Posts Tagged ‘StoianConstantin’

Supratensiunile atmosferice nu respecta regulile!

23/07/2017

 

Ne plac lucrurile simple pe care sa la putem cataloga si controla. De asemenea ne place sa nu ne incarcam mintea cu date, informatii, reguli legate de accesul la reteaua de distributie, de proiectarea si realizarea corecta a instalatiei interioare, de compatibiliattea electromagnetica, etc (etc-ul este descurajant de consistent!)

Un alt lucru este cert am vrea ca ori de cate ori ni se deterioreaza receptoarele electrice sa fie altcineva „de vina” si sa isi asume despagubirea / inlocuirea si asta repede si fara comentarii!

Din pacate viata nu este asa de simpla! Supratensiunile atmosferice nu respecta intoadeauna regulile imaginate de oameni! Nu exista nimeni care sa ne poarte de grija sau sa repare in locul nostru stricaciunile ramase in urma unei/unor supratensiuni de origine atmosferica.

Toate sistemele de protectie la supratensiuni atmosferice se bazeaza pe ipoteze simplificatoare privind, frecventa loviturilor de traznet, intensitatea lor, existenta „zonelor protejate”, numarul de canale de descarcare etc.

Ori de cate ori supratensiunile respecta parametrii cu care au fost creditate si daca instalatiile / receptoarele sunt protejate corespunzator atunci putem vorbi de un deznodamant fericit. Pagubele vor fi minime!

Exista insa foarte multe cazuri in care loviturile de traznet nu respecta regulile si supratensiunile  asociate depasesc cu mult valorile de dimensionare ale echipamentelor de protectie. In aceste cazuri chiar si sistemele de protectie la supratensiuni atmosferice sofisticate si corect realizate sunt depasite si receptoarele protejate sunt distruse.

Pentru a intelege  fenomenul trebuie sa explicam cum apar supratensiunile de origine atmosferica. Traznetul reprezinte o descarcare puternica intre puncte/zone intre care se acumuleaza o diferenta foarte mare de potential care depaseste adeseori sute de kV.

Trazentul poate avea loc intre nori respectiv intre nori si sol. Putem avea lovituri de traznet in camp liber, in apropierea reteleor electrice care adesea strabat zeci de km intre localitati. Putem avea lovituri de traznet in interiorul unor localitati, direct in cladiri,  direct in diferite retele de utilitati: telefonie, energie electrica, apa, gaz, canalizare sau in apropierea acestora. Putem avea lovituri de traznet in paratraznete sau in apropierea acestora.

O constanta a traznetelor o constituie canalele de descarcare. In canalele de descarcare ia nastere un curent deosebit de mare prin care trece energia traznetului. Acest curent de descarcare este insotit de un camp elegtromagnetic in jurul canalului de descarcare si care se propaga pe distante foarte mari.

Oriunde campul electromagnetic asociat loviturilor de traznet intalneste elemente conductoare: receptoare electrice, instalatii interioare, retele electrice de diverse tensiuni si roluri in sitemul energetic, conducte de utilitati: apa, gaz, canalizare etc, induce supratensiuni de origine atmosferica.

Fulgere 1

Un caz paradoxal il constituie paratraznetele. Adesea se uita, sau nu se cunoaste, care este adevarata lor menire respectiv nu li se asociaza nici o masura de protectie impotriva supratensiunilor atmosferice.

Pratraznetul este menit sa protejeze cladirile, depozitele, sau alt fel de suprafete / construictii tehnologice considerate importante. Protectia consta in asigurarea unui ansamblu de conductoare prin care curentul asociat  loviturii de traznet preluata de paratraznet sa se scurga la pamant.

In cazul paratraznetului canalul de descarcare este asigurat de conductoarele care leaga paratraznetul de priza de pamant. Si acest curent de descarcare are asociat un camp electromagnetic puternic care induce tensiuni periculoase in toate elementele conductoare cu care se intersecteaza penetrand toate mediile inclusiv zidurile constructiilor si se propaga pe distante mari.

Fulgere 2

Paratraznetul asigura protectia cladirii impotriva loviturilor de traznet care altfel ar putea sa o distruga de exemplu prin incendiere. Paratraznetul nu asigura implicit si protectia la supratensiuni atmosferice!! Sa ne gandim la un depozit de furaje sau la un depozit de produse petroliere este clar ca nu ne dorim o lovitura directa de traznet caz in care apelam la protectia impotriva traznetelor!

Daca cladirea protejata prin partraznet adaposteste receptoare electrice atunci trebuie sa prevedem in asociere cu paratraznetul setul complet de masuri tehnice de protectie impotriva supratensiunilor de origine atmosferica!

Trebuie sa precizam ca existenta unui paratraznet reduce probabilitatea unei lovituri de traznet direct in obiectivul protejat fara insa sa poata garanta ca obiectivul protejat nu va fi lovit direct de un traznet!

In pozele incluse in articol an cautat sa va prezint cateva exemple de traznete care „nu respecta regulile” avand asociate mai multe canale de descarcare producandu-se atat intre nori cat si intre nori si pamant, lovind direct o retea de 110 kV desi acesta este protejata printr-un paratraznet orizontal (conductor de garda).

Internetul abunda de poze spectaculoase ale unor traznete care de cele mai multe ori „nu respecta regulile”

Regulile la care ma refer sunt: intensitate relativ mica a descarcarii, un singur canal de descarcare, propagare pe caile deja protejate la supratensiuni atmosferice, inducerea de tensiuni de traznet in limita tensiunilor de tinere la care au fost dimensionate protectiile sau receptoarele electrice.

In imaginea de mai sus aveti principalele tipuri de fovituri de traznet si  cai de propagare a supratensiunilor asociate.

Scopul acestui articol este de constientizare a riscurilor aparitiei supratensiunilor atmosferice si asupra  limitelor sistemelor de protectie la supratensiuni de origine atmosferica.

O realitate in Romania o constituie in fapt inexistenta cvasigeneralizata a protectiilor la supratensiuni de origine atmosferica in instalatiile interioare. Poate gresesc dar apreciez ca peste 95% din instalatiile interioare nu sunt protejate la supratensiuni atmosferice.

Foate multe supratensiuni care se propaga pe retele electrice se si „sting” pe retelele de distributie protejand instalatiile consumatorilor racordate la aceste retele. In cazul retelelor electrice aeriene tensiunea de tinere limitata la supratensiuni a izolatiei asigura cai de descarcare a energiei traznetului in lungul retelei. Pe timpul furtunilor cu descarcari electrice sunt de notorietate penele de curent de cele mai multe ori de scurta durata.

Cu tot disconfortul creat de intreruperea alimentarii cu energie electrica putem avea o mica bucurie daca ne gandin ca in fapt reteaua de distributie ne-a protejat impotriva supratensiunilor  atmosferice!

Majoritatea acestor intreruperi in alimentarea cu energie electrica se datoreaza supratensiunilor atmosferice care se induc in retelele electrice si care determina conturnarea izolatiei insotita de curenti de descarcare pe care protectiile ii „vad” ca si curenti de scurtcircuit. Dupa descarcarea undei de supratensiune rigiditatea dielectrica a izolatiei se restabileste si linia respectiva (de 20 kV sau 110 kV) poate fi repusa sub tensiune prin manevre sau printr-o automatizare (reanclasare automata rapida) reluandu-se alimentarea normala cu energie electrica a consumatorilor.

In statiile de transformare respectiv la intrarea in posturile de transformare aeriene si ocazional pe traseul liniilor electrice aeriene (LEA) 20 kV sunt montate descarcatoare cu coarne sau mai nou cu oxid de zinc care au menirea sa protejeze acipamentele scumpe din statiile si posturile de transformare asigurand puncte suplimentare, celor mentionate mai sus, de descarcare la pamant a supratensiunilor atmosferice.

In cazul retelelor electrice aeriene stradale de joasa tensiune acestea au o capacitate intrinseca ridicata de protectie la supratensiuni atmosferice prin tensiunea de tinere redusa la supratensiuni astfel incat de cele mai multe ori nu este necesara montarea unor protectii suplimentare. Conturnarea/strapungerea izolatiei retelei stradale asigura calea de scurgere spre pamant a undei de supratensiune limitand pagubele.

Tinand cont ca in cazul retelelor electrice aeriene stradale de distributie publica, noi sau modernizate, se trece pe scara tot mai larga la realizarea retelelor electrice cu conductoare torsadate se monteaza de regula la primii stalpi de iesire in posturile de transformare protectii la supratensiuni atmosferice constand in descarcatoare cu oxizi de zinc. Aceste descracatoare  au in principal scopul de evitare a cazurilor de strapungere a izolatiei conductoarelor torsadate intrucat sunt distrugeri ireversibile a caror reparare dureaza mai mult perturband alimentarea cu energie electrica a consumatorilor pe durate mai mari.

Retele de distributie in cablu au un grad de autoprotectie sportit la supratensiuni insa de fiecare data acesta „autoprotectie” este insotita de strapungeri locale ale izolatiei cablului care presupun reparatii prin indepartarea zonei avariate si inlocuirea portiunii defecte cu cablu nou care se mansoneaza cu capetele „sanatoase” ale cablului existent.

Schema protectii STA 1

Contrar perceptiei comune cele mai multe supratensiuni nu ajung in instalatia interioara dinspre reteaua electrica de distributie ci prin inductie urmare a loviturilor indirecte de traznet care se produc in vecinatatea localitatii, pe teritoriul localitatii, in paratraznete sau intre nori.

Din punctul meu de vedere ar trebui promovate mai intens necesitatea protectiei instalatiilor interioare la supratensiuni atmosferice dar si la supratensiuni de frecventa industriala. Pe langa actiuni de informare a opiniei publice sau chiar de educare prin sistemul primar de invatamant eforturile ar trebui dublate de reglementari dedicate instalatiilor interioare care reglementari in acest moment sunt destul de vagi si permisive.

Schema protectii STA 2

Subiectul compatibilitatii electromangnetice a instalatiilor interioare si a receptoarelor electrice din cladiri cu retelele de distributie publica este unul de complexitate ridicata. Va recomand sa cititi pe blog si alte articole care trateaza diferite aspecte ale competibilitatii electromangentice si in special ale protectiilor la supratensiuni.

Stoian Constantin

Protectia la supratensiuni atmosferice moft sau necesitate

– Supratensiunile atmosferice o prezentare agreabila pentru aprofundarea subiectului

Supratensiunile atmosferice in viziunea lui Klaxxi

Blocurile de masura si protectie nu se pot proteja nici pe ele la supratensiuni atmosferice

Influenta sarcinii dezechilibrate asupra valorii supratensiunilor de frecventa industriala.

Intreruperea nulului in LEA jt genereaza supratensiuni

Compatibilitatea instalatiilor electrice interioare cu retelele electrice de distributie publica in reglementarile ANRE

Impact of Floating Neutral in Power Distribution

Informatia salveaza vieti!

Delimitarea raspunderii!

 

 

Analiza cerintelor din specificatiile tehnice emise de distribuitorii de energie electrica privind aparatajul de protectie by Klaxxy

10/05/2015

 Klaxxy

Periodic am avut dispute, intai cu unii clienti, apoi si cu reprezentantii unor societati de distributie a energiei electrice, privind aparatajul din BMP-uri. Cum la final nimeni nu a mai inteles nimic, iar lucrurile au ramas in specific mioritic („las’ ca merge si asa”, fara ca cineva sa priceapa ca, de fapt, operatia chiar era reusita, doar pacientul ramasese putin cam buimac), m-am hotarat sa incerc o alta abordare, in speranta ca cineva, candva, va intelege cum sta treaba in realitate.

Toti cei patru distribuitori de energie din Romania (Electrica, ENEL, E.On si CEZ) au emis propriile fise / specificatii tehnice privind conditiile pe care trebuie sa le indeplineasca BMP-urile (Blocurile de Masura si Protectie – indiferent ca sunt monofazate, sau trifazate), ca elemente de interfata intre furnizor si client. Toate aceste documente incearca sa defineasca cat mai clar performantele cerute aparatajului de protectie din BMP. Incearca, dar nu prea reusesc decat sa mareasca confuzia, altfel generalizata in Romania in zona tehnica, confuzie marita si prin lipsa precizarilor, sau definitiilor clare.

Voi incerca in randurile urmatoare sa fac putina lumina in acest domeniu (recunosc, destul de arid), in speranta ca urmatoarele editii ale fiselor / specificatiilor tehnice vor fi ceva mai clare.

Constructia aparatajului de protectie de joasa tensiune (indiferent ca vorbim de MCB, MCCB, sau ACB) este normata de doua standarde care coexista, dar care, pe alocuri, se bat cap in cap (de altfel asta este o mare problema nu doar la noi, ci la nivel international – vezi un articol interesant pe aceasta tema

Primul este SR EN 60898-1:2004/A12:2009 (Aparate electrice mici. Intreruptoare automate pentru protecţia la supracurenţi pentru instalaţii casnice şi similare. Partea 1: Intreruptoare automate pentru funcţionare in curent alternativ).

Al doilea este SR EN 60947-2:2007/A2:2013 (Aparataj de joasa tensiune. Partea 2: Intreruptoare automate).

In toate cele patru specificatii tehnice de care am amintit, la rubrica “Standarde aplicabile” sunt mentionate, eronat, ambele acte normative, probabil din necunoastere, combinata cu dorinta celor care intocmesc astfel de documente de a nu scapa ceva esential. Parerea mea este ca prima specificatie tehnica din domeniu, emisa de Electrica in urma cu aproape 20 de ani (cu lipsurile ei, cauzate de o insuficienta cunoastere, la vremea aceea, a standardelor europene relevante), a fost luata ulterior ca model si, prin procedura binecunoscuta, de copy/paste (pentru asa ceva mai e nevoie si de creier, dar unii nu isi pun problema asta), eroarea s-a transmis pana azi.

Va prezint in continuare doar una dintre specificatiile tehnice, cu mentiunea ca toate specificatiile similare, de la cele patru societati de distributie din tara, arata identic:

Klaxxy fig1

Klaxxy fig1

Am luat doar cazul pentru aparataj specific la BMPM, dar situatia este identica si la BMPT.

Eroarea consta in lipsa definirii aparatajului. SR EN 60898 se refera la aparataj de protectie pentru instalatii casnice si similare. Asta inseamna ca este aparataj de interior, pentru tensiuni domestice (max 400V), conceput sa fie exploatat de personal neinstruit. In schimb standardul SR EN 60947-2 se refera la aparataj de protectie pentru mediul industrial. In principiu este vorba de aparataj care poate lucra in mediu exterior (cu variatii mai mari de temperatura si umiditate), la tensiuni mai mari (pana in 1kV), operabil de personal specializat. Deci prima eroare a specificatiilor tehnice este ca, punand ca referinte ambele acte normativ, nu precizeaza ce tip de aparate (unul, si numai unul!) trebuie folosite in BMP-uri.

Mai departe, in toate fisele / specificatiile tehnice se cere o putere de rupere a curentului de scurtcircuit de 10 kA (15 kA mai nou!). Bun, asa sa fie, dar dupa care standard?

Cele doua standarde, avand domenii de aplicare diferite, au si metodologii de incercari diferite. Din acest motiv, acelasi aparat, supus aceluiasi tip de incercare (curent de rupere), dar dupa metodologii diferite, conforme celor doua standarde, va duce la doua rezultate complet diferite.

Initial, producatorii de aparataj marcau aparatele cu un singur standard / valoare a curentului de rupere. S-a observat insa ca acest lucru nu este economic, intrucat constructia aparatelor este aceeasi, iar prin marcare cu un standard se elimina, practic, posibilitatea de a folosi aparatul in celalalt domeniu (casnic / industrial). Atunci au aparut alternative (marcare cu un standard pe capac si cu altul pe capacul lateral, sau pe spate), dar clientii cer ca, inainte de a pune sub tensiune aparatul, sa poata vedea, dintr-o privire, daca aparatul are, de exemplu, o putere de rupere de 6 kA, sau de 10 kA. Au fost cautate solutii, dar… nu au fost gasite. Solutia este ca utilizatorul sa aiba, cat de cat, habar de aceste probleme (mai ales daca vorbim de pesonalul “de specialitate” din societatile de distributie), doar ca acesta nu stie decat una: aparatajul sa fie conform fisei tehnice si sa aiba marcat in clar pe el curentul cerut, de 10 kA, sau, mai nou (doar la una din societatile de distributie) de 15 kA.

In filele de catalog, fabricantii de aparataj trec valori clare pentru fiecare standard in parte (evident, vorbim de acelasi aparat). Analizand cateva astfel de cataloage, vom vedea urmatoarele:

Fila de catalog pentru MCB de tip “pro M – S200”, fabricatie ABB:

Klaxxy fig2

Klaxxy fig2

Observam ca, pentru capacitatea de rupere la S 200, sunt date mai multe valori. Daca, de exemplu, valoarea pentru EN 60898 este de 6 kA, pentru EN 60947-2 sunt mai multe valori, functie de numarul de poli, acestea fiind cuprinse intre 10 kA si 20 kA. Similar pentru S 200 M, unde celor 10 kA masurati conform EN 60898, le corespund valori cuprinse intre 15 kA si 25 kA, masurati conform EN 60947-2.

La aparate MCB de tip NB1 de la Chint, prezentarea este si mai clara:

Klaxxy fig3

Klaxxy fig3

Problema, si aici, este ca pe aparat e marcata doar valoarea corespunzatoare unui singur standard.

Klaxxy fig4

Klaxxy fig4

Aceeasi situatie si la aparatele Eaton – Moeller:

Klaxxy fig5

Klaxxy fig5

Necazul apare cand clientii cer in mod imperativ ca inscriptia de pe aparate sa aiba valoarea impusa de specificatia tehnica. In ciuda multor ore de discutii, de foarte multe ori in trei (deci cu participarea personalului din societatile de distributie), nu reusesc sa ii conving ca, de fapt, aparatele sunt cele solicitate, doar ca trebuie cunoscuta coexistenta, de multe ori antagonica, a celor doua standarde.

Un aspect pe care eu nu l-am inteles este diferenta mare de valori. Dupa parerea mea, ar fi fost de asteptat ca standardul industrial sa fie mai dur, sa aiba metodologii de incercare mai restrictive. Cu toate astea, se poate usor observa ca valorile curentului de rupere „la tensiune maxima” (asa cum specifica ultimul tabel, cel de la Eaton), sunt substantial mai mari (avand in medie un factor de multiplicare cuprins intre 1,5 si 2) la incercarile conform standardului industrial – SR EN 60947-2.

O alta problema disputata este tensiunea nominala. Aparatele modulare MCB au, indiferent de standard si de producator, tensiunea nominala cuprinsa intre 230 V c.a. si 440 V c.a. Doar aparatele de tip MCCB (mai cunoscute drept aparate tip USOL) au tensiunea nominala mai mare, putand ajunge (functie de constructie) pana la 1000 V c.a. Dar specialistii, facand confuzie intre cele doua standarde si domeniile lor de aplicare cer, de regula, pentru BMP-uri (care sunt echipate cu MCB), o tensiune specifica MCCB-urilor, de 660V, valoare pe care nu am intalnit-o in nici un catalog de MCB.