸtate din cea a celui mai mare conductor PE, dar Án nici un caz sŸ nu depŸÛeascŸ 25 mm2 (pentru Cu) sau 35 mm2 (pentru Al), Án timp ce secÍiunea sa minimŸ trebuie sŸ fie de 6 mm2 (pentru Cu) sau 10 mm2 (pentru Al).

Conductorul echipotenÍial suplimentar Acest conductor permite ca o parte accesibilŸ conducŸtoare care este ÁndepŸrtatŸ faÍŸ de conductorul echipotenÍial principal (PE) sŸ fie conectatŸ la un conductor de protecÍie local. SecÍiunea sa trebuie sŸ fie cel puÍin jumŸtate din cea a conductorului de protecÍie la care se conecteazŸ. DacŸ acesta conecteazŸ douŸ pŸrÍi accesibile conductoare (M1 Ûi M2 din Fig. 62), secÍiunea sa trebuie sŸ fie cel puÍin egalŸ cu cea a celui mai mic dintre cele douŸ conductoare PE (pentru M1 Ûi M2). Conductoarele echipotenÍiale care nu sunt Áncorporate Án cablu trebuie sŸ fie protejate mecanic prin tuburi, Íevi, etc, sau oricum altfel este posibil. Alte utilizŸri importante ale conductoarelor echipotenÍiale suplimentare se referŸ la reducerea impedanÍei buclei de defect, Án mod special Án cazul protecÍiei Ámpotriva contactelor indirecte Án cazul schemelor TN sau IT Ûi, de asemenea, Án zone speciale, cu risc crescut (CEI 60364-4-41).

G41

Fig. G62: Conductoare echipotenÍiale suplimentare.

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

7 Conductorul neutru

În afara cerinÍelor legate de curentul de regim permanent, secÍiunea admisibilŸ Ûi protecÍia conductorului neutru depinde de anumiÍi factori, precum: n modul de tratare al neutrului: TT, TN, etc; n curenÍii armonici prezenÍi; n metoda de protecÍie Ámpotriva contactelor accidentale indirecte, Án conformitate cu metodele descrise Án continuare. Culoarea conductorului neutru este, obligatoriu, albastrŸ. Conductorul PEN, atunci cÊnd este izolat, va fi marcat prin una din urmŸtoarele metode: n verde/galben pe Ántreaga lungime Ûi, suplimentar, marcaj albastru la capete sau, n albastru deschis pe Ántreaga lungime Ûi, suplimentar, marcaj verde/galben la capete.

7.1 Dimensionarea conductorului neutru InfluenÍa modului de tratare al neutrului Schemele TT Ûi TN-S n Circuite monofazate sau trifazate cu secÍiuni i 16 mm2 (cupru) Ûi 25 mm2 (aluminiu): secÍiunea conductorului neutru trebuie sŸ fie egalŸ cu cea a conductoarelor de fazŸ. n Circuite trifazate cu secÍiuni > 16 mm2 (cupru) Ûi 25 mm2 (aluminiu): secÍiunea conductorului neutru poate fi aleasŸ astfel: o egalŸ cu cea a conductoarelor de fazŸ, sau o mai micŸ, cu condiÍia ca: - curentul probabil care va circula prin conductorul neutru sŸ fie mai mic decÊt valoarea permisŸ Iz. InfluenÍa armonicilor multiplu de 3(1) trebuie luatŸ Án considerare, de asemenea, sau - conductorul neutru este protejat la scurtcircuit, Án conformitate cu secÍiunea G-7.2 - secÍiunea conductorului neutru este cel puÍin egalŸ cu 16 mm2 (cupru) Ûi 25 mm2 (aluminiu).

G42

Schema TN-C În teorie, se aplicŸ aceleaÛi condiÍii ca cele mai sus menÍionate, dar, Án practicŸ, conductorul neutru nu trebuie sŸ fie Ántrerupt Án nici o situaÍie ÁntrucÊt ÁndeplineÛte Ûi funcÍia de conductor de protecÍie PE (vezi Tab. G58 coloana “secÍiunea pentru conductorul PEN”). Schema IT În general, nu este recomandat sŸ se distribuie conductorul neutru; sunt preferate schemele trifazate cu 3 conductoare. CÊnd este, totuÛi, necesarŸ o schemŸ trifazatŸ cu 4 conductoare, sunt aplicabile condiÍiile descrise mai sus pentru schemele TT Ûi TN-S.

InfluenÍa curenÍilor armonici

(1) Armonica 3 Ûi armonicile multiplu de 3.

Efectele armonicii 3 Ûi a celor multiplu de 3 Într-o instalaÍie, armonicile sunt produse, Án general, de sarcini neliniare (calculatoare, corpuri de iluminat cu balast electronic, redresoare, electronicŸ de putere, etc.) Ûi pot genera curenÍi mari Án conductorul neutru. În mod special, armonica 3 Ûi armonicile multiplu de 3 au tendinÍa de a se Ánsuma Án conductorul neutru astfel: n curenÍii componentei fundamentale sunt defazaÍi cu 2π/3 radiani, astfel ÁncÊt suma vectorialŸ a lor este zero; n pe de altŸ parte, curenÍii armonicii 3 pe cele trei faze sunt situaÍi Án acelaÛi fel Án raport cu cei ai componentei fundamentale Ûi, prin urmare, sunt ÁntotdeaunŸ Án fazŸ (vezi Fig. G63a).

Fig. G63a: CurenÍii armonicii 3 sunt Án fazŸ Ûi se ÁnsumeazŸ Án conductorul neutru.

7 Conductorul neutru

Figura G63b aratŸ raportul dintre ÁncŸrcarea conductorului neutru Ûi cea a conductorului de fazŸ Án funcÍie de procentajul armonicii 3. În practicŸ, valoarea maximŸ a acestui raport nu depŸÛeÛte √3.

Fig. G63b: Raportul dintre ÁncŸrcarea conductorului neutru Ûi cea a conductorului de fazŸ Án funcÍie de procentajul armonicii 3.

Factorii de corecÍie datoraÍi curenÍilor armonici, Án cablurile cu 4 Ûi 5 conductoare cu 4 conductoare active Calculele de bazŸ Án ceea ce priveÛte cablurile se referŸ la cablurile cu trei conductoare active, adicŸ prin conductorul neutru, nu circulŸ curent. DatoritŸ armonicii 3 de curent, existŸ curent Án conductorul neutru. Prin urmare, acest conductor neutru creazŸ un mediu cald pentru cele trei conductoare de fazŸ Ûi, din acest motiv trebuie luat Án considerare un factor de corecÍie pentru conductoarele de fazŸ (vezi Tab. G63). Factorii de corecÍie, aplicaÍi curentului de regim permanent al cablului cu trei conductoare active dau, de fapt, curentul de regim permanent pentru cablul cu patru conductoare active, atunci cÊnd curentul prin cel de-al patrulea conductor este generat de armonici. Factorii de corecÍie iau, de asemenea, Án considerare efectele de ÁncŸlzire create de curentul armonic prin conductoarele de fazŸ. n În cazul Án care este de aÛteptat ca, prin conductorul neutru sŸ circule un curent mai mare decÊt cel prin conductoarele de fazŸ, atunci dimensionarea cablului se va face pe baza curentului prin conductorul neutru; n În cazul Án care dimensionarea cablului se face pe baza curentului prin conductorul neutru care nu este seminificativ mai mare decÊt cel care circulŸ prin conductoarele de fazŸ, este necesar sŸ se reducŸ valoarea tabelarŸ referitoare la curentul de regim permanent aferent conductoarelor active; n În cazul Án care curentul prin conductorul neutru este mai mare decÊt 135% din valoarea curentului din conductoarele de fazŸ, iar dimensionarea cablului s-a realizat pe baza curentului din conductorul de neutru, atunci cele trei conductoare active (de fazŸ) nu vor fi total ÁncŸrcate. Reducerea ÁncŸlzirii generate de conductoarele de fazŸ compenseazŸ cŸldura generatŸ de conductorul neutru; prin urmare, nu este necesar sŸ se aplice nici un factor de corecÍie curentului de regim permanent al celor trei conductoare active.

Procentul armonicii 3 din curentul de fazŸ (%) 0 - 15 15 - 33 33 - 45 > 45

Factorul de corecÍie Dimensionarea se bazeazŸ Dimensionarea se bazeazŸ pe curentul de fazŸ pe curentul din conductorul de neutru 1,0 0,86 0,86 1,0

Tab. G63: Factori de corecÍie datoraÍi curenÍilor armonici Án conductoarele cu patru Ûi cinci conductoare (Án conformitate cu CEI 60364-5-52).

G43

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

7 Conductorul neutru

Exemple Se considerŸ un circuit trifazat cu o sarcinŸ proiectatŸ de 37 A care circulŸ printr-un cablu cu izolaÍie din PVC, fixat pe perete prin metoda de instalare C. Din Tab. G24 un cablu de 6 mm2 avÊnd conductoare din cupru are un curent de regim permanent de 40 A Ûi, prin urmare, este adecvat dacŸ prin circuit nu sunt prezente armonici. n DacŸ armonica 3 este prezentŸ Án proporÍie de 20%, atunci, trebuie aplicat un factor de corecÍie de 0,86 iar sarcina devine: 37/0,86 = 43 A. Pentru aceastŸ sarcinŸ este necesar un cablu de 10 mm2; n DacŸ armonica 3 este prezentŸ Ántr-un procent de 40% dimensionarea cablului se va face pe baza curentului din conductorul neutru: 37 x 0,4 x 3 = 44,4 A, cŸruia i se va aplica un coeficient de corecÍie de 0,86. Aceasta va conduce la un curent de sarcinŸ de 44,4/0,86 = 51,6 A. Pentru aceastŸ sarcinŸ, este necesar un cablu de 10 mm2; n DacŸ armonica 3 este prezentŸ Ántr-un procent de 50% dimensionarea cablului se va face tot pe baza curentului din conductorul neutru: 37 x 0,5 x 3 = 55,5 A. În acest caz, factorul de corecÍie este 1 Ûi se impune un cablu de 16 mm2.

7.2 ProtecÍia conductorului neutru (vezi Fig. G64)

ProtecÍia Ámpotriva suprasarcinii DacŸ conductorul neutru este corect dimensionat (inclusiv din punct de vedere al armonicilor), nu se impune nici o mŸsurŸ specialŸ de protecÍie, ÁntrucÊt acesta este protejat de protecÍia asiguratŸ conductoarelor de fazŸ. TotuÛi, Án practicŸ, dacŸ secÍiunea conductorului neutru este mai micŸ decÊt cea a conductoarelor de fazŸ, trebuie instalatŸ o protecÍie la suprasarcinŸ a conductorului neutru.

G44

ProtecÍia Ámpotriva defectelor de scurtcircuit DacŸ secÍiunea conductorului neutru este mai micŸ decÊt cea a conductoarelor de fazŸ, conductorul neutru trebuie protejat Ámpotriva defectelor de scurtcircuit. DacŸ secÍiunea conductorului neutru este mai mare sau egalŸ cu cea a conductoarelor de fazŸ, nu se impune nici o mŸsurŸ specificŸ de protecÍie ÁntrucÊt acesta este protejat de protecÍia asiguratŸ conductoarelor de fazŸ.

7.3 Întreruperea conductorului neutru (vezi Fig. G64) Necesitatea de a Ántrerupe neutrul este legatŸ de protecÍia Ámpotriva contactului indirect. Schema TN-C Conductorul neutru nu trebuie sŸ fie Ántrerupt Án nici o circumstanÍŸ ÁntrucÊt acesta ÁndeplineÛte Ûi rolul de conductor de protecÍie PE. Schemele TT, TN-S, IT În eventualitatea unui defect, Ántreruptorul va deconecta toÍi polii, inclusiv polul neutru (dacŸ Ántreruptorul este multipolar). AceastŸ acÍiune poate fi realizatŸ Án cazul protecÍiei cu fuzibile doar Ántr-un mod indirect, Án care funcÍionarea unuia sau mai multor fuzibile provoacŸ o declanÛare mecanicŸ a tuturor polilor unui Ántreruptor asociat, conectat Án serie cu protecÍia cu fuzibile respectivŸ.

7.4 Separarea conductorului neutru (vezi Fig. G64) O practicŸ foarte bunŸ este aceea ca fiecare circuit sŸ fie echipat cu mijloace adecvate pentru separarea sa.

7 Conductorul neutru

TT

TN-C

TN-S

IT

Monofazat (fazŸ/neutru) (B) or

or

Monofazat (fazŸ/fazŸ) (A) or

(A) or

Trifazat 4 conductoare Sn u Sph (B) or

G45

Trifazat 4 conductoare Sn < Sph

(B) or

(A) Autorizat pentru sistemele TT sau TN-S dacŸ un dispozitiv de protecÍie Ámpotriva curentului rezidual este instalat la originea circuitului sau Án amonte, Ûi dacŸ nici un neutru artifical nu este distribuit Án aval. (B) Autorizat Án sistemele IT Án anumite condiÍii: dacŸ Ántreruptorul comandŸ un numŸr de circuite finale omogene ale cŸror raport al calibrelor nu depŸÛeÛte 2 Ûi care sunt protejate Ámpotriva unui al doilea defect care s-ar putea produce Án altŸ parte a instalaÍiei printr-un dispozitiv de curent diferenÍial rezidual de sensibilitate i 15% decÊt cea a calibrului protecÍiei circuitului final avÊnd cea mai micŸ secÍiune. Fig. G64: Diferite situaÍii Án care apare conductorul neutru.

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

8 Exemple de calcul pentru cabluri

Exemple de calcul pentru cabluri (vezi Fig. G65) ConsiderŸm o instalaÍie alimentatŸ printr-un transformator de 1000 kVA. Procesul tehnologic impune un grad sporit de continuitate a serviciilor, iar acesta este realizat prin utilizarea unui generator de 500 kVA/400V Ûi prin adoptarea sistemului trifazat IT, cu neutru nedistribuit (3 faze - 3 conductoare) la nivelul tabloului general de distribuÍie. Restul instalaÍiei este izolat prin intermediul unui transformator de 400 kVA, 400/400 V. ReÍeaua izolatŸ este realizatŸ Án sistemul trifazat TT cu 4 conductoare. În diagrama din Figura G65 sunt redate rezultate ale studiului pe calculator al acestei instalaÍii pentru circuitul C1, Ántreruptorul Q1, circuitul C6 Ûi Ántreruptorul Q6. Aceste studii au fost realizate cu programul de calcul ECODIAL 3.3 (produs Merlin Gerin). Aceste calcule se bazeazŸ pe metodele descrise Án acest ghid.

G46

Fig. G65: Exemplu de schemŸ monofilarŸ.

8 Exemple de calcul pentru cabluri

Calcule utilizand programul Ecodial 3.3

Sistemul de bare B2 Curentul maxim de sarcinŸ (A) Tipul

Caracteristicile generale ale reÍelei Sistemul de tratare a neutrului Neutru distribuit Tensiunea (V) FrecvenÍa (Hz) Transformatorul 1 T1 NumŸr de transformatoare Putere de scurtcircuit Án amonte (MVA) Putere nominalŸ (kVA) Tensiunea de scurtcircuit (%)

1 500 1.000 6

RezistenÍa reÍelei de medie tensiune (mΩ)

0,0351

ReactanÍa reÍelei de medie tensiune (mΩ)

0,351

RezistenÍa transformatorului RT (mΩ)

2,293

ReactanÍa transformatorului XT (mΩ) Curentul de scurtcircuit trifazat Ik3 (kA) Cablul C1 Curentul maxim de sarcinŸ (A) Tipul de izolaÍie Materialul conductorului Temperatura ambiantŸ (° C) Cablu unifilar sau multifilar Metoda de instalare NumŸrul de circuite alŸturate (Tab. G21b) Alt coeficient SecÍiunea selectatŸ a conductorului (mm2) Conductorul de protecÍie Lungimea (m)

10,333 23,3 1.374 PVC cupru 30 UNI F 1 1 6 x 95 1 x 120 5

CŸderea de tensiune ΔU (%)

0,122

CŸderea de tensiune totalŸ ΔU (%) Curentul de scurtcircuit trifazat Ik3 (kA) Curentul de defect de punere la pŸmÊnt Id (kA) Întreruptorul Q1 Curentul de scurtcircuit trifazat Án amonte de Ántreruptor Ik3 (kA) Curentul maxim de sarcinŸ (A) NumŸrul de poli Ûi numŸrul de poli protejaÍi Întreruptor Tipul Ántreruptorului Tipul declanÛatorului Curentul nominal (A)

0,122 23 17

IT No 400 50

Temperatura ambiantŸ (° C) Dimensiuni (m Ûi mm)

23 1,374 3P3D NT 16 H 1 - 42 kA Micrologic 5 A 1.600

1,374 standard, pe cant 30 1m 2x5 mm x 63 mm Copper 23

Material Curentul de scurtcircuit trifazat Ik3 (kA) Valoarea de vÊrf a curentului de scurtcircuit trifazat Ik (kA) RezistenÍa sistemului de bare R (mΩ) RezistenÍa sistemului de bare X (mΩ) Întreruptor Q6 Curentul de scurtcircuit Án amonte de intreruptor Ik3 (kA) Curentul maxim de sarcinŸ (A) NumŸrul de poli Ûi numŸrul de poli protejaÍi Întreruptor Tipul Ántreruptorului Tipul declanÛatorului Curentul nominal (A) Limita de selectivitate (kA) Cablul C6 Curentul maxim de sarcinŸ (A) Tipul de izolatie Materialulu conductorului Temperatura ambiantŸ (° C) Cablu unifilar sau multifilar Metoda de instalare NumŸrul de circuite alŸturate (Tab. G20) Alt coeficient SecÍiunea selectatŸ a conductorului (mm2) Conductorul de protecÍie Lungimea (m)

560 PVC cupru 30 UNI F 1 1 1 x 300 1 x 150 15

CŸderea de tensiune ΔU (%)

0,38

CŸderea de tensiune totalŸ ΔU (%) Curentul de scurtcircuit trifazat Ik3 (kA) Curentul de defect de punere la pŸmÊnt Id (kA) CondiÍii specifice de dimensionare

0,54 20 13,7 suprasarcinŸ

48 2,52 10,8

23 560 3P3D NS800 N – 50 kA Micrologic 2.0 800 totalŸ

Tab. G66: Calcule utilizÊnd programul Ecodial 3.3 (Merlin Gerin).

AceleaÛi calcule utilizÊnd metoda simplificatŸ recomandatŸ Án acest ghid Dimensionarea circuitului C1 Transformatorul de 1000 kVA are o tensiune la mersul Án gol de 420 V. Circuitul C1 trebuie sŸ corespundŸ unui curent de fazŸ de valoare:

Prin urmare, pe fiecare fazŸ vor fi utilizate 6 cabluri unifilare de cupru, cu izolaÍie din PVC, Án paralel. Aceste cabluri vor fi pozate pe un canal de cablu corespunzŸtor metodei F. Factorii “k” de corecÍie sunt urmŸtorii: K1 = 1 (vezi Tab. G12, temperaturŸ 30° C) K4 = 0,87 (vezi Tab. G17, cabluri care se ating, 1 pat de cabluri, u 3 circuite) AlÍi factori de corecÍie nu sunt relevanÍi Án acest exemplu. Curentul de sarcinŸ corectat este:

Fiecare conductor poate transporta, prin urmare, un curent de 263 A. Tabelul G21a indicŸ pentru secÍiunea conductorului, valoarea de 95 mm2.

G47

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

8 Exemple de calcul pentru cabluri

RezistenÍele Ûi reactanÍele inductive ale celor Ûase conductoare Án paralel pentru o lungime de 5 m sunt: mΩ (rezistenÍa cablului: 22,5 mΩ.mm2/m) X = 0,08 x 5 = 0,40 mΩ (reactanÍa cablului: 0,08 mΩ/m) Dimensionarea circuitului C6 Circuitul C6 alimenteazŸ un transformator trifazat de izolaÍie de putere 400 kVA, 400/400 V. Curentul primar Se propune instalarea cablului unifilar, Án mod singular, pe un canal de cablu, Án aer liber la o temperaturŸ de 30° C. Întreruptorul este reglat la 560 A. Metoda de instalare este caracterizatŸ prin litera F, iar coeficienÍii “k” de corecÍie sunt toÍi egali cu “1”. Este recomandatŸ o secÍiune de 240 mm2. ResistenÍa Ûi reactanÍa inductivŸ sunt, respectiv: mΩ X = 0,08 x 15 = 1,2 mΩ

Calculul curentului de scurtcircuit pentru alegerea Ántreruptoarelor Q1 Ûi Q6 (vezi Tab. G67)

G48

Componentele circuitului 500 MVA la reÍeaua de ÁnaltŸ tensiune Transformator 1 MVA Cablul C1 Sub-total Q1 Sistem de bare B2 Cablul C6 Sub-total Q6

R (mΩ)

X (mΩ)

0,04

0,36

2,2 0,20 2,44 3,6 1,4 4,0

9,8 0,4 10,6 7,2 1,2 8,4

Z (mΩ)

Ikmax (kA)

10,0

23

10,9

23

9,3

20

Tab. G67: Exemplu de evaluare a curentului de scurtcircuit.

Conductorul de protecÍie CerinÍe pentru stabilitate termicŸ: Figurile G58 Ûi G59 aratŸ faptul cŸ, atunci cÊnd se utilizeazŸ metoda adiabaticŸ, secÍiunea conductorului de protecÍie PE pentru circuitul C1 va fi:

Un singur conductor de secÍiune 120 mm2 dimensionat astfel din motive menÍionate ulterior este, prin urmare, suficient, realizÊndu-se totodatŸ condiÍiile unei protecÍii satisfŸcŸtoare Ámpotriva contactului indirect (deoarece impedanÍa este suficient de micŸ). Pentru circuitul C6, secÍiunea conductorului de protecÍie PE poate fi:

În acest caz, o secÍiune de 95 mm2 poate fi corespunzŸtoare dacŸ condiÍiile de protecÍie Ámpotriva contactului indirect sunt, de asemenea, satisfŸcute.

8 Exemple de calcul pentru cabluri

ProtecÍia Ámpotriva contactelor indirecte accidentale Pentru verificarea circuitului C6 din Fig. G65, pot fi utilizate Tab. F45 Ûi Tab. 61 sau formula indicatŸ la pagina F27. Lungimea maximŸ admisibilŸ a circuitului este datŸ de relaÍia:

(valoarea de la numitor 630 x 11 = Im reprezintŸ nivelul curentului de declanÛare magneticŸ instantanee a Ántreruptorului de 630 A). Prin urmare, lungimea de 15 m este total protejatŸ de cŸtre dispozitivele instantanee de protecÍie la supracurent. CŸderea de tensiune Din Tab. G28 se poate observŸ faptul cŸ: n pentru circuitul C1 (6 x 95 mm2/fazŸ)

n pentru circuitul C6

La bornele transformatorului de separaÍie JT/JT, cŸderea de tensiune exprimatŸ Án procente este: ΔU% = 0,72%.

G49

G - Dimensionarea Ûi protecÍia circuitelor

G50

Capitolul H Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie Cuprins

1 2 3 4

FuncÍiile de bazŸ ale aparatelor de comutaÍie de joasŸ tensiune

H2

1.1 ProtecÍie electricŸ

H2

1.2 Separare

H3

1.3 Control

H4

Aparate de comutaÍie

H5

2.1 Dispozitive de comutaÍie elementare

H5

2.2 Dispozitive de comutaÍie combinate

H9

Alegerea aparatelor de comutaÍie

H10

3.1 Tabel cu caracteristici funcÍionale

H10

3.2 SelecÍia aparatelor de comutaÍie

H10

Întreruptoare automate

H11

4.1 Standarde Ûi descriere

H11

4.2 Caracteristici fundamentale ale unui Ántreruptor automat

H13

4.3 Alte caracteristici ale unui Ántreruptor automat

H15

4.4 SelecÍia unui Ántreruptor automat

H18

4.5 Coordonarea Ántre Ántreruptoarele automate

H22

4.6 Selectivitate MT/JT Ántr-un post de transformare tip consumator

H27

H1

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

Rolul aparatajului electric de comutaÍie constŸ Án realizarea urmŸtoarelor funcÍii: n protecÍie electricŸ; n separarea sigurŸ de pŸrÍile aflate sub tensiune; n comanda localŸ sau de la distanÍŸ.

1 FuncÍiile de bazŸ ale aparatelor de comutaÍie de joasŸ tensiune

Standardele naÍionale Ûi internaÍionale definesc modul Án care trebuie realizate circuitele instalaÍiilor de JT precum Ûi caracteristicile diferitelor aparate de comutaÍie. Principalele funcÍii ale aparatelor de comutaÍie sunt: n protecÍie electricŸ; n separare electricŸ a unei secÍiuni dintr-o instalaÍie; n comanda localŸ sau de la distanÍŸ. Aceste funcÍii sunt rezumate Án Tab. H1. ProtecÍia electricŸ la joasŸ tensiune este (excepÍie siguranÍele fuzibile) de obicei ÁncorporatŸ Án Ántreruptoarele automate sub forma dispozitivelor termice Ûi electromagnetice Ûi/sau dispozitive de declanÛare pe baza curentului rezidual (mai rar dispozitive sensibile la tensiunea rezidualŸ - acceptate dar nerecomandate de CEI). Celor prezentate Án Tabelul H1 li se adaugŸ Ûi alte funcÍii, anume: n protecÍie la supratensiune; n protecÍie la minimŸ tensiune; care sunt realizate cu dispozitive specifice (diferite tipuri de descŸrcŸtoare, relee asociate cu contactoare, Ántreruptoare automate comandate de la distanÍŸ, combinaÍii Ántreruptor automat/izolator, etc.).

ProtecÍie electricŸ Ámpotriva n curenÍilor de suprasarcinŸ n curenÍilor de scurtcircuit n defectelor de izolaÍie

Separare

ComandŸ

n separare indicatŸ clar de un indicator mecanic cu imunitate la defect n un interval sau barierŸ de separare, intercalatŸ Ántre contactele deschise, vizibilŸ Án mod clar

n comutaÍie Án regim de funcÍionare normalŸ n comutaÍie de urgenÍŸ n oprire de urgenÍŸ n deconectare pentru asig. mentenanÍei mecanice

Tab. H1: FuncÍiile de bazŸ ale unui aparat de comutaÍie de JT.

H2

ProtecÍia electricŸ asigurŸ: n protecÍia elementelor de circuit Ámpotriva solicitŸrilor termice Ûi mecanice produse de curenÍii de scurtcircuit; n protecÍia persoanelor Án cazul defectelor de izolaÍie; n protecÍia receptoarelor alimentate cu energie electricŸ (motoare, etc.).

1.1 ProtecÍie electricŸ Scopul protecÍiei este evitarea Ûi limitarea consecinÍelor distructive sau periculoase ale supracurenÍilor (suprasarcinŸ Ûi scurtcircuit) Ûi defectelor de izolaÍie, precum Ûi separarea circuitului defect de restul instalaÍiei. Trebuie fŸcutŸ o distincÍie Ántre protecÍia: n elementelor instalaÍiei (cabluri, conductoare, aparate de comutaÍie, etc.); n persoanelor Ûi animalelor; n echipamentelor Ûi receptoarelor alimentate de la instalaÍii electrice. ProtecÍia circuitelor n Împotriva suprasarcinii; Án cazul supracurentului produs Ántr-o instalaÍie normalŸ (fŸrŸ defect). n Împotriva curenÍilor de scurtcircuit datoraÍi defectului de izolaÍie Ántre conductoarele de faze diferite sau (Án sistemele de tip TN) Ántre fazŸ Ûi conductorul neutru (sau PE). ProtecÍia Án aceste cazuri este realizatŸ de siguranÍe fuzibile sau Ántreruptoare automate, la nivelul tabloului de distribuÍie la care este legat circuitul receptorului. Anumite derogŸri de la aceastŸ regulŸ sunt autorizate Án standardele naÍionale, precum cele notate Án capitolul H1, subcapitolul 1.4. ProtecÍia persoanelor n Împotriva defectelor de izolaÍie. În acord cu schema (TN, TT sau IT) protecÍia va fi realizatŸ de siguranÍe fuzibile sau Ántreruptoare automate cu dispozitive de curent diferenÍial rezidual Ûi/sau monitorizarea permanentŸ a rezistenÍei de izolaÍie Ántre instalaÍie Ûi pŸmÊnt. ProtecÍia motoarelor electrice n Împotriva supraÁncŸlzirii datorate, de exemplu, unei suprasarcini Ándelungate, rotorului blocat, funcÍionŸrii Ántr-o singurŸ fazŸ, etc. Sunt utilizate relee termice proiectate special astfel ÁncÊt sŸ corespundŸ caracteristicilor particulare aferente motoarelor. DacŸ este necesar, astfel de relee pot sŸ protejeze la suprasarcinŸ cablul aferent circuitului motorului. ProtecÍia la scurtcircuit este realizatŸ fie de o siguranÍŸ de tip aM fie de un Ántreruptor automat fŸrŸ elementul de protecÍie termic.

1 FuncÍiile de bazŸ ale aparatelor de comutaÍie de joasŸ tensiune

Separarea indicatŸ clar de un indicator cu imunitate la defect sau de o separare vizibilŸ a contactelor satisface standardele naÍionale ale multor ÍŸri.

1.2 Separare Scopul separŸrii este sŸ izoleze un circuit sau un receptor (de exemplu un motor, etc.) de restul sistemului alimentat cu energie astfel ÁncÊt personalul sŸ poatŸ lucra la partea separatŸ Án perfectŸ siguranÍŸ. În principiu, toate elementele unei instalaÍii de JT trebuie sŸ aibŸ mijloace de separare. În practicŸ, pentru a menÍine o continuitate optimŸ a funcÍionŸrii, este preferatŸ asigurarea de mijloace de separare la originea fiecŸrui circuit. Un dispozitiv de separare trebuie sŸ ÁndeplineascŸ urmŸtoarele cerinÍe: n toÍi polii circuitului incluzÊnd neutrul (exceptÊnd cazul cÊnd neutrul este un conductor PEN) trebuie sŸ poatŸ fi deschiÛi(1); n trebuie sŸ fie asigurat cu mijloace de zŸvorÊre a deschiderii, cu cheie (prin intermediul unui lacŸt) astfel ÁncÊt sŸ se evite reÁnchiderea neautorizatŸ, accidentalŸ; n trebuie sŸ se conformeze unui standard recunoscut naÍional sau internaÍional (cum este CEI 60947-3) privind distanÍa dintre contacte, lungimea liniei de fugŸ, tensiunea de Íinere, etc. Ûi de asemenea: o verificarea dacŸ contactele dispozitivului de separare sunt realmente deschise. Verificarea poate fi: - vizualŸ dacŸ dispozitivul este proiectat corespunzŸtor astfel ÁncÊt sŸ permitŸ observarea contactelor (anumite standarde naÍionale impun aceastŸ condiÍie pentru un dispozitiv de separare plasat la originea unei instalaÍii de JT alimentatŸ direct de la un transformator MT/JT), sau - mecanicŸ, prin intermediul unui indicator fixat prin sudurŸ de arborele activ al dispozitivului. În acest caz construcÍia dispozitivului trebuie sŸ fie astfel ÁncÊt, Án eventualitatea sudŸrii contactelor Án poziÍia Ánchis, indicatorul sŸ nu poatŸ indica poziÍia deschis, o curenÍii de scurgere. Cu dispozitivul de separare deschis, curenÍii de scurgere Ántre contactele deschise ale fiecŸrei faze nu trebuie sŸ depŸÛeascŸ: - 0,5 mA pentru un dispozitiv nou - 6 mA la sfÊrÛitul timpului de utilizare, o tensiunea de Íinere Ántre contactele deschise. Dispozitivul de separare Án stare deschisŸ trebuie sŸ reziste la un impuls de 1,2/50 µs avÊnd o valoare de vÊrf de 6, 8 sau 12 kV conform tensiunii nominale aÛa cum se aratŸ Án Tab. H2. Dispozitivul trebuie sŸ satisfacŸ aceste condiÍii pentru altitudini de pÊnŸ la 2000 m. Factorii de corecÍie sunt daÍi Án standardul CEI 60664-1 pentru altitudini mai mari de 2000 m. În consecinÍŸ, dacŸ testele sunt fŸcute la nivelul mŸrii, valorile de Áncercare trebuie mŸrite cu 23% pentru a lua Án considerare efectul altitudinii. Vezi standardul CEI 60947.

Tensiune nominalŸ (de serviciu) (V)

230/400 400/690 690/1.000

Œinere la impuls de tensiune (pentru 2.000 m) (kV) III IV 4 6 6 8 8 12

Tab. H2: Valorile de vÊrf ale impulsurilor de tensiune corespunzŸtoare tensiunii nominale normale. Gradele III Ûi IV reprezintŸ grade de poluare definite Án CEI 60664-1.

(1) Simultaneitatea deschiderii tuturor contactelor de fazŸ, deÛi nu este totdeauna obligatorie, este totuÛi insistent recomandatŸ (din raÍiuni de mŸrire a siguranÍei Ûi simplitŸÍii Án funcÍionare). Contactul neutru se deschide dupŸ contactele de fazŸ Ûi se Ánchide Ánaintea acestora (CEI 60947-1).

H3

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

FuncÍiile de comandŸ ale aparatelor de comutaÍie permit personalului de exploatare sŸ modifice ÁncŸrcarea sistemului Án orice moment. Acestea includ: n comanda funcÍionalŸ (manevrele de comutaÍie de rutinŸ, etc.); n comutaÍia de urgenÍŸ; n lucrŸrile de ÁntreÍinere ale instalaÍiei.

1 FuncÍiile de bazŸ ale aparatelor de comutaÍie de joasŸ tensiune

1.3 Control În sens larg, prin “control” se Ántelege orice facilitate de modificare, Án deplinŸ siguranÍŸ, a configuraÍiei sarcinilor instalaÍiei, la toate nivelele. FuncÍionarea aparatelor de comutaÍie este o parte importantŸ a comenzii sistemului de alimentare.

Comanda funcÍionalŸ AceastŸ comandŸ se referŸ la toate aparatele de comutaÍie Án condiÍii normale de serviciu, pentru conectarea/deconectarea unei pŸrÍi a instalaÍiei sau a unui receptor de la sursa de energie. Aparatele de comutaÍie destinate acestui rol trebuie sŸ fie plasate cel puÍin: n la originea circuitelor de alimentare; n la bornele receptoarelor. Marcajul circuitelor comandate trebuie sŸ fie clar Ûi fŸrŸ ambiguitŸÍi. Pentru a obÍine un maximum de flexibilitate Ûi continuitate Án funcÍionare, Án special acolo unde aparatele de comutaÍie realizeazŸ Ûi funcÍia de protecÍie (cazul Ántreruptoarelor automate sau siguranÍelor) este preferabil sŸ se includŸ un aparat de comutaÍie la fiecare nivel de distribuÍie, adicŸ la fiecare ieÛire a tablourilor de distribuÍie Ûi subdistribuÍie. Manevrele pot fi: n manuale (prin intermediul unui levier, etc.), sau n electrice (prin buton aflat la nivelul aparatului sau la panoul de comandŸ). Aceste aparate de comutaÍie, lucreazŸ instantaneu (fŸrŸ nici o ÁntÊrziere deliberatŸ); Án plus acelea care realizeazŸ Ûi protecÍia sunt totdeauna multipolare(1). Întreruptorul general aferent sursei de alimentare a instalaÍiei precum Ûi orice Ántreruptor utilizat pentru funcÍia de inversor de sursŸ trebuie sŸ fie unitŸÍi multipolare.

Deconectarea de urgenÍŸ - oprirea de urgenÍŸ O deconectare de urgenÍŸ este destinatŸ sŸ ÁntrerupŸ alimentarea unui circuit activ, care este sau poate sŸ devinŸ periculos (Ûoc electric sau incendiu). O oprire de urgenÍŸ are drept scop oprirea unei miÛcŸri mecanice care poate sŸ devinŸ periculoasŸ. În cele douŸ cazuri: n dispozitivul de comandŸ de urgenÍŸ sau mijloacele lui de operare (locale sau de la distanÍŸ) cum ar fi butonul de oprire de urgenÍŸ, Án formŸ de ciupercŸ de culoare roÛie, trebuie sŸ fie accesibile Ûi uÛor de recunoscut. Acestea trebuie plasate Án apropierea locului unde poate sŸ aparŸ sau de unde poate fi observat un pericol; n o singurŸ acÍiune trebuie sŸ ducŸ la o Ántrerupere completŸ a tuturor conductoarelor active(2)(3); n butonul de deconectare de urgenÍŸ, protejat cu o fereastrŸ din sticlŸ, poate sŸ fie utilizat cu condiÍia ca Án instalaÍiile neprotejate realimentarea circuitelor sŸ poatŸ fi realizatŸ de o persoanŸ autorizatŸ, care va folosi o cheie de acces. Trebuie notat cŸ, Án anumite cazuri, un sistem de deconectare de urgenÍŸ poate sŸ solicite ca sursa auxiliarŸ aferentŸ sistemelor de frÊnare electromagneticŸ sŸ fie menÍinutŸ pÊnŸ la oprirea finalŸ a utilajelor respective.

H4

Deconectarea Án cazul lucrŸrilor de ÁntreÍinere mecanicŸ AceastŸ operaÍie asigurŸ oprirea unei maÛini Ûi imposibilitatea de a fi repornitŸ accidental atÊta timp cÊt se desfŸÛoarŸ lucrŸrile de ÁntreÍinere. Deconectarea este Án general realizatŸ la nivelul aparatului de comutaÍie, cu utilizarea unei zŸvorÊri de siguranÍŸ corespunzŸtoare Ûi plasarea inscripÍiei de atenÍionare la mecanismul de acÍionare.

(1) SŸ asigure o Ántrerupere pe fiecare fazŸ (unde este cazul Ûi o Ántrerupere a neutrului). (2) LuÊnd Án consideraÍie motoarele blocate. (3) Într-o schemŸ de tratare TN conductorul PEN nu trebuie sŸ fie niciodatŸ Ántrerupt deoarece el ÁndeplineÛte funcÍia de ÁmpŸmÊntare de protecÍie Ûi de conductor neutru.

2 Aparate de comutaÍie

2.1 Dispozitive de comutaÍie elementare Separatorul (vezi Fig. H5) Acest aparat de comutaÍie este acÍionat manual, poate fi blocat prin zavorÊre, avÊnd douŸ poziÍii (deschis/Ánchis) Ûi realizeazŸ o separare sigurŸ a circuitului Án poziÍia deschis. Caracteristicile lui sunt definite Án CEI 60947-3. Un separator nu este proiectat sŸ ÁnchidŸ pe sarcinŸ sau sŸ deschidŸ pe sarcina(1) Ûi nici o valoare nominalŸ pentru acestea nu este datŸ Án standarde. Trebuie totuÛi sŸ fie capabil sŸ reziste la trecerea curenÍilor de scurtcircuit Ûi este specificatŸ valoarea curentului de scurtŸ duratŸ respectiv, Án general pentru o secundŸ, Án lipsa altei ÁnÍelegeri Ántre utilizator Ûi producŸtor. AceastŸ caracteristicŸ este Án mod normal adecvatŸ pentru perioade lungi de supracurent (de valori mai mici), ca acelea de la pornirea motoarelor electrice. În cazul separatoarelor, trebuie satisfŸcute valorile standardizate pentru testele de anduranÍŸ mecanicŸ, supratensiune Ûi curent de fugŸ.

Separatorul de sarcinŸ (vezi Fig. H6) Acest separator de comandŸ este Án general acÍionat manual (dar uneori este dotat cu declanÛare electricŸ pentru uÛurarea operŸrii) Ûi este un dispozitiv neautomat, cu douŸ poziÍii (deschis/Ánchis). Acesta este capabil sŸ ÁnchidŸ Ûi sŸ deschidŸ circuite sub sarcinŸ, Án condiÍii normale de funcÍionare. În consecinÍŸ, separatorul de sarcinŸ nu asigurŸ nici o protecÍie pentru circuitul Án care este plasat. Standardul CEI 60947-3 defineÛte: n frecvenÍa de comutaÍie (max. 600 cicluri de Ánchideri/deschideri pe orŸ); n anduranÍa mecanicŸ Ûi electricŸ (Án general mai micŸ decÊt a unui contactor); n puterea de rupere Ûi capacitatea de Ánchidere la funcÍionare normalŸ Ûi ocazionalŸ. CÊnd Ánchidem un separator de sarcinŸ pentru a alimenta un circuit existŸ Ántotdeauna posibilitatea ca un scurtcircuit neaÛteptat sŸ existe Án avalul circuitului. Din aceastŸ cauzŸ separatoarele de sarcinŸ sunt caracterizate de o anumitŸ valoare a curentului de defect pe care pot sŸ-l suporte, Án contextul apariÍiei forÍelor electrodinamice produse de curentul de scurtcircuit. Deci, aceste dispozitive pot Ánchide curenÍi de defect Ûi deschide curenÍi de sarcinŸ. Ca urmare dispozitivele de protecÍie din amonte sunt utilizate numai pentru Ántreruperea curenÍilor de defect. Categoria AC-23 include comutaÍia ocazionalŸ a motoarelor individuale. ComutaÍia condensatoarelor Ûi a lŸmpilor cu filament de tungsten face obiectul ÁnÍelegerii dintre producŸtor Ûi utilizator. Categoriile de utilizare (vazi Tab. H7) nu se aplicŸ unui echipament utilizat Án mod normal pentru pornirea, accelerarea Ûi/sau oprirea motoarelor individuale. Exemplu: Un separator de sarcinŸ de 100 A din categoria AC-23 (sarcinŸ inductivŸ) trebuie sŸ fie capabil: n sŸ conecteze un curent de 10In (= 1000 A) la un factor de putere de 0,35 (inductiv); n sŸ deconecteze un curent de 8In (= 800 A) la un factor de putere de 0,45 (inductiv); n sŸ suporte curenÍi de scurtcircuit de scurtŸ duratŸ cÊnd este Án poziÍia Ánchis.

Fig. H5: Simbol pentru un separator.

Fig. H6: Simbol pentru un separator de sarcinŸ.

Categoria de utilizare Operare Operare frecventŸ ocazionalŸ AC-20A AC-20B AC-21A

AC-21B

AC-22A

AC-22B

AC-23A

AC-23B

AplicaÍii tipice

Cos ϕ

Curentul la conectare x In

Curentul la deconectare x In

ConecteazŸ Ûi deconecteazŸ fŸrŸ sarcinŸ ComutŸ sarcini rezistive inclusiv suprasarcini moderate ComutŸ sarcini mixte rezistive Ûi inductive inclusiv suprasarcini moderate

-

-

-

0,95

1,5

1,5

0,65

3

3

ComutŸ sarcini puternic inductive (motoare Ûi altele)

0,45 pentru I i 100 A 10 0,35 pentru I > 100 A

Tab. H7: Categorii de utilizare ale aparatelor de comutaÍie de joasŸ tensiune conform cu CEI 60947-3.

(1) Un separator de JT este un aparat de comutaÍie care poate fi acÍionat numai Án lipsa tensiunii, mai ales la Ánchidere, datoritŸ posibilitŸÍii existenÍei unui scurtcircuit neaÛteptat Án aval. Interblocarea cu un separator de sarcinŸ sau cu un Ántreruptor automat din amonte este frecvent utilizatŸ.

8

H5

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

2 Aparate de comutaÍie

Teleruptorul (vezi Fig. H8) Dispozitivul este utilizat Án comanda circuitelor de iluminat unde prin apŸsarea unui buton (sau a unei comenzi de la distanÍŸ) se va deschide un Ántreruptor Ánchis sau se va Ánchide un Ántreruptor deschis, Ántr-o secvenÍŸ bistabilŸ. AplicaÍiile tipice sunt: n comutaÍia iluminatului pe scŸrile marilor clŸdiri Án sistem “control multipunct” sau “cap scarŸ”; n scheme de iluminat etapizat; n sistemele de iluminat a platformelor, fabricilor, etc. ExistŸ dispozitive auxiliare care sunt disponibile pentru: n semnalizarea la distanÍŸ a stŸrii aparatului Án orice moment; n funcÍii de temporizare; n opÍiuni de contact menÍinut.

Contactorul (vezi Fig. H9)

Fig. H8: Simbol pentru un comutator bistabil controlat de la distanÍŸ (teleruptor).

H6

Contactorul este un aparat de comutaÍie monostabilŸ acÍionat prin intermediul unei bobine Ûi Íinut Ánchis prin intermediul unui curent (redus) prin acea bobinŸ (deÛi existŸ Ûi diverse tipuri de zŸvorÊri mecanice pentru diferite aplicaÍii). Contactoarele sunt proiectate sŸ realizeze un mare numŸr de cicluri Ánchidere/deschidere Ûi sunt de obicei comandate de la distanÍŸ prin butoane de Ánchidere/deschidere. NumŸrul mare de cicluri de funcÍionare repetitive este standardizat Án tabelul VIII a CEI 60947-4-1 prin: n durata de funcÍionare: 8 ore; fŸrŸ Ántrerupere; intermitent; temporar, de 3, 10, 30, 60 Ûi 90 minute; n categoria de utilizare: de exemplu, un contactor din categoria AC3 poate fi utilizat pentru pornirea Ûi oprirea unui motor cu rotorul Án scurtcircuit; n numŸrul de cicluri de porniri/opriri (1 la 1200 de cicluri pe orŸ); n anduranÍa mecanicŸ (numŸrul de manevre Án lipsa sarcinii); n anduranÍa electricŸ (numŸrul de manevre Án sarcinŸ); n puterea de rupere Ûi capacitatea de Ánchidere, conform cu categoria de utilizare. Exemplu: Un contactor de 150 A din categoria AC3 trebuie sŸ aibŸ un curent de deconectare minim de 8In (= 1200 A) Ûi sŸ conecteze un curent de 10In (= 1500 A) la un factor de putere de 0,35 (inductiv).

Contactor echipat cu relee termice(1)

Fig. H9: Simbol pentru un contactor.

Sunt foarte des utilizate douŸ clase de elemente fuzibile: n pentru instalaÍii casnice sau similare tipul gG; n pentru aplicaÍii industriale tipul gG, gM sau aM.

Fig. H10: Simbol pentru fuzibile.

(1) Acest termen nu este definit Án publicaÍiile CEI, dar este curent utilizat Án cÊteva ÍŸri, dar nu Ûi Án RomÊnia.

Un contactor echipat cu relee termice pentru protecÍia la suprasarcinŸ este denumit, Án anumite ÍŸri discontactor(1). Aceste aparate sunt utilizate pentru comanda circuitelor de iluminat comandate la distanÍŸ cu butoane, etc. Ûi pot fi de asemenea considerate ca element esenÍial Án funcÍionarea motoarelor, cum se specificŸ Án paragraful 2.2 “Dispozitive de comutaÍie combinate”. “Discontactorul” nu este echivalent cu Ántreruptorul automat, deoarece puterea sa de rupere este limitatŸ la 8 sau 10 In de aceea, pentru protecÍia la scurtcircuit este necesar sŸ se utilizeze siguranÍe fuzibile sau un Ántreruptor automat, conectate Án serie Án amonte de contactele principale ale “discontactorului”.

SiguranÍe fuzibile (vezi Fig. H10) Prima litera indicŸ gama de rupere a arcului: n “g” ÁnseamnŸ capacitate de rupere extinsŸ pe toatŸ gama; n “a” ÁnseamnŸ capacitate de rupere pe o parte a gamei. A doua literŸ indicŸ categoria de utilizare; aceastŸ literŸ defineÛte acurateÍea caracteristicii timp-curent, timpii Ûi curenÍii convenÍionali, pragurile. Exemplu: n “gG” indicŸ fuzibile cu capacitate de rupere extinsŸ pe toatŸ gama pentru aplicaÍii generale; n “gM” indicŸ fuzibile cu capacitate de rupere extinsŸ pe toatŸ gama pentru protecÍia motoarelor; n “aM” indicŸ fuzibile cu capacitate de rupere pe o parte a gamei pentru protecÍia motoarelor. SiguranÍele pot fi cu Ûi fŸrŸ semnalizator mecanic de fuziune. SiguranÍele Ántrerup circuitul prin topirea controlatŸ a elementului fuzibil, atunci cÊnd curentul depŸÛeÛte o valoare datŸ, corespunzŸtoare unei anumite durate de timp; relaÍia curent/timp este datŸ sub forma caracteristicii de protecÍie, specificŸ fiecŸrui tip de siguranÍŸ. Standardele definesc douŸ clase de siguranÍe fuzibile: n cele destinate instalaÍiilor casnice, fabricate sub forma elementelor de Ánlocuire pentru curenÍi nominali de pÊnŸ la 100 A, tip “gG” Án CEI 60269-1 Ûi 3; n cele pentru uz industrial, element de Ánlocuire denumit tip “gG” (uz general); “gM” Ûi “aM” (pentru circuitele motoarelor) Án CEI 60269-1 Ûi 2.

2 Aparate de comutaÍie

Principalele diferenÍe Ántre siguranÍele casnice Ûi industriale constau Án tensiunea nominalŸ Ûi valorile de curent (care cer dimensiuni fizice mult mai mari) precum Ûi caracteristicile de Ántrerupere a curentului de defect. Tipul “gG” este des utilizat pentru protecÍia circuitelor motoarelor, ceea ce este posibil atunci cÊnd caracteristicile lor le permit sŸ reziste la curentul de pornire al motorului fŸrŸ a fi deteriorate. Recent au fost adoptate de CEI siguranÍele de tip “gM” pentru protecÍia motoarelor destinate sŸ acopere condiÍiile de pornire Ûi de regim de scurtcircuit. Acest tip de siguranÍŸ este utilizat pe larg Án anumite ÍŸri, dar Án prezent siguranÍele de tip “aM”, Án combinaÍie cu relee termice de suprasarcinŸ, sunt mult mai folosite. SiguranÍa de tip “gM” este caracterizatŸ prin douŸ valori de curent. Prima valoare defineÛte curentul nominal al elementului Ánlocuitor Ûi al contactului fix; a doua valoare Ich defineÛte caracteristica timp-curent a elementului Ánlocuitor ca Án tabelele II, III Ûi VI din CEI 60269-1. Aceste douŸ valori sunt separate printr-o literŸ care defineÛte tipul de utilizare. De exemplu: InMIch defineÛte o siguranÍŸ destinatŸ utilizŸrii pentru protecÍia unui motor Ûi avÊnd caracteristica G. Prima valoare In corespunde curentului continuu maxim pentru ansamblul siguranÍei Ûi a doua Ich corespunde caracteristicii G pentru elementul de Ánlocuire. Pentru mai multe detalii, a se consulta nota de la sfÊrÛitul subcapitolului 2.1. Un element Ánlocuitor “aM” este definit de o valoare de curent In Ûi o caracteristicŸ timp-curent aÛa cum se prezintŸ Án Fig. H14 (pagina urmŸtoare). Important: Anumite standarde naÍionale utilizeazŸ tipul (industrial) de siguranÍe “gl” care are aceleaÛi caracteristici principale ca Ûi tipul “gG”. Oricum siguranÍele de tip “gl” nu trebuie sŸ fie utilizate Án instalaÍii casnice.

Fuzibilele de tip gM necesitŸ un releu de suprasarcinŸ, aÛa cum este descris Án nota de la sfÊrÛitul subcapitolului 2.1.

Fig. H12: Zona de fuziune Ûi nonfuziune a fuzibilelor de tip “gG” Ûi “gM” .

(1) Ich pentru siguranÍe tip gM.

Zone de fuziune - curenÍi convenÍionali Aceste siguranÍe realizeazŸ protecÍia la suprasarcinŸ Ûi scurtcircuit. CurenÍii convenÍionali de nonfuziune Ûi fuziune sunt standardizaÍi, aÛa cum se aratŸ Án Fig. H12 Ûi Tab. H13. n Curentul convenÍional de nonfuziune Inf este valoarea curentului pe care elementul fuzibil poate sŸ-l suporte un timp specificat, fŸrŸ sŸ se topeascŸ. Exemplu: O siguranÍŸ de 32 A la un curent de 1,25In (= 40 A) nu trebuie sŸ se topeascŸ Án mai puÍin de o orŸ (Tab. H13) . n Curentul convenÍional de fuziune If (= I2 Án Fig. H12) este valoarea de curent care va produce topirea elementului de Ánlocuire, Ánainte de scurgerea unui timp specificat. Exemplu: O siguranÍŸ de 32 A supusŸ unui curent de 1,6In (= 52,1 A) trebuie sŸ se topeascŸ Án timp de o orŸ sau mai puÍin (Tab. H13). Testele standardizate CEI 60269-1 impun plasarea caracteristicii de funcÍionare a siguranÍelor Ántre douŸ curbe limitŸ (arŸtate Án Fig. H12). Aceasta ÁnseamnŸ cŸ douŸ siguranÍe care satisfac testul pot avea timpi de funcÍionare semnificativ diferiÍi, Án special pentru suprasarcini de valori reduse.

Curent nominal(1) In (A)

Curent de nonfuziune convenÍional

Curent de fuziune convenÍional

Inf

I2

Timpul convenÍional (h)

In i 4 A 4 < In < 16 A 16 < In i 63 A 63 < In i 160 A 160 < In i 400 A 400 < In

1,5 In

2,1 In

1

1,5 In

1,9 In

1

1,25 In

1,6 In

1

1,25 In

1,6 In

2

1,25 In

1,6 In

3

1,25 In

1,6 In

4

Tab. H13: Zona de fuziune Ûi nonfuziune a fuzibilelor de JT de tip “gG” Ûi “gM” (CEI 60269-1 Ûi 60269-2-1).

H7

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

2 Aparate de comutaÍie

n Cele douŸ exemple, pentru o siguranÍŸ de 32 A, ÁmpreunŸ cu specificaÍiile precedente asupra condiÍiilor de Áncercare standard, explicŸ de ce aceste siguranÍe au performanÍe modeste Án domeniul suprasarcinilor reduse. n De aceea este necesar sŸ fie instalat un cablu supradimensionat faÍŸ de cerinÍele normale ale circuitului, pentru a evita consecinÍele unei posibile suprasarcini prelungite (suprasarcinŸ 60% pentru cel mult o orŸ Án cel mai rŸu caz). Pentru comparaÍie, un Ántreruptor cu un curent nominal similar: n parcurs de 1,05In nu trebuie sŸ declanÛeze Án mai puÍin de o orŸ, Ûi n parcurs de un curent de 1,25In trebuie sŸ declanÛeze Ántr-o orŸ sau mai puÍin (suprasarcinŸ 25% pentru cel mult o orŸ Án cel mai rŸu caz).

SiguranÍele din clasa “aM” protejeazŸ numai la curenÍi de scurtcircuit Ûi trebuie Ántotdeauna asociate cu un alt dispozitiv care sŸ protejeze la suprasarcinŸ.

SiguranÍele din clasa “aM” (pentru motoare) Aceste siguranÍe realizeazŸ protecÍia numai la curenÍii de scurtcircuit Ûi trebuie sŸ fie asociate cu alte aparate de comutaÍie (contactoare echipate cu relee termice sau Ántreruptoare automate) pentru a asigura protecÍia la suprasarcinŸ cu valori < 4In. De aceea ele nu sunt autonome. Deoarece siguranÍele “aM” nu sunt destinate sŸ protejeze la nivele reduse de curent de suprasarcinŸ, nu sunt fixate valori pentru curenÍii convenÍionali de fuziune Ûi nonfuziune. Curbele caracteristice pentru Áncercarea acestor siguranÍe, sunt date pentru valori ale curentului de defect depŸÛind aproximativ 4In (vezi Fig. H14) Ûi siguranÍele Áncercate conform CEI 60269 trebuie sŸ aibŸ curbe de funcÍionare care se plaseazŸ Án interiorul zonei haÛurate. NotŸ: VÊrfurile de sŸgeatŸ din diagramŸ indicŸ zona permisŸ a caracteristicii timp-curent, pentru diferite siguranÍe testate conform CEI 60269.

CurenÍii de rupere nominali Án regim de scurtcircuit O caracteristicŸ a siguranÍelor fuzibile moderne este aceea cŸ datoritŸ fuziunii rapide Án cazul curentului de scurtcircuit de valoare mare(1), Ántreruperea Áncepe Ánaintea apariÍiei curentului de vÊrf, astfel ÁncÊt curentul de defect nu atinge niciodatŸ valoarea sa prezumatŸ (vezi Fig. H15). AceastŸ limitare a curentului reduce sernnificativ solicitŸrile termice Ûi electrodinamice care ar putea sŸ aparŸ, minimizÊnd consecinÍele la locul defectului. Puterea de rupere la scurtcircuit a siguranÍei se bazeazŸ de aceea pe valoarea efectivŸ a componentei de c.a. a curentului prezumat de defect. Pentru siguranÍe fuzibile nu este specificatŸ nici o valoare nominalŸ la Ánchiderea pe scurtcircuit, pentru curentul de scurtcircuit.

H8

Fig. H14: Zona standardizatŸ de fuziune a fuzibilelor de tip aM (toate calibrele de curent).

Fig. H15: Limitarea de curent datŸ de o siguranÍŸ.

(1) Pentru curenÍi depŸÛind un anumit nivel, Án funcÍie de curentul nominal al siguranÍei, cum este arŸtat mai sus Án Fig. H15.

Memento CurenÍii de scurtcircuit conÍin iniÍial o componentŸ de c.c., de mŸrime Ûi duratŸ care depinde de raportul XL/R, corespunzŸtor buclei de curent de defect. Aproape de sursŸ (transformatorul MT/JT) relaÍia IvÊrf/Ief (a componentei de c.a.) Án momentul imediat urmŸtor defectului, poate sŸ ajungŸ la 2,5 (standardizat de CEI Ûi arŸtat Án Fig. H16 pagina urmŸtoare). La nivelele inferioare ale distribuÍiei, Án cazul circuitelor periferice XL este mic Án comparaÍie cu R Ûi astfel pentru circuitele finale, IvÊrf/Ief = 1,41 condiÍie care corespunde cu Fig. H15. Efectul de limitare a vÊrfului de curent apare numai cÊnd valoarea eficace prezumatŸ a componentei de c.a. atinge un anumit nivel. De exemplu, Án Fig. H16, siguranÍa de 100 A va limita vÊrful curentului de defect la o valoare de 2 kA (a). AceeaÛi siguranÍŸ, pentru un curent prezumat efectiv de 20 kA va limita vÊrful de curent la 10 kA (b). În acest caz particular, Án lipsa limitŸrii produse de siguranÍe, vÊrful de curent ar fi atins 150 kA (c). AÛa cum s-a menÍionat deja, la nivelele inferioare ale distribuÍiei, R este mult mai mare decÊt XL Ûi nivelul curentului de defect este Án general redus. Aceasta ÁnseamnŸ cŸ, curentul de defect poate sŸ nu atingŸ valori suficient de mari pentru a se putea produce limitarea. Pe de altŸ parte, componenta de curent continuu tranzitorie (Án acest caz) are un efect nesemnificativ asupra valorii de vÊrf a curentului, aÛa cum s-a menÍionat anterior. NotŸ: asupra parametrilor nominali ai siguranÍei “gM” O siguranÍŸ de tip “gM” este de fapt o siguranÍŸ de tip “gG” la care elementul fuzibil corespunde valorii de curent Ich (ch = caracteristic) care poate fi, de exemplu, 63 A. Aceasta este valoarea de test CEl, astfel ÁncÊt caracteristica timp-curent sŸ fie identicŸ cu cea a siguranÍei “gG” de 63 A. AceastŸ valoare (63 A) este adoptatŸ pentru ca siguranÍa sŸ reziste la curenÍii de pornire ai motorului, curentul de funcÍionare de regim permanent In putÊnd fi Án valoare de 10 la 20 A. Acesta ÁnseamnŸ cŸ soclul Ûi pŸrÍile metalice aferente pot fi de gabarit redus, deoarece cŸldura disipatŸ Án funcÍionarea normalŸ este mai micŸ. O siguranÍŸ standard “gM” corespunzŸtoare pentru aceastŸ situaÍie va fi denumitŸ 32M63 (adicŸ InMIch). Prima valoare de curent se referŸ la caracteristica de sarcinŸ permanentŸ a siguranÍei fuzibile, Án timp ce a doua valoare Ich se referŸ la caracteristica de curent de pornire (scurtŸ duratŸ).

2 Aparate de comutaÍie

Curentul de defect prezumat (kAvÊrf)

Curentul maxim posibil ex. 2,5 Ief (CEI)

Calibrul nominal al fuzibilului

Curbele caracteristice ale curentului de vÊrf limitat

În cazul folosirii siguranÍelor “gM”, protecÍia la suprasarcinŸ a motorului nu este realizatŸ de siguranÍŸ Ûi astfel totdeauna este necesarŸ utilizarea unui releu termic separat. De aceea, singurul avantaj oferit de siguranÍele “gM” faÍŸ de siguranÍele “aM” este reducerea dimensiunilor fizice Ûi o uÛoarŸ reducere a costurilor aferente.

2.2 Dispozitive de comutaÍie combinate În general, dispozitivele de comutaÍie nu pot realiza singure toate cerinÍele celor trei funcÍii de bazŸ: protecÍie, comandŸ Ûi separare. Atunci cÊnd instalarea unui Ántreruptor automat nu este oportunŸ (mai ales cÊnd frecvenÍa de conectare este mare, pe perioade Ándelungate) sunt utilizate combinaÍii de dispozitive special proiectate pentru funcÍiile respective. Cele mai utilizate combinaÍii sunt descrise mai jos.

Asocieri separatoare Ûi fuzibile Componenta periodicŸ a curentului de defect prezumat (kAef) Fig. H16: Curentul de vÊrf limitat Án funcÍie de curentul eficace prezumat al componentei periodice a curentului de defect pentru fuzibile de joasŸ tensiune.

Se disting douŸ cazuri: n Cazul Án care arderea uneia sau multor siguranÍe produce deschiderea aparatului de comutaÍie adiÍional. Aceasta este realizatŸ prin utilizarea siguranÍelor dotate cu pini de percuÍie Ûi un sistem de declanÛare a aparatului de comutaÍie adiÍional, dotat cu resoarte Ûi mecanisme basculante (vezi Fig. H17). n Cazul Án care un aparat de comutaÍie neautomat este asociat cu un set de siguranÍe Ántr-o carcasŸ comunŸ. În anumite ÍŸri conform cu CEI 60947-3, termenii “switch-fuse” Ûi “fuse-switch” au semnificaÍii speciale, adicŸ: o un “switch-fuse” cuprinde un aparat de comutaÍie, de regulŸ un separator (Án general douŸ Ántreruperi pe pol) Án partea din amonte are trei socluri de siguranÍe fixe, Án care sunt montate elementele de Ánlocuire (vezi Fig. H18). o un “fuse-switch” constŸ din trei lame (cŸi de curent) de siguranÍe, fiecare realizÊnd o dublŸ Ántrerupere pe fazŸ. CŸile de curent nu sunt continue pe toatŸ lungimea lor, fiecare avÊnd o porÍiune Án mijloc unde este montat elementul de Ánlocuire (cartuÛul fuzibil). Unele dispozitive au o singurŸ separare pe fazŸ, cum se aratŸ Án Fig. H19.

H9

Fig. H17: Simbol pentru combinaÍie fuzibile Ûi separator cu declanÛare automatŸ.

Fig. H18: Simbol pentru combinaÍie fuzibile Ûi separator fŸrŸ declanÛare automatŸ.

Fig. H19: Simbol pentru fuzibile Ûi separator fŸrŸ declanÛare automatŸ.

Domeniul de curent pentru aceste dispozitive este limitat la maximum 100 A, pentru tensiunea trifazatŸ de 400 V, fiind utilizate Án principal Án instalaÍii casnice sau similare. Pentru a evita confuzia Ántre prima variantŸ (cu declanÛare automatŸ) Ûi cea de a doua variantŸ, termenul “combinaÍie fuzibile Ûi separator” trebuie sŸ fie completat cu “automat” sau “neautomat”.

Fig. H20: Simbol pentru combinaÍie fuzibile Ûi separator + discontactor.

Fig. H21: Simbol pentru combinaÍie fuzibile Ûi separator de sarcinŸ + discontactor.

Separator combinat cu fuzibile + contactor dotat cu relee termice separator de sarcinŸ combinat cu fuzibile + contactor dotat cu relee termice AÛa cum s-a menÍionat, un contactor dotat cu relee termice (discontactor) nu realizeazŸ protecÍia la scurtcircuit Ûi de aceea este necesarŸ prezenÍa siguranÍelor fuzibile de tip aM, pentru a realiza aceastŸ funcÍie. CombinaÍia este utilizatŸ Án principal pentru circuitele de comandŸ ale motoarelor unde separatorul sau separatorul de sarcinŸ permite manevre, cum sunt: n schimbarea elementelor de Ánlocuire (cu circuitul deschis); n intervenÍia asupra circuitului din aval de contactorul dotat cu relee termice (existŸ riscul Ánchiderii acestuia prin comanda de la distanÍŸ). Separatorul combinat cu fuzibile trebuie sŸ fie interblocat cu contactorul cu relee. O manevrŸ de deschidere sau Ánchidere a separatorului combinat cu fuzibile trebuie sŸ fie posibilŸ numai dacŸ contactorul este deschis (Fig. H20), deoarece separatorul combinat cu fuzibile nu are posibilitatea de a comuta sub sarcinŸ. Un separator de sarcinŸ combinat cu fuzibile nu necesitŸ interblocare (Fig. H21). Aparatul de comutaÍie trebuie sŸ fie de clasŸ AC22 sau AC23 dacŸ circuitul alimenteazŸ un motor. Întreruptor automat + contactor-Ántreruptor automat + contactor cu relee termice Aceste combinaÍii sunt utilizate Án sistemele de distribuÍie comandate la distanÍŸ, la care numŸrul de acÍionŸri este mare sau pentru comanda Ûi protecÍia circuitelor de alimentare a motoarelor.

3 Alegerea aparatelor de comutaÍie

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

3.1 Tabel cu caracteristici funcÍionale DupŸ ce au fost studiate funcÍiile de bazŸ ale aparatelor de comutaÍie de JT (paragraful 1, Tab. H1) Ûi diferitele componente ale acestora, (paragraful 2), Tab. H22 prezintŸ posibilitŸÍile diferitelor aparate de realizare a funcÍiilor de bazŸ.

H10

Aparat de comutaÍie

Separare

ComandŸ FuncÍionalŸ

De urgenÍŸ

Oprire de urgenÍŸ (mecanicŸ)

Comutare ptr. mentenanÍŸ mecanicŸ

Separator (cu separ. vizibilŸ)(4) Separator de sarcinŸ(5) Dispozitiv de curent rezidual (RCD)(5) Separator de sarcinŸ cu separare vizibilŸ Contactor Teleruptor

n

Fuzibil Întreruptor automat(5) Întreruptor automat cu(5) separ. vizibilŸ Întreruptor automat de supracurent Ûi rezidual(5) Locul de instalare (principiu general)

n

n

n

n(1)

n(1)(2)

n

n

n

n(1)

n(1)(2)

n

n

n

n(1)

n(1)(2)

n

n n

n(1) n(1)

n(1)(2)

n n

n

n(1)

n(1)(2)

n

n n

n n

n

n

n(1)

n(1)(2)

n

n

n

n

n

n(1)

n(1)(2)

n

n

n

În general pe circuitul de sosire al fiecŸrui tablou de distribuÍie

La punctele de La punctele de alimentare ale alimentare ale fiecŸrei maÛini fiecŸrei maÛini Ûi/sau la fiecare maÛinŸ implicatŸ Án proces

Originea fiecŸrui Toate punctele circuit unde din punct de vedere operaÍional poate fi necesarŸ oprirea procesului

ProtecÍie electricŸ SuprasarcinŸ Scurtcircuit

DiferenÍial

n

n(3)

n

Originea fiecŸrui Originea fiecŸrui Originea circuit circuit circuit unde sistemul de tratare a neutrului este potrivit TN-S, IT, TT

(1) Este realizatŸ Ántreruperea tuturor conductoarele active. (2) Ar putea sŸ fie necesarŸ menÍinerea alimentŸrii sistemului de oprire. (3) DacŸ este asociat cu un releu termic (combinaÍia este de obicei numitŸ “discontactor”). (4) În anumite ÍŸri, un separator cu contacte vizibile este montat obligatoriu la partea amonte a unei instalaÍii de JT alimentatŸ direct de la un transformator MT/JT. (5) Anumite tipuri de aparate de comutaÍie, sunt corespunzŸtoare pentru funcÍii de separare, (RCD conform CEI 61008) fŸrŸ sŸ se specifice explicit acest lucru. Tab. H22: FuncÍiile Ándeplinite de diverse tipuri de aparate de comutaÍie.

3.2 SelecÍia aparatelor de comutaÍie Pentru o alegere optimŸ a aparatelor de comutaÍie sunt utilizate din ce Án ce mai mult pachete de programe de calcul (software). Fiecare circuit este analizat Án mod separat Ûi este ÁntocmitŸ o listŸ a cerinÍelor referitoare la funcÍiile de protecÍie Ûi de logistica de exploatare a instalaÍiei, conform celor menÍionate Án tabelul Tab. H22 Ûi rezumate Án Tab. H1. Sunt studiate un numŸr de combinaÍii de aparate de comutaÍie Ûi se fac comparaÍii Ántre diverse soluÍii, cu scopul de a realiza: n performanÍe satisfŸcŸtoare; n compatibilitŸÍi Ántre elementele individuale, de la curentului nominal In pÊnŸ la curentului de defect Icu; n compatibilitate cu aparatajul de comutaÍie din amonte sau luarea Án consideraÍie a contribuÍiei acestuia Án procesele de comutaÍie; n conformitate cu toate reglementŸrile Ûi specificaÍiile Án vigoare, privind funcÍionarea sigurŸ Ûi fiabilŸ a circuitului respectiv. Pentru a determina numŸrul de poli ai unui tip de aparat de comutaÍie facem referire la capitolul G, paragraful 7, Fig. G64. Aparatele de comutaÍie multifuncÍionale, iniÍial mai costisitoare, reduc costurile aferente instalaÍiei Ûi problemele de montaj sau de exploatare. Adesea se constantŸ cŸ astfel de aparate de comutaÍie constituie cea mai bunŸ soluÍie tehnico-economicŸ.

4 Întreruptoare automate

Întreruptoarele automate care asigurŸ separarea Ándeplinesc toate funcÍiile de bazŸ ale aparatelor de comutaÍie; Án acelaÛi timp, prin intermediul accesoriilor aferente, sunt create alte numeroase posibilitŸÍi funcÍionale.

AÛa cum se aratŸ Án Tab. H23 un Ántreruptor automat cu aptitudine de separare este sigurul tip de aparat de comutaÍie capabil sŸ satisfacŸ simultan toate funcÍiile necesare Ántr-o instalaÍie electricŸ. În plus, acesta poate sŸ realizeze o gamŸ largŸ de alte funcÍii, prin intermediul unor elemente auxiliare, de exemplu: semnalizare (Ánchidere/deschidere, declanÛare pe defect), declanÛare la tensiune minimŸ, comandŸ la distanÍŸ, etc. Aceste caracteristici fac din Ántreruptorul automat cu aptitudine de separare tipul de aparat de comutaÍie de bazŸ pentru orice instalaÍie electricŸ.

FuncÍiuni Separare ComandŸ

FuncÍional ComandŸ de urgenÍŸ

ComutaÍie pentru mentenanÍŸ mecanicŸ ProtecÍie SuprasarcinŸ Scurtcircuit Defect de izolaÍie MinimŸ tensiune ComandŸ la distanÍŸ IndicaÍii Ûi mŸsurŸtori

CondiÍii posibile n n n (cu utilizarea unei bobine de declanÛare) n n n n (cu releu de curent diferenÍial) n (cu bobinŸ de minimŸ tensiune) n (adaugatŸ separat sau ÁncorporatŸ) n (opÍiune generalŸ pentru declanÛator electronic)

Tab. H23: FuncÍiile unui Ántreruptor automat cu aptitudine de separare.

Întreruptoarele automate industriale trebuie sŸ fie conforme cu recomandŸrile CEI 60947-1 Ûi 60947-2, sau ale altor standarde echivalente. Tipurile de Ántreruptoare automate casnice trebuie sŸ se conformeze standardului CEI 60898 sau standardului naÍional echivalent.

4.1 Standarde Ûi descriere Standarde Pentru instalaÍii de JT de tip industrial, standardele CEI relevante sunt urmŸtoarele: n 60947-1: reguli generale; n 60947-2: partea a 2-a: Ántreruptoare de putere; n 60947-3: partea a 3-a: comutatoare, separatoare, separatoare de sarcinŸ, aparate de comutaÍie combinate cu siguranÍe fuzibile; n 60947-4: partea a 4-a: contactoare Ûi startere pentru motoare; n 60947-5: partea a 5-a: dispozitive de comandŸ a circuitelor Ûi elementelor de comutaÍie; n 60947-6: partea a 6-a: dispozitive cu funcÍii multiple de comutaÍie; n 60947-7: partea a 7-a: echipament auxiliar. Pentru instalaÍii de JT casnice Ûi similare, standardul corespunzŸtor este CEI 60898 Ûi/sau alte standarde naÍionale echivalente.

Descriere

Fig. H24: PŸrÍile principale ale unui Ántreruptor automat.

Figura H24 prezintŸ schematic pŸrÍile principale ale Ántreruptorului automat de JT Ûi funcÍiile aferente: n componentele de comutaÍie, conÍinÊnd contactele fixe Ûi mobile Ûi camera de stingere a arcului electric; n mecanismul Ántreruptorului, care deschide piesele de contact prin intermediul dispozitivului de declanÛare la aparitia unui supracurent. Acest mecanism cuprinde Ûi pÊrghia (maneta) de acÍionare manualŸ; n un dispozitiv de declanÛare, care cuprinde: o un dispozitiv termic Ûi magnetic Án care o lamŸ bimetalicŸ, acÍionatŸ termic, detecteazŸ o situaÍie de suprasarcinŸ, Án timp ce declanÛatorul electromagnetic acÍioneazŸ la nivele de curent corespunzŸtoare unui regim de scurtcircuit, sau o un releu electronic ce primeÛte informaÍii de la transformatorii de curent instalaÍi cÊte unul pe fiecare fazŸ; n un spaÍiu de conectare, unde se pot monta diferite tipuri de borne, pentru conectarea conductoarelor aferente circuitului de forÍŸ. Întreruptoarele automate pentru uz casnic (vezi Fig. H25, pagina urmŸtoare), conforme cu CEI 60898 sau alte standarde naÍionale echivalente Ándeplinesc funcÍiile de bazŸ de: n separare; n protecÍie Ámpotriva supracurentului.

H11

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

4 Întreruptoare automate

Anumite modele au fost concepute pentru a oferi protecÍie diferenÍialŸ (30 mA) prin adŸugarea unui bloc modular, Án timp ce alte modele (RCBO conform CEI 61009 Ûi CBR conform CEI 60947-2, Anexa B) au anexa diferenÍialŸ ÁncorporatŸ (vezi Fig. H26). În afarŸ de funcÍiile mai sus menÍionate Ûi alte funcÍii pot fi asociate ulterior unui Ántreruptor automat prin module adiÍionale, aÛa cum este arŸtat Án Fig. H27, Án special comanda de la distanÍŸ Ûi indicarea poziÍiei (Ánchis-deschis-declanÛat pe defect).

Fig. H25: Întreruptoarele automate pentru uz casnic protejazŸ la supracurent Ûi au aptitudini de separare.

Fig. H27: Sistemul Multi 9 de aparataj modular de comutaÍie de JT.

H12

Fig. H26: În plus faÍŸ de Ántreruptorul automat de mai sus (din Fig. H25) acesta oferŸ protecÍie diferenÍialŸ.

Fig. H28: Exemplu de Ántreruptor automat de tip industrial (Compact NS) capabil sŸ ÁndeplineascŸ numeroase funcÍii auxiliare.

Întreruptoarele automate de JT Án carcasŸ turnatŸ, conforme cu CEI 60947-2, realizeazŸ prin intermediul blocurilor auxiliare adaptabile o gamŸ de funcÍii auxiliare similare celor descrise mai sus (vezi Fig. H28). Întreruptoarele automate industriale de regim greu, conforme cu CEI 60947-2, au Áncorporate numeroase funcÍii electronice Ûi de comunicare (vezi Fig. H29). AdiÍional funcÍiilor de protecÍie, unitŸÍile Micrologic aduc Ûi funcÍii de optimizare (inclusiv de calitatea energiei), de diagnozŸ, de comunicare, de monitorizare Ûi telecomandŸ.

Fig. H29: Exemplu de Ántreruptor automat industrial de regim greu. Masterpact-ul oferŸ numeroase funcÍii Áncorporate Án declanÛatorul sau Micrologic.

4 Întreruptoare automate

4.2 Caracteristici fundamentale ale unui Ántreruptor automat Parametrii fundamentali ai unui Ántreruptor automat sunt: n tensiunea nominalŸ Ue; n curentul nominal In; n domeniul de reglaj al curentului de declanÛare, pentru protecÍia la suprasarcinŸ (Ir(1) sau Irth(1)) Ûi pentru protecÍie la scurtcircuit (Im)(1); n capacitatea de deconectare (Icu pentru Ántreruptoarele automate de tip industrial; Icn pentru cele de tip casnic).

Tensiunea nominalŸ (de funcÍionare) (Ue) Aceasta este tensiunea la care Ántreruptorul automat a fost proiectat sŸ funcÍioneze Án condiÍii normale. Alte valori de tensiune sunt asociate Ántreruptorului automat corespunzŸtoare altor condiÍii ÁntÊlnite Án exploatare, aÛa cum se aratŸ Án subparagraful 4.3

Curentul nominal (In) Aceasta este valoarea maximŸ a curentului, la care Ántreruptorul automat dotat cu un anumit tip de releu de protecÍie la supracurent poate sŸ funcÍioneze indefinit, la o temperaturŸ ambiantŸ specificatŸ de fabricant, fŸrŸ sŸ fie depŸÛite limitele de temperaturŸ specifice pentru cŸile de curent. Exemplu Un Ántreruptor automat, avÊnd curentul nominal In = 125 A pentru temperatura ambiantŸ de 40° C, va fi echipat cu un releu de protecÍie la supracurent calibrat Án mod corespunzŸtor (la 125 A). AcelaÛi Ántreruptor automat poate fi utilizat la valori mai mari ale temperaturii ambiante dacŸ reglajul este modificat Án mod corespunzŸtor. Astfel, la o temperaturŸ ambiantŸ de 50° C, Ántreruptorul automat poate sŸ funcÍioneze Án regim de duratŸ numai la 117 A, (sau numai la 109 A, pentru 60° C), pentru a se conforma limitei de temperaturŸ specificate. Ajustarea reglajului unui Ántreruptor automat este realizatŸ prin reducerea valorii curentului de declanÛare aferent releului de suprasarcinŸ, fapt atestat printr-un marcaj corespunzŸtor, aferent Ántreruptorului. Utilizarea unui modul de declanÛare de tip electronic, proiectat sŸ funcÍioneze la temperaturi ridicate, permite Ántreruptoarelor automate sŸ funcÍioneze la o temperaturŸ ambiantŸ de 60° C (sau chiar la 70° C). NotŸ: curentul In pentru Ántreruptoare automate (conform CEI 60947-2) este egal cu Iu pentru aparatele de comutaÍie Án general, unde Iu este curentul nominal, de regim permanent.

Parametrii nominali Án cazul modulelor cu domenii multiple Un Ántreruptor automat, care poate fi dotat cu module diferite de protecÍie la supracurent, avÊnd diferite domenii de reglaj ale curentului de declanÛare este considerat ca avÊnd curentul nominal egal cu cea mai mare valoare a curentului de reglaj, aferentŸ tuturor tipurilor de relee de protecÍie cu care acesta poate fi echipat. Exemplu Un Ántreruptor automat NS630N poate fi echipat cu 4 declanÛatoare electronice de la 150 la 630 A. Calibrul Ántreruptorului automat este de 630 A.

Curentul reglat al releului de suprasarcinŸ (Irth sau In)

Fig. H30: Exemplu de Ántreruptor automat Compact NS630N echipat cu declanÛator STR23SE reglat la 0,9 pentru a avea Ir = 360 A.

(1) Reglajul valorilor de curent se referŸ la declanÛarea termicŸ, la suprasarcinŸ Ûi magneticŸ, la scurtcircuit.

În afarŸ de Ántreruptoarele automate de curenÍi mici, care sunt foarte uÛor de Ánlocuit, Ántreruptoarele automate industriale de putere sunt echipate cu relee de protecÍie la supracurent demontabile sau interÛanjabile. În acest sens, pentru a adapta Ántreruptoarele automate la cerinÍele circuitului comandat Ûi pentru a evita necesitatea instalŸrii de cabluri supradimensionate, releele de protecÍie sunt, Án general, reglabile. Curentul reglat de declanÛare, In sau Irth (sunt utilizate ambele notaÍii) reprezintŸ valoarea curentului peste care Ántreruptorul automat va declanÛa. Acesta reprezintŸ de asemenea, curentul maxim pe care Ántreruptorul automat poate sŸ-l suporte, fŸrŸ declanÛare. AceastŸ valoare trebuie sŸ fie mai mare decÊt curentul maxim de sarcinŸ Ismax, dar mai redusŸ decÊt curentul maxim admisibil al circuitului, Iz (vezi capitolul G, subparagraful 1.3). Releele de protecÍie de tip “termic” sunt Án general reglabile de la 0,7 la 1,0 In. În cazul Án care sunt utilizate dispozitive electronice pentru aceste funcÍii, intervalul de reglaj este mai mare; tipic Án 0,4 Ûi 1,0 In. Exemplu (vezi Fig. H30): Un Ántreruptor automat NS630N echipat cu un releu de protecÍie la supracurent STR23SE de 400 A reglat la 0,9 va avea curentul reglat de declanÛare: Ir = 400 x 0,9 = 360 A. NotŸ: pentru Ántreruptoarele automate echipate cu relee de protecÍie la supracurent, nereglabile Ir = In. Exemplu pentru Ántreruptorul automat C60N, 20A, Ir = In = 20A.

H13

4 Întreruptoare automate

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

Reglajul curentului de declanÛare al releului de scurtcircuit (Im) Releele de declanÛare la scurtcircuit (instantanee sau cu temporizare de scurtŸ duratŸ) sunt destinate sŸ declanÛeze rapid Ántreruptorul automat la apariÍia curenÍilor de defect de valoare ridicatŸ. Valorile treptelor de declaÛare Im sunt: n fie stabilite de standarde pentru tipurile casnice de Ántreruptoarele automate, exemplu CEI 60898, sau n indicate de fabricant pentru Ántreruptoarele automate de tip industrial, corespunzŸtor standardelor, Án special CEI 60947-2. În cazul Ántreruptoarelor automate de tip industrial moderne, existŸ o mare varietate de dispozitive de declanÛare care permit utilizatorului sŸ adapteze caracteristicile de protecÍie ale Ántreruptorului automat la cerinÍele specifice consumatorilor (vezi Tab. H31, Fig. H32, Ûi Fig. H33).

Întreruptoare automate de uz casnic CEI 60898 Întreruptoare automate modulare industriale(2) Întreruptoare automate industriale(2) CEI 60947-2

H14

Tipul releului de protecÍie Magnetotermic

ProtecÍia la suprasarcinŸ Ir = In

Magnetotermic

Ir = In

Magnetotermic

Ir = In fix AjustabilŸ: 0,7 In i Ir i In

Electronic

TemporizatŸ 0,4 In i Ir i In

fixŸ

ProtecÍia la scurtcircuit Reglaj jos Reglaj standard tip B tip C 5 In i Im i 10 In 3 In i Im i 5 In Reglaj jos Reglaj standard tip B sau Z tip C 3,2 In i fix i 4,8 In 7 In i fix i 10 In FixŸ: Im = 7 la 10 In AjustabilŸ: - Reglaj jos: 2 la 5 In - Reglaj standard: 5 la 10 In TemporizatŸ, ajustabilŸ 1,5 Ir i Im i 10 Ir Instantanee fixŸ I = 12 la 15 In

Reglaj sus tip D 10 In i Im i 20 In(1) Reglaj sus tip D sau K 10 In i fix i 14 In

(1) 50 In Án CEI 60898, ceea ce este consideratŸ nerealistŸ de majoritatea fabricanÍilor europeni (Merlin Gerin: 10 la 14 In). (2) Pentru uz industrial, standardul CEI nu specificŸ valori. Valorile date Án tabel sunt cele de uz curent. Tab. H31: Gamele de declanÛare la suprasarcinŸ Ûi scurtcircuit pentru Ántreruptoarele automate de joasŸ tensiune.

Ir: Im: Ii: Icu: Fig. H32: Curba de declanÛare a unui Ántreruptor automat cu declanÛator magneto-termic.

Reglaj la suprasarcinŸ temporizat Reglaj la scurtcircuit temporizat Reglaj la scurtcircuit instantaneu Capacitatea de rupere

Fig. H33: Curba de declanÛare a unui Ántreruptor automat cu declanÛator electronic.

4 Întreruptoare automate

Caracteristici de separare (izolare) Un Ántreruptor automat este capabil sŸ separe un circuit dacŸ el ÁndeplineÛte condiÍiile impuse unui separator (la tensiunea sa nominalŸ) corespunzŸtoare standardelor (vezi subparagraful 1.2). În acest caz este denumit Ántreruptor-separator (cu aptitudine de separare) Ûi marcat cu simbolul . Toate aparatele de comutaÍie de JT: Multi9, Compact NS Ûi Masterpact, produse sub marca Merlin Gerin, se ÁncadreazŸ in aceastŸ categorie.

Capacitatea de deconectare (rupere) la scurtcircuit a Ántreruptoarelor automate de JT depinde de valoarea factorului de putere cos ϕ aferent buclei de curent de defect. Valorile standard pentru aceste relaÍii au fost stabilte Án anumite standarde.

Capacitatea de deconectare la scurtcircuit (Icu sau Icn) Capacitatea de deconectare (nominalŸ) la scurtcircuit a unui Ántreruptor automat de putere, este cea mai mare valoare (prezumatŸ) a curentului, pe care acesta este capabil sŸ-l ÁntrerupŸ, fŸrŸ a suferi deteriorŸri semnificative. Valoarea de curent, specificatŸ Án standarde, este valoarea eficace a componentei de c.a. a curentului de defect, adicŸ se considerŸ componenta de c.c. tranzitorie (care este totdeauna prezentŸ Án cazurile cele mai defavorabile de scurtcircuit) ca fiind nulŸ. AceastŸ valoare nominalŸ (Icu) pentru Ántreruptoarele automate de tip industrial Ûi (Icn) pentru cele de tip casnic, este de obicei datŸ Án kA valoare eficace. Icu (capacitatea de deconectare “limitŸ” sau “ultimŸ”, care implicŸ cea mai mare valoare pentru curentul de Ántrerupt, Án cadrul ciclului de Áncercare la scurtcircuit) Ûi Ics (capacitatea de deconectare, de serviciu, care implicŸ o anumitŸ valoare de curent, Án ciclul de Áncercare la scurtcircuit) sunt definite Án CEI 60947-2, ÁmpreunŸ cu un tabel care indicŸ relaÍia Ántre Ics Ûi Icu pentru diferite categorii de utilizare A (declanÛare instantanee) Ûi B (declanÛare temporizatŸ) aÛa cum se aratŸ Án subparagraful 4.3. ÎncercŸrile de laborator pentru stabilirea capacitŸÍii de rupere a Ántreruptoarelor automate, sunt guvernate de standarde specifice care includ: n secvenÍe de operare, cuprinzÊnd o succesiune de manevre de Ánchidere Ûi deschidere, Án regim de scurtcircuit n defazajul Ántre curent Ûi tensiune. Atunci cÊnd curentul este Án fazŸ cu tensiunea de alimentare (cos ϕ = 1) Ántreruperea curentului este mai uÛoarŸ, decÊt pentru alte valori ale factorului de putere. Deconectarea unui curent la valori reduse ale cos ϕ este mult mai dificil de realizat; un factor de putere egal cu zero fiind (teoretic) situaÍia cea mai defavorabilŸ. În practicŸ, toÍi curenÍii de defect de scurtcircuit din sistemele de distribuÍie, au factori de putere subunitari. Ca urmare, standardele sunt bazate pe valori considerate ca fiind reprezentative pentru majoritatea sistemelor de distribuÍie. În general, cu cÊt nivelul curentului de defect este mai mare pentru o anumitŸ tensiune de alimentare, cu atÊt este mai scŸzutŸ valoarea factorului de putere corespunzŸtor buclei de defect (de exemplu, aproape de generatoare sau de transformatoare de mare putere). Tabelul H34, de mai jos, extras din CEI 60947-2 face legŸtura Ántre valorile standardizate ale factorului de putere cos ϕ Ûi curentul Icu corespunzŸtor pentru Ántreruptoarele automate de tip industrial. n pentru determinarea capacitŸÍii de deconectare Icu a Ántreruptorului automat (prin realizarea unui secvenÍe deschidere-pauzŸ-Ánchidere-deschidere) sunt necesare teste relativ la urmŸtoarele elemente: o tensiunea de Íinere dielectricŸ, o performanÍele de separare, o funcÍionarea corectŸ a protecÍiei la suprasarcinŸ. Este necesar ca secvenÍa de Áncercare precedentŸ sŸ nu afecteze comportarea Ántreruptorului automat din punct de vedere al performanÍelor de comutaÍie.

Icu 6 kA < Icu i 10 kA 10 kA < Icu i 20 kA 20 kA < Icu i 50 kA 50 kA < Icu

cos ϕ 0,5 0,3 0,25 0,2

Tab. H34: Curentul Icu corespunzŸtor factorului de putere cos ϕ al reÍelei cu scurtcircuit (CEI 60947-2).

UrmŸtoarele caracteristici, mai puÍin importante, ale unui Ántreruptor automat de JT sunt deseori luate Án calcul atunci cÊnd se face alegerea finalŸ a acestuia.

4.3 Alte caracteristici ale unui Ántreruptor automat Tensiunea nominalŸ de izolaÍie (Ui) Aceasta este valoarea de tensiune la care se efectueazŸ testele de rigiditate dielectricŸ (Án general mai mari decÊt 2 Ui) Ûi pentru care sunt definite distanÍele de strŸpungere Ûi conturnare. Valoarea maximŸ a tensiunii nominale de funcÍionare nu trebuie sŸ depŸÛeascŸ tensiunea nominalŸ de izolaÍie, adicŸ Ue i Ui.

H15

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

4 Întreruptoare automate

Tensiunea nominalŸ de Íinere la impuls (Uimp) AceastŸ caracteristicŸ indicŸ valoarea de vÊrf (kVmax) a tensiunii de impuls (de o anumitŸ formŸ Ûi polaritate) pe care echipamentul este capabil sŸ o suporte Án condiÍii de test, fŸrŸ a se defecta, Ûi la care se raporteazŸ valorile distanÍelor de izolare. În general pentru Ántreruptoare automate industriale Uimp = 8 kV Ûi pentru cele domestice Uimp = 6kV.

Categoriile de Ántreruptoare automate (A sau B) Ûi curentul nominal admisibil de scurtŸ duratŸ (Icw)

Fig. H35: Întreruptor automat categoria A.

AÛa cum s-a menÍionat anterior (Án subparagraful 4.2) existŸ douŸ categorii de aparate de comutaÍie de tip industrial, de JT, Ûi anume A Ûi B conform CEI 60947-2: n aparate din categoria A, la care nu existŸ nici o ÁntÊrziere deliberatŸ Án acÍiunea dispozitivelor de declanÛare electromagneticŸ la scurtcircuit (vezi Fig. H35). Acestea sunt Án general Ántreruptoare automate cu carcasŸ turnatŸ, Ûi n aparate din categoria B, pentru care, Án scopul de a realiza o coordonare cu celelalte Ántreruptoare Án sensul selectivitŸÍii protecÍiei, este posibilŸ declanÛarea temporizatŸ. Aceasta este posibil numai dacŸ nivelul curentului de defect este mai scŸzut decÊt curentul nominal admisibil de scurtŸ duratŸ (Icw) aferent Ántreruptorului automat respectiv (vezi Fig. H36). Acest mod de funcÍionare este Án general utilizat Án cazul Ántreruptoarelor aferente puterilor celor mai mari cu camere de rupere Án aer Ûi la anumite tipuri de Ántreruptoare de mare putere, cu carcasŸ turnatŸ. Icw este curentul maxim pe care Ántreruptoarele automate din categoria B, pot sŸ-l suporte din punct de vedere termic Ûi electrodinamic, un interval de timp indicat de fabricant, fŸrŸ deteriorŸri semnificative.

Curentul maxim de conectare (Ánchidere pe scurtcircuit - Icm) Icm este cea mai mare valoare instantanee a curentului, pe care un Ántreruptor automat poate sŸ-l conecteze, Án condiÍii specifice, la tensiunea nominalŸ. În reÍelele de c.a., aceastŸ valoare instantanee de vÊrf, este corelatŸ cu Icu (curentul de deconectare) prin coeficientul k. Acesta depinde de factorul de putere (cos ϕ) al buclei aferente curentului de scurtcircuit (aÛa cum se aratŸ Án Tab. H37).

H16 Icm

cos ϕ

Icm = k Icu

6 kA < Icu i 10 kA

0,5

1,7 x Icu

0,3

2 x Icu

10 kA < Icu i 20 kA 20 kA < Icu i 50 kA 50 kA i Icu

Fig. H36: Întreruptor automat categoria B,

0,25

2,1 x Icu

0,2

2,2 x Icu

Tab. H37: RelaÍia Ántre capacitatea de rupere nominalŸ Icu Ûi capacitatea de Ánchidere nominalŸ Icm la diferite valori ale factorului de putere al curentului de scurtcircuit, aÛa cum este standardizatŸ Án CEI 60947-2.

Exemplu: Un Masterpact NW08H2 are o capacitate de deconectare Icu Án valoare de 100 kA. Capacitatea acestuia de conectare de vÊrf Icm va fi 100 x 2,2 = 220 (kAmax).

Într-o instalaÍie proiectatŸ corect un Ántreruptor automat nu va fi niciodatŸ Án situaÍia de a funcÍiona la curentul maxim de deconectare, Icu. Din acest motiv, a fost introdus un nou parametru Ûi anume, Ics. Valoarea acestuia este definitŸ Án CEI 60947-2 ca fiind procent din Icu (25, 50, 75 Ûi 100%).

(1) “O” reprezintŸ operaÍia de deschidere. “CO” reprezintŸ operaÍia de Ánchidere urmatŸ de deschidere.

Capacitatea de rupere de serviciu la scurtcircuit (Ics) Capacitatea nominalŸ de rupere limitŸ la scurtcircuit (Icu) sau capacitatea nominalŸ de Ánchidere la scurtcircuit (Icm) este curentul de defect maxim pe care Ántreruptorul automat poate sŸ-l ÁntrerupŸ fŸrŸ sŸ fie afectat Án mod semnificativ. Probabilitatea de apariÍie a unui astfel de curent este foarte scŸzutŸ Ûi Án circumstanÍe normale curenÍii de defect sunt considerabil mai scŸzuÍi decÊt capacitatea de rupere “limitŸ” Icu a Ántreruptorului. Pe de altŸ parte este important ca aceÛti curenÍi (cu probabilitate scŸzutŸ) sŸ fie ÁntrerupÍi Án condiÍii bune astfel ÁncÊt Ántreruptorul sŸ fie imediat disponibil pentru reÁnchidere, dupŸ ce circuitul defect a fost remediat. Din aceste motive, a fost creat un nou parametru Ics exprimat Án procente din Icu (25, 50, 75 Ûi 100% pentru Ántreruptoarele automate industriale). SecvenÍa standard de Áncercare la scurtcircuit este urmŸtoarea: n O - CO - CO(1) (la Ics); Testele realizate conform acestei secvenÍe sunt destinate sŸ verifice dacŸ Ántreruptorul este Án stare bunŸ Ûi disponibil unei funcÍionŸri normale. Pentru Ántreruptoarele automate de tip casnic Ics = k x Icn. Valorile coeficientului k sunt date Án CEI 60898 tabelul XIV. În Europa, practica industrialŸ utilizeazŸ un coeficient k de 100%, astfel ÁncÊt Ics = Icu.

4 Întreruptoare automate

Multe modele de Ántreruptoare automate de JT sunt caracterizate printr-o capacitate de limitare a curentului de scurtcircuit, mijloc prin care acesta este redus Ûi este prevenitŸ atingerea valorii de vÊrf maxime a curentului prezumat (Fig. H38). PerformanÍele de limitare a curentului ale acestor Ántreruptoare automate sunt prezentate Án forma graficŸ Án Fig. H39, diagrama (a).

Limitarea curentului de scurtcircuit Capacitatea de limitare a curentului de scurtcircuit aferentŸ unui Ántreruptor automat constŸ Án abilitatea de a preveni atingerea curentului de defect prezumat maxim, permiÍÊnd numai trecerea unui curent limitat, aÛa cum se aratŸ Án Fig. H38. Caracteristicile de limitare a curentului sunt date de producŸtor sub formŸ de diagrame specifice (Fig. H39, a Ûi b). n diagrama (a) aratŸ dependenÍa valorii de vÊrf a curentului limitat faÍŸ de valoarea componentei de c.a. a curentului de defect prezumat (curentul prezumat este curentul de defect care ar trece prin Ántreruptorul automat dacŸ nu s-ar realiza limitarea curentului); n limitarea de curent reduce semnificativ solicitŸrile termice (proporÍionale cu I2t) aceastŸ dependenÍŸ fiind arŸtatŸ Án diagrama (b) a Fig. H39. Aceste diagrame au Án abscisŸ valoarea eficace a componentei de c.a. a curentului de defect prezumat. Întreruptoarele automate pentru instalaÍii casnice Ûi similare sunt clasificate Án anumite standarde (mai ales standardul european EN 60898). Ca urmare, Ántreruptoarele automate aparÍinÊnd unei clase (de limitatoare de curent) au caracteristici de limitare standard, definite de clasa respectivŸ. În aceste cazuri fabricanÍii, de obicei, nu furnizeazŸ curbe de performanÍŸ caracteristice.

a)

b)

H17 Fig. H39: Curbele de performanÍŸ ale unui Ántreruptor automat de JT tipic.

Limitarea de curent reduce eforturile termice Ûi electrodinamice Án toate elementele de circuit parcurse de curent, prelungind semnificativ durata de viaÍŸ a acestor elemente. Mai mult, proprietatea de limitare permite utilizarea tehnicilor “de filiaÍie” (vezi 4.5), reducÊnd semnificativ costurile proiectŸrii Ûi instalŸrii unor circuite electrice.

Fig. H38: CurenÍi prezumaÍi Ûi reali.

Avantajele limitŸrii de curent Utilizarea Ántreruptoarelor automate limitatoare de curent aduce numeroase avantaje: n o mai bunŸ conservare a circuitelor instalaÍiei: Ántreruptoarele limitatoare de curent atenueazŸ puternic toate efectele nocive asociate curenÍilor de scurtcircuit; n reducerea efectelor termice: ÁncŸlzirea conductoarelor (Ûi implicit a instalaÍiei) este semnificativ redusŸ, astfel ÁncÊt durata de viaÍŸ a cablurilor creÛte corespunzŸtor; n reducerea efectelor electrodinamice (mecanice): forÍele datorate respingerii electrodinamice sunt mai reduse, cu risc mai mic de deformare Ûi posibilŸ rupere, uzurŸ excesivŸ a contactelor, etc.; n reducerea efectelor de influenÍŸ electromagneticŸ: o influenÍŸ mai redusŸ asupra instrumentelor de mŸsurŸ Ûi circuitelor asociate, sistemelor de telecomunicaÍii, etc. Ca urmare, Ántreruptoarele limitatoare contribuie la o exploatare optimŸ a: n cablurilor Ûi circuitelor electrice; n sistemelor de bare colectoare; n aparatelor de comutaÍie, reducÊnd semnificativ ÁmbŸtrÊnirea izolaÍiei. Exemplu Într-un sistem avÊnd curentul de scurtcircuit prezumat de 150 kAef, un Ántreruptor automat Compact L limiteazŸ curentul de vÊrf la mai puÍin de 10% din valoarea de vÊrf prezumatŸ Ûi efectul termic (integrala Joule) la mai puÍin de 1% din valoarea calculatŸ. Utilizarea tehnicii filiaÍiei cu ajutorul unor Ántreruptoare limitatoare pe mai multe nivele de distribuÍie poate determina realizarea unor importante economii. Tehnica filiaÍiei, descrisŸ Án subcapitolul 4.5, permite realizarea de economii substanÍiale din punctul de vedere al aparatajului de comutaÍie (Ántreruptoarele din aval de cele limitatoare vor putea avea performanÍe mai reduse). Economiile care se fac la costul tablourilor de distribuÍie din faza de proiectare pot atinge, global, valoarea de 20%. Schemele de protecÍie selectivŸ Ûi schemele utilizÊnd tehnica filiaÍiei sunt compatibile pentru Ántreruptoarele automate Compact NS, pÊnŸ la capacitatea de deconectare maximŸ a acestora.

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

Alegerea unei anumite clase de Ántreruptoare automate este determinatŸ de: caracteristicile electrice ale instalaÍiei, mediul ÁnconjurŸtor, sarcinile Ûi necesitŸÍile de comandŸ la distanÍŸ, ÁmpreunŸ cu tipul de sistem de telecomunicaÍii utilizat.

4 Întreruptoare automate

4.4 SelecÍia unui Ántreruptor automat Alegerea unui Ántreruptor automat Alegerea unui Ántreruptor automat se realizeazŸ Án funcÍie de: n caracteristicile electrice ale instalaÍiei pentru care este destinat; n mediul ÁnconjurŸtor: temperaturŸ ambiantŸ, amplasare Án interiorul unui panou sau Ántr-un tablou de distribuÍie, condiÍii climatice, etc.; n cerinÍele de deconectare a curentului de scurtcircuit Ûi de conectare pe scurtcircuit; n specificaÍii funcÍionale: declanÛare selectivŸ, cerinÍe de comandŸ la distanÍŸ Ûi semnalizare, prezenÍa contactelor auxiliare, bobine auxiliare de declanÛare, integrarea Ántr-o reÍea localŸ (de comunicare, comandŸ Ûi semnalizare); n regulamente de exploatare aferente instalaÍiei, Án particular protecÍia persoanelor; n parametrii Ûi caracteristicile consumatorilor: motoare, iluminat fluorescent, transformatoare JT/JT etc. UrmŸtoarele paragrafe se referŸ la alegerea unui Ántreruptor automat de JT, destinat utilizŸrii Án sistemele de distribuÍie.

Alegerea curentului nominal Án funcÍie de temperatura ambiantŸ Curentul nominal al unui Ántreruptor automat este definit pentru funcÍionarea la o temperaturŸ ambiantŸ specificatŸ, Án general: n 30° C pentru Ántreruptoarele automate de tip casnic; n 40° C pentru Ántreruptoarele automate de tip industrial. PerformanÍele Ántreruptoarelor automate la diferite temperaturi ambiante, depind Án principal de tehnologie Ûi de unitŸÍile lor de declanÛare (vezi Fig. H40).

Întreruptoarele automate cu dispozitive de declanÛare termice necompensate au nivelul de curent de declanÛare dependent de temperatura mediului ambiant.

H18

Fig. H40: Temperatura ambiantŸ.

DeclanÛatoare termice Ûi electromagnetice necompensate Întreruptoarele automate cu declanÛatoare termice necompensate au mŸrimea curentului de declanÛare dependentŸ de temperatura mediului ambiant. DacŸ Ántreruptorul automat este instalat Ántr-o incintŸ sau Ántr-un loc ÁncŸlzit (camerŸ ÁncŸlzitŸ, etc.) curentul necesar pentru declanÛare la suprasarcinŸ va fi mult mai redus. CÊnd temperatura mediului Án care este amplasat Ántreruptorul automat depŸÛeÛte temperatura de referinÍŸ, reglajul acestuia trebuie corectat. Din acest motiv, fabricanÍii de Ántreruptoare automate furnizeazŸ tabele care indicŸ factorii de corecÍie pentru temperaturi diferite faÍŸ de temperatura de referinÍŸ a Ántreruptorului automat. Din aceste tabele, se poate observa (vezi Tab. H41) cŸ la temperaturi mai joase decÊt valoarea de referinÍŸ, are loc o mŸrire virtualŸ a parametrilor nominali ai Ántreruptorului automat. În plus, reperele modulare de Ántreruptoare automate de curenÍi mici, montate prin juxtapunere (aÛa cum se aratŸ Án Fig. H27) sunt de obicei plasate Ántr-o carcasŸ metalicŸ, ÁnchisŸ. În aceste situaÍii ÁncŸlzirea reciprocŸ, produsŸ de curenÍii de sarcinŸ normali, necesitŸ aplicarea unui coeficient de corecÍie de 0,8.

C60a, C60H: curbŸ C, C60N: curbŸ B Ûi C (temperatura de referinÍŸ: 30° C) Curent (A) 20° C 25° C 30° C 35° C 40° C 45° C 50° C 55° C 1 1,05 1,02 1,00 0,98 0,95 0,93 0,90 0,88 2 2,08 2,04 2,00 1,96 1,92 1,88 1,84 1,80 3 3,18 3,09 3,00 2,91 2,82 2,70 2,61 2,49 4 4,24 4,12 4,00 3,88 3,76 3,64 3,52 3,36 6 6,24 6,12 6,00 5,88 5,76 5,64 5,52 5,40 10 10,6 10,3 10,0 9,70 9,30 9,00 8,60 8,20 16 16,8 16,5 16,0 15,5 15,2 14,7 14,2 13,8 20 21,0 20,6 20,0 19,4 19,0 18,4 17,8 17,4 25 26,2 25,7 25,0 24,2 23,7 23,0 22,2 21,5 32 33,5 32,9 32,0 31,4 30,4 29,8 28,4 28,2 40 42,0 41,2 40,0 38,8 38,0 36,8 35,6 34,4 50 52,5 51,5 50,0 48,5 47,4 45,5 44,0 42,5 63 66,2 64,9 63,0 61,1 58,0 56,7 54,2 51,7

60° C 0,85 1,74 2,37 3,24 5,30 7,80 13,5 16,8 20,7 27,5 33,2 40,5 49,2

NS250N/H/L (temperatura de referinÍŸ: 40° C) Curent (A) 40° C 45° C TM160D 160 156 TM200D 200 195 TM250D 250 244

60° C 144 180 225

50° C 152 190 238

55° C 147 185 231

Tab. H41: Exemplu de tabele pentru determinarea factorului de declasare/supraclasare Án funcÍie de temperatura ambiantŸ pentru Ántreruptoarele automate fŸrŸ declanÛatoare compensate.

4 Întreruptoare automate

Exemplu Care este valoarea curentului nominal In, aferentŸ unui Ántreruptor automat C60N cu urmŸtoarele funcÍii: n protejeazŸ un circuit, curentul de sarcinŸ maxim fiind estimat la 34 A; n este instalat alŸturi de alte Ántreruptoare automate, Ántr-o cutie de distribuÍie ÁnchisŸ; n temperatura mediului ambiant este de 50° C. Un Ántreruptor automat C60N de 40 A va trebui utilizat la 35,6 A la temperatura mediului ambiant de 50° C (vezi Tab. H41). Pentru a Íine seama de ÁncŸlzirea reciprocŸ din spaÍiul Ánchis trebuie utilizat un coeficient de 0,8 - dupŸ cum s-a arŸtat mai devreme - astfel ÁncÊt 35,6 x 0,8 = 28,5 A, care nu este corespunzŸtor sarcinii de 34 A. De aceea, trebuie ales un Ántreruptor automat de 50 A, care asigurŸ un curent nominal dupŸ declasare de 44 x 0,8 = 35,2 A.

DeclanÛatoare termice Ûi electromagnetice compensate Aceste declanÛatoare conÍin o lamŸ bimetalicŸ de compensare, care permite reglajul curentului de declanÛare la suprasarcinŸ (Ir sau Irth) Án cadrul unui interval specific, independent de temperatura ambiantŸ. Exemplu: n Án anumite ÍŸri sistemul TT este standard pentru reÍelele de distribuÍie de JT Ûi instalaÍiile casnice (sau similare) sunt protejate la punctul de delimitare de un Ántreruptor automat furnizat de autoritatea competentŸ. Acest Ántreruptor automat, pe lÊngŸ protecÍia la atingerea indirectŸ, va declanÛa la suprasarcinŸ Án cazul Án care consumatoarul depŸÛeÛte nivelul de curent fixat Án contractul Áncheiat cu furnizorul de energie. Întreruptoarele automate (In i 60A) sunt compensate pentru intervalul de temperaturi (-5° C la +40° C). n Ántreruptoarele automate de JT, avÊnd curenÍii nominali (In i 630 A) sunt de regulŸ echipate cu declanÛatoare compensate pentru intervalul (-5° C la +40° C).

DeclanÛatoarele electronice sunt foarte stabile Án condiÍii de temperaturŸ variabilŸ.

DeclanÛatoare electronice Un avantaj important al declanÛatoarelor electronice Ál constituie stabilitatea caracteristicilor, Án condiÍii de temperaturŸ variabilŸ. TotuÛi, ÁnsuÛi aparatul de comutaÍie impune limite, aÛa cum s-a menÍionat anterior, astfel ÁncÊt fabricanÍii dau de obicei un tabel de dependenÍŸ a valorilor maxime admisibile pentru valorile curentului de declanÛare Án funcÍie de temperatura ambiantŸ (vezi Fig. H42).

Masterpact, versiunea NW20 H1/H2/H3 DebroÛabil cu bornele pe plat L1 DebroÛabil cu bornele pe cant

In (A) Reglaj maxim Ir In (A) Reglaj maxim Ir

40°C 2.000 1 2.000 1

45°C 2.000 1 2.000 1

50°C 2.000 1 1.900 0,95

55°C 1.980 0,99 1.850 0,93

60°C 1.890 0,95 1.800 0,90

Fig. H42: Declasarea unui Ántreruptor automat Masterpact NW20, Án funcÍie de temperaturŸ.

H19

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

4 Întreruptoare automate

Alegerea pragului de declanÛare instantanee sau cu temporizare redusŸ Tabelul H43 de mai jos prezintŸ principalele caracteristici ale declanÛatoarelor instantanee sau cu temporizare redusŸ.

Tip

DeclanÛator Reglaj jos, tip B

AplicaÍii n surse cu puteri de scurtcircuit reduse (generatoare de rezervŸ) n cabluri sau linii aeriene lungi

Reglaj standard, tip C

n protecÍia circuitelor, cazul general

Reglaj sus tip D sau K

n protecÍia circuitelor cu curenÍi tranzitorii iniÍiali importanÍi (motoare, transformatoare, sarcini rezistive)

12 In tip MA

n protecÍia motoarelor Án asociere cu discontactoarele (contactoare cu protecÍie la suprasarcinŸ)

H20 Tab. H43: Diferite declanÛatoare instantanee sau cu temporizare redusŸ.

Instalarea unui Ántreruptor automat de JT impune ca valoarea capacitŸÍii de rupere a acestuia (sau aceea a Ántreruptorului automat ÁmpreunŸ cu a dispozitivului asociat) sŸ fie egalŸ sau mai mare decÊt curentul de scurtcircuit prezumat calculat, Án punctul de instalare.

Întreruptorul automat conectat la ieÛirea celui mai mic transformator trebuie sŸ aibŸ capacitatea de rupere adecvatŸ curentului de defect cel mai mare care poate sŸ treacŸ prin Ántreruptorul automat aferent oricŸrui alt transformator.

Alegerea Ántreruptorului automat Án funcÍie de capacitatea de rupere Instalarea unui Ántreruptor automat Ántr-o instalaÍie de JT trebuie sŸ ÁndeplineascŸ una din condiÍiile urmŸtoare: n sŸ aibŸ o capacitate de rupere Icu Ûi Ics (sau Icn) egalŸ sau mai mare decÊt curentul de scurtcircuit prezumat, calculat Án punctul respectiv al instalatiei, sau n dacŸ prima condiÍie nu este satisfŸcutŸ, sŸ fie asociat cu un alt dispozitiv, plasat Án amonte, care are capacitatea de deconectare necesarŸ. În al doilea caz, caracteristicile celor douŸ dispozitive trebuie sŸ fie coordonate astfel ÁncÊt energia care poate sŸ treacŸ prin dispozitivul din amonte sŸ nu depŸÛeascŸ pe cea pe care poate sŸ o suporte dispozitivul din aval. De asemenea cablurile asociate, conductoarele Ûi celelalte componente, trebuie sŸ nu fie afectate Án nici un fel. AceastŸ tehnicŸ este utilizatŸ eficient Án: n asocierea siguranÍelor cu Ántreruptoare automate; n asocierea Ántreruptoarelor limitatoare cu Ántreruptoare automate standard. AceastŸ tehnicŸ este denumitŸ filiaÍie (vezi subparagraful 4.5).

Alegerea Ántreruptoarelor automate generale Ûi plecŸri Un singur transformator DacŸ transformatorul este plasat Án postul de transformare de tip consumator, anumite standarde naÍionale impun un aparat de comutaÍie de JT, la care poziÍia “deschis” a contactelor este vizibilŸ, cum este cazul unui Compact NS debroÛabil. Exemplu (vezi Fig. H44 pagina alaturatŸ) Ce tip de aparat este potrivit pentru a Ándeplini funcÍia de Ántreruptor automat principal Ántr-o instalaÍie alimentatŸ printr-un transformator trifazat 250 kVA MT/JT (400 V) plasat Ántr-un post de transformare de tip consumator? In transformator = 360 A Isc (trifazat) = 8,9 kA Un Ántreruptor automat de 400 A, cu un declanÛator reglabil Án intervalul 250 - 400 A Ûi cu o capacitate nominalŸ de rupere (Icu = 45 kA) va fi corespunzŸtor acestei utilizŸri.

4 Întreruptoare automate

Fig. H44: Exemplu de transformator plasat Án postul de transformare de tip consumator.

Exemplu (vezi Fig. H47 pagina urmŸtoare). n Alegerea Ántreruptoarelor automate pentru funcÍia de CBM: In pentru un transformator de 800 kVA = 1126 A (la 410 V tensiune Án gol) Icu (minim) = 48 kA (din Tab. H46) CBM indicat Án tabel este Compact NS 1250 N (Icu = 50 kA). n Alegerea Ántreruptoarelor automate pentru funcÍia CBP: Capacitatea de rupere la scurtcircuit (Icu) necesarŸ acestor Ántreruptoare automate este 56 kA, conform Tab. H46. SoluÍia recomandatŸ pentru cele trei circuite de plecare 1, 2 Ûi 3 o reprezintŸ Ántreruptoarele automate limitatoare de curent, tip NS 400 L, NS 250 L, NS 100L. Curentul Icu Án fiecare caz este 150 kA.

Fig. H45: Transformatoare Án paralel.

NumŸrul Ûi puterea nominalŸ (kVA) pentru transformatoare 20/0,4 kV 2 x 400 3 x 400 2 x 630 3 x 630 2 x 800 3 x 800 2 x 1.000 3 x 1.000 2 x 1.250 3 x 1.250 2 x 1.600 3 x 1.600 2 x 2.000 3 x 2.000

Mai multe transformatoare Án paralel (vezi Fig. H45) n Întreruptoarele automate CBP plecŸri din tabloul de distribuÍie de JT, trebuie sŸ fie capabile sŸ ÁntrerupŸ curentul de defect al tuturor transformatoarelor conectate Án paralel la barele colectoare adicŸ: Iscl + Isc2 + Isc3; n Întreruptoarele automate CBM, fiecare controlÊnd cÊte o ieÛire de transformator, trebuie sŸ fie capabile sŸ deconecteze curentul de scurtcircuit maxim (de exemplu) de numai Isc2 + Isc3 pentru un scurtcircuit produs Án amonte de CBM1. Din aceste consideraÍii, se observŸ cŸ Án aceste circumstanÍe, Ántreruptorul automat al celui mai mic transformator va fi afectat de cel mai mare curent de scurtcircuit, Án timp ce Ántreruptorul automat al celui mai mare transformator va fi parcurs de cel mai mic curent de scurtcircuit; n Reglajul intreruptoarelor automate CBM trebuie ales Án acord cu puterile nominale ale transformatoarelor respective. NotŸ: condiÍiile de bazŸ pentru funcÍionarea corectŸ a celor trei transformatoare trifazate Án paralel, pot fi rezumate astfel: 1. Defazajul Ántre tensiunile primar Ûi secundar sŸ fie acelaÛi pentru toate unitŸÍile conectate Án paralel. 2. Tensiunile nominale Án gol trebuie sŸ fie aceleaÛi pentru toate unitŸÍile. 3. Tensiunea de scurtcircuit (usc%) trebuie sŸ fie aceeaÛi pentru toate unitŸÍile. De exemplu, un transformator de 750 kVA cu usc = 6% va alimenta corect o sarcinŸ ÁmpreunŸ cu un transformator de 1000 kVA, avÊnd usc = 6%. În acest caz, transformatoarele vor fi ÁncŸrcate proporÍional cu puterile lor. Pentru transformatoare la care raportul puterilor depŸÛeÛte valoarea 2, funcÍionarea Án paralel nu este recomandatŸ. Tabelul H46 indicŸ pentru configuraÍia cea mai uzualŸ (2 sau 3 transformatoare de puteri egale) curenÍii de scurtcircuit care solicitŸ Ántreruptoarele automate CBM Ûi CBP conform Fig. H45. Tabelul se bazeazŸ pe urmŸtoarele ipoteze: n puterea trifazatŸ de scurtcircuit pe partea de MT a transformatorului este 500 MVA; n transformatoarele sunt de tip standard de 20/0,4 kV Ûi au puteri nominale conform tabelului; n cablurile aferente fiecŸrui transformator, pÊnŸ la Ántreruptorul automat de JT, sunt realizate din conductor monofilar, de lungime 5 m; n Ántre fiecare CBM al circuitului de sosire Ûi fiecare CBP al circuitului de plecare existŸ o lungime de 1 m de bare colectoare; n aparatajul de comutaÍie este instalat Ántr-un dulap de distribuÍie Ánchis, montat la sol; temperatura ambiantŸ este de 30° C. De asemenea tabelul indicŸ tipurile de Ántreruptoare automate din fabricaÍia Merlin Gerin recomandate pentru funcÍia de tip CBM Ûi respectiv CBP, la fiecare caz.

Capacitatea de rupere min. a Ántreruptorului automat sosire (Icu) kA 14 28 22 44 19 38 23 47 29 59 38 75 47 94

Selectivitatea totalŸ Ántre Ántreruptoarelor autom. sosire (CBM) Ûi plecare (CBP) din TG NW08N1/NS800N NW08N1/NS800N NW10N1/NS1000N NW10N1/NS1000N NW12N1/NS1250N NW12N1/NS1250N NW16N1/NS1600N NW16N1/NS1600N NW20N1/NS2000N NW20N1/NS2000N NW25N1/NS2500N NW25N1/NS2500N NW32N1/NS3200N NW32N1/NS3200N

Capacitatea de rupere min. a Ántreruptoarelor autom. plecare (Icu) kA 27 42 42 67 38 56 47 70 59 88 75 113 94 141

Curentul nominal In al Ántreruptoarelor autom. plecare (CPB) 250A NS250H NS250H NS250H NS250H NS250H NS250H NS250H NS250H NS250H NS250L NS250L NS250L NS250L NS250L

Tab. H46: Valorile maxime ale curentului de scurtcircuit ce pot fi Ántrerupte de Ántreruptoarele sosire Ûi plecare din TG (CBM Ûi CBP), pentru cÊteva transformatoare Án paralel.

H21

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

4 Întreruptoare automate

Aceste Ántreruptoare automate oferŸ urmŸtoarele avantaje: o selectivitate totalŸ faÍŸ de Ántreruptorul automat CBM din amonte, o utilizarea tehnicii “filiaÍiei” pentru componentele din aval, rezultÊnd avantaje economice.

Nivelele de curent de scurtcircuit din orice punct al unei instalaÍii electrice pot fi obÍinute din tabele.

Alegerea Ántreruptoarelor automate din circuitul de plecare Ûi din circuitele finale Utilizarea Tabelului G40 Cu ajutorul acestui tabel poate fi determinatŸ rapid valoarea curentului de scurtcircuit trifazat, Án orice punct al instalaÍiei, dacŸ se cunosc: n valoarea curentului de scurtcircuit Ántr-un punct din amonte de Ántreruptorul respectiv; n lungimea, secÍiunea Ûi structura conductoarelor Ántre cele douŸ puncte. Este recomandatŸ alegerea unui Ántreruptor automat cu o capacitate de rupere superioarŸ celei din tabel. Calculul detaliat al nivelului curentului de scurtcircuit Pentru a calcula Án mod precis curentul de scurtcircuit, mai ales atunci cÊnd capacitatea de rupere a Ántreruptorului automat este ceva mai micŸ decÊt cea indicatŸ Án tabel, este necesar sŸ se utilizeze metoda din capitolul G, paragraful 4. Întreruptoarele automate bipolare (cu poli pe fazŸ Ûi neutru), avÊnd protecÍie pe un singur pol Aceste Ántreruptoare automate sunt Án general dotate cu un dispozitiv de protecÍie la supracurent, plasat numai pe polul fazei. Acestea pot fi utilizate Án schemele TT, TN-S Ûi IT. Reamintim cŸ Ántr-o schemŸ IT trebuiesc respectate urmŸtoarele condiÍii: n condiÍia (B) din Tab. G67, relativ la protecÍia conductorului de neutru, faÍŸ de supracurentul care apare Án cazul defectului dublu; n capacitatea de deconectare la scurtcircuit (nominalŸ): un Ántreruptor automat bipolar (fazŸ Ûi neutru) trebuie sŸ fie capabil sŸ ÁntrerupŸ pe un pol (la tensiunea dintre faze) curentul unui defect dublu egal cu 15% din curentul de scurtcircuit trifazat din punctul respectiv al instalaÍiei, dacŸ curentul este i 10 kA, sau 25% din curentul de scurtcircuit trifazat, dacŸ acesta depŸÛeÛte 10 kA; n protecÍia la atingere indirectŸ: aceastŸ protecÍie este realizatŸ conform regulilor pentru schemele IT.

H22

Fig. H47: Transformatoare Án paralel.

Tehnica “filiaÍiei” utilizeazŸ proprietŸÍile Ántreruptoarelor limitatoare de curent pentru a permite instalarea Án aval de acestea, a unor cabluri Ûi componente de circuit cu performanÍe semnificativ mai reduse decÊt ar fi fost necesar, simplificÊnd Ûi reducÊnd costurile instalaÍiei.

Capacitate de deconectare insuficientŸ În sistemele de distribuÍie de JT se ÁntÊmplŸ uneori (mai ales Án reÍelele foarte ÁncŸrcate) ca Isc calculat sŸ depŸÛeascŸ Icu al Ántreruptorului automat disponibil Án instalaÍie, sau modificŸri ale reÍelei din amonte, sŸ ducŸ la depŸÛirea performanÍelor Ántreruptorului automat de JT. n SoluÍia 1: verificaÍi dacŸ Ántreruptoarele automate din amonte sunt limitatoare de curent, permiÍÊnd aplicarea principiului filiaÍiei (descris Án subparagraful 4.5); n SoluÍia 2: instalarea unei game de Ántreruptoare automate avÊnd performanÍe sporite. AceastŸ soluÍie este interesantŸ din punct de vedere economic atunci cÊnd numai unul sau douŸ Ántreruptoare sunt afectate; n SoluÍia 3: asocierea siguranÍelor limitatoare de curent “gG” sau “aG” (cu Ántreruptoarele automate implicate), pe partea amonte. AceastŸ combinaÍie trebuie totuÛi sŸ respecte urmŸtoarele reguli: o performanÍele siguranÍei trebuie sŸ fie corespunzŸtoare, o sŸ nu se monteze siguranÍe pe conductorul de neutru, exceptÊnd anumite instalaÍii IT unde un defect dublu produce un curent Án conductorul de neutru care poate depŸÛi capacitatea de deconectare a Ántreruptorului automat. În acest caz, topirea siguranÍei de pe neutru, trebuie sŸ ducŸ la declanÛarea Ántreruptorului automat Ûi Ántreruperea tuturor fazelor.

4.5 Coordonarea Ántre Ántreruptoarele automate Tehnica “filiaÍiei”

Descrierea tehnicii “filiaÍiei” Prin limitarea Án amplitudine Ûi duratŸ a valorii de vÊrf a curentului de scurtcircuit un Ántreruptor automat limitator permite utilizarea, Án circuitele din aval, a unor aparate de comutaÍie Ûi componente de circuit cu capacitŸÍi de deconectare Ûi performanÍe de stabilitate termicŸ Ûi electrodinamicŸ mai scŸzute decÊt Án cazurile clasice. Reducerea dimensiunilor fizice Ûi a cerinÍelor de perfomanÍŸ asigurŸ economii substanÍiale Ûi simplificarea lucrŸrilor de instalare. Este de remarcat cŸ, Án timp ce Ántreruptoarele automate limitatoare de curent produc un efect de creÛtere virtualŸ a impedanÍei sursei pe durata scurtcircuitului, acestea nu au nici un efect Án alte condiÍii cum ar fi pornirea unui motor de putere mare (cÊnd este de dorit o impedanÍŸ redusŸ a sursei). În acest sens, de mare interes este gama de Ántreruptoare limitatoare Compact NS cu performanÍe ridicate de limitare.

4 Întreruptoare automate

În general sunt necesare ÁncercŸri de laborator, pentru a ne asigura cŸ sunt Ándeplinite condiÍiile de exploatare impuse de standardele naÍionale Ûi cŸ producŸtorul asigurŸ combinaÍii corespunzŸtoare de aparate de comutaÍie

CondiÍii de exploatare Cele mai multe standarde naÍionale permit utilizarea tehnicii “filiaÍiei” cu condiÍia ca nivelul de energie care trece prin Ántreruptoarele limitatoare sŸ fie mai mic decÊt cel pe care pot sŸ Ál suporte Ántreruptoarele Ûi componentele din aval. În practicŸ, aceastŸ condiÍie poate fi verificatŸ numai prin ÁncercŸri realizate Án laborator. Astfel de teste sunt realizate de fabricanÍi care furnizeazŸ informaÍii sub formŸ de tabel. În acest mod, utilizatorii pot sŸ proiecteze Ántr-o manierŸ riguroasŸ o schemŸ tip cascadŸ, bazatŸ pe combinaÍii de tipuri de Ántreruptoare recomandate. De exemplu, Tab. H48 indicŸ posibilitatea utilizŸrii tehnicii “filiaÍiei” a Ántreruptoarelor automate de tip C60, Clario Ûi NG125, dacŸ se instaleazŸ Án aval de Ántreruptoarele limitatoare NS 250 N, H sau L pentru instalaÍii de 230/400 V sau 240/415 V trifazate.

Capacitatea de rupere a Ántreruptorului automat limitator amonte

kAeficace 150 50 35

Capacitatea de rupere 150 a Ántreruptorului 70 automat aval (beneficiind 40 de tehnica “filiaÍiei”) 36 30 25 20

NS250L NS250H NS250N

NG125N C60H C60L C60N C120N/H Clario

NG125L NG125L C60L i 40 A C60L i 40 A NG125N C60N/H/L C60N/H C60L 50-63 A C120N/H C120N/H Clario Clario

Tab. H48: Exemple de posibilitŸÍi de “filiaÍie” pentru instalaÍii de 230/400 V sau 240/415 V trifazate.

Avantajele tehnicii “filiaÍiei” De procesul de limitare a curentului beneficiazŸ toate circuitele din aval care sunt alimentate prin Ántreruptorul automat limitator respectiv. Principiul nu este restrictiv, adicŸ Ántreruptoarele automate limitatoare pot fi montate Án orice punct al instalaÍiei unde circuitele Ûi componentele din aval ar avea performanÍe inadecvate. Rezultatul este: n simplificarea calculelor de curent de scurtcircuit; n simplificarea, adicŸ alegerea Ántr-un domeniu mai larg a aparatelor de comutaÍie Ûi echipamentelor din aval; n utilizarea unor aparate de comutaÍie Ûi echipamente cu performanÍe mai reduse, cu micÛorarea costurilor corespunzŸtoare; n economie de spaÍii de amplasare, deoarece echipamentele cu performanÍe mai reduse sunt Án general mai puÍin voluminoase. Fig. H49: Selectivitate totalŸ Ûi parÍialŸ.

Selectivitatea poate fi totalŸ sau parÍialŸ. Aceasta poate fi bazatŸ pe principiul nivelelor de curent sau temporizŸrilor sau o combinaÍie a celor douŸ. DezvoltŸri recente sunt bazate pe principiul selectivitŸÍii logice. Un sistem (brevetat de Merlin Gerin) utilizeazŸ avantajele combinate ale limitŸrii de curent Ûi selectivitŸÍii.

DeclanÛarea selectivŸ (selectivitatea) Selectivitatea este realizatŸ de dispozitive automate de protecÍie, astfel ÁncÊt un defect care apare Án orice punct a instalaÍiei, sŸ fie deconectat de dispozitivele de protecÍie plasate imediat Án amonte de defect, Án timp ce toate celelalte dispozitive de protecÍie rŸmÊn Án aceeÛi stare (vezi Fig. H49).

H23

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

4 Întreruptoare automate

Selectivitatea Ántre Ántreruptoarele automate A Ûi B este totalŸ dacŸ valoarea maximŸ a curentului de scurtcircuit Án circuitul B (Isc B) nu depŸÛeÛte reglajul de declanÛare la scurtcircuit al Ántreruptorului automat A (Im A). În aceastŸ situaÍie la scurtcircuit va declanÛa numai B (vazi Fig. H50). Selectivitatea este parÍialŸ dacŸ curentul de scurtcircuit maxim posibil Án circuitul B depŸÛeÛte reglajul de declanÛare aferent Ántreruptorului automat A. Într-o astfel de situaÍie la curent de scurtcircuit maxim, vor declanÛa ambele Ántreruptoare automate A Ûi B (vezi Fig. H51).

Fig. H50: Selectivitate totalŸ Ántre Ántreruptoarele automate A Ûi B.

Selectivitatea bazatŸ pe nivelul de curent: protecÍia Ámpotriva suprasarcinilor (vezi Fig. H52a). AceastŸ metodŸ este realizatŸ prin reglajul succesiv al nivelelor de declanÛare ale releelor, Án trepte, de la releul din aval (reglaj inferior) cŸtre sursŸ (reglaj superior). Selectivitatea este totalŸ sau parÍialŸ conform anumitor condiÍii particulare, aÛa cum s-a arŸtat Án exemplele de mai sus. Ca regulŸ selectivitatea este obÍinutŸ cÊnd: n IrA/IrB > 2: Selectivitatea bazatŸ pe nivele de timp: protecÍia Ámpotriva scurtcircuitelor de nivel scŸzut (vezi Fig. H52b) AceastŸ metodŸ este implementatŸ prin reglajul declanÛŸrii temporizate astfel ÁncÊt releele din aval sŸ aibŸ cel mai scurt timp de acÍiune; ÁntÊrzierea creÛte progresiv pe mŸsurŸ ce ÁnaintŸm cŸtre sursŸ. În diagrama cu douŸ nivele prezentatŸ Ántreruptorul automat A, din amonte, este ÁntÊrziat suficient pentru a asigura selectivitatea totalŸ cu Ántreruptorul automat B (de exemplu, Masterpact cu declanÛator electronic). Selectivitatea bazatŸ pe combinarea celor douŸ metode de mai sus (vezi Fig. H52c) O ÁntÊrziere mecanicŸ, adiÍionalŸ schemei nivelelor de curent, poate sŸ ÁmbunŸtŸÍeascŸ performanÍele de selectivitate globalŸ. Întreruptorul automat din amonte are douŸ niveluri pentru declanÛarea electromagneticŸ ultrarapidŸ: n Im A declanÛator magnetic cu temporizare sau declanÛator electronic cu scurtŸ temporizare; n Ii declanÛare instantanee. Selectivitatea este totalŸ dacŸ Isc B < Ii (instantanee).

H24 Fig. H51: Selectivitate parÍialŸ Ántre Ántreruptoarele automate A Ûi B.

a)

Selectivitatea bazatŸ pe nivelele energiei arcului electric: protecÍia Ámpotriva scurtcircuitelor foarte puternice AceastŸ tehnologie implementatŸ Án Ántreruptorul automat limitator Compact NS este extrem de eficientŸ pentru obÍinerea selectivitŸÍii totale. Principiu: Atunci cÊnd un scurtcircuit foarte puternic este detectat de cŸtre douŸ Ántreruptoare automate A Ûi B, contactele acestora se deschid simultan. Ca rezultat curentul este limitat semnificativ. n cantitatea importantŸ de energie a arcului electric provoacŸ declanÛarea Ántreruptorului automat B; n apoi energia scade Ûi nu mai este suficientŸ pentru a provoca declanÛarea lui A. Ca regulŸ, selectivitatea Ántre Compact NS este totalŸ dacŸ raportul Ántre A Ûi B este mai mare decÊt 2,5.

Selectivitate prin nivele de curent b)

c)

Fig. H52: Selectivitate.

Selectivitatea prin nivele de curent este realizatŸ prin reglajul Án trepte al curenÍilor de acÍionare ai declanÛatoarelor magnetice. Selectivitatea prin nivele de curent este realizatŸ cu Ántreruptoare automate, de preferat limitatoare, prin reglajul Án trepte al nivelelor de curent aferente declanÛatoarelor electromagnetice instantanee. În acest sens pot exista mai multe cazuri: n Întreruptorul din aval nu este limitator de curent În acest caz, selectivitatea totalŸ este practic imposibilŸ, deoarece IscA este aproximativ egal cu IscB astfel ÁncÊt ambele Ántreruptoare automate vor declanÛa simultan. Ca urmare, pentru aceastŸ situaÍie, selectivitatea este parÍialŸ Ûi limitatŸ la Im al Ántreruptorului automat din amonte (vezi Fig. H51). n Întreruptorul din aval este limitator de curent ÎmbunŸtŸÍirea declanÛŸrii selective poate fi obÍinutŸ prin utilizarea unui Ántreruptor automat limitator de curent Án aval, adicŸ Án poziÍia Ántreruptorului B. Pentru un scurtcircuit produs Án aval de B, curentul limitat IB va duce la funcÍionarea declanÛatorului electromagnetic din B (reglat corespunzŸtor) dar va fi insuficient pentru a produce declanÛarea lui A. NotŸ: toate Ántreruptoarele automate de JT (considerate aici) au un anumit grad de limitare al curentului, chiar Ûi acelea care nu sunt clasificate ca limitatoare de curent. Acest fapt s-a luat Án considerare pentru curba caracteristicŸ a Ántreruptorului automat standard A, prezentatŸ Án Fig. H53. Sunt necesare totuÛi calcule Ûi teste adecvate pentru a asigura performanÍe satisfŸcŸtoare Án cazul acestei combinaÍii.

4 Întreruptoare automate

Fig. H53: Limitarea aval de Ántreruptorul automat B.

n Întreruptorul automat din amonte este de tip ultrarapid cu ÁntÊrziere redusŸ (SD) Aceste Ántreruptoare sunt dotate cu declanÛatoare care au o temporizare redusŸ, nereglabilŸ. ÎntÊrzierea este suficientŸ pentru asigurarea unei selectivitŸÍi absolute cu orice alt Ántreruptor ultrarapid din aval, la orice valoare a curentului de scurtcircuit, pÊnŸ la valoarea Ii A (vezi Fig. H54).

H25

Fig. H54: Utilizarea unui Ántreruptor automat amonte selectiv.

Exemplu Întreruptorul automat A: Compact NS250N dotat cu un declanÛator care include o caracteristicŸ SD. Ir = 250 A, declanÛator magnetic reglat la 2000 A Întreruptorul automat B: Compact NS100N Ir = 100 A Catalogul de distribuÍie electricŸ Merlin Gerin indicŸ limita de selectivitate la 3000 A (o ÁmbunŸtŸÍire peste limita de 2500 A obÍinutŸ la folosirea unui declanÛator standard).

Selectivitatea bazatŸ pe declanÛare ÁntÊrziatŸ, utilizeaza Ántreruptoare automate numite “selective” (Án anumite ÍŸri). Utilizarea acestor Ántreruptoare automate este relativ simplŸ Ûi constŸ Án eÛalonarea Án timp a momentelor de declanÛare pentru mai multe Ántreruptoare automate conectate Án serie.

Selectivitate temporalŸ AceastŸ tehnicŸ necesitŸ: n introducerea unui mecanism de temporizare Án structura declanÛatoarelor aferente; n Ántreruptoare automate cu performanÍe de stabilitate termicŸ Ûi electrodinamicŸ corespunzŸtoare nivelelor ridicate de curent Ûi ÁntÊrzierilor implicate. DouŸ Ántreruptoare automate A Ûi B Án serie (parcurse de acelaÛi curent) sunt selective dacŸ durata de declanÛare a Ántreruptorului automat B din aval este mai micŸ decÊt durata de nondeclanÛare a Ántreruptorului automat A.

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

4 Întreruptoare automate

Selectivitate pe mai multe nivele Un exemplu de schemŸ practicŸ cu Ántreruptoare automate Merlin Gerin - Masterpact (cu dispozitive electronice de protecÍie). Aceste Ántreruptoare automate sunt echipate cu temporizatoare reglabile permiÍÊnd 4 trepte de reglaj, astfel ÁncÊt: n ÁntÊrzierea corespunzŸtoare unei anumite trepte este mai mare decÊt timpul de Ántrerupere total al treptei urmŸtoare inferioare; n temporizarea corespunzŸtoare primei trepte este mai mare decÊt timpul total de rupere al Ántreruptoarelor automate ultrarapide (tip Compact de exemplu) sau al fuzibilelor (vezi Fig. H55).

Fig. H55: Selectivitate temporalŸ.

Limitare Ûi selectivitate obÍinute pe baza energiei arcului electric (selectivitate energeticŸ) H26

FiliaÍia Ántre 2 aparate este obÍinutŸ utilizÊnd declanÛarea Ántreruptorului automat din amonte A pentru a ajuta Ántreruptorul automat din aval B sŸ rupŸ arcul. Limita selectivitŸÍii Is este Án consecinÍŸ egalŸ cu capacitatea de rupere ultimŸ Icu B a Ántreruptorului automat B acÍionÊnd singur, deoarece filiaÍia implicŸ declanÛarea ambelor aparate. Tehnologia bazatŸ pe energia arcului electric implementatŸ Án Ántreruptoarele automate Compact NS permite creÛterea limitelor selectivitŸÍii. Principiile sunt urmŸtoarele: n Ántreruptorul automat limitator din aval (B) vede un curent de scurtcircuit important. DeclanÛarea este rapidŸ (< 1ms) Ûi deci curentul este limitat; n Ántreruptorul automat amonte (A) vede un curent de scurtcircuit limitat comparat cu capacitatea sa de rupere. Acest curent provoacŸ o respingere a contactelor. Ca rezultat tensiunea arcului creÛte Ûi curentul este Ûi mai mult limitat. Presiunea nu este destul de mare pentru a provoca declanÛarea Ántreruptorului automat. Deci, Ántreruptorul automat A va ajuta Ántreruptorul automat B sŸ declanÛeze, fŸrŸ a declanÛa el ÁnsuÛi. Limita selectivitŸÍii poate fi mai mare decÊt Icu B Ûi selectivitatea devine totalŸ la un cost optim al aparatelor.

Selectivitate totalŸ naturalŸ cu Compact NS Avantajul major al Ántreruptorului automat Compact NS constŸ Án asigurarea selectivitŸÍii totale naturale Ántre douŸ aparate Ánseriate dacŸ: n raportul Ántre curenÍii nominali ai celor douŸ declanÛatoare este > 1,6; n raportul curenÍilor nominali ai celor douŸ Ántreruptoare automate > 2,5.

4 Întreruptoare automate

Se pot realiza scheme de selectivitate logicŸ utilizÊnd Ántreruptoare automate dotate cu declanÛatoare electronice, proiectate special Án acest scop (Compact, Masterpact, fabricate de Merlin Gerin) interconectate prin conductoare pilot.

Selectivitate logicŸ Acest sistem de selectivitate necesitŸ Ántreruptoare automate echipate cu declanÛatoare electronice, proiectate special Ûi cu conductoare pilot de interconexiune, pentru transferul de date Ántre Ántreruptoarele automate. Pentru douŸ nivele A Ûi B (vezi Fig. H56) Ántreruptorul automat A este reglat sŸ declanÛeze instantaneu Án caz cŸ releul Ántreruptorului automat B nu trimite un semnal care sŸ confirme cŸ defectul se aflŸ Án aval de B. Acest semnal produce ÁntÊrzierea declanÛŸrii lui A asigurÊnd totodatŸ protecÍia de rezervŸ Án eventualitatea cŸ Ántreruptorul automat B nu reuÛeÛte Ántreruperea. Acest sistem (brevetat de Merlin Gerin) permite de asemenea localizarea rapidŸ a defectelor.

Fig. H56: Selectivitate logicŸ.

4.6 Selectivitate MT/JT Ántr-un post de transformare de tip consumator În general, transformatorul dintr-un post de transformare de tip consumator este protejat prin siguranÍe de MT care corespund parametrilor transformatorului, Án conformitate cu principiile enunÍate Án CEI 60787 Ûi CEI 60420, urmÊnd indicaÍiile fabricantului de siguranÍe fuzibile. Deoarece siguranÍa de MT nu trebuie sŸ declanÛeze la defecte apŸrute pe partea de JT (Án aval de Ántreruptorul de JT), curba caracteristicŸ a celui din urmŸ trebuie sŸ se gŸseascŸ la stÊnga curbei de pre-arc a siguranÍei fuzibile. AceastŸ condiÍie, fixeazŸ reglajele maximale pentru protecÍia Ántreruptorului de JT, Ûi anume: n reglajul nivelului maxim al curentului de scurtcircuit al declanÛatorului electromagnetic; n ÁntÊrzierea maximŸ permisŸ pentru declanÛatorul de scurtcircuit (vezi Fig. H57).

Fig. H57: Exemplu.

H27

H - Aparate de comutaÍie de joasŸ tensiune: funcÍii Ûi selecÍie

4 Întreruptoare automate

n nivelul de scurtcircuit la bornele de MT ale transformatorului: 250 MVA; n transformator MT/JT: 1250 kVA, 20/0,4 kV; n siguranÍe MT: 63 A; n conexiune Ántre transformator Ûi Ántreruptorul automat de JT: 10 m de cablu monofilar; n Ántreruptor automat de JT: Compact NS 2000 reglat la 1800 A (Ir). Care este reglajul maxim al curentului de declanÛare la scurtcircuit Ûi ÁntÊrzierea maximŸ permisŸ? Curbele din Fig. H58 aratŸ cŸ selectivitatea este asiguratŸ dacŸ ÁntÊrzierea declanÛatorului temporizat este reglatŸ la: n un nivel i 6 Ir = 10,8 kA; n un reglaj de ÁntÊrziere la treapta 1 sau 2.

H28

Fig. H58: Curbele fuzibilelor MT Ûi Ántreruptorului automat JT.

Capitolul J ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT Cuprins

1 2 3 4

General

J2

1.1 Ce este o supratensiune tranzitorie?

J2

1.2 Cele patru tipuri de supratensiuni tranzitorii

J2

1.3 Principalele caracteristici ale supratensiunilor tranzitorii

J4

1.4 Moduri de propagare

J5

Dispozitive de protecÍie Ámpotriva supratensiunilor

J6

2.1 Dispozitive de protecÍie primarŸ (protecÍia instalaÍiilor Ámpotriva trŸsnetului)

J6

2.2 Dispozitive de protecÍie secundarŸ (protecÍia instalaÍiilor interioare Ámpotriva trŸsnetului)

J8

Standarde

J11

3.1 Descrierea unui descŸrcŸtor

J11

3.2 Standarde de produs

J11

3.3 Datele tehnice ale unui descŸrcŸtor Án conformitate cu standardul CEI 61643-11

J11

3.4 Standarde de instalare ale descŸrcŸtoarelor

J13

Alegerea unui dispozitiv de protecÍie

J14

4.1 Evaluarea riscului supratensiunilor pentru instalaÍia de protejat

J14

4.2 Alegerea capacitŸÍii de scurgere a unui descŸrcŸtor (pentru o reÍea de JT)

J16

4.3 Alegerea descŸrcŸtorului Án funcÍie de sistemul de tratare a neutrului

J16

4.4 Alegerea unui Ántreruptor automat pentru protejarea descŸrcŸtorului

J17

J1

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT

1 General

1.1 Ce este o supratensiune tranzitorie? O supratensiune tranzitorie este un impuls de tensiune sau o undŸ care este suprapusŸ tensiunii nominale a reÍelei (vezi Fig. J1).

Fig. J1: Exemple de supratensiuni tranzitorii.

Acest tip de supratensiune tranzitorie este caracterizat de (vezi Fig. J2): n frontul de undŸ (tf) mŸsurat Án µs; n gradientul S mŸsurat Án kV/µs. O supratensiune tranzitorie perturbŸ echipamentele Ûi provoacŸ radiaÍii electromagnetice. Mai mult decÊt atÊt, durata supratensiunii tranzitorii (T) cauzeazŸ un impuls de energie Án circuitele electrice care poate sŸ distrugŸ echipamentele.

J2

Fig. J2: Principalele caracteristici ale supratensiunii.

1.2 Cele patru tipuri de supratensiuni tranzitorii ExistŸ patru tipuri de supratensiuni tranzitorii care pot perturba instalaÍiile electrice Ûi consumatorii alimentaÍi din acestea: n supratensiuni tranzitorii de origine atmosfericŸ; n supratensiuni tranzitorii de comutaÍie; n supratensiuni tranzitorii de frecvenÍŸ industrialŸ; n supratensiuni tranzitorii cauzate de descŸrcŸri electrostatice.

Supratensiuni tranzitorii de origine atmosfericŸ Riscul unei lovituri de trŸsnet: cÊteva cifre În fiecare zi Ántre 2000 Ûi 5000 de furtuni se formeazŸ pe planeta noastrŸ. Aceste furtuni sunt ÁnsoÍite de trŸsnete care constituie un risc serios pentru oameni Ûi echipamente. Lovituri de trŸsnet ating pŸmÊntul cu o ratŸ de 30 pÊnŸ la 100 lovituri pe secundŸ. Anual aceasta ÁnseamnŸ 3 mii de miliarde de lovituri de trŸsnet. n Pretutindeni Án lume, Án fiecare an, mii de persoane sunt lovite de trŸsnet Ûi un numŸr foarte mare de animale sunt ucise. n TrŸsnetul provoacŸ un mare numŸr de incendii, Án special asupra clŸdirilor din ferme.

1 General

n TrŸsnetul afecteazŸ transformatoarele electrice, contoarele de energie, aparatele electro-casnice, Án general toate aplicaÍiile electrice Ûi electronice din sectorul rezidenÍial Ûi industrial. n ClŸdirile Ánalte sunt cele mai des lovite de trŸsnet. n Costul reparaÍiilor pentru daunele provocate de trŸsnete este foarte mare. n Este dificilŸ evaluarea daunelor provocate de perturbaÍiile produse de trŸsnete asupra reÍelelor de telecomunicaÍie sau calculatoare, erori ale automatelor programabile sau defectŸri ale sistemelor de reglare automatŸ. În plus pierderile provocate de un echipament scos din uz de o loviturŸ de trŸsnet pot avea consecinÍe financiare apropiate de costul iniÍial al echipamentului. Caracteristicile unui descŸrcŸri de trŸsnet Tabelul J3 aratŸ valorile date de comitetul de protecÍie Ámpotriva trŸsnetelor (comisia tehnicŸ 81 a CEI). DupŸ cum se poate vedea 50% din trŸsnete sunt de o forÍŸ mai mare de 33 kA Ûi 5% sunt mai mari de 85 kA. Energia implicatŸ este deci foarte mare.

Probabilitatea de producere P% 95 50 5

Curentul de vÊrf I (kA) 7 33 85

Gradientul S (kA/μs) 9,1 24 65

Durata totalŸ T (s) 0,001 0,01 1,1

NumŸr total descŸrcŸri n 1 2 6

Tab. J3: Caracteristicile descŸrcŸrilor de trŸsnet date de comitetul de protecÍie Ámpotriva trŸsnetelor al CEI.

Este important de cunoscut probabilitatea Ûi forÍa loviturilor atunci cÊnd protejŸm o instalaÍie. Mai trebuie Ûtiut Ûi cŸ curentul unui trŸsnet este un impuls de curent de ÁnaltŸ frecvenÍŸ ajungÊnd pÊnŸ la un megahertz.

TrŸsnetul provine dintr-o descŸrcare a sarcinilor electrice acumulate Án norii cumulo-nimbus care formeazŸ un condensator cu pŸmÊntul. Fenomenul furtunilor provoacŸ daune serioase. TrŸsnetul este un fenomen atmosferic frecvent care produce supratensiuni tranzitorii Án toate elementele conductoare Ûi Án special Án conductoare Ûi Án echipamente.

Efectele trŸsnetului Curentul unui trŸsnet este deci un curent electric de ÁnaltŸ frecvenÍŸ. La fel ca Ûi efectele provocate de o inducÍie puternicŸ sau de alte supratensiuni tranzitorii, el provoacŸ aceleaÛi efecte asupra unui conductor ca Ûi orice alt curent de joasŸ frecvenÍŸ: n Efecte termice: topire la locul impactului Ûi efectul Joule datorat circulaÍiei de curent care provoacŸ incendii. n Efecte electrodinamice: cÊnd curentul de trŸsnet circulŸ printr-un conductor paralel cu alte conductoare poate provoca atragere sau respingere Ántre conductoare, adicŸ deformaÍii mecanice sau ruperi ale acestora. n Efectul de combustie: trŸsnetul provoacŸ dilatarea aerului Án canalul de arc implicÊnd suprapresiuni pe o distanÍŸ de zeci de metri. Suflul poate sparge geamuri sau proiecta oameni Ûi animale la cÊÍiva metri faÍŸ de locaÍia iniÍialŸ. La reÁntoarcerea aerului Án canalul de arc, unda de Ûoc se transformŸ Ántr-o undŸ sonorŸ: tunetul. n Supratensiunile tranzitorii circulŸ dupŸ impact pe reÍelele electrice sau pe reÍelele telefonice aeriene. n Supratensiunile induse de efectul radiaÍiei electromagnetice a canalului de arc de trŸsnet, care acÍioneazŸ ca o antenŸ peste cÊÍiva kilometri, Ûi care reprezintŸ un impuls de curent considerabil. n Ridicarea potenÍialului pŸmÊntului la circulaÍia curentului de trŸsnet Án pŸmÊnt. Aceasta explicŸ loviturile indirecte ale trŸsnetului prin tensiunea de pas Ûi distrugerea echipamentelor.

Supratensiuni tranzitorii de comutaÍie O schimbare bruscŸ Án condiÍiile de funcÍionare ale unei reÍele electrice va provoca apariÍia unor fenomene tranzitorii. Acestea sunt Án general unde de tensiune de ÁnaltŸ frecvenÍŸ sau amortizate (vezi Fig. J1). Acestea au un front lent; frecvenÍa lor variazŸ de la zeci la sute de kilohertzi. Supratensiunile tranzitorii de comutaÍie sunt provocate de: n impulsuri de tensiune la deconectarea aparaturii de comutaÍie (fuzibile, Ántreruptoare automate), datoritŸ funcÍionŸrii dispozitivelor de protecÍie, sau de deschiderea Ûi Ánchiderea aparatajului de comandŸ (relee, contactori); n impulsuri de tensiune de la circuite inductive provocate de motoare la pornire sau oprire sau conectarea Ûi deconectarea transformatoarelor Án posturile de transformare MT/JT; n impulsuri de tensiune la conectarea unei baterii de condensatoare la reÍea; n toate dispozitivele care conÍin o bobinŸ, un condensator sau un transformator, conectate la alimentarea cu energie electricŸ: relee, contactoare, televizoare, imprimante, computere, cuptoare electrice, filtre, etc.

J3

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT

1 General

Supratensiuni tranzitorii de frecvenÍŸ industrialŸ (vezi Fig. J4) Aceste supratensiuni au aceeaÛi frecvenÍŸ ca Ûi reÍeaua (50, 60 sau 400 Hz): n supratensiuni cauzate de defecte de izolaÍie fazŸ/carcasŸ sau fazŸ/pŸmÊnt Án reÍelele cu neutrul izolat sau tratat prin impedanÍŸ sau prin Ántreruperea conductorului neutru. CÊnd aceasta se ÁntÊmplŸ, aparatele monofazice pot primi Án loc de 230 V, pÊnŸ la 400V sau pentru medie tensiune tensiunea poate creÛte cu pÊnŸ la √3; n supratensiuni cauzate de avarii, de exemplu un conductor de medie tensiune cŸzut peste unul de joasŸ tensiune. n funcÍionarea unui eclator de ÁnaltŸ sau medie tensiune provoacŸ o creÛtere a potenÍialului pŸmÊntului, pe durata acÍionŸrii dispozitivului de protecÍie. La ciclurile automate de cuplŸri-decuplŸri succesive, ce urmeazŸ dupŸ detectarea unui defect, aceste dispozitive vor reamorsa arcul dacŸ defectul persistŸ.

Fig. J4: Supratensiuni tranzitorii de frecvenÍŸ industrialŸ.

Supratensiuni tranzitorii cauzate de descŸrcŸri electrostatice Într-un mediu uscat, sarcinile acumulate creazŸ un cÊmp electrostatic foarte puternic. De exemplu o persoanŸ mergÊnd pe un covor cu ÁncŸlÍŸminte electroizolantŸ se va ÁncŸrca cu o sarcinŸ la o tensiune de cÊÍiva kilovolÍi. DacŸ persoana se apropie de un obiect conductor, va transmite o descŸrcare electricŸ de cÊÍiva amperi cu un front de undŸ de cÊteva nanosecunde. DacŸ avem de-a face cu un obiect conÍinÊnd electronicŸ sau circuite imprimate neprotejate acestea pot fi distruse.

J4

Trei lucruri trebuiesc reÍinute: n o loviturŸ de trŸsnet directŸ sau indirectŸ poate avea consecinÍe distructive asupra instalaÍiilor electrice la cÊÍiva kilometri depŸrtare de locul impactului; n supratensiunile tranzitorii industriale sau de comutaÍie pot provoca, de asemenea, daune considerabile; n faptul cŸ o instalaÍie este subteranŸ nu o protejeazŸ complet, deÛi riscul unei lovituri directe este limitat.

1.3 Principalele caracteristici ale supratensiunilor tranzitorii Tabelul J5 de mai jos prezintŸ principalele caracteristici ale supratensiunilor tranzitorii.

Tip de supratensiune tranzitorie

Coef. supratens. tranzitorii

DuratŸ

Gradientul sau frecvenÍa

FrecvenÍŸ industrialŸ (defect de izolaÍie) De comutaÍie sau descŸrcare electrostaticŸ

i 1,7

LungŸ 30 la 1.000 ms ScurtŸ 1 la 100 ms

FrecvenÍŸ industrialŸ (50-60-400 Hz) Medie 1 la 200 kHz

AtmosfericŸ

>4

Foarte scurtŸ 1 la 100 μs

Foarte mare 1 la 1.000 kV/μs

2 la 4

Tab. J5: Principalele caracteristici ale supratensiunilor tranzitorii.

1 General

1.4 Moduri de propagare Modul obiÛnuit Modul obiÛnuit de propagare a supratensiunilor este Ántre pŸrÍile active Ûi pŸmÊnt: fazŸ/pŸmÊnt sau neutru/pŸmÊnt (vezi Fig. J6). Ele sunt periculoase Án special pentru aparatele cu carcasŸ metalicŸ legatŸ la pŸmÊnt datoritŸ riscului strŸpungerii dielectricului.

Fig. J6: Modul obiÛnuit.

Modul diferenÍial Modul diferenÍial de propagare a supratensiunilor este Ántre fazŸ/fazŸ sau fazŸ/neutru (vezi Fig. J7). Ele sunt periculoase Án special pentru aparatele electronice, computere etc.

J5

Fig. J7: Modul diferenÍial.

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT

2 Dispozitive de protecÍie Ámpotriva supratensiunilor

DouŸ tipuri majore de dispozitive sunt utilizate pentru suprimarea sau limitarea supratensiunilor: ele sunt denumite dispozitive de protecÍie primarŸ Ûi dispozitive de protecÍie secundarŸ.

2.1 Dispozitive de protecÍie primarŸ (protecÍia instalaÍiilor Ámpotriva trŸsnetului) Scopul dispozitivelor de protecÍie primarŸ este protecÍia instalaÍiilor Ámpotriva loviturilor directe ale trŸsnetului. Ele capteazŸ Ûi conduc curentul de trŸsnet la pŸmÊnt. Principiul este bazat pe aria de protecÍie determinatŸ de o structurŸ care este mai ÁnaltŸ decÊt restul. AcelaÛi principiu se aplicŸ pentru un stÊlp, clŸdire sau structurŸ metalicŸ ÁnaltŸ. ExistŸ trei tipuri de protecÍie primarŸ: n conductor paratrŸsnet Franklin, care este cel mai vechi Ûi mai bine cunoscut dispozitiv de protecÍie Ámpotriva trŸsnetului; n conductoare aeriene orizontale; n zŸbrele metalice sau cuÛca Faraday.

Conductorul paratrŸsnet Conductorul paratrŸsnet este o vergea metalicŸ plasatŸ Án vÊrful unei clŸdiri. Ea este legatŸ la pŸmÊnt prin intermediul unuia sau mai multor conductoare (adesea platbandŸ de cupru) (vezi Fig. J8).

J6

Fig. J8: Exemplu de protecÍie utilizÊnd conductorul paratrŸsnet Franklin.

2 Dispozitive de protecÍie Ámpotriva supratensiunilor

Proiectarea Ûi execuÍia unei instalaÍii de paratrŸsnet este sarcina unui specialist. Trebuie acordatŸ atenÍie traseului platbandelor de cupru, ecliselor de testare a prizelor de pŸmÊnt, electrozilor prizei de pŸmÊnt Ûi distanÍelor pÊnŸ la celelalte reÍele utilitare (gaz, apŸ, etc.). Mai mult, scurgerea curentului de trŸsnet spre pŸmÊnt va induce supratensiuni, prin radiaÍie electromagneticŸ, Án circuitele electrice ale clŸdirii ce este protejatŸ. Acestea pot sŸ ajungŸ la zeci de kilovolÍi; pentru acest motiv este recomandabil ca sŸ divizŸm conductoarele de coborÊre Án douŸ, patru sau mai multe coborÊri Án paralel pentru a minimiza efectele electromagnetice.

Conductoare aeriene orizontale Aceste conductoare sunt Ántinse deasupra structurii care urmeazŸ a fi protejatŸ (vezi Fig. J9). Ele sunt utilizate pentru structuri speciale: lansatoare de rachete, aplicaÍii militare Ûi conductoare de gardŸ pentru liniile electrice aeriene de ÁnaltŸ tensiune (vezi Fig. J10).

Fig. J9: Exemplu de paratrŸsnet utilizÊnd metoda conductorului orizontal.

J7

Fig. J10: Exemplu de protecÍie a LEA utilizÊnd conductoare de gardŸ.

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT

Dispozitivele de protecÍie primarŸ Ámpotriva trŸsnetelor precum conductoarele orizontale sau zŸbrelele metalice sunt utilizate pentru protecÍia Ámpotriva loviturilor directe de trŸsnet. Aceste dispozitive de protecÍie nu previn apariÍia efectelor secundare distructive asupra echipamentelor. De exemplu creÛterea potenÍialului pŸmÊntului sau inducÍia electromagneticŸ datoratŸ scurgerii curentului cŸtre pŸmÊnt. Pentru reducerea efectelor secundare Án reÍelele telefonice Ûi electrice trebuiesc montaÍi descŸrcŸtori de joasŸ tensiune.

2 Dispozitive de protecÍie Ámpotriva supratensiunilor

ZŸbrele metalice (cuÛca Faraday) Principiul este utilizat pentru clŸdiri foarte sensibile adŸpostind calculatoare sau producÍie de circuite integrate. El constŸ Án multiplicarea simetricŸ a numŸrului de coborÊri pe exteriorul clŸdirii. Se adaugŸ legŸturi orizontale suplimentare dacŸ clŸdirea este ÁnaltŸ; de exemplu la fiecare douŸ etaje (vezi Fig. J11). Conductoarele verticale sunt legate la pŸmÊnt Ûi Ántre ele. Rezultatul este o serie de zŸbrele de 15 x 15 m sau 10 x 10 m. Aceasta ÁnseamnŸ o legŸturŸ echipotenÍialŸ mai bunŸ a clŸdirii care divizeazŸ curenÍii de trŸsnet, reducÊnd considerabil cÊmpul electromagnetic Ûi inducÍia.

Fig. J11: Exemplu de protecÍie a unei clŸdiri utilizÊnd principiul zŸbrelelor metalice (cuÛca Faraday).

J8

Dispozitivele de protecÍie secundarŸ sunt clasate Án douŸ categorii: dispozitive de protecÍie montate Án serie Ûi dispozitive de protecÍie montate Án paralel. Dispozitivele de protecÍie montate Án serie sunt specifice unor sisteme sau aplicaÍii. Dispozitivele de protecÍie montate Án paralel sunt utilizate pentru reÍele electrice, reÍele telefonice, reÍele de comandŸ.

2.2 Dispozitive de protecÍie secundarŸ (protecÍia instalaÍiilor interioare Ámpotriva trŸsnetului) Acestea trateazŸ efectele supratensiunilor tranzitorii atmosferice, de comutaÍie sau de frecvenÍŸ industrialŸ. Ele pot fi clasificate dupŸ felul Án care sunt conectate Án instalaÍii: Án serie sau Án paralel.

Dispozitivele de protecÍie conectate Án serie Acestea sunt conectate Án serie cu conductoarele electrice ale sistemului care trebuie protejat (vezi Fig. J12).

Fig. J12: Principiul protecÍiei Án serie.

Transformatoarele Acestea reduc vÊrfurile de tensiune prin efectul inducÍiei Ûi eliminŸ cÊteva armonici datoritŸ modului de realizare a conexiunilor. AceastŸ protecÍie nu este foarte eficientŸ. Filtrele Bazate pe componente precum rezistenÍe, inductanÍe sau condensatori, ele sunt potrivite Ámpotriva supratensiunilor de comutaÍie sau a celor de frecvenÍŸ industrialŸ, corespunzŸtoare unei benzi de frecvenÍŸ bine definitŸ. Aceste protecÍii nu sunt potrivite pentru perturbaÍii atmosferice.

2 Dispozitive de protecÍie Ámpotriva supratensiunilor

Amortizoare de undŸ Sunt fabricate Án principiu din bobine Án aer care limiteazŸ supratensiunile Ûi descŸrcŸtori care absorb curenÍii. Ele sunt potrivite pentru protejarea electronicii sensibile sau a computerelor, acÍionÊnd numai asupra supratensiunilor. TotuÛi aceste aparate sunt masive Ûi scumpe. CondiÍionerele de reÍea Ûi sursele neÁntreruptibile statice (UPS) Aceste dispozitive sunt utilizate pentru protecÍia echipamentelor sensibile precum calculatoarele, care solicitŸ energie de cea mai bunŸ calitate. Ele pot fi folosite pentru reglajul frecvenÍei Ûi tensiunii, eliminarea interferenÍelor Ûi asigurarea continuitŸÍii Án alimentarea cu energie electricŸ, chiar Án cazul dispariÍiei tensiunii (pentru UPS). Pe de altŸ parte, aceste dispozitive nu oferŸ protecÍie Ámpotriva supratensiunilor atmosferice Ûi, deci, este Án continuare necesarŸ utilizarea descŸrcŸtorilor.

Dispozitivele de protecÍie conectate Án paralel

Principiu Dispozitivele de protecÍie conectate Án paralel se adapteazŸ la instalaÍia ce urmeazŸ a fi protejatŸ (vezi Fig. J13). Este protecÍia la supratensiune cel mai des folositŸ.

Fig. J13: Principiul protecÍiei Án paralel.

Principalele caracteristici n Tensiunea nominalŸ a dispozitivului de protecÍie trebuie sŸ corespundŸ tensiunii reÍelei la bornele dispozitivului: 230/400 V. n DacŸ nu existŸ supratensiuni prin dispozitiv nu se va scurge nici un curent cŸtre pŸmÊnt. n La apariÍia unei supratensiuni de o valoare mai mare decÊt un prag reglabil Án instalaÍia ce urmeazŸ a fi protejatŸ, dispozitivul de protecÍie conduce supratensiunea la pŸmÊnt limitÊnd tensiunea la nivelul de protecÍie dorit Up (vezi Fig. J14).

Fig. J14: CurbŸ tipica U/I a unui dispozitiv de protecÍie ideal.

CÊnd supratensiunea dispare, dispozitivul de protecÍie nu mai conduce Ûi se reÁntoarce la starea inactivŸ. Aceasta este caracteristica idealŸ tensiune/curent: n timpul de rŸspuns al dispozitivului de protecÍie (tr) trebuie sŸ fie cÊt de scurt posibil, pentru protecÍia cÊt mai rapidŸ a instalaÍiei; n dispozitivul de protecÍie trebuie sŸ aibŸ capacitatea de a conduce energia previzibilŸ a supratensiunilor ce ar putea sŸ aparŸ; n descŸrcŸtorul trebuie sŸ reziste la curentul nominal In.

J9

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT

2 Dispozitive de protecÍie Ámpotriva supratensiunilor

Produsele utilizate n Limitatoare de tensiune Sunt utilizate Án posturile de transformare MT/JT la bornele JT ale transformatorului Án schema de tratare a neutrului IT. Ele pot conduce supratensiunile tranzitorii cŸtre pŸmÊnt, Án special cele de frecvenÍŸ industrialŸ (vezi Fig. J15).

Fig. J15: Limitator de tensiune.

n DescŸrcŸtoare de JT Acest termen desemneazŸ dispozitive foarte diferite, Án funcÍie de tehnologia constructivŸ aplicatŸ. DescŸrcŸtoarele de JT le gŸsim sub formŸ de module gata de instalat Án dulapurile de distribuÍie de JT. Pot fi debroÛabile Ûi pot proteja doar puncte specifice. Ele asigurŸ protecÍie secundarŸ elementelor vecine dar capacitatea de scurgere este destul de micŸ. ExistŸ variante Ánglobate Án receptoarele electrice care ÁnsŸ nu pot proteja Ámpotriva supratensiunilor puternice. n DescŸrcŸtoare de JT pentru curent redus Acestea protejeazŸ liniile telefonice sau de comunicaÍie Ámpotriva supratensiunilor atmosferice Ûi de comutaÍie. Ìi acestea sunt instalate Án cutii de distribuÍie sau Ánglobate Án receptoarele electrice.

J10

3 Standarde

3.1 Descrierea unui descŸrcŸtor Un descŸrcŸtor este un dispozitiv care limiteazŸ supratensiunile tranzitorii Ûi conduce curenÍii la pŸmÊnt pentru a reduce amplitudinea supratensiunilor la o valoare nepericuloasŸ pentru instalaÍiile Ûi echipamentele electrice. DescŸrcŸtorii conÍin componente neliniare cum ar fi de exemplu varistorii. DescŸrcŸtorii eliminŸ supratensiunile propagate: n Án modul obiÛnuit: fazŸ/pŸmÊnt sau neutru/pŸmÊnt; n Án modul diferenÍial: fazŸ/neutru. Cand tensiunea depŸÛeÛte pragul Uc, descŸrcŸtorul conduce energia spre pŸmÊnt Án modul comun. În modul diferenÍial energia este direcÍionatŸ cŸtre un alt dispozitiv conductor. DescŸrcŸtoarele au o protecÍie termicŸ internŸ, care protejazŸ Ámpotriva aprinderii la sfÊrÛitul perioadei de viaÍŸ. Gradual, de-a lungul funcÍionŸrii normale, dupŸ cÊteva cicluri de funcÍionare, descŸrcŸtorul se degradeazŸ Ûi se transformŸ Ántr-un dispozitiv conductor. Un indicator inclus informeazŸ utilizatorul despre apropierea sfÊrÛitului ciclului de exploatare. AnumiÍi descŸrcŸtori transmit aceste informaÍii la distanÍŸ. ProtecÍia Ámpotriva scurtcircuitelor este asiguratŸ de cŸtre Ántreruptorul automat extern.

3.2 Standarde de produs Standardul internaÍional CEI 61643-1 Dispozitive de protecÍie Ámpotriva supratensiunilor conectate la reÍelele de distribuÍie. Acest standard recent (2002) este bazat pe trei standarde de produs: VDE0675, NF C 61740/95 Ûi UL1449. Sunt definite trei clase: n Clasa 1 de test: dispozitivele conduc curentul de descŸrcare nominal (In), impulsuri de forma 1,2/50 Ûi curentul de impuls Iimp; n Clasa 2 de test: dispozitivele conduc curentul de descŸrcare nominal (In), impulsuri de forma 1,2/50 Ûi curentul de descŸrcare Imax; n Clasa 3 de test: dispozitivele conduc impulsuri de forma 1,2/50 sau 8/20. Cele trei clase de test nu pot fi comparate, fiecare avÊnd originea Án altŸ ÍarŸ, cu propriile specificaÍii. Fiecare fabricant se referŸ la una din cele trei clase.

3.3 Datele tehnice ale unui descŸrcŸtor Án conformitate cu cu standardul CEI 61643-1 n DescŸrcŸtor (SPD, Surge Protection Device): dispozitiv care trebuie sŸ limiteze supratensiunile tranzitorii Ûi sŸ conducŸ curenÍii de scurgere. Ei conÍin cel puÍin o componentŸ neliniarŸ. n Clasele de test: clasificarea descŸrcŸtorilor dupŸ clasa de testare. n In: curentul de descŸrcare nominal, reprezintŸ valoarea de vÊrf a impulsului de curent avÊnd forma de undŸ de 8/20 µs, care circulŸ prin descŸrcŸtor. Este utilizat Án clasificarea descŸrcŸtorilor pentru clasŸ 2 de test Ûi pentru condiÍii iniÍiale pentru clasa 1 Ûi 2 de test. n Imax: curentul de descŸrcare pentru clasa 2 de test, este valoarea de vÊrf a curentului cu o forma de undŸ de 8/20 µs care circulŸ prin descŸrcŸtor Ûi cu o magnitudine conformŸ cu secvenÍa de test operaÍional pentru clasa 2; Imax este mai mare decat In. n Ic: curentul de scurgere sau curentul de operare permanent, este curentul care se scurge prin descŸrcŸtor atunci cÊnd este alimentat la tensiunea operaÍionalŸ de Íinere (Uc) pentru fiecare mod. Ic corespunde sumei curenÍilor care circulŸ prin descŸrcŸtor Ûi prin celelalte circuite Án paralel cu acesta. n Iimp: curentul de impuls, este definit utilizÊnd un curent de vÊrf (IvÊrf), Ûi sarcina “Q” Ûi testatŸ Án conformitate cu secvenÍa de test operaÍional. Este utilizat pentru clasificarea descŸrcŸtorilor pentru clasŸ 1. n Un: tensiunea nominalŸ a reÍelei; este tensiunea de referinÍŸ care defineÛte reÍeaua, exemplu 230/400 V pentru o reÍea trifazicŸ. Este utilizatŸ de asemenea tensiunea fazŸ-nul, notatŸ U0; valoarea U0 este necesarŸ la alegerea Uc. n Uc: tensiunea de Íinere permanentŸ, este valoarea efectivŸ maximŸ care poate fi aplicatŸ permanent descŸrcŸtorului; este egalŸ cu tensiunea nominalŸ. n Up: tensiunea de protecÍie, este un parametru care caracterizeazŸ funcÍionarea descŸrcŸtorului prin limitarea tensiunii la bornele sale la o valoare aleasŸ; aceastŸ valoare va fi mai mare decÊt valoarea maximŸ obÍinutŸ la mŸsurarea tensiunii limitate. Valorile comune pentru o reÍea de 230/400 V sunt: 1 kV – 1,2 kV – 1,5 kV – 1,8 kV – 2 kV – 2,5 kV.

J11

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT

3 Standarde

n Ures: tensiunea rezidualŸ, valoarea de vÊrf a tensiunii care apare la bornele descŸrcŸtorului Án timpul procesului de trecere a curentului. DescŸrcŸtorul este caracterizat prin Uc, Up, In Ûi Imax (vezi Fig. J16). n Pentru a testa descŸrcŸtorii fiecare ÍarŸ a definit unde de curent Ûi tensiune specifice: o impuls de tensiune, exemplu pentru RomÊnia: 1,2/50 µs (vezi Fig. J17). o impuls de curent, exemplu pentru RomÊnia: 8/20 µs (vezi Fig. J18).

Fig. J16: Caracteristica tensiune/curent.

Fig. J17: Impuls de 1,2/50 µs.

J12

Fig. J18: Impuls de 8/20 µs.

o alte impulsuri posibile, exemplu 4/10 µs, 10/1000 µs, 10/350 µs ... ComparaÍia Ûi testele asupra descŸrcŸtorilor trebuie sŸ se facŸ cu aceeaÛi formŸ de undŸ astfel ÁncÊt rezultatele sŸ fie relevante.

3 Standarde

3.4 Standarde de instalare ale descŸrcŸtoarelor n InternaÍional: CEI 61643-12, principii de selecÍie Ûi montaj n InternaÍional: CEI 60364, instalaÍii electrice Án clŸdiri o CEI 60364-4-443: protecÍie pentru garantarea securitŸÍii Atunci cÊnd instalaÍia este alimentatŸ sau conÍine o linie electricŸ aerianŸ, trebuie prevŸzut un dispozitiv de protecÍie Ámpotriva supratensiunilor atmosferice dacŸ indicele keraunic al amplasamentului este suficient de ridicat (Nk > 25 de zile pe an cu furtuni) o CEI 60364-4-443-4: alegerea echipamentului pentru instalaÍii AceastŸ secÍiune ajutŸ la alegerea nivelului de protecÍie Up pentru descŸrcŸtori Án funcÍie de receptoarele ce urmeazŸ a fi protejate. Tensiunea nominalŸ a dispozitivelor de protecÍie rezidualŸ nu trebuie sŸ fie mai mare decÊt valoarea corespunzŸtoare categoriei a 2-a (vezi Tab. J19).

Tensiunea nominalŸ a instalaÍiei(1) V ReÍea ReÍea trifazatŸ(2) monofazatŸ cu punct median

230/440(2) 277/480(2) 400/690 1.000

120-240 -

Tensiunea nominalŸ de impuls recomandatŸ pentru kV Echipament Án Echipament Echipament Echipament apropierea de distribuÍie de utilizare protejat sursei (tensiune (tensiune individual (tensiune de Íinere de Íinere (tensiune de Íinere categoria 3) categoria 2) de Íinere categoria 4) categoria 1) 4 2,5 1,5 0,8 6 4 2,5 1,5

-

8 6 4 Valori sugerate de inginerii de sistem

2,5

Tab. J19: Alegerea echipamentului pentru instalaÍii conform CEI 60364.

o CEI 60364-5-534: alegerea Ûi montarea echipamentului electric AceastŸ secÍiune descrie condiÍiile de instalare ale descŸrcŸtorilor: - Án funcÍie de sistemul de tratare al neutrului: tensiunea de Íinere permanentŸ Uc pentru un descŸrcŸtor trebuie sŸ nu fie mai micŸ decÊt tensiunea de funcÍionare maximŸ la bornele sale. În sistemele TT, dacŸ descŸrcŸtorul este pe partea sarcinii a unui RCD (dispozitiv de curent diferenÍial rezidual), Uc trebuie sŸ fie egal cu 1,5 U0. În sistemele TN Ûi TT, dacŸ descŸrcŸtorul este pe partea alimentŸrii a unui RCD (dispozitiv de curent diferenÍial rezidual), Uc trebuie sŸ fie cel puÍin egal cu 1,1 U0. În sistemele IT, Uc trebuie sŸ fie cel puÍin egalŸ tensiunea fazŸ-fazŸ U. U0 este tensiunea reÍelei (Ántre fazŸ Ûi neutru) Án reÍelele IT, deci valori mai mari ale Uc pot fi necesare. - Án amontele instalaÍiei: dacŸ descŸrcŸtorul este instalat Án apropierea sursei instalaÍiei electrice alimentate din reÍeaua electricŸ de distribuÍie publicŸ, curentul nominal de descŸrcare trebuie sŸ fie mai mic de 5 kA. DacŸ descŸrcŸtorul este instalat Án aval de un dispozitiv de protecÍie rezidualŸ de tip S, descŸrcŸtorul trebuie sŸ fie imun la un impuls de curent mai mic de 3 kA (8/20 µs). - Án prezenÍa conductoarelor de paratrŸsnet: dacŸ este instalat un descŸrcŸtor, trebuiesc aplicate specificaÍii adiÍionale pentru descŸrcŸtori (vezi CEI 61024-1 Ûi CEI 61312-1).

(1) Conform standardului CEI 60038. (2) În SUA Ûi Canada, pentru tensiuni mai mari decÊt 300 V faÍŸ de pŸmÊnt, se utilizeazŸ tensiunea din rÊndul de jos.

J13

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT

4 Alegerea unui dispozitiv de protecÍie

4.1 Evaluarea riscului supratensiunilor pentru instalaÍia de protejat Pentru a determina tipul de protecÍie la supratensiune necesar unei anumite instalaÍii propunem urmŸtoarea metodŸ de evaluare a riscului. Ea ia Án considerare criterii specifice amplasamentului pe de o parte Ûi caracteristici ale receptorilor din instalaÍia ce urmeazŸ a fi protejatŸ pe de altŸ parte. Principiu general UrmŸtoarele elemente trebuiesc luate Án considerare atunci cÊnd evaluŸm riscul: n riscul ca zona sŸ fie lovitŸ de un trŸsnet; n tipul de reÍea de distribuÍie electricŸ sau tipul de reÍea telefonicŸ; n topografia zonei; n prezenÍa unui conductor de paratrŸsnet; n echipamentul ce urmeazŸ a fi protejat; n supratensiunile de comutaÍie. UtilizÊnd aceste elemente se pot genera douŸ diagnostice: ale receptoarelor ce urmeazŸ a fi protejate Ûi a zonei ce urmeazŸ a fi protejate.

Diagnosticul receptoarelor ce urmeazŸ a fi protejate Sunt date Án formula urmŸtoare: R = S + C + I (vezi Tab. J20). Unde: R: riscul receptoarelor S: sensibilitatea echipamentului C: costul echipamentului I: consecinÍele indisponibilitŸÍii echipamentului

n Sensibilitatea echipamentului

Este definitŸ Án funcÍie de Íinerea la impuls de tensiune a echipamentului ce urmeazŸ a fi protejat (Ui):

J14

S=1 Echipament cu Íinere la impuls importantŸ (4 kV) Dulapuri de distribuÍie, prize industriale, motoare, transformatoare

S=2 Echipament cu Íinere la impuls normalŸ (2,5 kV) Toate electrocasnicele, frigidere, cuptoare, maÛini de spŸlat vase, unelte portabile

S=3 Echipament cu Íinere la impuls micŸ (1,5 kV) Echipamente cu circuite electronice, televizoare, sisteme audio, computere Ûi telecomunicaÍii

C=2 Cost mediu 2 la 20 kUS$

C=3 Cost ridicat > 20 kUS$

n Costul echipamentului C=1 Cost redus < 2 kUS$

n Indisponibilitatea echipamentului Ûi consecinÍele Se poate accepta:

I=1 Întreruperea totalŸ a funcÍionŸrii (consecinÍe financiare reduse)

I=2 Întreruperea parÍialŸ a funcÍionŸrii (consecinÍe financiare acceptabile)

Tab. J20: Calculul riscului receptoarelor R = S + C + I.

I=3 FŸrŸ Ántreruperea funcÍionŸrii (consecinÍe financiare inacceptabile)

4 Alegerea unui dispozitiv de protecÍie

Diagnosticul amplasamentului ce urmeazŸ a fi protejat Este dat de urmŸtoarea formulŸ: E = Ng(1 + LV + MV + d) (vezi Fig. J21) Unde: Ng: densitatea loviturilor de trŸsnet (numŸrul loviturilor/km2/an) Aceasta poate fi obÍinutŸ consultÊnd o hartŸ furnizatŸ de serviciul meteorologic. DacŸ dispuneÍi de indicele keraunic Nk (numŸrul de zile pe an Án care este auzit tunetul) trebuie sŸ ÛtiÍi cŸ Ng = Nk/20 LV: lungimea Án km a reÍelelor electrice aeriene de JT ce alimenteazŸ instalaÍia MV: parametru depinzÊnd de reÍeaua de medie tensiune ce alimenteazŸ postul de transformare MT/JT d: coeficient care ia Án considerare locaÍia liniilor aeriene Ûi instalaÍiile.

LV: lungimea Án km a reÍelelor electrice aeriene (conductor sau torsadat) ce alimenteazŸ instalaÍia LV = 0 LV = 0,2 LV = 0,4 LV = 0,6 LV = 0,8 LV = 1 Subteran L = 100 la 199 m L = 200 la 299 m L = 300 la 399 m L = 400 la 499 m L > 500 m sau torsadat Lungimea liniei aeriene de JT MV: parametru depinzÊnd de reÍeaua de medie tensiune ce alimenteazŸ postul de transformare MT/JT MV = 0 Post de transformare MT/JT cu alimentare subteranŸ

MV = 1 Post de transformare MT/JT cu alimentare Án principal aerianŸ

d: coeficient care ia Án considerare locaÍia liniilor aeriene Ûi instalaÍiile d ClŸdiri, linii MT, JT telefonice

d=0 Înconjurate de structuri

d = 0,5 CÊteva structuri Án jur

d = 0,75 d=1 Teren deschis Pe un vÊrf, lÊngŸ apŸ, sau plat Án zonŸ montanŸ, lÊngŸ un conductor de paratrŸsnet

Fig. J21: Structura reÍelei de alimentare de JT, E = Ng (1 + LV + MV + d).

Supratensiunile de comutaÍie DescŸrcŸtorii instalaÍi pentru protejarea instalaÍiilor Ámpotriva supratensiunilor atmosferice pot proteja Ûi Ámpotriva supratensiunilor de comutaÍie. Conductorul de paratrŸsnet Riscul apariÍiei supratensiunilor Ántr-o zonŸ este mai mare dacŸ existŸ un conductor mai Ánalt de 50 de metri sau o clŸdire Án zonŸ. NotŸ: O structurŸ care este mai ÁnaltŸ de 20 de metri precum coÛurile de fabricŸ, copaci, stÊlpi au acelaÛi efect ca un conductor de paratrŸsnet. Standardul EN 61024-1 solicitŸ instalarea unui descŸrcŸtor Án tabloul electric principal, dacŸ zona care urmeazŸ a fi protejatŸ include o instalaÍie de paratrŸsnet.

J15

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT

4 Alegerea unui dispozitiv de protecÍie

4.2 Alegerea capacitŸÍii de scurgere a unui descŸrcŸtor (pentru o reÍea de JT) DupŸ obÍinerea riscurilor pentru receptoare (R) Ûi pentru amplasament (E), poate fi determinatŸ capacitatea de scurgere Imax (formŸ de undŸ 8/20) pentru un descŸrcŸtor de JT: n ProtecÍia pe sosire (vezi Tab. J22) n ProtecÍia secundarŸ În cele douŸ cazuri care urmeazŸ o protecÍie secundarŸ prin descŸrcŸtori este necesarŸ: o dacŸ nivelul de protecÍie (Up) este prea mare faÍŸ de tensiunea de Íinere la impuls UÛoc, o dacŸ un echipament sensibil este la o distanÍŸ mai mare de 30 de metri faÍŸ de descŸrcŸtorul instalat pe sosire. În acest caz un descŸrcŸtor de 8 kA trebuie instalat Ántr-un tablou secundar Ûi Án apropiere de sarcinile sensibile.

R = 8 sau 9 R = 6 sau 7 R≤5

I =1 30 - 40 kA 15 kA(1) 15 kA(1)

I =2 65 kA 30 - 40 kA 15 kA(1)

I=3 65 kA 65 kA 30 - 40 kA

Tab. J22: Alegerea capacitŸÍii de scurgere a unui descŸrcŸtor.

4.3 Alegerea descŸrcŸtorului Án funcÍie de sistemul de tratare a neutrului (vezi Tab. J23) Tratarea neutrului Valoarea Uc Án modul obiÛnuit (fazŸ-pŸmÊnt, neutru-pŸmÊnt) Valoarea Uc Án modul diferenÍial (fazŸ-neutru)

TT u 1,5 Uo

TN-S u 1,1 Uo

u 1,1 Uo 15 kA(1)

u 1,1 Uo 30-40 kA

TN-C u 1,1 Uo

IT u 1,732 Uo u 1,1 Uo

U0: tensiunea reÍelei Ántre fazŸ Ûi neutru (230/240 V). Uc: tensiunea de Íinere Án regim permanent.

J16

Tab. J23: Valorile Uc conform standardului internaÍional CEI 60364-5-534.

Alegerea descŸrcŸtorilor Án funcÍie de sistemul de tratare a neutrului. Oferta Merlin Gerin: PRD-PF-PE Tratarea neutrului

Uc (reÍea) Tensiunea completŸ DescŸrcŸtori debroÛabili CM Uc = 275 V CM Uc = 440 V CM/DM Uc = 440/275 V DescŸrcŸtori Án montaj fix PF30 - 65 kA CM Uc = 440 V PF8 - 15 kA CM/DM Uc = 440/275 V PE CM Uc = 440 V

TT

TN-S

TN-C

IT neutru distribuit 345/360 V 345/264 V 253/264 V 380/415 V

1P 3P

3P

1P + N 3P + N

1P + N 3P + N

1P + N 3P + N

1P + N 3P + N 1P + N 3P + N

1P + N 3P + N 1P + N 3P + N

1P + N 3P + N 1P + N 3P + N 1P 3 x 1P

CompletaÍi alegerea cu urmŸtoarele elemente: n dacŸ este necesar, transmiterea la distanÍŸ a stŸrii de uzurŸ a descŸrcŸtorului; n un Ántreruptor automat pentru protejarea Ûi deconectarea descŸrcŸtorului.

(1) Riscul este scŸzut, oricum dacŸ se doreÛte instalarea unui descŸrcŸtor este recomandat modelul cu Imax = 15 kA.

IT neutru nedistribuit 380/415 V

3 x 1P

4 Alegerea unui dispozitiv de protecÍie

4.4 Alegerea unui Ántreruptor automat pentru protejarea descŸrcŸtorului (vezi Tab. J24) DupŸ alegerea descŸrcŸtoarilor necesari pentru protecÍia instalaÍiei, Ántreruptorul automat pentru protejarea descŸrcŸtoarilor poate fi ales utilizÊnd tabelul de mai jos: n capacitatea de rupere trebuie sŸ fie compatibilŸ cu curentul de scurtcircuit din instalaÍie; n fiecare conductor activ trebuie protejat, exemplu un descŸrcŸtor 1P+N trebuie asociat cu un Ántreruptor automat bipolar (doi poli protejaÍi).

Curentul de scurgere max. pentru descŸrcŸtor 8-15-30-40 kA 65 kA

Întreruptor automat Calibru 20 A 50 A

CurbŸ C C

Tab. J24: Alegerea unui Ántreruptor automat pentru protejarea descŸrcŸtorului.

J17

J - ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor la JT

J18

Capitolul K EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ Cuprins

1 2

Introducere

K2

EficienÍa energeticŸ Ûi electricitatea

K3

2.1 Lumea este acum pregatitŸ pentru programe Ûi acÍiuni legate de eficienÍa energeticŸ

K3

2.2 O nouŸ provocare: date electrice

K4

3

Un proces, cÊÍiva participanÍi

K5

3.1 EficienÍa energeticŸ necesitŸ o abordare antreprenorialŸ

K5

3.2 Studii de competitivitate economicŸ

K6

3.3 Variatele profiluri Ûi misiuni ale participanÍilor din cadrul companiei

K8

De la mŸsurŸtori electrice la informaÍii electrice

K10

4.1 AchiziÍia valorilor fizice

K10

4.2 Date electrice pentru obiective reale

K11

4.3 MŸsurŸtorile Áncep cu produse autonome cu funcÍii de mŸsurŸ suplimentare

K13

Sistem de informare Ûi comunicare

K16

5.1 ReÍeaua de comunicaÍie la nivelul produsului, echipamentului Ûi amplasamentului

K16

5.2 De la sistemul de control Ûi monitorizare reÍea pÊnŸ la echipamentul de putere inteligent

K19

5.3 Suportul web (e-suport) devine accesibil

K21

4 5

K1

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

Anumite informaÍii din acest capitol sunt preluate din ghidul publicat de Carbon Trust (www.carbontrust.co.uk) GPG119 Ûi GPG231.

K2

1 Introducere

Sistemele de control Ûi monitorizare a energiei pot aduce un mare beneficiu pentru proprietarul reÍelei electrice ca Ûi componenta strategicŸ Án abordarea globalŸ “EficienÍa EnergeticŸ”. Costul total al deÍinerii (TCO, Total Cost of Ownership) unei reÍele electrice include nu numai investiÍia iniÍialŸ Án echipament ci Ûi performanÍele economice Án operare. Responsabilul cu securitatea muncii, responsabilul cu consumul de energie, Ûeful electrician sau managerul administrativ al locaÍiei sunt cu toÍii din ce Án ce mai interesaÍi. Profilul variazŸ, dar o parte din munca tuturor acestor oameni include managementul atent al consumului de electricitate, condiÍiile de achiziÍie a electricitŸÍii Ûi reÍeaua care o distribuie. Mai puÍine Ántreruperi costisitoare pentru afacerile companiei, mai puÍin consum nejustificat, operaÍii de mentenanÍŸ reduse la necesarul corect, acestea sunt obiective ce implicŸ decizii pentru care este util un sistem de “EficienÍa EnergeticŸ” capabil sŸ furnizeze date oricŸrei persoane ce are nevoie de ele, indiferent de profil. AstŸzi apropiindu-ne de abordarea “EficienÍa EnergeticŸ” nu ÁnseamnŸ sŸ creŸm un sistem complex Ûi costisitor. CÊteva caracteristici simple sunt cu adevŸrat abordabile cu o eficienÍŸ foarte bunŸ deoarece ele sunt incluse ca funcÍiuni direct Án echipamentul de putere. OdatŸ ce o instalaÍie electricŸ este echipatŸ cu funcÍii de mŸsurŸ, ea poate utiliza mediul de comunicaÍie Intranet al utilizatorului. OperaÍiile adiÍionale nu necesitŸ aptitudini specifice sau training, ci doar un software “License Free” cum ar fi un browser Internet. Evolutivitatea sau e-serviciile prin Internet sunt de asemenea o realitate de astŸzi, bazate pe noile tehnologii derivate din lumea comunicaÍiilor Ûi biroticii. Decizia de a profita de aceste noi posibilitŸÍi poate fi Án viitor din ce Án ce mai mult un factor de diferenÍiere.

2 EficienÍa energeticŸ Ûi electricitatea

2.1 Lumea este acum pregatitŸ pentru programe Ûi acÍiuni legate de eficienÍa energeticŸ Prima mare miÛcare a fost iniÍiatŸ de protocolul de la Kyoto din 1997, reÁnoit Án 2006. AceastŸ extrem de cunoscutŸ inÍelegere cere ÍŸrilor semnatare o reducere colectivŸ a emisiilor de gaze ce provoacŸ efectul de serŸ cu o medie anualŸ de aproximativ 5 procente sub nivelul din 1990 pe perioada 2008-2012. Protocolul este bazat pe trei mecanisme primare de piaÍŸ. n Mecanismul de dezvoltare curatŸ (Clean Development Mechanism, CDM), Ántelegere pentru ca reducerile sŸ fie “sponsorizate” Ûi Án ÍŸrile fŸrŸ obiective Án reducerea emisiilor. n Implementare reunitŸ (Joint Implementation), program care permite ÍŸrilor industrializate sŸ-Ûi ÁndeplineasŸ obiectivele privind reducerea emisiilor de gaze cu efect de serŸ prin participarea la proiecte care reduc emisiile Án alte ÍŸri. n TranzacÍionarea emisiilor, mecanism prin care o parte cu angajamente privind emisiile poate tranzactiona unitŸÍi de emisie ce Ái sunt permise cu altŸ parte pentru cŸ emite mai puÍin decÊt are dreptul. Aceasta este aÛa numita piaÍŸ de carbon (carbon market). În toate zonele geografice, la nivel de ÍarŸ, regiune, federaÍie s-au lansat programe, acÍiuni, reglementŸri : n reglementŸri Ûi standarde ÁntŸrite Án Europa (vezi Fig. K1); n proiecte Ûi iniÍiative Án Asia; n programe dedicate Án Statele Unite.

Fig. K1: Directiva consiliului parlamentului European 2006/32/CE datatŸ 5 Aprilie 2006 relativ la EficienÍa EnergeticŸ pentru utilizatori finali Ûi servicii legate de energie. ISO 14001 defineÛte principiile Ûi procesele necesare pentru reducerea permanentŸ a consumurilor de energie Ûi a emisiilor poluante Án orice organizaÍie.

MotivaÍiile pentru dezvoltarea unor programe de eficienÍŸ energeticŸ - Án special pentru forma electricŸ a energiei - sunt din ce Án ce mai puternice. Planul de eficienÍŸ energeticŸ este acum o prioritate pentru un numŸr din ce Án ce mai mare de companii: n ClŸdirile sunt cel mai mare consumator de energie Ûi o ÍintŸ prioritarŸ; n Deoarece costul energiei s-a dublat Án ultimii trei ani, economiile de electricitate au devenit o sursŸ de productivitate semnificativŸ pentru industrie; n Economia energiei este acum parte a angajamentului social al corporaÍiilor, pentru cele mai multe companii; n Cum reÍelele de productie Ûi distribuÍie se aflŸ sub presiunea crescutŸ a creÛterii cererii Ûi diminuŸrii resurselor, disponibilitatea energiei este o problemŸ pentru industriile grav afectate de consecinÍele Ántreruperilor; n Sectorul rezidenÍial este un sector cheie din ce Án ce mai afectat.

K3

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

2 EficienÍa energeticŸ Ûi electricitatea

2.2 O nouŸ provocare: date electrice Toate caracteristicile dezvoltŸrilor curente conduc la apariÍia “Noii lumi electrice” Án care consideraÍiile cheie vor fi: n controlul riscurilor legate de Ántreruperile Án alimentarea cu energie; n restricÍiile energetice sau eficienÍa Ûi controlul costurilor; preÍul MWh a crescut Ántre 2003 Ûi 2006 de la 30 la 60 € pentru piaÍa europeanŸ; n sursele de energie regenerabile; n mediul ÁnconjurŸtor Ûi dezvoltarea durabilŸ. Electricitatea va fi folositŸ mai inteligent Ûi mai raÍional pentru a contribui Án egalŸ mŸsurŸ la competitivitatea companiilor, independenÍa lor energeticŸ Ûi la protecÍia mediului. Noile reguli de bazŸ obligŸ factorii de decizie din cadrul companiilor sŸ aloce noi resurse Ûi sŸ investeascŸ Án produse Ûi servicii pentru a aborda astfel consumul de energie. În particular ÁnfiinÍarea unui sistem de informaÍii global Án cadrul companiei va permite datelor electrice sŸ fie transmise Ûi utilizate Ûi controlate Án timp real pentru (vezi Fig. K2): n predicÍia indisponibilitŸÍii reÍelelor electrice; n Ánregistrarea calitŸÍii energiei electrice; n optimizarea consumului pe clŸdire, sector, unitate, atelier, locaÍie, evitarea consumului excesiv sau variaÍiilor anormale. Vom avea deci toate datele necesare pentru a face economii reflectate direct Án factura de energie. Utilizatorii finali vor profita deci de avantajul monitorizŸrii reÍelei electrice pentru a evita pierderile Ûi pentru a alimenta cu energie de calitate acolo unde este cu adevŸrat necesar; n organizarea mentenanÍei echipamentelor electrice; n o achiziÍie mai bunŸ a energiei electrice Ûi Án anumite cazuri o mai bunŸ revÊnzare.

K4

Fig. K2: SoluÍiile Schneider Electric pentru controlul instalaÍiilor electrice.

3 Un proces, cÊÍiva participanÍi

3.1 EficienÍa energeticŸ necesitŸ o abordare antreprenorialŸ

n ObÍinerea angajamentului Angajament

n Identificarea nevoilor acÍionarilor ÎnÍelegere

n Stabilirea politicii n Stabilirea obiectivelor n PregŸtirea planurilor de acÍiune n Stabilirea rolurilor Ûi responsabilitŸÍilor n Prioritizarea investiÍiilor n PregŸtire, formare n Evaluarea integrŸrii Án afacere Ûi dificultŸÍilor de implementare n Procesul de audit n Distribuirea rezultatelor auditului

Planificare Ûi organizare

Implementare

Monitorizare Ûi control

Un sistem de informaÍii trebuie integrat Án abordarea globalŸ a companiei. UrmŸtoarea abordare pas cu pas pentru organizarea managementului energiei (aÛa cum este arŸtatŸ Án Fig. K3) este o metodŸ structuratŸ pentru conducerea proiectelor Ûi atingerea rezultatelor. Poate fi aplicatŸ atÊt Án cazurile simple cÊt Ûi Án cele complicate Ûi a dovedit Án timp cŸ este Án acelaÛi timp robustŸ Ûi practicŸ. Referitor la filozofia 6 Sigma - DefineÛte, MŸsoarŸ, AnalizeazŸ, ÎmbunŸtŸÍeÛte, ControleazŸ - nu poÍi ÁmbunŸtŸÍi ceea ce nu mŸsori. ObÍinerea angajamentului Pentru a demara acÍiuni Án domeniul eficienÍei energetice este esenÍial sprijinul majoritŸÍii persoanelor de decizie ale colectivului de conducere ca individualitŸÍi Ûi ca parte structuralŸ a organizaÍiei. Întelegerea Áncepe cu: n studiul nivelurilor curente ale consumului de energie Ûi costurilor aferente; n examinarea modurilor Án care energia este utilizatŸ; n stabilirea standardelor pentru consumul eficient de energie Án organizaÍie; n analizarea posibilitŸÍii reducerii costurilor prin reducerea consumului aÛa ÁncÊt sŸ poatŸ fi fixate obiective rezonabile; n identificarea efectelor consumului de energie asupra mediului Ánconjurator. Planificare Ûi organizare Primul pas ar trebui sŸ fie elaborarea unei politici energetice adecvate organizaÍiei. Prin dezvoltarea Ûi difuzarea acestei politici conducerea organizaÍiei aratŸ angajamentul faÍŸ de obiectivul excelenÍei Án managementul energiei. Aceasta trebuie fŸcutŸ Án spiritul culturii organizaÍiei pentru a obÍine cel mai bun efect. Implementare ToÍi angajaÍii ar trebui sŸ fie implicaÍi Án implementarea politicii energetice. Oricum pentru a uÛura o abordare structuratŸ Ánceputul se face prin a repartiza responsabilitŸÍi speciale unor persoane sau grupuri.

Fig. K3: O abordare pas cu pas pentru organizarea managementului energiei.

Control Ûi monitorizare Fiecare proiect trebuie sŸ aibŸ un sponsor - o persoanŸ sau un grup cu responsabilitate asupra ansamblului eforturilor de monitorizare Ûi organizarea lor pentru obÍinerea rezultatelor aÛteptate. ÎncŸ o data Sistemul de InformaÍii legat de utilizarea energiei electrice Ûi impactul sŸu asupra activitŸÍii de bazŸ a companiei va susÍine acÍiunile sponsorului. Conducerea organizaÍiei trebuie sŸ sublinieze importanÍa proiectelor prin solicitarea unor rapoarte regulate asupra progreselor obÍinute Ûi prin publicarea Ûi sprijinirea succeselor, ceea ce poate susÍine motivaÍiile Ûi angajamentul individual. Matricea managementului energiei:

Nivel

K5 Politica energeticŸ

Organizare

Motivare

Sistem de informaÍii

Marketing

InvestiÍii

Suport marketing pentru valorile eficienÍei energetice Ûi performanÍa managementului energetic Án organizaÍie Ûi Án afarŸ

Discriminare pozitivŸ Án favoarea soluÍiilor “verzi” cu evaluarea detaliatŸ a investiÍiilor cu ocazia construcÍiilor noi sau renovŸrilor

Politica energeticŸ, planuri de acÍiune Ûi revizii regulate cu 4 angajamentul conducerii intreprinderii ca parte a strategiei de mediu

Managementul energiei deplin integrat Án structura de conducere. ResponsabilitŸÍi clar delegate Án ceea ce priveÛte consumurile energetice

Canale de comunicare regulate, formale sau informale, folosite de managerul energetic Ûi de echipa lui la toate nivelurile

Sistem cuprinzŸtor de monitorizare consum, identificarea defectelor, relevarea economiilor Ûi alocare buget

Politica propusŸ de managerul energetic sau Ûeful departamentului 2 electric neadoptatŸ

Post de manager energetic, raportÊnd unui comitet ad-hoc dar cu liniile directoare Ûi autoritatea neclarŸ

Contacte cu principalii utilizatori prin comitete ad-hoc prezidate de responsabilul departamentului

Monitorizare Ûi CÊteva formŸri ad-hoc rapoarte bazate pe Án domeniul eficienÍei datele achiziÍionate energetice Responsabilii energetici sunt implicaÍi Án stabilirea bugetului

Numai investiÍii utilizÊnd criteriul amortizŸrii rapide

FŸrŸ sistem de informaÍii FŸrŸ promovarea eficienÍei energetice FŸrŸ contabilizarea consumurilor energetice

FŸrŸ investiÍii Án creÛterea eficienÍei energetice Án imobil

FŸrŸ politicŸ explicitŸ 0

FŸrŸ management FŸrŸ contacte cu energetic sau fŸrŸ utilizatorii delegare formalŸ a responsabilitŸÍilor pentru consumurile energetice

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

3 Un proces, cÊÍiva participanÍi

3.2 Studii de competitivitate economicŸ Scenariu financiar preliminar

Un sistem de informaÍii asupra eficientei energetice legat de utilizarea electricitŸÍii trebuie privit Ûi din punct de vedere economic pentru a asigura Ándeplinirea obiectivului de creÛtere a competitivitŸÍii economice. Studiul economic depinde Án principal de alocarea unei valori financiare consumului de electricitate, pierderilor operaÍionale legate de indisponibilitatea energiei Ûi costurilor de mentenanÍŸ, Án scopul exploatŸrii optime a instalaÍiei electrice. Stadiu preliminar: evaluarea situaÍiei curente Ûi efectuarea unui studiu financiar (Figura K4) Nevoia unei instalaÍii de mŸsurŸ este justificatŸ prin cÊÛtigurile pe care le poate genera. O soluÍie care acoperŸ Ántreaga instalaÍie reprezintŸ o ÁmbunŸtŸÍire majorŸ a competitivitŸÍii companiei dar implicŸ o echipŸ dedicatŸ pentru exploatarea noilor capacitŸÍi. Exemplu: Figura de mai jos este un exemplu pentru calculul amortizŸrii investiÍiei - disponibilŸ Án format Excel pe www.trensparentready.com.

Company data

K6

00000 Automatic calculation

Background: your organisation’s characteristics Annual revenues Net profit (%) Annual work hours (hours/day x days/week x weeks/year) Average hourly wage (loaded rate) Annual electrical energy costs Interest rate Corporate tax rate Annual energy cost savings potential Reduction in energy usage (% estimated) Reduction in energy usage Reduction in demand charges Power factor penalties avoided Energy billing errors avoided Energy costs allocated to tenants Annual energy cost savings Downtime cost avoidance potential Number of downtime events per year Hours of downtime per event Hours to recovery per downtime event Employees idled per downtime event Manufacturing employees required for line start-up IS employees required for computer system recovery Reduction in equipment replacements (e.g., transformers) Reduction in scrapped products or parts Corporate profit increase Increase in productive work hours Reduction in computer system recovery hours Reduction in manufacturing line start-up costs Annual downtime cost avoidance Operations & maintenance savings potential Employees assigned to manually read meters Employees assigned to maintenance Employees assigned to energy data analysis Activity-based costing savings (e.g., equipment or process removal) Equipment maintenance savings Automatic meter reading Fewer maintenance inspections Fewer hours for data analysis Operations & maintenance savings Total annual gross savings potential Transparent Ready system investment Number of buildings where energy is to be managed Metering devices, main/critical feeders, per building Metering devices, non-critical feeders, per building Metering devices, simple energy usage, per building Device costs Software costs Computer equipment costs Installation Configuration Training Support contract Total system investment ROI summary Invested capital Gross annual savings Yearly depreciation Corporate tax Net annual savings (after taxes and depreciation) Payback period (before tax & dep) (in months) Payback period (after tax & dep) (in months) Net present value Discounted return on investment (NPV / Invested Capital)

Fig. K4: Exemplu pentru calculul amortizŸrii investiÍiei.

Contributing factors

Savings per Item

Savings / Investment per category

Total savings or investment

100.000.000 10 % 1.950 hrs 75 1.000.000 15 % 30 % 10 % 100.000 20.000 20.000 5.000 0 145.000 2 1,5 ore 2 ore 250 10 2

3 2 2

2 10 15 15

25.000 50.000 15.385 56.250 600 3.000

50.000 10.000 7.875 2.250 10.500

150.235

80.625

125.000 15.000 8.000 160.000 8.000 3.500 14.338

375.860

333.838 -333.838 375.860 -66.768 -112.758 196.334 11 20 324.304 97 %

3 Un proces, cÊÍiva participanÍi

InvestiÍi Án trei paÛi: 1 - FormulaÍi prioritŸÍile; 2 - DefiniÍi mŸrimile electrice cheie; 3 - SelectaÍi componentele.

Pasul 1 : formularea prioritŸÍilor Fiecare obiectiv industrial sau terÍiar are propriile sale cerinÍe Ûi o arhitecturŸ de distribuÍie electricŸ specificŸ. În funcÍie de cerinÍele obiectivului se determinŸ aplicaÍia de eficienÍŸ energeticŸ adecvatŸ (Tab. K5):

Obiective

AplicaÍii

Optimizarea consumului

Alocarea costurilor Analiza utilizŸrii energiei Pompe Ûi ventilatoare pentru industrie Ûi ÁnfrastructurŸ Pompe Ûi ventilatoare pentru clŸdiri Control iluminat

Optimizarea achiziÍiei de energie

Reducerea vÊrfului de putere Optimizarea alimentŸrii cu energie Subfacturarea

ÎmbunŸtŸÍirea eficienÍei echipelor ÁnsŸrcinate cu exploatarea instalaÍiilor electrice

Jurnal de evenimente Ûi alarme de distribuÍie electricŸ

ÎmbunŸtŸÍirea disponibilitŸÍii Ûi calitŸÍii energiei

Teleconducerea reÍelei de distribuÍie electricŸ Automatizarea reÍelei de distribuÍie electricŸ

Optimizarea activelor

Analiza statisticŸ a utilizŸrii echipamentului - Compensarea energiei reactive

Tab. K5: Obiective Ûi aplicaÍii.

Pasul 2 : definirea mŸrimilor electrice cheie n OdatŸ ce am formulat prioritŸÍile, putem defini mŸrimile electrice cheie ce trebuiesc incluse Án sistemul de mŸsurŸ. n Parametrii luaÍi Án considerare trebuie sŸ permitŸ detectarea unei perturbaÍii sau a unui fenomen similar imediat dupŸ apariÍie, Án alte cuvinte Ánainte sŸ aibŸ un efect Án detrimentul instalaÍiilor electrice Ûi consumatorilor curenÍi. n Metoda include instalarea de dispozitive adecvate pe fiecare plecare implicatŸ Ûi Ántr-un centru de coordonare Án aÛa fel ÁncÊt sŸ existe o vedere de ansamblu asupra instalaÍiei. Oricum trebuiesc identificaÍi consumatorii vitali pentru afacerile companiei Ûi de asemenea procesele costisitoare pentru a fi luate Án considerare ca informaÍii Án cadrul soluÍiei. Exemplu: DacŸ aplicaÍia este mare consumatoare de electricitate Ûi nu prea sensibilŸ la calitate, sistemul de mŸsurŸ implicŸ produsele de mŸsurŸ adecvate. În acelaÛi sens o aplicaÍie sensibilŸ din punct de vedere al calitŸÍii energiei solicitŸ produse de mŸsurŸ diferite. Pasul 3 : selecÍia componentelor Pentru instalaÍii existente: cÊteva din echipamentele dumneavoastrŸ includ deja funcÍii de mŸsurŸ. Exemplu: Releele de protecÍie includ adesea funcÍii de mŸsurŸ. Trebuie doar sŸ stabiliÍi comunicaÍia printr-o reÍea serialŸ Modbus cŸtre site-ul intranet.

K7

3 Un proces, cÊÍiva participanÍi

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

3.3 Variatele profiluri Ûi misiuni ale participanÍilor din cadrul companiei Punerea la punct a unui sistem de colectare a informaÍiilor va permite accesul la date importante ale echipamentelor electrice Ûi trebuie sŸ implice Án egalŸ mŸsurŸ personalul IT Ûi cel cu profil electric, care prin definiÍie se aflŸ Án departamente diferite ale companiei (Tab. K6 Ûi Fig. K7). Exemplu: Tabelul de mai jos aratŸ cÊteva poziÍii Ántr-un supermarket. Mai pot fi implicate Ûi alte poziÍii cum ar fi Departamentul Administrativ, Ìefii de ateliere sau Responsabilii tehnici.

PoziÍie

Dep.

CunoÛtinÍe

Rol

Date afiÛate

Personal de securitate

Local

FŸrŸ cunoÛtinÍe tehnice electrice specifice

SiguranÍa persoanelor Ûi a bunurilor

În camera centralŸ de Rar, Án cazul unui securitate, pe ecran, prin eveniment cabluri, GSM sau reÍeaua de date

Ìeful compartimentului de intreÍinere

Local

Responsabil de buna funcÍionare a instalaÍiilor inclusiv cele electrice, vechime 3-8 ani Án aceastŸ poziÍie, bun tehnician cu nivel ridicat de autonomie Án decizii. DeleagŸ problemele electrotehnice Án afara organizaÍiei (de exemplu calculul reglajului protecÍiilor)

ÎmpreunŸ cu echipa sa MMS/SMS, calculator, asigurŸ funcÍionarea prin intranet, e-mail corectŸ a aparaturii Án toate zonele (rŸcire, aer condiÍionat, electricitate, securitate, siguranÍa personalului, etc.). Prioritate o are disponibilitatea, din cauza superiorilor, de aceea el decide implicarea consultanÍilor externi Ûi contribuie la proiectele de investiÍii

Rar, la evenimente, consultŸri periodice ale rapoartelor, frecvente cereri de consultare a informaÍiilor

Datele sunt partajate cu echipa sa: - ecrane cu mŸsurŸtori, asistenÍŸ la interpretŸri posibile (limitŸri, etc.) - ecrane de consumuri (kWH Ûi Euro) - evenimente cu marcŸ de timp - adresele subcontractorilor - schema monofilarŸ a instalaÍiei, desene ale dulapurilor electrice, legŸturi cŸtre instrucÍiunile fabricantilor - date financiare utilizate Án proiectele de investiÍii - indicatori de performanÍŸ electricŸ de completat

Responsabilul administrativ

Local

CompetenÍe Án conducerea corporativŸ ca Ûi Án conducerea executivŸ

Responsabilul cu centrul de profit. AsigurŸ conformitatea cu procedurile pentru personal pe baza unei liste de verificŸri. Interesat de reducerea costurilor

Rapoarte economice

Lunar

Aspecte financiare incluzÊnd consumul de electricitate, legŸtura Ántre cifra de afaceri Ûi consumul de electricitate, costul mentenanÍei reÍelei electrice

Managerul de eficienÍŸ energeticŸ din cadrul unei companii multinaÍionale

Sediu Responsabil achiziÍii corporaÍie negociazŸ contracte globale de achiziÍie de energie

Responsabil de factura globalŸ de energie a companiei ca sumŸ a filialelor, face comparaÍii Ántre entitŸÍi

Rapoarte economice

Lunar

Date financiare inclusiv consumul de electricitate pentru fiecare din entitŸÍi

K8

Tab. K6: Diferitele poziÍii Ûi misiuni ale participanÍilor din cadrul companiei.

CÊnd?

Formatul datelor Ordine derivate din proceduri planificate Án funcÍie de tipul de eveniment electric Ûi de alarmele predefinite cŸtre responsabili.

3 Un proces, cÊÍiva participanÍi

- Defecte majore - Defecte minore - MentenanÍŸ - Magazin

- kWh - kWh1 - kWh2 - kWh3 - Alarme tarif - Defecte majore - Defecte minore

Data center

- Manager tehnic - Magazin

- Structura tarifului - Profilul consumului - Verificarea facturilor - Analiza datelor - Generare Ûi trimitere rapoarte - PŸstrare date

- AnalizŸ financiarŸ

- Defecte majore - Control cost - Corporate

- Securitate - Magazin

- kWh magazin - Magazin financiar -Toate (cerute) - Manager energetic - Birou ÍarŸ

- AnalizŸ financiarŸ - Defecte majore ComunicaÍie IntrŸri digitale

Modbus

Contoare pentru kWh Ûi kVAh

Magazinul n - Colectarea datelor - Comunicare (criticŸ) cu utilizatorii locali - Comunicare cu Data Center

- Responsabil magazin - Magazin

Œara i, n Magazine

- AnalizŸ financiarŸ

- AnalizŸ financiarŸ

- kWh ÍintŸ - Financiar ÍarŸ

- Control cost - Birou ÍarŸ

- Respons. ÍarŸ - Birou ÍarŸ

- AchiziÍii energetice - Birou ÍarŸ

Fig. K7: Exemplu: ConfiguraÍia unei reÍele de complexe comerciale cu rolul mai multor participanÍi.

K9

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

4 De la mŸsurŸtori electrice la informaÍii electrice

PerformanÍele de eficienÍŸ energeticŸ Án domeniul electricitŸÍii pot fi explicate numai Án termeni de mŸrimi fizice fundamentale - tensiuni, curenÍi, armonici, etc. Aceste mŸsurŸtori fizice trebuiesc reprocesate pentru a deveni date digitale Ûi apoi informaÍii. În formŸ brutŸ datele nu sunt de mare folos. Din pŸcate mulÍi responsabili energetici s-au cufundat total Án aceste date Ûi vŸd colectarea Ûi interpretarea datelor ca sarcina lor principalŸ. Pentru a genera valoare din aceste date ele trebuiesc transformate Án informaÍii, (utilizate pentru suportul celor care supervizeazŸ consumurile energetice) Ûi ÁnÍelegere (utilizatŸ pentru acÍiuni Án domeniul reducerii consumului). Ciclul operaÍional este bazat pe patru procese: colectarea datelor, analiza datelor, comunicarea datelor Ûi acÍiune (vezi Fig. K8). Aceste elemente se aplicŸ oricŸrui sistem de achiziÍie a informaÍiilor. Ciclul funcÍioneazŸ cu condiÍia ca o reÍea de comunicaÍii adecvatŸ sŸ fie funcÍionalŸ.

Fig. K8: Ciclul operaÍional.

K10

Nivelul procesŸrii datelor genereazŸ informaÍii care pot fi ÁnÍelese la nivelul personalului; abilitatea interpretŸrii datelor de cŸtre utilizator rŸmÊne o provocare Án sensul stabilirii deciziilor. Datele sunt legate direct de receptorii care consumŸ electricitate (procese industriale, iluminat, aer condiÍionat, etc.) Ûi de serviciile pe care aceÛti receptori le aduc companiei (cantitate de produse manufacturate, confortul vizitatorilor unui supermarket, temperatura Ántr-o camera frigorificŸ, etc). Sistemul de informaÍii este apoi, gata sŸ fie utilizat zilnic de cei interesaÍi pentru a atinge obiectivele de eficienÍŸ energeticŸ stabilite de conducŸtorii companiei.

4.1 AchiziÍia valorilor fizice Calitatea datelor Áncepe de la mŸsurŸtoare: la locul potrivit, la timpul potrivit Ûi Án cantitatea potrivitŸ. În principiu mŸsurŸtorile electrice se bazeazŸ pe tensiune Ûi pe curentul ce trece prin conductori. Aceste valori ne conduc la toate celelalte: putere, energie, factor de putere, etc. Mai ÁntÊi vom asigura coerenÍa Ántre clasa de precizie a transformatoarelor de curent, transformatoarelor de tensiune Ûi precizia aparatelor de mŸsurŸ. Clasa de precizie va fi mai micŸ la ÁnaltŸ tensiune; o eroare de mŸsurŸ la ÁnaltŸ tensiune ÁnseamnŸ foarte multŸ energie. Eroarea totalŸ este egalŸ cu suma pŸtraticŸ a fiecŸrei erori: 2

2

22 + eroare 22 + ... 22 of error error + error + ... + error eroare eroare = = = error + error + ... ++ error erorilor ∑ of∑error

2

Exemplu: un dispozitiv de mŸsurŸ cu o eroare de 2% conectat la un TC cu eroare de 2% ÁnseamnŸ: 2

2

2 == = (2) error + (22) + =error 2,828% of error + ... + error 2 ∑ of∑error erorilor

Aceasta poate Ánsemna o pierdere de 2.828 kWh pentru 100.000 kWh consumaÍi.

4 De la mŸsurŸtori electrice la informaÍii electrice

MŸsurarea tensiunii La JT tensiunea se mŸsoarŸ direct de cŸtre dispozitive de mŸsurŸ. Atunci cÊnd nivelul de tensiune devine incompatibil cu caracteristicile dispozitivului (de exemplu la medie tensiune) trebuie sŸ utilizŸm transformatoare de tensiune. Un TT (transformator de tensiune) este definit de: n tensiunea primarŸ Ûi tensiunea secundarŸ; n puterea aparentŸ; n clasa de precizie.

Un TC este definit prin: n Raportul de transformare. De ex.: 50/5 A; n Clasa de precizie CI. De exemplu CI = 0,5 cazul general; n Puterea de precizie Án secundar necesarŸ pentru a alimenta cu energie dispozitivele de mŸsurŸ din secundar. De exemplu 1,25 VA; n Factorul limitŸ de precizie indicat ca factor aplicat In Ánaintea saturaÍiei. De exemplu FLP (sau Fs) = 10 pentru dispozitive de mŸsurŸ cu o putere de mŸsurŸ conformŸ cu normele.

Unitate de mŸsurŸ PM700.

MŸsurarea curentului MŸsurarea curentului este executatŸ de transformatoare de curent (TC) cu miez despicat sau miez continuu, plasate Án jurul fazelor Ûi Án jurul neutrului acolo unde este cazul. În concordanÍŸ cu precizia cerutŸ pentru mŸsurŸtori TC asociate cu releele de protecÍie permit de asemenea mŸsurarea curentului Án condiÍii normale. În particular pentru a mŸsura energia considerŸm douŸ obiective: n Obiectiv contractual stabilit cu furnizorul de energie sau Án eventualitatea revÊnzŸrii energiei. În acest caz CEI 62053-21 pentru clasele 1 Ûi 2 Ûi CEI 62053-22 pentru clasele 0,5S Ûi 0,2S devin aplicabile pentru a mŸsura energia activŸ. Întregul lanÍ de mŸsurŸ - TC, TT Ûi dispozitivul de mŸsurŸ - poate atinge o clasŸ de precizie CI de 1 la joasŸ tensiune, 0,5 la medie tensiune Ûi 0,2 la ÁnaltŸ tensiune cu posibilitŸÍi de a atinge 0,1 Án viitor. n Alocarea costurilor interne Án cadrul companiei adicŸ ÁmpŸrÍirea costurilor electricitŸÍii pe fiecare produs fabricat Ántr-un anume atelier. În acest caz o clasŸ de precizie Ántre 1 Ûi 2 pentru Ántregul lanÍ (TC, TT Ûi dispozitivul de mŸsurŸ) este suficientŸ. VŸ recomandŸm sŸ coordonaÍi precizia Ántregului lanÍ de mŸsurŸ cu cerinÍele de mŸsurŸ actuale; nu existŸ o singurŸ soluÍie universalŸ ci un bun compromis tehnic Ûi economic cu cerinÍele ce trebuiesc satisfŸcute. ReÍineÍi cŸ Ûi precizia mŸsurŸtorilor are un cost care trebuie comparat cu amortizarea investiÍiei pe care o aÛteptŸm. În general cÊÛtigurile Án termeni de eficienÍŸ energeticŸ sunt mai mari atunci cÊnd reÍeaua electricŸ nu a fost echipatŸ Án acest fel pÊnŸ acum. În schimb, modificŸrile permanente ale reÍelei electrice cauzate de activitatea companiei ne fac sŸ cŸutam optimizŸri semnificative Ûi imediate. Exemplu: Un ampermetru analogic de clasŸ 1, calibru 100 A, va afiÛa o mŸsurŸtoare de ±1 A la 100 A. DacŸ el afiÛazŸ 2 A, mŸsurŸtoarea este corectŸ ÁncepÊnd de la 1 A, rezultÊnd deci o incertitudine de 50%. O staÍie de mŸsurŸ clasŸ 1 ca PM710 Merlin Gerin - ca toate celelalte staÍii de mŸsurŸ Ûi unitŸÍi de monitorizare Ûi mŸsurŸ a circuitelor Merlin Gerin - au o precizie de 1% pe Ántreg domeniul de mŸsurŸ aÛa cum este specificat Án standardul CEI 62053. Alte mŸsurŸtori fizice ÁmbunŸtŸÍesc datele culese: n poziÍia Ánchis/deschis a aparatajului de comutaÍie; n mŸsurarea energiei prin impulsuri; n temperatura transformatoarelor Ûi motoarelor; n orele de funcÍionare, numŸrul de conectŸri/deconectŸri; n sarcina motoarelor; n sarcina bateriilor UPS-urilor; n jurnale pentru evenimente, Án special pentru defecte; n etc.

4.2 Date electrice pentru obiective reale Datele electrice sunt transformate Án informaÍii care urmŸresc sŸ satisfacŸ urmŸtoarele obiective: n modificarea obiceiurilor utilizatorilor pentru a consuma raÍional energie electricŸ Ûi a obÍine Án final costuri energetice mai mici. n ÁmbunŸtŸÍirea eficienÍei personalului de exploatare; n scŸderea costului energiei; n economia de energie prin ÁnÍelegerea modului Án care aceasta este utilizatŸ Ûi cum activele Ûi procesele pot fi optimizate pentru a fi mai eficiente energetic. n optimizarea Ûi creÛterea duratei de viaÍŸ a mijloacelor fixe asociate cu reÍeaua electricŸ; n Án final poate deveni o piesŸ importantŸ Án creÛterea productivitŸÍii proceselor asociate (procese industriale sau chiar de birou, managementul clŸdirilor), prevenind sau reducÊnd Ántreruperile sau asigurÊnd energie de o calitate mai bunŸ receptorilor.

K11

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

4 De la mŸsurŸtori electrice la informaÍii electrice

Costurile operaÍionale suprapuse peste imaginea unui iceberg (vezi Fig. K9). DacŸ un iceberg pare mare la suprafaÍŸ, mŸrimea din apŸ este de-a dreptul copleÛitoare. Prin analogie Án fiecare lunŸ furnizorul de energie vŸ trimite o facturŸ pentru energia consumatŸ. Economiile Án aceastŸ facturŸ sunt importante Ûi singure pot justifica nevoia unui sistem de monitorizare a energiei. ExistŸ ÁnsŸ Ûi alte economii mai puÍin evidente dar mult mai semnificative care pot fi obÍinute dacŸ dispuneÍi de uneltele corespunzŸtoare. Modificarea obiceiurilor utilizatorilor de energie UtilizÊnd rapoartele de alocare a costurilor puteÍi verifica corectitudinea Ûi acurateÍea facturii de energie, distribui factura internŸ pe departamente, adopta decizii efective bazate pe considerente energetice Ûi fŸcÊnd publice performanÍele mŸsurii la fiecare nivel din organizaÍie. Apoi utilizÊnd modelul “proprietarul consumului de energie” la nivelul potrivit Án organizaÍie este posibil sŸ fie modificat comportamentul utilizatorilor pentru a induce respect faÍŸ de consumurile energetice Ûi Án final pentru a diminua costurile totale energetice.

Reducerea costurilor utilitŸÍilor Optimizarea utilizŸrii echipamentelor ÎmbunŸtŸÍirea fiabilitŸÍii

Fig. K9: Costurile operaÍionale suprapuse peste imaginea unui iceberg.

K12

ÎmbunŸtŸÍirea eficienÍei personalului de exploatare Una din principalele provocŸri pentru personalul de exploatare al reÍelei electrice este de a adopta deciziile potrivite Ûi de a acÍiona Án cel mai scurt timp. De aceea este necesar ca aceÛti oameni sŸ Ûtie mai bine ce se ÁntÊmplŸ Án reÍeaua lor, Ûi pe cÊt posibil sŸ fie informaÍi oriunde s-ar afla Án obiectivul respectiv. Acest obiectiv ÁnÍelept - transparent este un factor cheie care permite personalului sŸ: n ÁnÍeleagŸ parcursul energiei electrice - sŸ verifice dacŸ reÍeaua este parametrizatŸ corespunzŸtor, echilibratŸ, care sunt principalii consumatori, Án ce perioadŸ a zilei (sau sŸptŸmÊnii), etc; n ÁnÍeleagŸ comportamentul reÍelei - declanÛarea unei plecŸri principale este mai uÛor de ÁnÍeles dacŸ ai acces la informaÍii de la sarcinile din aval; n fie informaÍi operativ asupra evenimentelor, chiar atunci cÊnd se aflŸ Án afara obiectivului, utilizÊnd comunicaÍiile mobile disponibile Án prezent; n Án cazul unei avarii sŸ se ducŸ direct la echipamentul afectat, cu piesele de schimb potrivite, Ûi cu cauza avariei bine ÁnÍeleasŸ; n iniÍieze acÍiuni de mentenanÍŸ luÊnd Án considerare uzura realŸ a echipamentului, nici mai devreme nici mai tÊrziu; n Án final electricianul va avea posibilitatea sŸ monitorizeze reÍeaua electricŸ Ûi va obÍine Án anumite cazuri o scŸdere drastica a costului energiei. IatŸ mai jos cÊteva exemple ale celor mai simple aplicaÍii de sisteme de monitorizare: n marcarea zonelor unde au fost detectate consumuri anormale; n urmŸrirea consumurilor neprevŸzute; n asigurarea cŸ consumul de energie nu este mai mare decÊt al competiÍiei; n alegerea contractului de furnizare optim cu furnizorul de energie; n stabilirea unor reguli de consum simple pentru receptorii simpli (de exemplu iluminat); n solicitarea compensŸrii daunelor datoritŸ livrŸrilor de energie cu parametri necorespunzŸtori de cŸtre furnizorul de energie (de exemplu oprirea unui proces datoritŸ unui gol de tensiune). Implementarea proiectelor de eficienÍŸ energeticŸ Sistemul de monitorizare a energiei electrice va furniza informaÍii care vor susÍine un audit energetic complet al obiectivului. Asemenea audit poate acoperi pe lÊngŸ electricitate Ûi sistemele de apŸ, aer, gaz Ûi abur. MŸsura, marcarea Ûi normarea informaÍiilor privitoare la consumurile energetice va arŸta cŸt de eficiente sunt procesele Ûi, pe ansamblu, obiectivul. Astfel pot fi elaborate planuri de acÍiune corespunzŸtoare. Obiectivele acestora pot fi variate de la sisteme de control iluminat, sisteme de automatizare clŸdiri, variatoare de vitezŸ, automatizŸri de proces, etc. Optimizarea mijloacelor fixe O realitate este ca reÍeaua electricŸ evolueazŸ din ce Án ce mai mult Ûi de fiecare datŸ apare Ántrebarea: Va suporta reÍeaua mea aceastŸ nouŸ evoluÍie? Acesta este un caz tipic cÊnd sistemul de monitorizare poate ajuta responsabilul reÍelei sŸ ia deciziile corecte. Prin activitatea de Ánregistrare, se poate stabili adevŸrata utilizare a echipamentelor Ûi evalua cu acurateÍe rezerva disponibilŸ Ántr-o porÍiune de reÍea, tablou electric sau transformator. O utilizare corectŸ a echipamentului poate creÛte durata sa de viaÍŸ. Sistemele de monitorizare pot furniza informaÍii exacte despre utilizarea echipamentelor Ûi echipele de mentenanÍŸ pot decide asupra operaÍiunii de mentenanÍŸ potrivite, nici prea devreme, nici prea tÊrziu. În anumite cazuri monitorizarea armonicilor poate fi un factor pozitiv pentru durata de viaÍŸ a anumitor echipamente (de exemplu motoare sau transformatoare).

4 De la mŸsurŸtori electrice la informaÍii electrice

CreÛterea productivitŸÍii prin reducerea timpului de Ántrerupere Timpul de Ántrerupere este coÛmarul persoanelor ÁnsŸrcinate cu buna funcÍionare a reÍelei electrice. Pot fi generate pierderi importante pentru companie, presiunea pentru realimentarea cÊt mai rapidŸ - Ûi stresul asociat pentru operatori - este foarte ridicat. Un sistem de monitorizare Ûi control poate fi de folos reducÊnd timpii de Ántrerupere foarte eficient. FŸrŸ sŸ mai vorbim de un sistem de telecontrol care este mult mai sofisticat dar care poate fi necesar pentru aplicaÍiile cele mai solicitante, un simplu sistem de monitorizare poate furniza informaÍii importante care vor contribui semnificativ la reducerea timpilor de Ántrerupere: n informÊnd personalul operativ asupra evenimentelor, chiar atunci cÊnd se aflŸ Án afara obiectivului (utilizÊnd comunicaÍiile mobile disponibile Án prezent GSM/SMS); n furnizÊnd o vedere globalŸ a statutului reÍelei electrice; n ajutÊnd la identificarea zonei cu defect; n avÊnd acces la informaÍii detaliate furnizate de aparatura de cÊmp Ûi ataÛate fiecŸrui eveniment (motivul declanÛŸrii de exemplu). Apoi teleconducerea aparatajului poate fi necesarŸ dar nu obligatorie. În multe cazuri este necesarŸ o deplasare la locul defectului pentru a demara acÍiunile necesare. CreÛterea productivitŸÍii prin ÁmbunŸtŸÍirea calitŸÍii energiei AnumiÍi receptori pot fi foarte sensibili la calitatea energiei Ûi operatorii pot fi puÛi Án faÍa unor situaÍii neaÛteptate dacŸ calitatea energiei nu este sub control. Monitorizarea calitŸÍii energiei este calea potrivitŸ pentru a preveni astfel de evenimente Ûi/sau pentru a rezolva probleme punctuale.

4.3 MŸsurŸtorile Áncep cu produse autonome cu funcÍii de mŸsurŸ suplimentare

UnitŸÍi de declanÛare Micrologic pentru Masterpact

Unitate de control motor TeSys U

Alegerea aparatajului de mŸsurŸ Ûi aparatajului electric se face Án funcÍie de prioritŸÍile programului dumneavoastrŸ de eficienÍa energeticŸ Ûi Án funcÍie de tehnologia disponibilŸ: n FuncÍiile de mŸsurŸ Ûi protecÍie pentru reÍelele de medie Ûi joasŸ tensiune sunt integrate Án acelaÛi dispozitiv. Exemple: Releele de mŸsurŸ Ûi protecÍie Sepam, declanÛatoarele Micrologic pentru Compact Ûi Masterpact, unitŸÍile de control motoare TeSys U, controlerul varmetric NRC12, sursele neÁntreruptibile Galaxy. n FuncÍia de mŸsurŸ este integratŸ Ántr-un dispozitiv dar separatŸ de funcÍia de protecÍie. Exemplu: Accesoriu la un Ántreruptor automat de joasŸ tensiune. n FuncÍia de mŸsurŸ este ÁndeplinitŸ de un dispozitiv separat. Exemplu: PowerLogic Circuit Monitor este un dispozitiv de mŸsurŸ de ÁnaltŸ performanÍŸ. Progresele fŸcute de electronica industrialŸ Ûi de tehnologiile IT au fost utilizate Ántr-un singur dispozitiv: n pentru a Ándeplini cerinÍele de simplificare a tablourilor electrice; n pentru a reduce costurile de achiziÍie Ûi a reduce de asemenea numŸrul de aparate; n pentru a facilita evoluÍia produselor prin proceduri de upgrade software.

K13

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

4 De la mŸsurŸtori electrice la informaÍii electrice

Mai jos vŸ oferim exemple de mŸsurŸtori ce pot fi transmise prin Modbus, RS485 sau Ethernet (vezi Fig. K10):

UnitŸÍi de mŸsurŸ

Relee de mŸsurŸ Ûi protecÍie MT

Relee de mŸsurŸ Ûi protecÍie JT

Controlere varmetrice

Controlere de izolatie

Power Meter, Circuit Monitor

SEPAM

DeclanÛatoare Micrologic pentru Compact Ûi Masterpact

Varlogic

Sisteme Vigilohm

n

n

n

n

-

Energia, posibilitate de repornire de la 0 n

n

n

-

-

Factorul de putere, instantaneu

n

n

n

-

-

Cos ϕ, instantaneu

-

-

-

n

-

Curent, instantaneu, maxim, minim, dezechilibre

n

n

n

n

-

Curent, captura formei de undŸ

n

n

n

-

-

Tensiune, instantanee, maximŸ, minimŸ, dezechilibre

n

n

n

n

-

Tensiune, captura formei de undŸ

n

n

n

-

-

Starea aparatului

n

n

n

n

-

Jurnalul de defecte

n

n

n

-

-

FrecvenÍa, instantanee, max., min.

n

n

n

-

-

THDu, THDi

n

n

n

n

-

Exemple

MenÍinerea controlului asupra consumului de energie Puterea instantanee, maximŸ, minimŸ

ÎmbunŸtŸÍirea disponibilitŸÍii energiei

Administrarea mai bunŸ a instalaÍiei electrice Temperatura receptoarului, sarcina Ûi starea termicŸ

n

n

-

n

-

RezistenÍa de izolaÍie

-

-

-

-

n

UnitŸÍi de control motoare

Variatoare de vitezŸ JT

Softstartere JT

Softstartere MT

Surse neÁntreruptibile

TeSys U

ATV

ATS

Motorpact RVSS

Galaxy

Exemple

MenÍinerea controlului asupra consumului de energie

K14

Puterea instantanee, maximŸ, minimŸ

-

n

-

n

n

Energia, posibilitate de repornire de la 0

-

n

n

n

-

Factorul de putere, instantaneu

-

-

n

n

n

Curent, instantaneu, maxim, minim, dezechilibre

n

n

n

n

n

Curent, captura formei de undŸ

-

-

-

n

n

Starea aparatului

n

n

n

n

n

Jurnalul de defecte

n

n

n

n

-

THDu, THDi

-

n

-

-

-

ÎmbunŸtŸÍirea disponibilitŸÍii energiei

Administrarea mai bunŸ a instalaÍiei electrice Temperatura receptoarului, sarcina Ûi starea termicŸ

n

n

n

n

n

Ore de funcÍionare motor

-

n

n

n

-

Monitorizare baterii

-

-

-

-

n

Tab. K10: Exemple de mŸsurŸtori disponibile via Modbus, RS485 sau Ethernet.

4 De la mŸsurŸtori electrice la informaÍii electrice

Exemple de soluÍii pentru un obiectiv de mŸrime medie Analysesample Ltd. este o companie specializatŸ Án analiza mostrelor industriale colectate de la fabricile din regiune: metale, plastice, etc., pentru certificarea caracteristicilor chimice. Compania vrea sŸ deÍinŸ un control mai bun asupra consumurilor de energie electricŸ a cuptoarelor existente, sistemului de aer condiÍionat Ûi vrea, de asemenea, sŸ asigure calitatea energiei electrice pentru aparatura de mŸsurŸ de precizie utilizatŸ pentru analiza mostrelor. ReÍea electricŸ protejatŸ Ûi monitorizatŸ via site Intranet SoluÍia implementatŸ implicŸ achiziÍia datelor referitoare la energie de la unitŸÍile de mŸsurŸ ceea ce permite de asemenea mŸsurŸtori asupra parametrilor electrici de bazŸ precum Ûi verificarea calitŸÍii energiei electrice. Conectat la un server web un browser internet permite utilizarea foarte simplŸ a datelor precum Ûi exportul acestora Án Microsoft Excel™. Curbele de consum Ûi alÍi parametrii pot fi tipŸrite Án timp real din foaia de calcul (vezi Fig. K11). Nu este deci nevoie de alte investiÍii IT, Án software sau hardware pentru a utiliza datele. De exemplu pentru reducerea facturii de electricitate Ûi limitatea consumului pe timp de noapte Ûi Án week-end-uri trebuie sŸ studiem curbele de consum furnizate de echipamentele de mŸsurŸ (vezi Fig. K12).

LegŸturŸ serialŸ Modbus

Fig. K11: Exemple de instalaÍii electrice protejate Ûi monitorizate via site Intranet.

Înainte de acÍiunile corective

DupŸ acÍiunile corective

DatŸ/Timp

DatŸ/Timp Test, Ántrerupere totalŸ a iluminatului

Fig. K12: A Test, Ántrerupere totalŸ a iluminatului B Test, Ántrerupere aer condiÍionat Aici consumul Án timpul orelor nelucrŸtoare pare excesiv, aÛa ÁncÊt s-au luat douŸ decizii: n reducerea iluminatului pe timp de noapte; n oprirea aerului condiÍionat Án timpul week-end-urilor. Noua curbŸ obÍinutŸ aratŸ o scŸdere semnificativŸ a consumului.

Test, Ántrerupere aer condiÍionat

K15

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

5 Sistem de informare Ûi comunicare

Mai multe organizaÍii au deja un sistem de informaÍii chiar dacŸ nu este identificat Ûi condus corespunzŸtor. Trebuie subliniat cŸ Ántr-o lume Án schimbare orice sistem de informaÍii trebuie dezvoltat astfel ÁncÊt sŸ fie capabil sŸ-Ûi ÁndeplineascŸ primul obiectiv Ûi anume fundamentarea deciziilor managementului: un punct cheie este sŸ facem vizibile informaÍiile referitoare la consumul de energie la orice nivel al organizaÍiei prin intermediul infrastructurii de comunicaÍie. Datele energetice sunt importante, sunt unul din bunurile companiei. Compania are manageri IT care sunt deja ÁnsŸrcinaÍi sŸ exploateze celelalte sisteme IT. AceÛtia sunt participanÍi importanÍi la sistemul de monitorizare a energiei Ûi la schimbul de date cu celelalte entitŸÍi din cadrul companiei.

5.1 ReÍeaua de comunicaÍie la nivelul produsului, echipamentului Ûi amplasamentului Lucrul de zi cu zi Ántr-un sistem de informaÍii energetice poate fi ilustrat de urmŸtoarea diagramŸ (vezi Fig. K13).

Fig. K13: Ierarhia sistemului.

Sunt utilizate resurse diverse pentru a trimite date de la aparatele de mŸsurŸ Ûi protecÍie instalate Án tablourile electrice ale utilizatorului cum ar fi, de exemplu prin sistemul Schneider Electric Transparent Ready™.

K16

Protocolul de comunicaÍii Modbus Modbus este un protocol de comunicaÍii industrial Ántre echipamente care sunt interconectate printr-o legŸturŸ fizicŸ cum ar fi de exemplu o reÍea RS485 sau Ethernet via (TCP/IP) sau modem (GSM, Radio, etc). Acest protocol este bine adaptat pentru produsele pentru mŸsurŸ Ûi protecÍie Án reÍele electrice. IniÍial creat de Schneider Electric, Modbus este acum o resursŸ publicŸ administratŸ de un organism independent - organizaÍia Modbus IDA - care permite deschiderea totalŸ cŸtre utilizatori. Fiind definit ca standard industrial Án 1979, Modbus permite ca milioane de produse sŸ comunice Ántre ele. OrganizaÍia internaÍionalŸ care administreazŸ internetul, IETF, a aprobat crearea unui port (502) pentru produsele conectate la Internet/Intranet Ûi utilizÊnd protocolul de comunicaÍii Ethernet Modbus TCP/IP. Modbus este un proces de interogare/rŸspuns Ántre douŸ echipamente bazat pe citirea Ûi scrierea datelor (coduri de funcÍii). Interogarea este emisŸ de un singur “master”, rŸspunsul este trimis de echipamentul “slave” indentificat Án interogare (vezi Fig. K14). FiecŸrui produs “slave” conectat Ántr-o reÍea Modbus i se atribuie de cŸtre utilizator un numŸr de identificare, numit adresa Modbus, Ûi cuprins Ántre 1 Ûi 247. “Master”-ul (de exemplu un server web amplasat Ántr-un tablou electric) interogheazŸ simultan toate aparatele din reÍea cu un mesaj cuprinzÊnd adresa respondentului, codul funcÍiei, locaÍia de memorie a aparatului Ûi cantitatea de informaÍii, cel mult 253 octeÍi. Numai produsul cu adresa specificatŸ va rŸspunde acestei cereri de date. Schimbul are loc numai la iniÍiativa “master”-ului (aici serverul web): aceasta este procedura de operare “master-slave” a Modbus.

5 Sistem de informare Ûi comunicare

Procedura de interogare urmatŸ de un rŸspuns, ÁnseamnŸ cŸ “master”-ul va avea toate datele disponibile Án echipamente atunci cÊnd este interogat. “Master”-ul administreazŸ toate tranzacÍiile prin interogŸri succesive, dacŸ se adreseazŸ aceluiaÛi produs. AceastŸ regulŸ permite calculul numŸrului maxim de produse conectate la un “master” pentru a obÍine un timp de rŸspuns acceptabil pentru iniÍiatorul interogŸrii, Án special cÊnd legŸtura RS485 nu este prea bunŸ.

Fig. K14: Codurile funcÍiilor permiÍÊnd citirea sau scrierea datelor. Un mecanism software de detectare a erorilor de transmitere numit CRC16 permite ca un mesaj cu eroare sŸ fie repetat Ûi numai aparatul implicat sŸ raspundŸ.

ReÍeaua dumneavoastrŸ Intranet Schimbul de date industriale utilizeazŸ Án principal tehnologiile web implementate permanent Án reÍeaua de comunicaÍii a companiei Ûi mai particular Án reÍeaua intranet a companiei. Infrastructura IT administreazŸ coabitarea aplicaÍiilor software: compania o utilizeazŸ pentru funcÍionarea de aplicaÍii ca biroticŸ, tipŸrire, salvare date critice, contabilitate, achiziÍii, etc. CoexistenÍa datelor pe aceeaÛi reÍea de comunicaÍii nu pune deci probleme tehnologice deosebite. Atunci cÊnd cÊteva PC-uri, imprimante Ûi servere sunt conectate ÁmpreunŸ Án clŸdirile companiei, foarte probabil utilizÊnd reÍeaua localŸ Ethernet Ûi serviciile web, aceastŸ companie poate avea acces cu minim efort la datele de eficienÍŸ energeticŸ furnizate de tablourile sale electrice. Ìi aceasta fŸrŸ nici o dezvoltare software, tot ceea ce trebuie este un browser internet de tipul Microsoft Internet Explorer™. Datele de la aceste aplicaÍii tranziteazŸ reÍeaua localŸ Ethernet cu pÊnŸ la 1 Gb/s: mediul de comunicaÍie utilizat Án mod curent este cuprul sau fibra opticŸ, care permite conectarea oriunde, Án clŸdirile comerciale sau industriale sau Án instalaÍiile electrice. DacŸ compania are de asemenea un sistem intern de comunicaÍii Intranet pentru schimbul de e-mail-uri Ûi partajarea datelor pe servere web, ea utilizeazŸ de asemenea un protocol de comunicaÍii standardizat extrem de cunoscut: TCP/IP. Protocolul de comunicaÍii TCP/IP este proiectat pentru cele mai utilizate servicii web Ûi anume HTTP pentru accesarea paginilor web, SMTP pentru mesageria electronicŸ, etc.

AplicaÍii Transport LegŸturŸ Fizic

SNMP

NTP

RTPS

DHCP

TFTP

FTP

HTTP

UDP

SMTP TCP

IP Ethernet 802.3 Ûi Ethernet II

Modbus

K17

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

5 Sistem de informare Ûi comunicare

Datele electrice Ánregistrate Án serverele web industriale instalate Án dulapuri electrice sunt expediate utilizÊnd acelaÛi protocol standardizat TCP-IP pentru limitarea costurilor de mentenanÍŸ IT recente, intrinseci reÍelei IT. Acesta este principiul de operare a sistemului de comunicaÍii date asupra eficienÍei energetice Schneider Electric Transparent Ready™. Tabloul electric este autonom neavÊnd nevoie de un sistem IT adiÍional, de un PC, toate datele privitoare la eficienÍa energeticŸ pot circula Án mod uzual via intranet, GSM, linie de telefonie fixŸ, etc. Securitate AngajaÍii vor fi mai bine informaÍi, mai eficienÍi Ûi vor lucra Án condiÍii de deplinŸ securitate electricŸ; ei nu vor mai fi nevoiÍi sŸ meargŸ Án camerele cu dulapuri electrice pentru a face verificŸri de rutinŸ asupra aparatelor electrice - ei trebuie doar sŸ consulte datele. În aceste condiÍii sistemele de comunicaÍii oferŸ angajaÍilor companiei cÊÛtiguri imediate Ûi semnificative Ûi evitŸ grija eventualelor greÛeli. Devine astfel posibil pentru electricieni, tehnicieni de mentenanÍŸ sau producÍie, manageri sŸ lucreze cu toÍi Án deplinŸ siguranÍŸ. În funcÍie de importanÍa datelor managerul IT va da utilizatorilor drepturile de acces adecvate. Impact redus asupra mentenanÍei reÍelei locale Responsabilul IT al companiei are resursele tehnice sŸ completeze Ûi sŸ monitorizeze echipamentele legate la reÍeaua IT al companiei. Bazat pe servicii web standard precum protocolul Modbus sub TCP/IP, avÊnd cerinÍe reduse de lŸÍime de bandŸ Ûi imunitate la viruÛii informatici sistemul de monitorizare a reÍelei electrice nu afecteazŸ performanÍele reÍelei locale de comunicaÍii; prin urmare responsabilul IT nu trebuie sŸ facŸ investiÍii adiÍionale Ûi nu are de asemenea probleme adiÍionale de securitate. Subcontractarea cŸtre parteneri externi În acord cu politica de securitate a companiei, este posibilŸ utilizarea serviciilor suport ale partenerilor uzuali din domeniul electric; contractorii, tablotierii, integratorii de sistem ai produselor Schneider Electric pot furniza asistenÍŸ Ûi pot analiza datele electrice de consum ale companiei. DocumentaÍia tehnicŸ este disponibilŸ online Ûi poate fi consultatŸ oricÊnd.

K18

5 Sistem de informare Ûi comunicare

5.2 De la sistemul de control Ûi monitorizare reÍea pÊnŸ la echipamentul de putere inteligent De mai mulÍi ani, Án mod tradiÍional, sistemele de monitorizare Ûi control au fost centralizate Ûi bazate pe SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition). Decizia de a investi Ántr-un astfel de sistem - notat (3) Án Figura 15 - a fost luatŸ pÊnŸ acum numai Án cazul aplicaÍiilor foarte solicitante, atÊt din cauza receptoarelor de putere mare cÊt Ûi din cauza proceselor sensibile la non-calitatea energiei. Bazate pe tehnologii de automatizŸri, aceste sisteme sunt proiectate Ûi personalizate adesea de cŸtre un integrator de sistem, Ûi apoi instalate la obiectiv. Oricum, costurile iniÍiale, aptitudinile pentru exploatarea corectŸ a acestui sistem, costurile pentru evoluÍiile necesare pentru a urmŸri dezvoltarea reÍelei pot descuraja potenÍialii utilizatori sŸ investeascŸ Án acest domeniu. Apoi, bazatŸ pe o soluÍie dedicatŸ electricienilor, cea de-a doua abordare notatŸ cu (2) se potriveÛte mult mai bine nevoilor specifice ale reÍelei electrice Ûi promite o amortizare cu mult mai rapidŸ a investiÍiei. TotuÛi, datoritŸ arhitecturii centralizate, costul unei asemenea soluÍii poate pŸrea ridicat. Pentru anumite obiective tipurile (2) Ûi (3) pot coexista furnizÊnd informaÍii mult mai corecte electricienilor, atunci cÊnd este necesar. În prezent, un nou concept al echipamentelor de putere inteligente - notate cu (1) este utilizat, considerat ca un prim pas cŸtre nivelurile (2) sau (3), datoritŸ abilitŸÍii acestor soluÍii de a coexista Án cadrul aceluiaÛi obiectiv.

Function Function levels levels

General General purpose purpose monitoring monitoring system system

33

General General purpose purpose site site monitoring monitoring

Eqt Eqtgateway gateway Power Power Equipment Equipment

Specialised Specialised network network monitoring monitoring

223

Other Other utilities utilities

Process Process

Specialised Specialised General monitoring monitoring purpose such suchas as monitoring Power PowerLogic Logic system SMS SMS

Eqt Eqtserver server Eqt gateway Power Power Power Equipment Equipment Equipment

211

Other utilities

K19 Process

WW eb browser eb browser Specialised standard standard monitoring such as Power Logic SMS

Eqt server Eqt server Eqt server Basic Basic Intelligent Intelligent monitoring monitoring Power Equipment Other Other Power Power utilities utilities Equipment Equipment Web browser standard Standard Standardnetwork network

Sensitive Sensitiveelectrical electricalnetworks networks

High Highdemanding demandingsites sites

Fig. K15: PoziÍionarea sistemelor de monitorizare.

Other utilities

ndard network

Sensitive electrical networks

High demanding sites

System complexity

System System complexity complexity

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

5 Sistem de informare Ûi comunicare

Arhitectura bazatŸ pe sisteme inteligente (vezi Fig. K16) Noua arhitecturŸ a apŸrut relativ recent datoritŸ tehnologiilor web Ûi poate fi poziÍionatŸ ca un punct de intrare Án sistemele de monitorizare. Fiind bazate pe tehnologiile web ea profitŸ la maxim de serviciile Ûi protocoalele de comunicaÍii standard Ûi de programele fŸrŸ licenÍŸ. InformaÍiile electrice pot fi accesate oriunde Án obiectiv iar munca electricienilor va fi mult mai eficientŸ. Conectarea la Internet este oferitŸ de asemenea pentru toate serviciile obiectivului.

Fig. K16: Arhitectura echipamentelor inteligente.

K20

Arhitectura centralizatŸ specializatŸ pentru electricieni (vezi Fig. K17) DedicatŸ electricienilor, arhitectura este bazatŸ pe o supervizare centralizatŸ specificŸ care ÁndeplineÛte toate cerinÍele de monitorizare a reÍelei electrice. Apoi ea solicitŸ Án mod natural un nivel mai redus de cunoÛtinÍe Ûi aptitudini pentru punere Án funcÍiune, reglaje Ûi mentenanÍŸ - toate aparatele de distribuÍie electricŸ sunt deja prezente Ántr-o bibliotecŸ de funcÍii dedicatŸ. În final Ûi costul de achiziÍie este diminuat semnificativ datoritŸ muncii simplificate a integratorului de sistem.

Fig. K17: Arhitectura specializatŸ de monitorizare a unui sistem de distribuÍie electricŸ.

5 Sistem de informare Ûi comunicare

Arhitectura convenÍionalŸ centralizatŸ de uz general (vezi Fig. K18) Aici este prezentatŸ o arhitecturŸ tipicŸ bazatŸ pe elemente standard de automatizŸri precum sistemele SCADA Ûi diverse interfeÍe. În ciuda realei eficienÍe aceastŸ arhitecturŸ are Ûi cÊteva puncte slabe, din care enumerŸm: n nivelul ridicat de calificare pentru exploatarea acestei reÍele; n evolutivitatea greoaie Ûi dificilŸ; n Án sfÊrÛit, amortizarea riscantŸ a acestei soluÍii costisitoare. Este adevŸrat cŸ aceastŸ soluÍie nu are echivalent pentru aplicaÍiile cele mai solicitante Ûi oferŸ date foarte relevante Án sŸlile de operare centralizatŸ.

Fig. K18: Sistem de monitorizare Ûi control convenÍional Án timp real.

5.3 Suportul web (e-suport) devine accesibil Punerea la punct a unui sistem de informaÍii pentru a susÍine o abordare globalŸ de eficienÍŸ energeticŸ conduce foarte repede la cÊÛtiguri economice, cu o amortizare Ántr-o perioadŸ mai micŸ de 2 ani pentru electricitate. Ca Ûi beneficiu suplimentar, care este ÁncŸ subestimat astŸzi, este pÊrghia pe care o obÍineÍi Án termeni de informaÍii tehnologice Án acest sector. ReÍeaua electricŸ poate fi analizatŸ periodic de un consultant profesionist cu ajutorul internetului, pentru a rŸspunde urmŸtoarelor probleme specifice, dupŸ cum urmeazŸ: n Contractele de furnizare a energiei. Schimbarea unui furnizor la un anumit moment devine posibilŸ datoritŸ analizei permanente a costurilor legate de consumuri; Ánainte singurele date erau furnizate de bilanÍul anual. n Gestionarea permanenatŸ a datelor electrice - via internet - pentru a le transforma Án informaÍii relevante, furnizate prin intermediul unui portal web personalizat. InformaÍiile legate de consumul unui receptor sunt acum uÛor de obÍinut, disponibile astfel unui numŸr mare de utilizatori. Este uÛor acum de postat aceste date pe internet, dar a le face realmente utile este mai complicat. n Diagnoza defectelor electrice complexe care necesitŸ analiza unui expert Án electrotehnicŸ; o resursŸ rarŸ care este mai uÛor accesibilŸ pe web. n Monitorizarea consumurilor Ûi generarea alertelor Án cazul unor vÊrfuri de consum anormale. n Serviciul de mentenanÍŸ este exact atÊt cÊt este necesar, astfel ÁncÊt presiunea asupra personalului de mentenanÍŸ se va diminua. EficienÍa energeticŸ nu mai este o problemŸ la care compania trebuie sŸ-i facŸ faÍŸ singurŸ; mai mulÍi e-parteneri pot oferi sprijin atunci cÊnd este necesar, Án special cÊnd se ajunge la stadiul mŸsurŸtorilor Ûi asistenÍei la luarea deciziilor, cu condiÍia ca reÍeaua electricŸ sŸ fie comunicantŸ via internet. Implementarea poate fi gradualŸ, ÁncepÊnd prin a face cÊteva echipamente cheie comunicante Ûi extinzÊnd treptat sistemul pentru a obÍine acurateÍea necesarŸ Ûi o bunŸ acoperire a instalaÍiei.

K21

K - EficienÍa energeticŸ Án distribuÍia electricŸ

5 Sistem de informare Ûi comunicare

Compania ÁÛi poate defini politica: solicitŸ unuia sau mai multor parteneri sŸ analizeze datele, le analizeazŸ singurŸ sau combinŸ cele douŸ opÍiuni. De asemenea compania poate decide sŸ administreze singurŸ energia electricŸ sau sŸ cearŸ unui partener sŸ monitorizeze calitatea energiei Ûi altui partener sŸ gestioneze datele referitoare la mentenanÍa echipamentelor.

Exemplu: Schneider Electric propune e-servicii care oferŸ vizualizarea datelor referitoare la sarcini Ûi analiza aplicaÍiilor Án cel mai simplu mod. Procesele pentru companiile cu locaÍii geografice diverse sunt simplificate prin integrarea datelor Ántr-un astfel de sistem. Sistemul transformŸ datele brute Án informaÍii utile, uÛor accesibile tuturor utilizatorilor interni. Aceasta poate contribui la reducerea costurilor arŸtÊnd utilizatorilor cum organizaÍia din care fac parte foloseÛte energia. O gamŸ largŸ de funcÍionalitŸÍi servesc nevoile personalului cu ajutorul aceleiaÛi platforme: Accesarea Ûi analiza datelor, Facturi istorice Ûi estimate, ComparaÍii de consumuri, SimulŸri diverse, Impactul schimbŸrilor operaÍionale precum utilizarea energiei pe paliere orare sau reducerea utilizŸrii cu o cantitate fixŸ sau procentualŸ, Alarmare automatŸ, Rapoarte memorate, Marcaj Ûi normalizare date, Alte utilitŸÍi - Accesul la informaÍiile privind gazele Ûi apa la fel ca Ûi electricitatea.

K22

Fig. K19: Exemplu de soluÍie tipicŸ.

Capitolul L Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor Cuprins

1 2 3 4 5

Energia reactivŸ Ûi factorul de putere

L2

1.1 Natura energiei reactive

L2

1.2 Echipamente Ûi instalaÍii care absorb energie reactivŸ

L2

1.3 Factorul de putere

L3

1.4 Valori practice ale factorului de putere

L4

De ce sŸ ÁmbunŸtŸÍim factorul de putere?

L5

2.1 Reducerea costului energiei

L5

2.2 Optimizare tehnico-economicŸ

L5

Cum sŸ ÁmbunŸtŸÍim factorul de putere?

L7

3.1 Principii teoretice

L7

3.2 Ce echipamente utilizŸm?

L7

3.3 Alegerea Ántre bateria de condensatoare fixŸ sau cu reglaj automat

L9

Unde se instaleazŸ condensatoarele pentru compensarea energiei reactive

L10

4.1 Compensare globalŸ

L10

4.2 Compensare sectorialŸ

L10

4.3 Compensare individualŸ

L11

Cum sŸ hotŸrÊm nivelul optim de compensare?

L12

5.1 Metoda generalŸ

L12

5.2 Metoda simplificatŸ

L12

5.3 Metoda bazatŸ pe evitarea penalizŸrilor tarifare

L14

5.4 Metoda bazatŸ pe reducerea puterii aparente contractate

L14

6 7

Compensarea la bornele transformatorului

L15

6.1 Compensarea pentru creÛterea puterii active disponibile

L15

6.2 Compensarea energiei reactive absorbite de transformator

L16

ÎmbunŸtŸÍirea factorului de putere la motoarele cu inducÍie

L18

7.1 Conectarea bateriei de condensatoare Ûi reglajul protecÍiei

L18

7.2 Cum poate fi evitatŸ autoexcitaÍia unui motor cu inducÍie

L19

8 9

Exemplul unei instalaÍii Ánainte Ûi dupŸ compensarea energiei reactive

L20

Efectele armonicilor

L21 L1

9.1 Probleme apŸrute datoritŸ armonicilor sistemului de alimentare

L21

9.2 SoluÍii posibile

L21

9.3 Alegerea soluÍiei optime

L23

Instalarea bateriilor de condensatoare

L24

10.1 Condensatoarele

L24

10.2 Alegerea protecÍiilor, aparaturii de comandŸ Ûi a cablurilor de conectare

L25

10

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

Sistemele de curent alternativ alimenteazŸ cu douŸ forme de energie: n „Energie activŸ” energie mŸsuratŸ Án kWh care este transformatŸ Án lucru mecanic, caldurŸ, luminŸ, etc; n „Energie reactivŸ” care are douŸ forme: o „Energie reactivŸ” cerutŸ de circuite inductive (transformatoare, motoare, etc.), o „Energie reactivŸ” furnizatŸ de circuite capacitive (capacitatea cablurilor, condensatoare de putere, etc.).

1 Energia reactivŸ Ûi factorul de putere

1.1 Natura energiei reactive Orice maÛinŸ sau dispozitiv inductiv (adicŸ electromagnetic) care este alimentat Án curent alternativ transformŸ energia electricŸ primitŸ de la sistemul de alimentare Án lucru mecanic Ûi cŸldurŸ. AceastŸ energie este mŸsuratŸ cu contorul de energie activŸ (Án kWh) Ûi este denumitŸ energie activŸ. În scopul realizŸrii acestei conversii se produc cÊmpuri magnetice Án maÛini Ûi aceste cÊmpuri sunt asociate cu o altŸ formŸ de energie preluatŸ din sistemul de alimentare, numitŸ energie reactivŸ. Aceasta se datoreazŸ faptului cŸ dispozitivul inductiv absoarbe ciclic energie de la sistemul de alimentare (Án timpul creŸrii cÊmpului magnetic) Ûi reinjecteazŸ aceastŸ energie Án sistem (Án timpul anulŸrii cÊmpului magnetic) de douŸ ori Án fiecare perioadŸ a curentului alternativ de alimentare. Efectul, asupra rotorului generatorului, este de a-l Áncetini pe durata unei pŸrÍi a perioadei Ûi de a-l accelera Án timpul celeilalte pŸrÍi. Acest cuplu pulsant este strict valabil numai pentru alternatoarele monofazate. Pentru alternatoarele trifazate efectul este anulat mutual Án cele trei faze deoarece, la orice moment energia reactivŸ de alimentare Án una (sau douŸ) faze este egalŸ cu energia reactivŸ returnatŸ Án celelalte douŸ (sau una) faze Án cazul unui sistem echilibrat. Rezultatul este o sarcinŸ medie nulŸ asupra generatorului, adicŸ componenta reactivŸ a curentului nu absoarbe putere de la reÍea. Un fenomen similar se ÁntÊmplŸ cu elementele capacitive dintr-un sistem de alimentare, precum capacitatea cablurilor sau bateriile de condensatoare de putere, etc. În acest caz, energia este ÁnmagazinatŸ electrostatic. ÎncŸrcarea Ûi descŸrcarea ciclicŸ a capacitŸÍii acÍioneazŸ asupra generatorului din sistem Án acelaÛi mod Án care a fost descris anterior (cazul inductiv), dar circulaÍia curentului, cŸtre Ûi de la capacitŸÍi fiind Án opoziÍie de fazŸ faÍŸ de cel din cazul unei inductanÍe. Pe aceste consideraÍii se bazeazŸ schemele de compensare a energiei reactive (Ûi ÁmbunŸtŸÍire a factorului de putere). Ar trebui reÍinut cŸ Án timp ce componenta reactivŸ a curentului de sarcinŸ nu absoarbe putere de la sistem, ea cauzeazŸ pierderi de energie Án sistemele de transport Ûi distribuÍie a energiei prin ÁncŸlzirea conductorilor. Practic, Án sistemele de alimentare componentele reactive ale curenÍilor de sarcinŸ au caracter predominant inductiv Ûi impedanÍele sistemelor de transport Ûi distribuÍie sunt predominant capactive. CombinaÍia curent inductiv trecÊnd prin reactanÍa inductivŸ produce cele mai neplŸcute condiÍii de cŸdere de tensiune (adicŸ opoziÍie directŸ de fazŸ faÍŸ de tensiunea sistemului). Pentru aceste motive (pierderi de putere la transportul energiei electrice Ûi cŸderi de tensiune) este necesarŸ reducerea curentului inductiv pe cÊt posibil. Curentul capacitiv are efect invers asupra nivelului de tensiune Ûi produce o creÛtere de tensiune in sistemul de alimentare. Puterea (kW) asociatŸ cu energia “activŸ” este notatŸ cu P. Puterea reactiva (kVAR) este notatŸ cu Q. Puterea reactivŸ inductivŸ este convenÍional pozitivŸ (+ Q) iar cea reactivŸ capacitivŸ este consideratŸ negativŸ (- Q). Fig. L1 aratŸ cŸ puterea aparentŸ S este suma vectorialŸ a puterilor activŸ Ûi reactivŸ. Paragraful 1.3 dŸ relaÍia Ántre P, Q Ûi S, unde S este puterea aparentŸ Án kVA.

L2

Fig. L1: Un motor electric absoarbe de la reÍea putere activŸ P Ûi putere reactivŸ Q.

1.2 Echipamente Ûi instalaÍii care absorb energie reactivŸ

Fig. L2: Consumatori de energie care solicitŸ energie reactivŸ.

Orice maÛinŸ sau aparat de curent alternativ care include dispozitive electromagnetice sau conÍine ÁnfŸÛurŸri cuplate magnetic, absoarbe Ántr-o anumitŸ mŸsurŸ curent reactiv pentru crearea fluxului magnetic. Cele mai cunoscute elemente din aceastŸ clasa sunt: transformatorul, bobina de reactanÍŸ, motorul Ûi balastul lŸmpilor cu descŸrcare (vezi Fig. L2). Raportul dintre puterea reactivŸ Ûi puterea activŸ ale unui element, Án condiÍii de sarcinŸ nominalŸ variazŸ: n 65 - 75% pentru motoare asincrone; n 5 -10% pentru transformatoare.

1 Energia reactivŸ Ûi factorul de putere

Factorul de putere (Power Factor, PF) este un raport kW pe kVA. Cu cÊt factorul de putere se apropie de valoarea sa maximŸ care este 1, cu atÊt beneficiile pentru consumatorul Ûi furnizorul de energie vor fi mai mari. PF = P (kW)/S (kVA) P = puterea activŸ S = puterea aparentŸ.

1.3 Factorul de putere DefiniÍia factorului de putere Factorul de putere al unei sarcini, care poate consta Án unul sau mai mulÍi consumatori (sau chiar o ÁntreagŸ instalaÍie) este dat de raportul P/S, adicŸ kW/kVA, la un moment dat. Factorul de putere ia valori Án intervalul 0 la 1. DacŸ curenÍii Ûi tensiunile au forme de undŸ perfect sinusoidale atunci factorul de putere este egal cu cos ϕ. Un factor de putere apropiat de 1 ÁnseamnŸ cŸ energia reactivŸ este micŸ Án comparaÍie cu energia activŸ Án timp ce o valoare micŸ a factorului de putere indicŸ condiÍii contrare primei situaÍii. Diagrama vectorialŸ a puterilor n Puterea activŸ P (Án kW): o monofazat (o fazŸ Ûi neutru): P = V I cos ϕ, o monofazat (fazŸ Ûi fazŸ): P = U I cos ϕ, o trifazat (trei faze sau trei faze Ûi neutru): P = √3U I cos ϕ; n Puterea reactivŸ Q (Án kVAR): o monofazat (o faza si neutru): Q = V I sin ϕ, o monofazat (faza si faza): Q = U I sin ϕ, o trifazat (trei faze sau trei faze si neutru): Q = √3U I sin ϕ; n Puterea aparentŸ S (Án kVA): o monofazat (o fazŸ Ûi neutru): S = V I, o monofazat (fazŸ Ûi fazŸ): S = U I, o trifazat (trei faze sau trei faze Ûi neutru): S = √3U I. unde: V = tensiunea Ántre fazŸ Ûi neutru U = tensiunea Ántre faze I = curentul Án circuit ϕ = defazajul Ántre V Ûi I o pentru sisteme echilibrate sau aproape echilibrate Án cazul trei faze Ûi neutru. Vectorii de curent Ûi tensiune Ûi diagrama de puteri Diagrama “vectorialŸ” a puterii este un artificiu util derivat direct din diagramele de curenÍi Ûi tensiuni dupŸ cum urmeazŸ: Tensiunile sistemului sunt luate ca mŸrimi de referinÍŸ, iar Án cazul sistemului trifazic cu sarcina echilibratŸ, din motive de simetrie, ne vom referi numai la o singurŸ fazŸ. Faza de referinÍŸ are tensiunea (V) dupŸ direcÍia orizontalŸ Ûi curentul (I) al acelei faze va fi practic ÁntÊrziat faÍŸ de tensiune cu un unghi ϕ pentru orice sarcinŸ. Componenta curentului I care este Án fazŸ cu V este componenta activŸ Ûi este egalŸ cu I cos ϕ, Án timp ce V I cos ϕ este puterea activŸ (Án kW), dacŸ V este mŸsurat Án kV. Componenta lui I, defazatŸ cu 90 de grade Án urma tensiunii V, este componenta reactivŸ si este egalŸ cu I sin ϕ, iar V I sin ϕ este puterea reactivŸ (Án kVAR) din circuit, dacŸ V este mŸsurat Án kV. DacŸ vectorul I este multiplicat cu V, exprimat Án kV, atunci V I este egalŸ cu puterea aparentŸ din circuit, mŸsuratŸ Án kVA. Formula obÍinutŸ este: S2 = P2 + Q2. Valorile de mai sus exprimate Án kW, kVAR, kVA asociate unei faze, multiplicate cu trei, reprezintŸ puterile activŸ, reactivŸ Ûi aparentŸ precum Ûi factorul de putere pentru un sistem trifazat, aÛa cum se vede Án Figura L3.

P = putere activŸ Q = putere reactivŸ S = putere aparentŸ Fig. L3: Diagrama de puteri.

L3

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

1 Energia reactivŸ Ûi factorul de putere

Un exemplu de calcul al puterii (vezi Tab. L4)

Tipul circuitului

Putere aparentŸ Putere activŸ S (kVA) P (kW)

Putere reactivŸ Q (kVAR)

Monofazic (Ántre fazŸ Ûi neutru)

S = VI

P = V I cos ϕ

Q = V I sin ϕ

Monofazic (Ántre fazŸ Ûi fazŸ) Exemplu sarcinŸ 5 kW cos ϕ = 0,5

S = UI 10 kVA

P = U I cos ϕ 5 kW

Q = U I sin ϕ 8,7 kVAR

Trifazat 3 faze sau 3 faze + neutru Exemplu Motor Pn = 51 kW cos ϕ = 0,86 (randament) ρ = 0,91

S = √3U I 65 kVA

P = √3U I cos ϕ 56 kW

Q = √3U I sin ϕ 33 kVAR

Tab. L4: Exemple de calcul pentru puterea aparentŸ, activŸ si reactivŸ.

1.4 Valori practice ale factorului de putere Calculul exemplului trifazat de mai sus este urmŸtorul: Pn = puterea nominalŸ = 51 kW P = puterea activŸ consumatŸ 51 Pn P= = = 56 kW ρ 0,.91 S = puterea aparentŸ P 56 S= = = 65 kVA cos ϕ 0,.86 AÛa cŸ utilizÊnd diagrama din Fig. L5 sau utilizÊnd un minicalculator, aflŸm valoarea tan ϕ corespunzŸtoare unui cos ϕ de 0,86 adicŸ 0,59. Q = P tan ϕ = 56 x 0,59 = 33 kVAR (vezi Tab. L15). Sau, folosind teorema lui Pitagora:

Q = S2 - P2 = 652 - 562 = 33 kvar kVAR Valori uzuale ale factorului de putere pentru cele mai comune echipamente Ûi aplicaÍii (vezi Tab. L6)

Echipamente Ûi aplicaÍii n Motor cu inducÍie ÁncŸrcat la 0% 25% 50% 75% 100% n LŸmpi cu incandescenÍŸ n LŸmpi fluorescente (necompensate) n LŸmpi fluorescente (compensate) n LŸmpi cu descŸrcare n Cuptoare cu elemente rezistive n Cuptoare cu inducÍie (compensate) n Cuptoare de tip dielectric n MaÛini de lipit rezistive n Aparate de sudurŸ monofazice n Echipament de sudurŸ n Echipament de sudurŸ Án c.c. n Cuptor cu arc

L4

Fig. L5: Calculul diagramei de puteri.

cos ϕ 0,17 0,55 0,73 0,80 0,85 1,0 0,5 0,93 0,4 la 0,6 1,0 0,85 0,85 0,8 la 0,9 0,5 0,7 la 0,9 0,7 la 0,8 0,8

tan ϕ 5,80 1,52 0,94 0,75 0,62 0 1,73 0,39 2,29 la 1,33 0 0,62 0,62 0,75 la 0,48 1,73 1,02 la 0,48 1,02 la 0,75 0,75

Tab. L6: Valori ale cos ϕ Ûi tan ϕ pentru cele mai comune echipamente Ûi aplicaÍii.

2 De ce sŸ ÁmbunŸtŸÍim factorul de putere ?

ÎmbunŸtŸÍirea factorului de putere al instalaÍiilor prezintŸ mai multe avantaje tehnice Ûi economice, printre care Ûi reducerea facturilor de energie electricŸ.

ÎmbunŸtŸÍirea factorului de putere permite utilizarea unor transformatoare, cabluri Ûi aparate mai mici Án acelaÛi timp cu reducerea pierderilor Ûi a cŸderii de tensiune dintr-o instalaÍie.

2.1 Reducerea costului energiei Managementul bun al consumului de energie reactivŸ aduce importante avantaje economice. Aceste consideraÍii sunt bazate pe structura actualŸ de tarife aplicate Án mod curent Án Europa, destinate sŸ Áncurajeze beneficiarii sŸ micÛoreze consumul de energie reactivŸ. Instalarea condensatoarelor de compensare a energiei reactive la consumatori permite reducerea notelor de platŸ la electricitate prin menÍinerea consumului de putere reactivŸ sub o anumitŸ valoare, agreatŸ prin contractul cu furnizorul de energie. În acest tip de tarif, energia reactivŸ este plŸtitŸ conform criteriului lui tan ϕ. Q(kVARh) (kvarh) Q tan ϕ = P (kWh) La consumator distribuitorul de energie livreazŸ energie reactivŸ gratis, pÊnŸ: n la nivelul de 40% din energia activŸ (tg ϕ = 0,4) pentru un interval de 16 ore pe zi (de la 6:00 la 22:00) Án timpul perioadelor celor mai solicitante (de obicei iarna); n fŸrŸ limitŸ Án perioada de solicitare redusŸ iarna, Ûi Án timpul primŸverii Ûi verii. Pe durata perioadelor de limitare, consumul de energie reactivŸ care depŸÛeÛte 40% din energia activŸ este plŸtit lunar la cursul curent. Astfel cantitatea de energie reactivŸ de platŸ Án aceste perioade va fi kVARh (de plŸtit) = kWh (tan ϕ > 0,4) unde: o kWh este energia activŸ consumatŸ Án perioada de limitare, o kWh tg ϕ este energia reactivŸ totalŸ Án perioada de limitare, o 0,4 kWh este cantitatea de energie reactivŸ livratŸ gratis Án perioada de limitare. tan ϕ = 0,4 corespunde unui factor de putere cos ϕ = 0,93 aÛa cŸ pentru a nu plŸti energie reactivŸ este suficient ca Án perioadele de limitare, cos ϕ sŸ nu scadŸ sub 0,93. În faÍa avantajelor notelor de platŸ scŸzute consumatorul trebuie sŸ punŸ Án balanÍŸ costul achiziÍionŸrii, instalŸrii Ûi utilizŸrii condensatoarelor de compensare a energiei reactive, aparaturii de protecÍie Ûi comandŸ, Ántreruptorului automat ÁmpreunŸ, cu consumul suplimentar de kWh datorat pierderilor Án dielectricul condensatoarelor, etc.. Este posibil sŸ fie mai economic sŸ se facŸ compensarea numai parÍial Ûi ca plata unei pŸrÍi din energia reactivŸ sŸ fie mai avantajoasŸ decÊt o compensare de 100%. În general, corecÍia factorului de putere este o problemŸ de optimizare, cu excepÍia unor cazuri foarte simple.

2.2 Optimizare tehnico-economicŸ Un factor de putere mai mare permite optimizarea componentelor unei instalaÍii. Supradimensionarea unui echipament poate fi evitatŸ, dar pentru a obÍine cele mai bune rezultate corecÍia ar trebui fŸcutŸ pe cÊt posibil cÊt mai aproape de fiecare componentŸ a echipamentelor inductive. Reducerea dimensiunii cablurilor Tabelul L7 aratŸ creÛterea dimensiunii cablurilor atunci cÊnd factorul de putere scade de la 1 la 0,4.

L5 Factorul de multiplicare a secÍiunii transversale a miezului cablului

1

1,25

1,67

2,5

cos ϕ

1

0,8

0,6

0,4

Tab. L7: Factorul de multiplicare a dimensiunii cablurilor Án funcÍie de cos ϕ.

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

2 De ce sŸ ÁmbunŸtŸÍim factorul de putere ?

Reducerea pierderilor (P, kW) Án cabluri Pierderile Án cabluri sunt proporÍionale cu pŸtratul curentului Ûi sunt mŸsurate cu kWh-metrul. Reducerea curentului Ántr-un conductor cu 10% de exemplu, duce la scŸderea pierderilor cu circa 20%. Reducerea cŸderii de tensiune Condensatoarele montate pentru compensarea energiei reactive reduc sau chiar anuleazŸ curentul reactiv inductiv Án conductorii din amonte, reducÊnd astfel sau chiar eliminÊnd cŸderile de tensiune. NotŸ: supracompensarea produce o creÛtere a tensiunii pe condensator. CreÛterea puterii disponibile În ÁmbunŸtŸÍirea factorului de putere al unei sarcini alimentatŸ de la un transformator curentul prin transformator se va reduce, permiÍÊnd astfel adŸugarea unor alte sarcini. În practicŸ, poate fi mai avantajos sŸ ÁmbunŸtŸÍeÛti factorul de putere(1) decÊt sŸ ÁnlocuieÛti transformatorul cu unul mai mare. AceastŸ problemŸ este detaliatŸ Án subcapitolul 6.

L6

(1) ÎntrucÊt Ûi alte beneficii survin la o valoare mai mare a cos ϕ precum s-a arŸtat mai Ánainte.

3 Cum sŸ ÁmbunŸtŸÍim factorul de putere?

ÎmbunŸtŸÍirea factorului de putere pentru o instalaÍie necesitŸ o baterie de condensatoare care acÍioneazŸ ca o sursŸ de energie reactivŸ. Se spune cŸ acest montaj asigurŸ compensarea energiei reactive.

a) Modelul circulaÍiei curenÍilor reactivi

b) Atunci cÊnd IC = IL toatŸ puterea reactivŸ este furnizatŸ de bateria de condensatoare

c) Curentul sarcinii adŸugat la cazul (b)

Fig. L8: Exemplificarea caracteristicilor esenÍiale ale compensŸrii energiei reactive.

3.1 Principii teoretice O sarcinŸ inductivŸ cu factor de putere mic face sŸ aparŸ Án generator Ûi Án sistemele de transport/distribuÍie un curent reactiv (defazat cu 90° Án urma tensiunii) ÁnsoÍit de pierderi de putere Ûi cŸderi de tensiune, dupŸ cum s-a arŸtat Án subcapitolul 1.1. DacŸ se adaugŸ sarcinii o baterie de condensatoare Án paralel, curentul reactiv capacitiv al acesteia va urma acelaÛi traseu Án circuit ca Ûi curentul reactiv existent anterior. Deoarece, conform paragrafului 1.1, acest curent capacitiv IC (care prezintŸ un defazaj de 90°, Ánaintea tensiunii) este Án opoziÍie de fazŸ cu curentul reactiv anterior (IL), iar ambii curenÍi circulŸ pe acelaÛi traseu, aceÛtia se pot anula reciproc. DacŸ bateria de condensatoare este suficient de mare, se poate ca IC = IL Ûi deci sŸ nu mai existe curent reactiv Án circuitul din amonte de condensatoare. Aceasta se observŸ Án Fig. L8 (a) Ûi (b) care prezintŸ numai curenÍi reactivi. În aceastŸ figurŸ: R reprezintŸ elementele de putere activŸ ale sarcinii L reprezintŸ elementele de putere reactivŸ (inductivŸ) ale sarcinii C reprezintŸ elementele cu putere reactivŸ (capacitivŸ) din echipamentul de corecÍie a factorului de putere (adicŸ condensatori). Din diagrama (b) a Fig. L8 se observŸ cŸ bateria de condensatoare C alimenteazŸ tot curentul reactiv solicitat de sarcinŸ. Din acest motiv condensatoarele sunt denumite uneori generatoare de putere reactivŸ Án avans. În diagrama (c) a Fig. L8 este adaugatŸ componenta activŸ a curentului Ûi se vede cŸ la o compensare totalŸ sarcina apare ca un sistem rezistiv, deci cu un factor de putere 1. În general nu este economic sŸ se compenseze total o instalaÍie electricŸ. Figura L9 foloseÛte diagrama prezentatŸ Án subcapitolul 1.3 (vezi Fig. L3) pentru a ilustra principiul compensŸrii parÍiale a puterii reactive de la valoarea Q la Q’ folosind o baterie de condensatoare de putere Qc. Puterea aparentŸ iniÍialŸ S se reduce la S’. Exemplu: Un motor consumŸ 100 kW la cos ϕ =0,75 (adicŸ tan ϕ = 0,88). Pentru a mŸri cos ϕ la 0,93 (adicŸ tan ϕ = 0,4) este necesarŸ o baterie de condensatoare cu puterea reactivŸ: Qc = 100 (0,88 - 0,4) = 48 kVAR. Alegerea nivelului de compensare Ûi a calculului parametrilor pentru bateria de condensatoare depind de instalaÍie. Factorii care cer atenÍie sunt explicaÍi Án subcapitolele 5 (generalitŸÍi), 6 Ûi 7 (transformatoare Ûi motoare). NotŸ: Înainte de abordarea proiectului de compensare trebuie luate anumite precauÍii. În particular, supradimensionarea motoarelor ar trebui evitatŸ, de asemenea funcÍionarea Án gol a acestora. În cazul mersului Án gol factorul de putere este foarte redus, (≈ 0,17) pentru cŸ puterea activŸ absorbitŸ de motor este foarte micŸ.

3.2 Ce echipamente utilizŸm? Compensarea la JT

Fig. L9: DiagramŸ exemplificÊnd principiul compensŸrii Qc = P (tan ϕ - tan ϕ’).

La joasŸ tensiune compensarea se face cu: n condensatoare de valoare fixŸ; n echipament prevŸzut cu reglare automatŸ sau baterie de condensatoare care permite ajustarea continuŸ Án concordanÍŸ cu cerinÍele impuse de modificarea sarcinii. NotŸ: CÊnd puterea reactivŸ instalatŸ de compensat depŸÛeÛte 800 kVAR Ûi sarcina este stabilŸ este adesea mai economic sŸ se utilizeze baterii de condensatoare pe partea de medie tensiune.

L7

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

Compensarea poate fi efectuatŸ de o baterie de condensatoare de valoare fixŸ, Án circumstanÍe favorabile.

3 Cum sŸ ÁmbunŸtŸÍim factorul de putere?

Baterii de condensatoare cu valoare fixŸ (vezi Fig. L10) AceastŸ soluÍie foloseÛte unul sau mai multe condensatoare pentru a obÍine un anumit nivel de compensare. Comanda poate fi: n manualŸ: prin Ántreruptor automat sau prin separator de sarcinŸ; n semi-automatŸ: prin contactor; n prin legare directŸ la un echipament electric Ûi comutare odatŸ cu comutarea acestuia. Aceste condensatoare sunt montate: n la bornele receptorilor inductivi (motoare Ûi transformatoare); n pe barele de distribuÍie de la care se alimenteazŸ motoare mici sau consumatori inductivi Ûi pentru care compensarea individualŸ ar fi prea costisitoare; n Án cazurile Án care nivelul sarcinii este Án general constant.

Fig. L10: Exemplu de baterie de condensatoare de valoare fixŸ (Varset direct).

De obicei compensarea este efectuatŸ de baterii de condensatoare Án trepte, cu reglaj automat.

Baterii de condensatoare automate (vezi Fig. L11) Acest gen de echipament efectueazŸ controlul automat al compensŸrii, menÍinÊnd Án niÛte limite strÊnse valoarea factorului de putere. Astfel de echipament se monteazŸ Án locurile Án care se produc variaÍii mari de puteri active Ûi/sau reactive, de exemplu: n pe barele tabloului general de distribuÍie; n la bornele unui cablu de alimentare, pentru sarcina mare.

L8

Fig. L11: Exemplu de baterie de condensatoare Án trepte, cu reglaj automat (Varset).

3 Cum sŸ ÁmbunŸtŸÍim factorul de putere?

Bateriile de condensatoare automate permit adaptarea imediatŸ a compensŸrii, Án funcÍie de nivelul sarcinii.

Principii Ûi oportunitŸÍi de utilizare a compensŸrii automate O baterie de condensatoare este ÁmpŸrÍitŸ Ántr-un numŸr de secÍiuni, fiecare fiind comandatŸ de un contactor. Închiderea unui contactor pune secÍiunea aferentŸ Án paralel cu altele care deja sunt conectate. În felul acesta, valoarea capacitŸÍii bateriei poate fi modificatŸ Án trepte. Un releu de control monitorizeazŸ factorul de putere al circuitului respectiv Ûi este reglat sŸ ÁnchidŸ Ûi sŸ deschidŸ contactoarele necesare pentru a menÍine o valoare constantŸ a factorului de putere (Án toleranÍele impuse de dimensiunea fiecŸrei trepte de compensare). Transformatorul de curent pentru releul de monitorizare trebuie plasat pe una din fazele cablului de intrare care alimenteazŸ circuitul, conform Fig. L12. Bateria de compensare automatŸ Varset Fast, similarŸ ca principiu Fig. L12 este un echipament de compensare automatŸ a energiei reactive utilizÊnd comutaÍia staticŸ (tiristori) Án locul contactorilor uzuali. Avantajele comutaÍiei statice sunt urmŸtoarele: n rŸspuns imediat la toate fluctuaÍiile factorului de putere (timp de rŸspuns 2 s sau 40 ms, Án funcÍie de opÍiunile regulatorului); n numŸr nelimitat de cicluri Ánchis/deschis; n eliminarea fenomenelor tranzitorii din reÍea la comutaÍia condensatorilor; n funcÍionare silenÍioasŸ. Prin compensarea la valoare apropiatŸ de cea cerutŸ de sarcinŸ, posibilitatea de producere a supratensiunilor la sarcinŸ redusŸ va fi evitatŸ, reducÊndu-se astfel probabilitatea de defectare a utilajelor Ûi a echipamentelor. Supratensiunile cauzate de supracompensarea energiei reactive depind parÍial de valoarea impedanÍei sursei.

Fig. L12: Principiul bateriei de condensatoare Án trepte, cu reglaj automat.

L9

3.3 Alegerea Ántre bateria de condensatoare fixŸ sau cu reglaj automat Reguli comune CÊnd valoarea puterii reactive a condensatoarelor este mai micŸ sau egalŸ cu 15% din valoarea puterii transformatorului de alimentare se recomandŸ o baterie de condensatoare de valoare fixŸ. Peste 15%, este recomandatŸ o baterie de condensatoare controlatŸ automat. Dispunerea condensatoarelor de JT Ántr-o instalaÍie constituie modalitatea de compensare care poate fi: globalŸ (plasament Ántr-un singur punct pentru Ántreaga instalaÍie), sectorialŸ (sector cu sector), localŸ (la fiecare dispozitiv Án parte) sau o combinaÍie a ultimelor douŸ. În principiu, compensarea idealŸ este aplicatŸ la locul de consum Ûi are nivelul Án acord cu valorile instantanee de putere. În practicŸ alegerea este decisŸ de factori tehnici Ûi economici.

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

CÊnd sarcina este continuŸ Ûi stabilŸ se poate aplica compensarea globalŸ.

4 Unde se instaleazŸ condensatoarele pentru compensarea energiei reactive? 4.1 Compensare globalŸ (vezi Fig. L13) Principiu Bateria de condensatoare este conectatŸ la barele tabloului general de distribuÍie de JT a instalaÍiei Ûi rŸmÊne Án funcÍiune pe durata regimului normal. Avantaje Compensarea de tip global: n reduce penalitŸÍile de depŸÛire a consumului de energie reactivŸ contractat; n reduce cererea de putere aparentŸ, pe care se bazeazŸ funcÍionarea sarcinilor permanente; n reduce ÁncŸrcarea transformatorului, care devine apt pentru o sarcinŸ mai mare, dacŸ este nevoie. Comentarii n curentul reactiv continuŸ sŸ existe Án toate conductoarele cablurilor care pleacŸ de la tabloul principal de distribuÍie de JT; n din motivul enunÍat, dimensionarea acestor cabluri Ûi a pierderilor de putere din ele, nu este ÁmbunŸtŸÍitŸ printr-o compensare globalŸ.

Fig. L13: Compensare globalŸ.

Compensarea sectorialŸ este recomandatŸ cÊnd instalaÍia este extinsŸ Ûi Án cazul Án care evoluÍia sarcinii de timp diferŸ Án diferite pŸrÍi ale instalaÍiei.

4.2 Compensare sectorialŸ (vezi Fig. L14) Principiu Bateria de condensatoare este conectatŸ la barele de distribuÍie ale fiecŸrui tablou de distribuÍie intermediar, ca Án Fig. L14. De aceastŸ alegere beneficiazŸ o parte semnificativŸ a instalaÍiei, Án particular cablul de alimentare de la tabloul general de distribuÍie la fiecare tablou intermediar, unde sunt aplicate mŸsurile de compensare. Avantaje Compensarea pe sectoare: n reduce penalitŸÍile pentru consum excesiv de putere reactivŸ; n reduce cererea de putere aparentŸ pe care se bazeazŸ funcÍionarea sarcinilor permanente; n menajeazŸ transformatorul care devine apt pentru o sarcinŸ mai mare, dacŸ este necesar; n dimensiunile cablurilor Án distribuÍia localŸ se pot reduce sau se pot alimenta sarcini suplimentare; n pierderile Án aceleaÛi cabluri se reduc.

L10

Fig. L14: Compensarea sectorialŸ.

Comentarii n curentul reactiv continuŸ sŸ circule Án toate cablurile din aval de tablourile de distribuÍie intermediare; n din acest motiv nu se pot optimiza dimensiunile cablurilor Ûi nu este posibilŸ diminuarea pierderilor din ele prin compensarea sectorialŸ; n cÊnd au loc modificŸri mari de sarcinŸ existŸ riscul de supracompensare Ûi Án consecinÍŸ de supratensiune, cu problemele aferente.

4 Unde se instaleazŸ condensatoarele pentru compensarea energiei reactive? Se ia Án considerare compensarea individualŸ atunci cÊnd puterea motorului este semnificativŸ Án comparaÍie cu puterea Ántregii instalaÍii.

4.3 Compensare individualŸ Principiu Condensatoarele sunt conectate direct la bornele maÛinii inductive (Án special motoare, vezi subcapitolul 7). Compensarea individualŸ poate fi utilizatŸ atunci cÊnd puterea motorului este semnificativŸ Án raport cu puterea totalŸ a instalaÍiei (kVA). Valoarea puterii reactive Án bateria de condensatoare este de ordinul 25% din puterea activŸ a motorului. De asemenea, o compensare suplimentarŸ la originile instalaÍiei (aproape de transformator) se poate dovedi avantajoasŸ. Avantaje Compensarea individualŸ: n reduce penalitŸÍile pentru consumul excesiv de putere reactivŸ; n reduce puterea aparentŸ cerutŸ; n reduce dimensiunile cablurilor Ûi pierderile Án acestea. Comentarii n nu mai existŸ curenÍi reactivi semnificativi Án instalaÍie.

L11

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

5 Cum sŸ hotŸrÊm nivelul optim de compensare?

5.1 Metoda generalŸ Listarea cererilor de putere reactivŸ Án etapa de proiectare AceastŸ listŸ se face Án acelaÛi fel ca cea pentru puterea aparentŸ, descrisŸ Án capitolul A. Se pot determina valorile de putere activŸ Ûi reactivŸ ale sarcinii la fiecare nivel al instalaÍiei (Án punctele de distribuÍie Ûi subdistribuÍie). Optimizarea tehnico-economicŸ pentru o instalaÍie existentŸ Valoarea optimŸ a capacitŸÍilor de compensare, pentru o instalaÍie existentŸ, se determinŸ cu ajutorul urmŸtoarelor consideraÍii principale: n facturile anterioare instalŸrii condensatoarelor; n costurile diminuate, Án urma instalŸrii condensatoarelor; n costurile pentru: o achiziÍionarea condensatoarelor Ûi a echipamentului de comandŸ (contactoare, dulapuri, controlere, etc.), o instalare Ûi ÁntreÍinere, o pierderile prin ÁncŸlzirea dielectricului din condensatoare Án comparaÍie cu reducerea pierderilor Án cabluri, transformator, etc. ca urmare a instalŸrii bateriei de condensatoare. În subcapitolele 5.3 ,5.4 se dau mai multe metode simplificate de calcul a tarifelor (comune pentru Europa).

5.2 Metoda simplificatŸ Principiu general Pentru cele mai multe cazuri practice, este recomandabil un calcul aproximativ care poate fi bazat pe ipoteza cŸ cos ϕ = 0,8 (inductiv) Ánainte de compensare. Cu scopul de a corecta factorul de putere la o valoare suficientŸ pentru a evita penalitŸÍile (aceasta depinde de structura localŸ a tarifelor, dar Án acest exemplu va fi propusŸ valoarea 0,93) Ûi pentru a reduce pierderile, cŸderile de tensiune, etc. Án instalaÍie, se poate lua ca referinÍŸ Tab. L15 de pe pagina urmŸtoare. Pentru creÛterea de la 0,8 la 0,93 a factorului de putere, sunt necesari 0,355 kVAR pentru fiecare kW de sarcinŸ. Deci puterea reactivŸ Ántr-o baterie de condensatoare conectatŸ la barele tabloului principal de distribuÍie este Q(kVAR) = 0,355 x P(kW). AceastŸ aproximaÍie simplŸ permite determinarea rapidŸ a cerinÍelor condensatoarelor de compensare la modul global, parÍial sau individual. Exemplu Puterea instalaÍiei este 666 kVA. Se cere corectarea factorului de putere de la 0,75 la 0,928. Puterea activŸ necesarŸ este: 666 x 0,75 = 500 kW. În Tab. L15 la intersecÍia liniei de cos ϕ = 0,75 cu coloana de cos ϕ = 0,93 se obÍine valoarea 0,487 kVAR/kW. Pentru 500 kW rezultŸ 500 x 0,487 = 244 kVAR puterea corespunzŸtoare capacitŸÍii de compensare. NotŸ: aceastŸ metodŸ este valabilŸ pentru orice nivel de tensiune, adicŸ este independentŸ de tensiune.

L12

5 Cum sŸ hotŸrÊm nivelul optim de compensare?

Înainte de compensare tan ϕ 2,29 2,22 2,16 2,10 2,04 1,98 1,93 1,88 1,83 1,78 1,73 1,69 1,64 1,60 1,56 1,52 1,48 1,44 1,40 1,37 1,33 1,30 1,27 1,23 1,20 1,17 1,14 1,11 1,08 1,05 1,02 0,99 0,96 0,94 0,91 0,88 0,86 0,83 0,80 0,78 0,75 0,72 0,70 0,67 0,65 0,62 0,59 0,57 0,54 0,51 0,48

cos ϕ 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90

kVAR ai bateriei de condensatoare de instalat pe kW de sarcinŸ, pentru a ÁmbunŸtŸÍi cos ϕ sau tan ϕ la valoarea doritŸ tan ϕ

0,75

0,59

0,48

0,46

0,43

0,40

0,36

0,33

0,29

0,25

0,20

0,14

0,0

cos ϕ

0,80 1,557 1,474 1,413 1,356 1,290 1,230 1,179 1,130 1,076 1,030 0,982 0,936 0,894 0,850 0,809 0,769 0,730 0,692 0,665 0,618 0,584 0,549 0,515 0,483 0,450 0,419 0,388 0,358 0,329 0,299 0,270 0,242 0,213 0,186 0,159 0,132 0,105 0,079 0,053 0,026

0,86 1,691 1,625 1,561 1,499 1,441 1,384 1,330 1,278 1,228 1,179 1,232 1,087 1,043 1,000 0,959 0,918 0,879 0,841 0,805 0,768 0,733 0,699 0,665 0,633 0,601 0,569 0,538 0,508 0,478 0,449 0,420 0,392 0,364 0,336 0,309 0,82 0,255 0,229 0,202 0,176 0,150 0,124 0,098 0,072 0,046 0,020

0,90 1,805 1,742 1,681 1,624 1,558 1,501 1,446 1,397 1,343 1,297 1,248 1,202 1,160 1,116 1,075 1,035 0,996 0,958 0,921 0,884 0,849 0,815 0,781 0,749 0,716 0,685 0,654 0,624 0,595 0,565 0,536 0,508 0,479 0,452 0,425 0,398 0,371 0,345 0,319 0,292 0,266 0,240 0,214 0,188 0,162 0,136 0,109 0,083 0,054 0,028

0,91 1,832 1,769 1,709 1,651 1,585 1,532 1,473 1,425 1,370 1,326 1,276 1,230 1,188 1,144 1,103 1,063 1,024 0,986 0,949 0,912 0,878 0,843 0,809 0,777 0,744 0,713 0,682 0,652 0,623 0,593 0,564 0,536 0,507 0,480 0,453 0,426 0,399 0,373 0,347 0,320 0,294 0,268 0,242 0,216 0,190 0,164 0,140 0,114 0,085 0,059 0,031

0,92 1,861 1,798 1,738 1,680 1,614 1,561 1,502 1,454 1,400 1,355 1,303 1,257 1,215 1,171 1,130 1,090 1,051 1,013 0,976 0,939 0,905 0,870 0,836 0,804 0,771 0,740 0,709 0,679 0,650 0,620 0,591 0,563 0,534 0,507 0,480 0,453 0,426 0,400 0,374 0,347 0,321 0,295 0,269 0,243 0,217 0,191 0,167 0,141 0,112 0,086 0,058

0,93 1,895 1,831 1,771 1,713 1,647 1,592 1,533 1,485 1,430 1,386 1,337 1,291 1,249 1,205 1,164 1,124 1,085 1,047 1,010 0,973 0,939 0,904 0,870 0,838 0,805 0,774 0,743 0,713 0,684 0,654 0,625 0,597 0,568 0,541 0,514 0,487 0,460 0,434 0,408 0,381 0,355 0,329 0,303 0,277 0,251 0,225 0,198 0,172 0,143 0,117 0,089

0,94 1,924 1,840 1,800 1,742 1,677 1,628 1,567 1,519 1,464 1,420 1,369 1,323 1,281 1,237 1,196 1,156 1,117 1,079 1,042 1,005 0,971 0,936 0,902 0,870 0,837 0,806 0,775 0,745 0,716 0,686 0,657 0,629 0,600 0,573 0,546 0,519 0,492 0,466 0,440 0,413 0,387 0,361 0,335 0,309 0,283 0,257 0,230 0,204 0,175 0,149 0,121

0,95 1,959 1,896 1,836 1,778 1,712 1,659 1,600 1,532 1,497 1,453 1,403 1,357 1,315 1,271 1,230 1,190 1,151 1,113 1,076 1,039 1,005 0,970 0,936 0,904 0,871 0,840 0,809 0,779 0,750 0,720 0,691 0,663 0,634 0,607 0,580 0,553 0,526 0,500 0,474 0,447 0,421 0,395 0,369 0,343 0,317 0,291 0,264 0,238 0,209 0,183 0,155

0,96 1,998 1,935 1,874 1,816 1,751 1,695 1,636 1,588 1,534 1,489 1,441 1,395 1,353 1,309 1,268 1,228 1,189 1,151 1,114 1,077 1,043 1,008 0,974 0,942 0,909 0,878 0,847 0,817 0,788 0,758 0,729 0,701 0,672 0,645 0,618 0,591 0,564 0,538 0,512 0,485 0,459 0,433 0,407 0,381 0,355 0,329 0,301 0,275 0,246 0,230 0,192

0,97 2,037 1,973 1,913 1,855 1,790 1,737 1,677 1,629 1,575 1,530 1,481 1,435 1,393 1,349 1,308 1,268 1,229 1,191 1,154 1,117 1,083 1,048 1,014 0,982 0,949 0,918 0,887 0,857 0,828 0,798 0,769 0,741 0,712 0,685 0,658 0,631 0,604 0,578 0,552 0,525 0,499 0,473 0,447 0,421 0,395 0,369 0,343 0,317 0,288 0,262 0,234

0,98 2,085 2,021 1,961 1,903 1,837 1,784 1,725 1,677 1,623 1,578 1,529 1,483 1,441 1,397 1,356 1,316 1,277 1,239 1,202 1,165 1,131 1,096 1,062 1,030 0,997 0,966 0,935 0,905 0,876 0,840 0,811 0,783 0,754 0,727 0,700 0,673 0,652 0,620 0,594 0,567 0,541 0,515 0,489 0,463 0,437 0,417 0,390 0,364 0,335 0,309 0,281

0,99 2,146 2,082 2,022 1,964 1,899 1,846 1,786 1,758 1,684 1,639 1,590 1,544 1,502 1,458 1,417 1,377 1,338 1,300 1,263 1,226 1,192 1,157 1,123 1,091 1,058 1,007 0,996 0,966 0,937 0,907 0,878 0,850 0,821 0,794 0,767 0,740 0,713 0,687 0,661 0,634 0,608 0,582 0,556 0,530 0,504 0,478 0,450 0,424 0,395 0,369 0,341

1 2,288 2,225 2,164 2,107 2,041 1,988 1,929 1,881 1,826 1,782 1,732 1,686 1,644 1,600 1,559 1,519 1,480 1,442 1,405 1,368 1,334 1,299 1,265 1,233 1,200 1,169 1,138 1,108 1,079 1,049 1,020 0,992 0,963 0,936 0,909 0,882 0,855 0,829 0,803 0,776 0,750 0,724 0,698 0,672 0,645 0,620 0,593 0,567 0,538 0,512 0,484

Valori selectate ca exemplu Án subparagraful 5.2. Valori selectate ca exemplu Án subparagraful 5.4.

Tab. L15: kVAR de instalat pentru un kW de sarcinŸ, pentru a ÁmbunŸtŸÍi factorul de putere dintr-o instalaÍie.

L13

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

Examinarea diverselor facturi de energie acoperind perioada dificilŸ a anului, relativ la sarcinŸ, permite determinarea nivelului de compensare necesar pentru a evita plata de energie reactivŸ Án exces, Án cazul anumitor tipuri de tarife. Perioada de amortizare a unei baterii de condensatoare Ûi a echipamentului aferent este Án general de 18 luni.

5 Cum sŸ hotŸrÊm nivelul optim de compensare?

5.3 Metoda bazatŸ pe evitarea penalizŸrilor tarifare Metoda urmŸtoare permite calculul valorii unei baterii de condensatoare bazat pe detaliile din factura de energie, unde structura tarifului corespunde celei descrise Án subcapitolul 2.1 al acestui capitol. AceastŸ metodŸ determinŸ compensarea minimŸ necesarŸ pentru a evita aceste plŸÍi, care se bazeazŸ pe consumul de kVARh. Procedura este urmŸtoarea: n Se considerŸ cheltuielile cu consumul pe 5 luni de iarnŸ (Án FranÍa noiembriemartie inclusiv). NotŸ: În zone cu climat tropical, perioada cu consumul cel mai mare este vara (datoritŸ consumului cu aerul condiÍionat) astfel cŸ Ûi Án acest caz apare o perioadŸ cu tarif mare. În prezentul exemplu ne vom referi la condiÍiile de iarnŸ din FranÍa. n Se identificŸ cuantumul cheltuielilor referitoare la “consumul de energie reactivŸ” Ûi “kVARh de tarifat”. Se alege nota de platŸ care conÍine cel mai mare numŸr de kVARh (dupŸ verificarea faptului cŸ aceasta nu este o situaÍie excepÍionalŸ). De exemplu 15.966 kVARh Án ianuarie. n Se evalueazŸ Ántreaga perioadŸ de lucru din aceastŸ lunŸ, de exemplu 220 ore = 22 zile x 10 ore/zi. Orele care trebuie luate Án considerare sunt cele din intervalul Án care sarcina este cea mai dificilŸ Ûi Án care survine Án cel mai mare vÊrf de sarcinŸ din sistemul energetic. AceastŸ situaÍie este datŸ Án documentele de tarifare Ûi dureazŸ 16 ore Án fiecare zi Ántre 6:00 si 22:00 sau Ántre 7:00 Ûi 23:00, funcÍie de regiune. În afara acestui interval, nu existŸ nici o platŸ relativŸ la consumul de energie reactivŸ. n Valoarea de compensat Án kVAR = kVARh din nota de platŸ/numŸrul de ore de funcÍionare(1) = Qc. Valoarea capacitŸÍii bateriei de condensatoare se alege uÛor mai mare decÊt cea calculatŸ. Unii producŸtori pot oferi nomograme, elaborate special pentru a facilita aceste calcule, Án concordanÍŸ cu tarifele specifice. Aceste elemente Ûi documentaÍia aferentŸ recomandŸ echipamentul potrivit Ûi schemele de comandŸ, atrŸgÊnd atenÍia asupra constrÊngerilor impuse de tensiunile armonice din sistemul energetic. Asemenea tensiuni implicŸ condensatoare supradimensionate (Án ce priveÛte disiparea de cŸldurŸ Ûi valorile tensiunii Ûi curentului) Ûi/sau inductanÍe sau filtre de suprimare a armonicilor.

5.4 Metoda bazatŸ pe reducerea puterii aparente contractate Pentru tarifele Án 2 pŸrÍi (binome), bazate Án parte pe valoarea declaratŸ a puterii aparente, Tabelul L17 permite determinarea puterii reactive de compensat, necesarŸ reducerii puterii aparente declarate Ûi prevenirii depŸÛirii acesteia.

L14

Pentru consumatorii pentru care tarifŸrile sunt bazate pe o platŸ fixŸ per kVA declarat, plus o platŸ pe kWh consumat, este evident cŸ o reducere a numŸrului de kVA declaraÍi este beneficŸ. Diagrama din Fig. L16 aratŸ cŸ la creÛterea factorului de putere valoarea puterii aparente scade atunci cÊnd puterea activŸ rŸmÊne constantŸ. CorecÍia factorului de putere urmŸreÛte (Án afarŸ de alte avantaje) reducerea nivelului declarat al puterii aparente Ûi nedepŸÛirea acestuia Án nici o situaÍie. În felul acesta, se evitŸ plata unor preÍuri excesive pentru kVA Án perioadele critice Ûi/sau declanÛarea Ántreruptorului principal al circuitului. Tabelul L15 (de pe pagina anterioarŸ) indicŸ numŸrul de kVAR de compensat per kW de sarcinŸ, necesar pentru corelaÍia factorului de putere de la o valoare la alta. Exemplu: Un supermagazin a declarat o sarcinŸ de 122 kVA la un factor de putere de 0,7, adicŸ puterea activŸ este 85,4 kW. Contractul acestui consumator este bazat pe o valoare Án trepte declaratŸ pentru puterea aparentŸ (trepte de 6 kVA pÊnŸ la 108 kVA Ûi de 12 kVA peste aceastŸ valoare; aceasta este o caracteristicŸ comunŸ a multor tarife Án douŸ pŸrÍi sau binomiale). În exemplul dat, nota de platŸ se va face pentru 132 kVA. Folosind Tabelul K15 se poate vedea cŸ o baterie de condensatoare de 60 kVAR va corecta factorul de putere de la 0,7 la 0,95. Valoarea puterii aparente devine 30%.

Fig. L16: Reducerea puterii maxime contractate (kVA) prin ÁmbunŸtŸÍirea factorului de putere.

(1) În perioada de facturare Án orele Án care energia reactivŸ este tarifatŸ pentru cazul considerat mai sus: 15,996 kVARh Qc = = 73 kVAR 220 h

deci constatŸm o ÁmbunŸtŸÍire cu

6 Compensarea la bornele transformatorului

Instalarea unei baterii de condensatoare poate evita necesitatea schimbŸrii transformatorului, Án eventualitatea creÛterii sarcinii.

tan ϕ

cos ϕ

0,00 0,20 0,29 0,36 0,43 0,48 0,54 0,59 0,65 0,70 0,75 0,80 0,86 0,91 0,96 1,02

1 0,98 0,96 0,94 0,92 0,90 0,88 0,86 0,84 0,82 0,80 0,78 0,76 0,74 0,72 0,70

6.1 Compensarea pentru creÛterea puterii active disponibile MŸsurile similare acelora luate pentru reducerea puterii aparente maxime declarate, adicŸ ÁmbunŸtŸÍirea factorului de putere, conform subcapitolului 5.4 ÁmbunŸtŸÍesc funcÍionarea transformatorului prin mŸrirea puterii active debitate. În cazul creÛterii sarcinii este posibil ca Án acest mod sŸ se evite Ánlocuirea transformatorului cu o unitate mai mare. Tabelul L17 prezintŸ Án mod direct disponibilitatea de putere (kW) a transformatoarelor ÁncŸrcate la sarcinŸ maximŸ la diferiÍi factori de putere, din care se poate observa creÛterea puterii active de ieÛire pe mŸsura creÛterii factorului de putere.

Puterea aparentŸ nominalŸ a transformatorului (kVA) 100 160 250 315 400 500 630 100 160 250 315 400 500 630 98 157 245 309 392 490 617 96 154 240 302 384 480 605 94 150 235 296 376 470 592 92 147 230 290 368 460 580 90 144 225 284 360 450 567 88 141 220 277 352 440 554 86 138 215 271 344 430 541 84 134 210 265 336 420 529 82 131 205 258 328 410 517 80 128 200 252 320 400 504 78 125 195 246 312 390 491 76 122 190 239 304 380 479 74 118 185 233 296 370 466 72 115 180 227 288 360 454 70 112 175 220 280 350 441

800 800 784 768 752 736 720 704 688 672 656 640 624 608 592 576 560

1000 1000 980 960 940 920 900 880 860 840 820 800 780 760 740 720 700

1250 1250 1225 1200 1175 1150 1125 1100 1075 1050 1025 1000 975 950 925 900 875

1600 1600 1568 1536 1504 1472 1440 1408 1376 1344 1312 1280 1248 1216 1184 1152 1120

2000 2000 1960 1920 1880 1840 1800 1760 1720 1680 1640 1600 1560 1520 1480 1440 1400

Tab. L17: Puterea activŸ disponibilŸ la ÁncŸrcarea maximŸ a unui transformator, cÊnd sarcina este alimentatŸ la diferite valori ale factorului de putere.

Exemplu: (vezi Fig. L18) O instalaÍie este alimentatŸ de la un transformator de 630 kVA cu sarcina de 450 kW 450 = 562 kVA (P1) cu factor de putere mediu 0,8. Puterea aparentŸ S1 = 0.8 , Puterea reactivŸ corespunzŸtoare

Q1 = S12 − P12 = 337 kvar kVAR Se anticipeazŸ creÛterea puterii active cu valoarea P2 = 100 kW la un factor de putere de 0,7. 100 = 143 kVA Puterea aparentŸ S2 = , 0.7 Puterea reactivŸ corespunzŸtoare Q2 = S22 − P22 = 102 kVAR kvar Care este valoarea minimŸ a capacitŸÍii de instalat pentru a evita schimbarea transformatorului?

Puterea activŸ totalŸ este: P = P1 + P2 = 550 kW. Puterea reactivŸ maximŸ pe care o poate furniza transformatorul, la 630 kVA Ûi debitÊnd 550 kW este: Qm = S2 − P2

Qm = 6302 − 5502 = 307 kVAR kvar

Puterea reactivŸ totalŸ, absorbitŸ de instalaÍie Ánainte de compensare este: Ql + Q2 = 337 + 102 = 439 kVAR. Deci, valoarea minimŸ a bateriei de condensatoare de instalat este: Q (kVAR) = 439 - 307 = 132 kVAR. Fig. L18: Compensarea Q permite adŸugarea sarcinii aditionale S2, fŸrŸ a fi nevoie de Ánlocuirea transformatorului existent a cŸrui putere este limitatŸ la valoarea S.

Acest calcul nu a luat Án considerare vÊrfurile de sarcinŸ Ûi duratele lor. Cea mai bunŸ corecÍie posibilŸ, aceea prin care cos ϕ atinge valoarea 1, ar permite o rezervŸ de putere activŸ de 630 - 550 = 80 kW. Bateria de condensatoare ar trebui sŸ fie Án acest caz de 439 kVAR.

L15

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

Atunci cÊnd contorizarea se face pe partea de MT a transformatorului uneori este necesar sŸ se asigure (funcÍie de modul de tarifare) compensarea pierderilor de energie reactivŸ din transformator.

Fig. L19: ReactanÍele transformatorului pe fazŸ.

Puterea reactivŸ absorbitŸ de un transformator nu poate fi neglijatŸ Ûi poate reprezenta pÊnŸ la aproximativ 5% din puterea transformatorului cÊnd acesta este ÁncŸrcat aproape de nominal. Compensarea se poate face cu o baterie de condensatoare. În transformator puterea reactivŸ este absorbitŸ de cele douŸ reactanÍe paralel (magnetizare) Ûi serie (fluxul de pierderi). Compensarea completŸ se poate face cu o baterie de condensatoare conectatŸ Án paralel la JT.

6 Compensarea la bornele transformatorului

6.2 Compensarea energiei reactive absorbite de transformator Natura reactanÍelor inductive ale transformatorului ConsideraÍiile anterioare au fost fŸcute relativ la dispozitivele conectate Án paralel ca sarcini normale Ûi la bateriile de condensatoare pentru corecÍia cos ϕ, etc. Motivul este cŸ, pentru cazul conectŸrii Án paralel a consumatorilor, se cere cea mai mare cantitate de putere reactivŸ din reÍea. TotuÛi reactanÍele conectate Án serie, precum reactanÍele inductive ale liniilor de putere Ûi reactanÍele de dispersie ale ÁnfŸÛurŸrilor transformatoarelor, etc., absorb de asemenea putere reactivŸ. Atunci cÊnd contorizarea se face pe partea de MT a transformatorului, uneori este necesar sŸ se asigure (Án funcÍie de sistemul de tarifare) compensarea pierderilor de energie reactivŸ din transformator. DacŸ sunt luate Án consideraÍie numai pierderile de energie reactivŸ, un transformator se reprezintŸ schematic ca Án Figura L19. Toate valorile de reactanÍe se referŸ la secundarul transformatorului, unde reactanÍa paralelŸ este corespunzŸtoare curentului de magnetizare. Curentul de magnetizare rŸmÊne practic constant (la 1,8% din curentul total), independent de sarcinŸ, Án condiÍii normale, adicŸ cu tensiune constantŸ Án primar, astfel cŸ un condensator paralel de valoare fixŸ poate fi instalat Án partea de MT sau JT, pentru a putea compensa puterea reactivŸ absorbitŸ.

Puterea reactivŸ absorbitŸ de reactanÍele conectate Án serie (flux de dispersie) Diagrama de fazori din Figura L20 ilustreazŸ acest fenomen. Componenta reactivŸ prin sarcinŸ = I sin ϕ astfel cŸ QL = V I sin ϕ. Componenta reactivŸ a curentului debitat de sursŸ = I sin ϕ’ astfel cŸ QE = E I sin ϕ’, unde V Ûi E sunt date Án kV. Se poate vedea cŸ E > V Ûi sin ϕ’ > sin ϕ. DiferenÍa dintre El sin ϕ’ Ûi VI sin ϕ este puterea reactivŸ absorbitŸ de XL, pe fazŸ. Se poate arŸta cŸ aceasta din urmŸ este egalŸ cu I2XL (care este analoagŸ pierderii de putere activŸ I2R (kW) datorate rezistenÍei serie a liniei, etc.). Din expresia I2XL se deduce puterea reactivŸ absorbitŸ la orice valoare a sarcinii pentru un transformator dat, dupŸ cum urmeazŸ: DacŸ se folosesc valorile raportate - unitŸÍi relative (Án loc de procente) ÁnmulÍirea directŸ dintre I Ûi XL conduce la rezultat. Exemplu: Fie un transformator de 630 kVA, cu tensiune de scurtcircuit de 4%, care funcÍioneazŸ la sarcinŸ nominalŸ. Care sunt pierderile de putere reactivŸ? (kVAR) 4% = 0,04 pu Ipu = 1 pierderile = I2XL = 12 x 0,04 = 0,04 pu kVAR, unde 1 pu = 630 kVA În sistemul trifazat, puterea reactivŸ la pierderi este 630 x 0,04 = 25,2 kVAR La jumŸtatea sarcinii, adicŸ = 0,5 pu pierderile vor fi: 0,52 x 0,04 =0,01 pu = 630 x 0,01 = 6,3 kVAR Ûi aÛa mai departe. Acest exemplu Ûi diagrama de fazori din Fig. L20 aratŸ cŸ: n factorul de putere Án primarul unui transformator Án sarcinŸ este diferit (Án general mai mic) decÊt Án secundar (se absoarbe putere reactivŸ); n pierderile de putere reactivŸ datorate reactanÍei de scŸpŸri sunt de ordinul 4% din puterea aparentŸ a transformatorului; n pierderile de putere reactivŸ, datorate reactanÍei de scŸpŸri sunt proporÍionale cu pŸtratul curentului de sarcinŸ.

L16

Fig. L20: Puterea reactivŸ absorbitŸ de inductanÍa serie.

6 Compensarea la bornele transformatorului

Pentru calculul pierderilor totale de putere reactivŸ ale transformatorului trebuie adŸugate pierderile datoritŸ curentului de magnetizare (aproximativ 1,8% din puterea aparentŸ a transformatorului) la cele anterior calculate. Tabelul L21 prezintŸ pierderile de putere reactivŸ Án cazul unui transformator tipic de distribuÍie Án gol Ûi Án sarcinŸ. În principiu inductanÍele serie pot fi compensate cu condensatoare serie de valoare fixŸ (cazul liniilor lungi de IT). Acest aranjament este totuÛi greu de fŸcut, aÛa cŸ la nivelurile de tensiune tratate de aceastŸ lucrare, se aplicŸ compensarea paralel. În cazul contorizŸrii la MT este suficient sŸ se creascŸ factorul de putere la o valoare la care transformatorul plus puterea reactivŸ consumatŸ Án sarcinŸ sŸ fie sub nivelul de la care se factureazŸ suplimentar. Acest nivel depinde de tarifare, dar adesea corespunde la o valoare a tg ϕ de 0,31 (cos ϕ = 0,955).

Puterea nominalŸ (kVA) 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000

Puterea reactivŸ (kVAR) de compensat În gol La sarcinŸ nominalŸ 2,5 6,1 3,7 9,6 5,3 14,7 6,3 18,4 7,6 22,9 9,5 28,7 11,3 35,7 20 54,5 23,9 72,4 27,4 94,5 31,9 126 37,8 176

Tab. L21: Consumul de putere reactivŸ al transformatoarelor de distribuÍie cu ÁnfŸÛurarea primarŸ de 20 kV.

Ca un punct de vedere interesant pierderile de putere reactivŸ Ántr-un transformator pot fi compensate complet reglÊnd bateria de condensatoare la o valoare astfel ca defazajul sŸ fie uÛor capacitiv. În astfel de cazuri, toatŸ puterea reactivŸ a transformatorului este alimentatŸ din bateria de condensatoare, Án timp ce factorul de putere la MT este 1, ca Án Fig. L22.

L17

Fig. L22: Supracompensarea pentru compensarea completŸ a pierderilor de energie reactivŸ Án transformator.

Practic, compensarea pentru pierderea de putere reactivŸ Án transformator este inclusŸ Án condensatoarele de corectare a factorului de putere corespunzŸtor sarcinii, la modul global, sectorial sau individual. Spre deosebire de alÍi consumatori care absorb putere reactivŸ, puterea reactivŸ absorbitŸ de transformatoare (partea datoratŸ reactanÍei de dispersie) se modificŸ esenÍial funcÍie de nivelul sarcinii, astfel cŸ dacŸ se face o compensare individualŸ la transformator, atunci va trebui considerat un nivel mediu de sarcinŸ. Din fericire, acest consum de putere reactivŸ reprezintŸ o micŸ parte din puterea reactivŸ a instalaÍiei, astfel cŸ dezacordul compensŸrii cu sarcina ce poate apŸrea din cÊnd Án cÊnd nu reprezintŸ o problemŸ. Tabelul L21 indicŸ valori tipice ale pierderilor de putere reactivŸ pentru circuitul de magnetizare (coloana “Án gol”) Ûi de asemenea pentru pierderile totale, la sarcinŸ nominalŸ Án cazul transformatoarelor de distribuÍie de 20 kV (care includ Ûi pierderile Án reactanÍa de dispersie).

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

Compensarea individualŸ a motoarelor este recomandatŸ acolo unde puterea motorului (kVA) este mare Án comparaÍie cu puterea totalŸ a instalaÍiei.

7 ÎmbunŸtŸÍirea factorului de putere la motoarele cu inducÍie

7.1 Conectarea bateriei de condensatoare Ûi reglajul protecÍiei PrecauÍii generale Din cauza consumului mic de putere activŸ, factorul de putere al unui motor Án gol sau cu sarcinŸ micŸ este redus. Curentul reactiv al motorului rŸmÊne practic constant, indiferent de sarcinŸ, astfel cŸ numŸrul motoarelor Án gol constituie un consum de putere reactivŸ care este Án defavoarea instalaÍiei din motivele expuse Án secÍiunea precedentŸ. Se impun douŸ reguli generale Án acest sens: motoarele Án gol trebuie deconectate Ûi, de asemenea, acestea nu trebuie supradimensionate (pentru a nu funcÍiona la sarcinŸ minimalŸ). Conectare Bateria de condensatoare se conecteazŸ direct la bornele motorului. Motoarele speciale Motoarele speciale (pas cu pas, ... reversibile) nu se compenseazŸ. Efectul asupra reglajelor echipamentelor de protecÍie DupŸ aplicarea compensŸrii unui motor, curentul cŸtre combinaÍia motorcondensator este mai mic decÊt Ánainte de compensare, presupunÊnd acelaÛi nivel de ÁncŸrcare mecanicŸ. Aceasta survine datoritŸ faptului cŸ o bunŸ parte din componenta reactivŸ a curentului este asiguratŸ de condensator, dupŸ cum se vede Án Figura L23. CÊnd echipamentul de protecÍie la supracurent este plasat Án amonte faÍŸ de conexiunea motor-condensator (acesta este cazul pentru condensatoare conectate la borne), reglajul releului de supracurent trebuie modificat in raportul: cos ϕ Ánainte de compensare cos ϕ dupŸ compensare Pentru motoare compensate Án acord cu valorile indicate Án Tab. L24 (valori maxime recomandate pentru evitarea autoexcitŸrii motoarelor electrice standard, conform discuÍiei din subcapitolul 7.2) raportul de mai sus variazŸ Án funcÍie de turaÍie conform Tab. L25.

Motoare trifazate 230/400 V Puterea kVAR de instalat nominalŸ Viteza de rotaÍie (rpm) kW CP 3000 1500 1000 22 30 6 8 9 30 40 7,5 10 11 37 50 9 11 12,5 45 60 11 13 14 55 75 13 17 18 75 100 17 22 25 90 125 20 25 27 110 150 24 29 33 132 180 31 36 38 160 218 35 41 44 200 274 43 47 53 250 340 52 57 63 280 380 57 63 70 355 482 67 76 86 400 544 78 82 97 450 610 87 93 107

L18

750 10 12,5 16 17 21 28 30 37 43 52 61 71 79 98 106 117

Tab. L24: NumŸrul maxim de kVAR pentru compensarea energiei reactive ce se pot aplica la bornele motoarelor fŸrŸ riscul autoexcitaÍiei.

Fig. L23: Înainte de compensare transformatorul furnizeazŸ toatŸ puterea reactivŸ; dupŸ compensare condensatorii furnizeazŸ o mare parte din puterea reactivŸ.

Viteza Án rpm 750 1000 1500 3000

Factor de reducere 0,88 0,90 0,91 0,93

Tab. L25: Factorul de reducere a reglajului releului de supracurent dupŸ compensare.

7 ÎmbunŸtŸÍirea factorului de putere la motoarele cu inducÍie

CÊnd se conecteazŸ o baterie de condensatoare la bornele unui motor electric este important sŸ se verifice dacŸ valoarea capacitŸÍii bateriei este sub valoarea la care survine autoexcitaÍia.

7.2 Cum poate fi evitatŸ autoexcitaÍia unui motor cu inducÍie CÊnd un motor are o sarcinŸ de mare inerÍie mecanicŸ, acesta continuŸ sŸ se roteascŸ (Án afara cazurilor de frÊnare deliberatŸ) chiar dupŸ Ántreruperea alimentŸrii. DatoritŸ “inerÍiei magnetice” a rotorului, o forÍŸ electromotoare va fi generatŸ Án ÁnfŸÛurarea statoricŸ, pentru o perioadŸ scurtŸ de timp dupŸ Ántreruperea circuitului, Ûi se va reduce la zero dupŸ 1-2 perioade (Án cazul unui motor necompensat). Condensatoarele de compensare constituie o sarcinŸ trifazatŸ, capacitivŸ, pentru forÍa electromotoare, care va produce curenÍi capacitivi Án infŸÛurŸrile statorului. AceÛti curenÍi din stator creazŸ un cÊmp magnetic rotitor Án rotor care acÍioneazŸ dupŸ aceeaÛi axŸ Ûi Án acelaÛi sens cu cÊmpul magnetic, Án diminuare, al motorului. Fluxul rotoric creÛte, curenÍii Án stator se mŸresc, tensiunea la bornele motorului creÛte de asemenea, uneori la valori periculos de mari. Acest fenomen este cunoscut sub numele de autoexcitaÍie Ûi este motivul pentru care generatoarele nu funcÍioneazŸ Án mod normal cu factor de putere capacitiv (tensiunea Án urma curentului), deoarece existŸ tendinÍa autoexcitŸrii spontane (necontrolate). Note: 1. Caracteristicile unui motor acÍionat de inerÍia sarcinii mecanice nu sunt riguros identice cu caracteristicile Án gol. Cu toate acestea echivalenÍa este suficient de precisŸ pentru cazuri practice. 2. Într-un motor acÍionÊnd ca generator, curenÍii sunt puternic reactivi astfel cŸ efectul de frÊnare (ÁntÊrziere) asupra motorului este datorat numai sarcinii mecanice reprezentate de ventilatorul de rŸcire. 3. Curentul (90° Án urmŸ) absorbit de la sursa de alimentare, Án condiÍii normale, de un motor Án gol Ûi curentul (90° Ánainte) injectat Án condensatoare, prin funcÍionarea ca generator a motorului, au aceeaÛi relaÍie de fazŸ la bornele de alimentare. Din aceste motive cele douŸ caracteristici se pot suprapune pe un grafic. Pentru a evita autoexcitarea, descrisŸ mai sus, puterea reactivŸ Án bateria de condensatoare trebuie limitatŸ la o valoare maximŸ: Qc i 0,9 x Io x Un x √3 unde Io este curentul absorbit de motorul Án gol Ûi Un este tensiunea nominalŸ Ántre faze, Án kV. Tabelul L24 (pagina anterioarŸ) indicŸ valorile lui Qc conform acestui criteriu. Exemplu Un motor de 75 kW, 3000 rpm, 400 V, trifazat poate avea o baterie de condensatoare de maxim 17 kVAR, conform Tab. L24. Valoarea din tabel este Án general mai micŸ decÊt valoarea necesarŸ pentru o compensare adecvatŸ a motorului Ûi atingerea valorii lui cos ϕ necesarŸ Án mod normal. Se poate face o compensare adiÍionalŸ, de exemplu instalarea unei baterii de condensatoare de compensare globalŸ, pentru mai mulÍi consumatori de putere micŸ.

Fig. L26: Conectarea unei baterii de condensatoare la motor.

Motoare Ûi acÍionŸri cu inerÍie mare În orice instalaÍie Án care existŸ acÍionŸri electrice comandate de motoare de mare inerÍie, Ántreruptoarele sau contactoarele aferente acestor motoare, Án eventualitatea cŸderii alimentŸrii, trebuie sŸ declanÛeze rapid. DacŸ nu sunt luate astfel de precauÍii se poate produce autoexcitaÍie pÊnŸ la tensiuni foarte mari, deoarece orice baterie de condensatoare din instalaÍie va fi Án paralel cu cea corespunzŸtoare motorului de mare inerÍie. Schema de protecÍie pentru aceste motoare trebuie sŸ cuprindŸ un releu de declanÛare la supratensiune, sensibil de asemenea la apariÍia unui flux invers de putere (motorul va alimenta cu energie restul instalaÍiei pÊnŸ va fi disipatŸ toatŸ energia mecanicŸ stocatŸ inerÍial). DacŸ bateria de condensatoare asociatŸ cu un un motor de mare inerÍie este mai mare decÊt cea recomandatŸ Án Tab. L24 atunci ea trebuie comandatŸ separat printr-un Ántreruptor sau contactor care sŸ declanÛeze simultan cu Ántreruptorul sau contactorul principal de comandŸ al motorului, aÛa cum aratŸ Fig. L26. Închiderea contactelor principale, trebuie sŸ se facŸ numai cu contactele bateriei de condensatoare Ánchise Án prealabil.

L19

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

8 Exemplul unei instalaÍii Ánainte Ûi dupŸ compensarea energiei reactive

InstalaÍia Ánaintea compensŸrii (1)

InstalaÍia dupŸ compensare (1)

kVA = kW + kVAR

kVA = kW + kVAR n Puterea reactivŸ peste nivelul declarat se plŸteÛte scump n Puterea aparentŸ este semnificativ mai mare decÊt puterea activŸ absorbitŸ n Curentul corespunzŸtor, Án exces, produce pierderi de putere activŸ care se factureazŸ n InstalaÍia trebuie supradimensionatŸ

n Consumul de energie reactivŸ este: o eliminat, sau o redus Án acord cu cos ϕ cerut, n PenalitŸÍile de tarifare: o pentru energie reactivŸ dupŸ caz, o pentru Ántreaga notŸ de platŸ Án unele cazuri sunt eliminate; n Sarcina stabilitŸ bazatŸ pe cererea de putere aparentŸ este pusŸ Án acord cu valoarea puterii active absorbite.

Caracteristicile instalaÍiei 500 kW cos ϕ = 0,75 n Transformatorul funcÍioneazŸ Án suprasarcinŸ n Puterea aparentŸ absorbitŸ este: P 500 S= = = 665 kVA cos ϕ 0,75 S = puterea aparentŸ

Caracteristicile instalaÍiei 500 kW cos ϕ = 0,928 n Transformatorul nu mai este supraÁncŸrcat n Putere aparentŸ necesarŸ 539 kVA n 14% din puterea transformatorului devine disponibilŸ

n Curentul prin circuit, Án aval de Ántreruptor este: P I= = 960 A √3.U.cos ϕ

n Curentul prin Ántreruptor este 778 A

n Pierderile Án cabluri sunt proporÍionale cu pŸtratul curentului: (960)2

n Pierderile Án cabluri sunt reduse procentual la 7782 = 65% din valoarea anterioarŸ, obÍinÊndu-se 9602 astfel o economie de energie activŸ (kWh)

P=

I2R

cos ϕ = 0,928 n Energia reactivŸ este furnizatŸ de bateria de condensatoare

cos ϕ = 0,75 n Energia reactivŸ este furnizatŸ de transformator prin conductoarele din instalaÍie n Transformatorul, Ántreruptorul Ûi cablurile trebuiesc supradimensionate

L20

250 kVAR n Valoarea bateriei de condensatoare este 250 kVAR, Án cinci trepte de 50 kVAR, controlate automat

cos ϕ = 0,75 atelier

cos ϕ = 0,75 atelier NotŸ: În realitate cos ϕ Án atelier rŸmÊne 0,75, dar cos ϕ pentru toatŸ instalaÍia Án amonte de bateria de condensatoare la bornele de MT ale transformatorului este 0,928. Cum s-a arŸtat Án subcapitolul 6.2, cos ϕ Án ÁnfŸÛurarea de MT va fi uÛor mai scazut(2) datoritŸ pierderilor reactive din transformator.

Fig. K27: ComparaÍie tehnico-economica a unei instalaÍii Ánainte Ûi dupŸ compensarea energiei reactive.

(1) SŸgeÍile indicŸ mŸrimi vectoriale. (2) Mai mult decÊt Ánainte de corecÍie.

9 Efectele armonicilor

9.1 Probleme apŸrute datoritŸ armonicilor sistemului de alimentare Echipamentele care utilizeazŸ componente electronice de putere (variatoare de vitezŸ pentru motoare electrice, redresoare de putere comandate - cu tiristoare -, etc.) au fŸcut sŸ aparŸ probleme datorate armonicilor din sistemul respectiv. Armonicile au apŸrut din primele etape ale activitŸÍii industriale Ûi au fost cauzate de impedanÍele neliniare de magnetizare ale transformatoarelor, balasturi de lŸmpi fluorescente, etc. Armonicile dintr-un sistem trifazat simetric sunt Án general de ordin impar: a 3-a, a 5-a, a 7-a ..., Ûi cu amplitudini descrescŸtoare funcÍie de ordinul armonicii. Toate aceste elemente pot fi folosite Án diferite moduri pentru a reduce armonicile specifice la valori neglijabile, eliminarea completŸ a acestora nefiind posibilŸ. În aceastŸ secÍiune a lucrŸrii sunt recomandate mijloace practice de reducere a influenÍei armonicilor, cu referire Án special la bateriile de condensatoare. Condensatoarele sunt sensibile la componentele armonice ale tensiunii de alimentare, deoarece reactanÍa capacitivŸ scade Án funcÍie de creÛterea frecvenÍei. În practicŸ, aceasta ÁnseamnŸ cŸ un procent relativ mic de tensiune corespunzŸtoare unei armonici, poate cauza un curent semnificativ prin capacitate. PrezenÍa componentelor armonice duce la distorsionarea formelor de undŸ ale curentului Ûi tensiunii; distorsiunea este cu atÊt mai mare, cu cÊt conÍinutul de armonici creÛte. DacŸ frecvenÍa proprie a bateriei de condensatoare/combinaÍia de reactanÍe din sistemul de alimentare este apropiatŸ de o anume armonicŸ, atunci se produce un fenomen de rezonanÍŸ parÍialŸ, cu valori crescute pentru curentul Ûi tensiunea corespunzŸtoare frecvenÍei acelei armonici. În acest caz particular curentul amplificat produce supraÁncalzirea condensatoarelor Ûi eventuala degradare a dielectricului care poate conduce Ûi la o eventuala distrugere a condensatorului. ExistŸ mai multe soluÍii pentru aceastŸ problemŸ, printre care: n conectarea Án paralel a unui filtru de armonici Ûi/sau reactanÍe de suprimare a armonicilor, sau n filtre active, sau n filtre hibride.

Armonicile constituie un motiv de supradimensionare a condensatoarelor Ûi de introducere a reactanÍelor serie, pentru suprimarea armonicilor Án reÍea.

9.2 SoluÍii posibile Filtre pasive (vezi Fig. L28) Contracararea efectelor armonicilor PrezenÍa armonicilor Án tensiunea de alimentare duce la apariÍia unei valori de curent anormal de mare prin condensatoare. În aceastŸ situaÍie, se considerŸ curentul de calcul prin acestea de 1,3 ori valoarea efectivŸ a curentului nominal. Toate elementele serie, cum ar fi conexiuni, siguranÍe, aparate de comutaÍie, etc. asociate cu condensatoarele vor fi de asemenea supradimensionate (Ántre 1,3 Ûi 1,5 din valoarea nominalŸ). Distorsiunea armonicŸ a undei de tensiune se manifestŸ Án mod frecvent sub forma unei unde “ascuÍite”, a cŸrei valoare de vÊrf este mai mare decÊt valoarea de vÊrf a sinusoidei normale. Acest fenomen, ÁmpreunŸ cu alte cauze, cum ar fi supratensiuni cauzate de rezonanÍŸ, necesitŸ o creÛtere a nivelului de izolaÍie a condensatoarelor utilizate Án astfel de circuite, faÍŸ de cele de tip “standard”. Pentru funcÍionarea satisfŸcŸtoare a bateriilor de condensatoare, luarea Án considerare a celor douŸ mŸsuri este foarte importantŸ Ûi conduce la funcÍionŸri satisfŸcŸtoare. Contracararea efectelor fenomenului de rezonanÍŸ Condensatoarele sunt elemente reactive liniare Ûi Án consecinÍŸ nu genereazŸ armonici. Instalarea unor condensatoare Ántr-un sistem de alimentare (Án care impedanÍele sunt predominant inductive) poate duce la rezonanÍe parÍiale sau totale la anumite frecvenÍe armonice. Ordinul armonicei ho a frecvenÍei proprii de rezonanÍŸ Ántre inductanÍa sistemului Ûi capacitatea bateriei de condensatoare este: Ssc unde: Ssc = puterea de scurtcircuit Án reÍeaua trifazatŸ, la bornele bateriei de condensatoare, exprimatŸ Án kVA Q = puterea bateriei, Án kVAR

Fig. L28: Principiul de operare a unui filtru pasiv.

ho = ordinul armonicei corespunzŸtoare frecvenÍei proprii fo adicŸ reÍeaua de 50 Hz, sau

pentru reÍeaua de 60 Hz.

pentru

L21

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

9 Efectele armonicilor

De exemplu:

Ssc poate da o valoare h = 2,93 care aratŸ cŸ frecvenÍa proprie o

a condensatorului/combinaÍie inductanÍŸ-sistem este Án apropierea armonicii a treia. Din

Fig. L29: Principiul de operare a unui filtru activ.

se observŸ cŸ fo = 50 ho = 50 x 2,93 = 146,5 Hz.

Cu cÊt este mai apropiatŸ frecvenÍa proprie de o armonicŸ, cu atÊt va fi mai mare efectul de distorsiune. În exemplul de mai sus, existŸ condiÍii de rezonanÍŸ puternicŸ cu armonica a treia a undei distorsionate. În astfel de cazuri, se iau mŸsuri pentru a schimba frecvenÍa proprie la o valoare care sŸ nu producŸ rezonanÍŸ cu nici o armonicŸ importantŸ. Aceasta se realizeazŸ prin adŸugarea unei inductanÍe de suprimare a armonicilor, conectatŸ Án serie cu bateria de condensatoare. În reÍeaua de 50 Hz, aceste reactanÍe sunt reglate sŸ producŸ fenomenul de rezonanÍŸ a ansamblului, baterie de condensatoare + reactanÍŸ la frecvenÍa de 190 Hz. În reÍeaua de 60 Hz, reactanÍa se regleazŸ pentru 228 Hz. Aceste frecvenÍe corespund unei valori ho = 3,8 pentru 50 Hz, aceasta reprezentÊnd mijlocul intervalului dintre armonica a 3-a Ûi a 5-a. În aceastŸ structurŸ, prezenÍa reactanÍei creÛte curentul de frecvenÍŸ fundamentalŸ (50 Hz sau 60 Hz) cu o valoare redusŸ (7 - 8%). Tensiunea la bornele capacitŸÍii se mŸreÛte Án aceaÛi proporÍie. Aceast fapt se ia Án considerare, de exemplu, folosind condensatoare proiectate pentru 440 V Án reÍeaua de 400 V.

Filtre active (vezi Fig. L29). Filtrele active se bazeazŸ pe tehnologia electronicii de putere. Ele sunt Án general instalate Án paralel cu o sarcinŸ neliniarŸ. Filtrele active analizeazŸ armonicile absorbite de o sarcinŸ Ûi injecteazŸ acelaÛi curent armonic cŸtre sarcinŸ, pe faza corespunzŸtoare. Ca urmare curenÍii armonici sunt complet neutralizaÍi Án punctul considerat. Nu mai avem deci de-a face cu circulaÍie de curenÍi sau cu armonici catre sursŸ. Principalul avantaj al filtrelor active este cŸ ele garanteazŸ compensarea armonicŸ eficientŸ chiar Án cazul eventualelor schimbŸri operate Án instalaÍie. De asemenea ele sunt extraordinar de uÛor de folosit datoritŸ: n autoconfigurŸrii la sarcinile armonice, indiferent de ordinul acestora; n eliminŸrii riscului suprasarcinii; n compatibilitŸÍii cu generatoarele; n posibilitŸÍii de conectare la orice punct din reÍeaua electricŸ; n mai multe filtre active pot fi utilizate Án aceeaÛi instalaÍie, pentru a creÛte eficienÍa depoluŸrii (de exemplu cÊnd se instaleazŸ un nou echipament se adaugŸ un nou filtru activ). Filtrele active compenseazŸ de asemenea Ûi energia reactivŸ.

Filtre hibride (vezi Fig. L30). Fig. L30: Principiul de operare a unui filtru hibrid.

L22

Acest tip de filtre combinŸ avantajele filtrelor pasive Ûi active. O frecvenÍŸ poate fi filtratŸ de un filtru pasiv Ûi celelalte frecvenÍe de filtrul activ.

9 Efectele armonicilor

9.3 Alegerea soluÍiei optime Tabelul L31 aratŸ criteriile ce trebuiesc luate Án consideraÍie pentru selectarea celei mai potrivite tehnologii Án funcÍie de aplicaÍie.

AplicaÍii … cu puterea totalŸ neliniarŸ (variaÍie de vitezŸ, redresoare, UPS, etc.) Compensarea en. reactive Necesitatea reducerii distorsiunii armonice pentru sarcini sensibile Necesitatea reducerii distorsiunii armonice pentru evitarea suprasarcinii pe cabluri Necesitatea concordanÍei cu limite stabilite ale armonicilor

Filtru pasiv Industrial mai mare decÊt 200 kVA

Filtru activ TerÍiar mai mic decÊt 200 kVA

Filtru hibrid Industrial mai mare decÊt 200 kVA

Nu

Nu

Tab. L31: SelecÍia celei mai potrivite tehnologii Án funcÍie de aplicaÍie.

Pentru un filtru pasiv alegerea soluÍiilor se face conform urmŸtorilor parametri: n Gh = suma puterilor aparente ale tuturor dispozitivelor care genereazŸ armonici (convertizoare statice, invertoare, variatoare de vitezŸ, etc.) conectate la barele la care este conectatŸ Ûi bateria de condensatoare. DacŸ pentru unele dispozitive se dŸ puterea activŸ, la calculul puterii aparente se considerŸ factorul de putere 0,7. n Ssc = puterea de scurtcircuit trifazatŸ, la bornele bateriei de condensatoare. n Sn = suma puterilor aparente ale tuturor transformatoarelor de alimentare ale sistemului din care fac parte barele de distribuÍie. DacŸ un numŸr de transformatoare funcÍioneazŸ Án paralel, scoaterea din funcÍiune a unuia sau a mai multora dintre ele va produce modificŸri sensibile asupra Ssc Ûi Sn. Cu aceÛti parametri se poate face o alegere a capacitŸÍii care sŸ asigure un nivel de funcÍionare acceptabil din punct de vedere al armonicilor de curent Ûi tensiune, conform Tab. L32.

n Regula generalŸ valabilŸ pentru orice mŸrime a transformatoarelor

Condensatori standard

Condensatori cu tensiunea Condensatori cu tensiunea nominalŸ crescutŸ cu 10% nominalŸ crescutŸ cu 10% (excepÍie cei de 230 V) + bobine de suprimare a armonicilor n Regula simplificatŸ pentru transformatoare i 2 MVA

L23 Condensatori standard

Condensatori cu tensiunea nominalŸ crescutŸ cu 10% (excepÍie cei de 230 V)

Condensatori cu tensiunea Filtre nominalŸ crescutŸ cu 10% + bobine de suprimare a armonicilor

Tab. L32: Alegerea soluÍiilor de limitare a armonicilor asociate unei baterii de condensatoare de JT alimentatŸ prin transformator (transformatoare).

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

10 Instalarea bateriilor de condensatoare

10.1 Condensatoarele Tehnologie Condensatoarele sunt de tip uscat (adicŸ fŸrŸ lichid dielectric) Ûi sunt formate din douŸ role de folie de polypropylena metalizatŸ, cu proprietŸÍi autocicatrizante. Condensatoarele sunt protejate de un sistem (dispozitiv de suprapresiune cuplat cu siguranÍŸ MPR) care deconecteazŸ condensatorul Án cazul unei defecÍiuni interne. Schema de protecÍie funcÍioneazŸ Án felul urmŸtor: n un curent de scurtcircuit prin dielectric arde siguranÍa; n uneori nivelul de curent este mai mare decÊt cel normal, dar insuficient ca sŸ topeascŸ siguranÍa, de exemplu datoritŸ unor scurgeri microscopice Án stratul de dielectric. Astfel de defecte se rezolvŸ prin refacerea izolaÍiei datoritŸ ÁncŸlzirii locale produsŸ de curentul de scurgere, adicŸ prin autocicatrizare; n dacŸ curentul de scurgere persistŸ, defectul poate evolua spre un scurtcircuit, Ûi siguranÍa va funcÍiona; n gazul produs prin vaporizarea stratului metalic, Án zona de defect, produce treptat o creÛtere a presiunii Án containerul de plastic. Aceasta determinŸ acÍionarea dispozitivului sensibil la presiune, care scurtcircuiteazŸ condensatorul prin contactele sale determinÊnd funcÍionarea siguranÍei. Condensatoarele au carcase din material izolant, prevŸzute cu dublŸ izolare, eliminÊnd astfel necesitatea conectŸrii la pŸmÊnt (vezi Fig. L33).

a)

L24 b) Caracteristici electrice Standarde Gama de Tensiune nominalŸ operare FrecvenÍŸ nominalŸ ToleranÍa capacitanÍei Game de TemperaturŸ maximŸ temperaturŸ TemperaturŸ medie (pŸnŸ la 65 kVAR) pentru 24 h TemperaturŸ medie anualŸ TemperaturŸ minimŸ Tensiune de izolaÍie Suprasarcina de curent admisibilŸ Suprasarcina de tensiune admisibilŸ

Standarde CEI 60439-1, NFC 54-104, VDE 0560 CSA, teste UL 400 V 50 Hz - 5% la + 10% 55° C 45° C 35° C - 25° C Tensiune de Íinere 50 Hz, 1 min: 6 kV Tensiune de Íinere la impuls 1,2/50 μs: 25 kV Gama “Clasic”(1) Gama “Confort”(1) 30% 50% 10% 20%

Fig. L33: Condensator, (a) secÍiune, (b) caracteristici electrice. (1) Pentru produse marca Merlin Gerin.

10 Instalarea bateriilor de condensatoare

10.2 Alegerea protecÍiilor, aparaturii de comandŸ Ûi cablurilor de conectare Alegerea cablurilor din amonte, a protecÍiei Ûi a dispozitivelor de comandŸ depinde de curentul de sarcinŸ. Pentru condensatoare, curentul este funcÍie de: n tensiunea aplicatŸ Ûi armonicile ei; n valoarea capacitŸÍii. Curentul nominal In Ántr-un condensator de putere reactivŸ Q, alimentat la un sistem trifazat avÊnd tensiunea Un (kV) (Ántre faze), este dat de:

Domeniul de variaÍie admisibil al tensiunii de frecvenÍŸ fundamentalŸ, plus componentele armonice, ÁmpreunŸ cu toleranÍele de fabricaÍie ale condensatorului (pentru o valoare nominalŸ declaratŸ) pot sŸ conducŸ la o creÛtere a curentului cu 50% peste valoarea calculatŸ. Aproximativ 30% din aceastŸ creÛtere este datoratŸ variaÍiei de tensiune, Án timp ce aprox. 15% este datoratŸ toleranÍelor de fabricaÍie astfel ca: 1,3 x 1,15 = 1,5 In. Toate componentele care suportŸ curentul capacitiv trebuie adaptate “celei mai defavorabile condiÍii”, la o temperaturŸ ambientalŸ de maximum 50° C. În cazul unor temperaturi mai mari de 50° C Án interiorul unor incinte, este necesarŸ o supradimensionare a componentelor aferente.

ProtecÍie MŸrimea Ántreruptorului automat poate fi aleasŸ pentru a permite reglajul suprasarcinii la: n 1,36 x In pentru condensatori din gama “Classic”(1) n 1,50 x In pentru condensatori din gama “Confort”(1) n 1,12 x In pentru condensatori din gama „Harmony”, asociaÍi cu bobina cu rang de acord de 2,7 f(2) n 1,19 x In pentru condensatori din gama “Harmony”, asociaÍi cu bobina cu rang de acord de 3,8 f(2) n 1,31 x In pentru condensatori din gama “Harmony”, asociaÍi cu bobina cu rang de acord de 4,3 f(2) Reglajul protecÍiei la scurtcircuit trebuie sŸ fie insensibil la curentul de punere sub tensiune. Reglajul va fi 10 x In pentru condensatori din gamele “Classic”, “Confort” Ûi „Harmony”. Exemplul 1 50 kVAR - 400 V - 50 Hz - tip “Classic”

Reglajul la suprasarcinŸ: 1,36 x 72 = 98 A Reglajul la scurtcircuit: 10 x In = 720 A Exemplul 2 50 kVAR - 400 V - 50 Hz - condensatori din gama “Harmony”, asociaÍi cu bobina cu rang de acord de 4,3 f In = 72 A Reglajul la suprasarcinŸ: 1,31 x 72 = 94 A Reglajul la scurtcircuit: 10 x In = 720 A Cablurile de alimentare (din amonte) Tabelul L34 de pe pagina urmŸtoare indicŸ secÍiunile minime ale cablurilor amonte pentru condensatoarele Rectiphase. Cablurile de comandŸ SecÍiunea minimŸ a acestor cabluri va fi de 1,5 mm2 pentru 230 V. Pentru secundarul transformatoarelor este recomandatŸ o secÍiune u 2,5 mm2.

(1) Pentru produse marca Merlin Gerin. (2) Bateriile de condensatoare “Harmony” sunt echipate cu bobine de suprimare a armonicelor.

L25

L - Compensarea energiei reactive Ûi filtrarea armonicilor

10 Instalarea bateriilor de condensatoare

Puterea bateriei (kVAR) 230 V 400 V 5 10 10 20 15 30 20 40 25 50 30 60 40 80 50 100 60 120 70 140 90 - 100 180 200 120 240 150 250 300 180 - 210 360 245 420 280 480 315 540 350 600 385 660 420 720

SecÍiune cupru (mm2) 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 2 x 95 2 x 120 2 x 150 2 x 185 2 x 240 2 x 300 3 x 150 3 x 185

SecÍiune aluminiu (mm2) 16 16 16 16 25 35 50 70 95 120 185 240 2 x 95 2 x 120 2 x 150 2 x 185 2 x 240 2 x 300 3 x 185 3 x 240 3 x 240 3 x 300

Tab. L34: SecÍiunea cablurilor pentru conectarea bateriilor de condensatoare medii Ûi mari(1).

Tensiuni tranzitorii Curentul tranzitoriu, de ÁnaltŸ frecvenÍŸ, este ÁnsoÍit de tensiuni tranzitorii. Valoarea de vÊrf maximŸ a tensiunii tranzitorii nu depŸÛeÛte niciodatŸ dublul valorii de vÊrf a tensiunii nominale, Án cazul conectŸrii unui condensator descŸrcat Án circuit. În cazul condensatoarelor care sunt deja ÁncŸrcate Án momentul conectŸrii tensiunea tranzitorie poate atinge o valoare triplŸ faÍŸ de valoarea de vÊrf a tensiunii nominale. CondiÍiile de maxim de tensiune sunt urmŸtoarele: n tensiunea existentŸ pe condensator este egalŸ cu valoarea de vÊrf a tensiunii nominale; n contactele contactorului se Ánchid Án momentul Án care tensiunea de alimentare are valoarea maximŸ; n polaritatea tensiunii de alimentare este inversŸ faÍŸ de tensiunea la bornele condensatorului. În asemenea situaÍii, curentul tranzitoriu va atinge valoarea maximŸ posibilŸ, adicŸ dublul maximului curentului la conectarea unui condensator iniÍial descŸrcat. Pentru orice alte valori ale tensiunii Ûi polaritŸÍii unui condensator ÁncŸrcat, vÊrful tensiunii Ûi curentului tranzitoriu vor fi mai mici decÊt cele menÍionate mai sus; Án cazul particular Án care valoarea tensiunii pe condensator este de aceeaÛi polaritate cu tensiunea de alimentare, iar conectarea se produce Án momentul vÊrfului tensiunii de alimentare, nu apar curenÍi sau tensiuni tranzitorii. În cazul bateriilor automate trebuie avut grijŸ ca treptele sŸ fie conectate numai Án situaÍia condensatoare “descŸrcate”. Timpul de descŸrcare poate fi redus, dacŸ este necesar, folosind rezistenÍe de descŸrcare de valoare micŸ.

L26

(1) Valorile secÍiunilor minime au fost calculate pentru cabluri monofilare, pozate liber Án aer la 30° C. Tabelul nu Íine cont de nici un factor de reducere (datorat modului de pozare, temperaturii mediului ambiant, etc.).

Capitolul M DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

Cuprins

1 2 3 4 5 6 7 8

ProblemŸ: de ce este necesar sŸ detectŸm Ûi sŸ eliminŸm armonicile?

M2

Standarde

M3

ConsideraÍii generale

M4

Principalele efecte ale armonicilor Án instalaÍii

M6

4.1 RezonanÍa

M6

4.2 CreÛterea pierderilor

M6

4.3 Suprasolicitarea echipamentelor

M7

4.4 PerturbaÍii ce afecteazŸ consumatorii sensibili

M9

4.5 Impactul economic

M10

Indicatorii esenÍiali ale distorsiunilor provocate de armonici Ûi principii de mŸsurare

M11

5.1 Factorul de putere

M11

5.2 Factorul de amplitudine

M11

5.3 Puterile Ûi armonicile

M11

5.4 Spectrul armonic Ûi distorsiunea armonicŸ

M12

5.5 Distorsiunea armonicŸ totalŸ (THD - Total Harmonic Distorsion)

M12

5.6 Utilitatea diferiÍilor indicatori

M13

MŸsurarea indicatorilor

M14

6.1 Dispozitive utilizate pentru mŸsurarea indicatorilor

M14

6.2 Proceduri pentru analiza armonicilor Án reÍelele de distribuÍie

M14

6.3 Monitorizarea armonicilor

M15

Dispozitive de detecÍie

M16

SoluÍii pentru atenuarea armonicilor

M17

8.1 SoluÍii de bazŸ

M17

8.2 Filtrarea armonicilor

M18

8.3 Metoda

M20

8.4 Produse specifice

M20

M1

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

1 ProblemŸ: de ce este necesar sŸ detectŸm Ûi sŸ eliminŸm armonicile PerturbaÍii cauzate de armonici Armonicile prezente Án reÍelele de distribuÍie degradeazŸ calitatea energiei electrice. Acest fenomen poate avea un numŸr de efecte negative: n suprasarcini Án reÍelele de distribuÍie cauzate de creÛterea valorii efective a curentului; n suprasarcini Án conductorul neutru datorate creÛterii cumulative a armonicilor de ordin trei create de sarcinile monofazate; n suprasarcini, vibraÍii, Ûi ÁmbŸtrÊnirea prematurŸ a generatoarelor, transformatoarelor Ûi motoarelor ca Ûi creÛterea zgomotelor proprii transformatoarelor; n suprasarcini Ûi ÁmbŸtrÊnirea prematurŸ a condensatoarelor folosite la compensarea energiei reactive; n distorsiunile tensiunii de alimentare pot perturba consumatorii sensibili; n perturbaÍii Án reÍelele de comunicaÍii Ûi Án liniile telefonice. Impactul economic al perturbaÍiilor Armonicile au un impact economic major: n ÁmbŸtrÊnirea prematurŸ a echipamentelor poate Ánsemna Ánlocuirea Ánainte de vreme dacŸ nu s-a luat mŸsura supradimensionŸrii de la bun Ánceput; n suprasarcinile reÍelei de distribuÍie solicitŸ puteri aprobate mai mari Ûi implicŸ de asemenea creÛterea pierderilor; n distorsiunea formei de undŸ a curentului provoacŸ declanÛŸri intempestive care duc la oprirea proceselor de producÍie. CreÛterea gravitŸÍii consecinÍelor Cu numai zece ani Án urmŸ armonicile nu erau ÁncŸ considerate o problemŸ realŸ din cauzŸ cŸ efectele lor asupra reÍelelor de distribuÍie erau Án general minore. Introducerea masivŸ a electronicii de putere Án echipamente a fŸcut ca acest fenomen sŸ fie mult mai serios Án toate sectoarele de activitŸÍi economice. Trebuie adŸugat ÁnsŸ cŸ echipamentele generatoare de armonici sunt adesea vitale pentru activitatea companiei sau a organizaÍiei. Ce armonici trebuiesc mŸsurate Ûi eliminate? Armonicile cel mai frecvent ÁntÊlnite Án reÍelele de distribuÍie trifazatŸ sunt cele impare. În mod normal amplitudinea armonicilor scade pe mŸsurŸ ce frecvenÍa creÛte. Peste ordinul 50, armonicile sunt neglijabile Ûi mŸsurŸtorile nu mai au nici o semnificaÍie. MŸsurŸtori suficient de precise se obÍin mŸsurÊnd armonicile pÊnŸ la ordinul 30. Serviciile publice de electricitate monitorizeazŸ armonicile de ordin 3, 5, 7, 11 Ûi 13. În majoritatea cazurilor tratarea armonicilor de ordin mic (pÊnŸ la 13) este suficientŸ pentru rezolvarea problemelor. Cele mai exigente condiÍii iau Án considerare armonicile pÊnŸ la ordinul 25.

M2

2 Standarde

Emisiile de armonici sunt subiectul mai multor standarde Ûi reglementŸri: n standarde de compatibilitate pentru reÍelele de distribuÍie publicŸ; n standarde de emisie aplicabile echipamentelor care genereazŸ armonici; n reglementŸri create de cŸtre serviciile publice de electricitate Ûi aplicabile Án instalaÍii. În vederea unei atenuŸri rapide a efectelor armonicilor un triplu sistem de standarde Ûi reglementŸri bazat pe documentele enumerate mai jos este promovat cu insistenÍŸ. Standarde de reglementare a compatibilitŸÍii Ántre reÍelele de distribuÍie Ûi produse Aceste standarde stabilesc compatibilitatea necesarŸ Ántre reÍelele de distribuÍie Ûi produse: n armonicile generate de un aparat nu trebuie sŸ deranjeze reÍeaua de distribuÍie dincolo de anumite limite; n fiecare aparat trebuie sŸ fie capabil sŸ funcÍioneze normal Án prezenÍa unor perturbaÍii de pÊnŸ la un anumit nivel; n standardul CEI 61100-2-2 pentru serviciile publice de distribuÍie a electricitŸÍii la joasŸ tensiune; n standardul CEI 61100-2-4 pentru instalaÍii industriale de joasŸ Ûi medie tensiune. Standarde de reglementare a calitŸÍii reÍelelor de distribuÍie n standardul EN 50160 stipuleazŸ caracteristicile tensiunii furnizate prin reÍelele electrice de distribuÍie publicŸ la joasŸ Ûi medie tensiune; n standardul IEEE 519 prezintŸ o abordare comunŸ pentru serviciile publice de electricitate Ûi consumatori a problematicii limitŸrii impactului sarcinilor ne-liniare. Mai mult, serviciilor publice de electricitate ÁncurajeazŸ acÍiunile preventive Án vederea prevenirii deteriorŸrii calitŸÍii energiei, creÛterilor de temperaturŸ Ûi efectelor provocate de consumul exagerat de energie reactivŸ. În viitor serviciile publice de electricitate vor Áncepe cu siguranÍŸ sŸ taxeze consumatorii cu surse majore de perturbaÍii armonice. Standarde de reglementare a echipamentelor n standardul CEI 61000-3-2 sau EN 61000-3-2 pentru echipamente de joasŸ tensiune avÊnd curentul nominal mai mic de 16 A; n standardul CEI 61000-3-12 pentru echipamente de joasŸ tensiune avÊnd curentul nominal mai mare de 16 A Ûi mai mic de 75 A. Nivelul maxim permis al armonicilor Studiile internaÍionale bazate pe datele colectate Án diferite reÍele electrice de distribuÍie au permis estimarea armonicilor tipice ce pot fi ÁntÊlnite Án majoritatea reÍelelor electrice. Tabelul M1 prezintŸ nivelele care, Án opinia celor mai multe servicii publice de electricitate, nu ar trebui depŸÛite.

Armonici de ordin impar non-multiplu de 3 Ordin h JT MT IT 5 6 6 2 7 5 5 2 11 3,5 3,5 1,5 13 3 3 1,5 17 2 2 1 19 1,5 1,5 1 23 1,5 1 0,7 25 1,5 1 0,7 > 25 0,2 0,2 0,1 + 25/h + 25/h + 25/h NotŸ: h reprezintŸ ordinul armonicii. Tab. M1: Nivelul maxim permis al armonicilor.

Armonici de ordin impar multiplu de 3 Ordin h JT MT 3 5 2,5 9 1,5 1,5 15 0,3 0,3 21 0,2 0,2 > 21 0,2 0,2

Armonici de ordin par IT 1,5 1 0,3 0,2 0,2

Ordin h 2 4 6 8 10 12 > 12

JT 2 1 0,5 0,5 0,5 0,2 0,2

MT 1,5 1 0,5 0,2 0,2 0,2 0,2

IT 1,5 1 0,5 0,2 0,2 0,2 0,2

M3

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

3 ConsideraÍii generale

PrezenÍa armonicilor indicŸ o formŸ de undŸ distorsionatŸ a curentului sau a tensiunii. Forma distorsionatŸ a undei de curent sau tensiune ÁnseamnŸ cŸ distribuÍia energiei electrice este perturbatŸ iar calitatea energiei electrice nu este cea optimŸ. CurenÍii armonici sunt produÛi de sarcinile neliniare conectate la reÍeaua de distribuÍie. CirculaÍia armonicilor de curent provoacŸ armonici de tensiune prin impedanÍele reÍelei de distribuÍie, distorsionÊnd Án consecinÍŸ tensiunea de alimentare.

Originea armonicilor Aparatele Ûi sistemele care produc armonici sunt prezente Án toate sectoarele cum ar fi cel industrial, comercial Ûi rezidenÍial. Armonicile sunt produse de sarcini neliniare (adicŸ sarcini care absorb un curent cu o formŸ de undŸ diferitŸ de forma de undŸ a tensiunii de alimentare). Exemple de sarcini neliniare: n echipamente industriale (aparate de sudurŸ, cuptoare cu arc, cuptoare cu inducÍie, redresoare); n variatoare de vitezŸ pentru motoare asincrone sau de curent continuu; n surse neÁntreruptibile (UPS-uri); n echipament de birou (computere, copiatoare, fax-uri, etc.); n aparate casnice (televizoare, cuptoare cu microunde, iluminat fluorescent); n aparaturŸ necesitÊnd saturaÍie electromagneticŸ (transformatoare). PerturbaÍii cauzate de sarcinile neliniare: armonici de curent Ûi de tensiune Sarcinile neliniare produc armonici de curent care circulŸ prin reÍeaua electricŸ de distribuÍie. Armonicele de tensiune sunt produse de circulaÍia armonicilor de curent prin impedanÍele circuitului de alimentare (transformator Ûi reÍeaua de distribuÍie pentru situaÍii similare celei arŸtate Án Fig. M2).

Fig. M2: SchemŸ monofilarŸ arŸtÊnd impedanÍa circuitului de alimentare pentru o armonicŸ de ordinul h.

ReactanÍa unui conductor creÛte Án funcÍie de frecvenÍa curentului care circulŸ prin acel conductor. Pentru fiecare armonicŸ de curent de ordin h existŸ deci o impedanÍŸ Zh a circuitului de alimentare. CÊnd armonica de curent de ordin h circulŸ prin impedanÍa Zh, se creazŸ o armonicŸ de tensiune Uh, unde Uh = Zh x Ih (legea lui Ohm). Tensiunea Án punctul B este deci distorsionatŸ. Toate aparatele alimentate prin punctul B primesc o tensiune distorsionatŸ. Pentru o armonicŸ de curent datŸ, distorsiunea este proporÍionalŸ cu impedanÍa reÍelei de distribuÍie. CirculaÍia armonicilor de curent Án reÍelele de distribuÍie Se poate considera cŸ sarcinile neliniare injecteazŸ armonici de curenÍi Án reÍeaua de distribuÍie, cŸtre sursŸ. Figurile M3 Ûi M4 de pe pagina urmŸtoare aratŸ o instalaÍie perturbatŸ de armonici. Figura M3 aratŸ circulaÍia curentului la 50 Hz Án instalaÍie, Án timp ce Figura M4 aratŸ circulaÍia curentului armonic de ordin h.

M4

3 ConsideraÍii generale

Fig. M3: InstalaÍie alimentÊnd o sarcinŸ neliniarŸ unde sunt arŸtate numai fenomenele care au legaturŸ cu frecvenÍa de 50Hz (frecvenÍŸ fundamentalŸ).

Fig. M4: AceeaÛi instalaÍie unde sunt arŸtate numai fenomenele care au legŸturŸ cu frecvenÍa armonicii de ordin h.

Alimentarea sarcinii neliniare creazŸ o circulaÍie a curentului I50 Hz (arŸtatŸ Án Fig. M3), la care se adaugŸ fiecare din curenÍii armonici Ih (arŸtaÍi Án Fig. M4) corespunzÊnd fiecŸrei armonici de ordin h. ConsiderÊnd cŸ sarcinile reinjecteazŸ curenÍi armonici Án reÍeaua de distribuÍie spre sursŸ este posibil sŸ creŸm o diagramŸ arŸtÊnd curenÍii armonici din reÍea (vezi Fig. M5).

NotŸ: Án diagramŸ cu toate cŸ anumite sarcini creazŸ curenÍi armonici Án reÍeaua de distribuÍie, alte sarcini pot absorbi curenÍii armonici. Fig. M5: CirculaÍia curenÍilor armonici Ántr-o reÍea de distribuÍie.

Armonicile au efecte economice majore Án instalaÍii Ûi anume: n creÛterea costurilor energetice; n ÁmbŸtrÊnirea prematurŸ a echipamentelor; n pierderi de producÍie.

M5

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

4 Principalele efecte ale armonicilor Án instalaÍii

4.1 RezonanÍa Utilizarea simultanŸ a sarcinilor inductive Ûi capacitive Án reÍelele electrice de distribuÍie conduce la rezonanÍŸ paralelŸ sau serie manifestatŸ respectiv printr-o foarte mare sau foarte micŸ valoare a impedanÍei. VariaÍia impedanÍei modificŸ curentul Ûi tensiunea Án reÍeaua de distribuÍie. În cele ce urmeazŸ numai fenomenul de rezonanÍŸ paralelŸ, cel mai comun, va fi analizat. ConsiderŸm urmŸtoarea diagramŸ simplificatŸ (vezi Fig. M6) reprezentÊnd o instalaÍie alcŸtuitŸ din: n un transformator de alimentare; n sarcini liniare; n sarcini neliniare care genereazŸ curenÍi armonici; n condensatori pentru compensarea energiei reactive. Pentru analiza armonicilor se utilizeazŸ diagrama echivalentŸ (vezi Fig. M7). ImpedanÍa Z este calculatŸ ca: jLsω Z= 1 - LsCω2 neglijÊnd R, Ûi unde: Ls = inductanÍa alimentŸrii (reÍeaua din amonte + trasformator + linie) C = capacitanÍa condensatorilor pentru compensarea energiei reactive R = rezistenÍa sarcinilor liniare Ih = curentul armonic. RezonanÍa apare atunci cÊnd numitorul 1 - LsCω2 tinde cŸtre zero. FrecvenÍa corespunzŸtoare este numitŸ frecvenÍŸ de rezonanÍŸ a circuitului. La acea frecvenÍŸ impedanÍa circuitului atinge un maxim, Ûi o mare cantitate de armonici de tensiune apar avÊnd ca rezultat distorsiuni majore ale undei de tensiune. Distorsiunea tensiunii este acompaniatŸ Án circuitul Ls+C de o circulaÍie de curenÍi armonici mai mare decÊt circulaÍia normalŸ cerutŸ de sarcini. ReÍeaua de distribuÍie Ûi condensatorii pentru compensarea energiei reactive sunt supuÛi unor curenÍi armonici mari Ûi riscului rezultant al suprasarcinilor. Pentru a evita rezonanÍa se instaleazŸ bobine antiarmonici Án serie cu condensatorii.

4.2 CreÛterea pierderilor Pierderile in conductoare Puterea activŸ transmisŸ unei sarcini este funcÍie de componenta fundamentalŸ I1 a curentului. Atunci cÊnd curentul solicitat de o sarcinŸ conÍine armonici, valoarea eficace a curentului Ief este mai mare decÊt componenta fundamentalŸ I1. DefiniÍia THD este: 2  Irms  THD =   −21  I1Irms  ef.  THD =   −1  I11  it may be deduced se poate deducethat: cŸ: Irms ef. = II11 Fig. M6: Diagrama unei instalaÍii.

1+ THD2

2 itFigura may be deduced Irms = IaratŸ, 1 1+Án THD M8 (paginathat: urmŸtoare) funcÍie de distorsiunea armonicŸ: n creÛterea Án curent eficace Ief pentru o sarcinŸ solicitÊnd un curent fundamental I1 dat; n creÛterea pierderilor Joules, fŸrŸ a Íine cont de efectul superficial (punctul de referinÍŸ Án grafic este 1 pentru Ief Ûi pierderile Joules Án cazul cÊnd nu sunt armonici).

CurenÍii armonici provoacŸ o creÛtere a pierderilor Joules Án toate conductoarele prin care circulŸ Ûi creÛteri suplimentare ale temperaturii Án transformatoare, aparataj, cabluri, etc.

M6

Pierderile Án maÛinile asincrone Fig. M7: Diagrama echivalentŸ a instalaÍiei aratate Án Fig. M6.

Tensiunile armonice (ordinul h) cu care se alimenteazŸ maÛinile asincrone provoacŸ Án rotor o circulaÍie de curenÍi cu frecvenÍe mai mari de 50 Hz care sunt cauza unor pierderi suplimentare.

4 Principalele efecte ale armonicilor Án instalaÍii

Fig. M8: CreÛterea curentului eficace Ûi a pierderilor Joules Án funcÍie de THD.

Ordine de mŸrime n O formŸ de undŸ a tensiunii de alimentare virtual rectangularŸ ar provoca o creÛtere a pierderilor cu 20%; n O tensiune de alimentare avÊnd armonici u5 = 8% (din U1, armonica fundamentalŸ de tensiune), u7 = 5%, u11 = 3%, u13 = 1% ceea ce ÁnseamnŸ un factor total de distorsiune armonicŸ THDu egal cu 10% care conduce la pierderi adiÍionale de 6%

Pierderile Án transformatoare CirculaÍia de curenÍi armonici prin transformatoare provoacŸ o creÛtere a pierderilor Án “cupru” datoritŸ efectului Joules Ûi a curenÍilor turbionari. Armonicile de tensiune sunt responsabile de pierderile Án “fier” datoritŸ histeresisului. În general se considerŸ cŸ pierderile Án ÁnfŸÛurŸri cresc cu pŸtratul lui THDi, iar pierderile Án miez cresc liniar cu THDu. În transformatoarele de distribuÍie publicŸ unde nivelurile de distorsiune sunt limitate, pierderile pot creÛte Ántre 10 Ûi 15%.

Pierderile Án condensatoare Tensiunile armonice aplicate condensatoarelor provoacŸ o circulaÍie de curenÍi proporÍionalŸ cu frecvenÍa armonicilor. AceÛti curenÍi genereazŸ pierderi suplimentare. Exemplu O tensiune de alimentare are urmŸtoarele armonici: Tensiunea armonicŸ fundamentalŸ U1, tensiunile armonice u5 = 8%(din U1), u7 = 5%, u11 = 3%, u13 = 1% ceea ce ÁnseamnŸ un factor total de distorsiune armonicŸ THDu egal cu 10%. Curentul este multiplicat cu 1,19 iar pierderile Joules sunt multiplicate cu 1,192 adicŸ 1,4.

4.3 Suprasolicitarea echipamentelor Generatoare Generatoarele alimentÊnd sarcini neliniare trebuiesc declasate datoritŸ pierderilor suplimentare provocate de curenÍii armonici. Nivelul declasŸrii este de aproximativ 10% pentru un generator atunci cÊnd sarcina totalŸ conÍine Án proporÍie de 30% sarcini neliniare. Este deci necesar sŸ supradimensionŸm generatorul.

Surse neÁntreruptibile (UPS-uri) Curentul solicitat de sistemele de computere are un factor de amplitudine foarte mare. Un UPS dimensionat exclusiv Án funcÍie de valoarea eficace a curentului poate fi incapabil sŸ alimenteze valoarea de vÊrf a curentului, fiind astfel suprasolicitat.

M7

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

4 Principalele efecte ale armonicilor Án instalaÍii

Transformatoare n Curba de mai jos (vezi Fig. M9) aratŸ declasarea tipicŸ necesarŸ pentru un transformator ce alimenteazŸ sarcini conÍinÊnd electronicŸ.

Fig. M9: Declasarea pentru un transformator ce alimenteazŸ sarcini conÍinÊnd electronicŸ.

Exemplu DacŸ un transformator alimenteazŸ o sarcinŸ totalŸ alcŸtuitŸ Án proporÍie de 40% din sarcini conÍinÊnd electronicŸ, el trebuie declasat cu 40%. Standardul UTE C15-112 defineÛte un factor de declasificare Án funcÍie de curenÍii armonici 1 k= k=

1  40 1.6 2  Th  1+ 0.1  ∑ 40 h 1.6 , ,  h∑ Th2  1+ 0.1 = 2h  h= 2 

I

Th = I h Th = Ih1

I

Valori1 tipice: n curent cu o formŸ de undŸ rectangularŸ (spectru 1/h(1)): k = 0,86; n curentul unui convertizor de frecvenÍŸ (THD ≈ 50%): k = 0,80.

MaÛini asincrone Standardul CEI 60892 defineÛte factorul de tensiune armonicŸ (Harmonic voltage factor, HVF), a cŸrui formulŸ Ûi valoare maximŸ sunt prezentate mai jos. HVF =

13

∑

h= 2

Uh , i 0.02 h2

Exemplu O sursŸ de alimentare are tensiunea de alimentare U1 Ûi tensiunile armonice u3 = 2% din U1, u5 = 3%, u7 = 1%. THDu este deci 3,7% iar HVF=0,018. Valoarea HVF este foarte aproape de valoarea maxim permisŸ peste care maÛina trebuie declasatŸ. Din punct de vedere practic, pentru alimentarea unei maÛini nu trebuie depŸÛit Án nici un caz un THDu de 10%.

M8

Condensatori Conform standardului CEI 60831-1 valoarea eficace a curentului care circulŸ prin condensatori nu trebuie sŸ depŸÛeascŸ 1,3 din curentul nominal. ConsiderŸm un exemplu de sursŸ cu tensiunea de alimentare U1 Ûi tensiunile armonice u5 = 8% din U1, u7 = 5%, u11 = 3%, u13 = 1% adicŸ un THDu de 10%, unde Ief/I1 = 1,19, la tensiunea nominalŸ. Pentru o tensiune egalŸ cu 1,1 ori tensiunea nominalŸ, limita de curent Ief/I1 = 1,3 este depŸÛitŸ Ûi este necesarŸ redimensionarea condensatorilor.

(1) De fapt forma de undŸ a curentului este similarŸ cu o formŸ de undŸ rectangularŸ. Aceasta se ÁntÊmplŸ pentru toate redresoarele de curent (redresoare trifazate, cuptoare cu inducÍie).

4 Principalele efecte ale armonicilor Án instalaÍii

Conductorul neutru ConsiderŸm un sistem format dintr-o sursŸ trifazatŸ echilibratŸ Ûi trei sarcini identice monofazate conectate Ántre faze Ûi neutru (vezi Fig. M10). Figura M11 aratŸ un exemplu de curenÍi circulÊnd prin cele trei faze Ûi curentul rezultant prin conductorul neutru. În acest exemplu curentul eficace din conductorul neutru are o valoare mai mare decÊt curentul eficace prin conductoarele de fazŸ cu un factor egal cu 3. Conductorul neutru trebuie, deci, supradimensionat.

Fig. M11: Exemplu de circulaÍie a curenÍilor prin conductoarele conectate la o sursŸ trifazatŸ spre o sarcinŸ trifazatŸ (In = Ir + Is + It).

4.4 PerturbaÍii ce afecteazŸ consumatorii sensibili Efectele distorsiunii tensiunii de alimentare Distorsiunea tensiunii de alimentare poate perturba operarea aparatelor sensibile: n aparate de reglare (temperatura Án special); n componente ale computerelor; n aparate de monitorizare Ûi control (relee de protecÍie).

Distorsiunea semnalelor telefonice Fig. M10: CirculaÍia curenÍilor prin conductoarele conectate la o sursŸ trifazatŸ.

Armonicile provoacŸ perturbaÍii Ûi Án circuitele de control (nivele joase ale curentului). Gravitatea distorsiunilor depinde de lungimea traseului paralel al cablurilor de putere Ûi de control, de distanÍa Ántre aceste cabluri precum Ûi de frecvenÍa armonicilor.

M9

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

4 Principalele efecte ale armonicilor Án instalaÍii

4.5 Impactul economic Pierderile de energie Armonicile provoacŸ pierderi suplimentare de energie (efectul Joule) Án conductoare Ûi echipamente.

CreÛterea puterii contractate PrezenÍa curenÍilor armonici poate impune creÛterea puterii contractate Ûi Án consecinÍŸ creÛterea costurilor. Mai mult decÊt atÊt, Án viitorul apropiat serviciilor publice de electricitate vor Áncepe cu siguranÍŸ sŸ taxeze consumatorii cu surse majore de perturbaÍii armonice

Supradimensionarea echipamentelor n Declasarea surselor de energie (generatoare, transformatoare Ûi UPS-uri) ÁnseamnŸ cŸ acestea trebuiesc supradimensionate. n Conductoarele trebuiesc dimensionate luÊnd Án calcul circulaÍia de curenÍi armonici. În plus, datoritŸ efectului pelicular, rezistenÍa acestor conductoare creÛte cu frecvenÍa. Pentru a evita pierderile exagerate datoritŸ efectului Joule este necesar sŸ supradimensionŸm conductoarele. n CirculaÍia de armonici Án conductorul neutru ÁnseamnŸ cŸ Ûi acesta trebuie supradimensionat.

Reducerea duratei de viaÍŸ a echipamentelor Atunci cÊnd nivelul de distorsiuni al tensiunii de alimentare este Án jur de 10%, durata de viaÍŸ a echipamentelor se reduce semnificativ. Reducerea a fost estimatŸ la: n 32,5% pentru motoarele monofazate; n 18% pentru motoarele trifazate; n 5% pentru transformatoare. Pentru a menÍine durata de viaÍŸ corespunzŸtoare sarcinii nominale, echipamentul trebuie supradimensionat.

DeclanÛŸrile intempestive Ûi oprirea instalaÍiilor Întreruptoarele automate din instalaÍii sunt supuse unor vÊrfuri de curent cauzate de armonici. Aceste vÊrfuri de curent pot provoca declanÛŸri intempestive avÊnd ca rezultat pierderi de producÍie, pe lÊngŸ costurile generate de repornirea instalaÍiei.

Exemple Date fiind consecinÍele economice pentru instalaÍiile enumerate mai jos a fost necesar sŸ se instaleze filtre antiarmonici. Centru de calcul pentru o companie de asigurŸri În acest centru, declanÛarea intempestivŸ a unui Ántreruptor automat s-a calculat cŸ a avut un cost de 100 k€ pe orŸ de Ántrerupere. Laborator farmaceutic Armonicile au provocat avaria unui generator Ûi Ántreruperea unui test de lungŸ duratŸ asupra unui nou medicament. ConsecinÍele au fost estimate la 17 M€. HalŸ metalurgicŸ O baterie de cuptoare cu inducÍie a provocat supraÁncŸrcarea Ûi distrugerea a trei transformatoare Ántre 1600 Ûi 2500 kVA Ántr-un singur an. Pe lÊngŸ costul transformatoarelor costul unei ore de Ántrerupere a fost evaluat la 20 k€ pe orŸ.

M10

FabricŸ de mobilŸ de grŸdinŸ Defectarea unor variatoare de vitezŸ a condus la pagube de producÍie estimate la 10 k€ pe orŸ.

5 Indicatorii esenÍiali ai distorsiunilor armonice Ûi principii de mŸsurare Un numŸr de indicatori sunt utilizaÍi pentru a cuantifica Ûi evalua distorsiunea armonicŸ a formei de undŸ de curent Ûi tensiune Ûi anume: n factorul de putere; n factorul de amplitudine; n puterea distorsionatŸ; n spectrul armonicilor; n valorile distorsiunii armonice. AceÛti indicatori sunt indispensabili Án determinarea oricŸror acÍiuni corective.

5.1 Factorul de putere DefiniÍie Factorul de putere (PF - Power Factor) este raportul dintre puterea activŸ P Ûi P aparentŸ S. puterea PF = S P PF = S electricians, there is often confusion with: Among Printre electricieni existŸ adesea confuzia cu: Among electricians, there is often confusion with: P1 cos ϕ = S1 P1 cos ϕ = unde: Where S1 P1 = puterea activŸ a fundamentalei Where S1 = puterea aparentŸ a fundamentalei Cos ϕ priveÛte exclusiv frecvenÍa fundamentalŸ Ûi, de aceea, diferŸ de factorul de putere PF atunci cÊnd armonicele sunt prezente Án instalaÍii.

Interpretarea factorului de putere O indicaÍie iniÍialŸ cŸ avem de-a face cu un numŸr ridicat de armonici este un factor de putere PF mŸsurat diferit (mai mic) decÊt cos ϕ mŸsurat.

5.2 Factorul de amplitudine DefiniÍie Factorul de amplitudine este raportul Ántre valoarea de vÊrf a curentului sau tensiunii (Im sau Um) Ûi valoarea eficace. n Pentru un semnal sinusoidal, valoarea factorului de amplitudine este deci egalŸ cu √2. n Pentru un semnal nesinusoidal, valoarea factorului de amplitudine poate fi mai mare sau mai micŸ decÊt √2. În cazul din urmŸ, formele diferitelor armonici au vÊrfuri diferite.

Interpretarea factorului de amplitudine Factorul de amplitudine pentru curentul absorbit de o sarcinŸ neliniarŸ este mult mai mare decÊt √2. Este Án general Ántre 1,5 Ûi 2 Ûi poate ajunge la 5 Án cazuri deosebite. Un factor de amplitudine ridicat semnaleazŸ curenÍi tranzitorii de valori ridicate care pot provoca declanÛŸri intempestive.

5.3 Puterile Ûi armonicile Puterea activŸ Puterea activŸ P a unui semnal incluzÊnd armonici este suma puterilor active rezultate din curenÍii Ûi tensiunile de acelaÛi ordin.

Puterea reactivŸ Puterea reactivŸ Q este definitŸ Án mod exclusiv de armonica fundamentalŸ adicŸ: Q = U1 x I1 x sin ϕ1.

Puterea distorsionatŸ Atunci cÊnd armonicile sunt prezente, puterea distorsionatŸ D este definitŸ ca: D = S2 - P2 - Q2 unde S este puterea aparentŸ.

M11

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

5 Indicatorii esenÍiali ai distorsiunilor armonice Ûi principii de mŸsurare 5.4 Spectrul armonic Ûi distorsiunea armonicŸ Principiu Fiecare tip de dispozitiv generator de armonici are o formŸ de undŸ particularŸ a curentului armonic (amplitudine Ûi deplasarea fazei). Aceste valori, Án special amplitudinea fiecŸrui ordin al armonicilor sunt esenÍiale pentru analizŸ.

Distorsiunea armonicŸ individualŸ (sau distorsiunea armonicii de ordin h) Distorsiunea armonicŸ individualŸ este definitŸ ca raportul procentual Ántre armonica de ordin h ÛiUfundamentalŸ: uh (%) = 100 Uhh uh (%) = 100 U1 U1 or sau or

I

ih (%) = 100 Ihh ih (%) = 100 I1

I1

Spectrul armonic Prin reprezentarea amplitudinii fiecŸrui ordin de armonici Án funcÍie de frecvenÍa proprie este posibilŸ obÍinerea unui grafic numit spectrul armonic. Figura M12 aratŸ un exemplu al spectrului armonic pentru un semnal rectangular.

Valoarea eficace (ef) Valoarea eficace a tensiunii Ûi a curentului poate fi calculatŸ Án funcÍie de valorile eficace ale diverselor ordine de armonici: ∞∞∞

rms Ief. rms=== ∑ IIrms ∑∑IIh2h2I h2 hh==h11=1

and and and sau ∞∞∞

rms UU rms rms U ef.=== ∑ ∑∑UUUh2h2 h2 hh==h11=1

5.5 Distorsiunea armonica totalŸ (THD - Total Harmonic Distorsion) Termenul THD ÁnseamnŸ “Total Harmonic Distorsion” - Distorsiunea ArmonicŸ TotalŸ - Ûi este cea mai rŸspÊnditŸ noÍiune Án definirea conÍinutului Án armonici a unui semnal de curent alternativ. DefiniÍia THD For a signal y, the THD is defined as: ca: Pentru un semnal y, THD este definit ∞

THD =

∑ yh2

h= 2

y1 Aceasta corespunde definiÍiei date Án standardul CEI 61000-2-2. NotŸ: Valoarea THD poate depŸÛi 1. Conform standardului, variabila h poate fi limitatŸ la 50. THD este mijlocul de a exprima printr-un singur numŸr distorsiunea afectÊnd o circulaÍie de curent sau tensiune Ántr-un punct dat dintr-o instalaÍie. THD este exprimat Án general ca procentaj.

M12

THD de curent Ûi tensiune Pentru armonici de curent ecuaÍia este: ∞

Fig. M12: Spectrul armonic al unui semnal rectangular, pentru o tensiune U(t).

THDi =

∑ Ih2

h= 2

I1

5 Indicatorii esenÍiali ai distorsiunilor armonice Ûi principii de mŸsurare EcuaÍia de mai jos este echivalentŸ cu cea de mai sus, dar este mai uÛor de utilizat atunci cÊnd valoarea eficace totalŸ este cunoscutŸ: 2

 I ef. rms  THD i =   −1  I1 

Pentru armonici de tensiune ecuaÍia este: ∞

∑ Uh2

THD u =

h= 2

U1

RelaÍia Ántre factorul de putere Ûi THD (vezi Fig. M13) Atunci cÊnd tensiunea este sinusoidalŸ sau aproape sinusoidalŸ putem spune cŸ: PP≈≈P1P1==UU I.1I.cos ϕϕ 1.cos 1.1 11

P U .I1.cos ϕϕ 11 Consequently PF==P ≈≈U1.1I1.cos Consequently În consecinÍŸ:: :PF Irms SS UU.1I.ef. 1 rms

Figure L13 shows a graph of PF Án asfuncÍie a function of THDI. Fig. M13: VariaÍia de THDi unde THDu = 0. cosϕ

1 I1as: I1 =1 deoarece: = Irms 2 as: ef. 1+ THDi 2 Irms 1+ THDi cosϕ1 cos ≈ ϕ1 hence: PF rezultŸ: hence: PF ≈ 1+ THDi2 1+ THDi2

Figure M13 L13 shows a grafic graph de of PF ca as funcÍie a function of THDI. Figura aratŸ un de THDi. cosϕ

5.6 Utilitatea diferiÍilor indicatori THDu caracterizeazŸ distorsiunea formei de undŸ de tensiune. Mai jos sunt prezentate cÊteva valori ale THDu Ûi fenomenele corespondente din instalaÍii: n THDu sub 5% - situaÍie normalŸ, nici un risc de funcÍionare defectuoasŸ; n 5% la 8% - poluare armonicŸ semnificativŸ, funcÍionare defectuoasŸ posibilŸ; n peste 8% - poluare armonicŸ majorŸ, funcÍionare defectuoasŸ probabilŸ. Este necesarŸ analiza aprofundatŸ Ûi montarea unor instalaÍii de atenuare. THDi caracterizeazŸ distorsiunea formei de undŸ de curent. Aparatul perturbator este identificat mŸsurÊnd THDi la intrare Ûi la fiecare ieÛire a diverselor circuite, urmŸrind astfel urma armonicilor. Mai jos sunt prezentate cÊteva valori ale THDi Ûi fenomenele corespondente din instalaÍii: n THDi sub 10% - situaÍie normalŸ, nici un risc de funcÍionare defectuoasŸ; n 10% la 50% - poluare armonicŸ semnificativŸ, riscuri de supraÁncŸlzire Ûi necesitatea supradimensionŸrii cablurilor Ûi surselor; n peste 50% - poluare armonicŸ majorŸ, funcÍionare defectuoasŸ probabilŸ. Este necesarŸ analiza aprofundatŸ Ûi montarea unor instalaÍii de atenuare. Factorul de putere PF (Power Factor) Este utilizat pentru a evalua supradimensionarea sursei de energie din instalaÍie. Factorul de amplitudine Este utilizat pentru a caracteriza aptitudinea unui generator (sau UPS) de a alimenta curenÍi de vÊrf ridicaÍi. De exemplu echipamentele de calcul absorb curent extrem de deformant cu un factor de amplitudine ce poate atinge de la 3 la 5. Spectrul armonic (descompunerea semnalului pe frecvenÍe) FurnizeazŸ informaÍii asupra semnalului electric Ûi poate fi utilizat pentru evaluarea distorsiunii.

M13

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

6 MŸsurarea indicatorilor

6.1 Dispozitive utilizate pentru mŸsurarea indicatorilor Selectarea dispozitivelor Metodele tradiÍionale de observaÍie Ûi de mŸsurŸ includ: n ObservaÍia utilizÊnd un osciloscop O indicaÍie iniÍialŸ a distorsiunilor ce afecteazŸ un semnal poate fi obÍinutŸ vizualizÊnd curentul sau tensiunea cu ajutorul unui osciloscop. Forma de undŸ, atunci cÊnd diferŸ de cea sinusoidalŸ, indicŸ cu certitudine prezenÍa armonicilor. Pot fi vŸzute vÊrfurile de curent Ûi tensiune. Cu toate acestea, metoda nu oferŸ o cuantificare precisŸ a componentelor armonice. n Analizoare spectrale analogice Constau Ántr-o serie de filtre cuplate la un voltmetru pentru valori eficace. OferŸ o performanÍŸ mediocrŸ Ûi nu furnizeazŸ informaÍii despre deplasarea fazelor. Numai cele mai recente analizoare spectrale digitale pot determina suficient de precis valorile tuturor indicatorilor menÍionaÍi mai sus.

FuncÍiile analizoarelor spectrale digitale Microprocesoarele din analizoarele digitale: n calculeazŸ valorile indicatorilor de armonici (factorul de putere, factorul de amplitudine, puterea distorsionatŸ, THD); n Ándeplinesc numeroase funcÍii complementare (corecÍii, detecÍii statistice, managementul mŸsurŸtorilor, afiÛare rezultate, comunicaÍie pe reÍea, etc.); n analizoarele multicanal furnizeazŸ informaÍii Án timp real asupra compoziÍiei spectrale a curenÍilor Ûi tensiunilor.

FuncÍionarea analizoarelor spectrale Ûi procesarea datelor Semnalele analogice sunt convertite Ántr-o serie de valori numerice. UtilizÊnd aceste date, un algoritm calculeazŸ amplitudinea Ûi faza armonicilor pentru un numŸr mare de ferestre de timp, utilizÊnd un algoritm rapid de transformare Án serii Fourier. Cele mai multe analizoare digitale mŸsoarŸ armonicile pÊnŸ la ordinul 20 sau 25 atunci cÊnd calculeazŸ THD-ul. Procesarea rezultatelor utilizÊnd seriile Fourier se poate face de cŸtre dispozitivul de mŸsurŸ sau de cŸtre un software extern.

6.2 Proceduri pentru analiza armonicilor Án reÍelele de distribuÍie MŸsurŸtorile sunt efectuate la obiectivele industriale sau comerciale: n preventiv, pentru a obÍine o evaluare generalŸ a reÍelei de distribuÍie; n Án vederea unei acÍiuni corective: o pentru a identifica o perturbaÍie Ûi a determina soluÍiile necesare pentru a o elimina, o pentru a verifica practic validitatea unei soluÍii (ca urmare a modificŸrii reÍelei Án Áncercarea de a reduce armonicile).

Modul de operare

M14

Curentul Ûi tensiunea sunt studiate: n lÊngŸ sursa de alimentare; n pe barele tabloului general de joasŸ tensiune (sau pe barele de medie tensiune); n pe fiecare circuit de plecare din tabloul general de joasŸ tensiune (sau de pe barele de medie tensiune). Pentru mŸsurŸtori este necesar sŸ cunoaÛtem condiÍiile precise de operare ale instalaÍiei Ûi Án particular situaÍia bateriei de condensatoare (Án funcÍie, Án rezervŸ, numŸrul de trepte conectate/deconectate).

Analiza rezultatelor n determinarea oricŸrei declasŸri a echipamentelor din instalaÍie, sau n cuantificarea necesarului de protecÍii antiarmonice Ûi sisteme de filtrare ce trebuiesc instalate Án reÍeaua de distribuÍie; n permite comparaÍia Ántre valorile mŸsurate Ûi valorile de referinÍŸ ale furnizorului de energie (valori maxime ale armonicilor, valori acceptabile, valori de referinÍŸ).

6 MŸsurarea indicatorilor

Utilizarea dispozitivelor de mŸsurŸ Dispozitivele de mŸsurŸ servesc atÊt pentru a mŸsura efectele instantanee cÊt Ûi cele pe termen lung ale armonicilor. Analizele cer mŸsurŸtori pe o duratŸ de la cÊteva secunde la cÊteva minute, Án cadrul unui ciclu de observaÍie de mai multe zile. Valorile cerute includ: n amplitudinile armonicilor de curent Ûi tensiune; n armonicile individuale ale fiecŸrui ordin de armonici, Án curent Ûi tensiune; n THD pentru curent Ûi tensiune; n unde este posibil, defazajul Ántre tensiunea armonicŸ Ûi curentul armonic de acelaÛi rang Ûi fazŸ a armonicii respectÊnd o referinÍŸ comunŸ (de exemplu armonica de tensiune fundamentalŸ).

6.3 Monitorizarea armonicilor Indicatorii armonici pot fi mŸsuraÍi: n fie prin dispozitive instalate permanent Án reÍeaua de distribuÍie; n fie de cŸtre un expert prezent cel puÍin o jumŸtate de zi la obiectiv (percepÍie limitatŸ).

Utilizarea dispozitivelor amplasate permanent Án reÍea este preferabilŸ Pentru un numŸr de motive, instalarea unor dispozitive permanente de mŸsurŸ Án reÍeaua de distribuÍie este preferabilŸ. n PrezenÍa unui expert este limitatŸ Án timp. Numai un numŸr de mŸsurŸtori Án diverse puncte ale instalaÍiei Ûi pe o perioadŸ de timp suficient de lungŸ (de la o sŸptŸmÊnŸ la o lunŸ) vor furniza suficiente date pentru o vedere de ansamblu a situaÍiei Ûi numai astfel pot fi luate Án considerare toate situaÍiile ce pot apŸrea cum ar fi: o fluctuaÍiile sursei de alimentare, o variaÍiile Án funcÍionarea instalaÍiei, o adŸugarea unor noi echipamente Án instalaÍie; n Dispozitivele de mŸsurare instalate Án reÍeaua de distribuÍie pregŸtesc Ûi uÛureazŸ diagnoza experÍilor, reducÊnd numŸrul Ûi durata vizitelor acestora; n Dispozitivele de mŸsurare permanente detecteazŸ orice nouŸ perturbaÍie apŸrutŸ ca urmare a instalŸrii unui nou echipament, implementŸrii unui nou sistem de operare sau fluctuaÍiilor Án reÍeaua de alimentare.

Avantajele dispozitivelor de mŸsurare Ûi detecÍie Áncorporate Dispozitivele de mŸsurare Ûi detecÍie Áncorporate Án echipamentele electrice de distribuÍie: n Pentru o evaluare de ansamblu a situaÍiei reÍelei electrice (analizŸ preventivŸ) evitŸ: o Ánchirierea echipamentelor de mŸsurŸ, o angajarea expertilor, o necesitatea de a conecta Ûi deconecta echipamentul de mŸsurŸ. Pentru o evaluare de ansamblu a statutului reÍelei electrice, analiza tabloului general de joasŸ tensiune (TGJT) poate fi efectuatŸ de aparatul de sosire Án tablou Ûi/sau dispozitivele de mŸsurŸ care echipeazŸ fiecare circuit de plecare. n Pentru o acÍiune corectivŸ existŸ mijloace: o pentru determinarea condiÍiilor de funcÍionare Án perioada incidentului, o schiÍarea unei “hŸrÍi” a reÍelei de distribuÍie Ûi evaluarea soluÍiei de implementat. Diagnoza este ÁmbunŸtŸÍitŸ prin utilizarea echipamentelor destinate studierii problemei.

M15

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

Sistemul PowerLogic cu Power Meter, Circuit Monitor, Micrologic oferŸ o gamŸ completŸ de dispozitive pentru detecÍia distorsiunilor armonice.

7 Dispozitive de detecÍie

MŸsurŸtorile sunt primul pas pentru stŸpÊnirea fenomenului poluŸrii cu armonici. În funcÍie de condiÍiile din fiecare instalaÍie, diverse tipuri de echipamente furnizeazŸ soluÍiile potrivite.

UnitŸÍi de monitorizare a energiei Power Meter Ûi Circuit Monitor Án sistemul PowerLogic Aceste produse oferŸ posibilitatea efectuŸrii unor mŸsurŸtori de ÁnaltŸ performanÍŸ pentru reÍelele de distribuÍie de medie Ûi joasŸ tensiune. Ele sunt produse care utilizeazŸ tehnologia digitalŸ Ûi includ funcÍii de monitorizare a calitŸÍii energiei. Sistemul PowerLogic este o ofertŸ completŸ incluzÊnd Power Meter (PM) Ûi Circuit Monitor (CM). AceastŸ ofertŸ modularŸ acoperŸ o arie mare de necesitŸÍi, de la cele mai simple (Power Meter) pÊnŸ la cele mai complexe cerinÍe (Circuit Monitor). Aceste produse pot fi utilizate Án instalaÍii noi sau existente, unde calitatea energiei trebuie sŸ fie excelentŸ. Modul de operare poate fi local sau telecomandat. În funcÍie de poziÍia sa Án reÍeaua de distribuÍie, Power Meter furnizeazŸ o primŸ indicaÍie asupra calitŸÍii energiei. Principalele mŸsurŸtori ce pot fi efectuate de Power Meter sunt: n THD de curent Ûi tensiune; n factorul de putere. În funcÍie de versiunea aparatului, aceste mŸsurŸtori pot fi combinate cu marcarea orei la care s-a fŸcut mŸsurŸtoarea (amprentŸ de timp) Ûi funcÍii de alarmŸ. Un Circuit Monitor (vezi Fig. M14) efectueazŸ o analizŸ detaliatŸ a calitŸÍii energiei, analizÊnd de asemenea Ûi perturbaÍiile din reÍeaua de distribuÍie a energiei. Principalele funcÍii ale unui Circuit Monitor sunt: n mŸsurŸtorile a peste 100 de parametri electrici; n memorare cu amprentŸ de timp a valorilor minime Ûi maxime pentru fiecare parametru electric; n funcÍii de alarmŸ declanÛate de valorile fiecŸrui parametru electric; n Ánregistrarea orei la care s-a produs un eveniment; n Ánregistrarea perturbaÍiilor de curent Ûi tensiune; n analiza armonicilor; n preluarea formei de undŸ (monitorizarea perturbaÍiilor).

Fig. M14: Circuit monitor.

Micrologic - un dispozitiv de monitorizare a energiei inclus Ántr-un Ántreruptor automat Pentru instalaÍiile noi, unitŸÍile de control Micrologic H (vezi Fig. M15), parte integrantŸ a Ántreruptoarelor automate de joasŸ tensiune Masterpact, sunt utile pentru mŸsurŸtori la intrarea Án instalaÍie sau pe cele mai importante plecŸri (de curenÍi mari). UnitŸÍile de control Micrologic H oferŸ o analizŸ precisŸ a calitŸÍii energiei Ûi un diagnostic detaliat al evenimentelor. Ele sunt proiectate pentru operarea Án legŸturŸ cu o unitate de afiÛaj a tabloului electric. Ele pot: n mŸsura curentul, tensiunea, puterea activŸ Ûi reactivŸ; n mŸsura THD de curent Ûi tensiune; n afiÛa amplitudinea Ûi faza armonicilor de curent Ûi tensiune pÊnŸ la ordinul 51; n efectua preluarea formei de undŸ (monitorizarea perturbaÍiilor). FuncÍiile oferite de unitatea de control Micrologic H sunt similare cu cele oferite de Circuit Monitor.

FuncÍionarea unitŸÍilor de monitorizare a energiei Soft pentru operarea la distanÍŸ Ûi analizŸ În cadrul mai general al cerinÍelor de monitorizare a unei reÍele electrice de distribuÍie, posibilitatea de interconectare a acestor diferite aparate poate fi oferitŸ de o reÍea de comunicaÍie, fŸcÊnd astfel posibilŸ centralizarea informaÍiei Ûi obÍinerea unei informaÍii de ansamblu a perturbaÍiilor dintr-o reÍea de distribuÍie. În funcÍie de aplicaÍie, un operator poate efectua mŸsurŸtori Án timp real, calcula valorile cerute, rula preluŸrile de forme de undŸ, anticipa alarmele, etc. UnitŸÍile de monitorizare a energiei transmit toate datele disponibile pe o reÍea Modbus, Digipact sau Ethernet. Obiectivul esenÍial al acestui sistem este asistenÍa Án identificarea Ûi planificarea activitŸÍii de ÁntreÍinere. De asemenea, este un mijloc eficient de a reduce timpii de Ántreruperi Ûi de a dimensiona eventualele echipamente de filtrare.

M16

Fig. M15: UnitŸÍile de control Micrologic H cu mŸsurarea armonicilor pentru Ántreruptoarele automate Masterpact NT Ûi NW.

Soft de supervizare SMS SMS este un soft complet utilizat pentru analiza reÍelei de distribuÍie, fiind Án legŸturŸ cu produsele din sistemul PowerLogic. Instalat pe un PC standard el poate: n afiÛa mŸsurŸtorile Án timp real; n afiÛa jurnalele istorice, pe o perioadŸ datŸ; n selecta modul de afiÛare al datelor (tabele, grafice, etc.); n efectua procesŸri statistice ale datelor Ûi afiÛarea unor diagrame.

8 SoluÍii pentru atenuarea armonicilor

ExistŸ trei tipuri diferite de soluÍii pentru atenuarea armonicilor: n modificarea instalaÍiilor; n echipamente speciale Án sistemul de alimentare; n filtrare.

8.1 SoluÍii de bazŸ Pentru limitarea propagŸrii armonicilor Án reÍeaua de distribuÍie sunt disponibile diferite soluÍii, care trebuiesc luate Án considerare Án special cÊnd se proiecteazŸ o noua instalaÍie.

PoziÍionarea sarcinilor neliniare Án amonte În general perturbaÍiile armonice cresc pe mŸsurŸ ce puterea de scurtcircuit descreÛte. LŸsÊnd de o parte consideraÍiile economice, este preferabil sŸ conectŸm sarcinile neliniare pe cÊt posibil Án amonte, cÊt mai aproape de sursŸ (vezi Fig. M16).

Fig. M16: Sarcinile neliniare poziÍionate pe cÊt posibil Án amonte.

Gruparea sarcinilor neliniare La pregŸtirea schemei monofilare sarcinile neliniare trebuiesc separate de celelalte (vezi Fig. L17). Cele douŸ grupuri de dispozitive trebuiesc alimentate din bare diferite.

Fig. M17: Gruparea sarcinilor neliniare Ûi poziÍionarea pe cÊt posibil Án amonte.

Crearea surselor separate În Áncercarea de limitare a armonicilor, ÁmbunŸtŸÍiri suplimentare pot fi obÍinute creÊnd o sursŸ printr-un transformator separat, aÛa cum este indicat Án Fig. M18. Dezavantajul este creÛterea costului instalaÍiei.

Fig. M18: Alimentarea sarcinilor neliniare printr-un transformator separat.

M17

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

8 SoluÍii pentru atenuarea armonicilor

Transformatoare cu grupe de conexiuni speciale Transformatoare cu diferite grupe de conexiuni pot elimina armonicile de un anumit ordin, aÛa cum se poate vedea din exemplele urmŸtoare: n grupa de conexiuni Dyd eliminŸ armonicile de ordin 5 Ûi 7 (vezi Fig. M19); n grupa de conexiuni Dy eliminŸ armonicile de ordin 3; n grupa de conexiuni Dz5 eliminŸ armonicile de ordin 5.

Fig. M19: Un transformator avÊnd grupa de conexiuni Dyd eliminŸ armonicile de ordin 5 Ûi 7 din reÍeaua amonte.

Instalarea bobinelor de reactanÍŸ Atunci cÊnd sunt alimentate variatoare de vitezŸ, este posibil sŸ netezim curentul prin instalarea reactanÍelor serie. Prin creÛterea impedanÍei circuitului de alimentare, curentul armonic este limitat. Instalarea reactanÍelor de reducere a armonicilor la bateriile de condensatoare creÛte impedanÍa combinaÍiei reactanÍŸ/condensatoare pentru armonicile de ordin mare. Aceasta evitŸ rezonanÍa Ûi protejazŸ condensatoarele.

Alegerea sistemului potrivit de tratare a neutrului Sistemul TNC În sistemul TNC, un singur conductor (PEN) furnizeazŸ protecÍia Án eventualitatea unui defect de punere la pŸmÊnt sau circulaÍiei dezechilibrate de curenÍi. În condiÍii normale, curenÍii armonici circulŸ prin PEN. Acesta are o oarecare impedanÍŸ care are ca rezultat o uÛoarŸ diferenÍŸ Án potenÍial (cÊÍiva volÍi) Ántre echipamente, ceea ce poate genera o nefuncÍionare a echipamentelor electronice. Din aceastŸ cauzŸ sistemul TNC trebuie rezervat pentru alimentarea circuitelor din amonte Ûi nu pentru alimentarea sarcinilor sensibile. Sistemul TNS Acest sistem este recomandat Án prezenÍa armonicilor. Conductorul neutru Ûi conductorul de protecÍie PE sunt complet separate Ûi potenÍialul reÍelei de distribuÍie este mai uniform.

8.2 Filtrarea armonicilor În cazurile unde acÍiunile preventive prezentate mai sus se dovedesc insuficiente este necesar sŸ echipŸm instalaÍiile cu sisteme de filtrare. Exista trei tipuri de filtre: n pasive; n active; n hibride.

Filtre pasive

M18

Fig. M20: Principiul de funcÍionare a unui filtru pasiv.

AplicaÍii tipice n instalaÍii industriale cu un set de sarcini neliniare reprezentÊnd mai mult de 200 kVA (variatoare de vitezŸ, surse neÁntreruptibile UPS-uri, redresoare, etc.); n instalaÍii la care se impune compensarea energiei reactive (corecÍia factorului de putere); n instalaÍii unde distorsiunea tensiunii trebuie redusŸ pentru evitarea perturbŸrii sarcinilor sensibile; n instalaÍii unde distorsiunea curentului trebuie redusŸ pentru evitarea suprasarcinilor.

8 SoluÍii pentru atenuarea armonicilor

Principiu de funcÍionare Un circuit LC, acordat pe fiecare armonicŸ ce trebuie filtratŸ, este instalat Án paralel cu sarcina neliniarŸ (vezi Fig. M20). Acest circuit absoarbe armonicile, aÛa ÁncÊt se evitŸ circulaÍia lor Án reÍeaua de distribuÍie. General vorbind, filtrele pasive sunt acordate pe un ordin al armonicilor apropiat de ordinul necesar a fi eliminat. Se pot conecta Án paralel cÊteva filtre dacŸ este cerutŸ o reducere a unui numŸr mare de armonici.

Filtre active (condiÍionere) AplicaÍii tipice n instalaÍii din sfera comercialŸ cu un set de sarcini neliniare reprezentÊnd mai puÍin de 200 kVA (variatoare de vitezŸ, surse neÁntreruptibile UPS-uri, echipament de birou, etc.); n instalaÍii unde distorsiunea curentului trebuie redusŸ pentru evitarea suprasarcinilor. Principiu de funcÍionare Aceste sisteme, cuprinzÊnd electronicŸ de putere Ûi instalate Án serie sau Án paralel cu sarcina neliniarŸ, compenseazŸ curentul sau tensiunea armonicŸ absorbitŸ de cŸtre sarcinŸ. Figura M21 aratŸ un filtru activ (AHC) compensÊnd curentul armonic (Ihar = - Iact). AHC injecteazŸ Án opoziÍie de fazŸ faÍa de armonicile absorbite de sarcina neliniarŸ aÛa ÁncÊt curentul de linie Is rŸmÊne sinusoidal.

Filtre hibride

Fig. M21: Principiul de funcÍionare a unui filtru activ.

AplicaÍii tipice n instalaÍii industriale cu un set de sarcini neliniare reprezentÊnd mai mult de 200 kVA (variatoare de vitezŸ, surse neÁntreruptibile UPS-uri, redresoare, etc.); n instalaÍii la care se impune compensarea energiei reactive (corecÍia factorului de putere); n instalaÍii unde distorsiunea tensiunii trebuie redusŸ pentru evitarea perturbŸrii sarcinilor sensibile; n instalaÍii unde distorsiunea curentului trebuie redusŸ pentru evitarea suprasarcinilor; n instalaÍii unde este necesarŸ limitarea strictŸ a emisiilor armonice. Principiu de funcÍionare Filtrele pasive Ûi active sunt combinate Ántr-un singur sistem pentru a constitui un filtru hibrid (vezi Fig. L22). AceastŸ soluÍie de filtrare oferŸ avantajele ambelor tipuri de filtre Ûi acoperŸ o gamŸ largŸ de puteri Ûi de niveluri de performanÍŸ.

Criterii de selecÍie Filtrele pasive CompenseazŸ energia reactivŸ Ûi filtreazŸ curenÍii importanÍi. Filtrele pasive reduc tensiunile armonice Án instalaÍie atunci cÊnd sursa este perturbatŸ. DacŸ nivelul de alimentare cu putere reactivŸ este ridicat, este bine sŸ deconectŸm filtrul pasiv Án momentele cÊnd sarcina este redusŸ. Studiile preliminare pentru un filtru trebuie sŸ ia Án calcul posibila prezenÍŸ a unei baterii de condensatoare pentru compensarea energiei reactive care trebuie poate eliminatŸ. Filtrele active condiÍionere FiltreazŸ o gamŸ largŸ de frecvenÍe Ûi se pot adapta oricŸrui tip de sarcinŸ. Pe de altŸ parte puterile nominale sunt reduse. Fig. M22: Principiul de funcÍionare a unui filtru hibrid.

Filtrele hibride CombinŸ performanÍele filtrelor active Ûi pasive.

M19

M - DetecÍia Ûi filtrarea armonicilor

Un set complet de servicii poate fi oferit pentru eliminarea armonicilor: n analiza instalaÍiei; n sisteme de mŸsurare Ûi monitorizare; n soluÍii de filtrare.

8 SoluÍii pentru atenuarea armonicilor

8.3 Metoda Cea mai bunŸ soluÍie, Án termeni tehnici Ûi financiari, este bazatŸ pe rezultatele unor studii aprofundate.

Auditul armonicilor reÍelelor de MT Ûi JT LucrÊnd cu un expert, vi se garanteazŸ cŸ soluÍia propusŸ va produce rezultatele dorite (exemplu un THDu maxim garantat). Auditul armonicilor este efectuat de cŸtre un inginer specialist Án perturbaÍiile ce afecteazŸ reÍelele electrice de distribuÍie Ûi care trebuie sŸ fie echipat cu echipament de analizŸ Ûi simulare Ûi software-ul aferent. PaÛii auditului sunt urmŸtorii: n mŸsurarea perturbaÍiilor afectÊnd curentul, tensiunile de linie Ûi de fazŸ la sursa de alimentare, circuitele de plecare perturbate Ûi sarcinile neliniare; n modelarea pe calculator a fenomenului pentru a obÍine o explicaÍie precisŸ a cauzelor Ûi pentru a determina cele mai bune soluÍii; n un raport de audit prezentÊnd: o nivelul actual at perturbaÍiilor, o nivelul maxim permis al perturbaÍiilor (CEI 61000, CEI 34, etc.); n o propunere conÍinÊnd soluÍii care garanteazŸ nivelul de performanÍŸ; n Án final implementarea soluÍiilor selectate utilizÊnd mijloacele Ûi resursele necesare. Întreg procesul de audit este certificat ISO 9002.

8.4 Produse specifice Filtre pasive Filtrele pasive sunt formate din bobine Ûi condensatori montaÍi Ántr-un circuit rezonant acordat pe armonica de un anumit ordin care trebuie eliminatŸ. Un sistem poate conÍine un numŸr de filtre pentru eliminarea cÊtorva ordine de armonici. Pentru un sistem trifazat de 400V, puterile nominale pot atinge: n 265 kVAR/470A pentru armonica de ordin 5; n 145 kVAR/225A pentru armonica de ordin 7; n 105 kVAR/145A pentru armonica de ordin 11. Filtrele pasive pot fi create pentru toate tensiunile Ûi toate nivelurile de curenÍi. Filtre active n Filtru activ SineWave o trifazat, 400V, poate condiÍiona Ántre 20 Ûi 120 A pe fazŸ, o filtreazŸ ordinele de armonici Ántre 2 Ûi 25. Filtrarea poate fi totalŸ sau pot fi Íintite anumite ordine de armonici, o atenuare THDi sarcinŸ/THDi amonte mai mare decÊt 10, la capacitatea nominalŸ, o funcÍiile includ compensarea energiei reactive, condiÍionarea armonicii homopolare, diagnoza Ûi mentenanÍa sistemului, conectarea Án paralel, comanda la distanÍŸ, interfaÍa de comunicaÍie JBus/RS485. n Filtru activ Accusine o trifazat, 400V Ûi 480V, poate condiÍiona Ántre 50 Ûi 30 A pe fazŸ, o filtreazŸ ordinele de armonici pÊnŸ la 50, o funcÍiile includ compensarea energiei reactive, conectarea Án paralel, rŸspuns instantaneu la variaÍiile de sarcinŸ.

M20

Filtre hibride Aceste filtre combinŸ avantajele filtrelor pasive Ûi filtrului activ SineWave Ántr-un singur sistem. n Filtru pasiv de ordin 5; n Filtru activ pentru armonici cu valori Ántre 20 Ûi 120 A pe fazŸ; n Trifazat, 400V; n Compensarea energiei reactive pÊnŸ la 265 kVAR; n FiltreazŸ armonici de ordinele Ántre 2 Ûi 25; n FiltreazŸ curenÍi armonici pÊnŸ la 440 A.

Capitolul N Surse Ûi sarcini particulare

Cuprins

1 2

3 4 5

ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

N2

1.1 ProtecÍia generatorului

N2

1.2 ProtecÍia reÍelei de joasŸ tensiune din aval

N5

1.3 FuncÍii de monitorizare

N5

1.4 Conectarea Án paralel a generatoarelor

N10

Surse de alimentare neÁntreruptibile (UPS)

N11

2.1 Disponibilitatea Ûi calitatea energiei electrice

N11

2.2 Tipuri de UPS-uri statice

N12

2.3 Baterii

N15

2.4 Sistemul de tratare a neutrului Án instalaÍiile cu UPS-uri

N16

2.5 Alegerea schemei de protecÍie

N18

2.6 Instalarea, conectarea Ûi dimensionarea cablurilor

N20

2.7 UPS-urile Ûi mediul de funcÍionare

N22

2.8 Echipamente complementare

N22

ProtecÍia transformatoarelor JT/JT

N24

3.1 Curentul absorbit la conectarea transformatorului

N24

3.2 ProtecÍia circuitelor de alimentare a transformatoarelor JT/JT

N24

3.3 Caracteristici electrice tipice ale transformatoarelor JT/JT, 50 Hz

N25

3.4 ProtecÍia transformatoarelor JT/JT utilizÊnd Ántreruptoare automate Merlin Gerin

N25

Circuite de iluminat

N27

4.1 Diferite tehnologii de realizare a lŸmpilor

N27

4.2 Caracteristicile electrice ale lŸmpilor

N29

4.3 LimitŸri Ûi recomandŸri referitoare la dispozitivele de iluminat

N34

4.4 Sisteme de iluminat Án spaÍii publice

N40

Motoare asincrone

N42

5.1 FuncÍiile necesare unui circuit de motor

N42

5.2 Standarde

N44

5.3 AplicaÍii

N45

5.4 Puteri nominale maxime ale motoarelor asincrone alimentate la joasŸ tensiune

N49

5.5 Compensarea energiei reactive (corecÍia factorului de putere)

N49

N1

N - Surse Ûi sarcini particulare

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

Majoritatea instalaÍiilor electrice industriale Ûi comerciale de mari dimensiuni includ anumiÍi consumatori a cŸror alimentare cu energie electricŸ trebuie menÍinutŸ Án eventualitatea unei Ántreruperi a alimentŸrii de la reÍeaua furnizorului din cauzŸ cŸ: n sunt implicate sisteme de securitate (iluminat de urgenÍŸ, dispozitive de protecÍie contra incendiilor, ventilatoare de fum, alarme Ûi semnalizŸri, etc.); n existŸ consumatori prioritari a cŸror Ántrerupere Án alimentarea cu energie electricŸ produce pierderi de producÍie sau chiar distrugerea echipamentului respectiv, etc. În eventualitatea Ántreruperii surselor de alimentare normale, unul dintre mijloacele curente de menÍinere a alimentŸrii aÛa numiÍilor “consumatori prioritari” este instalarea unui generator, conectat prin intermediul unui inversor de sursŸ, la tabloul consumatorilor prioritari (vitali), de la care aceÛtia se alimenteazŸ (vezi Fig. N1).

Fig N1: Exemplu de circuite alimentate de la un transformator sau de la un generator.

1.1 ProtecÍia generatorului Figura N2 de mai jos indicŸ principalele mŸrimi electrice ale unui generator. Pn, Un Ûi In reprezintŸ puterea motorului termic, tensiunea nominalŸ Ûi, respectiv, curentul nominal al generatorului.

Fig N2: Diagrama bloc a unui grup-generator.

ProtecÍia la suprasarcinŸ Trebuie analizatŸ curba de protecÍie a generatorului (vezi Fig. N3). Standardele Ûi cerinÍele aplicaÍiilor pot de asemenea sŸ stipuleze anumite condiÍii speciale de suprasarcinŸ. De exemplu: I/In 1,1 1,5

N2

t >1h 30 s

PosibilitŸÍile de reglaj ale dispozitivelor de protecÍie la suprasarcinŸ vor respecta aceste cerinÍe.

Fig N3: Exemplu de curbŸ de suprasarcinŸ t = f(I/In).

NotŸ referitoare la suprasarcinŸ n Din motive economice motorul termic al unui grup-generator de rezervŸ va fi dimensionat strict la puterea sa nominalŸ. În eventualitatea unei suprasarcini de putere activŸ motorul se va opri. La bilanÍul de puteri al sarcinilor prioritare trebuie luate Án considerare puterile active ale acestora. n Un grup-generator de producÍie trebuie sŸ fie capabil sŸ reziste la urmŸtoarele suprasarcini: o 1 orŸ de suprasarcinŸ, o 1 orŸ suprasarcinŸ de 10% la fiecare 12 ore (Prime Power).

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

ProtecÍia la scurtcircuit Calculul curentului de scurtcircuit Curentul de scurtcircuit este suma dintre: n curentul aperiodic; n curentul aproximativ sinusoidal. EcuaÍia curentului de scurtcircuit aratŸ faptul cŸ aceasta este compusŸ din trei perioade succesive (vezi Fig. N4).

Fig N4: Nivelele curentului de scurtcircuit Án timpul celor trei perioade.

n Perioada subtranzitorie La apariÍia unui scurtcircuit la bornele unui generator, mai ÁntÊi, curentul creÛte la o valoare relativ mare, de cca. 6 - 12 In, Án timpul primului ciclu (0 - 20 ms). Amplitudinea acestui curent de scurtcircuit iniÍial este caracterizatŸ prin trei parametri: o reactanÍa subtranzitorie a generatorului, o nivelul de excitaÍie al generatorului la momentul producerii defectului Ûi o impedanÍa circuitului unde s-a produs defectul. ImpedanÍa de scurtcircuit a generatorului de luat Án considerare este, de fapt, reactanÍa subtranzitorie, exprimatŸ Án % Ûi este furnizatŸ de producŸtor, X"d. Valorile tipice sunt de la 10 la 15%. ImpedanÍa subtranzitorie a generatorului se calculeazŸ cu relaÍia: U2 x ′′d unde S = 3 Un I n where XX"d(ohmi) ′′d(ohms) = n 100 S n Perioada tranzitorie Perioada tranzitorie se plaseazŸ Ántre 100 Ûi 500 ms de la momentul producerii defectului. Pornind de la valoarea curentului de defect al perioadei subtranzitorii, curentul scade pÊnŸ la cca. 1.5 - 2 In. ImpedanÍa de scurtcircuit de luat Án considerare pentru aceastŸ perioadŸ este reactanÍa tranzitorie, exprimatŸ Án % Ûi este, de asemenea, datŸ de producŸtor, X'd. Valorile tipice sunt Ántre 20 Ûi 30%. n Perioada de stabilitate Perioada de stabilitate se plaseazŸ dupŸ 500 ms de la momentul producerii defectului. DacŸ defectul persistŸ tensiunea produsŸ de generator scade, ÁnsŸ regulatorul de excitaÍie cautŸ sŸ determine revenirea acesteia la valoarea iniÍialŸ. Rezultatul este stabilizarea curentului de scurtcircuit: o dacŸ excitaÍia generatorului nu creÛte Án timpul scurtcircuitului (nu existŸ supraexcitaÍie), dar este menÍinutŸ la nivelul dinainte de momentul apariÍiei defectului, atunci curentul se stabilizeazŸ la o valoare datŸ de reactanÍa sincronŸ Xd a generatorului. Valoarea tipicŸ pentru Xd este mai mare de 200%. În consecinÍŸ, curentul final va fi mai mic decÊt curentul nominal al generatorului Ûi anume, Án jur de 0,5 In; o dacŸ generatorul este echipat cu supraexcitaÍie sau cu excitaÍie mixtŸ, creÛterea tensiunii de excitaÍie va determina o creÛtere a curentului de defect (pentru cca. 10 secunde) la o valoare de cca. 2 - 3 ori curentul nominal al generatorului.

N3

N - Surse Ûi sarcini particulare

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

Calculul curentului de scurtcircuit În mod normal, producŸtorii fac publice valorile impedanÍelor Ûi constantelor de timp necesare pentru analiza funcÍionŸrii Án perioadele tranzitorii sau permanente (vezi Tab. N5).

(kVA) X”d X’d Xd

75 10,5 21 280

200 10,4 15,6 291

400 12,9 19,4 358

800 10,5 18 280

1.600 18,8 33,8 404

2.500 19,1 30,2 292

Tab. N5: Exemplu de tabel de impedanÍe.

RezistenÍele sunt Ántotdeauna neglijabile Án comparaÍie cu reactanÍele. ParametrIi pentru calculul curentului de scurtcircuit sunt: n Valoarea curentului de scurtcircuit la bornele generatorului Curentul de scurtcircuit de valoare mare, Án perioada tranzitorie, este dat de relaÍia: Isc3 = Un 1 (X'd Án ohmi) X'd √3 sau Isc3 = In 100 (X'd Án %) X'd unde Un este tensiunea de linie (fazŸ-fazŸ) a generatorului. NotŸ: AceastŸ valoare poate fi comparatŸ cu cea a curentului de scurtcircuit de la bornele unui transformator. Astfel, pentru aceeaÛi putere, curentul de scurtcircuit produs Án apropiere de bornele unui generator va fi de 5 - 6 ori mai mic decÊt cel produs la bornele unui transformator (sursa principalŸ). AceastŸ diferenÍŸ este mai mult accentuatŸ de faptul cŸ, Án general, puterea generatorului este mai micŸ decÊt a transformatorului (vezi Fig. N6).

N4 Fig N6: Exemplu de tablou pentru consumatori prioritari, alimentaÍi (Án cazuri de urgenÍŸ) printr-un generator.

Atunci cÊnd o reÍea este alimentatŸ de cŸtre o sursŸ NormalŸ 1 de 2.000 kVA, curentul de scurtcircuit pe barele tabloului principal de JT este de 42 kA. Atunci cÊnd reÍeaua este alimentatŸ de cŸtre o sursŸ de RezervŸ 2 de 500 kVA cu reactanÍa tranzitorie de 30%, curentul de scurtcircuit va avea valoarea de aproximativ 2,5 kA, adicŸ de 16 ori mai micŸ decÊt cea Án cazul sursei principale.

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

1.2 ProtecÍia reÍelei de joasŸ tensiune din aval ProtecÍia circuitelor prioritare Alegerea capacitŸÍii de rupere a Ántreruptoarelor automate Aceasta trebuie totdeauna corelatŸ cu de caracteristicile sursei normale (transformatorul MT/JT). Alegerea Ûi reglajele declanÛatoarelor la scurtcircuit temporizate n Tablourile secundare Valorile nominale ale dispozitivelor de protecÍie alimentate din tablourile de distribuÍie secundare Ûi finale sunt Ántotdeauna mai mici decÊt curentul nominal al generatorului. În consecinÍŸ, cu excepÍia unor cazuri speciale, condiÍiile sunt similare alimentŸrii prin transformator. n Tabloul general de distribuÍie Dimensionarea dispozitivului principal de protecÍie se face, Án mod normal, similar cu cel al generatorului. Reglajul declanÛŸrii protecÍiei trebuie sŸ se realizeze Án conformitate cu caracteristicile generatorului (a se vedea secÍiunea “ProtecÍia la scurtcircuit”). Selectivitatea dispozitivelor de protecÍie a consumatorilor prioritari cu protecÍia de pe generator trebuie sŸ se facŸ prin reglaje ale acesteia din urmŸ (poate fi chiar obligatorie pentru surse de alimentare de siguranÍŸ). Este necesar, de asemenea, sŸ se verifice reglarea corectŸ a pragului de declanÛare a dispozitivelor de protecÍie a sursei principale cu cel al dispozitivelor de protecÍie din aval (reglate Án mod normal la 10 In). NotŸ: CÊnd se alimenteazŸ de la generator, utilizarea unei protecÍii Ámpotriva curentului rezidual de micŸ sensibilitate permite monitorizarea izolaÍiei Ûi asigurŸ, foarte uÛor, selectivitatea.

ProtecÍia utilizatorilor În cazul sistemelor de legare la pŸmÊnt IT (al doilea defect) Ûi TN, protecÍia oamenilor Ámpotriva contactelor indirecte, este asiguratŸ prin protecÍia la scurtcircuit temporizatŸ a Ántreruptoarelor automate. FuncÍionarea lor trebuie asiguratŸ atÊt Án cazul Án care instalaÍia este alimentatŸ de cŸtre sursa normalŸ (transformator), cÊt Ûi dacŸ este alimentatŸ prin sursa de rezervŸ (generator). Calculul curentului de defect de izolaÍie ReactanÍa homopolarŸ este menÍionatŸ de cŸtre producator ca fiind % din U0, X’0. Valoarea tipicŸ este 8%. Curentul de scurtcircuit monofazat fazŸ-neutru este dat de de relaÍia:

If =

Un 3 2 X ′d + X ′o

Curentul de defect de izolaÍie Án sistemele TN este uÛor superior curentului de scurtcircuit trifazat. De exemplu, Án eventualitatea unui defect de izolaÍie Án instalaÍia din exemplul anterior, curentul de defect de izolaÍie este 3 kA.

1.3 FuncÍii de monitorizare DatoritŸ caracteristicilor specifice ale generatorului Ûi ale variaÍiilor lor, parametrii corespunzŸtori de funcÍionare ai acestuia trebuie sŸ fie monitorizaÍi, mai ales Án cazul unor sarcini speciale. Comportarea generatorului este diferitŸ faÍŸ de cea a unui transformator: n puterea activŸ este optimizatŸ pentru un factor de putere = 0,8; n la mai puÍin de 0,8 factor de putere, prin creÛterea excitaÍiei, generatorul poate genera putere reactivŸ.

Bateria de condensatoare Un generator Án gol conectat la o baterie de condensatoare se poate autoexcita, aceasta conducÊnd la o supratensiune. Bateria de condensatoare instalatŸ pentru corecÍia factorului de putere trebuie, prin urmare, deconectatŸ. Aceasta se poate realiza printr-un semnal trimis regulatorului varmetric (dacŸ acesta este conectat la sistemul care urmŸreÛte sarcina generatorului), sau direct prin deschiderea Ántreruptorului automat prin care se alimenteazŸ bateria de condensatoare. DacŸ bateria este, ÁnsŸ, Án continuare necesarŸ nu se va utiliza regulatorul pentru corecÍia factorului de putere Án acest caz (reglaj incorect Ûi prea Áncet).

Repornirea motorului Ûi reaccelerarea Generatorul poate furniza un curent Ántre 3 - 5 ori curentul sŸu nominal numai Án perioada tranzitorie. Motorul absoarbe aproximativ 6 In pe perioada de pornire (2 - 20 s).

N5

N - Surse Ûi sarcini particulare

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

În cazul unor sarcini tip motor, dacŸ Σ Pmotor este mare, pornirea simultanŸ a acestora genereazŸ un vÊrf de curent de valoare foarte mare, care poate determina cŸderi mari de tensiune datoritŸ valorilor mari ale reactanÍelor tranzitorii Ûi subtranzitorii ale generatorului (20 la 30%), cu riscuri Án ceea ce priveÛte: n nepornirea motoarelor; n creÛterea de temperaturŸ datoratŸ prelungirii perioadei de pornire a motoarelor motivate de cŸderea de tensiune; n declanÛarea dispozitivelor de protecÍie termicŸ. Mai mult, reÍeaua Ûi dispozitivele de comandŸ sunt afectate de cŸderea de tensiune. AplicaÍie (vezi Fig. N7) Un generator alimenteazŸ mai multe motoare. Caracteristicile la scurtcircuit al generatorului sunt: Pn = 130 kVA, la un factor de putere de 0,8 Ûi In = 150 A. X’d = 20% (de exemplu), prin urmare, Isc = 750 A. n Σ Pmotoare este 45 kW (45% din puterea generatorului). Calculul cŸderii de tensiune la pornirea simultanŸ a motoarelor: Σ Pmotor = 45 kW, Im = 81 A, deci un curentul de pornire Id = 480 A pe perioada de la 2 la 20 s. Voltage on the busbar forÁnsimultaneous starting: CŸdereadrop de tensiune pe barŸ cazul porniriimotor simultane a motoarelor este: ∆U  I d − I n  (Án %) =  in % U  I sc − I n 

∆ΔU U= = 55% 55%, ceea ce nu este suportabil pentru motoare (eÛec la pornire). which is not tolerable for (20 motors (failure to start). n Σ Pmotoare este 20 kW % din puterea generatorului). Calculul cŸderii de tensiune la pornire: Σ Pmotor = 20 kW, Im = 35 A, deci un curent de pornire Id = 210 A pe perioada de la 2 la 20 s. Voltage on the busbar forva simultaneous motor starting: CŸdereadrop de tensiune pe bare fi: ∆U  I d − I n  (Án %) =  in % U  I sc − I n 

∆ΔU U= = 55% 10%, ceea ce este mult (depinde de tipul de sarcinŸ), dar totuÛi este suportabil. which is not tolerable for motors (failure to start).

Fig N7: Repornirea motoarelor prioritare (ΣP > 1/3 Pn).

N6

SoluÍii de repornire n DacŸ Pmax a celui mailargest mare motor > If the Pmax of the de ameliorare a pornirii;

1 acesta trebuie instalat Pn , apeprogressive starter mustun bedispozitiv 3

1 acestora sŸ se facŸ Án cascadŸ, Pn , arepornirea progressive startertrebuie must be 3 comandatŸ de un PLC

DacŸ Σ Pmotoare If the Pmax of n the largest motor >

DacŸ Σ Pmotoare < If the Pmax of n the largest motor >

1 sunt probleme la repornire. Pn , anuprogressive starter must be 3

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

Sarcini neliniare - Exemplul unui UPS Sarcini neliniare În principal, acestea sunt: n circuite magnetice saturate; n lŸmpi cu descŸrcare, lŸmpi fluorescente; n convertizoare electronice; n sisteme de calcul: PC, calculatoare, etc. Aceste sarcini genereazŸ curenÍi armonici: alimentate de cŸtre un generator aceastea pot genera distorsiuni mari de tensiune datoritŸ puterii de scurtcircuit scŸzute a generatorului. Surse neÁntreruptibile de putere (UPS) (vezi Fig. N8) CombinaÍia dintre un UPS Ûi un generator este cea mai bunŸ soluÍie pentru asigurarea unei bune calitŸÍi a energiei electrice, cu o lungŸ autonomie, ce poate fi utilizatŸ pentru alimentarea sarcinilor sensibile. De asemenea, redresorul reprezintŸ o sarcinŸ neliniarŸ. La dispariÍia sursei normale autonomia UPS-ului pe baterii trebuie sŸ acopere timpul necesar pentru pornirea Ûi conectarea generatorului.

By-pass

Fig N8: Grup Generator combinat cu UPS pentru asigurarea calitŸÍii energiei electrice.

Puterea UPS-ului Puterea UPS-ului trebuie sŸ fie corespunzŸtoare: n puterii nominale a sarcinilor din aval. Aceasta este suma puterilor aparente Pa absorbite de cŸtre fiecare circuit. Mai mult, pentru a nu supradimensiona instalaÍia, trebuie luatŸ Án considerare capacitatea de suprasarcinŸ a UPS-ului (de ex.: 1,5 In pentru 1 minut Ûi 1,25 In pentru 10 minute); n puterii cerute pentru reÁncŸrcarea bateriilor. Acest curent este proporÍional cu autonomia cerutŸ pentru o putere datŸ. Valoarea Sr a UPS-ului este datŸ de relaÍia: Sr = 1,17 x Pn. Tabelul N9 defineÛte curenÍii de declanÛare Ûi dispozitivele de protecÍie pentru alimentarea redresorului (Alimentarea 1) Ûi a alimentŸrii de rezervŸ (Alimentarea 2).

N7

N - Surse Ûi sarcini particulare

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

Puterea nominalŸ Pn (kVA) 40 60 80 100 120 160 200 250 300 400 500 600 800

Valoarea curentului (A) Alimentarea 1 cu baterii trifazate la 400 V - I1 86 123 158 198 240 317 395 493 590 793 990 1.180 1.648

Alimentarea 2 trifazatŸ la 400 V - Iu 60,5 91 121 151 182 243 304 360 456 608 760 912 1.215

Tab. N9: CurenÍii de declanÛare ale dispozitivelor de protecÍie pentru alimentarea principalŸ (redresor) Ûi pentru alimentarea de rezervŸ.

CombinaÍia Grup generator/UPS n Repornirea redresorului alimentat din generator Redresorul UPS-ului poate fi echipat cu un sistem de Áncepere progresivŸ a ÁncŸrcŸrii pentru a Ámpiedica apariÍia unor curenÍi de declanÛare nedoriÍi atunci cÊnd instalaÍia comutŸ pe generator (vezi Fig. N10).

Fig N10: Pornirea progresivŸ a ÁncŸrcŸrii redresorului UPS-ului.

N8

n Armonicile Ûi distorsiunea tensiunii Distorsiunea de tensiune totalŸ τ se defineÛte prin relaÍia:

unde Uh este armonica de tensiune de ordin h. AceastŸ valoare depinde de: o curenÍii armonici generaÍi de redresor (proporÍionali cu puterea Sr a redresorului), o reactanÍa subtranzitorie longitudinalŸ X’’d a generatorului, o puterea Sg a generatorului. Se defineÛte

, tensiunea relativŸ de scurtcircuit a generatorului,

adusŸ spre a fi redresatŸ, adicŸ, τ = f(U’Rcc).

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

Nota 1: ÎntrucÊt reactanÍa subtranzitorie este mare, distorsiunea armonicŸ este prea mare Án comparaÍie cu valoarea admisibilŸ (7 - 8%) pentru motive economice ÍinÊnd de alegerea generatorului: utilizarea unui filtru adecvat reprezintŸ o soluÍie optimŸ Ûi eficientŸ din punct de vedere al costurilor. Nota 2: Distorsiunea armonicŸ nu are efecte negative asupra redresorului dar poate avea astfel de efecte asupra altor sarcini alimentate, Án paralel cu redresorul. AplicaÍie Pentru determinarea distorsiunii τ de tensiune Án funcÍie de U’Rcc este utilizatŸ urmŸtoarea reprezentare graficŸ (vezi Fig. N11).

Fig N11: Grafic pentru calculul distorsiunii armonice.

Graficul indicŸ: n τ ca o funcÍie de U’Rcc, sau n U’Rcc ca o funcÍie de τ de la care se va determina puterea Sg a generatorului. Exemplu: Alegerea generatorului n UPS 300 kVA fŸrŸ filtru, reactanÍa subtranzitorie de 15%. Puterea Sr a redresorului este Sr = 1,17 x 300 kVA = 351 kVA Pentru τ =7 %, graficul dŸ U’Rcc = 4%, puterea Sg este:

n UPS 300 kVA cu filtru, reactanÍa subtranzitorie de 15%. Pentru τ < 5 %, graficul dŸ U’Rcc = 12%, puterea Sg este:

NotŸ: Cu un tranformator Án amonte de 630 kVA Ûi cu un UPS fŸrŸ filtre de 300 kVA, se poate obÍine un raport de 5%. Rezultatul indicŸ faptul ca funcÍionarea unui generator trebuie continuu monitorizatŸ din punct de vedere al curenÍilor armonici. DacŸ distorsiunea armonicŸ de tensiune este prea mare, utilizarea unui filtru de reÍea este cea mai bunŸ soluÍie de utilizat pentru a o aduce Án limite care pot fi tolerate de sarcinile sensibile.

N9

N - Surse Ûi sarcini particulare

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

1.4 Conectarea Án paralel a generatoarelor Indiferent de tipul de aplicaÍie (surse de siguranÍŸ, surse alternative sau surse de producÍie) conectarea generatoarelor Án paralel impune un management fin al conectŸrii, Ûi anume, funcÍii de monitorizare.

Punerea Án paralel ÎntrucÊt generatoarele produc energie, Án paralel, pe aceeaÛi sarcinŸ, ele trebuie sŸ fie corect sincronizate (tensiune, frecvenÍŸ) iar distribuÍia sarcinii trebuie sŸ fie adecvat echilibratŸ. AceastŸ funcÍie este ÁndeplinitŸ de regulatorul fiecŸrui generator (regulator termic Ûi de excitaÍie). Parametrii (tensiune, frecvenÍŸ) sunt monitorizaÍi Ánainte de conectare; dacŸ valorile acestor parametrii sunt corecte, conectarea Án paralel poate avea loc. Defectele de izolaÍie (vezi Fig. N12) Un defect de izolaÍie produs Án carcasa metalicŸ a unui generator poate crea serioase probleme acestuia mai ales dacŸ reprezintŸ un scurtcircuit monofazat fazŸ-neutru. Defectul trebuie detectat Ûi eliminat rapid, altfel, celelalte generatoare pot alimenta defectul cu energie, iar protecÍiile lor vor declanÛa la suprasarcinŸ: continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a instalaÍiei nu mai este asiguratŸ. ProtecÍia Ámpotriva defectelor de punere la pŸmÊnt (GFP) din interiorul generatorului este utilizatŸ pentru: n deconectarea rapidŸ a defectelor la generator Án scopul pŸstrŸrii continuitŸÍii Án alimentarea cu energie electricŸ; n a nu funcÍiona Án cazul defectŸrii circuitelor de control ale generatorului, Án sensul de a-l opri din funcÍionare Ûi de a limita daunele. ProtecÍia Ámpotriva defectelor de punere la pŸmÊnt (GFP) este de tip “rezidualŸ” Ûi trebuie sŸ fie instalatŸ cÊt mai aproape posibil de dispozitivul de protecÍie Án sistemele TN-C/TN-S(1) al fiecŸrui generator, cu conectarea carcasei la conductorul de protecÍie separat PE. Acest tip de protecÍie este uzual numit “defect restrictiv de punere la pŸmÊnt”.

Fig N13: DirecÍia transferului de energie: Grupul generator ca un generator.

Fig N12: Defectul de izolaÍie Án interiorul unui generator.

Defectele grupurilor generatoare ca sarcinŸ (vezi Fig. N13 Ûi N14 ) Unul din grupurile generatoare conectate Án paralel poate sŸ nu mai funcÍioneze ca generator ci ca un motor (datoritŸ pierderii excitaÍiei, de exemplu). Aceasta poate produce suprasarcinŸ asupra celorlalte grupuri generatoare Ûi deci, sŸ conducŸ la Ántreruperea alimentŸrii cu energie electricŸ a instalaÍiei. Pentru a verifica cŸ grupul generator furnizeazŸ energie electricŸ instalaÍiei (deci functioneazŸ ca generator), este necesar sŸ se verifice direcÍia de circulaÍie a fluxului energiei electrice cŸtre sistemul de bare, utilizÊnd verificarea “puterii inverse”. DacŸ se produce un defect, de exemplu, un grup generator funcÍioneazŸ ca motor, aceastŸ funcÍie va elimina grupul generator defect.

N10

Fig N14: DirecÍia tranferului de energie: grupul generator ca sarcinŸ.

(1) În cazul sistemelor TN-C, grupul generator este privit ca “un generator”, iar Án cazul sistemului TN-S, ca o “sarcinŸ“.

Legarea la pŸmÊnt a grupurilor generatoare conectate Án paralel Legarea la pŸmÊnt a grupurilor generatoare conectate Án paralel poate conduce la o circulaÍie de curenÍi de defect (armonica de ordinul 3 Ûi armonicile multiplu de 3) prin conectarea bornelor lor de neutru la o prizŸ de pŸmÊnt comunŸ (sistemele TN sau TT). În consecinÍŸ, pentru a Ámpiedica circulaÍia acestor curenÍi Ántre grupurile generatoare se recomandŸ instalarea unei rezistenÍe de decuplare pe circuitul de conectare la pŸmÊnt.

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

2.1 Disponibilitatea Ûi calitatea energiei electrice PerturbaÍiile prezentate mai sus pot afecta: n siguranÍa oamenilor; n siguranÍa bunurilor; n viabilitatea economicŸ a unei companii sau a unui proces de producÍie. PerturbaÍiile trebuie prin urmare eliminate. În acest scop existŸ soluÍii tehnice cu un grad diferit de eficienÍŸ. Aceste soluÍii pot fi comparate pe baza a douŸ criterii: n disponibilitatea puterii furnizate; n calitatea energiei furnizate. Disponibilitatea puterii furnizate poate fi apreciatŸ ca timpul dintr-un an cÊnd aceastŸ putere a fost prezentŸ la bornele sarcinii. Disponibilitatea este afectatŸ, Án principal, de Ántreruperi Án alimentare datorate nefuncÍionŸrii furnizorului de putere sau datoritŸ defectelor electrice. ExistŸ un numŸr de soluÍii pentru limitarea riscurilor: n divizarea instalaÍiei astfel ÁncÊt sŸ se utilizeze mai multe surse de energie Án loc de una; n subdivizarea instalaÍiei Án circuite prioritare Ûi neprioritare, acolo unde alimentarea circuitelor prioritare se poate face, la nevoie, din altŸ sursŸ disponibilŸ; n sacrificarea, la nevoie, a unor consumatori astfel ÁncÊt sŸ poatŸ fi utilizatŸ o putere mai micŸ pentru alimentarea de rezervŸ; n alegerea unui sistem de tratare a neutrului adecvat pentru a ÁmbunŸtŸÍi continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ, de exemplu sistemul IT; n selectivitatea dispozitivelor de protecÍie (declanÛarea selectivŸ) pentru a limita consecinÍele unui defect produs Ántr-o parte a instalaÍiei. De menÍionat cŸ, singura modalitate de a asigura disponibilitatea puterii Án perioadele de nefuncÍionare a sursei principale de alimentare este existenÍa, Án afara mŸsurilor amintite mai sus, a unei surse alternative autonome, mŸcar pentru circuitele prioritare (vezi Fig. N15).

Fig. N15: Disponibilitatea energiei electrice.

În eventualitatea apariÍiei unor probleme Án reÍeaua principalŸ aceastŸ sursŸ alternativŸ preia sarcina sursei principale dar trebuie avuÍi Án vedere doi factori: n timpul de transfer (timpul necesar preluŸrii sarcinii de cŸtre sursa alternativŸ) care trebuie sŸ fie acceptat de cŸtre receptori; n durata de timp cÊt aceastŸ sursŸ alternativŸ poate alimenta receptorii. Calitatea energiei electrice este determinatŸ de eliminarea perturbaÍiilor prezentate anterior, de la bornele sarcinii. O sursŸ alternativŸ este o soluÍie pentru asigurarea disponibilitŸÍii energiei la bornele sarcinii ÁnsŸ, Án multe cazuri, aceasta nu garanteazŸ calitatea energiei livrate, cu referire la perturbaÍiile de mai sus.

N11

N - Surse Ûi sarcini particulare

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

În zilele noastre, multe aplicaÍii electronice sensibile necesitŸ o alimentare cu energie electricŸ fŸrŸ astfel de perturbaÍii, nemaivorbind de Ántreruperi, cu toleranÍe stricte, mai mici decÊt cele ale furnizorului de electricitate. Acesta este, de exemplu, cazul reÍelelor de calculatoare (Data-center), al centralelor telefonice Ûi al multor procese industriale de comandŸ Ûi monitorizare. Aceste aplicaÍii necesitŸ soluÍii care sŸ asigure Án acelaÛi timp disponibilitate Ûi calitate pentru energia electricŸ furnizatŸ.

SoluÍia cu UPS SoluÍia pentru aplicaÍiile sensibile este utilizarea unei interfeÍe Ántre sursa de alimentare Ûi sarcinile sensibile, astfel ÁncÊt, tensiunea furnizatŸ: n sŸ nu prezinte perturbaÍii existente, Án mod normal, la sursa de energie Ûi sŸ fie Án conformitate cu toleranÍele stricte impuse de sarcini; n sŸ fie disponibilŸ Án eventualitatea unei Ántreruperi a alimentŸrii cu energie electricŸ provenitŸ de la sursa principalŸ, Án toleranÍele specificate. UPS-urile (surse neÁntreruptibile de energie) satisfac aceste cerinÍe Án ceea ce priveÛte disponibilitatea Ûi calitatea energiei, deoarece: n alimenteazŸ sarcinile cu valori de tensiune care corespund strict cu toleranÍele impuse, prin utilizarea unui invertor; n furnizeazŸ Án mod autonom energie electricŸ, prin utilizarea bateriilor; n Ánlocuiesc sursa principalŸ de energie electricŸ cu timp de transfer zero, fŸrŸ nici o Ántrerupere Án alimentarea sarcinii, prin utilizarea unui Ántreruptor cu comutare staticŸ. Aceste caracteristici fac din UPS-uri sursa idealŸ de alimentare a aplicaÍiilor sensibile deoarece acestea asigurŸ disponibilitatea Ûi calitatea energiei electrice de alimentare indiferent de starea sursei principale. Un UPS este alcŸtuit din urmŸtoarele componente principale: n redresorul/ÁncŸrcŸtor, care produce energie de curent continuu pentru ÁncŸrcarea bateriilor Ûi alimentarea invertorului; n invertorul care produce energie electricŸ de calitate, adicŸ: o fŸrŸ perturbaÍiile prezente Án cazul sursei de alimentare principale, adicŸ, microÁntreruperi, o cu toleranÍe compatibile cu cerinÍele dispozitivelor electronice sensibile (de ex: pentru gama Galaxy, toleranÍele Án amplitudine ±0,5% Ûi frecvenÍŸ ±1%, comparativ cu ±10 %, respectiv ± 5% Án cazul sursei principale, ceea ce reprezintŸ factori de ÁmbunŸtŸÍire de 20, respectiv 5); n bateriile de acumulatori, care furnizeazŸ un timp de salvare (de la 8 minute la 1 orŸ sau mai mult) pentru a asigura protecÍia oamenilor Ûi a bunurilor prin Ánlocuirea sursei principale Án caz de nevoie. n comutatorul static, un dispozitiv bazat pe semiconductoare care transferŸ sarcina de la invertor la sursa principalŸ Ûi Ánapoi fŸrŸ nici o Ántrerupere Án alimentarea cu energie.

2.2 Tipuri de UPS-uri statice

N12

Tipurile de UPS-uri statice sunt definite de standardul CEI 62040. Standardul considerŸ trei moduri de funcÍionare: n standby pasiv (sau “off-line”); n Án operare interactivŸ; n dublŸ conversie (sau “on-line”). Aceste definiÍii se referŸ la funcÍionarea UPS-urilor cu referire la sursa de alimentare, inclusiv sistemul de distribuÍie din amonte de UPS-uri. Standardul CEI 62040 defineÛte urmŸtorii termeni: n putere primarŸ: puterea Án mod normal continuu disponibilŸ care este uzual furnizatŸ de compania de electricitate sau uneori de cŸtre generatorul propriu al utilizatorului; n puterea de standby: puterea care urmeazŸ sŸ ÁnlocuiascŸ puterea primarŸ Án eventualitatea unei cŸderi a sursei principale; n puterea de bypass: puterea furnizatŸ pe calea de ocolire (bypass). Practic vorbind, un UPS este echipat cu douŸ intrŸri de curent alternativ care, Án acest manual se numesc intrarea normalŸ c.a. Ûi intrarea de bypass c.a. n intrarea normalŸ c.a., menÍionatŸ ca intrarea 1, este alimentatŸ de la sursa primarŸ, adicŸ printr-un cablu conectat la sursa din sistemul de alimentare al furnizorului sau din sistemul de distribuÍie privat; n intrarea de bypass c.a., menÍionatŸ ca intrarea 2, este Án general alimentatŸ din sursa de rezervŸ, adicŸ printr-un cablu conectat la o sursŸ de alimentare din amonte alta decÊt cea care alimenteazŸ intrarea normalŸ c.a., Án fapt, o sursŸ alternativŸ (de exemplu un grup generator sau alt UPS, etc.). CÊnd puterea de standby nu este disponibilŸ, intrarea de bypass c.a. este alimentatŸ cu putere primarŸ (al doilea cablu paralel cu cel conectat pentru alimentarea sursei normale). Intrarea de bypass c.a. este utilizatŸ sŸ alimenteze linia de bypass ale UPS-ului, dacŸ acestea existŸ. În consecinÍŸ linia de bypass este alimentatŸ cu putere primarŸ sau de standby Án funcÍie de disponibilitatea unei surse de putere de standby.

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

FuncÍionarea UPS Án modul standby pasiv (off-line) Principiul de funcÍionare Invertorul este conectat Án paralel cu intrarea c.a. Án standby (vezi Fig. N16). n Modul normal Sarcina este alimentatŸ de la sursa principalŸ printr-un filtru care eliminŸ anumite perturbaÍii Ûi asigurŸ un anumit grad de reglare a tensiunii (standardele vorbesc despre “dispozitive adiÍionale pentru a asigura reglarea puterii”). Invertorul funcÍioneazŸ Án modul standby pasiv. n Modul alimentare pe baterii Atunci cÊnd valorile tensiunii alternative de intrare sunt Án afara toleranÍelor specificate de cŸtre UPS sau la cŸderea sursei principale de alimentare, invertorul Ûi bateriile de acumulatori intervin pentru a se asigura continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a sarcinii Ántr-un timp de transfer foarte scurt (< 10 ms). UPS-ul continuŸ sŸ funcÍioneze pe baterii pÊnŸ la completa descŸrcare a bateriilor sau pÊnŸ cÊnd sursa principalŸ revine la normal, ceea ce provoacŸ trecerea sarcinii Ánapoi pe intrarea normalŸ de c.a. (modul normal). Utilizare AceastŸ configuraÍie este, de fapt, un compromis Ántre un nivel acceptabil de protecÍie Ámpotriva perturbaÍiilor Ûi costuri. Poate fi utilizatŸ doar pentru puteri mici (< 2 kVA) Ûi funcÍioneazŸ fŸrŸ un transfer static real, astfel ÁncÊt, pentru transferul sarcinii pe invertor, este necesar un anumit timp. Acest timp este acceptabil pentru anumite aplicaÍii, ÁnsŸ este incompatibil cu performanÍele impuse de sistemele mai sofisticate Ûi mai sensibile (ex. centre de date, centrale telefonice, etc.). Mai mult, frecvenÍa nu este reglatŸ Ûi nu existŸ bypass. NotŸ: În modul normal, energia sursei principale care alimenteazŸ sarcina nu circulŸ prin invertor, de aceea, acest tip de UPS se mai numeÛte Ûi “off-line”. Acest termen induce totuÛi Án eroare deoarece, de asemenea, sugereazŸ “nealimentat de la sursa principalŸ”, cÊnd, de fapt, Án cazul funcÍionŸrii normale, sarcina este alimentatŸ de la sursa principalŸ via intrarea c.a. De aceea, standardul CEI 62040 recomandŸ utilizarea termenului de “standby pasiv”.

FuncÍionarea UPS-ului Án modul line-interactiv (op. interactivŸ)

Fig. N16: FuncÍionarea UPS-ului Án modul standby pasiv.

Principiul de funcÍionare Invertorul este conectat Án paralel cu intrarea de c.a. Ántr-o configuraÍie de standby, dar ÁncarcŸ, de asemenea, bateriile. El interacÍioneazŸ (Án mod reversibil) cu intrarea de c.a. a sursei (vezi Fig. N17). n Modul normal Sarcina este alimentatŸ cu putere via o conexiune paralelŸ a intrŸrii de c.a. cu cea a invertorului. Invertorul funcÍioneazŸ Án sensul ÁnbunŸtŸÍirii calitŸÍii tensiunii livrate sarcinii Ûi/sau pentru a ÁncŸrca bateriile. FrecvenÍa tensiunii de ieÛire depinde de frecvenÍa intrŸrii de c.a. n Modul alimentare pe baterii Atunci cÊnd valorile tensiunii alternative de ieÛire sunt Án afara toleranÍelor specificate de cŸtre UPS sau la cŸderea sursei principale de alimentare, invertorul Ûi bateriile intervin pentru a se asigura continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a sarcinii, Án urma unui transfer fŸrŸ Ántrerupere, utilizÊnd un Ántreruptor static de transfer, care deconecteazŸ, de asemenea, intrarea de c.a pentru a Ámpiedica circulaÍia puterii de la invertor spre amonte. UPS-ul continuŸ sŸ funcÍioneze pe baterii pÊnŸ la completa descŸrcarea a acestora sau pÊnŸ cÊnd sursa principalŸ revine la normal, ceea ce provoacŸ trecerea sarcinii Ánapoi pe intrarea normalŸ de c.a. (modul normal). n Modul bypass Acest tip de UPS poate fi echipat cu un bypass. DacŸ una dintre funcÍiile UPS-ului dispare, sarcina poate fi transferatŸ cŸtre intrarea de bypass (alimentatŸ de la sursa principalŸ sau de la sursa de standby, Án funcÍie de instalaÍie). Utilizare AceastŸ configuraÍie nu este adecvatŸ alimentŸrii sarcinilor sensibile Án cazul puterilor mari deoarece reglajul frecvenÍei nu este posibil. Din acest motiv, este rar utilizatŸ Ûi doar pentru puteri mici.

FuncÍionarea UPS Án modul dublŸ conversie (on-line)

Fig. N17: FuncÍionarea UPS-ului Án modul operare interactivŸ.

Principiul de funcÍionare Invertorul este conectat Án serie Ántre intrarea de c.a Ûi aplicaÍie. n Modul normal În timpul funcÍionŸrii Án modul normal, Ántreaga energie furnizatŸ sarcinii trece prin redresorul/ÁncŸrcŸtor Ûi invertor, care realizeazŸ, ÁmpreunŸ o dublŸ conversie (c.a.-c.c-c.a.), de aici Ûi numele. n Modul alimentare pe baterii Atunci cÊnd valorile tensiunii alternative de ieÛire sunt Án afara toleranÍelor specificate de cŸtre UPS sau la cŸderea sursei principale de alimentare, invertorul Ûi bateriile intervin pentru a se asigura continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a sarcinii, Án urma unui transfer fŸrŸ Ántrerupere, utilizÊnd un Ántreruptor static de transfer. UPS-ul continuŸ sŸ funcÍioneze pe baterii pÊnŸ la completa descŸrcare sau pÊnŸ cÊnd sursa principalŸ revine la normal, ceea ce provoacŸ trecerea sarcinii Ánapoi pe intrarea normalŸ de c.a. (modul normal).

N13

N - Surse Ûi sarcini particulare

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

n Modul bypass Acest tip de UPS este Án general echipat cu un bypass static, iar uneori Ûi cu un Ántreruptor static (vezi Fig. N18). Sarcina poate fi transferatŸ fŸrŸ Ántreruperea alimentŸrii, pe intrarea de bypass (alimentatŸ de la sursa principalŸ sau de la sursa de standby, Án funcÍie de instalaÍie), Án urmŸtoarele cazuri: o cŸderea UPS-ului; o curenÍi de sarcinŸ tranzitorii (Ûocuri de curent sau curenÍi de defect); o vÊrfuri de curent ale sarcinii. TotuÛi, prezenÍa bypass-ului presupune faptul cŸ frecvenÍele de intrare Ûi de ieÛire sunt identice iar dacŸ nivelele de tensiune nu sunt egale, se impune un transformator pe bypass. Pentru anumite sarcini, UPS-urile trebuie sŸ fie sincronizate cu puterea de pe intrarea de bypass pentru a se asigura continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a sarcinii. Mai mult, atunci cÊnd UPS-ul este Án modul bypass, o perturbaÍie pe intrarea de c.a. a sursei principale se poate transmite direct sarcinii deoarece invertorul nu este implicat Án circuit. NotŸ: O altŸ linie de bypass, deseori numitŸ linie de bypass de ÁntreÍinere este disponibilŸ Án scopuri de ÁntreÍinere. Poate fi acÍionatŸ printr-un Ántreruptor manual.

Fig. N18: FuncÍionarea UPS-ului Án modul dublŸ conversie.

N14

Utilizare În aceastŸ configuraÍie timpul necesar de transfer al sarcinii cŸtre invertor este neglijabil datoritŸ dispozitivului Ántreruptorului static. De asemenea, frecvenÍa Ûi tensiunea de la ieÛire nu depind de condiÍiile de tensiune Ûi frecvenÍa de intrare. Aceasta ÁnseamnŸ cŸ atunci cÊnd este proiectat Án acest scop, UPS-ul poate funcÍiona ca un convertizor de frecvenÍŸ. Practic vorbind, aceasta este configuraÍia utilizatŸ Án principal Án cazul puterilor medii Ûi mari (de la 10 kVA Án sus). În continuarea acestui capitol se va considera doar aceastŸ configuraÍie. NotŸ: Acest tip de UPS este deseori numit “on-line“, aceasta ÁnsemnÊnd cŸ sarcina este Án mod continuu alimentatŸ prin intermediul invertorului, indiferent de caracteristicile intrŸrii de c.a. Acest termen induce, totuÛi Án eroare deoarece sugereazŸ “alimentarea de la sursa principalŸ”, cÊnd, de fapt, sarcina este alimentatŸ cu energie reconstituitŸ de cŸtre sistemul de dublŸ conversie. De aceea, standardul CEI 62040 recomandŸ termenul de “dublŸ conversie”.

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

2.3 Baterii Alegerea tipului de baterii O baterie este alcŸtuitŸ din interconectarea de celule care pot fi de tipul deschise sau cu recombinare. ExistŸ douŸ familii principale de baterii: n baterii Nichel-Cadmiu; n baterii cu plumb; n celulele deschise (plumb-antimoniu): acestea sunt echipate cu porturi pentru: o eliberarea Án atmosferŸ de oxigen Ûi hidrogen produs Án timpul diferitelor reacÍii chimice, o dopuri pentru electrolit pentru adŸugarea de apŸ distilatŸ sau demineralizatŸ. n celule cu recombinare (de plumb, plumb pur, plumb-cositor): rata de recombinare a gazului este de cel puÍin 95% Ûi, de aceea, acestea nu necesitŸ apŸ Án timpul duratei de viaÍŸ. Prin extrapolare, se va face referire la baterii deschise sau recombinate (bateriile recombinate sunt deseori numite Ûi baterii “capsulate”). Principalele tipuri de baterii utilizate Án legŸturŸ cu UPS-urile sunt: n baterii capsulate cu plumb, utilizate Án proporÍie de 95% deoarece sunt uÛor de ÁntreÍinut Ûi nu necesitŸ o camerŸ specialŸ; n baterii deschise cu plumb; n baterii deschise cu nichel-cadmiu. Cele trei tipuri de baterii menÍionate mai sus pot fi propuse, Án funcÍie de factori economici Ûi de cerinÍele de funcÍionare ale instalaÍiei. Nivelurile de capacitate Ûi timpul de descŸrcare pot fi adaptate nevoilor utilizatorului. Bateriile propuse sunt, de asemenea, perfect potrivite aplicaÍiilor cu UPS care sunt, de fapt, rezultatul colaborŸrii cu producŸtorii de astfel de baterii.

Alegerea duratei de autonomie (timpului de descŸrcare a bateriilor) AceastŸ alegere depinde de: n durata medie a Ántreruperilor sistemului de alimentare; n timpul de aÛteptare pentru ca surse alternative aflate Án standby (grup generator, etc.) sŸ fie disponibile; n tipul de aplicaÍie. Valorile tipice propuse, Án general, sunt: n valori standard: 10, 15, 30 minute; n valori cerute de aplicaÍie. Se aplicŸ urmŸtoarele reguli generale: n aplicaÍii tip computer: Autonomia bateriilor trebuie sŸ fie suficient de mare pentru a acoperi timpul necesar procedurilor de salvare a fiÛierului Án curs Ûi cele de Ánchidere controlatŸ a sistemului de computere. În general, departamentul de calcul stabileÛte autonomia necesarŸ Án funcÍie de cerinÍele specifice; n procese industriale: Calculele referitoare la autonomie ar trebui sŸ ÍinŸ cont de costurile economice create de orice Ántrerupere Án alimentarea cu energie electricŸ Ûi, de asemenea, de timpul necesar repornirii acestor procese industriale.

Tabele de selecÍie Tabelul N19 prezintŸ caracteristicile principale ale diferitelor tipuri de baterii. În mod evident, bateriile cu recombinare (etanÛe) par sŸ fie alegerea pieÍei din urmŸtoarele motive: n nu necesitŸ ÁntreÍinere; n sunt uÛor de implementat; n se instaleazŸ Án orice tip de camerŸ (camera calculatoarelor, camera tehnicŸ nespecificŸ pentru baterii, etc.). ExistŸ cazuri Án care bateriile deschise sunt preferate, Ándeosebi datoritŸ: n duratei mari de viaÍŸ; n autonomiei crescute; n puterilor nominale mari ale UPS-ului. Bateriile deschise trebuie instalate Án camere speciale, Án conformitate cu norme Ûi reguli precise Ûi necesitŸ o ÁntreÍinere adecvatŸ.

N15

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

N - Surse Ûi sarcini particulare

Durata de viaÍŸ Compacte

Baterii de plumb etanÛe 5 sau 10 ani Baterii deschise cu plumb 5 sau 10 ani Nichel-Cadmiu 5 sau 10 ani

+ + ++

ToleranÍele temperaturii de funcÍionare + ++ +++

FrecvenÍa operaÍiunilor de ÁntreÍinere MicŸ Medie Mare

CamerŸ specialŸ

Cost

Nu Da Nu

Mic spre mediu Mic Mare

Tab. N19: Principalele caracteristici ale diferitelor tipuri de baterii.

Metode de instalare

Fig. N20: Instalare pe rafturi.

În funcÍie de puterea UPS-ului, de capacitatea Ûi de autonomia bateriei, acestea pot fi: n de tip capsulat Ûi incluse Án dulapul UPS-ului; n de tip capsulat Ûi incluse Án unu pÊnŸ la trei dulapuri separate; n de tip deschis sau capsulat Ûi montate pe un rack. În acest caz, metoda de instalare poate fi: o pe rafturi (vezi Fig. N20). AceastŸ metodŸ de instalare este posibilŸ Án cazul bateriilor capsulate sau a celor deschise, fŸrŸ ÁntreÍinere care nu necesitŸ umplerea cu electrolit, o pe gradene (vezi Fig. N21). AceastŸ metodŸ de instalare este adecvatŸ tuturor tipurilor de baterii Ûi, Án special pentru cele deschise pentru care verificarea Ûi umplerea cu electrolit se pot face cu uÛurinÍŸ, o Án dulapuri (vezi Fig. N22). AceastŸ metodŸ de instalare este adecvatŸ bateriilor capsulate. Este uÛor de implementat Ûi oferŸ maximum de siguranÍŸ.

2.4 Sistemul de tratare al neutrului Án instalaÍiile cu UPS-uri Fig. N21: Instalare pe gradene.

Aplicarea sistemelor de protecÍie stipulate de standarde Án cazul instalaÍiilor cu UPS-uri impun un numŸr de mŸsuri de precauÍie din urmŸtoarele motive: n UPS-ul joacŸ douŸ roluri: o de sarcinŸ pentru sistemul din amonte, o de sursŸ pentru sistemul din aval; n cÊnd bateriile nu sunt instalate Án dulap, un defect de izolaÍie Án circutul de c.c. poate conduce la o componentŸ continuŸ de curent rezidual. AceastŸ componentŸ poate perturba funcÍionarea anumitor dispozitive de protecÍie, de exemplu, dispozitivele de curent diferenÍial rezidual utilizate pentru protecÍia persoanelor.

ProtecÍia Ámpotriva contactelor directe (vezi Fig. N23) Toate instalaÍiile Ándeplinesc condiÍiile generale deoarece echipamentul este inclus Án dulapuri avÊnd un grad de protecÍie IP 20. Acest lucru este adevŸrat chiar pentru baterii, atunci cÊnd acestea sunt instalate Án dulapuri. CÊnd bateriile nu sunt instalate Án dulapuri ci Án camere speciale, atunci trebuie aplicate mŸsurile de protecÍie prezentate la finalul acestui capitol. NotŸ: Sistemul TN (versiunile TN-S sau TN-C) este frecvent recomandat pentru alimentarea sistemelor de calculatoare. Fig. N22: Instalare Án dulapuri.

Tipul de sistem de tratare a neutrului FuncÍionare

N16

Tehnici pentru protecÍia persoanelor

Avantaje Ûi dezavantaje

Sistem IT

Sistem TT

Sistem TN

n Semnalizarea primului defect de izolaÍie n Localizarea Ûi eliminarea primului defect n Deconectarea la al doilea defect de izolaÍie n Interconectarea Ûi legarea la priza de pŸmÊnt a pŸrÍilor conductoare n Supravegherea primului defect utilizÊnd un echipament de control permanent al izolaÍiei n Al doilea defect determinŸ Ántreruperea circuitului (Ántreruptor automat sau fuzibil) n SoluÍia oferŸ cea mai bunŸ continuitate a serviciilor (semnalizarea primului defect) n Impune un personal competent de ÁntreÍinere (pentru localizarea primului defect)

n Deconectarea la primul defect de izolaÍie

n Deconectarea la primul defect de izolaÍie

n Legarea la pŸmÊnt a pŸrÍilor conductoare Ûi utilizarea unui dispozitiv de curent diferenÍial rezidual n Primul defect determinŸ Ántreruperea circuitului datoritŸ detectŸrii scurgerilor de curent n Cea mai uÛoarŸ soluÍie Án termeni de proiectare Ûi execuÍie n Nu necesitŸ contr. permanent al izolaÍiei n TotuÛi, orice defect determinŸ Ántreruperea circuitului respectiv

n Interconectarea Ûi legarea la priza de pŸmÊnt a pŸrÍilor conductoare Ûi a conductorului de protecÍie n Primul defect determinŸ Ántreruperea circuitului datoritŸ detectŸrii de supracurent (Ántreruptor automat sau fuzibil) n SoluÍie ieftinŸ Án termeni de instalare n Proiectare dificilŸ (calcularea impedanÍei buclei de defect) n Impune un personal calificat Án exploatare n CirculaÍia unor curenÍi mari de defect

Fig. N23: Principalele caracteristici ale diferitelor sisteme de tratare a neutrului.

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

Puncte esenÍiale de verificat referitor la UPS-uri Figura N24 aratŸ toate punctele esenÍiale care trebuie interconectate Ûi, de asemenea, dispozitivele care trebuie instalate (transformatoare, dispozitive de curent diferenÍial rezidual, etc.) pentru a se asigura conformitatea instalaÍiei cu standardele de siguranÍŸ Án vigoare.

Transformatorul 0

T0 - Neutru CPI

Întreruptorul 0

Priza de pŸmÊnt 1 Întreruptorul 1

Transformatorul 1

T1 - neutru

Întreruptorul 2

Transformatorul 2

T2 - neutru

Bypass - neutru

PŸrÍile conductoare accesibile ale UPS-ului

IeÛirea UPS-ului CPI

Neutrul instalaÍiei din aval

Priza de pŸmÊnt 2

Priza de pŸmÊnt 3 Dispozitiv pentru controlul permanent al izolaÍiei - CPI 2 Fig. N24: Punctele esenÍiale care trebuie conectate Án sistemul de legare la pŸmÊnt.

Întreruptorul 3

N17

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

N - Surse Ûi sarcini particulare

2.5 Alegerea schemei de protecÍie Întreruptoarele automate au un rol major Án instalaÍie dar importanÍa lor apare mai ales Án timpul unor evenimente accidentale, care nu sunt frecvente. Cea mai corectŸ dimensionare a UPS-ului Ûi cea mai bunŸ configuraÍie poate fi compromisŸ printr-o alegere greÛitŸ doar a unui Ántreruptor automat.

Alegerea Ántreruptorului Figura N25 aratŸ modul cum se aleg Ántreruptoarele.

Ir aval

Alegerea capacitŸÍii de rupere a CB1 Ûi CB2 Án conformitate cu valoarea curentului de scurtcircuit a celei mai mari surse (Án general, transformatorul)

Ir amonte Curba CB2

Timpul de declanÛare (Án secunde)

Curba CB3

Im aval

TotuÛi, CB1 Ûi CB2 trebuie sŸ declanÛeze la un scurtcircuit produs de cea mai micŸ sursŸ (Án general, generatorul) Im amonte Scurtcircuit la generator

Limita termicŸ a sursei statice

CB2 trebuie sŸ protejeze Ántreruptorul static al UPS-ului dacŸ scurtcircuitul se produce Án aval de acesta

Capacitatea de suprasarcinŸ a Ántreruptorului static este de 10 la 12 In pentru 20 ms, unde In este curentul nominal al UPS-ului

Punerea sub tensiune Punerea sub tensiune a transformatorului a tuturor sarcinilor din aval de UPS

I/In Án amonte de Ántreruptor

Curentul Im al Ántreruptorului CB2 trebuie calculat Án cazul punerii sub tensiune simultane a tuturor sarcinilor din aval de UPS

Unitatea de declanÛare a Ántreruptorului CB3 trebuie reglatŸ astfel ÁncÊt sŸ nu declanÛeze la supracurenÍii produÛi cÊnd sarcina este pusŸ sub tensiune

N18

DacŸ alimentarea de bypass nu este utilizatŸ Án caz de suprasarcinŸ, curentul prin UPS va conduce la declanÛarea Ántreruptorului de cel mai mare calibru, CB3 Im aval Pentru scurtcircuitele la distanÍŸ unitatea de declanÛare a CB3 trebuie reglatŸ astfel ÁncÊt sŸ nu permitŸ apariÍia unor tensiuni de atingere periculoase. DacŸ este necesar se va amplasa un dispozitiv de curent diferenÍial rezidual Fig. N25: Întreruptoarele sunt supuse unei varietŸÍi de situaÍii.

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

Valoarea nominalŸ Valoarea nominalŸ a Ántreruptorului automat trebuie aleasŸ astfel ÁncÊt sŸ corespundŸ valorii nominale a curentului prin cablul din aval ce trebuie protejat.

Capacitatea de rupere Capacitatea de rupere trebuie aleasŸ superioarŸ curentului de scurtcircuit cel mai mare care poate apŸrea Án acel punct al instalaÍiei.

Pragurile Ir Ûi Im Tabelul de mai jos indicŸ modul de determinare al pragurilor de declanÛare Ir (suprasarcinŸ: termic sau de lungŸ duratŸ) Ûi, respectiv, Im (scurtcircuit: magnetic sau de scurtŸ duratŸ) pentru a se asigura selectivitatea Án funcÍie de unitŸÍile de declanÛare ale Ántreruptoarelor din amonte Ûi aval.

RemarcŸ (vezi Fig. N26) n Selectivitatea temporalŸ poate fi implementatŸ de cŸtre personal calificat deoarece temporizŸrile la declanÛare mŸresc stresul termic (I2t) din aval (al cablului, dispozitivelor electronice, etc.). Sunt necesare anumite precauÍii dacŸ Ántreruptorul CB2 este temporizat la declanÛarea la pragul magnetic Im. n Selectivitatea energeticŸ nu depinde de unitŸÍile de declanÛare ci numai de Ántreruptorul automat.

Tipul de circuit din aval Unitatea de declanÛare din aval DistribuÍie Motoare asincrone

Ir amonte/Ir aval

Im amonte/Im aval

Im amonte/Im aval

Toate tipurile

Magnetic

Electronic

> 1,6 >3

>2 >2

>1,5 >1,5

Tab. N26: Pragurile de declanÛare Ir Ûi Im Án funcÍie de unitŸÍile de declanÛare din amonte Ûi aval.

Cazul special al scurtcircuitelor la generator Figura N27 aratŸ reacÍia generatorului Án caz de scurtcircuit. Pentru a evita incertitudinile legate de tipul de excitaÍie se va produce declanÛare la primul vÊrf de curent (3 la 5 In per X’’d) utilizÊnd pragul de declanÛare Im fŸrŸ nici o temporizare.

N19

Fig. N27: Generatorul Án timpul unui scurtcircuit.

N - Surse Ûi sarcini particulare

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

2.6 Instalarea, conectarea Ûi dimensionarea cablurilor UPS-uri “gata de utilizare” UPS-urile de puteri mici adecvate pentru microcomputere, de exemplu, sunt echipamente compacte, pregŸtite pentru a fi utilizate. Cablarea internŸ este realizatŸ Án fabricŸ Ûi adaptatŸ caracteristicilor dispozitivelor pe care urmeazŸ sŸ le alimenteze.

UPS-uri in pregatire pentru utilizare Pentru alte UPS-uri, conexiunile la sistemul de alimentare, la baterii Ûi la sarcinŸ nu sunt incluse. Conexiunile depind de nivelul curentului, aÛa cum este indicat Án Fig. N28.

Fig.N28: Curentul de luat Án considerare pentru alegerea sistemului de conexiuni.

Calculul curentilor I1, Iu n Curentul de intrare Iu de la sistemul de alimentare este curentul de sarcinŸ; n Curentul de intrare I1 al redresorului/ÁncŸrcŸtor depinde de: o capacitatea bateriilor (C10) Ûi de funcÍionarea Án modul de ÁncŸrcare (Ib), o caracteristicile ÁncŸrcŸtorului, o eficienÍa invertorului; n Curentul Ib este curentul Án conexiunea cu bateriile. AceÛti curenÍi sunt daÍi de producŸtor.

CreÛterea de temperaturŸ a cablului Ûi cŸderea de tensiune SecÍiunea cablului depinde de: n creÛterea de temperaturŸ admisibilŸ; n cŸderea de tensiune admisibilŸ. Pentru o sarcina datŸ, fiecare din aceÛti doi parametri determinŸ o secÍiune minimŸ admisibilŸ. Se va lua Án considerare cea mai mare dintre aceste douŸ valori. De-a lungul cablurilor lungi, pe traseele acestora, se va avea Án vedere menÍinerea unei distanÍe impuse Ántre circuitele de comandŸ Ûi de putere, pentru a se evita orice posibilŸ perturbaÍie creatŸ de curenÍii de ÁnaltŸ frecvenÍŸ.

CreÛterea de temperaturŸ N20

CreÛterea admisibilŸ de temperaturŸ Án interiorul cablului este limitatŸ de capacitatea de Íinere a izolaÍiei sale. CreÛterea de temperaturŸ Án cablu depinde de: n materialul conductorului (Cu sau Al); n metoda de instalare; n numŸrul de cabluri care se ating. Pentru fiecare tip de cablu, standardele menÍioneazŸ curentul maxim admisibil.

CŸderea de tensiune Valorile maxime admisibile ale cŸderilor de tensiune sunt: n 3% pentru circuitele de c.a (50 sau 60 Hz); n 1% pentru circuitele de c.c.

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

Tabele de selecÍie Tabelul N29 prezintŸ cŸderile de tensiune, Án procente, pentru un circuit Án lungime de 100 m de cablu. Pentru a calcula cŸderea de tensiune pe un circuit de lungime L, se va multiplica valoarea din tabel cu L/100. n Sph: secÍiunea conductorului de fazŸ; n In: curentul nominal al dispozitivului de protecÍie al circuitului. Circuite trifazate DacŸ cŸderea de tensiune depŸÛeÛte 3% (50 la 60 Hz), se va creÛte secÍiunea cablului. Circuite de c.c. DacŸ cŸderea de tensiune depŸÛeÛte 1%, se va creÛte secÍiunea cablului.

a - Circuite trifazate (conductoare din Cu) 50-60 Hz - 380 V / 400 V / 415 V trifazat, cos ϕ = 0,8, sistem echilibrat 3F + N In Sph (mm2) (A) 10 16 25 35 50 70 95 120 10 0,9 15 1,2 20 1,6 1,1 25 2,0 1,3 0,9 32 2,6 1,7 1,1 40 3,3 2,1 1,4 1,0 50 4,1 2,6 1,7 1,3 1,0 63 5,1 3,3 2,2 1,6 1,2 0,9 70 5,7 3,7 2,4 1,7 1,3 1,0 0,8 80 6,5 4,2 2,7 2,1 1,5 1,2 0,9 0,7 100 8,2 5,3 3,4 2,6 2,0 2,0 1,1 0,9 125 6,6 4,3 3,2 2,4 2,4 1,4 1,1 160 5,5 4,3 3,2 3,2 1,8 1,5 200 5,3 3,9 3,9 2,2 1,8 250 4,9 4,9 2,8 2,3 320 3,5 2,9 400 4,4 3,6 500 4,5 600 800 1.000

150

0,8 1,0 1,2 1,6 1,9 2,5 3,1 3,9 4,9

185

0,8 1,1 1,3 1,7 2,1 2,7 3,4 4,2 5,3

240

300

0,9 1,2 1,4 1,9 2,3 2,9 3,6 4,4 6,5

0,9 1,2 1,5 1,9 2,4 3,0 3,8 4,7

Pentru un circuit trifazat de 230 V, se va multiplica valoarea cu √3. Pentru un circuit monofazat 208/230 V, se va multiplica valoarea cu 2 b - Circuit de c.c. (conductoare din Cu) In Sph (mm2) (A) 25 35 100 5,1 3,6 125 4,5 160 200 250 320 400 500 600 800 1.000 1.250

50 2,6 3,2 4,0

70 1,9 2,3 2,9 3,6

95 1,3 1,6 2,2 2,7 3,3

120 1,0 1,3 1,6 2,2 2,7 3,4

150 0,8 1,0 1,2 1,6 2,2 2,7 3,4

185 0,7 0,8 1,1 1,3 1,7 2,1 2,8 3,4 4,3

240 0,5 0,6 0,6 1,0 1,3 1,6 2,1 2,6 3,3 4,2 5,3

300 0,4 0,5 0,7 0,8 1,0 1,3 1,6 2,1 2,7 3,4 4,2 5,3

Tab. N29: CŸderea de tensiune, Án procente, pentru [a] - circuite trifazate, Ûi [b] - circuite de c.c.

Cazul special pentru conductoare de neutru În sistemele trifazate, armonicile de ordinul 3 (Ûi cele multiplu de trei) ale sarcinilor monofazate se ÁnsumeazŸ pe conductorul neutru (suma curenÍilor de pe cele trei faze). Din acest motiv, se aplicŸ urmŸtoarea regulŸ: secÍiunea conductorului de neutru = 1,5 x secÍiunea conductorului de fazŸ.

N21

N - Surse Ûi sarcini particulare

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

Exemplu Se considerŸ un circuit trifazat de 70 m lungime, 400 V, cu conductoare din Cu. Ûi avÊnd curentul nominal de 600 A. Standardul CEI 364 indicŸ secÍiunea minimŸ a cablului Án funcÍie de metoda de instalare Ûi de sarcinŸ. Vom presupune cŸ valoarea secÍiunii minime a cablului este 95 mm2. Este necesar sŸ se verifice, mai ÁntÊi, faptul cŸ, cŸderea de tensiune nu depŸÛeÛte 3%. Tabelul aferent circuitelor trifazate, prezentat anterior, aratŸ, pentru 600 A, curent care circulŸ Ántr-un cablu de 300 mm2, o cŸdere de tensiune de 3% pentru 100 m de cablu, prin urmare, pentru 70 m lungime: 3 x 70 = 2,1% 100 Prin urmare, este o valoare mai micŸ decÊt 3%. Un calcul similar se poate face pentru circuitul de c.c. de 1000 A avÊnd lungimea de 10 m. CŸderea de tensiune pentru 100 m de cablu de 240 mm2 este 5,3%, iar pentru 10 m: 5,3 x 10 = 0,53% 100 Prin urmare, mai micŸ decÊt 1%.

2.7 UPS-urile Ûi mediul de funcÍionare UPS-urile pot comunica cu echipamente electrice Ûi cu mediile de calculatoare. UPS-urile pot primi date Ûi, de asemenea, furniza informaÍii legate de funcÍionarea sa pentru: n Optimizarea protecÍiei De exemplu, UPS-urile furnizeazŸ unui sistem de monitorizare, informaÍii esenÍiale legate de funcÍionarea lor (sarcinŸ pe invertor, sarcinŸ pe bypass, sarcinŸ pe baterie, alarme de baterie descŸrcatŸ). n Comanda de la distanÍŸ UPS-ul furnizeazŸ mŸrimi mŸsurate Ûi informaÍii legate de funcÍionarea sa aducÊndu-le astfel, la cunoÛtinÍa personalului de exploatare, Án scopul luŸrii anumitor mŸsuri specifice. n UrmŸrirea instalaÍiei Personalul de exploatare are o clŸdire Ûi un sistem de management al energiei care Ái permite sŸ obÍinŸ Ûi sŸ salveze informaÍii de la UPS, pentru a crea alarme Án scopul luŸrii de mŸsuri corespunzŸtoare. AceastŸ evoluÍie spre o compatibilitate Ántre computer Ûi UPS-uri are ca efect Áncorporarea unor noi funcÍii implicite Án acest UPS.

2.8 Echipamente complementare Transformatoare Un transformator cu douŸ ÁnfŸÛurŸri amplasat Án amonte de un contactor static permite: n schimbarea nivelului de tensiune atunci cÊnd tensiunea reÍelei este diferitŸ de cea a sarcinii; n schimbarea sistemului de tratare a neutrului Ántre cele douŸ reÍele. Mai mult, un astfel de transformator: n reduce nivelul curentului de scurtcircuit Án secundar (adicŸ la sarcinŸ) Án comparaÍie cu cel de la nivelul reÍelei de alimentare; n ÁmpiedicŸ curenÍii de armonica 3 care pot fi prezenÍi Án secundarul transformatorului sŸ pŸtrundŸ Án reÍeaua de alimentare, cu condiÍia ca ÁnfŸÛurarea primarŸ sŸ fie conectatŸ Án triunghi.

N22

Filtre antiarmonici UPS-ul include un sistem de ÁncŸrcare a bateriilor care este comandat cu tiristoare sau tranzistoare. CurenÍii “choppaÍi” rezultaÍi cuprind componente armonice care pŸtrund Án reÍeaua de alimentare. Aceste componente nedorite sunt filtrate la intrarea Án redresor Ûi, Án majoritatea cazurilor, acesta reduce nivelele de curenÍi armonici suficient de mult, pentru orice aplicaÍie. În anumite cazuri specifice Ûi anume, Án instalaÍiile foarte mari, poate fi necesar Ûi un filtru suplimentar.

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

De exemplu, atunci cÊnd: n puterea UPS-ului este relativ mare Án raport cu cea a transformatorului MT/JT care Ál alimenteazŸ; n sarcinile care se alimenteazŸ din sistemul de bare sunt sensibile din punct de vedere al armonicilor; n existŸ o sursŸ de standby alternativŸ (ex. generator Diesel sau cu turbinŸ cu gaz). În astfel de cazuri, producŸtorul de UPS trebuie consultat. Echipamente de comunicare Comunicarea cu echipamentele asociate sistemelor de computere poate duce la nevoia unor accesorii adecvate pentru UPS-uri. Astfel de accesorii pot fi Áncorporate Án aparat (vezi Fig. N30a) sau pot fi adŸugate ulterior, la cerere, sistemelor existente (vezi Fig. N30b).

Fig. N30a: UnitŸÍi UPS gata de utilizare (cu modul DIN).

Fig. N30b: UnitŸÍi UPS realizate pentru alimentarea sistemelor de calculatoare.

N23

N - Surse Ûi sarcini particulare

3 ProtecÍia transformatoarelor JT/JT

Aceste transformatoare se gŸsesc, Án general, Án gama de la cÊteva sute de VA la cŸteva sute de kVA Ûi sunt utilizate, Án mod frecvent, pentru: n schimbarea nivelurilor de tensiune Án scopul: o alimentŸrilor auxiliare a circuitelor de comandŸ Ûi semnalizare, o circuitelor de iluminat (230 V creaÍi atunci cÊnd tensiunea primarŸ este de 400 V, trifazat, 3 conductoare); n schimbarea sistemului de tratare a neutrului pentru anumite sarcini ce au un curent capacitiv destul de ridicat cŸtre pŸmÊnt (echipamente tip calculatoare) sau scurgeri de curent rezistive (cuptoare electrice, procese industriale de ÁncŸlzire, instalaÍii de bucŸtŸrie, etc,). Transformatoarele JT/JT sunt, Án general, livrate avÊnd sisteme de protecÍie Áncorporate, prin urmare producŸtorul acestora trebuie consultat pentru detalii. ProtecÍia la supracurenÍi trebuie, Án orice caz, asiguratŸ la nivelul ÁnfŸÛurŸrii primare. Exploatarea acestor transformatoare impune cunoaÛterea funcÍiilor lor particulare, ÁmpreunŸ cu un numŸr de aspecte descrise Án continuare. NotŸ: În cazul particular al transformatoarelor JT/JT de izolaÍie la tensiune foarte joasŸ, Ántre ÁnfŸÛurŸrile primare Ûi secundare este utilizat frecvent un ecran metalic conectat la priza de pŸmÊnt, Án funcÍie de anumite situaÍii, Ûi Án conformitate cu recomandŸrile standardului European EN 60742.

3.1 Curentul absorbit la conectarea transformatorului În momentul punerii sub tensiune al transformatorului, apar curenÍi tranzitorii de valori mari (care includ Ûi o componentŸ semnificativŸ de curent continuu) care trebuie luaÍi Án considerare la alegerea schemelor de protecÍie (vezi Fig. N31).

Fig. N32: Caracteristica de declanÛare a unui Compact NS echipat cu declanÛator electronic STR.

Fig. N31: Curentul iniÍial la punerea sub tensiune a transformatorului,

Valoarea curentului de vÊrf depinde de: n valoarea tensiunii Án momentul punerii sub tensiune; n amplitudinea Ûi polaritatea fluxului rezidual existent Án miezul transformatorului; n caracteristicile sarcinii transformatorului. Valoarea curentului de vÊrf poate atinge de 10 la 15 ori curentul nominal (valoare eficace), dar, pentru transformatoarele mici (< 50 kVA), poate atinge valori de 20 la 25 ori curentul nominal de sarcinŸ. Acest curent tranzitoriu descreÛte rapid cu o constantŸ de timp θ avÊnd ordinul de mŸrime de la cÊteva ms la cŸteva zeci de ms.

3.2 ProtecÍia circuitelor de alimentare a transformatoarelor JT/JT

N24

Fig. N33: Caracteristica de declanÛare a unui Ántreruptor Multi 9, curba D.

Dispozitivele de protecÍie de pe circuitele care alimenteazŸ transformatoarele JT/JT trebuie sŸ evite posibilitatea unei funcÍionŸri incorecte datoritŸ curenÍilor iniÍiali la punerea sub tensiune menÍionaÍi mai sus. De aceea, este necesar sŸ se utilizeze: n Ántreruptoare selective (uÛor temporizate) de tip Compact NS, STR (vezi Fig. N32) sau n Ántreruptoare avÊnd praguri magnetice reglate la valori foarte mari, de tip Compact NS sau Multi 9, curbŸ D (vezi Fig. N33).

3 ProtecÍia transformatoarelor JT/JT

Exemplu Un circuit trifazat la 400 V alimenteazŸ un transformator de 125 kVA, 400/230 V (In = 180 A) pentru care curentul iniÍial de vÊrf la punerea sub tensiune atinge 12 In, adicŸ 12 x 180 = 2160 A. Acest vŸrf de curent are o valoare eficace corespunzŸtoare de 1530 A. Un Ántreruptor Compact NS250N cu reglajul Ir la 200 A Ûi cu reglaj Im = 8 x Ir poate fi o protecÍie adecvatŸ. Caz particular: ProtecÍia la suprasarcinŸ instalatŸ pe circuitul ÁnfŸÛurŸrii secundare a transformatorului (vezi Fig. N34) Avantajul instalŸrii protecÍiei la suprasarcinŸ pe circuitul ÁnfŸÛurŸrii secundare a transformatorului este acela cŸ protecÍia la scurtcircuit Án primar poate fi reglatŸ la valori mari sau, ca alternativŸ, poate fi utilizat un Ántreruptor automat cu declanÛator tip MA (numai magnetic). TotuÛi, reglajul protecÍiei la scurtcircuit din primarul transformatorului trebuie sŸ fie suficient de sensibil pentru a asigura funcÍionarea Ántreruptorului Án eventualitatea unui scurtcircuit care se poate produce Án secundarul sŸu. NotŸ: ProtecÍia din primar este deseori asiguratŸ cu fuzibile tip aM. AceastŸ practicŸ are douŸ dezavantaje: n fuzibilele pot fi uÛor supradimensionate (cel puÍin de 4 ori curentul nominal al transformatorului); n pentru a se asigura izolarea ÁnfŸÛurŸrii primare, trebuie asociat cu fuzibilele fie un separator de sarcinŸ, fie un contactor.

Fig. N34: Exemplu.

3.3 Caracteristici electrice tipice ale transformatoarelor JT/JT, 50 Hz Trifazate Puteri nom. 5 (kVA) Pierderi 100 Án gol (W) Pierderi 250 Án Cu (W) Tensiune de 4,5 scurtcirc, (%)

6,3

8

10

12,5 16

20

25

31,5 40

50

63

80

100

125

160

200

250

315

110

130

150

160

170

270

310

350

410

460

520

570

680

680

790

950

1160 1240 1485 1855 2160

320

390

500

600

840

800

1180 1240 1530 1650 2150 2540 3700 3700 5900 5900 6500 7400 9300 9400 11400 13400

4,5

4,5

5,5

5,5

5,5

5,5

5,5

5

5

4,5

5

5

5,5

4,5

5,5

8 105 400 5

10 115 530 5

12,5 120 635 5

16 140 730 4,5

20 150 865 4,5

25 175 1065 4,5

31,5 200 1200 4

40 215 1400 4

50 265 1900 5

63 305 2000 5

80 450 2450 4,5

100 450 3950 5,5

125 525 3950 5

160 635 4335 5

Monofazate Puteri nom. (kVA) Pierderi Án gol (W) Pierderi Án Cu, (W) Tens, de scurtcircuit (%)

350

5

5

4,5

400

6

500

6

630

5,5

800

5,5

3.4 ProtecÍia transformatoarelor JT/JT utilizÊnd Ántreruptoare automate Merlin Gerin Întreruptoare automate Multi 9 Puterea nominalŸ (kVA) Monofazat Trifazat 230/240 V 230/240 V Monofaz. 400/415 V 0,05 0,09 0,11 0,18 0,21 0,36 0,33 0,58 0,67 1,2 1,1 1,8 1,7 2,9 2,1 3,6 2,7 4,6 3,3 5,8 4,2 7,2 5,3 9,2 6,7 12 8,3 14 11 18 13 23

Trifazat 400/415 V 0,16 0,32 0,63 1,0 2,0 3,2 5,0 6,3 8,0 10 13 16 20 25 32 40

Întreruptor automat curbŸ D sau K

Calibru (A)

C60, NG125 C60, NG125 C60, NG125 C60, NG125 C60, NG125 C60, C120, NG125 C60, C120, NG125 C60, C120, NG125 C60, C120, NG125 C60, C120, NG125 C60, C120, NG125 C60, C120, NC100, NG125 C60, C120, NC100, NG125 C120, NC100, NG125 C120, NC100, NG125 C120, NG125

0,5 1 2 3 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125

N25

N - Surse Ûi sarcini particulare

3 ProtecÍia transformatoarelor JT/JT

Întreruptoare automate Compact NS100 ... NS250 echipate cu declanÛatoare TM-D Puterea nominalŸ (kVA) Monofazat Trifazat 230/240 V 230/240 V Monofaz. 400/415 V 3 5…6 5 8…9 7…9 13…16 12…15 20…25 16…19 26…32 18…23 32…40 23…29 40…50 29…37 51…64 37…46 64…80

Trifazat 400/415 V 9…12 14…16 22…28 35…44 45…56 55…69 69…87 89…111 111…139

Întreruptor automat

Calibru (A)

NS100N/H/L NS100N/H/L NS100N/H/L NS100N/H/L NS100N/H/L NS160N/H/L NS160N/H/L NS250N/H/L NS250N/H/L

TM16D TM05D TM40D TM63D TM80D TM100D TM125D TM160D TM200D

Întreruptoare automate Compact N100 ... NS1600 Ûi Masterpact echipate cu declanÛatoare STR sau Micrologic Puterea nominalŸ a transformatorului (kVA) Monofazat Trifazat 230/240 V Trifazat 230/240 V Monofaz. 400/415 V 400/415 V 4…7 6…13 11…22 9…19 16…30 27…56 15…30 5…50 44…90 23…46 40…80 70…139 37…65 64…112 111…195 37…55 64…95 111…166 58…83 100…144 175…250 58…150 100…250 175…436 74…184 107…319 222…554 90…230 159…398 277…693 115…288 200…498 346…866 147…368 256…640 443…1108 184…460 320…800 554…1385 230…575 400…1000 690…1730 294…736 510…1280 886…2217

N26

Întreruptor automat

DescŸrcŸtor

Reglaj Ir max

NS100N/H/L NS100N/H/L NS160N/H/L NS250N/H/L NS400N/H NS400L NS630N/H/L NS800N/H - NT08H1 NS800N/H - NT08H1 - NW08N1/H1 NS1000N/H - NT10H1 - NW10N1/H1 NS1250N/H - NT12H1 - NW12N1/H1 NS1600N/H - NT16H1 - NW16N1/H1 NW20N1/H1 NW25N2/H3 NW32N2/H3

STR22SE 40 STR22SE 100 STR22SE 160 STR22SE 250 STR23SE / 53UE 400 STR23SE / 53UE 400 STR23SE / 53UE 630 Micrologic 5,0/6,0/7,0 Micrologic 5,0/6,0/7,0 Micrologic 5,0/6,0/7,0 Micrologic 5,0/6,0/7,0 Micrologic 5,0/6,0/7,0 Micrologic 5,0/6,0/7,0 Micrologic 5,0/6,0/7,0 Micrologic 5,0/6,0/7,0

0,8 0,8 0,8 0,8 0,7 0,6 0,6 1 1 1 1 1 1 1 1

4 Circuite de iluminat

SursŸ de confort Ûi productivitate, iluminatul reprezintŸ cca. 15% din cantitatea de energie consumatŸ Án industrie Ûi 40% Án clŸdiri. Calitatea iluminatului (stabilitatea Ûi continuitatea serviciului) depinde de calitatea energiei electrice absorbite. Alimentarea cu energie electricŸ a reÍelelor de iluminat are, prin urmare mare importanÍŸ. Pentru a ajuta proiectarea reÍelei de alimentare Ûi pentru a simplifica alegerea dispozitivului de protecÍie este prezentatŸ o analizŸ a diferitelor tehnologii de realizare a lŸmpilor. Sunt prezentate de asemenea caracteristici distincte ale circuitelor de iluminat Ûi impactul lor asupra dispozitivelor de comandŸ Ûi protecÍie.

4.1 Diferite tehnologii de realizare a lŸmpilor RadiaÍia luminoasŸ artificialŸ poate fi produsŸ din energie electricŸ Án conformitate cu douŸ principii: incandescenÍŸ Ûi electroluminiscenÍŸ. IncandescenÍa reprezintŸ producerea luminii cu ajutorul creÛterii de temperaturŸ. Cel mai uzual exemplu este un filament ÁncŸlzit prin circulaÍia unui curent electric pÊnŸ la starea de alb. Energia furnizatŸ este transformatŸ Án efect Joule Ûi Án flux luminos. LuminiscenÍa este fenomenul de emisie de cŸtre un material a unei radiaÍii luminoase vizibile sau aproape vizibile. Un gaz (sau vapori) supus unei descŸrcŸri electrice emite radiaÍie luminoasŸ (electroluminiscenÍa gazelor). ÎntrucÊt acest gaz nu conduce la temperaturŸ Ûi presiune normale, descŸrcarea este produsŸ prin generarea unor particule ÁncŸrcate electric care produc ionizarea gazului. Natura, presiunea Ûi temperatura gazului determinŸ spectrul luminii. FotoluminiscenÍa este luminiscenÍa unui material expus unei radiaÍii luminoase sau aproape luminoase (ultraviolet, infraroÛu). CÊnd substanÍa absoarbe radiaÍia ultravioletŸ Ûi emite radiaÍie vizibilŸ care Án scurt timp dupŸ energizare dispare, se vorbeÛte despre fluorescenÍŸ.

a-

b-

Fig. N35: LŸmpi fluorescenta compacte [a] standard Ûi [b] cu inducÍie.

LŸmpile cu incandescenÍŸ LŸmpile cu incandescenÍŸ sunt din punct de vedere istoric, cele mai vechi Ûi cele mai des ÁntÊlnite. Ele se bazeazŸ pe principiul filamentului incendescent Ántr-un mediu atmosferic neutru sau vid care ÁmpiedicŸ combustia. Se face o distincÍie Ántre: n balon standard Acesta conÍine un filament de tungsten Ûi este umplut cu un gaz inert (nitrogen Ûi argon sau krypton); n balon cu halogen Acesta conÍine de asemenea un filament de tungsten dar este umplut cu un amestec de halogen Ûi gaz inert (krypton sau xenon). Acest amestec de halogen este responsabil de fenomenul regenerŸrii filamentului ceea ce mŸreÛte durata de viaÍŸ a lŸmpilor Ûi evitŸ Ánnegrirea. Aceasta permite de asemenea o temperaturŸ ridicatŸ a filamentului Ûi prin urmare o luminozitate crescutŸ Án baloane de halogen mici. Principalul dezavantaj al lŸmpilor cu incandescenÍŸ este disiparea unei cantitŸÍi de cŸldurŸ semnificativŸ ceea ce determinŸ o eficienÍŸ luminoasŸ scazutŸ. LŸmpile fluorescente AceastŸ familie cuprinde tuburile fluorescente Ûi lŸmpile fluorescent compacte. Tehnologia lor este cunoscutŸ Án mod uzual ca “mercur de joasŸ presiune”. În tuburile fluorescente o descŸrcare electricŸ determinŸ ca electronii sŸ se ciocneascŸ cu ionii vaporilor de mercur rezultÊnd radiaÍii ultravilote datoritŸ energizŸrii atomilor de mercur. Materialul fluorescent care acoperŸ interiorul tubului transformŸ aceastŸ radiaÍie Án radiaÍie vizibilŸ. Tuburile fluorescente disipŸ mai puÍinŸ cŸldura Ûi au o duratŸ mai mare de viaÍŸ decÊt lŸmpile cu incandescenÍŸ, dar ele necesitŸ un dispozitiv de amorsare denumit “starter” Ûi un dispozitiv pentru limitarea curentului din arc dupŸ amorsare. Acest dispozitiv denumit “balast” este Án mod uzual o bobinŸ amplasatŸ Án serie cu arcul. LŸmpile fluorescente compacte se bazeazŸ pe acelaÛi principiu ca Ûi tuburile fluorescente. FuncÍiile starterului Ûi balastului sunt Ándeplinite de un circuit electronic (integrat Án lampŸ) cea ce permite utilizarea unor tuburi de dimensiuni mici. LŸmpile fluorescent compacte (vezi Fig. N35) au fost dezvoltate pentru a Ánlocui lŸmpile fluorescente. Ele permit o economie semnificativŸ de energie (15 W Án loc de 75 W) pentru acelaÛi nivel de iluminare Ûi au o duratŸ de viaÍŸ crescutŸ. LŸmpile cunoscute ca de tip “cu inducÍie” sau “fŸrŸ electrozi” funcÍioneazŸ pe principiul ionizŸrii gazului existent Án tub datoritŸ unui cÊmp electromagnetic de foarte mare frecvenÍŸ (pÊnŸ la 1 GHz). Durata lor de viaÍŸ poate fi de cca. 100000 de ore.

N27

4 Circuite de iluminat

N - Surse Ûi sarcini particulare

LŸmpile cu descŸrcŸri (vezi Fig. N36) Lumina este produsŸ de o descŸrcare electricŸ dintre doi electrozi Án interiorul gazului Ántr-un balon de cuartz. Prin urmare toate aceste lŸmpi necesitŸ un balast pentru a limita curentul arcului. Mai multe tehnologii au fost dezvoltate pentru diferite aplicaÍii. LŸmpile cu descŸrcŸri Án vapori de sodiu la joasŸ presiune se caracterizeazŸ prin cea mai mare emisie de luminŸ. TotuÛi factorul de redare a culorilor este foarte slab deoarece au radiaÍie monocromaticŸ oranj. LŸmpile cu descŸrcŸri Án vapori de sodiu la ÁnaltŸ presiune produc o luminŸ albŸ cu uÛoarŸ nuanÍŸ de oranj. În cazul lŸmpilor cu descŸrcŸri Án vapori de mercur de ÁnaltŸ presiune descŸrcarea se produce Ántr-un balon ceramic sau de cuartz la presiune ÁnaltŸ. Aceste lŸmpi se numesc lŸmpi fluorescente cu descŸrcare Án mercur. Ele produc o luminŸ caracteristicŸ alb-albŸstruie. LŸmpile cu halogenuri metalice sunt ultima tehnologie. Ele produc luminŸ cu un spectru larg de culori. Utilizarea tuburilor ceramice oferŸ o eficenÍŸ luminoasŸ sporitŸ Ûi o mai bunŸ stabilitate a culorilor. Diode emiÍŸtoare de luminŸ (LED) Principiul acestor LED-uri este emisia de luminŸ de cŸtre un element semiconductor parcurs de un curent electric. Ele sunt uzual utilizate Án numeroase aplicaÍii, dar dezvoltŸrile recente de diode albe sau albastre avÊnd un flux luminos sporit, deschid noi perspective, Án special Án cea ce priveÛte semnalizŸrile (semafoare, iluminatul de urgenÍŸ sau al indicatoarelor de EXIT). LED-urile sunt dispozitive ce necesitŸ un curent mic Ûi tensiune joasŸ Ûi, prin urmare, se preteazŸ alimentŸrii de la baterii. În situÍia alimentŸrii de la reÍea se impune utilizarea unui convertor. Avantajul LED-urilor este consumul lor energetic scŸzut. Ca urmare ele funcÍioneazŸ la temperaturŸ foarte scŸzutŸ Ûi Án consecinÍŸ au o duraÍŸ de viaÍŸ foarte mare. Ca simplŸ observaÍie, o diodŸ emite o luminŸ de intensitate redusŸ. O instalaÍie de iluminat de mare putere necesitŸ, prin urmare, conectarea unui numŸr mare de astfel de unitŸÍi Án serie Ûi paralel.

Fig. N36: LŸmpile cu descŸrcŸri.

N28

Tehnologie Incandescent standard

AplicaÍii n UtilizŸri casnice n Iluminat local decorativ

Incandescent halogen

n Iluminat tip spot n Iluminat intens

Tub fluorescent

n Magazine, birouri, ateliere n Iluminat exterior

LampŸ fluorescentŸ compactŸ Vapori de mercur la ÁnaltŸ presiune

n UtilizŸri casnice n Birouri n Înlocuiri de lŸmpi incandescente n Ateliere, hale, hangare n Fabrici

Sodiu la ÁnaltŸ presiune Sodiu la joasŸ presiune Halogenuri metalice

n Iluminat exterior n Hale largi n Iluminat exterior n Iluminat de securitate n Zone Ántinse n Hale cu plafoane Ánalte

LED

n Semnalizare (semafor cu 3 culori, semne EXIT Ûi luminare de siguranÍŸ)

Tehnologie IncandescenÍŸ standard IncandescenÍŸ halogen Tub fluorescent LampŸ fluorescentŸ compactŸ Vapori de mercur la ÁnaltŸ pres. Vapori de sodiu la ÁnaltŸ pres. Vapori de sodiu la joasŸ pres. Halogenuri metalice LED

Putere (W) 3 - 1.000 5 - 500 4 - 56 5 - 40 40 - 1.000 35 - 1.000 35 - 180 30 - 2.000 0,05 - 0,1

Tab. N37: Utilizarea Ûi caracteristicile tehnice ale surselor de luminŸ.

Avantaje n Conectare directŸ fŸrŸ utilizarea unui alt dispozitiv n PreÍ de achiziÍie acceptabil n Dimensiune compactŸ n Iluminare instantanee n Redare bunŸ a culorilor n Conectare directŸ n Eficacitate instantanee n Redare excelentŸ a culorilor n EficienÍŸ luminoasŸ ridicatŸ n Redare moderatŸ a culorilor n EficienÍŸ luminoasŸ bunŸ n Redare bunŸ a culorilor n EficienÍŸ luminoasŸ ridicatŸ n Redare acceptabilŸ a culorilor n Dimensiuni compact n DuratŸ de viaÍŸ lungŸ n Foarte bunŸ eficienÍŸ luminoasŸ n Vizibilit. bunŸ pe timp de ceaÍŸ n Economic de utilizat n EficienÍŸ luminoasŸ bunŸ n Redare bunŸ a culorilor n DuratŸ de viaÍŸ lungŸ n Insensibile la un numŸr mare de comutŸri n Consum energetic scŸzut n TemperaturŸ scŸzutŸ EficienÍŸ (Lm/W) 10 - 15 15 - 25 50 - 100 50 - 80 25 - 55 40 - 140 100 - 185 50 - 115 10 - 30

Dezavantaje n EficienÍŸ energeticŸ scŸzutŸ Ûi consum energetic ridicat n Cantitate semnificativŸ de cŸldurŸ disipatŸ n DuratŸ de viaÍŸ micŸ n EficienÍŸ luminoasŸ medie n Intensitate luminoasŸ scŸzutŸ a unei singure unitŸÍi n Sensibilitate la temp. extreme n InvestiÍie iniÍialŸ ridicatŸ Án compareÍie cu lŸmpile incandescente n Aprinderea Ûi reaprinderea se realizeazŸ Án cÊteva minute n Aprinderea Ûi reaprinderea se realizeazŸ Án cÊteva minute n DuratŸ de aprindere lungŸ (5 min) n Redare mediocrŸ a culorilor n Aprinderea Ûi reaprinderea se realizeazŸ Án cÊteva minute n NumŸr limitat de culori n Intensitate luminoasŸ scŸzutŸ a unei singure unitŸÍi DuratŸ de viaÍŸ (ore) 1.000 - 2.000 2.000 - 4.000 7.500 - 24.000 10.000 - 20.000 16.000 - 24.000 16.000 - 24.000 14.000 - 18.000 6.000 - 20.000 40.000 – 100.000

4 Circuite de iluminat

4.2 Caracteristicile electrice ale lŸmpilor LŸmpi cu incandescenÍŸ cu alimentare directŸ DatoritŸ temperaturii foarte Ánalte a filamentului Án timpul funcÍionarii (pÊnŸ la 2500° C ), rezistenÍa sa variazŸ foarte mult Ántre situaÍia Án care lampa este stinsŸ Ûi situaÍia Án care lampa este aprinsŸ. ÎntrucÊt rezistenÍa sa la rece este micŸ, la amorsare apare un vÊrf de curent care poate atinge de 10 - 15 ori curentul nominal, pentru mai multe ms. Acest lucru este valabil atÊt pentru lŸmpile obiÛnuite cÊt Ûi pentru lŸmpile cu halogen Ûi impune o reducere a numŸrului de lŸmpi care pot fi acÍionate de cŸtre dispozitivele de comandŸ, cum ar fi: Ántreruptoare, contactoare modulare sau relee pentru bare capsulate.

LŸmpi cu halogen de foarte joasŸ tensiune (FJT) n Anumite lŸmpi cu halogen de puteri mici sunt alimentate cu tensiuni foarte joase de 12 sau 24 V, via un transformator sau un convertizor electronic. În cazul alimentŸrii prin transformator, fenomenul de magnetizare se combinŸ, la amorsare, cu cel de variaÍie al rezistenÍei filamentului. Curentul de amorsare poate atinge de 50 - 75 ori curentul nominal, pentru cÊteva ms. Utilizarea unui variator de iluminat (dimmer) amplasat Án amonte, poate reduce Án mod semnificativ acest curent. n Pentru aceeaÛi putere, convertizoarele electronice sunt mult mai scumpe decÊt soluÍia cu transformator. Acest handicap comercial este compensat prin avantaje legate de uÛurinÍa sporitŸ de instalare, deoarece cŸldura disipatŸ este redusŸ, ele pot fi amplasate chiar Ûi pe un suport inflamabil. Mai mult, ele au ÁncorporatŸ Ûi protecÍia termicŸ. Noile lŸmpi cu halogen de foarte joasŸ tensiune sunt acum disponibile cu transformator integrat Án soclul lor. Ele pot fi alimentate direct Ûi pot Ánlocui lŸmpile uzuale, fŸrŸ nici o adaptare specialŸ.

VariaÍia iluminŸrii Án cazul lŸmpilor cu incandescenÍŸ În cazul lŸmpilor cu incandescenÍŸ, variaÍia iluminŸrii poate fi obÍinutŸ prin variaÍia tensiunii aplicate lŸmpii. VariaÍia tensiunii se realizeazŸ, Án mod uzual de cŸtre dispozitive precum Ántreruptor cu Triac, prin variaÍia unghiului de aprindere de-a lungul perioadei tensiunii. Forma de undŸ a tensiunii aplicate lŸmpii este indicatŸ Án Fig. N38a. AceastŸ tehnicŸ, cunoscutŸ sub numele de “cut-on control” este adecvatŸ pentru alimentarea sarcinilor rezistive sau inductive. AltŸ tehnicŸ adecvatŸ pentru alimentarea circuitelor capacitive a fost dezvoltatŸ cu componente electronice MOS Ûi IGBT. AceastŸ tehnicŸ variazŸ tensiunea prin Ántreruperea curentului Ánainte de sfÊrÛitul semiperioadei (vezi Fig. N38b) Ûi este cunoscutŸ sub numele de “cut-off control”. Aprinderea Án mod treptat a unei lŸmpi reduce, de asemenea sau chiar eliminŸ, vÊrful de curent de la amorsare. ÎntrucÊt curentul prin lampŸ este distorsionat de cŸtre aprinderea electronicŸ, se produc armonici de curent . Armonica de ordinul 3 este predominantŸ, iar procentajul armonicii de ordinul 3 Án raport cu valoarea maximŸ a fundamentalei de curent (la puterea maximŸ) este reprezentat Án Fig. N39. De notat faptul cŸ, Án practicŸ, puterea aplicatŸ lŸmpii cu ajutorul dimmer-ului poate varia Ántre 15 - 85% din puterea maximŸ a lŸmpii.

N29

Fig. N38: FormŸ de undŸ de tensiune de alimentare printr-un dimmer, la 50% din tensiunea maximŸ, cu urmatoarele tehnici: [a]: cut - on control [b]: cut - off control.

Fig. N39: Procentajul armonicii de ordinul trei de curent Án funcÍie de puterea aplicatŸ unei lŸmpi cu incandescenÍŸ utilizÊnd un dimmer electronic.

N - Surse Ûi sarcini particulare

4 Circuite de iluminat

În conformitate cu standardul CEI 61000-3-2 care stabileÛte limitele emisiilor de armonici pentru sistemele electrice Ûi electronice avÊnd curentul i 16 A, se aplicŸ urmŸtoarele: n pentru dimmerele independente pentru lŸmpi cu incandescenÍŸ avÊnd puteri nominale mai mici sau egale cu 1 kW nu se stabilesc limite; n pentru alte puteri sau pentru echipament de iluminat incandescent cu dimmere Áncorporate sau amplasate Ántr-o carcasŸ, valoarea maxim admisibilŸ pentru armonica 3 de curent este egalŸ cu 2,30 A.

LŸmpi fluorescente cu balast magnetic Tuburile fluorescente Ûi lŸmpile cu descŸrcŸri au nevoie ca intensitatea arcului electric sŸ fie limitatŸ, iar aceastŸ funcÍie este ÁndeplinitŸ de cŸtre o bobinŸ (sau balast magnetic), amplasatŸ Án serie cu lampa (vezi Fig. N40). Acest aranjament este cel mai des ÁntÊlnit Án aplicaÍiile casnice cu un numŸr limitat de tuburi. ÎntrerupŸtorului care comandŸ aprinderea/stingererea acestor tuburi nu i se impune nici o condiÍie. Variatoarele de iluminat tip dimmer nu sunt compatibile cu balasturile magnetice: anularea tensiunii pentru o fracÍiune de perioadŸ Ántrerupe descŸrcarea Ûi duce la stingerea lŸmpii. Starterul ÁndeplineÛte douŸ funcÍii: preÁncŸlzeÛte tubul fluorescent iar apoi, genereazŸ o supratensiune pentru a amorsa tubul. AceastŸ supratensiune este generatŸ prin deschiderea unui contact (comandat de un Ántreruptor termic) care Ántrerupe circulaÍia curentului prin balastul magnetic. În timpul funcÍionŸrii starterului (aprox. 1 s) curentul care circulŸ prin corpul de iluminat este de aproximativ 2 ori curentul nominal. ÎntrucÊt curentul prin tub Ûi balast este Án mod esenÍial inductiv, factorul de putere este foarte scŸzut (Án medie Ántre 0,4 Ûi 0,5). În instalaÍiile alcŸtuite dintr-un numŸr mare de tuburi, este necesar sŸ se asigure compensarea, pentru ÁmbunŸtŸÍirea factorului de putere. Pentru instalaÍiile de iluminat mari, compensarea centralizatŸ cu baterii de condensatoare este o soluÍie posibilŸ, dar cel mai adesea acestŸ compensare este inclusŸ la nivelul fiecŸrui corp de iluminat, Án diferite moduri (vezi Fig. N41).

Mod de compensare FŸrŸ compensare Paralel [a] Serie [b] Duo [c]

AplicaÍii Casnic Birouri, aleliere, supermarket-uri

ObservaÍii Un singur corp de iluminat fluorescent Risc de supracurenÍi pentru echipamentele de comandŸ Alegerea unor condensatoare cu tensiuni de funcÍionare Ánalte (450 la 480 V) EvitŸ flicker-ul

Fig. N41: Diferite moduri de compensare: [a] paralel, [b] serie; [c] dual serie, numitŸ “duo”, Ûi domeniile lor de utilizare.

Condensatoarele sunt dimensionate astfel ÁncÊt factorul de putere global sŸ fie mai mare de 0,85. În cele mai uzuale cazuri de compensare paralel, capacitŸÍile lor sunt Án jur de 1 µF pentru 10 W putere activŸ, pentru orice tip de lampŸ. TotuÛi, aceastŸ compensare este incompatibilŸ cu ÁntrerupŸtoarele cu variatoare de luminŸ.

N30

LimitŸri care afecteazŸ compensarea

Fig. N40: Balast magnetic.

Dispunerea Án cazul compensŸrii paralel creeazŸ anumite limitŸri amorsŸrii lŸmpii. ÎntrucÊt condensatoarele sunt, iniÍial, descŸrcate, conectarea lor produce supracurent. De asemenea, apare o supratensiune datoritŸ oscilaÍiilor Án circuit, create de capacitate Ûi inductanÍa reÍelei. UrmŸtorul exemplu poate fi utilizat pentru a determina ordinele de mŸrime ale amplitudinii.

4 Circuite de iluminat

Presupunem un ansamblu de 50 de tuburi fluorescente de 36 W fiecare, avÊnd: n puterea activŸ totalŸ: 1800 W; n puterea aparentŸ: 2 kVA; n valoarea eficace a curentului: 9 A; n vÊrful de curent: 13 A. cu: n capacitatea totalŸ: C = 175 µF; n inductanÍe de linie (corespunzŸtoare unui curent de scurtcircuit de 5 kA): l = 150 µH. Curentul maxim de vÊrf la conectare este egal cu:

Curentul maxim de vÊrf la conectare poate atinge Án acest caz de 27 de ori curentul de vÊrf Án timpul funcÍionŸrii normale. Formele de undŸ de tensiune Ûi de curent la amorsare sunt date Án Fig. N42 pentru Ántreruptorul care se Ánchide Án momentul Án care tensiunea are valoarea maximŸ de vÊrf. ExistŸ totuÛi un risc de sudare a contactelor electromecanice ale dispozitivului de comandŸ (Ántreruptor de la distanÍŸ, contactor, Ántreruptor) sau de distrugere Án cazul Ántreruptoarelor statice.

Fig. N42: Tensiunea Ûi curenÍii la amorsare.

În realitate, limitŸrile sunt mult mai puÍin severe datoritŸ impedanÍei cablurilor. Amorsarea grupurilor de tuburi fluorecente are o singurŸ limitare specificŸ. CÊnd un grup de tuburi fluorescente este conectat, condensatoarele din aceste tuburi, care sunt deja energizate, contribuie la valoarea curentului de amorsare Án momentul conectŸrii celui de-al doile grup de tuburi: ele amplificŸ curentul de vÊrf din dispozitivul de comandŸ Án momentul conectŸrii celui de-al doilea grup.

N31

N - Surse Ûi sarcini particulare

4 Circuite de iluminat

Tabelul N43, rezultat din mŸsurŸtori, specificŸ amplitudinea primului vÊrf de curent, pentru diferite valori prezumate de curent de scurtcircuit, Isc. Se observŸ faptul cŸ, curentul de vÊrf poate fi de 2 - 3 ori mai mare, Án funcÍie de numŸrul de tuburi deja Án funcÍiune la momentul conectŸrii unui alt grup de tuburi.

NumŸr de tuburi deja Án funcÍiune 0 14 28 42

NumŸr de tuburi conectate 14 14 14 14

Curentul de vÊrf la amorsare (A) Isc = 1.500 A Isc = 3.000 A 233 250 558 556 608 607 618 616

Isc = 6.000 A 320 575 624 632

Tab. N43: Amplitudinea curentului de vÊrf Án Ántreruptoarele de comandŸ Án momentul conectŸrii unui al doilea grup de tuburi.

Oricum, conectarea secvenÍialŸ a fiecŸrui grup de tuburi este recomandatŸ, pentru a se reduce curentul de vÊrf Án Ántreruptorul principal. Cele mai recente balasturi magnetice sunt cunoscute sub denumirea de “pierderi reduse” (low-loss). Circuitul magnetic a fost optimizat, dar principiul de funcÍionare rŸmÊne acelaÛi. Noua generaÍie de balasturi devine din ce Án ce mai utilizatŸ sub influenÍa noilor reglementŸri (Directive Europene, Energy Policy Act - USA). În aceste condiÍii, utilizarea balasturilor electronice este tot mai ÁntÊlnitŸ Án detrimentul balasturilor magnetice.

LŸmpile fluorescente cu balasturi electronice Balasturile electronice Ánlocuiesc balasturile magnetice Án alimentarea tuburilor fluorescente (inclusiv a lŸmpilor fluorescente compacte) Ûi a lŸmpilor cu descŸrcŸri. Ele Ándeplinesc, de asemenea, funcÍia de “starter” Ûi nu au nevoie de condensator pentru compensare. Principiul balastului electronic (vezi Fig. N44) constŸ Án alimentarea arcului lŸmpii printr-un dispozitiv electronic care genereazŸ o formŸ de undŸ de tensiune alternativŸ rectangularŸ cu o frecvenÍŸ Ántre 20 - 60 kHz. AlimentÊnd arcul lŸmpii cu tensiune de ÁnaltŸ frecvenÍŸ se poate elimina total flickerul Ûi efectele stroboscopice. Balastul electronic este complet silenÍios. În timpul perioadei de preÁncŸlzire a lŸmpii cu descŸrcŸri, acest balast alimenteazŸ lampa cu tensiune Án creÛtere, la un curent, practic constant. În condiÍii normale, acesta regleazŸ tensiunea aplicatŸ lŸmpii independent de orice fluctuaÍie de tensiune care existŸ pe linia de alimentare. ÎntrucÊt arcul este alimentat Án condiÍii optime de tensiune, aceasta conduce la economii de energie cuprinse Ántre 5 - 10% Ûi la o creÛtere importantŸ a duratei de viaÍŸ a lŸmpii. Mai mult, randamentul balastului electronic poate depŸÛi 93%, Án timp ce randamentul balastului magnetic este de doar 85%. Factorul de putere este ridicat (> 0,9). Balastul electronic este, de asemenea, utilizat pentru a Ándeplini funcÍia de dimmer. De fapt, prin variaÍia frecvenÍei, variazŸ amplitudinea curentului arcului Ûi, deci, intensitatea fluxului luminos.

Curentul de amorsare Problema principalŸ pe care o creeazŸ balastul electronic asupra liniei de alimentare este cea a curentului mare de amorsare pe Ántreruptorul de conectare, conectat la sarcina iniÍialŸ. (vezi Tab. N45).

Tehnologia Redresor cu corecÍia factorului de putere Redresor cu bobina Balast magnetic

N32

Fig. N44: Balast electronic.

Curentul max. la amorsare 30 la 100 In

DuratŸ i 1 ms

10 la 30 In i 13 In

i 5 ms 5 la 10 ms

Tab. N45: Amplitudinea curenÍilor de amorsare Án funcÍie de tehnologia utilizatŸ.

4 Circuite de iluminat

În realitate, datoritŸ impedanÍelor conductoarelor, curenÍii de amorsare pentru un ansamblu de lŸmpi sunt mult mai mici decÊt aceste valori, de cca. 5 - 10 In pentru mai puÍin de 5 ms. Spre deosebire de cazul balasturilor magnetice, acest curent de amorsare nu este ÁnsoÍit de nici o supratensiune.

CurenÍii armonici În cazul balasturilor asociate lŸmpilor cu descŸrcare, de puteri mari, curentul absorbit din reÍeaua de alimentare are un factor de distorsiune armonicŸ totalŸ scŸzut (< 20 Án general Ûi < 10% pentru dispozitivele mai sofisticate). Din contrŸ, balasturile asociate lŸmpilor de micŸ putere, Án particular, lŸmpilor fluorescente compacte, produc Án reÍea un curent foarte distorsionat (vezi Fig. N46). Coeficientul total de distorsiune armonicŸ poate atinge 150%. În aceste condiÍii, valoarea eficace a curentului absorbit din reÍeaua de alimentare ajunge la 1,8 ori curentul corespunzŸtor unei lŸmpi de putere activŸ, ceea ce corespunde unui factor de putere de 0,55.

Fig. N46 :Forma de curent absorbitŸ de o lampŸ fluorescentŸ compactŸ.

Pentru a echilibra sarcinile Ántre faze circuitele de iluminat sunt, de obicei, conectate Ántre faze Ûi neutru, Án mod echilibrat. În aceste condiÍii, nivelul ridicat al armonicii 3 Ûi al celor multiplu de 3 determinŸ o suprasarcinŸ pe conductorul neutru. Cazul cel mai defavorabil conduce la un curent pe conductorul neutru care poate atinge √3 ori curentul de pe fazŸ. Limitele distorsiunilor armonice pentru sistemele electrice Ûi electronice sunt specificate Án standardul CEI 61000-3-2. Pentru simplificare, mai jos, sunt prezentate pentru echipamentele de iluminat, limitele armonicile de ordin 3 Ûi 5 care sunt, de altfel, cele mai relevante (vezi Tab. N47).

Ordinul armonicii

3 5

Putere activŸ > 25 W % din valoarea fundamentalei de curent 30 10

Putere activŸ i 25 W Se aplicŸ una din urmŸtoarele limite: % din valoarea Curentul armonicii relativ fundamentalei de curent la puterea activŸ 86 3,4 mA/W 61 1,9 mA/W

Tab. N47: Curentul armonic maxim admisibil.

Balasturile electronice au, Án general, condensatoare amplasate Ántre conductoarele sursei de alimentare Ûi pŸmÊnt. Aceste condensatoare sunt responsabile de circulaÍia unui curent permanent de scurgere de ordinul a 0,5 - 1 mA/balast. De aici rezultŸ limitarea numŸrului maxim de balasturi care pot fi protejate printr-un dispozitiv de curent diferenÍial rezidual. La punerea sub tensiune, sarcina iniÍialŸ a acestor condensatoare poate, de asemenea, cauza circulaÍia unui curent de vÊrf a cŸrui amplitudine poate atinge cÊÍiva amperi pentru cca. 10 µs. Acest vÊrf de curent poate determina declanÛŸri intempestive a unor dispozitive de protecÍie neadecvate.

N33

N - Surse Ûi sarcini particulare

4 Circuite de iluminat

Emisii de ÁnaltŸ frecvenÍŸ Balasturile electronice sunt responsabile de anumite emisii radiante Ûi conductoare de ÁnaltŸ frecvenÍŸ. Tensiunea rapid crescŸtoare, aplicatŸ conductoarelor balastului determinŸ pulsuri de curent care circulŸ prin condensatoare cŸtre pŸmÊnt. Ca rezultat, curenÍi aleatori circulŸ prin conductorul de protecÍie Ûi prin conductoarele sursei de alimentare. DatoritŸ frecvenÍei Ánalte a acestor curenÍi, existŸ radiaÍie electromagneticŸ. Pentru a limita aceste radiaÍii electromagnetice de ÁnaltŸ frecvenÍŸ, lampa trebuie amplasatŸ Án imediata vecinŸtate a balastului, astfel reducÊndu-se lungimea celor mai importante conductoare radiante. Diferite moduri de alimentare (vezi Tab. N48)

Tehnologia Incandescent standard Halogen incandescent Halogen incandescent la TFJ Tub fluorescent

LampŸ fluorescentŸ compactŸ Vapori de mercur Vapori de sodiu ÁnaltŸ presiune Vapori de sodiu joasŸ presiune Halogenuri metalice

Mod de alimentare Direct de la reÍea Transformator Balast magnetic Ûi starter

Balast electronic Áncorporat Balast magnetic

Alte dispozitive Întreruptor cu disp. de reglare a fluxului luminos (dimmer) Convertor electronic Balast electronic Dimmer electronic + balast Balast electronic

Tab. N48: Diferite tipuri de alimentare a lŸmpilor.

4.3 LimitŸri Ûi recomandŸri referitoare la dispozitivele de iluminat Curentul care circulŸ prin lŸmpi Riscuri AceastŸ mŸrime este prima care ar trebui luatŸ Án considerare atunci cÊnd se proiecteazŸ o instalaÍie, altfel este foarte probabil ca protecÍia la suprasarcinŸ sŸ declanÛeze Ûi sŸ lase utilizatorii Án Ántuneric. Este evident faptul cŸ, pentru determinarea sa trebuie luat Án considerare consumul tuturor componentelor, Án special, Án cazul instalaÍiilor de iluminat fluorescent, ÁntrucÊt puterea consumatŸ de balast trebuie sŸ se adauge celei a tuburilor sau a baloanelor. SoluÍie Pentru iluminatul incendescent trebuie amintit faptul cŸ tensiunea de linie poate depŸÛi valoarea sa nominalŸ cu cca. 10%, ceea ce poate determina o creÛtere a curentului absorbit. Pentru iluminatul fluorescent, dacŸ nu este altfel specificat, puterea balastului magnetic poate fi aproximatŸ ca fiind cca. 25% din cea a balonului. În cazul balasturilor electronice, aceastŸ putere este mai micŸ, cuprinsŸ Ántre 5 - 10%. Pragurile de declanÛare a protecÍiei la supracurent trebuie, prin urmare, calculate Án funcÍie de puterea totalŸ Ûi de factorul de putere, mŸrimi calculate pentru fiecare circuit.

SupracurenÍi la punerea sub tensiune N34

Riscuri Dispozitivele utilizate pentru protecÍia Ûi comanda circuitelor de iluminat sunt cele precum: relee, triace, teleruptoare, contactoare, Ántreruptoare. Cea mai importantŸ condiÍie pusŸ acestor dispozitive este legatŸ de vÊrful de curent la punerea sub tensiune. Acest vÊrf de curent depinde de tehnologia lŸmpilor utilizate, dar, de asemenea, de caracteristicile instalaÍiei (puterea transformatorului de alimentare, lungimea cablurilor, numŸrul de lŸmpi) Ûi de momentul conectŸrii Án raport cu perioada tensiunii de linie. Un vÊrf de curent de valoare mare, deÛi trecŸtor, poate determina sudarea contactelor electromecanice ale dispozitivelor de comandŸ sau distrugerea dispozitivelor electronice (de comutare staticŸ).

4 Circuite de iluminat

DouŸ soluÍii DatoritŸ curenÍilor la punerea sub tensiune, majoritatea releelor obiÛnuite sunt incompatibile cu sistemele de alimentare ale dispozitivelor de iluminat. Se fac, de obicei, urmŸtoarele recomandŸri: n limitarea numŸrului de lŸmpi care urmeazŸ sŸ fie conectate pe un circuit protejat de un singur dispozitiv de protecÍie, astfel ÁncÊt, puterea totalŸ sŸ fie mai micŸ decÊt puterea maximŸ admisibilŸ a dispozitivului; n verificarea, ÁmpreunŸ cu producŸtorul, limitelor pe care acesta le stipuleazŸ pentru dispozitive. AceastŸ mŸsurŸ de prevedere este Án mod particular importantŸ atunci cÊnd se Ánlocuiesc lŸmpi cu incandescenÍŸ cu lŸmpi fluorescent compacte. Ca un exemplu, Tab. N49 indicŸ numŸrul maxim de tuburi fluorescente compensate care pot fi comandate de cŸtre diferite dispozitive cu curentul nominal de 16 A. De menÍionat faptul cŸ numŸrul de tuburi comandate trebuie sŸ fie substanÍial sub numŸrul corespunzŸtor puterii maxime a dispozitivelor.

Puterea tubului (W)

NumŸrul de tuburi corespunzŸtoare puterii de 16 A x 230 V

18 36 58

204 102 63

NumŸrul maxim de tuburi care pot fi comandate de: Contactoare Teleruptoare Întreruptoare GC16 A TL16 A C60-16 A CT16 A 15 50 112 15 25 56 10 16 34

Tab. N49: NumŸrul de tuburi controlate este substanÍial mai mic decÊt numŸrul corespunzŸtor puterii maxime a dispozitivelor.

ExistŸ totuÛi o tehnicŸ pentru limitarea vÊrfului de curent la punerea sub tensiune a circuitelor cu comportare capacitivŸ (balasturile magnetice amplasate Án paralel cu condensatoarele Ûi balasturile electronice). Aceasta constŸ Án a ne asigura de faptul cŸ, conectarea circuitelor la sursa de alimentare se face la momentul trecerii prin zero a tensiunii. Numai Ántreruptoarele electronice oferŸ aceastŸ posibilitate (vezi Fig. N50a). AceastŸ tehnicŸ s-a dovedit a fi utilŸ la proiectarea circuitelor de iluminat noi. Recent, au fost dezvoltate dispozitive cu tehnologii hibride care combinŸ Ántreruptoarele electronice (care Ánchid circuitul la trecerea prin zero a tensiunii) cu contactoarele electromecanice care, apoi, le scurtcircuiteazŸ (reducerea pierderilor Án semiconductoare, vezi Fig. N50b).

a

b

c

Fig. N50: CT standard + contactor [a]. CT+ contactor cu acÍionare manualŸ, buton pentru selectarea modului de funcÍionare Ûi indicator cu lampŸ care aratŸ modul de operare ales [b], Ûi Merlin Gerin - Gama TL + Ántreruptor de comandŸ de la distanÍŸ [c].

N35

N - Surse Ûi sarcini particulare

4 Circuite de iluminat

NumŸrul maxim de lŸmpi care pot fi comandate de un teleruptor Merlin Gerin TL 16 Ûi TL 32 A (alimentate la 230 V, tensiune monofazatŸ)

Tipul de lampŸ Incandescent standard

Halogen incandescent

Halogen la foarte joasŸ tensiune

Tub fluorescent necompensat

Tub fluorescent compensat

LampŸ fluorescentŸ dublŸ compensatŸ

LampŸ fluorescentŸ cu balast electronic

LampŸ fluorescentŸ dublŸ cu balast electronic Sodiu de joasŸ presiune

Sodiu ÁnaltŸ presiune, Halogenuri metalice

Puterea lŸmpii (W) 40 60 75 100 200 Putere totalŸ 300 500 1000 1500 Putere totalŸ 20 50 75 100 Putere totalŸ 18 36 58 Putere totalŸ 18 36 58 Putere totalŸ 2x18 2x36 2x58 Putere totalŸ 16 32 50 Putere totalŸ 2x16 2x32 2x50 Putere totalŸ 55 90 135 180 Putere totalŸ 250 400 1000 Putere totalŸ

TL 16A 40 25 20 16 8 1600 W 5 3 1 1 1500 W 70 28 19 14 1400 W 70 35 21 1300 W 50 25 16 930 W 56 28 17 2000 W 80 40 26 1300 W 40 20 13 1300 W 24 15 10 7 1300 W 5 3 1 1300 W

TL 32A 106 66 53 42 21 4260 W 13 8 4 2 4000 W 180 74 50 37 3700 W 186 73 55 3400 W 133 66 42 2400 W 148 74 45 5300 W 212 106 69 3400 W 106 53 34 3400 W 63 40 26 18 3400 W 13 8 3 3400 W

Tab. N51: NumŸrul maxim de lŸmpi controlate de cŸtre dispozitive Merlin Gerin TL16 A Ûi TL 32 A.

N36

4 Circuite de iluminat

NumŸrul maxim de lŸmpi care pot fi comandate de cŸtre contactoare Telemecanique GC Ûi Merlin Gerin CT (alimentate la 230 V, tensiune monofazatŸ)

Tipul de

Puterea lŸmpii (W) Incandescent 40 standard 60 75 100 150 200 Halogen 300 incandescent 500 1000 Halogen la 20 foarte joasŸ tensiune 50 75 100 Tub fluorescent 18 necompensat 36 58 Tub fluorescent 18 compensat 36 58 LampŸ fluorescentŸ 2x18 dublŸ compensatŸ 2x36 2x58 LampŸ fluorescentŸ 18 cu balast electronic 36 58 LampŸ fluorescentŸ 2x18 dublŸ cu balast 2x36 electronic 2x58 Sodiu de joasŸ 18 presiune 35 55 90 135 180 Sodiu ÁnaltŸ presiune, 70 Halogenuri metalice 150 250 400 1000

GC16A CT16A 38 30 25 19 12 10 7 4 2 15 10 8 6 22 20 13 15 15 10 30 17 10 74 38 25 36 20 12 14 3 3 2 1 1 6 6 2 2 1

GC25A CT25A 57 45 38 28 18 14 10 6 3 23 15 12 9 30 28 17 20 20 15 46 25 16 111 58 37 55 30 19 21 5 5 4 2 2 9 9 4 3 2

GC40A CT40A 115 85 70 50 35 26 18 10 6 42 27 23 18 70 60 35 40 40 30 80 43 27 222 117 74 111 60 38 40 10 10 8 5 4 18 18 8 6 4

GC63A CT63A 172 125 100 73 50 37 25 15 8 63 42 35 27 100 90 56 60 60 43 123 67 42 333 176 111 166 90 57 60 15 15 11 7 6 25 25 12 9 6

Tab. N52: NumŸrul maxim de lŸmpi comandate de contactoare Telemecanique GC Ûi Merlin Gerin CT.

N37

N - Surse Ûi sarcini particulare

4 Circuite de iluminat

NumŸrul maxim de balasturi protejate de Ántreruptoare Merlin Gerin C60N / C120 N (numŸrul de corpuri de iluminat pe fazŸ alimentate la 230/400 V) Datele urmatoare (vezi Tab. N53) sunt date considerÊnd curba D de declanÛare a Ántreruptorului (pragul magnetic reglat Ántre 10 Ûi 14 In), ceea ce permite conectarea unui numŸr maxim de corpuri de iluminat, asigurÊnd o protecÍie termicŸ sigurŸ Ûi eliminÊnd riscurile de declanÛare intempestivŸ la punerea sub tensiune.

Echipament Balast magnetic necompensat Balast magnetic compensat

Balast electronic

Puterea Curentul nominal al Ántreruptorului automat (A) tubului (W) 1 2 3 6 10 16 18 4 9 14 29 49 78 36 2 4 7 14 24 39 58 1 3 4 9 15 24 18 7 14 21 42 70 112 36 3 7 10 21 35 56 58 2 4 6 13 21 34 2x18 3 7 10 21 35 58 2x36 1 3 5 10 17 26 2x58 1 2 3 6 10 17 18 5 11 17 35 58 93 36 4 8 13 26 43 71 58 2 5 10 20 33 58 2x18 4 8 13 26 43 71 2x36 2 5 8 15 26 44 2x58 1 5 5 11 18 30

20 98 49 30 140 70 43 70 35 21 117 90 68 90 55 38

25 122 61 38 175 87 54 87 43 27 146 113 85 113 69 47

32 157 78 48 225 112 69 112 56 34 186 144 109 144 88 61

40 196 98 60 281 140 87 140 70 43 230 179 136 179 110 76

50

63

80

100

351 175 109 175 87 54 290 226 171 226 137 95

443 221 137 221 110 68 366 284 215 184 173 120

562 281 174 281 140 87

703 351 218 351 175 109

Tab. N53: NumŸrul maxim de balasturi care pot fi conectate pe un circuit protejat de Ántreruptor Merlin Gerin tip C60N / C120N.

Suprasarcina pe conductorul neutru Riscuri Într-o instalaÍie care cuprinde, de exemplu, numeroase tuburi fluorescente cu balast electronic alimentate Ántre o fazŸ Ûi neutru, armonicile de ordin 3 Ûi multiplu de 3 pot determina suprasarcinŸ pe conductorul neutru. Tabelul N54 de mai jos prezintŸ valorile procentuale ale armonicii 3, din valoarea fundamentalei de curent, create de iluminat.

Tipul lŸmpii LampŸ cu incandescenÍŸ cu dimmer LampŸ cu incandescenÍŸ la foarte joasŸ tensiune Tub fluorescent

LampŸ cu descŸrcare

Puterea tipicŸ 100 W 25 W 100 W < 25 W > 25 W 100 W

Modul de funcÍionare VariaÍia nivelului de iluminare (dimmer) Transformator electronic de foarte joasŸ tensiune Balast magnetic Balast electronic + compensare Balast magnetic Balast electronic

Val. tipicŸ a armonicii 3 5 la 45% 5% 10% 85% 30% 10% 30%

Tab. N54: Valori ale armonicii 3 create de iluminat.

N38

SoluÍie În primul rÊnd, utilizarea unui conductor de neutru cu secÍiunea jumŸtate din secÍiunea conductorului de fazŸ este interzisŸ, aÛa cum este indicat Án Standardul de Instalare CEI 60364, secÍiunea 523-5-3. În ceea ce priveÛte dispozitivele de protecÍie, este necesar sŸ se utilizeze dispozitive tetrapolare cu protecÍie pe nul (cu excepÍia sistemelor TN-C Án care conductorul PEN, Ándeplinind Ûi funcÍia de conductor de protecÍie, nu poate fi Ántrerupt). Acest tip de dispozitiv poate fi utilizat pentru Ántreruperea tuturor polilor Án cazul apariÍiei unui defect, fenomen necesar cÊnd se alimenteazŸ corpuri de iluminat la tensiunea dintre faze. Dispozitivul de Ántrerupere a circuitului trebuie, prin urmare, sŸ ÁntrerupŸ faza Ûi nulul, Án acelaÛi timp.

4 Circuite de iluminat

CurenÍii de scurgere cŸtre pŸmÊnt Riscuri La conectare, capacitŸÍile cŸtre pŸmÊnt ale balasturilor electronice pot duce la producerea unor vÊrfuri de curent rezidual care la rÊndul lor pot determina declanÛŸri intempestive ale dispozitivelor de protecÍie. DouŸ soluÍii Utilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual care asigurŸ protecÍie Ámpotriva acestor impulsuri de curent este recomandatŸ, chiar esenÍialŸ, atunci cÊnd se echipeazŸ o instalaÍie existentŸ. (vezi Fig. N55). Pentru o instalaÍie nouŸ, pot fi utilizate dispozitive de control electronice sau hibride (contactoare, teleruptoare) care reduc aceste impulsuri de curent (cuplarea se face Án momentul trecerii prin zero a tensiunii).

Fig. N55: Dispozitive de protecÍie Ámpotriva curentului rezidual care asigurŸ imunitate Ámpotriva impulsurilor de curent (marcŸ Merlin Gerin).

Supratensiuni Riscuri AÛa cum s-a arŸtat Ántr-o secÍiune anterioarŸ, conectarea circuitelor de iluminat determinŸ un regim tranzitoriu care se caracterizeazŸ printr-un supracurent important. Acest supracurent duce la o fluctuaÍie importantŸ a tensiunii aplicate la bornele sarcinii conectate pe acelaÛi circuit. Aceste fluctuaÍii pot influenÍa funcÍionarea corectŸ a sarcinilor sensibile (calculatoare, controllere de temperaturŸ, etc.). SoluÍia Este recomandabil sŸ se separe sursa de alimentare pentru aceste sarcini sensibile de sursa de alimentare a circuitelor de iluminat.

Sensibilitatea dispozitivelor de iluminat la perturbaÍiile de tensiune Întreruperile scurte n Riscuri În cazul Ántreruperii tensiunii de alimentare, lŸmpile cu descŸrcare au nevoie de un timp de reaprindere de cÊteva minute. n SoluÍia Poate fi realizat un iluminat parÍial, utilizÊnd lŸmpi cu reaprindere instantanee (lŸmpi cu incandescenÍŸ sau tuburi fluorescente, lŸmpi cu descŸrcare cu “reaprindere caldŸ”), dacŸ cerinÍele de siguranÍŸ o impun. Circuitul sŸu de alimentare va fi, Án funcÍie de norme, distinct de cel care alimenteazŸ sistemul principal de iluminat. FluctuaÍiile de tensiune n Riscuri Majoritatea dispozitivelor de iluminat (cu excepÍia lŸmpilor alimentate cu balasturi electronice) sunt sensibile la fluctuaÍiile rapide de tensiune. Aceste fluctuaÍii determinŸ fenomenul de flicker care este neplŸcut pentru utilizatori Ûi poate cauza probleme importante. Aceste probleme depind atÊt de frecvenÍa fluctuaÍiilor cÊt Ûi de amplitudinea acestora. Standardul CEI 61000-2-2 (Nivelele de compatibilitate pentru perturbaÍii de joasŸ frecvenÍŸ) specificŸ amplitudinea maximŸ admisŸ a variaÍiilor de tensiune Án funcÍie de numŸrul de variaÍii pe secundŸ sau pe minut. Aceste fluctuaÍii de tensiune sunt determinate, Án principal, de fluctuaÍiile sarcinilor de puteri mari (cuptoare cu arc, maÛini de sudurŸ, porniri de motoare).

N39

N - Surse Ûi sarcini particulare

4 Circuite de iluminat

n SoluÍie Pot fi utilizate metode speciale pentru reducerea fluctuaÍiilor de tensiune. Nemaivorbind de faptul cŸ, este recomandabil, acolo unde este posibil sŸ se alimenteze circuitele de iluminat printr-o sursŸ independentŸ. Pentru anumite aplicaÍii, este recomandatŸ utilizarea lŸmpilor cu balasturi electronice (spitale, camere curate, sŸli de inspectare, sŸli de computere, etc.).

DezvoltŸri Án echipamentele de comandŸ Ûi protecÍie Utilizarea variatoarelor de iluminat (dimmer-elor) este din ce Án ce mai des ÁntÊlnitŸ. CerinÍele legate de amorsare sunt reduse iar declasarea echipamentelor de control Ûi protecÍie este mai puÍin importantŸ. Au fost introduse noi dispozitive de protecÍie adaptate condiÍiilor impuse de cŸtre circuitele de iluminat, de exemplu, Ántreruptoarele Merlin Gerin Ûi dispozitivele modulare de protecÍie Ámpotriva curentului rezidual cu imunitate specialŸ, cum sunt Ántreruptoarele ID Ûi tipul s.i. de Ántreruptoare Vigi. Cum echipamentele de comandŸ Ûi protecÍie evolueazŸ, anumiÍi producŸtori pot prezenta o ofertŸ nouŸ referitoare la teleruptoare, dispozitive de management 24 ore, dispozitive pentru comanda iluminatului, reducerea consumului de energie, etc.

4.4 Sisteme de iluminat Án spaÍii publice Iluminatul normal ReglementŸrile care stipuleazŸ cerinÍele minime de Ándeplinit pentru clŸdirile publice, Án majoritatea ÍŸrilor Europene sunt urmŸtoarele: n sistemele de iluminat amplasate Án zone accesibile publicului trebuie sŸ fie comandate Ûi protejate independent faÍŸ de sistemele de iluminat dedicate altor spaÍii; n pierderea alimentŸrii unui circuit de iluminat final (de ex.: funcÍionarea fuzibilelor sau declanÛarea Ántreruptorului) nu trebuie sŸ conducŸ la lipsa completŸ a iluminŸrii Án zone destinate sŸ primeascŸ mai mult de 50 de persoane; n protecÍia prin dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCD) trebuie sŸ fie realizatŸ de mai multe astfel de dispozitive (trebuie utilizat mai mult decÊt un singur dispozitiv).

Iluminatul de siguranÍŸ Acest subiect include iluminatul semnelor Ûi direcÍiilor de ieÛire de siguranÍŸ Ûi, de asemenea, iluminatul de siguranÍŸ ambiental. Marcarea ieÛirilor de siguranÍŸ În zonele Án care pot exista mai mult de 50 de persoane, trebuie sŸ existe indicatoare luminoase ale direcÍiilor de deplasare pentru ieÛirile de siguranÍŸ. Iluminatul general de siguranÍŸ Iluminatul general este obligatoriu Án zone care pot primi mai mult de 100 de persoane (sau mai mult de 50 de persoane Án zone de subsol). Un defect pe un circuit de iluminat nu trebuie sŸ afecteze nici un alt circuit: n selectivitatea releelor de protecÍie la supracurenÍi Ûi la curenÍi reziduali trebuie sŸ fie totalŸ, astfel ÁncÊt va fi Ántrerupt doar circuitul cu defect; n instalaÍia trebuie sŸ aibŸ sistemul IT sau trebuie sŸ fie Án clasŸ II, adicŸ dublu izolatŸ. Surse de alimentare pentru iluminatul de siguranÍŸ Sursele de alimentare pentru sistemele de iluminat de siguranÍŸ trebuie sŸ fie capabile sŸ menÍinŸ alimentarea tuturor lŸmpilor Án cazul cel mai defavorabil care s-ar putea ÁntÊmpla, care, pentru o perioadŸ stabilitŸ, sŸ asigure evacuarea totalŸ din zona respectivŸ, dar minimum o orŸ.

Compatibilitatea Ántre iluminatul de siguranÍŸ Ûi alte pŸrÍi ale instalaÍiei N40

Sursele de iluminat de siguranÍŸ trebuie sŸ alimenteze, exclusiv circuitele instalate pentru funcÍionare Án situaÍii de urgenÍŸ. Sistemele de iluminat standby funcÍioneazŸ pentru a menÍine iluminatul Án cazul Ántreruperii circuitelor de iluminat normal (Án general, Án situaÍii care nu sunt de urgenÍŸ). TotuÛi, Ántreruperea iluminatului normal trebuie, Án mod automat, sŸ determine intrarea Án funcÍiune a iluminatului de siguranÍŸ. Sursele centralizate pot fi, de asemenea, utilizate pentru alimentarea de siguranÍŸ dacŸ urmŸtoarele condiÍii sunt simultan Ándeplinite: n acolo unde existŸ mai multe surse, cŸderea uneia trebuie sŸ permitŸ, totuÛi, existenÍa unei capacitŸÍi de alimentare suficiente pentru menÍinerea alimentŸrii tuturor sistemele de siguranÍŸ, eventual prin deconectarea consumatorilor neprioritari (dacŸ este necesar); n cŸderea unei surse sau a unui echipament care vizeazŸ siguranÍa nu trebuie sŸ afecteze celelalte surse Ûi echipamente de siguranÍŸ; n orice echipament de siguranÍŸ trebuie sŸ primeascŸ alimentare de la orice sursŸ.

4 Circuite de iluminat

Clasificarea iluminatului de siguranÍŸ Multe ÍŸri au reglementŸri statutare referitoare la siguranÍa Án clŸdiri Ûi Án zone cu aglomerŸri de persoane. Clasificarea acestor zone conduce la determinarea unor tipuri de soluÍii adecvate Ûi autorizeazŸ utilizarea schemelor de iluminat de siguranÍŸ pentru diferite spaÍii. Clasificarea urmŸtoare este tipicŸ: Tip A În prezenÍa publicului, lŸmpile sunt alimentate permanent Ûi Án totalitate de la o sursŸ centralŸ de alimentare (baterie sau grup electrogen). Aceste circuite trebuie sŸ fie independente de oricare altele(1). Tip B În prezenÍa publicului, lŸmpile sunt alimentate permanent fie: n prin baterii la care lŸmpile sunt permanent conectate Ûi care se alimenteazŸ permanent de la o sursŸ normalŸ de alimentare, fie n printr-un grup electrogen ale cŸrui caracteristici asigurŸ alimentarea sarcinilor prioritare, Ántr-o secundŸ (din momentul Án care generatorul funcÍioneazŸ Ûi alimenteazŸ iluminatul de siguranÍŸ), Án eventualitatea cŸderii sursei normale, fie n unitŸÍi autonome aprinse, Án mod normal, permanent, care sunt alimentate de la sursa normalŸ de alimentare Ûi rŸmÊn aprinse (cel puÍin pentru o orŸ) la pierderea alimentŸrii normale, datoritŸ bateriilor proprii Áncorporate. Aceste baterii se ÁncarcŸ Án timpul funcÍionŸrii normale. Astfel de unitŸÍi autonome sunt, Án general, echipate cu tuburi fluorescente pentru iluminatul permanent de siguranÍŸ Ûi lŸmpi fluorescente sau cu incandescenÍŸ pentru marcarea semnelor de EXIT Ûi a direcÍiilor de deplasare Án caz de urgenÍŸ. Circuitele pentru toate lŸmpile de siguranÍŸ trebuie sŸ fie independente faÍŸ de alte circuite(1). Tip C LŸmpile pot fi alimentate sau nu Án condiÍii normale, iar dacŸ sunt alimentate sursa de alimentare poate fi sursŸ de alimentare a iluminatului normal sau sursŸ de alimentare a iluminatului de siguranÍŸ. n Bateriile iluminatului de siguranÍŸ trebuie sŸ fie menÍinute ÁncŸrcate de la sursa normalŸ printr-un sistem automat de ÁncŸrcare, asigurÊnd astfel o capacitate minimŸ de alimentare pentru Ántreg sistemul de iluminat de siguranÍŸ de cel puÍin o orŸ. n Grupul-generator trebuie sŸ fie capabil sŸ alimenteze Ántregul sistem de iluminat de siguranÍŸ Án mai puÍin de 15 secunde de la cŸderea sursei de alimentare normale. Puterea necesarŸ pornirii motorului este asiguratŸ de baterii, capabile sŸ facŸ faÍŸ la 6 ÁncercŸri de pornire, sau de un sistem de aer comprimat. O rezervŸ minimŸ de energie Án cele douŸ sisteme trebuie sŸ fie menÍinutŸ automat. n CŸderea sursei de alimentare de siguranÍŸ trebuie sŸ fie detectatŸ dintr-un numŸr suficient de puncte ale instalaÍiei Ûi semnalizatŸ corespunzŸtor personalului de ÁntreÍinere n UnitŸÍile autonome pot fi pentru iluminat permanent sau nepermanent. Circuitele tuturor lŸmpilor de siguranÍŸ trebuie sŸ fie independente de oricare alte circuite(2). Tip D Acest tip de iluminat de siguranÍŸ se referŸ la corpuri de iluminat cu baterii, portabile, puse la dispoziÍia personalului de ÁntreÍinere sau a publicului. NotŸ: În RomÊnia, se vor respecta reglementŸrile referitoare la iluminatul de siguranÍŸ cuprinse Án normativul NP-I7/2002, capitolul 7.13.

N41

(1) În cazul unei surse centrale de alimentare de siguranÍŸ circuitele aferente tipurilor A Ûi B trebuie sŸ fie rezistente la foc. Tuburile, dozele de derivaÍie, etc. trebuie sŸ satisfacŸ standardele naÍionale Ûi testele de ÁncŸlzire sau, circuitele trebuie amplasate Án astfel de tuburi de protecÍie, etc. capabile sŸ asigure performanÍe satisfŸcŸtoare Án eventualitatea unui incendiu, pentru cel puÍin o orŸ. (2) Conductoarele circuitelor aferente tipului C nu trebuie sŸ ÁndeplineascŸ condiÍiile stipulate la (1).

N - Surse Ûi sarcini particulare

Motorul asincron (cu inducÍie) este robust, fiabil Ûi foarte larg utilizat. 95% din motoarele instalate Án Ántreaga lume sunt asincrone. ProtecÍia acestor motoare este, Án consecinÍŸ, un subiect de mare importanÍŸ Án numeroase aplicaÍii.

5 Motoare asincrone

ConsecinÍele unei protecÍii incorecte a unui motor pot include urmŸtoarele aspecte nedorite: n pentru persoane: o asfixierea datoritŸ blocŸrii unui motor de ventilaÍie, o electrocutarea datoritŸ defectelor de izolaÍie Án motor, o accidente datorate neopririi motorului Án cazul defectŸrii circuitelor sale de comandŸ Án cazul unei protecÍii incorecte la supracurenÍi; n pentru mecanismul acÍionat de motor Ûi pentru procesul respectiv: o deteriorŸri ale cuplajelor, axului, etc, datoritŸ funcÍionŸrii motorului cu rotorul calat, o pierderi de producÍie, o ÁntÊrzierea termenelor de fabricaÍie; n pentru motor: o arderea ÁnfŸÛurŸrilor motorului Án cazul calŸrii rotorului, o costuri pentru reparaÍie, o costuri pentru Ánlocuirea sau demontarea Ûi remontarea motorului. Prin urmare, siguranÍa persoanelor Ûi a bunurilor ca Ûi gradul de fiabilitate Ûi de disponibilitate al instalaÍiei sunt criterii importante care influenteazŸ alegerea dispozitivelor de protecÍie. Economic vorbind, trebuie luat Án considerare costul total al unei defecÍiuni a motorului; pierderile sunt cu atÊt mai mari cu cÊt motorul este mai mare Ûi cu cÊt accesul la el este mai dificil. Pierderea producÍiei este, fŸrŸ ÁndoialŸ un alt factor foarte important de luat Án considerare. Caracteristicile specifice ale performanÍelor motorului influenÍeazŸ stabilirea circuitului de alimentare, Án scopul unei funcÍionŸri corecte a acestuia. Un circuit de alimentare al unui motor respectŸ anumite condiÍii care nu se ÁntÊlnesc, Án mod obiÛnuit Án cazul altor circuite de distribuÍie Ûi care Íin de caracteristicile particulare specifice motorului, precum: n curentul de pornire mare (vezi Fig. N56) care este Án mare mŸsurŸ reactiv Ûi care determinŸ o cŸdere de tensiune importantŸ; n numŸrul Ûi frecvenÍa pornirilor; n curentul de pornire ridicat ÁnseamnŸ de fapt cŸ dispozitivul de protecÍie la suprasarcinŸ trebuie sŸ aibŸ astfel de caracteristici ÁncÊt sŸ nu declanÛeze pe perioada de pornire a motorului.

5.1 FuncÍiile necesare unui circuit de motor FuncÍiile asigurate de un circuit de motor sunt : n FuncÍii de bazŸ care includ: o posibilitatea de separare, o comanda motorului (localŸ sau de la distanÍŸ), o protecÍia Ámpotriva scurtcircuitului, o protecÍia Ámpotriva suprasarcinii; n ProtecÍii complementare, care includ: o protecÍia termicŸ prin mŸsurarea directŸ a temperaturii ÁnfŸÛurŸrilor, o protecÍia termicŸ prin determinarea indirectŸ a temperaturii ÁnfŸÛurŸrilor, o controlul permanent al rezistenÍei de izolaÍie, o funcÍii de protecÍie specifice ansamblului motor-mecanism acÍionat; n Echipamente specifice de comandŸ incluzÊnd: o sisteme electromecanice de pornire a motorului, o dispozitive de protecÍie Ûi comandŸ (CPS), o soft-startere, o variatoare de vitezŸ.

FuncÍii de bazŸ PosibilitŸÍi de separare Pentru siguranÍa personalului de exploatare Án timpul acÍiunilor de ÁntreÍinere este necesarŸ separarea circuitelor, parÍial sau total, de la sursa lor de alimentare. FuncÍia de “separare” este realizatŸ de cŸtre separatoare. AcestŸ funcÍie poate fi realizatŸ Ûi de alte dispozitive proiectate pentru a asigura separarea, precum Ántreruptoare automate cu aptitudine de separare.

N42

Fig. N56: Caracteristica de curent Án cazul pornirii directe pentru un motor asincron.

Comanda motorului FuncÍia de comandŸ a motorului este cea care realizeazŸ pornirea Ûi frÊnarea motorului. În cazul comenzilor manuale, aceastŸ funcÍie poate fi ÁndeplinitŸ de Ántreruptoare speciale pentru motor sau separatoare. În cazul comenzii de la distanÍŸ aceastŸ funcÍie poate fi ÁndeplinitŸ de contactoare, soft-startere (CPS). FuncÍia de comandŸ poate fi iniÍiatŸ, de asemenea, Ûi prin alte mijloace: n protecÍia la suprasarcinŸ; n protecÍii complementare; n declanÛatoare la minimŸ tensiune (necesare Án cazul multor maÛini). FuncÍia de comandŸ poate fi, de asemenea, realizatŸ de cŸtre echipamente de comandŸ specifice.

5 Motoare asincrone

ProtecÍia Ámpotriva scurtcircuitelor n Scurtcircuitul bifazat Acest tip de defect Án interiorul motorului este foarte rar. El se datoreazŸ, Án general, unor defecte mecanice ale cablului de alimentare al motorului. n Scurtcircuit fazŸ/pŸmÊnt Cauza principalŸ pentru acest defect este deteriorarea izolaÍiei ÁnfŸÛurŸrilor. Curentul de defect care rezultŸ depinde de sistemul de tratare al neutrului. În sistemele TN, curentul de defect este foarte mare Ûi, Án majoritatea cazurilor, motorul va fi deteriorat. În cazul altor sisteme, protecÍia motorului se poate realiza utilizÊnd dispozitive de protecÍie Ámpotriva punerilor la pŸmÊnt. Pentru protecÍia la scurtcircuit este recomandabil sŸ se acorde o atenÍie specialŸ evitŸrii declanÛŸrilor intempestive Án timpul perioadei de pornire a motorului. CurenÍii de pornire Án cazul motoarelor standard sunt de cca. 6 - 8 ori curentul nominal dar, Án cazul unui defect, curentul poate atinge de 15 ori valoarea curentului nominal. Deci curentul de pornire nu trebuie sŸ fie privit ca un curent de defect de cŸtre protecÍie. În plus, un defect care se produce pe circuitul motorului nu trebuie sŸ afecteze circuitele din amonte. În consecinÍŸ, condiÍiile protecÍiilor magnetice de selectivitate Ûi sensibilitate cu toate pŸrÍile instalaÍiei trebuiesc Ándeplinite. ProtecÍia la suprasarcinŸ Suprasarcinile mecanice ale sarcinii motorului sunt cauza principalŸ de suprasarcinŸ Án cazul aplicaÍiilor de tip motor. Acestea determinŸ supracurenÍi de sarcinŸ Ûi supraÁncŸlzirea motorului. Durata de viaÍŸ a motorului poate fi micÛoratŸ Ûi, uneori, motorul poate fi deteriorat. Prin urmare, este necesar sŸ se detecteze suprasarcinile motorului. AceastŸ protecÍie poate fi realizatŸ de cŸtre: n relee termice de suprasarcinŸ specifice; n Ántreruptoare termo-magnetice speciale, numite Án mod uzual “Ántreruptoare motor”; n protecÍii complementare (a se vedea mai jos) ca: relee electronice multifuncÍionale sau senzori de temperaturŸ; n soft-startere electronice sau variatoare de vitezŸ (a se vedea mai jos).

ProtecÍii complementare n ProtecÍia termicŸ prin mŸsurarea directŸ a temperaturii ÁnfŸÛurŸrilor. RealizatŸ de cŸtre senzori termici (termorezistenÍe) ÁncorporaÍi Án ÁnfŸÛurŸrile motorului ce lucreazŸ ÁmpreunŸ cu relee asociate. n ProtecÍia termicŸ prin determinarea indirectŸ a temperaturii ÁnfŸÛurŸrilor. RealizatŸ de cŸtre relee multifuncÍionale prin mŸsurŸri de curent Ûi ÍinÊnd cont de caracteristicile motorului. n Controlul permanent al rezistenÍei de izolaÍie cu ajutorul releelor speciale sau a releelor de curent diferenÍial rezidual. Aceste echipamente realizeazŸ detectarea Ûi protecÍia Ámpotriva scurgerilor de curent cŸtre pŸmÊnt Ûi a scurtcircuitului cu pŸmÊntul, permiÍÊnd astfel intervenÍii de ÁntreÍinere Ánainte de distrugerea motorului. n FuncÍii specifice de protecÍie a motorului, cum ar fi protecÍia Ámpotriva unei durate de pornire prea lungi sau Ámpotriva calŸrii rotorului, protecÍia Ámpotriva dezechilibrului fazelor, a pierderii unei faze, protecÍia Ámpotriva punerii la pŸmÊnt, protecÍia la mersul Án gol, protecÍia Ámpotriva blocŸrii rotorului (Án timpul pornirii sau dupŸ); prealarme pentru semnalizarea supraÁncŸlzirii, comunicaÍie, pot fi realizate de cŸtre relee multifuncÍionale.

Echipamente specifice de comandŸ n Echipamente electromecanice pentru pornire (stea-triunghi, autotransformator, starter reostatic rotor, etc.). Ele sunt utlizate, Án general, pentru aplicaÍii care pe perioada pornirii nu prezintŸ sarcini mecanice (pompe, ventilatoare, maÛini-unelte, etc.). o avantaje Raport bun cuplu/curent; reducere importantŸ a curentului la pornire. o dezavantaje Cuplu mic pe perioada pornirii; nici o posibilitate de modificare; puterea este ÁntreruptŸ Án timpul fenomenelor tranzitorii; pentru conectare sunt necesare 6 conductoare. n Dispozitive de comandŸ Ûi protecÍie (CPS) Ele realizeazŸ toate funcÍiile de bazŸ menÍionate anterior Ántr-un singur dispozitiv, inclusiv anumite funcÍii complementare Ûi de comunicaÍie. Aceste dispozitive realizeazŸ, de asemenea, continuitatea serviciilor Án caz de scurtcircuit. n Demaroare soft-starter Utilizate pentru aplicaÍii cu pompe, ventilatoare, compresoare, benzi transportoare. o avantaje Limitarea vÊrfului de curent, a cŸderii de tensiune, a limitŸrilor mecanice Án timpul pornirii motorului, protecÍie termicŸ ÁncorporatŸ, dispozitive de dimensiuni mici, posibilitŸÍi de comunicaÍie. o dezavantaje Cuplu redus pe perioada pornirii, disipare mare de cŸldurŸ.

N43

N - Surse Ûi sarcini particulare

5 Motoare asincrone

n Variatoare de vitezŸ Sunt utilizate pentru aplicaÍii cu pompe, ventiloatoare, compresoare, benzi transportoare, maÛini avÊnd cuplu de sarcinŸ mare, maÛini cu inerÍie mare. o avantaje VariaÍie Án mod continuu a turaÍiei motorului (de la 2 la 130% din turaÍia nominalŸ), posibilitate de depŸÛire a turaÍiei maxime; reglajul precis al accelerŸrii Ûi decelerŸrii; cuplu ridicat pe perioadele de pornire Ûi oprire; curent de pornire mic, protecÍie termicŸ ÁncorporatŸ, posibilitŸÍi de comunicaÍie. o dezavantaje Disipare de cŸldurŸ, volum, cost.

5.2 Standarde ProtecÍia Ûi comanda motorului se pot realiza Án diverse feluri: n utlizÊnd o asociere de dispozitive de protecÍie la scurtcircuit (SCPD) Ûi dispozitive electromecanice precum: o starter electromecanic, Án conformitate cu CEI 60947-4-1, o starter electronic, Án conformitate cu CEI 60947-4-2, o variator de vitezŸ, Án conformitate cu seriile CEI 61800; n utilizÊnd un CPS, un singur dispozitiv care realizeazŸ toate funcÍiile de bazŸ, Án conformitate cu CEI 60947-6-2. În descrierile de mai jos s-au analizat doar circuitele de motor care includ dispozitive electromecanice precum: startere Ûi protecÍii Ámpotriva scurtcircuitului. Dispozitivele Án conformitate cu CEI 60947-6-2, starterele electronice Ûi variatoarele de vitezŸ sunt considerate doar ca informare. Un circuit de motor ÁndeplineÛte condiÍiile din CEI 60947-4-1 Ûi Án principal: n coordonarea Ántre dispozitivele de protecÍie Ûi comandŸ ale circuitului motor; n clasa de declanÛare a releelor termice; n categoria de utilizare a contactoarelor; n coordonarea izolaÍiei. NotŸ: Prima Ûi ultima condiÍie sunt satisfŸcute Án mod inerent de cŸtre dispozitive care sunt Án conformitate cu CEI 60947-6-2 deoarece acestea asigurŸ continuitatea funcÍionŸrii.

Standardizarea asocierii Ántreruptor + contactor + releu termic Categoria de utilizare a contactoarelor Standardul CEI 60947-4-1 prezintŸ categoriile de utilizare care uÛureazŸ considerabil alegerea contactorului potrivit pentru o aplicaÍie datŸ. Categoriile de utilizare se referŸ la: n o gamŸ de funcÍii pentru care contactorul trebuie adaptat; n curentul de rupere necesar Ûi capacitatea de Ánchidere; n valorile standard de sarcinŸ pentru testele de durabilitate, Án conformitate cu categoria de utilizare. Tabelul N57 prezintŸ cÊteva exemple tipice de categorii de utilizare.

Categoria de utilizare AC-1 AC-2 AC-3 AC-4

Caracteristicile aplicaÍiei Sarcini neinductive (sau slab inductive): cos ϕ u 0,95 (ÁncŸlzire, distribuÍie) Pornirea sau frÊnarea motoarelor cu inele Motoare asincrone cu rotorul Án scurtcircuit: pornirea sau oprirea motorului Motoare asincrone cu rotorul Án scurtcircuit: pornire, mers Án impulsuri, schimbare de sens

Tab. N57: Categorii de utilizare pentru contactoare.

N44

NotŸ: Aceste categorii de utilizare sunt adaptate dispozitivelor care sunt Án conformitate cu alte standarde. De exemplu, categoria AC-3 devine AC-53 pentru startere electronice (CEI 60947-4-2) Ûi devine AC-43 pentru CPS (CEI 60947-6-2).

5 Motoare asincrone

Tipuri de coordonare Pentru fiecare asociere de dispozitive este menÍionat un anumit tip de coordonare, Án funcÍie de starea Án care se vor gŸsi pŸrÍile componente Án urma unei declanÛŸri datorate unui defect sau a deconectŸrii unui contactor din motive de suprasarcinŸ. Standardul CEI 60947-4-1 defineÛte douŸ tipuri de coordonŸri, tipul 1 Ûi tipul 2, care stabilesc limitele maxime admisibile de deteriorare a dispozitivelor Án caz de scurtcircuit. Oricare ar fi tipul de coordonare, este obligatoriu ca ansamblul dispozitivelor utilizate pentru pornirea motorului sau contactorul sŸ nu creeze niciodatŸ un pericol pentru personalul de exploatare Ûi pentru instalaÍie. ParticularitŸÍile celor douŸ tipuri de coordonare sunt: n Tip 1 Deteriorarea ansamblului dispozitivelor utilizate pentru pornirea motorului este acceptabilŸ dupŸ un scurtcircuit, astfel ÁncÊt acesta poate funcÍiona din nou Án urma unor reparaÍii sau Ánlocuiri parÍiale. n Tip 2 Arderea Ûi riscul sudŸrii contactelor contactorului sunt singurele riscuri admise. Ce tip de coordonare se alege ? Alegerea tipului de coordonare depinde de parametrii de exploatare Ûi trebuie ales pentru a satisface (Án mod optim) nevoile utilizatorului Ûi costurile instalaÍiei. n Tipul 1 o personal calificat de ÁntreÍinere, o volum Ûi cost reduse pentru dispozitivele de comutaÍie, o nu pot fi utilizate ulterior unui scurtcircuit fŸrŸ operaÍiuni de reparaÍii sau Ánlocuire. n Tipul 2 o pentru utilizare dupŸ un scurtcircuit sunt necesare doar mŸsuri uÛoare de ÁntreÍinere

5.3 AplicaÍii Comanda Ûi protecÍia unui motor se pot realiza cu unul, douŸ, trei sau patru aparate diferite care sŸ ÁndeplineascŸ diferite funcÍiuni. În cazul utilizŸrii mai multor dispozitive este esenÍialŸ coordonarea Ántre acestea, pentru a obÍine o protecÍie optimŸ a motorului. Pentru a proteja un circuit motor, trebuie luaÍi Án considerare mai mulÍi parametri, Án funcÍie de: n aplicaÍie (tipul mecanismului, siguranÍa funcÍionŸrii, numŸrul de operaÍii, etc.); n necesitatea continuitŸÍii funcÍionŸrii impuse de aplicaÍie; n standardele utilizate pentru a se asigura siguranÍa Ûi securitatea. FuncÍiile electrice de realizat sunt diferite: n pornirea, funcÍionarea normalŸ Ûi oprirea fŸrŸ declanÛŸri intempestive atÊt timp cÊt ÁntreÍinerea se face Án conformitate cu cerinÍele impuse, numŸrul de operaÍii, cerinÍele de durabilitate Ûi siguranÍŸ (oprirea de urgenÍŸ), ca Ûi protecÍia circuitului Ûi a motorului, deconectarea (separarea) Án scop de asigurare a protecÍiei personalului Án timpul operaÍiunilor de ÁntreÍinere.

Dintre diferitele metode de protecÍie a unui motor, asocierea Ántreruptor + contactor + releu termic(1) are cele mai multe avantaje.

(1) CombinaÍia unui contactor cu un releu termic este uzual cunoscutŸ sub numele de “discontactor”.

Schema protecÍiei de bazŸ: Ántreruptor + contactor + releu termic Avantaje CombinaÍia de dispozitive uÛureazŸ activitatea de instalare ca Ûi operaÍiunile de ÁntreÍinere Ûi exploatare prin: n reducerea sarcinii operaÍiunii de ÁntreÍinere: utilizarea Ántreruptorului Án loc de fuzibile eliminŸ necesitatea de a Ánlocui, Án caz de defect, fuzibilele Ûi, de asemenea, necesitatea de a deÍine un stoc de fuzibile (de diferite tipuri Ûi mŸrimi); n perfomanÍe mai bune Án ceea ce priveÛte continuitatea serviciilor: instalaÍia poate fi pusŸ imediat sub tensiune dupŸ eliminarea defectului Ûi dupŸ verificarea stŸrii ansamblului care asigurŸ pornirea motorului; n dispozitive suplimentare complementare necesare, uneori, unui circuit motor pot fi cu uÛurinÍŸ adaptate; n Ántreruperea celor trei faze este totdeauna asiguratŸ (prin urmare, se evitŸ posibilitatea funcÍionŸrii Án douŸ faze); n posibilitatea de a Ántrerupe curentul nominal (cu ajutorul Ántreruptorului) Án cazul unei defecÍiuni la contactor, de exemplu, sudura contactelor; n posibilitŸÍi de interblocaj; n diverse comenzi Ûi semnalizŸri la distanÍŸ.

N45

N - Surse Ûi sarcini particulare

5 Motoare asincrone

n mai bunŸ protectie a ansamblului care asigurŸ pornirea motorului Án caz de supracurent Ûi, Án particular, pentru scurtcircuitul impedant(1) corespunzŸtor unui curent de cca. 30 de ori curentul nominal al motorului In (vezi Fig. N58); n posibilitŸÍi de utilizare a dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual: o pentru prevenirea riscului de incendiu (sensibilitatea i 500 mA), o pentru prevenirea deteriorŸrii motorului (scurtcircuit la tolele laminate) prin detectarea la timp a curentului rezidual (sensibilitate de la 300 mA la 30 A).

Fig. N58: Caracteristicile de declanÛare a asocierii Ántreruptor + contactor + releu termic(1).

Concluzii Asocierea Ántreruptor + contactor + releu termic pentru comanda Ûi protecÍia circuitelor de motor sunt adecvate atunci cÊnd: n serviciul de ÁntreÍinere pentru instalaÍie este redus, ceea ce este, Án general, cazul intreprinderilor industriale mici Ûi mijlocii Ûi al aplicaÍiilor din domeniul terÍiar; n specificaÍiile funcÍionŸrii impun Ûi alte funcÍii; n existŸ o cerinÍŸ funcÍionalŸ legatŸ de uÛurinÍa Ántreruperii alimentŸrii Án eventualitatea unei operaÍiuni de ÁntreÍinere.

Puncte cheie Án succesul asocierii unui Ántreruptor cu un discontactor Standardele definesc Án mod precis elementele care trebuie luate Án considerare pentru a realiza o corecÍŸ coordonare de tip 2: n compatibilitatea absolutŸ Ántre releul termic al discontactorului Ûi declanÛatorul magnetic al Ántreruptorului. În Fig. N59 releul termic este protejat dacŸ limita sa de Íinere termicŸ este plasatŸ la dreapta curbei de declanÛare magneticŸ a Ántreruptorului. În cazul unui “Ántreruptor-motor ” care ÁncorporeazŸ ambele relee de protecÍie (magnetic Ûi termic), coordonarea este realizatŸ ÁncŸ din faza de construcÍie a Ántreruptorului;

N46

(1) În majoritatea cazurilor, defectele de scurtcircuit se produc la nivelul motorului, de aceea curentul este limitat de cablu Ûi de cablajul ansamblului de pornire al motorului Ûi este denumit curent de scurtcircuit impedant.

Fig. N59: Stabilitatea termicŸ a releului termic trebuie sŸ se situeze Án dreapta caracteristicii de declanÛare magneticŸ a Ántreruptorului.

5 Motoare asincrone

n capacitatea de rupere a contactorului trebuie sŸ fie mai mare decÊt curentul corespunzŸtor reglajului releului magnetic al Ántreruptorului automat; n cÊnd suportŸ un scurtcircuit, comportamentul contactorului Ûi al releului termic trebuie sŸ fie Án conformitate cu cerinÍele specificate de respectivul tip de coordonare.

Nu este posibilŸ stabilirea capacitŸÍii de rupere al unei asocieri Ántreruptor + contactor. Doar teste de laborator ale producŸtorului permit aceasta. Prin urmare, Schneider Electric prezintŸ tabele referitoare la asocierea unui Ántreruptor Multi 9 sau Compact tip MA, cu diferite tipuri de dispozitive de pornire a motoarelor.

Capacitatea de rupere Án cazul asocierii unui Ántreruptor cu un contactor sau al unui ansamblu de pornire al motorului În studii, capacitatea de rupere care trebuie comparatŸ cu valoarea curentului de scurtcircuit prezumat este: n fie cea asocierii Ántreruptor + contactor, dacŸ Ántreruptorul Ûi contactorul sunt, din punct de vedere fizic, apropiate (vezi Fig. N60) (acelaÛi compartiment Án dulapul de protecÍie a motorului). Un scurtcircuit Án aval de aceasta asociere va fi limitat de cŸtre impedanÍele contactorului Ûi releului termic. AceastŸ asociere poate fi, prin urmare, utilizatŸ pe un circuit la care nivelul curentului prezumat depŸÛeÛte capacitatea de rupere a Ántreruptorului. AceastŸ caracteristicŸ prezintŸ deseori avantaje economice semnificative. n sau, numai cea a Ántreruptorului, caz Án care contactorul este amplasat separat de Ántreruptor (vezi Fig. N61), cu riscul unui scurtcircuit Ántre ansamblul de pornire al motorului Ûi Ántreruptor.

Alegerea releului magnetic instantaneu al Ántreruptorului În cazul acestui releu, pragul de funcÍionare nu trebuie sŸ fie niciodatŸ mai mic decÊt 12 In, pentru a se evita declanÛŸrile intempestive datorate vÊrfului de curent din momentul pornirii.

ProtecÍii complementare ProtecÍiile complementare sunt: n senzori termici Án motor (la nivelul ÁnfŸÛurŸrilor, Íevilor de rŸcire, suporÍilor, etc.); n protecÍiile multifuncÍionale (asocieri de funcÍii); n dispozitive pentru detectarea defectelor de izolaÍie la motorul Án funcÍiune sau Án repaus.

Fig. N60: Întreruptor Ûi contactor montate Án acelaÛi compartiment.

Fig. N61: Întreruptor Ûi contactor montate separat.

Fig. N62: ProtecÍia la supraÁncŸlzire cu senzori termici.

Senzori termici Senzorii termici sunt utilizaÍi pentru a detecta creÛteri de temperaturi anormale Án motor, prin mŸsurŸri directe. Senzorii termici sunt, Án general, incluÛi Án ÁnfŸÛurarea statoricŸ (Án cazul motoarelor de joasŸ tensiune), semnalul fiind procesat de un dispozitiv de control asociat care acÍioneazŸ contactorul sau Ántreruptorul Án sensul deconectŸrii (vezi Fig. N62). Relee multifuncÍionale pentru protecÍia motorului Releele multifuncÍionale, asociate cu senzori Ûi module de semnalizare realizeazŸ protecÍia motorului Ûi, de asemenea, anumite funcÍii precum: n protecÍia la suprasarcinŸ; n rotor calat sau perioadŸ de pornire prea lungŸ; n protecÍia Ámpotriva supraÁncŸlzirii; n protecÍia Ámpotriva dezechilibrului fazelor, a pierderii unei faze, sau a inversŸrii sensului de rotaÍie; n protecÍia Ámpotriva defectului la pŸmÊnt (cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual); n protecÍia Ámpotriva funcÍionŸrii Án gol, a blocŸrii rotorului la pornire. Avantajele sunt esenÍiale: n o protecÍie completŸ, realizÊnd funcÍii de monitorizare Ûi comandŸ permanente, sigure Ûi de ÁnaltŸ performanÍŸ; n monitorizarea eficientŸ a tuturor momentelor de funcÍionare ale motorului n alarme Ûi semnalizŸri; n posibilitŸÍi de comunicaÍie prin bus-uri de comunicaÍie. Exemplu: Releul Telemecanique LT6 cu funcÍii de comandŸ Ûi monitorizare permanente Ûi cu comunicaÍia via bus de comunicaÍie, sau unitatea de comandŸ multifuncÍionalŸ LUCM cu modulul de comunicaÍie pentru Tesys modelul U. ProtecÍia preventivŸ a motoarelor Án repaus AceastŸ protecÍie se referŸ la monitorizarea nivelului rezistenÍei de izolaÍie a unui motor Án repaus, evitÊndu-se astfel consecinÍele nedorite ale existenÍei unui defect de izolaÍie Án timpul funcÍionŸrii motorului, Ûi anume: n ratŸri ale pornirii sau funcÍionarea incorectŸ a motoarelor utilizate Án sistemele de siguranÍŸ; n pierderi de producÍie. Acest tip de protecÍie este indispensabil Án cazul proceselor vitale Ûi a sistemelor de siguranÍŸ, Án special atunci cÊnd acestea sunt instalate Án locaÍii umede sau/Ûi cu praf. Astfel de protecÍii evitŸ distrugerea motorului Án cazul scurtcircuitului cu pŸmÊntul produs pe perioada pornirii (unul dintre cele mai des ÁntÊlnite defecte) prin semnalizŸri de prevenire asupra faptului cŸ sunt necesare operaÍiuni de ÁntreÍinere asupra motorului, Án scopul asigurŸrii condiÍiilor optime de funcÍionare.

N47

N - Surse Ûi sarcini particulare

5 Motoare asincrone

Exemplu de aplicaÍie: Sistem de protecÍie Ámpotriva incendiului cu “sprinklere”, pompe pentru irigaÍii pentru utilizare sezonierŸ, etc. Sistemul Vigilohm SM21 (Merlin Gerin) monitorizeazŸ izolaÍia motorului Ûi semnalizeazŸ auditiv Ûi vizual orice reducere anormalŸ a nivelului rezistenÍei de izolaÍie. Mai mult, acest releu poate Ámpiedica, la nevoie, orice Áncercare de a porni motorul (vezi Fig. N63).

Fig. N63: ProtecÍie preventivŸ a motoarelor Án repaus.

ProtecÍii limitatoare Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual pot fi foarte sensibile Ûi pot detecta valori scŸzute pentru scurgerile de curent care se produc atunci cÊnd apar deteriorŸri de izolaÍie (de naturŸ fizicŸ, contaminare, umiditate excesivŸ, etc.). Anumite game de dispozitive de curent diferenÍial rezidual, cu contacte uscate, special proiectate pentru astfel de aplicaÍii realizeazŸ urmŸtoarele: n evitarea distrugerii motorului (prin perforarea sau scurtcircuitarea tolelor magnetice ale statorului) determinatŸ de eventuale arcuri electrice cŸtre pŸmÊnt. AceastŸ protecÍie poate detecta condiÍiile de defect din faza incipientŸ prin funcÍionarea Án cazul scurgerilor de curent, Án gama de la 300 mA la 30 A, Án funcÍie de mŸrimea motorului (sensibilitate aproximativŸ: 5% In); n reducerea riscului de incendiu: sensibilitate i 500 mA. De exemplu, releul RH99M (Merlin Gerin) (vezi Fig. N64) asigurŸ: n 5 nivele de sensibilitate (0,3; 1; 3; 10 Ûi 30 A); n posibilitŸÍi de realizare a selectivitŸÍii protecÍiilor prin utilizarea unor posibilitŸÍi de funcÍionare particulare, Án virtutea a trei posibile temporizŸri (0; 90 Ûi 250 ms); n funcÍionarea automatŸ dacŸ circuitul cuprins Ántre transformatorul de curent Ûi releu este Ántrerupt; n protecÍia Ámpotriva funcÍionŸrii Án caz de defect; n izolaÍia componentelor circuitului de c.c: clasa A.

N48

Fig. N64: Exemplu utilizÊnd releul RH99M.

5 Motoare asincrone

ImportanÍa limitŸrii cŸderii de tensiune la motor pe perioada pornirii Pentru ca un motor sŸ porneascŸ Ûi sŸ accelereze la turaÍia normalŸ Ántr-un timp corect, cuplul motorului trebuie sŸ depŸÛeascŸ cuplul de sarcinŸ cu cel puÍin 70%. TotuÛi, curentul de pornire este mult mai mare decÊt curentul nominal al motorului. Ca rezultat, Án cazul Án care cŸderea de tensiune este foarte mare, cuplul motorului va fi redus Án mod semnificativ (fiind proporÍional cu U2) Ûi, prin urmare, la extrem, pornirea este ratatŸ. Exemplu: n la o tensiune menÍinutŸ de 400 V la bornele motorului, cuplul sau ar fi de 2,1 ori cuplul de sarcinŸ; n Án cazul unei cŸderi de tensiune de 10% pe perioada pornirii, cuplul motorului ar fi 2,1 x 0,92 = 1,7 ori cuplul de sarcinŸ, prin urmare, motorul va accelera pÊnŸ la turaÍia sa nominalŸ Án mod normal; n Án cazul unei cŸderi de tensiune de 15% pe perioada pornirii, cuplul motorului ar fi 2,1 x 0,852 = 1,5 ori cuplul de sarcinŸ, astfel ÁncÊt, timpul de pornire va fi mai lung decÊt cel normal. În general, Án timpul perioadei de pornire a motorului, este recomandatŸ o cŸdere maximŸ de tensiune de 10% Un.

5.4 Puteri nominale maxime ale motoarelor asincrone alimentate la joasŸ tensiune PerturbaÍiile determinate Án reÍelele de distribuÍie de joasŸ tensiune Án timpul pornirii directe a unor motoare de puteri mari pot avea, ocazional, influenÍe negative importante asupra consumatorilor vecini, astfel ÁncÊt, autoritŸÍile furnizoare au reguli stricte Án vederea aducerii acestor perturbaÍii la nivele acceptabile. Nivelul de perturbaÍii creat de un motor depinde de puterea reÍelei, adicŸ de valoarea curentului de scurtcircuit Án punctul respectiv. Cu cÊt aceasta este mai mare, cu atÊt mai puternicŸ este reÍeaua Ûi influenÍele sunt mai scŸzute (Án special cŸderea de tensiune) asupra consumatorilor vecini. Pentru reÍelele de distribuÍie din multe ÍŸri, valorile tipice admisibile pentru curenÍii de pornire Ûi, corespunzŸtor, puterile nominale maxime admisibile pentru motoare cu pornire directŸ sunt indicate Án Tabelele N65 Ûi N66 de mai jos.

Tipul de motor Amplasare Monofazat Trifazat

LocuinÍe Altele LocuinÍe Altele

Curentul maxim de pornire (A) ReÍea aerianŸ ReÍea subteranŸ 45 45 100 200 60 60 125 250

Tab. N65: Valorile maxime admisibile pentru curenÍii de pornire Án cazul motoarelor cu pornire directŸ alimentate la joasŸ tensiune (230/400 V).

Amplasare

LocuinÍe Altele ReÍea aerianŸ ReÍea subteranŸ

Tipul de motor Monofazat 230 V Trifazat 400 V (kW) Pornire directŸ la sarcinŸ nominalŸ (kW) 1,4 5,5 3 11 5,5 22

Alte metode de pornire amelioratŸ (kW) 11 22 45

Tab. N66: Puterile nominale maxim admisibile pentru motoarele cu pornire directŸ alimentate la joasŸ tensiune.

TotuÛi, chiar Án zonele alimentate de un singur furnizor, existŸ porÍiuni slabe Ûi porÍiuni puternice ale reÍelei Ûi, de aceea, este recomandabil ca, Ánainte de achiziÍionarea unui motor pentru un proiect nou, sŸ se solicite acceptul furnizorului de electricitate. ExistŸ Ûi alte metode (Án general, mai costisitoare) pentru pornirea motoarelor care genereazŸ curenÍi de pornire de valori sensibil mai mici; de exemplu, stea-triunghi, motoare cu inele, dispozitive electronice de pornire tip soft-starter, etc.

5.5 Compensarea energiei reactive (corecÍia factorului de putere) Metodele pentru compensarea energiei reactive sunt indicate Án capitolul L.

N49

N - Surse Ûi sarcini particulare

N50

Capitolul P Zone rezidenÍiale Ûi alte spaÍii speciale Cuprins

1

Zone de locuit Ûi similare

P2

1.1 General

P2

1.2 Componentele tablourilor de distribuÍie

P2

1.3 ProtecÍia persoanelor

P4

1.4 Circuite

P6

1.5 ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor Ûi loviturilor de trŸsnet

P7

2

Camere de baie Ûi duÛuri

P8

2.1 Clasificarea zonelor

P8

2.2 LegŸtura echipotenÍialŸ

P11

2.3 CerinÍe pentru fiecare zonŸ

P11

3

RecomandŸri aplicabile instalaÍiilor Ûi locaÍiilor speciale

P12

P1

P - Zone rezidenÍiale Ûi alte spaÍii speciale

InstalaÍiile electrice pentru zonele de locuit necesitŸ un standard ridicat de siguranÍŸ Ûi fiabilitate.

Autoritatea de distribuÍie a energiei electrice leagŸ punctul neutru de JT al transformatorului MT/JT la pŸmÊnt. În consecinÍŸ, toate instalaÍiile de JT trebuie protejate prin dispozitive RCD(1). Toate masele care, accidental pot fi puse sub tensiune, trebuie conectate ÁmpreunŸ Ûi la priza de pŸmÊnt. (1) RCD (Residual Current Device - Dispozitiv de curent diferenÍial rezidual).

Calitatea echipamentului electric utilizat Án locuinÍe se asigurŸ printr-o marcŸ de conformitate situatŸ pe placa frontalŸ a fiecŸrui obiect.

P2

Fig. P1: Prezentarea componentelor unui tablou de distribuÍie.

1 Zone de locuit Ûi similare

1.1 General Standarde de referinÍŸ Cele mai multe ÍŸri au reglementŸri Ûi standarde naÍionale care cer respectarea strictŸ a regulamentelor privind proiectarea Ûi realizarea instalaÍiilor electrice pentru zonele de locuinÍe sau similare. Standardul internaÍional Án acest sens este publicaÍia CEI 60364.

ReÍeaua de alimentare În majoritatea cazurilor, furnizorii de energie electricŸ leagŸ punctul de neutru pe partea de JT al transformatorului de distribuÍie MT/JT la pŸmÊnt. ProtecÍia la Ûocul electric al persoanelor depinde, Án acest caz, de principiile enunÍate Án capitolul F. MŸsurile de protecÍie necesare depind de tipul schemei de tratare a neutrului aleasŸ, respectiv TT, TN sau IT. Pentru instalaÍiile Án scheme TT sau IT sunt esenÍiale utilizarea dispozitivelor RCD, Án timp ce pentru Ántreruperea punerilor la pŸmÊnt Án schemele TN, sunt utilizate dispozitive ultrarapide. În orice caz, Án situaÍii deosebite sunt recomandate releele RCD pentru instalaÍiile alimentate Án schema TN, fiind singurul mijloc de protecÍie la Ûocuri electrice, atunci cÊnd dintr-o prizŸ se alimenteazŸ conductoare foarte lungi, de secÍiune redusŸ.

1.2 Componentele tablourilor de distribuÍie (vezi Fig. P1) Tablourile de distribuÍie (Án general, unul singur Án zonele de locuit) includ de obicei aparatul (aparatele) de mŸsurŸ Ûi, Án unele cazuri (Ándeosebi acolo unde autoritŸÍile impun schemaTT Ûi/sau condiÍii de tarifare care limiteazŸ consumul de curent la o valoare maximŸ permisŸ) un Ántreruptor automat cu protecÍie diferenÍialŸ, care include un declanÛator de supracurent. Acest Ántreruptor automat este accesibil pentru manevre Ûi consumatorului.

1 Zone de locuit Ûi similare

La instalaÍiile cu legare la pŸmÊnt Án schema TN autoritŸÍile protejeazŸ Án mod obiÛnuit instalaÍia printr-o siguranÍŸ sigilatŸ, care este montatŸ imediat Án amonte de aparatele de mŸsurŸ (vezi Fig. P2). Consumatorul nu are acces la aceste siguranÍe.

Fig. P2: Componente ale unui tablou electric de distribuÍie Ûi control.

Fig. P3: Întreruptor automat sosire (de branÛament).

Întreruptorul automat principal sosire (de branÛament) (vezi Fig. P3) Consumatorului Ái este permis, ca Án caz de necesitate, sŸ acÍioneze acest Ántreruptor (de exemplu pentru reanclanÛare atunci cÊnd consumul de curent a depŸÛit limita autorizatŸ; pentru deconectare Án caz de urgenÍŸ sau Án scopul realizŸrii separaÍiei). DeclanÛatorul diferenÍial al Ántreruptorului automat (de intrare) de alimentare trebuie reglat la 300 mA. If the installation TT, the electrode resistance shall be DacŸ instalaÍia este TT, prizaisde pŸmÊnt trebuie sŸ aibŸ rezistenÍa de dispersie mai TT, the earth earth electrode resistance shall be less less than than 50 V micŸ decÊt R � . În practicŸ rezistenÍa de dispersie a unei instalaÍii � 166 � . In practice, the earth electrode resistance of a new installation . In practice, the earth electrode resistance of a new installation 300 mA R noi trebuie sŸ fie mai micŸ decÊt  80  Ω � ( )... 2

Tablou de distribuÍie Ûi control (la consumator) (vezi Fig. P4)

Fig. P4: Tablou electric de distribuÍie Ûi control.

Acest tablou cuprinde: n un panou de comandŸ pe care este montat, acolo unde este cazul, Ántreruptorul automat sosire (de alimentare) Ûi auxiliarele necesare; n un panou de distribuÍie care conÍine 1, 2 sau 3 rÊnduri (pentru 24 module de Multi9) sau unitŸÍi similare de Ántreruptoare automate sau siguranÍe fuzibile, etc.; n accesorii pentru fixarea conductoarelor Ûi Ûinelor pentru montarea Ántreruptoarelor automate, soclurilor de siguranÍe, barei de neutru Ûi barei de legare la pŸmÊnt, etc; n canale sau tuburi de protecÍie pentru cablurile de serviciu, montate aparent sau Án canale de cablu Áncastrate Án perete. NotŸ: pentru a facilita modificŸri ulterioare Án instalaÍie se recomandŸ pŸstrarea tuturor documentelor relevante (fotografii, scheme, caracteristici, etc.) Ántr-un loc corespunzŸtor din apropierea tabloului de distribuÍie. Tabloul va fi instalat la o astfel de ÁnŸlÍime, ÁncÊt butoanele de operare, cadranele indicatoare ale aparatelor de mŸsurŸ sŸ se situeze Ántre 1 m Ûi 1,80 m faÍŸ de pardosealŸ (sau 1,30 m Án situaÍiile care privesc persoane handicapate sau Án vŸrstŸ).

DescŸrcŸtoare

DacŸ, Ántr-o schemŸ TT, valoarea corespondentŸ a 80 Ω pentru rezistenÍa de dispersie a prizei de pŸmÊnt nu poate fi atinsŸ, atunci un RCD de 30 mA trebuie instalat pentru a prelua funcÍia de protecÍie Ámpotriva punerilor la pŸmÊnt de la Ántreruptorul automat de alimentare.

Instalarea descŸrcŸtoarelor Ántr-o instalaÍie electricŸ de JT este recomandatŸ Án mod deosebit pentru acele instalaÍii care conÍin consumatori sensibili (ex. electronice). Aceste dispozitive trebuie sŸ se autodeconecteze singure Án mod automat Án caz de defect, sau trebuie protejate de un MCB. În cazul instalaÍiilor din locuinÍe, utilizarea pe sosire a unui Ántreruptor automat cu diferenÍial de 300 mA, tip S (uÛor temporizat) va furniza Án mod efectiv protecÍia de punere la pŸmÊnt Ûi, Án acelaÛi timp, nu va declanÛa de fiecare datŸ cÊnd descŸrcŸtorul va descŸrca un curent (sau o supratensiune tranzitorie) la pŸmÊnt.

RezistenÍa de dispersie a prizei de pŸmÊnt. În cazul Án care rezistenÍa de dispersie a prizei de pŸmÊnt depŸÛeÛte 80 Ω, unul sau mai multe RCD-uri de 30 mA trebuiesc utilizate Án locul protecÍiei de punere la pŸmÊnt a Ántreruptorului automat de sosire.

P3

P - Zone rezidenÍiale Ûi alte spaÍii speciale

În schemele de alimentare cu energie electricŸ de tip TT se impune prin standard, pentru protecÍia persoanelor, utilizarea dispozitivelor RCD.

1 Zone de locuit Ûi similare

1.3 ProtecÍia persoanelor În schema de tratare a neutrului TT protecÍia persoanelor este asiguratŸ prin urmŸtoarele mŸsuri: n ProtecÍie contra atingerii indirecte prin RCD (vezi Fig. P5) de sensibilitate medie (300 mA), montate la intrarea instalaÍiei (Áncorporate Án Ántreruptorul automat de intrare Án tablou sau la intrarea alimentŸrii Án tabloul de distribuÍie). AceastŸ mŸsurŸ se asociazŸ cu instalarea unei prize de pŸmÊnt la consumator la care se vor conecta conductoarele de protecÍie (PE) de la pŸrÍile conductoare expuse ale tuturor echipamentelor cu izolaÍie de clasŸ I, precum Ûi cele ale contactelor de legare la pŸmÊnt ale tuturor prizelor; n Atunci cÊnd Ántreruptorul automat de la intrarea instalaÍiei nu este prevŸzut cu protecÍie RCD, protecÍia persoanelor va fi asiguratŸ printr-un nivel de izolaÍie clasŸ II, Án toate circuitele situate Án amonte de primele dispozitive RCD. În cazul Án care tabloul de distribuÍie este metalic trebuie avut grijŸ ca toate pŸrÍile active sŸ fie dublu izolate (distanÍe de izolaÍie sau izolaÍii suplimentare, utilizarea capacelor, etc.) Ûi cablurile sŸ fie fixate Án mod corespunzŸtor; n ProtecÍia obligatorie prin dispozitive RCD sensibile (30 mA) a circuitelor de prizŸ a circuitelor de alimentare a bŸilor, spŸlŸtoriilor, etc. (detalii Án acest sens Án tabelul de la subcapitolul 3 din acest capitol).

Fig. P5: InstalaÍie cu Ántreruptorul automat sosire echipat cu protecÍie diferenÍialŸ instantanee.

Intreruptor automat de sosire prevŸzut cu releu diferenÍial instantaneu În acest caz: n un defect de izolaÍie la pŸmÊnt poate duce la scoaterea din funcÍiune a Ántregii instalaÍii; n acolo unde sunt instalate descŸrcŸtoare, funcÍionarea acestora (descŸrcarea unui Ántreruptor automat spre pŸmÊnt) poate apare pentru RCD ca o punere la pŸmÊnt, avÊnd drept urmare scoaterea din funcÍiune a instalaÍiei. RecomandŸri de componente adecvate marca Merlin Gerin n Ántreruptor automat principal de sosire Án tablou de 300 mA Ûi n RCD de tipul DDR-HS 30 mA (de exemplu, Ántreruptor automat diferential 1P+N, tip DPNA Vigi) pe circuitele care alimenteazŸ prize de racord; n RCD de tipul DDR-HS 30 mA (de exemplu, separator diferenÍial de sarcinŸ tip RCCB-ID) pe circuitele aferente bŸilor, camerelor de duÛ, spŸlŸtorii, etc.) pentru circuitele de luminŸ, ÁncŸlzire, prize de racord.

P4

1 Zone de locuit Ûi similare

Întreruptor automat de sosire tip S cu releu diferenÍial temporizat (de branÛament) Acest tip de Ántreruptor automat oferŸ protecÍie la defectele de izolaÍie faÍŸ de pŸmÊnt, ÁnsŸ datoritŸ unei temporizŸri cu duratŸ redusŸ, asigurŸ un grad de selectivitate faÍŸ de releul de curent rezidual (RCD) instantaneu din aval. DeclanÛarea Ántreruptorului de intrare Án tablou Ûi consecinÍele acesteia (asupra congelatoarelor, de exemplu) devine prin aceasta mai puÍin probabilŸ Án cazul unui trŸsnet sau supratensiuni de altŸ naturŸ. În acest fel, amorsarea la pŸmÊnt a curentului datorat supratensiunii prin descŸrcŸtor nu va afecta Ántreruptorul. RecomandŸri de componente adecvate marca Merlin Gerin (vezi Fig. P6) n Ántreruptor automat principal de sosire Án tablou (de branÛament) de 300 mA cu diferenÍial de tip S Ûi n RCD de tipul DDR-HS 30 mA (de exemplu, Ántreruptor automat diferenÍial 1P+N, tip DPNA Vigi) pe circuitele care alimenteazŸ maÛini de spŸlat rufe Ûi maÛini de spŸlat vase; n RCD de tipul DDR-HS 30 mA (de exemplu, separator diferenÍial de sarcinŸ tip RCCB-ID) pe circuitele aferente bŸilor, camerelor de duÛ, spŸlŸtorii, etc.) pentru circuitele de luminŸ, ÁncŸlzire, prize de racord.

300 mA - tip S

30 mA

30 mA

30 mA

Fig. P6: InstalaÍie cu Ántreruptorul automat sosire cu protecÍie diferenÍialŸ de tip S, cu temporizare redusŸ.

Întreruptor principal de intrare fŸrŸ protecÍie diferenÍialŸ În acest caz, protecÍia persoanelor trebuie asiguratŸ prin: n nivel de izolaÍie clasŸ II, pÊnŸ la bornele din aval ale dispozitivelor RCD; n toate circutele de plecare din tabloul de distribuÍie trebuie sŸ fie protejate prin dispozitive RCD de 30 mA sau 300 mA, Án conformitate cu tipul circuitului respectiv, aÛa cum s-a aratat Án capitolul F. Acolo unde este instalat un descŸrcŸtor, Án amonte de tabloul de distribuÍie, pentru a proteja echipament electronic (ca: microprocesoare, Ánregistratoare video, televizoare, aparate de marcat, etc.) este imperativ ca dispozitivul sŸ se deconcteze automat de la instalaÍie Án urma unei defectŸri (rarŸ, dar Ántotdeauna posibilŸ). Unele dispozitive de acest tip utilizeazŸ elemente de Ánlocuire fuzibile, totuÛi metoda recomandatŸ este de a utiliza un Ántreruptor automat (vezi Fig. P7).

Fig. P7 :InstalaÍie cu Ántreruptorul automat sosire fŸrŸ protecÍie diferenÍialŸ.

RecomandŸri de componente adecvate marca Merlin Gerin În Fig. P7 se prezintŸ urmŸtoarele componente: 1 Întreruptor principal de intrare tablou, fŸrŸ protecÍie diferentialŸ. 2 Dispozitiv de deconectare automatŸ (dacŸ este instalat un descŸrcŸtor). 3 RCD de tipul DDR-HS 30 mA (de exemplu Ántreruptor diferenÍial P+N, tip DPNA-Vigi) pe fiecare circuit care alimenteazŸ unul sau mai multe circuite tip prizŸ. 4 RCD de tipul DDR-HS 30 mA (de exemplu: separator diferenÍial de sarcinŸ, tip ID) pe circuitele aferente bailor, camerelor de duÛ, etc. (iluminat, ÁncŸlzire, prize de racord) sau cÊte un Ántreruptor diferenÍial de 30 mA pentru fiecare circuit. 5 RCD de tipul DDR-HS 300 mA (de exemplu separator diferenÍial de sarcinŸ) pe toate celelalte circuite.

P5

P - Zone rezidenÍiale Ûi alte spaÍii speciale

Ramificarea Ûi separarea circuitelor asigurŸ o exploatare comodŸ Ûi faciliteazŸ o localizare rapidŸ a avariilor.

1 Zone de locuit Ûi similare

1.4 Circuite Subdivizarea circuitelor În mod frecvent standardele naÍionale recomandŸ subdivizarea circuitelor Án conformitate cu categoriile de utilizare din instalaÍia respectivŸ (vezi Fig. P7): n cel puÍin 1 circuit pentru iluminat. Fiecare circuit alimenteazŸ maxim 8 locuri de lampŸ; n cel puÍin 1 circuit pentru prize racord de 10/16 A. Fiecare circuit alimenteazŸ maxim 8 prize de racord. Prizele pot fi elemente simple sau duble (un element dublu reuneÛte douŸ socluri de 10/16A montate pe un postament comun Ántr-o cutie ÁncastratŸ, identicŸ cu cea a unui element simplu); n 1 circuit pentru fiecare echipament electric (ÁncŸlzitor electric de apŸ, maÛinŸ de spŸlat rufe, maÛinŸ de spŸlat vase, maÛinŸ electricŸ de gŸtit, frigider, etc.). În tabelul de mai jos sunt indicate numŸrul recomandat de prize de racord de 10/16 A (sau simple) Ûi numŸrul de locuri de lampŸ, Án funcÍie de utilŸrile diferitelor camere din locuinÍa avutŸ Án vedere.

DestinaÍia ÁncŸperii Living, sufragerie Dormitor, hol, birou, loc de luat masa BucŸtŸrie Camera de baie/duÛ Hol intrare, garderoba WC, spaÍii de depozitare SpŸlŸtorie

NumŸrul minim de locuri de lampŸ 1 1

NumŸrul minim de prize de racord 10/16 A 5 3

2 2 1 1 -

4(1) 1 sau 2 1 1

(1) Din care 2 deasupra suprafeÍelor de lucru Ûi 1 pentru un circuit specializat; Án plus, o prizŸ independentŸ de 16 A sau 20 A pentru maÛina electricŸ de gŸtit Ûi o cutie de joncÍiune sau o prizŸ pentru un circuit special de 32 A. Fig. P8: Separarea circuitelor Án funcÍie de utilizare.

Instalarea Án toate circuitele (Án special de forÍŸ) a unui conductor de protecÍie, este cerutŸ de CEI Ûi de multe standarde naÍionale.

Tab. P9: NumŸrul minim de locuri de lampŸ Ûi prize Án aplicaÍiile casnice.

Conductoare de protecÍie CEI Ûi cele mai multe standarde naÍionale cer ca fiecare circuit sŸ includŸ un conductor de protecÍie. AceastŸ uzanÍŸ este recomandatŸ cu precŸdere acolo unde sunt instalate echipamente Ûi aparate electrocasnice izolate de clasŸ I, care reprezintŸ cazul general. Conductoarele de protecÍie trebuie sŸ fie conectate la contactul de legare la pŸmÊnt a fiecŸrei prize de racord, iar bornele de legare la pŸmÊnt ale echipamentului izolat de clasŸ I, la borna principalŸ de legare la pŸmÊnt a instalaÍiei. În plus, prizele de racord de 10/16A (sau de valori similare) trebuie prevŸzute cu orificii de contact obturabile (cu clapetŸ).

SecÍiunea conductoarelor (vezi Fig. P10) SecÍiunea conductoarelor Ûi curentul nominal al dispozitivului de protecÍie asociat, depind de mŸrimea curentului din circuit, de temperatura mediului, de genul instalaÍiei Ûi de influenÍa circuitelor din apropiere (menÍionate Án capitolul G). În plus, conductoarele de fazŸ, de neutru Ûi de protecÍie aferente unui circuit, trebuie sŸ fie de aceeaÛi secÍiune (presupunÊnd cŸ se utilizeazŸ acelaÛi material conductor, adicŸ cupru sau aluminiu).

Fig. P10: Întreruptor automat FazŸ + Nul, gabarit 2 x 9 mm.

P6

1 Zone de locuit Ûi similare

Tabelul P11 indicŸ secÍiunea necesarŸ pentru aparatele electrocasnice de uz general. Dispozitivele de protecÍie pentru FazŸ + Nul de dimensiune 2 x 9 mm, satisfac cerinÍele pentru izolaÍie precum Ûi pentru marcarea curentului nominal al circuitului Ûi a dimensiunilor conductorului.

Circuit monofazat 230 V, F + N sau F + N + P Loc de lampŸ fix

SecÍiunea Puterea maximŸ conductoarelor 2.300 W 1,5 mm2 (2,5 mm2)

Dispozitiv de protecÍie Întreruptor automat 16 A Fuzibil 10 A

10/16 A

2,5 mm2 (4 mm2)

4.600 W

Întreruptor automat 25 A Fuzibil 20 A

2,5 mm2 (4 mm2)

4.600 W

Întreruptor automat 25 A Fuzibil 20 A

MaÛinŸ de spŸlat vase

2,5 mm2 (4 mm2)

4.600 W

Întreruptor automat 25 A Fuzibil 20 A

MaÛinŸ electricŸ de gŸtit

2,5 mm2 (4 mm2)

4.600 W

Întreruptor automat 25 A Fuzibil 20 A

Cuptor sau maÛinŸ electricŸ de gŸtit(1)

6 mm2 (10 mm2)

7.300 W

Întreruptor automat 40 A Fuzibil 32 A

Aparat de ÁncŸlzit electric

1,5 mm2 (2,5 mm2)

2.300 W

Întreruptor automat 16 A Fuzibil 10 A

Circuite cu sarcini individuale, 10/16 A Boiler

(1) Pentru un circuit trifazic 230/400 V, secÍiunea conductoarelor este de 4 mm2 pentru cupru Ûi 6 mm2 pentru aluminiu, iar pentru protecÍie se utilizeazŸ Ántreruptor automat 32 A sau fuzibili de 25 A. Tab. P11: SecÍiunea conductoarelor Ûi curentul nominal al dispozitivelor de protecÍie Án instalaÍiile casnice (secÍiunea conductoarelor de aluminiu este arŸtatŸ Án paranteze).

1.5 ProtecÍia Ámpotriva supratensiunilor Ûi loviturilor de trŸsnet Alegerea descŸrcŸtoarelor este aratatŸ Án capitolul J.

Reguli de instalare În acest sens, trebuie respectate trei reguli de instalare: 1 Este absolut necesar ca fiecare din cele trei lungimi de conductoare utilizate pentru instalarea descŸrcŸtorului sŸ fie mai micŸ de 50 cm, adicŸ: n conductoarele sub tensiune conectate la separatorul de izolare; n conductorul de la separatorul de izolare la descŸrcŸtor; n conductorul de la descŸrcŸtor spre priza de pŸmÊnt a tabloului de distribuÍie principal (TP) (a nu se confunda cu conductorul de protecÍie principal (PE) sau cu borna prizei principale de pŸmÊnt, aferentŸ instalaÍiei). Bara de legare la pŸmŸnt a tabloului de distribuÍie principal Ûi descŸrcŸtorul trebuie sŸ fie localizate Án acelaÛi panou. 2 Este necesarŸ utilizarea unui separator de izolare de tipul recomandat de fabricantul descŸrcŸtorului Án vederea unei bune continuitŸÍi a alimentŸrii. 3 Se recomandŸ ca Ántreruptorul de putere ce protejeazŸ descŸrcŸtorul sŸ fie de tipul temporizat sau selectiv.

P7

P - Zone rezidenÍiale Ûi alte spaÍii speciale

2 Camere de baie Ûi duÛuri

Camerele de baie Ûi cele de duÛuri sunt zone de risc Ánalt, din cauza rezistenÍei foarte mici a corpului uman, atunci cÊnd este umed sau cufundat Án apŸ. În consecinÍŸ, precauÍiile care trebuie luate sunt riguroase, iar reglementŸrile sunt mult mai severe decÊt acelea pentru alte amplasamente. Standardul relevant Án acest domeniu este CEI 60364-7-701. PrecauÍiile de respectat se bazeazŸ pe trei aspecte: n definirea zonelor, numerotate 0, 1, 2 Ûi 3 Án care plasarea (sau excluderea) oricŸrui aparat electric este strict limitatŸ sau interzisŸ Ûi, acolo unde este permisŸ, este obligatorie protecÍia electricŸ Ûi mecanicŸ; n stabilirea unei legŸturi echipotenÍiale Ántre toate pŸrÍile metalice expuse Ûi cele exterioare din zona respectivŸ; n stricta respectare a cerinÍelor permise pentru fiecare zonŸ specificŸ, aÛa cum rezultŸ din tabelul de la subcapitolul 3.

2.1 Clasificarea zonelor Subcapitolul 701.32 al CEI 60364-7-701 defineÛte zonele 0, 1, 2 Ûi 3 aÛa cum este indicat Án schiÍele urmŸtoare (vezi Fig. P12 pÊnŸ la Fig. P18).

(*) Zona 1 este deasupra cŸzii aÛa cum este arŸtat Án secÍiunea verticalŸ. Fig. P12: Zonele 0, 1, 2 Ûi 3 Án proximitatea unei cŸzi de baie.

P8

2 Camere de baie Ûi duÛuri

Fig. P13: Zonele 0, 1, 2 Ûi 3 Án proximitatea unui duÛ cu cŸdiÍŸ.

Capul fix (1) al duÛului

Capul fix al duÛului(1) Zona 1

0,60 m Zona 1 0,60 m Zona 2

0,60 m 0,60 m

Zona 2

Zona 3

Zona 1

2,40 m

Zona 2

Zona 3

2,40 m

Zona 3 2,25 m

(1) CÊnd capul fix al duÛului este la capŸtul unui tub flexibil, axa centralŸ verticalŸ trece prin capŸtul fix al tubului flexibil. Fig. P14: Zonele 0, 1, 2 Ûi 3 Án proximitatea unui duÛ fŸrŸ cŸdiÍŸ.

P9 Fig. P15: Nici o prizŸ sau Ántreruptor nu sunt permise la 60 de cm de uÛa unei cabine de duÛ prefabricate.

2 Camere de baie Ûi duÛuri

P - Zone rezidenÍiale Ûi alte spaÍii speciale

Clase de influenÍŸ externŸ

Clase de influenÍŸ externŸ AD 3 BB 2 BC 3

AD 3 BB 2 BC 3

Zona 3 SpaÍii pentru ÁmbrŸcat (zona 2)

AD 3 BB 3 BC 3 AD 7 BB 3 BC 3

AD 3 WC BB 2 BC 3

DuÛuri individuale (zona 1)

Fig. P16: DuÛuri comune cu spaÍii pentru ÁmbrŸcat comune.

Clase de influenÍŸ externŸ h < 1,10 m AD 5 1,10 m < h < 2,25 m AD 3 BB 3 BC 3

Clase de influenÍŸ externŸ h < 1,10 m AD 5 1,10 m < h < 2,25 m AD 3 BB 3 BC 3

SpaÍii pentru ÁmbrŸcat

Zona 2

AD 7 BB 3 BC 3

Zona 1

WC

AD 3 BB 2 BC 3

Fig. P17: DuÛuri individuale cu spaÍii separate pentru ÁmbrŸcat.

Clase de influenÍŸ externŸ

Clase de influenÍŸ externŸ AD 3 BB 2 BC 3

h < 1,10 m AD 5 1,10 m < h < 2,25 m AD 3 BB 3 BC 3

CamerŸ de ÁmbrŸcat Zona 2

Zona 2

Zona 1

h < 1,10 m AD 5 1,10 m < h < 2,25 m AD 3 BB 3 BC 3 AD 7 BB 3 BC 3

Fig. P18: DuÛuri comune cu spaÍii pentru ÁmbrŸcat comune.

NotŸ: Pentru clasele de influenÍŸ externŸ vezi Fig. E46.

P10

2 Camere de baie Ûi duÛuri

2.2 LegŸtura echipotenÍialŸ (vezi Fig. P19)

Fig. P19: Centura suplimentarŸ echipotenÍialŸ Ántr-o camerŸ de baie.

2.3 CerinÍe pentru fiecare zonŸ Tabelul de la capitolul 3 descrie aplicarea principiilor menÍionate mai sus.

P11

P - Zone rezidenÍiale Ûi alte spaÍii speciale

3 RecomandŸri aplicabile instalaÍiilor Ûi locaÍiilor speciale

Tabelul P20 de mai jos sintetizeazŸ principalele cerinÍe ale multor standarde naÍionale Ûi internaÍionale. NotŸ: SecÍiunile Án paranteze se referŸ la secÍiuni ale standardului CEI 60364-7.

LocaÍia

Principiul protecÍiei

SpaÍii de locuit

Camere de baie sau duÛuri (secÍiunea 701) Zona 0

n Sistem TT sau TN-S n ProtecÍie diferenÍialŸ o 300 mA dacŸ rezistenÍa de dispersie a prizei de pŸmÊnt este i 80 Ω sau temporizatŸ de tip S v 30 mA dacŸ rezistenÍa de dispersie a prizei de pŸmÊnt este u 500 Ω n DescŸrcŸtori Án amontele instalaÍiei dacŸ: v alimentarea este printr-o reÍea aerianŸ cu conductoare clasice v indicele keraunic > 25 n Conductor de protecÍie (PE) pentru toate circuitele CenturŸ suplimentarŸ echipotenÍialŸ Án zonele 0, 1, 2 Ûi 3 Numai TFJS 12 V 27

Zona 1

TFJS 12 V

25

Zona 2

TFJS 12 V sau RCD 30 mA

24

Zona 3

Spatii pentru inot (secÍiunea 702) Zona 0

Nivel IP 20

Cablaj Ûi conductoare

28

Zona 2

22 (Ánauntru) 24 (afarŸ) 24 ClasŸ II 44

AplicaÍii speciale AplicaÍii speciale ÎncŸlzirea apei AplicaÍii speciale ÎncŸlzirea apei Corpuri de iluminat clasŸ II

ClasŸ II strict limitatŸ ClasŸ II strict limitatŸ

25

Tensiunea UL redusŸ la 25 V

AplicaÍii speciale AplicaÍii speciale Numai prize protejate de: n RCD 30 mA sau n SeparaÍie electricŸ, sau n TFJS 50 V

Protejate mecanic

Tensiunea UL redusŸ la 25 V 35 ProtecÍie antiincendiu cu RCD, 500 mA 2x

NotŸ: TFJS - Tensiune Foarte JoasŸ de SiguranÍŸ. Tab. P20: Principalele cerinÍe ale multor standarde naÍionale Ûi internaÍionale (continuare pe pagina urmŸtoare).

P12

Materiale de instalaÍii

Numai prize protejate de: n RCD 30 mA sau n SeparaÍie electricŸ, sau n TFJS 50 V

Zona 1

SaunŸ (secÍiunea 703) Ateliere (secÍiunea 704) AgriculturŸ, horticulturŸ (secÍiunea 705) LocaÍii constructive (secÍiunea 706)

Circuit de prize ProtecÍie prin RCD de 30 mA

ClasŸ II strict limitatŸ ClasŸ II strict limitatŸ ClasŸ II strict limitatŸ

21

CenturŸ suplimentarŸ echipotenÍialŸ Án zonele 0, 1 Ûi 2 TFJS 12 V

Aparataj de comutaÍie Manete de operare ale aparatelor de comutaÍie, precum Ûi dispozitive similare montate Án tabloul electric Ántre 1 m Ûi 1,8 m deasupra solului

Adaptate temperaturii ProtecÍie prin RCD de 30 mA ProtecÍie prin RCD de 30 mA ProtecÍia: n Uneltelor portabile: o TFJS sau o separaÍie electricŸ n LŸmpilor portabile: o TFJS n Echipamentelor fixe: o TFJS o separaÍie electricŸ o RCD de 30 mA o centurŸ suplimentarŸ echipotenÍialŸ

3 RecomandŸri aplicabile instalaÍiilor Ûi locaÍiilor speciale

LocaÍia

Principiul protecÍiei

FÊntÊni (secÍiunea 702)

Protejate prin RCD 30 mA Ûi centurŸ echipotenÍialŸ pentru pŸrÍile expuse Ûi conductoare Sistem TN-S recomandat Sistem TT dacŸ curentul de scurgere este limitat. Conductor de protecÍie min. 10 mm2 (aluminiu). MŸrimile mai mici (cupru) trebuie dublate

Procesare date (secÍiunea 707)

ParcŸri (secÍiunea 708)

AmbarcaÍiuni Ûi vase de Lungimea cablurilor pentru plŸcere (secÍiunea 709) alimentarea acestora nu trebuie sŸ depŸÛeascŸ 25 m SpaÍii medicale Sistem medical IT (secÍiunea 710) CenturŸ echipotenÍialŸ ExpoziÍii, standuri Sistem TT sau TN-S (secÍiunea 711) Balneoterapie IndividualŸ: vezi secÍiunea 701 (tratamente) (volumele 0 Ûi 1) ColectivŸ: vezi secÍiunea 702 (volumele 0 Ûi 1) StaÍii alimentare Riscuri de explozie cu carburant Motoare de vehicule Protejate prin RCD sau separare electricŸ InstalaÍii de iluminat exterior (secÍiunea 714) UnitŸÍi mobile sau Utilizarea sistemului TN-C nu este transportabile permisŸ Án aceste unitŸÍi (secÍiunea 717)

Nivel IP

Cablaj Ûi conductoare

55

Cabluri flexibile de 25 m lungime

4x

Aparataj de comutaÍie

Circuit de prize

Materiale de instalaÍii

Prizele trebuiesc plasate la ÁnŸlÍimi cuprinse Ántre 0,8 Ûi 1,50 m de sol ProtecÍie prin RCD de 30 mA (unul pentru 6 locuri de prizŸ) ProtecÍie prin RCD de 30 mA (unul pentru 6 locuri de prizŸ) ProtecÍie prin RCD 30 mA ProtecÍie prin RCD de 30 mA

LimitatŸ la minim necesar

23

ProtecÍie prin RCD de 30 mA ProtecÍie prin RCD de 30 mA pentru prizele alimentÊnd echipamentul exterior acestora

Tab. P20: Principalele cerinÍe ale multor standarde naÍionale Ûi internaÍionale (sfÊrÛit).

P13

P - Zone rezidenÍiale Ûi alte spaÍii speciale

P14

Capitolul Q Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC) Cuprins

1 2 3

4 5

DistribuÍie electricŸ

Q2

Principiile Ûi structura sistemelor de legare la pŸmÊnt

Q3

Implementare

Q5

3.1 LegŸturi echipotenÍiale Án interiorul Ûi Án exteriorul clŸdirilor

Q5

3.2 ÎmbunŸtŸÍirea condiÍiilor de echipotenÍialitate

Q5

3.3 Separarea cablurilor

Q7

3.4 Pardoseli false

Q7

3.5 Instalarea (pozarea) cablurilor

Q8

3.6 Instalarea cablurilor ecranate

Q11

3.7 ReÍele de comunicaÍie

Q11

3.8 Instalarea descŸrcŸtoarelor

Q12

3.9 Cablarea tabloului electric

Q13

3.10 Standarde

Q13

Mecanisme de interferenÍŸ Ûi mŸsuri de contracarare

Q14

4.1 GeneralitŸÍi

Q14

4.2 Cuplajul impedant de mod comun

Q15

4.3 Cuplajul capacitiv

Q16

4.4 Cuplajul inductiv

Q17

4.5 Cuplajul radiant

Q18

RecomandŸri pentru realizarea cablŸrii

Q20

5.1 Clase de semnal

Q20

5.2 RecomandŸri pentru realizarea cablŸrii

Q20

Q1

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

1 DistribuÍie electricŸ

Sistemul de tratare a neutrului trebuie ales astfel ÁncÊt sŸ se asigure siguranÍa persoanelor Ûi a bunurilor. Comportarea acestor tipuri de sisteme din punct de vedere al compatibilitŸÍii electromagnetice (EMC) trebuie de asemenea luatŸ Án considerare. Tabelul Q1 prezintŸ o recapitulare a caracteristicilor lor principale. Standardele europene (a se vedea EN 50174-2 § 6.4 Ûi EN 50310 § 6.3) recomandŸ sistemul TN-S care prezintŸ cele mai mici probleme din punct de vedere al EMC pentru instalaÍii care conÍin echipamente de tehnica informaÍiei (inclusiv echipamente de telefonie).

SiguranÍa persoanelor SiguranÍa bunurilor

Continuitatea Án furnizarea energiei Comportarea din punct de vedere al compatibilitŸÍii electromagnetice

TT BunŸ Dispozitive de curent diferenÍial rezidual BunŸ CurenÍi de defect de valori medii (< cÊÍiva zeci de amperi) BunŸ BunŸ n Risc de supratensiuni n Probleme de echipotenÍialitate n NecesitŸ utilizarea dispozitivelor cu curenÍi mari de scurgere la pŸmÊnt

TN-S IT TN-C BunŸ Continuitatea conductorulului de protecÍie, PE, trebuie asiguratŸ Án Ántreaga instalaÍie SlabŸ CurenÍi de defect mari (cca. 1 kA) BunŸ Excelent n PuÍine probleme de echipotenÍialitate n NecesitŸ utilizarea dispozitivelor cu curenÍi mari de scurgere la pŸmÊnt n CurenÍi de defect de valori mari (perturbaÍii tranzitorii)

BunŸ CurenÍi de defect mici Án cazul primului defect (< cÊÍiva zeci de miliamperi), dar mari Án cazul celui de-al doilea defect ExcelentŸ

SlabŸ CurenÍi de defect mari (cca. 1 kA)

SlabŸ (de evitat) n Risc de supratensiuni n Pentru tensiuni fazŸ-fazŸ trebuie utilizate filtre de mod comun Ûi descŸrcŸtoare n Dispozitivele de curent diferenÍial rezidual pot declanÛa intempestiv Án cazul existenÍei unor condensatoare cuplate Án mod comun n Echivalent cu sistemul TN Án cazul celui de-al doilea defect

SlabŸ (nu ar trebui utilizatŸ niciodatŸ) n Nulul de lucru Ûi cel de protecÍie sunt unul Ûi acelaÛi n CirculaÍia curenÍilor armonici din pŸrÍile conductoare active ale instalaÍiei (radiaÍii mari ale cÊmpului magnetic) n CurenÍi de defect de valori mari (perturbaÍii tranzitorii)

BunŸ

Tab. Q1: Principalele caracteristici ale diferitelor sisteme de tratare a neutrului.

În cazul Án care o instalaÍie cuprinde echipamente de puteri mari (motoare, aparate pentru aer condiÍionat, lifturi, electronicŸ de putere, etc.) este bine sŸ se instaleze unul sau mai multe transformatoare, special pentru aceste echipamente. DistribuÍia electricŸ trebuie organizatŸ Án sistemul de conexiune stea, iar toate circuitele de plecare trebuie sŸ fie alimentate din tabloul general de joasŸ tensiune (TGJT). Sistemele electronice (de comandŸ/monitorizare, reglare, instrumente de mŸsurare, etc.) trebuie alimentate cu ajutorul unui transformator dedicat, Án sistemul TN-S. Figura Q2 de mai jos prezintŸ aceste recomandŸri.

Q2

Fig. Q2: RecomandŸri referitoare la separarea distribuÍiei.

2 Principiile Ûi structura sistemelor de legare la pŸmÊnt

AceastŸ secÍiune se referŸ la sistemul de legare la pŸmÊnt Ûi la legŸturile echipotenÍiale ale dispozitivelor de tehnicŸ a informaÍiei Ûi a altor dispozitive similare care impun interconectŸri Án scop de semnalizare. ReÍelele de legare la pŸmÊnt sunt proiectate sŸ ÁndeplineascŸ un numŸr de funcÍiuni. Ele pot fi independente sau pot funcÍiona ÁmpreunŸ pentru a realiza una sau mai multe din urmŸtoarele: n siguranÍa persoanelor din punct de vedere al accidentelor de naturŸ electricŸ; n protecÍia echipamentelor din punct de vedere al accidentelor de naturŸ electricŸ; n o valoare sigurŸ de referinÍŸ pentru semnale de ÁnaltŸ calitate; n performanÍe satisfŸcŸtoare din punct de vedere al EMC. Sistemul de tratare al neutrului este Án general proiectat Ûi realizat Án vederea obÍinerii unei impedanÍe scŸzute Án faÍa diverÛilor curenÍi de defect Ûi ai curenÍilor de scurgere de ÁnaltŸ frecvenÍŸ ai dispozitivelor Ûi sistemelor electronice. ExistŸ diferite tipuri de sisteme de tratare a neutrului, ÁnsŸ, unele dintre acestea impun condiÍii speciale de Ándeplinit. Aceste condiÍii nu sunt totdeauna Ándeplinite Án instalaÍiile tipice. RecomandŸrile prezentate Án aceastŸ secÍiune se referŸ la astfel de instalaÍii. În cazul instalaÍiilor profesionale Ûi industriale, poate fi necesarŸ o reÍea comunŸ de echipotenÍialitate (CBN) pentru a se asigura performanÍe mai bune din punct de vedere al compatibilitŸÍii electromagnetice, cu referire la urmŸtoarele puncte: n sisteme digitale Ûi tehnologii noi; n conformitatea cu cerinÍele de compatibilitate electromagneticŸ ale EEC 89/336 (emisie Ûi imunitate); n o gamŸ largŸ de aplicaÍii; n un nivel ridicat de siguranÍŸ, securitate, Áncredere Ûi/sau disponibilitate. În cazul aplicaÍiilor casnice totuÛi, acolo unde utilizarea dispozitivelor electrice este limitatŸ, o reÍea de echipotenÍialitate izolatŸ (IBN) sau, mai bine, o reÍea de echipotenÍialitate izolatŸ Án formŸ de plasŸ poate fi o soluÍie. Este de acum recunoscut faptul cŸ, prizele de pŸmÊnt independente, dedicate, realizate fiecare pentru cÊte un sistem de legare la pŸmÊnt separat sunt o soluÍie de neacceptat din punct de vedere al compatibilitŸÍii electromagnetice, Ûi reprezintŸ de asemenea un risc serios privind siguranÍa. În anumite ÍŸri, reglementŸrile naÍionale Án construcÍii interzic astfel de sisteme. Utilizarea unei reÍele de legare la pŸmÊnt “curate” pentru echipamentele electronice Ûi a uneia “poluate” pentru scopuri pur electrice nu este de recomandat Án vederea obÍinerii unei compatibilitŸÍi electromagnetice corecte, chiar dacŸ este utilizatŸ doar o singurŸ prizŸ de pŸmÊnt (vezi Fig. Q3 Ûi Fig. Q4). În eventualitate unei lovituri de trŸsnet, prin instalaÍie pot circula curenÍi de defect sau perturbaÍii de ÁnaltŸ frecvenÍŸ sub forma unor curenÍi tranzitorii. În consecintŸ, pot apŸrea tensiuni tranzitorii care sŸ genereze cŸderi sau deteriorŸri ale instalaÍiei. DacŸ exploatarea Ûi ÁntreÍinerea instalaÍiei sunt realizate adecvat, aceastŸ soluÍie poate fi acceptabilŸ, dar Án general nu este potrivitŸ din punct de vedere al compatibilitŸÍii electromagnetice Ûi nu este recomandatŸ pentru uz general.

Fig. Q3: Prize de pŸmÊnt independente, o soluÍie Án general neacceptatŸ din motive de siguranÍŸ Ûi de compatibilitate electromagneticŸ.

Q3 Fig. Q4: InstalaÍie cu o singurŸ prizŸ de pŸmÊnt.

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

2 Principiile Ûi structura sistemelor de legare la pŸmÊnt

ConfiguraÍiile recomandate pentru reÍelele de legare la pŸmÊnt Ûi pentru prizele de pŸmÊnt sunt douŸ sau trei (vezi Fig. Q5). AceastŸ abordare este recomandabilŸ pentru uz general, atÊt din punct de vedere al siguranÍei cÊt Ûi al compatibilitŸÍii electromagnetice. Aceasta nu exclude, ÁnsŸ, alte configuraÍii speciale care, corect ÁntreÍinute, pot fi, de asemenea, adecvate.

Fig. Q5: InstalaÍie cu prize de pŸmÊnt multiple.

Fig. Q6: Fiecare nivel are o plasŸ iar plasele sunt

interconectate Án cÊteva puncte Ántre nivele. Anumite plase de la parter sunt ÁntŸrite pentru a Ándeplini cerinÍele din diferite zone.

Q4

În cazul instalaÍiilor tipice pentru clŸdiri cu mai multe nivele, fiecare nivel ar trebui sŸ aibŸ propria sa reÍea de legare la pŸmÊnt (Án general din plasŸ), iar toate aceste reÍele trebuie sŸ fie deopotrivŸ interconectate Ûi conectate la priza de pŸmÊnt. Se impun cel puÍin douŸ conectŸri (construite Án redundanÍŸ) pentru a se asigura faptul cŸ, dacŸ unul din conductoare se Ántrerupe, nici o parte a instalaÍiei nu va rŸmÊne izolatŸ. Practic vorbind, pentru a se obÍine o simetrie mai bunŸ Án ceea ce priveÛte circulaÍia de curenÍi sunt realizate mai mult de douŸ conectŸri, reducÊndu-se astfel diferenÍele Án tensiune Ûi Án impedanÍa totalŸ Ántre diferitele nivele ale clŸdirii. Mai multe cŸi paralele au frecvenÍe de rezonanÍŸ diferite. DacŸ una dintre cŸi are o impedanÍŸ de valoare mai mare, aceasta va fi, probabil ÛuntatŸ de cealaltŸ cale avÊnd o frecvenÍŸ diferitŸ de rezonanÍŸ. Prin urmare, considerÊnd un spectru larg de frecvenÍe (zeci de Hz pÊnŸ la MHz), un numŸr mare de cŸi determinŸ un sistem de impedanÍŸ scazutŸ (vezi Fig. Q6). Fiecare camerŸ din clŸdire trebuie sŸ aibŸ conductoare de legare la pŸmÊnt pentru legŸturile echipotenÍiale ale dispozitivelor sau sistemelor, canalelor de cabluri, sistemelor de bare Ûi structurŸ. Acest sistem poate fi ÁntŸrit prin conectarea de tuburi din metal, de jgheaburi, de suporÍi, schelete metalice, etc. În cazuri speciale precum cele ale camerelor de comandŸ sau a calculatoarelor instalate pe pardoseli false pot fi utilizate suprafeÍe plane de referinÍŸ sau benzi de legare la pŸmÊnt pentru ÁmbunŸtŸÍirea legŸrii la pŸmÊnt a dispozitivelor sensibile Ûi a cablurilor de protecÍie interconectate.

3 Implementare

3.1 LegŸturi echipotenÍiale Án interiorul Ûi Án exteriorul clŸdirilor Scopurile fundamentale ale legŸrii la pŸmÊnt Ûi ale legŸturilor echipotenÍiale constau Án urmŸtoarele: n SiguranÍŸ Prin limitarea tensiunii de atingere Ûi prin crearea traseului de Ántoarcere a curenÍilor de defect. n Compatibilitate electromagneticŸ (EMC) Prin evitarea diferenÍelor de potenÍial Ûi crearea efectului de ecranare. CurenÍii vagabonzi se propagŸ Án mod inevitabil prin reÍeaua de ÁmpŸmÊntare. Pe de altŸ parte, este imposibil sŸ se elimine toate sursele generatoare de perturbaÍii dintr-o reÍea. Buclele de punere la pŸmÊnt sunt, de asemenea, inevitabile. CÊnd un cÊmp magnetic afecteazŸ o zonŸ de reÍea, de exemplu, un cÊmp creat de loviturile de trŸsnet, diferenÍele de potenÍial apar Án bucle create de cŸtre diferite conductoare, iar curenÍii circulŸ prin Ántregul sistem de legare la pŸmÊnt. În consecinÍŸ reÍeaua de legare la pŸmÊnt este direct afectatŸ de cŸtre mŸsura luatŸ Án exteriorul clŸdirii. AtÊt timp cÊt curenÍii circulŸ prin reÍeaua de legare la pŸmÊnt Ûi nu prin circuitele electronice, aceÛtia nu produc nici o pagubŸ. TotuÛi, atunci cÊnd reÍelele de legare la pŸmÊnt nu sunt echipotenÍiale, de exemplu, atunci cÊnd ele sunt conectate Án stea cŸtre priza de pŸmÊnt, curenÍii vagabonzi de ÁnaltŸ frecvenÍŸ vor circula peste tot unde este posibil, inclusiv prin conductoarele de comandŸ. Echipamentele pot fi perturbate, afectate sau chiar distruse. Singurul mijloc mai puÍin costisitor de a micÛora curenÍii prin sistemul de legare la pŸmÊnt Ûi de a menÍine caracteristici satisfŸcŸtoare de echipotenÍialitate este de a interconecta reÍelele de legare la pŸmÊnt. Aceasta contribuie la realizarea unor legŸturi echipotenÍiale mai bune Án sistemul de legare la pŸmÊnt, dar nu eliminŸ necesitatea unor conductoare de protecÍie. Pentru a Ándeplini cerinÍele legale referitoare la siguranÍa persoanelor, Ántre fiecare echipament Ûi borna de ÁmpŸmÊntare trebuie sŸ existe conductoare de protecÍie uÛor identificabile Ûi corect dimensionate. Suplimentar, cu excepÍia clŸdirilor cu structurŸ metalicŸ, un numŸr mare de conductoare de la descŸrcŸtoare sau de la reÍele de protecÍie Ámpotriva loviturilor de trŸsnet trebuie sŸ fie conectate direct la priza de pŸmÊnt. DiferenÍa fundamentalŸ dintre un conductor de protecÍie (PE) Ûi conductorul de coborÊre al descŸrcŸtoarelor este aceea cŸ primul conduce curenÍii interni cŸtre neutrul transformatorului MT/JT Án timp ce al doilea conduce curenÍi externi (din afara instalaÍiei) cŸtre priza de pŸmÊnt. Într-o clŸdire, este recomandabil sŸ se conecteze sistemul de legare la pŸmÊnt la toate structurile conductoare accesibile, Ûi anume: benzi metalice, rame de uÛi, Íevi, etc. În general, este suficient sŸ se conecteze barele metalice capsulate, canalele de cabluri, Íevile, tubulatura de ventilaÍie, etc. Án cÊt mai multe puncte posibile. În locurile Án care existŸ o cantitate mare de echipamente iar dimensiunea plasei reÍelei de legare la pŸmÊnt este mai mare de patru metri, trebuie adŸugat un conductor de echipotenÍialitate. Dimensiunea Ûi tipul conductorului nu sunt de importanÍŸ majorŸ. Este imperativ necesar sŸ se conecteze reÍelele de legare la pŸmÊnt Án cazul clŸdirilor care au conexiuni de cabluri. Interconectarea reÍelelor de legare la pŸmÊnt trebuie sŸ se realizeze cu ajutorul unui numŸr de conductoare Ûi a tuturor structurilor metalice interne ale clŸdirilor sau al celor care leagŸ clŸdirile (cu condiÍia sŸ asigure continuitatea electricŸ). Într-o clŸdire datŸ, diferitele reÍele de legare la pŸmÊnt (electronice, de calculatoare, de telecomunicaÍie, etc.) trebuie sŸ fie interconectate pentru a alcŸtui o singurŸ reÍea echipotenÍialŸ de legare la pŸmÊnt. AceastŸ reÍea de legare la pŸmÊnt trebuie sŸ aibŸ cÊt mai multe bucle. DacŸ reÍeaua de ÁmpŸmÊntare este echipotenÍialŸ diferenÍele de potenÍial Ántre dispozitivele de comunicaÍie vor fi scŸzute, iar un numŸr mare de probleme de compatibilitate electromagneticŸ vor dispŸrea. DiferenÍele de potenÍial sunt, de asemenea, reduse Án eventualitatea unui defect de izolaÍie sau a unei supratensiuni de origine atmosfericŸ. DacŸ condiÍiile de echipotenÍialitate dintre clŸdiri nu pot fi Ándeplinite sau dacŸ distanÍa dintre clŸdiri este mai mare de 10 m, pentru legŸturile de comunicaÍie este recomandat sŸ se utilizeze fibrŸ opticŸ, iar pentru mŸsurŸri Ûi sisteme de comunicaÍie, izolatori galvanici. Aceste mŸsuri sunt obligatorii dacŸ furnizorul de electricitate utilizeazŸ sistemele de tratare a neutrului IT sau TN-C.

3.2 ÎmbunŸtŸÍirea condiÍiilor de echipotenÍialitate ReÍele de echipotenÍialitate Chiar Ûi Án cazul unei reÍele de echipotenÍialitate ideale realizate din foi sau plase metalice experienÍa aratŸ faptul cŸ, pentru majoritatea perturbaÍiilor, o plasŸ de cca. 3 metri este suficientŸ pentru realizarea unei reÍele de echipotenÍialitate. Exemple de diferite reÍele de echipotenÍialitate sunt prezentate Án Figura Q7. Structura minimŸ recomandatŸ cuprinde un conductor (de exemplu un cablu sau o bandŸ de cupru) care ÁnconjoarŸ camera.

Q5

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

3 Implementare

BN: ReÍea de echipotenÍialitate (Bonding network) CBN: ReÍea comunŸ de echipotenÍialitate (Common bonding network) IBM: ReÍea de echiponteÍialitate izolatŸ (Isolated bonding network) Fig. Q7: Exemple de reÍele de echipotenÍialitate.

Lungimea conexiunilor dintre un element de structurŸ Ûi reÍeaua de echipotenÍialitate nu trebuie sŸ depŸÛeascŸ 50 cm Ûi o conexiune suplimentarŸ trebuie instalatŸ Án paralel la o anumitŸ distanÍŸ de prima. InductanÍa conexiunii dintre bara de ÁmpŸmÊntare a tabloului electric aferent unui set de echipamente Ûi reÍeaua de echipotenÍialitate (a se vedea mai jos) va fi mai micŸ de 1 µH (0,5 µH, dacŸ este posibil). De exemplu, este posibil sŸ se utilizeze un singur conductor de 50 cm sau douŸ conductoare Án paralel de 1 metru lungime, instalate la o distanÍŸ minimŸ unul de celŸlalt (de cel puÍin 50 cm) pentru reducerea inductanÍei mutuale dintre cele douŸ conductoare. Acolo unde este posibil, conectarea la reÍeaua de echipotenÍialitate trebuie sŸ se realizeze la o intersecÍie Án scopul divizŸrii curenÍilor de ÁnaltŸ frecvenÍŸ la patru, fŸrŸ lungirea conexiunilor. Profilul conductoarelor de legare la pŸmÊnt nu este important, ÁnsŸ ar fi preferabil un profil plat. Conductorul trebuie sŸ fie cÊt mai scurt posibil.

Conductoare paralele de legare la pŸmÊnt Scopul conductoarelor paralele de legare la pŸmÊnt este acela de a reduce curentul de mod comun care circulŸ Án conductoare care, de asemenea, conduc semnale de mod diferenÍial (impedanÍa de mod comun Ûi suprafaÍa buclei sunt reduse). Conductoarele paralele de legare la pŸmÊnt sunt utilizate pentru protecÍia Ámpotriva supratensiunilor de origine atmosfericŸ sau pentru curenÍi de defect mari. CÊnd pentru conductoarele paralele de legare la pŸmÊnt este utilizat ecranul cablului, acesta nu poate accepta astfel de curenÍi de valori mari, Ûi prin urmare soluÍia este de a instala un cablu suplimentar de-a lungul elementelor metalice ale structurii sau a canalului de cabluri, care funcÍioneazŸ ca un alt conductor paralel de legare la pŸmÊnt pentru Ántregul cablu. O altŸ posibilitate este de a utiliza cablul ecranat alŸturi de un conductor de legare la pŸmÊnt de secÍiune mare, ambele conectate la capete la borna de ÁmpŸmÊntare a echipamentului sau dispozitivului. Pentru distanÍe foarte lungi pentru conductoarele paralele de legare la pŸmÊnt sunt recomandate conexiuni suplimentare la reÍeaua de ÁmpŸmÊntare, la distanÍe neregulate Ántre dispozitive. Aceste conexiuni suplimentare formeazŸ o cale de Ántoarcere mai scurtŸ pentru curenÍii perturbatori care circulŸ prin conductorul paralel de legare la pŸmÊnt. Pentru canale de cabluri Án formŸ de “U”, ecrane Ûi tuburi conexiunile suplimentare trebuie sŸ fie exterioare pentru a menÍine separarea cu interiorul (efect de ecranare).

Conductoare de echipotenÍialitate Q6

Conductoarele de echipotenÍialitate pot fi benzi metalice, Ámpletituri plate sau conductoare de secÍiune circularŸ. În cazul sistemelor de frecvenÍŸ ÁnaltŸ, sunt preferabile platbandele metalice sau Ámpletiturile plate (efect pelicular) deoarece un conductor de secÍiune circularŸ are o impedanÍŸ mai mare decÊt cea a unui conductor plat cu aceeaÛi secÍiune. Acolo unde este posibil raportul lungime/lŸÍime nu va depŸÛi valoarea 5.

3 Implementare

3.3 Separarea cablurilor Separarea fizicŸ a cablurilor de curenÍi tari Ûi slabi este foarte importantŸ din punct de vedere al EMC, Án mod deosebit dacŸ cablurile de curenÍi slabi nu sunt ecranate sau dacŸ ecranul acestora nu este conectat la pŸrÍile conductoare accesibile. Sensibilitatea echipamentelor electronice este Án mare mŸsurŸ determinatŸ de sistemul de cabluri care le conecteazŸ. DacŸ nu existŸ nici o separare (diferite tipuri de cabluri instalate Án canale de cabluri separate, distanÍe minime Ántre cablurile de curenÍi tari Ûi slabi, tipuri de canale de cabluri, etc.), influenÍa electromagneticŸ este la valoarea maximŸ. În aceste condiÍii, echipamentele electronice sunt sensibile la perturbaÍiile electromagnetice prin cablurile respective. Utilizarea sistemelor de bare capsulate precum Canalis sau a ghenelor de cabluri Án cazul puterilor mari este puternic recomandatŸ. Nivelul cÊmpului magnetic radiant, utilizÊnd aceste tipuri de sisteme de transport este de cca. 10 - 20 de ori mai mic decÊt Án cazul cablurilor sau conductoarelor standard. RecomandŸrile din secÍiunile “instalarea cablurilor” Ûi “recomandŸri de conexiuni” trebuie luate Án considerare.

3.4 Pardoseli false Includerea pardoselilor Án structura plasei contribuie la echipotenÍialitatea zonei Ûi, Án consecinÍŸ, la o distribuÍie Ûi diminuare a curenÍilor perturbatori de joasŸ frecvenÍŸ. Efectul de ecranare al unei pardoseli false depinde de echipotenÍialitatea sa. DacŸ contactul dintre dalele pardoselii este slab (joncÍiuni antistatice de cauciuc, de exemplu) sau dacŸ contactul dintre suporÍii metalici este fragil (poluare, coroziune, mucegai, etc, sau nu exista suporÍi) este necesar sŸ se adauge plase de echipotenÍialitate. În acest caz, este suficient sŸ se asigure conexiunea electricŸ efectivŸ Ántre suporÍii metalici ai coloanelor. Pe piaÍŸ sunt disponibile elemente de fixare cu arc pentru a conecta coloanele metalice la plasa de echipotenÍialitate. În mod ideal ar trebui conectatŸ fiecare coloanŸ, dar este adesea suficient sŸ se conecteze fiecare coloanŸ cu cea apropiatŸ, Án fiecare direcÍie. O plasŸ cu ochiuri de la 1,5 pÊnŸ la 2 metri este adecvatŸ Án majoritatea cazurilor. SecÍiunea recomandatŸ pentru cupru este de 10 mm2 sau mai mult. În general, este utilizatŸ o ÁmpletiturŸ platŸ. Pentru a reduce efectele de coroziune este recomandat sŸ se utilizeze cupru plat cositorit (vezi Fig. Q8). PlŸcile perforate de pardosealŸ falsŸ se comportŸ ca o pardosealŸ normalŸ atunci cÊnd au o structurŸ metalicŸ celularŸ. O datŸ la cca. 5 ani sunt necesare mŸsuri de ÁntreÍinere preventivŸ pentru plŸcile de pardosealŸ falsŸ (Án funcÍie de tipul de pardosealŸ Ûi de mediu, adicŸ de umiditate, praf Ûi coroziune). JoncÍiunile antistatice de cauciuc sau din polimeri trebuie sŸ fie ÁntreÍinute similar cu suprafaÍa pardoselii false (curŸÍate cu produse adecvate).

Fig. Q8: Implementarea pardoselii false.

Q7

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

3 Implementare

3.5 Instalarea (pozarea) cablurilor Alegerea materialului Ûi a formei depinde de urmŸtoarele criterii: n severitatea mediului ambiant din punct de vedere al compatibilitŸÍii electromagnetice de-a lungul cablului (vecinŸtatea cu surse de perturbaÍii electromagnetice radiante sau de conducÍie); n nivelul permis al emisiilor radiante sau de conducÍie; n tipul de cablu (ecranat, torsadat, fibrŸ opticŸ); n capacitatea de Íinere la emisii electromagnetice a echipamentului conectat la sistemul de cablare; n alte cerinÍe de mediu (chimice, mecanice, climatice, foc, etc.); n extinderi viitoare planificate pentru sistemul de cablare. Canalele nemetalice pentru cabluri sunt adecvate Án urmŸtoarele situaÍii: n Án medii cu emisii electromagnetice continue de nivel scŸzut; n Án cazul sistemelor de cablare cu un nivel scŸzut de emisii; n Án cazurile Án care canalele metalice de cabluri trebuie evitate (medii chimice); n Án cazul sistemelor utilizÊnd fibre optice. Pentru canalele metalice de cabluri caracteristicile de impedanÍŸ sunt determinate mai curÊnd de forma lor (platŸ, Án forma de “U”, tubular, etc.) decÊt de secÍiune. Formele Ánchise sunt mai potrivite decÊt cele deschise deoarece acestea reduc influenÍele Án mod comun. Canalele (paturile) de cabluri prezintŸ deseori decupŸri pentru fixarea cablurilor. Cu cÊt sunt mai mici, cu atÊt este mai bine. Tipurile de decupŸri care aduc cele mai mici probleme sunt cele situate Án paralel cu cablurile Ûi la o oarecare distanÍŸ de acestea. DecupŸrile perpendiculare pe cabluri nu sunt recomandate (vezi Fig. Q9).

Fig. Q9: InfluenÍele electromagnetice ale diferitelor tipuri de paturi metalice de cabluri.

În anumite situaÍii, un canal de cabluri nesatisfŸcŸtor din punctul de vedere al compatibilitŸÍii electromagnetice poate fi acceptat, dacŸ emisiile electromagnetice ale mediului sunt reduse datoritŸ utilizŸrii unor cabluri ecranate, dacŸ este utilizatŸ fibrŸ opticŸ sau dacŸ sunt utilizate canale de cabluri separate pentru diferite tipuri de cabluri (de putere, de date, etc.). Este o idee bunŸ sŸ existe o rezervŸ Án interiorul unui canal de cabluri pentru un anumit numŸr de cabluri viitoare. ÎnŸlÍimea cablurilor trebuie sŸ fie mai micŸ decÊt ÁnŸlÍimea canalului de cabluri, aÛa cum este indicat mai jos. Capacele ÁmbunŸtŸÍesc performanÍele Án ceea ce priveÛte compatibilitatea electromagneticŸ a canalelor de cabluri. În cazul canalului de cabluri Án formŸ de “U” cÊmpul magnetic descreÛte cŸtre cele douŸ colÍuri. Aceasta explicŸ de ce sunt preferate canalele de cabluri mai adÊnci.

Fig. Q10: Instalarea diferitelor tipuri de cabluri.

Q8

Diferite tipuri de cabluri (de putere, de curenÍi slabi) nu trebuie instalate Án acelaÛi loc sau pe acelaÛi canal de cabluri. Canalele de cabluri nu trebuie niciodatŸ sŸ fie umplute mai mult de jumŸtate din capacitate.

3 Implementare

Este recomandabilŸ separarea din punct de vedere electromagnetic al grupurilor, unul de celalŸlt, fie utilizÊnd ecrane de protecÍie fie prin instalarea cablurilor pe canale de cabluri diferite. Calitatea ecranŸrii determinŸ distanÍa dintre grupuri. În cazul Án care nu existŸ ecranare, amplasarea trebuie sŸ se facŸ la o distanÍŸ corespunzŸtoare (vezi Fig. Q11).

Fig. Q11: RecomandŸri privind instalarea grupurilor de cabluri pe canale metalice de cabluri.

Componentele metalice ale clŸdirilor pot fi folosite ca suport pentru cabluri, Án scopuri de compatibilitate electromagneticŸ. Grinzile de oÍel (Án formŸ de L, H, U sau T) alcŸtuiesc deseori o structurŸ neÁntreruptŸ legatŸ la pŸmÊnt cu secÍiuni transversale mari Ûi suprafeÍe cu numeroase conectŸri intermediare la pŸmÊnt. Cablurile trebuie, dacŸ este posibil, sŸ fie instalate de-a lungul acestor grinzi. Pozarea cablurilor Án interiorul colÍurilor este mai potrivitŸ decÊt pozarea pe suprafeÍele exterioare (vezi Fig. Q12).

Fig. Q12: RecomandŸri privind instalarea cablurilor Án interiorul grinzilor de oÍel.

Ambele capete ale canalului de cabluri trebuie, Ántotdeauna, sŸ fie conectate la prize de pŸmÊnt locale. Pentru canale de cabluri foarte lungi, sunt recomandate conectŸri suplimentare la sistemul de legare la pŸmÊnt, Ántre dispozitivele conectate. Acolo unde este posibil, distanÍele dintre aceste conectŸri la sistemul de legare la pŸmÊnt trebuie sŸ fie neregulate (Án cazul sistemelor de cablare simetrice) pentru evitarea rezonanÍei la frecvenÍe identice. Toate conectŸrile la sistemul de legare la pŸmÊnt trebuie sŸ fie scurte. Sunt disponibile canale de cabluri metalice Ûi nemetalice. SoluÍiile metalice oferŸ caracteristici mai bune din punct de vedere al EMC. Un canal de cabluri (pat de cablu, tuburi, console, etc.) trebuie sŸ reprezinte o structurŸ metalicŸ continuŸ de la Ánceput pÊnŸ la sfÊrÛit. Un canal de cabluri din aluminiu are o rezistenÍŸ Án curent continuu mai micŸ decÊt un canal de cabluri din oÍel de aceeaÛi dimensiune, dar impedanÍa de transfer (Zt) a oÍelului scade la frecvenÍa mai joasŸ, Án mod special Án cazul Án care oÍelul are o permeabilitate relativŸ (µ) mare. Trebuie avut grijŸ atunci cÊnd se utilizeazŸ diferite tipuri de metale deoarece conectarea electricŸ directŸ nu este permisŸ Án anumite cazuri, Án scopul evitŸrii coroziunii. Acesta poate fi un dezavantaj din punct de vedere al EMC. CÊnd dispozitivele conectate prin cabluri neecranate nu sunt afectate de perturbaÍiile de joasŸ frecvenÍŸ, compatibilitatea electromagneticŸ a canalelor nemetalice de cabluri poate fi ÁmbunŸtŸÍitŸ prin adŸugarea unui conductor paralel de legare la pŸmÊnt Án interiorul canalului de cabluri. Ambele capete trebuie sŸ fie conectate la sistemul local de legare la pŸmÊnt. Conectarea trebuie realizatŸ la o parte metalicŸ de micŸ impedanÍŸ (de ex.: partea metalicŸ a tabloului electric). Conductorul paralel de legare la pŸmÊnt trebuie sŸ fie proiectat pentru a face faÍŸ curenÍilor de defect mari Ûi curenÍilor Án mod comun.

Q9

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

3 Implementare

Instalarea CÊnd un canal de cabluri este realizat dintr-un numŸr de bucŸÍi trebuie avutŸ Án vedere realizarea continuitŸÍii prin conectarea corectŸ a diferitelor pŸrÍi. Este preferabil ca bucŸÍile sŸ fie sudate de-a lungul tuturor marginilor. Nituirea, conectarea cu buloane sau cu Ûuruburi sunt acceptabile atŸta timp cÊt suprafeÍele de contact conduc curentul (fŸrŸ vopsire sau acoperiri izolante) Ûi sunt protejate Ámpotriva coroziunii. Cuplul de strÊngere trebuie sŸ fie corespunzŸtor, Án scopul realizŸrii unei bune presiuni pe suprafaÍa de contact electric dintre douŸ pŸrÍi. CÊnd este aleasŸ o anumitŸ formŸ pentru canalul de cabluri, aceasta trebuie utilizatŸ pe Ántreaga lungime. Toate interconectŸrile trebuie sŸ fie de micŸ impedanÍŸ. O singurŸ conectare cu fire Ántre douŸ pŸrÍi ale unui canal de cabluri determinŸ o impedanÍŸ localŸ mare care anuleazŸ performanÍele din punct de vedere al EMC. Pornind de la cŸÍiva MHz o conectare de 10 centimetri Ántre douŸ pŸrÍi ale unui canal de cabluri reduce factorul de atenuare de mai mult de 10 ori (vezi Fig. Q13).

Fig. Q13: AsamblŸri de canale metalice de cabluri.

De fiecare datŸ cÊnd se produce o modificare sau o extensie, este foarte important sŸ se asigure cŸ aceasta este realizatŸ Án conformitate cu regulile privind compatibilitatea electromagneticŸ (de ex.: a nu se Ánlocui niciodatŸ un canal metalic de cabluri cu unul din plastic!). Capacele pentru canalele de cabluri trebuie sŸ ÁndeplineascŸ aceleaÛi cerinÍe ca Ûi cele care se aplicŸ la canalul de cabluri. Un capac trebuie sŸ aibŸ un numŸr mare de puncte de contact de-a lungul Ántregii lungimi a canalului de cabluri. DacŸ aceasta nu este posibil, capacul trebuie conectat la canalul de cabluri cel puÍin la cele douŸ capete ale sale utilizÊnd elemente de conectare scurte (de ex. elemente de conectare Ámpletite sau tip plasŸ). CÊnd canalul de cabluri trebuie sŸ fie Ántrerupt pentru a trece printr-un perete (de ex. pereÍi antifoc) Ántre cele douŸ pŸrÍi trebuie utilizate elemente de conectare de impedanÍŸ micŸ (vezi Fig. Q14).

Q10

Fig. Q14: RecomandŸri pentru trecerea printr-un perete a canalului de cabluri.

3 Implementare

3.6 Instalarea cablurilor ecranate CÊnd se hotŸrŸÛte utilizarea cablurilor ecranate, este necesar sŸ se determine cum pot fi conectate la pŸmÊnt ecranele (tipul de legare la pŸmÊnt, conectori, intrarea cablului, etc.), altfel avantajele sunt considerabil reduse. Efectiv, ecranele trebuie legate pe 360°. Figura Q15 de mai jos aratŸ diferite moduri de legare la pŸmÊnt a cablurilor ecranate. În cazul echipamentelor de calcul Ûi a legŸturilor digitale ecranele trebuie conectate la fiecare capŸt al cablului. Conectarea ecranelor este foarte importantŸ din punct de vedere al EMC Ûi trebuie urmŸrite considerentele de mai jos. DacŸ cablul ecranat conecteazŸ echipamente amplasate pe aceeaÛi zonŸ a reÍelei de legare la pŸmÊnt, ecranul trebuie conectat la pŸrÍile active conductoare la ambele capete. DacŸ echipamentele conectate nu sunt amplasate pe aceeaÛi zonŸ a reÍelei de legare la pŸmÊnt, sunt mai multe posibilitŸÍi: n Conectarea unui singur capŸt la sistemul de legare la pŸmÊnt este periculoasŸ. La apariÍia unui defect de izolaÍie, tensiunea la nivelul ecranului poate fi fatalŸ pentru personalul de exploatare sau poate distruge echipamentul. Mai mult, la frecvenÍe Ánalte ecranul nu este eficient; n Conectarea ambelor capete ale ecranului la sistemul de legare la pŸmÊnt poate fi periculoasŸ la producerea unui defect de izolaÍie. În acest caz, un curent de valoare mare va circula prin ecran Ûi Ál va putea distruge. Pentru a limita acest risc, un conductor paralel de legare la pŸmÊnt poate fi amplasat alŸturi de cablul ecranat. Dimensiunea acestui conductor paralel de legare la pŸmÊnt depinde de curentul de scurtcircuit din acel punct al instalaÍiei. Este evident faptul cŸ, dacŸ instalaÍia are o reÍea de legare la pŸmÊnt de tip plasŸ aceastŸ problemŸ nu mai apare.

Fig. Q15: Instalarea cablurilor ecranate.

3.7 ReÍele de comunicaÍie ReÍelele de comunicaÍie acoperŸ distanÍe mari Ûi interconecteazŸ echipamente instalate Án ÁncŸperi care pot avea sisteme de distribuÍie avÊnd diferite sisteme de tratare a neutrului. În plus, dacŸ diferite zone nu sunt echipotenÍiale, Ántre diverse echipamente conectate Án reÍea pot apŸrea curenÍi tranzitorii de valori mari Ûi importante diferenÍe de potenÍial. AÛa cum s-a menÍionat anterior, acesta este cazul apariÍiei defectelor de izolaÍie sau descŸrcŸrilor electrice atmosferice. Capacitatea de Íinere dielectricŸ (Ántre conductoarele active Ûi pŸrÍile active accesibile) a cartelelor de comunicaÍie instalate Án computere sau automate programabile nu depŸÛeÛte, Án general, 500 V. În cel mai bun caz, capacitatea de Íinere poate atinge 1,5 kV. În instalaÍiile Án buclŸ cu sistemul TN-S Ûi cu reÍele de comunicaÍie relativ mici, acest nivel al capacitŸÍii de Íinere este acceptabil. TotuÛi, Án toate cazurile este recomandatŸ protecÍia Ámpotriva descŸrcŸrilor electrice (Án mod comun sau diferenÍial).

Q11

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

3 Implementare

Tipul de cablu de comunicaÍie utilizat este un parametru important. Acesta trebuie sŸ fie adecvat tipului de transmisie. Pentru a crea o legŸturŸ de transmisie solidŸ, trebuie urmŸriÍi urmŸtorii parametrii: n impedanÍa caracteristicŸ; n perechi torsadate sau de alt tip; n rezistenÍa Ûi capacitatea pe unitatea de lungime; n atenuarea semnalului pe unitatea de lungime; n tipul (tipurile) de ecranare utilizat(e). Mai mult, este important sŸ se utilizeze legŸturi de transmisie simetrice (diferenÍiale) deoarece acestea oferŸ performanÍe superioare din punct de vedere al EMC. TotuÛi, Án medii cu condiÍii severe privind compatibilitatea electromagneticŸ sau Án cazul reÍelelor de comunicaÍie extinse, Ántre instalaÍii Án care nu existŸ echipotenÍialitate sau unde acesta este foarte slabŸ, coroborat cu sistemele IT, TT sau TN-C, este recomandabil sŸ se utilizeze legŸturi cu fibrŸ opticŸ. Din motive de siguranÍŸ, fibra opticŸ nu trebuie sŸ aibŸ pŸrÍi metalice (risc de Ûoc electric Án cazul Án care fibra opticŸ conecteazŸ douŸ zone cu potenÍiale diferite).

3.8 Instalarea descŸrcŸtoarelor Conectarea descŸrcŸtoarelor este la fel de importantŸ ca Ûi ÁnsŸÛi alegerea lor. Figurile Q16 Ûi Q17a de mai jos indicŸ faptul cŸ, pentru a se asigura mŸsuri efective de protecÍie, cablurile de legŸturŸ ale descŸrcŸtorului Ûi Ántreruptorului sŸu nu trebuie sŸ depŸÛeascŸ 50 cm.

Fig. Q16: Dispozitivul protejat trebuie sŸ fie conectat la bornele descŸrcŸtorului.

Fig. Q17a: Exemple de ansambluri cu descŸrcŸtoare (SA) Ûi Ántreruptoare de deconectare pentru a reduce impedanÍele de mod comun Ûi suprafaÍa buclei amonte-aval.

Q12

3 Implementare

3.9 Cablarea tabloului electric Fiecare tablou electric trebuie sŸ fie echipat cu o barŸ sau o placŸ metalicŸ de ÁmpŸmÊntare. Toate cablurile ecranate Ûi circuitele de protecÍie externe trebuie sŸ fie conectate Án acest punct. Oricare dintre plŸcile metalice ale tabloului sau Ûinele DIN pot fi utilizate Án scop de ÁmpŸmÊntare. Tablourile din material plastic nu sunt recomandate. În acest caz Ûina DIN trebuie utilizatŸ ca barŸ de ÁmpŸmÊntare.

BandŸ ÁmpletitŸ de ÁmpŸmÊntare

CuÛcŸ electromagneticŸ ÌinŸ DIN + carcasŸ de ÁmpŸmÊntare Montaj cu contact electric Conductor de protecÍie

BarŸ de ÁmpŸmÊntare

PlacŸ de potenÍial de referinÍŸ

DA NU

BarŸ de ÁmpŸmÊntare Conductor de protecÍie

Contactul electric trebuie stabilit pentru toate circuitele. A se ÁndepŸrta vopseaua din punctul de contact.

Fig. Q17b: Dispozitivul protejat trebuie conectat la bornele descŸrcŸtorului.

3.10 Standarde Este absolut necesar sŸ se specifice standardele Ûi recomandŸrile care trebuie luate Án considerare pentru realizarea instalaÍiilor. Pot fi utilizate documentele enumerate mai jos: n EN 50174-1 Tehnologia informaÍiei - Instalarea cablurilor. Partea 1: SpecificaÍii Ûi asigurarea calitŸÍii. n EN 50174-2 Tehnologia informaÍiei - Instalarea cablurilor. Partea 2: Planul de instalare Ûi metode Án clŸdiri.

Q13

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

4 Mecanisme de interferenÍŸ Ûi mŸsuri de contracarare

4.1 GeneralitŸÍi Fenomenul de interferenÍŸ electromagneticŸ poate fi explicat ca Án Figura Q18 de mai jos.

Fig. Q18: Fenomenul de interferenÍŸ electromagneticŸ.

Diferitele surse de perturbaÍii sunt: n Emisiile de radio-frecvenÍŸ: o sistemele de comunicaÍie fŸrŸ fir (radio, televizor, telefoane cu unde radio, telecomenzi), o radarele; n Echipamentele electrice: o echipamentele industriale de mare putere (cuptoare cu inducÍie, maÛini de sudurŸ, sistemele de comandŸ statice), o echipamentele de birou (calculatoare Ûi circuite electronice, maÛini de copiat, monitoare mari), o lŸmpile cu descŸrcŸri (tuburi fluorescente, tuburi cu neon, flash, etc.), o componentele electromecanice (relee, contactoare, solenoizi, dispozitive de Ántrerupere a curentului); n Sistemele de putere: o sistemele de transmisie de putere Ûi de distribuÍie, o sistemele de transport de energie; n DescŸrcŸrile electrice (trŸsnete); n DescŸrcŸrile electrostatice; n Pulsurile nucleare electromagnetice. PotenÍialele “victime” sunt: n Receptoarele radio Ûi TV, radarele, sistemele de comunicaÍie fŸrŸ fir; n Sistemele analogice (senzori, sisteme de achiziÍie prin mŸsurŸri, amplificatoare, monitoare); n Sisteme digitale (calculatoare, reÍelele de comunicaÍie date, echipamente periferice). Diferitele tipuri de cuplaje sunt: n Cuplaj impedant de mod comun (galvanic); n Cuplaj capacitiv; n Cuplaj inductiv; n Cuplaj radiant (cablu cu cablu, cÊmp cu cablu, antenŸ cu antenŸ).

Q14

4 Mecanisme de interferenÍŸ Ûi mŸsuri de contracarare

4.2 Cuplajul impedant de mod comun DefiniÍie DouŸ sau mai multe dispozitive sunt interconectate prin cabluri de alimentare Ûi de comunicaÍie (vezi Fig. Q19). Atunci cÊnd curenÍi externi (de descŸrcare atmosfericŸ, curenÍi de defect, perturbaÍii) circulŸ prin aceste impedanÍe de mod comun, Ántre punctele A Ûi B care se presupun a fi echipotenÍiale, apare o tensiune nedoritŸ. AceastŸ tensiune parazitŸ poate perturba circuitele de tensiune foarte joasŸ sau circuitele electronice rapide. Toate cablurile, inclusiv conductoarele de protecÍie, au o impedanÍŸ, care devine importantŸ la frecvenÍe Ánalte.

PŸrÍile conductoare accesibile (PCA) ale dispozitivelor 1 Ûi 2 sunt conectate la o bornŸ de ÁmpŸmÊntare comunŸ prin conexiuni de impedanÍe Z1 Ûi Z2. Supratensiunea parazitŸ circulŸ cŸtre pŸmÊnt prin Z1. PotenÍialul dispozitivului 1 creÛte la valoarea Z1 I1. DiferenÍa de potenÍial faÍŸ de dispozitivul 2 (de potenÍial iniÍial = 0) determinŸ apariÍia curentului I2. I2 Z1 Z1 I1 = (Zsemnal + Z2)I2 ⇒ = I1 (Zsemnal + Z2) Curentul I2 prezent pe linia de semnal perturbŸ dispozitivul 2. Fig. Q19: DefiniÍia cuplajului impedant de mod comun (galvanic).

Exemple (vezi Fig. Q20) n Dispozitive conectate printr-un conductor comun de referinÍŸ (adicŸ PEN, PE) afectat de variaÍii importante de curent (di/dt) (curent de defect, descŸrcŸri atmosferice, scurtcircuit, variaÍii de sarcinŸ, circuite de chopare, curenÍi armonici, baterii de compensare a energiei reactive). n ExistŸ o singurŸ cale comunŸ de curent pentru un numŸr de surse.

Fig. Q20: Exemplu de influenÍŸ prin cuplaj impedant de mod comun (galvanic).

Q15

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

4 Mecanisme de interferenÍŸ Ûi mŸsuri de contracarare

MŸsuri de contracarare (vezi Fig. Q21) DacŸ nu pot fi eliminate, impedanÍele de mod comun trebuie, cel puÍin, sŸ fie cÊt mai mici posibil. Pentru a reduce efectele impedaÍelor de mod comun este necesar: n sŸ se reducŸ valoarea acestor impedanÍe; n sŸ se interconecteze referinÍele comune; n sŸ se utilizeze cabluri de lungimi mici sau plate, care la secÍiune egalŸ cu cablurile rotunde au o impedanÍŸ mai micŸ; n sŸ se instaleze legŸturi echipotenÍiale funcÍionale Ántre dispozitive; n sŸ se reducŸ nivelul curenÍilor perturbatori prin adŸugarea unor filtre de mod comun Ûi a unor bobine de inducÍie Án mod diferenÍial.

DacŸ impedanÍa conductorului paralel de legare la pŸmÊnt PEC (Zsup) este foarte micŸ Án comparatie cu Zsemnal, cea mai mare parte a curenÍilor perturbatori vor circula prin PEC, deci nu prin linia de semnal, ca Án cazul precedent. DiferenÍa de potenÍial Ántre dispozitivele 1 Ûi 2 devine foarte micŸ, iar perturbaÍia acceptabilŸ. Fig. Q21: MŸsuri de contracarare pentru cuplajul impedant de mod comun.

4.3 Cuplajul capacitiv DefiniÍie Nivelul perturbaÍiilor depinde de variaÍia de tensiune (dv/dt) Ûi de valoarea capacitŸÍii de cuplaj dintre sursa de perturbaÍii Ûi “victimŸ”. Cuplajul capacitiv creÛte cu: n frecvenÍa; n gradul de apropiere a sursei de perturbaÍii cu victima Ûi cu lungimea cablurilor paralele; n ÁnŸlÍimea cablurilor faÍŸ de planul de referinÍŸ al pŸmÊntului; n impedanÍa de intrare a circuitului “victimŸ“ (circuitele avÊnd o impedanÍŸ de intrare mare sunt mai vulnerabile); n izolaÍia cablului “victimei” (εr al izolaÍiei cablului), Án mod special Án cazul perechilor cuplate. Figura Q22 indicŸ rezultatele cuplajului capacitiv (cross-talk) dintre douŸ cabluri.

Exemple (vezi Fig. Q23) Fig. Q22: Rezultate tipice ale cuplajului capacitiv (cross-talk capacitiv).

Q16

n Cabluri apropiate supuse unei variaÍii rapide de tensiune (dv/dt); n Aprinderea lŸmpilor fluorescente; n Cuplarea/decuplarea alimentŸrii echipamentelor (de tip fotocopiatoare, etc.); n CapacitŸÍi de cuplaj Ántre ÁnfŸÛurŸrile primarŸ Ûi secundarŸ ale unui transformator; n Cross-talk Ántre cabluri.

4 Mecanisme de interferenÍŸ Ûi mŸsuri de contracarare

Fig. Q23: Exemplu de cuplaj capacitiv.

MŸsuri de contracarare (vezi Fig. Q24)

Fig. Q24 : Cablurile ecranate perforate reduc cuplajul capacitiv

n Limitarea lungimii cablurilor paralele ale sursei de perturbaÍii Ûi ale “victimei” la strictul necesar; n CreÛterea distanÍei dintre sursa de perturbaÍii Ûi “victimŸ”; n În cazul conexiunii Án douŸ fire, apropierea celor douŸ fire cÊt mai mult posibil; n PoziÍionarea unui conductor de protecÍie paralel legat la borna de ÁmpŸmÊntare la ambele capete, Ántre sursa perturbatoare Ûi “victimŸ”; n Utilizarea de preferinÍŸ a cablurilor cu douŸ sau patru conductoare Án loc de conductoare individuale; n Utilizarea sistemelor de transport simetrice pe sisteme de cablare simetrice corect instalate; n Ecranarea cablurilor sursei perturbatoare, a cablurilor “victimei” sau a amÊndurora (ecranul trebuie legat la pŸmÊnt); n Reducerea di/dt a sursei perturbatoare prin mŸrimea duratei (dt) de creÛtere a semnalului, dacŸ este posibil.

4.4 Cuplajul inductiv DefiniÍie Sursa perturbatoare Ûi “victima” sunt cuplate printr-un cÊmp magnetic. Nivelul de perturbare depinde de variaÍia de curent (di/dt) Ûi de inductanÍa mutualŸ de cuplaj. Cuplajul inductiv creÛte cu: n frecvenÍa; n gradul de apropiere a sursei de perturbaÍii cu victima Ûi cu lungimea cablurilor paralele; n ÁnŸlÍimea cablurilor faÍŸ de planul de referinÍŸ al pŸmÊntului; n impedanÍa sarcinii circuitului perturbator.

Exemple (vezi Fig. Q25) n Cabluri apropiate supuse unei variaÍii rapide de curent (di/dt); n Scurtcircuite; n CurenÍi de defect; n DescŸrcŸri atmosferice; n Sistemele de comandŸ statice; n MaÛini de sudurŸ; n Motoare asincrone.

Q17

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

4 Mecanisme de interferenÍŸ Ûi mŸsuri de contracarare

Fig. Q25: Exemplu de cuplaj inductiv.

MŸsuri de contracarare n Limitarea lungimii traseelor paralele ale cablurilor sursei perturbatoare Ûi ale “victimei” la minimum necesar; n CreÛterea distanÍei dintre sursa perturbatoare Ûi “victimŸ”; n În cazul conexiunii cu douŸ fire, apropierea celor douŸ fire cÊt mai mult posibil; n Utilizarea cablurilor multifilare sau a cablurilor unifilare care se ating, aÛezate, preferabil Án formŸ de treflŸ; n PoziÍionarea unui conductor de protecÍie paralel legat la borna de ÁmpŸmÊntare la ambele capete, Ántre sursa perturbatoare Ûi “victimŸ”; n Utilizarea sistemelor de transport simetrice pe sisteme de cablare simetrice corect instalate; n Ecranarea cablurilor sursei perturbatoare, a cablurilor “victimei” sau a amÊndurora (ecranul trebuie legat la pŸmÊnt); n Reducerea dv/dt a sursei perturbatoare prin mŸrimea duratei (dt) de creÛtere a semnalului, dacŸ este posibil (Ánserierea de rezistenÍe sau de rezistoare PTC pe cablul perturbator, inele de feritŸ pe cablul perturbator Ûi/sau pe cablul “victimei”).

4.5 Cuplajul radiant DefiniÍie Sursa perturbatoare Ûi “victima” sunt cuplate printr-un mediu (de exemplu: aerul). Nivelul de perturbaÍie depinde de puterea sursei radiante Ûi de eficacitatea antenelor de emise Ûi de recepÍie. Un cÊmp electromagnetic este alcŸtuit dintr-un cÊmp electric Ûi un cÊmp magnetic. Cele douŸ cÊmpuri sunt corelate. Este posibil sŸ se analizeze separat cele douŸ componente, electricŸ Ûi magneticŸ. CÊmpul electric (cÊmpul E) Ûi cÊmpul magnetic (cÊmpul H) sunt cuplate Án sistemele conectate prin conductoare Ûi bucle (vezi Fig. Q 26).

Fig. Q26: DefiniÍia cuplajului radiant.

Q18

4 Mecanisme de interferenÍŸ Ûi mŸsuri de contracarare

CÊnd un cablu este supus unui cÊmp electric variabil, prin el este generat un curent electric. Acest fenomen este numit cuplaj cÊmp - cablu. În mod similar, cŸnd o buclŸ este parcursŸ de un cÊmp magnetic variabil, acesta creazŸ o forÍŸ electromotoare care determinŸ o tensiune Ántre cele douŸ capete ale buclei. Acest fenomen este numit cuplaj cÊmp - bucla.

Exemple (vezi Fig. Q27) n Echipamente de radio - transmisie (staÍii radio, transmiÍŸtoare radio Ûi TV, servicii telefonice mobile); n Radare; n Sistemul de pornire al automobilelor; n MaÛini de sudurŸ cu arc; n Cuptoare de inducÍie; n Sisteme de comutaÍie de putere; n DescŸrcŸri electrostatice; n Iluminat.

Fig. Q27: Exemple de cuplaj radiant.

MŸsuri de contracarare Pentru a minimiza efectele cuplajului radiant se impun mŸsurile menÍionate mai jos. Pentru cuplajul cÊmp - cablu n Reducerea efectului de antenŸ a “victimei” prin reducerea ÁnŸlÍimii (h) a cablului Án raport cu planul de referinÍŸ al pŸmÊntului; n Plasarea cablului Án interiorul unei protecÍii metalice continue legatŸ la pŸmÊnt (tub, canal de cabluri, pat de cablu); n Utilizarea cablurilor ecranate care sunt corect instalate Ûi legate la pŸmÊnt; n Utilizarea de conductoare de protecÍie paralele; n Amplasarea de filtre sau de inele de feritŸ pe cablul “victimŸ”. Pentru cuplajul cÊmp - buclŸ n Reducerea suprafetei buclei “victimŸ” prin reducerea ÁnŸlÍimii (h) Ûi a lungimii cablului. Utilizarea de soluÍii similare celor din cazul cuplajului cÊmp - cablu. Utilizarea principiului cuÛtii lui Faraday Cuplajul radiant poate fi eliminat utilizÊnd principiul cuÛtii lui Faraday. O soluÍie posibilŸ este un cablul ecranat cu ambele capete ale ecranului conectate la carcasa metalicŸ a dispozitivului. Pentru creÛterea eficienÍei la frecvenÍe Ánalte, pŸrÍile conductoare accesibile trebuie sŸ fie legate la pŸmÊnt. Cuplajul radiant scade odatŸ cu distanÍa Ûi, de asemenea, atunci cÊnd se utilizeazŸ legŸturi de transmisie simetrice.

Q19

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

5 RecomandŸri pentru realizarea cablŸrii

5.1 Clase de semnal (vezi Fig. Q28)

1 - Power connections (supply + PE)

2 - Relay connections Device

4 - Analogue link (sensor)

3 - Digital link (bus)

Fig. Q28 : Semnalele interne pot fi grupate in patru clase

Fig. Q29: RecomandŸri de realizare a cablŸrii pentru cabluri purtÊnd semnale diferite.

Cele patru clase de semnal sunt: n Clasa 1 AlimentŸrile electrice, circuite de putere cu variaÍii di/dt mari, convertizoare Án modul de comutare, dispozitive de reglaj Ûi comandŸ de putere. AceastŸ clasŸ nu este foarte sensibilŸ dar perturbŸ alte clase (Án special Án mod comun). n Clasa 2 Contacte de releu. AceastŸ clasŸ nu este foarte sensibilŸ dar perturbŸ alte clase (comutaÍii, arcuri electrice la deschiderea contactelor). n Clasa 3 Circuite digitale (comutaÍii de ÁnaltŸ frecvenÍŸ) AceastŸ clasŸ este sensibilŸ la pulsaÍii Ûi, de asemenea, perturbŸ alte clase. n Clasa 4 Circuite de intrare/ieÛire analogice (mŸsurŸri de nivel redus, circuite de alimentare senzori activi). AceastŸ clasŸ este sensibilŸ. O idee bunŸ este sŸ se utilizeze conductoare de culori diferite pentru fiecare clasŸ pentru a facilita identificarea Ûi separarea acestora. Aceasta este utilŸ la proiectarea instalaÍiei Ûi la depistarea problemelor apŸrute Án timpul exploatŸrii.

5.2 RecomandŸri pentru realizarea cablŸrii

Fig. Q30: Utilizarea cablurilor Ûi a cablurilor panglicŸ.

Q20

Cablurile aferente diferitelor tipuri de semnale trebuie fizic separate (vezi Fig. Q29). Cablurile perturbatoare (clasa 1 Ûi 2) trebuie sŸ fie amplasate la distanÍŸ faÍŸ de cablurile sensibile (clasa 3 Ûi 4) (vezi Fig. Q30). În general, o distanÍŸ de 10 cm Ántre cablurile amplasate pe canale metalice de cabluri este suficientŸ (atÊt Án mod comun cÊt Ûi Án mod diferenÍial). DacŸ existŸ spaÍiu suficient, este preferabilŸ o distanÍŸ de 30 cm. În cazul Án care cablurile trebuie sŸ se intersecteze, aceasta trebuie sŸ se realizeze sub un unghi drept (90°) pentru evitarea cross-talk (chiar dacŸ se ating). Nu existŸ recomandŸri Án ceea ce priveÛte distanÍa, Án cazul Án care cablurile sunt separate cu ajutorul unor despŸrÍituri metalice echipotenÍiale la care sunt conectate pŸrÍile conductoare accesibile ale instalaÍiei. TotuÛi, ÁnŸlÍimea despŸrÍiturilor metalice trebuie sŸ fie mai mare decÊt diametrul cablurilor.

5 RecomandŸri pentru realizarea cablŸrii

Un cablu trebuie sŸ transporte semnale ale unei singure clase (vezi Fig. Q31) DacŸ este necesar sŸ se utilizeze un singur cablu pentru a transporta semnale ale unor clase diferite sunt necesare ecrane interne pentru a limita cross-talk (mod diferenÍial). În cazul claselor 1, 2 Ûi 3, ecranarea este preferabil sŸ fie realizatŸ cu bandŸ ÁmpletitŸ, Ûi trebuie sŸ fie legatŸ la pŸmÊnt la fiecare capŸt. Este recomandabilŸ supraecranarea cablurilor perturbatoare Ûi sensibile (vezi Fig. Q32) Supraecranarea actioneazŸ ca o protecÍie la ÁnaltŸ frecvenÍŸ (Án mod comun Ûi Án mod diferenÍial) dacŸ este legatŸ la pŸmÊnt la fiecare capŸt al cablului utilizÊnd un conector circumferenÍial, un guler sau un dispozitiv de fixare prin strÊngere. TotuÛi o simplŸ legare la pŸmÊnt nu este suficientŸ.

Fig. Q32: Ecranare Ûi supraecranare pentru cablurile perturbatoare Ûi/sau sensibile.

A se evita utilizarea unui singur conector pentru diferite grupe (vezi Fig. Q33) Cu excepÍia cazurilor unde este necesar pentru clasele 1 Ûi 2 ( mod diferenÍial). DacŸ este utilizat un singur conector atÊt pentru semnalele analogice cÊt Ûi pentru cele digitale, cele douŸ clase trebuie separate cel puÍin printr-un set de contacte conectate la 0 V, folosit ca o barierŸ. Conductoarele libere (rezerve) trebuie Ántotdeauna sŸ fie legate la pŸmÊnt la ambele capete (vezi Fig. Q34) Referitor la clasa 4 de semnale, aceste conexiuni nu sunt recomandate Án cazul liniilor de foarte joasŸ tensiune Ûi frecvenÍŸ (risc de apariÍie a unor semnale de zgomot, prin inducÍie magneticŸ la frecvenÍele de transmitere).

Fig. Q31: Semnale incompatibile = cabluri diferite.

Fig. Q33: Separare aplicatŸ Ûi conectorilor.

Fig. Q34: Conductoarele libere trebuie sŸ fie conectate echipotenÍial.

Q21

Q - Ghid pentru Compatibilitate ElectromagneticŸ (EMC)

5 RecomandŸri pentru realizarea cablŸrii

Cele douŸ conductoare trebuie sŸ fie instalate cÊt mai aproape posibil (vezi Fig. Q35) Aceasta este o particularitate importantŸ Án cazul senzorilor de tensiune scazutŸ. Chiar pentru semnalele de releu, conductoarele active trebuie sŸ fie ÁnsoÍite de cŸtre cel puÍin un conductor comun de legŸturŸ. În cazul semnalelor analogice Ûi digitale, perechile torsadate sunt o cerinÍŸ minimŸ. O pereche torsadatŸ (mod diferenÍial) garanteazŸ faptul cŸ, cele douŸ conductoare rŸmÊn apropiate de-a lungul Ántregii lor lungimi.

Fig. Q35: Cele douŸ conductoare ale unei perechi trebuie sŸ rŸmÊnŸ totdeauna alŸturate.

Cablurile din clasa 1 nu necesitŸ ecranare dacŸ au filtre de radiaÍie Dar ele trebuie sŸ fie alcŸtuite din perechi torsadate pentru a se asigura conformitatea cu cele menÍionate anterior. Cablurile trebuie sŸ fie poziÍionate Ántotdeauna alŸturi, pe Ántreaga lungime, pe partea opusŸ pŸrÍilor metalice legate la pŸmÊnt ale dispozitivelor (vezi Fig. Q36)

Fig. Q36: Conductoare sub tensiune, amplasate, pe Ántreaga lungime, pe partea opusŸ pŸrÍilor metalice legate la pŸmÊnt.

Fig. Q37: DistribuÍia de cabluri pe canalul de cabluri.

Q22

Utilizarea unor canale metalice de cabluri, corect legate la pŸmÊnt, ÁmbunŸtŸÍeÛte considerabil compatibilitatea electromagneticŸ internŸ (vezi Fig. Q37)