Instalația este cea de producere a bitumului. [305136]

INTRODUCERE

În cadrul acestui proiect s-a avut în vedere Studiul și proiectarea alimentării cu energie electrică a [anonimizat] o rafinărie, așa că voi prezenta fluxul tehnologic pentru una din instalațiile prezente în cadrul acesteia.

Instalația este cea de producere a bitumului.

Întreprinderea are puterea instalată Pi = ll,2 MVA și se încardrează în categoria consumatorilor de clasa B cu puterea cuprinsă între 7,5- 50 MVA.

Puterea consumată de către întreprindere este Pc = 1,6 MVA făcând parte din ultima clasă a consumatorilor cu un consum mai mic de 2,5 MVA.

Alimentarea se face din Statia 110/20kV Ploiești Vega pe două linii cu plecare din

celulele 12 și 13 sosind în celulele 10 și 11.

Punctul de alimentare se găsește la 1,0 km de postul de transformare.

Racordul pentru alimentarea întreprinderii se realizează de la un nod de 20 kV, fiind

un racord subteran cu conductoare de aluminiu de 150mm2.

Energia este capacitatea unui sistem fizic de a [anonimizat]-o transformare, dintr-o stare de referință în altă stare. [anonimizat][8].

Energia primară poate fi:

• energie chimică

• energie nucleară

• energie hidraulică

• energia eoliană

• energie solară

Transformarea energiei primare în energie secundară este ireversibilă și se realizează conform schemei [8]:

Fig.1 [anonimizat], fapt dovedit și de creșterea continuă a ponderii energiei primare transformată în energie electrică (peste 40%)[ 1 ].

[anonimizat], [anonimizat], nu se observă încă vreun fenomen de saturație sau de stagnare a consumului de energie electrică[2].

[anonimizat] o [anonimizat] 50% din producția totală de energie electrică[l].

Avantajele deosebite pe care le prezintă energia electrică în raport cu alte forme de energie[6]:

• [anonimizat],

• poate fi transmisă rapid și economic pe distanțe mari,

• se poate distribui la un număr mare de consumatori de diferite puteri,

• [anonimizat],

• odată produsă nu este poluantă,

• se pretează bine la automatizări,

• poate fi masurata cu precizie.

Producerea, transportul și distribuția energiei electrice s-[anonimizat] o mare perfecționare. Dezvoltarea rapidă a corespuns unor necesități tehnice și economice ale industriei[2].

[anonimizat][2]:

• 1874 Piroțki a transportat 6 CP, în c.c la lKm

• 1876 [anonimizat]

• 1891 [anonimizat], care în 1889 a [anonimizat] 175 Km

• 1906 Thury realizează un transport de 125 kV c.c de la Moutiers la Lyon

• 1908 prima linie de 110kV

• 1923 prima linie de 220 kV în SUA

• 1952 Suedia prima linie de 380 kV

• 1955 prima linie de 400kV în Rusia

Deoarece energia electrică solicitată de consumatori nu poate fi stocată, ea trebuie utilizată chiar în momentul producerii sale. Această condiție este îndeplinită întrucât producerea, transportul, distribuția și utilizarea energiei electrice sunt legate una de alta și decurg în cadrul unui ansamblu de instalații[6].

Prin instalație electrică se înțelege ansamblul de echipamente electrice interconectate, situat într-un anumit spațiu, care are o funcționalitate bine determinată.

Echipamentele instalațiilor electrice sunt constituite din totalitatea mașinilor, aparatelor dispozitivelor și receptoarelor electrice interconectate între ele.

Receptoarele electrice sunt acele elemente ale echipamentelor electrice care transformă energia electrică în altă formă de energie (mecanică, termică, luminoasă, etc.). Ansamblul instalațiilor electrice de producere, transport, distribuție și consum de energie electrică, care au în comun un sistem continuu de producere și consum, formează un sistem electroenergetic, reprezentat în figura.2[1].

Fig.2 Schema simplificată a unui sistem electroenergetic

Legătura dintre sursele de energie electrică (generatoare) și consumatori este asigurată de instalațiile de transport și distribuție a energiei electrice, adică de rețeaua electrică (RE). Rețeaua electrică este alcătuită din următoarele elemente principale: linii electrice aeriene (LEA) și în cabluri (LEC), stații și posturi de transformare, la care se adaugă: baterii de compensare a puterii reactive, bobine de reactanță, rezistoare de limitare, elemente secundare etc[l].

Clasificarea rețelelor electrice[7]:

1. După tensiunea nominală:

• de joasă tensiune (JT)

• de medie tensiune (MT)

• de înaltă tensiune (IT)

• de foarte înaltă tensiune (FIT)

2. După destinație:

• de transport

• de distribuție

• de utilizare (casnice; industriale)

3. După extinderea geografică:

• rețele naționale

• rețele zonale

• rețele locale

4. După configurație:

• radiale

• buclate

• complex buclate

5. După situația tratarii neutrului:

• prin legarea direct la pământ

• prin bobină de stingere

• prin rezistență de limitare

6. După curentul de lucru:

• curent continuu

• curent alternativ

CAPITOLUL 1

Descrierea fluxului tehnologic și alegerea racordului întreprinderilor la rețeaua publică

1.1 Noțiuni generale

Stabilirea puterii și energiei electrice necesare întreprinderilor industriale oferă posibilitatea obținerii primelor informații necesare pentru a putea trece la examinarea problemei alimentării acestora cu energie electrică necesară.

Alimentarea se referă în primul rând la puterea și energia activă care în general sunt date din sistemul energetic, cu excepția cazurilor când în întreprinderi se realizează centrale electrice de termoficare proprii și privește numai în parte puterea și energia reactivă și anume în măsura în care corespunde funcționării economice a sistemului[4].

În procesul alimentării cu energie electrică, între sistem în calitate de furnizor și întreprindere în calitate de consumator se creează relații reciproce constând în cerințe și obligații din partea fiecăruia. Astfel întreprinderile solicită să li se asigure puterile maxime necesare, energia necesară, calitatea energiei prin tensiuni și frecvența normale și siguranța în sensul asigurării continuității în alimentare corespunzătoare diferitelor categorii de receptoare[3].

Sistemul energetic, ca furnizor solicită întreprinderilor realizarea unei curbe de sarcină cât mai aplatizată, ceea ce conduce la o valoare cât mai redusă a puterii maxime la aceeași energie consumată. De asemenea, solicită realizarea unui consum specific de energie cât mai mic, respectiv o cantitate de energie cât mai mică; realizarea unui factor de putere corespunzător reglementărilor în vigoare, precum și prevederea unor instalații de automatizare și protecție prin relee care să asigure, în cazul unor deranjamente în instalațiile de distribuție din întreprindere, detectarea, deconectarea și limitarea efectelor la nivelul întreprinderii, fără să afecteze Sistemul Energetic[4],

Pentru rezolvarea problemelor complexe legate de proiectarea și realizarea instalațiilor de racordare la SEN sunt necesare informații privind atât întreprinderea cât și SE. în legătură cu întreprinderea acestea se referă în principal la:

• specificul consumatorilor funcție de locul și rolul lor în procesul de producție;

• tipurile de motoare folosite pentru acționare, puterile și tensiunile nominale;

• existența consumatorilor care produc șocuri de putere activă și reactivă, care produc desimetrii și armonici superioare;

• repartizarea consumatorilor pe diferite categorii din punct de vedere al siguranței necesare în alimentare și a pagubelor care apar la întreruperea alimentării.

În privința sistemului, informațiile se referă la:

• tipul și caracteristicile instalațiilor existente în zonă în care se amplasează întreprinderea;

• gradul de încărcare al acestora și posibilitatea preluării unor noi sarcini;

• siguranța în alimentare pe careo prezintă instalațiile respective;

• rigiditatea electrică a nodurilor apropiate din sistem exprimată prin puterile de

scurtcircuit maxim și minim.

Din punct de vedere al continuității în alimentarea cu energie electrică, respectiv, după durata admisibilă a întreruperii alimentării în cazul dispariției neașteptate a tensiunii la apariția unei avarii, receptoarele sunt clasificate de „Normativul privind alimentarea cu energie electrică a consumatorilor industriali și similari” din 1982, în funcție de natura efectelor produse în întreruperea/în alimentarea cu energie electrică în următoarele categorii[7]:

• Categoria 0 (specială), „consumatori vitali” la care întreruperea alimentării cu energie electrică poate duce la incendii, explozii sau distrugeri de utilaje și pierderea de vieți omenești.

• Categoria I, la care întreruperea alimentării conduce la dereglarea proceselor tehnologice în flux continuu necesitând perioade lungi pentru reluarea activității la parametrii cantitativi și calitativi existenți în momentul întreruperii sau la rebuturi importante de materii prime, materiale auxiliare.

• Categoria a II-a, la care întreruperea alimentării conduce la nerealizări de producție, practic numai pe durata întreruperii iar producția nerealizată poate fi recuperată.

• Categoria a III-a, cuprine receptoarele care nu se încadrează în categoriile precedente:

din ateliere, depozite, secții auxiliare.

La stabilirea categoriei din care fac parte receptoarele dintr-o întreprindere se ține seama de cerințele de continuitate a receptoarelor, de cerințele speciale privind valorile tensiunii și ale frecvenței din sistemul de alimentare si indicatorii valorici ai daunelor provocate de întreruperile în alimentarea cu energie electrică.

Consumatorii se mai clasifică și după valoarea puterii maxime absorbite din rețea[7]:

• Clasa A: întreprinderi cu consum mai mare de 50 MVA;

• Clasa B: întreprinderi cu consum cuprins între 7,5-50 MVA;

• Clasa C: întreprinderi cu consum maxim între 2,5-7,5 MVA;

• Clasa D: întreprinderi cu consum sub 2,5 MVA;

1.2 Caracteristicile principale ale racordului întreprinderii la sistemul energetic

Pentru realizarea racordului se folosesc instalații existente ale sistemului, cele mai apropiate de amplasamentul întreprinderii industriale, ale căror caracteristici corespund cerințelor întreprinderii. Aceste instalații pot fi noduri ale sistemului, constând din stații, posturi de transformare sau centrale electrice sau linii electrice aeriene și în cablu[4].

Pentru a aduce puterea necesară de la aceste instalații până la întreprindere se realizează instalații noi care leagă instalațiile existente ale sistemului cu cele de distribuție a energiei electrice din incinta întreprinderii.

Modul de racordare a consumatorului la rețeaua furnizorului depinde de puterea și nivelul de tensiune al consumatorului.

Consumatorii industriali, de joasă tensiune, se racordează la rețeaua furnizorului printr-o instalație numită branșament (fig. 1.1). Branșamentul este constituit din instalația de legătură dintre rețeaua de alimentare de joasă tensiune și contorul consumatorului (contorul nu face parte din branșament [l].

Fig. 1.2.1 Schema simplificată a unui branșament de JT

Un branșament se compune din linia 1 de legătură dintre rețeaua de alimentare și cofret (poate să fie aeriană sau în cablu), cofretul 2 de branșament, care conține elemente de protecție și distribuție, și coloana electrică 3 , până la punctul de delimitare cu consumatorul.

Cofretul este un tablou de distribuție închis, montat într-un loc amenajat în zid sau construit special, numită firidă.

Racordarea consumatorilor de joasă tensiune JT la liniile subterane se poate face prin LEC, cu manșoane de derivație (fig. 1.2a) sau prin sistem intrare ieșire (fig.l.2b)[l].

Fig. 1.2.2 Realizarea branșamentelor la LEC subterane

Consumatorii industriali, au în general puteri mari. În funcție de puterea lor, aceștia pot să fie racordați la sistemul electroenergetic prin instalații de racordare de medie sau înaltă tensiune. Racordul consumatorilor industriali se compune din una sau două linii electrice și una sau două stații de transformare sau posturi de transformare care fac legătura dintre sistemul electroenergetic și instalațiile de distribuție ale consumatorului[4].

Un racord constă din una sau mai multe linii în cablu subteran(LES) sau aerian(LEA), la capătul cărora se realizează unul sau mai multe posturi de transformatoare, respectiv una sau mai multe stații de transformare.

Este necesară cunoașterea puterii active maximă solicitată de întreprindere, distanța de la amplasamentul întreprinderii până la cele mai apropiate instalații ale sistemului care ar putea fi luat în considerare pentru racordare și siguranța pe care o necesită în alimentarea consumatorilor din întreprindere.

In cadrul acestui proiect, întreprinderea are puterea instalată Pi = ll,2 MVA și se încardrează în categoria consumatorilor de clasa B cu puterea cuprinsă între 7,5- 50 MVA.

Puterea consumată de către întreprindere este Pc = 1,6 MVA făcând parte din ultima

clasă a consumatorilor cu un consum mai mic de 2,5 MVA.

Alimentarea se face din Statia 110/20kV Ploiești Vega pe două linii cu plecare din

celulele 12 și 13 sosind în celulele 10 și 11.

Punctul de alimentare se găsește la 1,0 km de postul de transformare.

Racordul pentru alimentarea întreprinderii se realizează de la un nod de 20 kV, fiind

un racord subteran cu conductoare de aluminiu de 150mm2 [16].

Fig. 1.2.3 Racord de la stația de transformare[3]

1.3 Descrierea instalației

Rafinăria este alimentată cu energie electrică prin două linii electrice în cablu la tensiunea de 20kV:

• LEC Vega 1;

• LEC Vega 2;

care sunt conectate la SRA 110kV Ploiești Nord.

Aceste două linii pot asigura fiecare în parte, consumul necesar de energie electrică al punctului de lucru.

LEC Vega 1 este un fider alcătuit din două cabluri tip AOSB 3×150 mm cu o lungime aproximativă de 1000 m; I=400 A.

LEC Vega 2 este un fider alcătuit din șase cabluri tip A2XSY-F 1×150 /25 mm2 cu o

lungime aproximativă de 1000 m; I=400 A[16].

1.3.1 Punctul de alimentare (PA 20 kV)

La sosirea în PA 20kV, cele două linii alimentează câte o celulă de intrare tip Electro Alfa, echipate cu: întreruptor debroșabil (24 kV; 1250 A; 16 kA); trei transformatoare de curent (24 kV; 500/5/5); indicator capacitiv de prezență tensiune; trei descărcători cu rezistanță variabilă; bloc de protecție digitală SEP AM 1000-S20.

Distribuția pe 20 kV se face printr-un sistem de bare simplu secționat prevăzut cu o

celulă de cuplă longitudinală tip Electro Alfa, echipată cu: întreruptor debroșabil (24 kV;

1250A; 16 kA); trei transformatoare de curent (24 kV; 500/5/5); indicator capacitiv de

prezență tensiune; șase descărcători cu rezistanță variabilă; bloc de protecție digitală SEP AM

1000-S20.

Pentru siguranța alimentării cu energie electrică a societății în celula de cuplă s-a prevăzut o instalație A.A.R. care asigură trecerea sarcinii de pe o secție pe cealaltă, în caz de defect a uneia din linii.

Celulele sunt închise, compartimentate, rezistente la acțiunea arcului electric liber și sunt realizate astfel încât după debroșare, se realizează atât separarea vizbilă cât și închiderea completă a zonei aflate sub tensiune cu ajutorul jaluzelelor metalice[16].

Prin punctul de alimentare, se realizează o distribuție la postul de transformare:

20/6,3; 20/0,5; 20/0,4 kV, care însumează o putere instalată Pi = 11,2 MW.

Tabelul 1.3.1.1: Echipamente tehnice din punctul de alimentare care realizează distribuția

tensiunii de 20 kV, la stațiile electrice.[16].

Distribuția tensiunii de 20 kV se face din 13 celule la următoarele posturi de

transformare cu nivelele de tensiune[16]:

1. PT 1: 20/6,3 kV; Stația Electrica- alimentare PSI + Compresoare;

2. PT 2: 20/0,4 kV; Stația Electrica- alimentare Cazane abur + Compresoare;

3. PT 3 : 20/0,4 kV; Stația Electrica- alimentare instalație Hexan + Demi + PSI;

4. PT 4: 20/0,4 kV; Stația Electrica- alimentare ECO + Turn 0,4 kV;

5. PT 5: 20/0,5 kV; Stația Electrica- alimentare Instalație Tehnologică + AFP +

Turn 0,5 kV;

6. PT 6: 20/0,4 kV; Stația Electrica- alimentare Instalație Tehnologică; Iluminat drumuri uzinale și perimetrul rafinăriei; altele.

Gospodăria de cabluri, din spațiul de la cota ± 0,00 din PA 20 kV este considerată gospodărie importantă și conform normativelor în vigoare s-au prezentat următoarele mijloace și instalații de prevenire și stingere a incendiilor:

Mijloace de primă intervenție pentru stingerea începuturilor de incendii,stingătoare de praf și CO2;

b. Hidrant de incendiu cu țevi de refulare echipate cu ajutaje de pulverizare;

c. Fixe de stingere cu apă pulverizată;

d. Instalații de semnalizare manuală a începutului de incendiu.

Clădirea PA 20 kV este protejată împotriva descărcărilor atmosferice, printr-o

instalație de paratrăsnet.

Toate părțile metalice ale echipamentului electric, care pot capta tensiunii în mod accidental sunt legate la centurile prizei de pământ[16].

1.4 Descrierea fluxului tehnologic

În cadrul proiectului s-a avut în vedere studiul și proiectarea alimentării cu energie electrică a unui consumator industrial, consumatorul prezentat fiind o rafinărie, așa că voi prezenta fluxul tehnologic pentru una din instalațiile prezente în cadrul acesteia.

Instalația este cea de producere a bitumului[16].

Bitumul este un compus coloidal complex, format din hidrocarburi cu masa molară mare, conținând procente mici de O,S, N și metale : Ni, Fe, V, etc.

Bitumul este un material termoplastic, iar proprietățile sale pot fi modificate prin prelucrare și adaos de materiale de umplutură dar și de aditivi[17].

Prezentarea instalației

În cadrul acestei instalații obținerea bitumurilor se face prin tehnologia de suflare cu aer (bitumuri oxidate) a materiei prime, și modificare cu polimeri.

Instalația de bitum cuprinde:

• instalația propriu-zisă de obținere a bitumului, formată din două circuite:

1. circuitul blazelor de oxidare

2. circuitul vaselor de oxidare

• instalația de obținere a citomului (bitum fluid ce se utilizează ca antifon în industria automobilelor, și în construcții).

• instalația de obținere a bitumului modificat cu polimeri

Procesul tehnologic de obținere a bitumului cuprinde următoarele etape:

1. pregătirea materiei prime

2. obținerea propriu-zisă a bitumului

3. modificarea cu polimeri

4. ambalarea, depozitarea și expedierea

Etapele care sunt parcurse la obținerea unei șaije de bitum sunt următoarele:

1. încărcarea vaselor și/sau blazelor de oxidare cu materia primă corespunzătoare

2. încălzirea materiei prime prin recircularea prin cuptor până se atinge

temperatura necesară procesului

3. oxidarea materiei prime (asfaltul masă – reziduul de la DV)

4. ambalarea, depozitarea și expediarea bitumului

5. răcirea și desfacerea bitumului

6. modificarea bitumului cu polimeri

Procesul tehnologic

Constă ,de regulă, în suflarea cu aer a materiei prime la temperaturi cuprinse între

220-240 °C în vasele de oxidare și blazele de oxidare.

Aerul de suflare are rol de reactant dar și de agent de amestecare.

Materia primă este rezidiul de la DV (distilarea în vacuum). Din instalația de DV, acest rezidiu denumit și asfalt masă este răcit până la temperatura de 240- 280 °C , este pompat, fie direct în vasele de oxidare, fie în rezervoarele de stocare.

Cu ajutorul unei pompe duplex, sau cu pompe volumetrice, asfaltul masă este tras din rezervoare și este intodus în vasele de oxidare. Vasele de oxidare se încarcă cu materie primă până la cota de 7500 mm.

După încărcare se închide ștuțul de măsură și se deschide robinetul de la burlanul de vapori. Când se atinge temperatura de 140 °C la partea superioară a vaselor de oxidare se introduce o pernă de abur, iar la baza vaselor printr-o rețea de distribuție se introduce aer la un debit de 300-400 Nm3/h.

Debitul de aer se mărește treptat astfel încât la temperatura de 245 °C acesta să fie în

jur de 800 Nm3/h.

Concomitent cu mărirea debitului de aer utilizat în procesul de oxidare se mărește și debitul de aer. Aburul care se formează în spațiul liber al vasului de oxidare are rolul de a tempera reacția de oxidare care tinde să devină foarte violentă odată cu creșterea temperaturii,precum și pentru a evita acumularea unui amestec explozibil în vasele de oxidare.

În cazul în care vasele de oxidare se încarcă direct cu asfaltul masă la temperatura de

240 °C, încărcarea se face iară blindă la burlan, sub pernă de abur și cu ștuțul de măsură închis.

Conținutul vaselor de oxidare se încălzește până la 245-250 °C prin recircularea asfaltului masă prin cuptorul tubular cu tavan înclinat, viteza de încălzire fiind de minim

10 °C/h.

Pe flux cantitatea de bitum se controlează prin preluarea de probe din fiecare vas, determinâdu-se în laboratoare punctul de înmuiere.

Pe flux cantitatea de bitum se controlează prin preluarea de probe din fiecare vas.Când rezultatul ultimei determinări indică valoarea punctului de înmuiere cu 2-5 °C mai mic decât valoarea din standard, se oprește procesul de oxidare prin întreruperea aerului.

Bitumul astfel obținut este pompat cu ajutorul pompelor volumice din vasele de oxidare prin schimbătoarele de căldură în rezervoarele de materie primă pentru bitumul modificat cu polimeri.

Dacă temperatura bitumului este mai mare de 200 °C atunci acesta este trecut prin sistemul de răcire.

În rezervoarele pentru materie primă, bitumul este amestecat cu asfaltul masă.

Fabricarea bitumului rutier presupune [17]:

• circulația uleiului termic pe toate tranșeele de încălzire

• preîncălzirea sistemului de închidere a presiunii a reactorului, etapă ce necesită cca. 40

minute.

• se pornește o pompă pe circuitul scurt de alimentare

• se controlează viteza pompelor

• se mărește în trepte viteza acestora

• se începe dozarea polimerului

• se pornește încălzirea cu ulei termic în separatoare

• se pornește agitatorul

• se controlează calitatea bitumului modificat prin preluarea de probe din fiecare

rezervor

• se menține în tot timpul sub agitare și la o temperatură de 180-200°C până la terminarea livrării.

Fig. 1.4.1 Schema bloc a procesului tehnologic de obținere a bitumului

Capitolul 2

Dimensionarea rețelei de joasă tensiune

2.1 Noțiuni generale

Instalațiile electrice de joasă tensiune realizează distribuția energiei electrice la receptoare îndeplinind astfel scopul final al întregului proces de producere, transport și distribuție a energiei electrice de alimentare [3].

Receptoarele electrice alimentate în joasă tensiune sunt de o mare diversitate ocupând în general o pondere însemnată în valoarea puterii instalate la consumator.

Caracteristicile tehnice nominale ale receptoarelor sunt:

puterea activă Pn sau aparentă Sn

• tensiunea Un

• conexiunea fazelor

• curentul In

• randamentul ηn

• factorul de putere

• relația dintre curentul de pornire și curentul nominal sub forma:

Cerințele impuse de funcționare corespunzătoare a receptoarelor, din punct de vedere tehnic și economic, trebuie satisfăcute între anumite limite admisibile, de către instalație în joasă tensiune.

Un număr mare de receptoare electrice se află, în mod obișnuit, montate în cadrul utilajelor tehnologice, acestea cuprinzând unul sau mai multe receptoare. Prin fabricație aceste utilaje au o instalație electrică proprie, care cuprinde o parte de forță – circuitele primare, cu rol de distribuție și de comandă, automatizare, măsură și control circuite secundare[3].

Rețelele electrice de joasă tensiune sunt constituite din totalitatea coloanelor și circuitelor de receptor.

În cadrul rețelelor electrice de joasă tensiune se pot face următoarelor grupări:

• rețele de alimentare, care leagă barele de joasă tensiune ale posturilor de transformare la punctele de distribuție (tablouri);

• rețele de distribuție care fac legătura între punctele de distribuție și receptoare

Racordarea receptoarelor și utilajelor la tabloul de distribuție se poate face:

• radial

• cu linie principală

• buclat

• combinat

În proiect vom adopta o schemă de distribuție de tip radial:

Fig. 2.1.1 Schemă de distribuție de tip radial

În acest caz tablourile secundare de distribuție sunt alimentate direct de la tabloul general TG.

Avantajele utilizării rețelei radiale sunt:

• siguranță în alimentare

• elasticitate – deoarece pentru noi grupe de consumatori rețelele devin independente

• oferă posibiliatatea de automatizare și comandă centralizată

Dezavantajul principal al utilizării rețelei radiale constă în faptul că investițiile necesare sunt mai mari deoarece atât cablurile de alimentare cât și cele de rezervă folosesc un singur grup de consumatori[3].

2.2 Alegerea soluției constructive pentru tabloul general de distribuție

Tabloul general de distribuție face parte din categoria instalațiilor trifazate de distribuție a energiei electrice de joasă tensiune ce realizează alimentarea cu energie electrică prin două căi de alimentare având cea mai mare parte din consumatori de categoria 1 (principali) și este compus din[16]:

Dulapurile de plecări spre consumatori sunt cu măști metalice, acționarea întreruptoarelor realizându-se de pe fața tabloului, cu ajutorul manetei rotative a întreruptorului.

Alimentarea TGD, se face prin două căi de alimentare de la postul Trafo. Legătura între cele două tronsoane ale rețelei de distribuție este realizată prin intermediul unei cuple de

2500 A. Este prevăzută instalație AAR cu automat programabil, între întreruptorii de pe circuitele de alimentare din PT și întreruptorul de pe circuiltul de cuplă.

TGD, realizat conform documentației de execuție, realizează următoarele funcții[16]:

• conectarea barelor generale la sursa de energie;

• conectarea consumatorilor la barele generale;

• protecția surselor la scurtcircuit și suprasarcină;

• protecția liniilor și a aparatelor la scurtcircuit și suprasarcină;

• măsurarea parametrilor electrici ai rețelelor;

• comanda locală a aparatelor de conectare.

Dimensionarea circuitelor electrice se realizează ținând seama de natura receptoarelor, de regimul normal de funcționare al acestora și de încărcarea rețelelor electrice de distribuție[15].

2.3 Dimensionarea rețelei de distribuție în incinta consumatorului

În conformitate cu „Normativul pentru proiectarea și execuția rețelelor de cabluri electrice” PE 107-88 RENEL, în proiectarea curentă a instalațiilor electrice de alimentare, secțiunile conductoarelor și cablurilor se determină având în vedere o serie de restricții tehnice.

Cablurile de joasă tensiune trebuie dimensionate în raport cu:

• încălzirea conductoarelor

• stabilitatea termică la scurtcircuite (excepție circuitele cu U<lkV), protejate prin siguranțe fuzibile – cazul cablurilor de alimentare a consumatorilor

• densitatea de curent la pornirea motoarelor electrice

• căderea de tensiune

Se adoptă soluția de alimentare prin cablu trifazat cu conductoare din cupru și izolație sintetică PVC, manta din PVC, fără înveliș protector. Simbolul pentru cabluri din STAS

6007-72 este CYY.

2.3.1 Alegerea conductoarelor

Trebuie utilizate conductoare, cabluri sau bare din Cupru și/sau Aluminiu. Folosirea cuprului este obligatorie.

Tipul conductelor electrice pentru distribuția în incinta consumatorului și modul de pozare trebuie alese în funcție de influențele exteme[8].

Fig. 2.2 Cablu tipic cu trei inimi și fără cămașă metalică

Tabelul 2.3.1.1 Cabluri și conductoare electrice de uz general[8]

Tabelul 2.3.1.2 Alegerea tipurilor de conductoare electrice în funcție de metoda de instalare[8]

unde: + reprezintă permis

– reprezintă neprmis

0 reprezintă neaplicabil în mod normal/ nefolosit în practică

2.3.2 Alegerea secțiunii pe baza încălzirii maxime admisibile în regim de funcționare

În condițiile regimului de funcționare de durată, temperatura conductoarelor nu trebuie să depășească anumite valori admisibile, după care materialele conductoarelor și izolate își pot modifica proprietățile fizice și chimice cu efecte nedorite asupra instalațiilor (îmbătrânirea prematură, oxidarea, degradarea conductoarelor).

Din tabelele de curenți maximi admisibili de lungă durată pentru fiecare secțiune a conductoarelor și cablurilor se alege secțiunea minimă necesară.

Pentru dimensionare vom folosi relațiile:

unde: – coeficient ce ține seama de temperatura aerului, pentru t = 30° C

– coeficient ce ține seama de sistemul de pozare a cablurilor

pentru 3 cabluri trifazate pozate pe perete, la 2 cm de perete unul lângă altul cu distanța intermediară de = 0,9.

2.3.3 Verificarea secțiunii pe baza căderii de tensiune în regim de pornire

Circulația curenților prin ramurile rețelelor electrice determină pierderi de tensiune în lungul acestora deoarece atât conductoarele cât și echipamentele electrice, făcând parte din circuit, prezintă anumite impedimente electrice.

Pentru o funcționare normală a receptoarelor se impune ca valorile căderilor de tensiune să se încadreze între anumite limite.

Unde :

2.3.4. Verificarea secțiunii conductoarelor la stabilitatea termică de lungă durată

Se va folosi pentru verificarea secțiunii conductoarelor la stabilitatea termică în regim de pornire următoarea formulă de calcul:

unde: Ip-curent de pornire

S-secțiunea conductorului

La pornirea motoarelor electrice când șocul de pornire se manifestă printr-o creștere a curentului de până la 7 In , se verifică densitatea de curent prin cablu; valoarea densității de curent nu trebuie să depășească valoarea densității admisibile.

Conform Jpadm=32 A/mm2 pentru cablurile din cupru.

EXEMPLU DE CALCUL

Vom alege pentru dimensionare următorul tip de motor având următoarele caracteristici:

P=75kW

n= 3000rot/min

In(400V) =143[A]

η = 73%

cosφ=0,89

Kp=3

Pentru dimensionarea pe baza încălzirii maxime admisibile în regim de funcționare de durată:

Secțiunea economică necesară din punct de vedere tehnic este de 150 mm2 . Se adoptă cablu trifazat cu conductoare din Cu și izolație sintetică PVC.

Verificare secțiunii pe baza căderii de tensiune în regim de pornire:

unde:

•rcablu reprezintă rezistanța cablului la temperatura de 30°C [Q]

•xcablu este reactanța conductorului= 0,128 Ω/km (vezi tabel anexa 1)

unde:

• pentru conductor din Cu acoperit cu acoperit cu strat metalic (pt 150mm2)= 0,132 Ω/km – reprezintă rezistența electrică maximă a conductorului la 20°C (vezi tabel anexa 2)

• l = 0,1 km – reprezintă lungimea conductorului dintre sursă și consumator

• α = 0,962 – este factorul de corecție al temperaturii, care se aplică la măsurarea rezistenței electrice a conductorului, efectuată la temperatura t°C raportată la 20°C (vezi tabel anexa 3)

Unde:

Pentru verificarea la stabilitate termică în regim de pornire pe baza densității de curent:

2.4. Dimensionarea cablurilor de alimentare a întreprinderii

Alimentarea se face din Stația 110/20 kV Ploiești Vega celulele 12 si 13. Punctul de alimentare se găsește la 1,0 km.

Se calculează curentul prin cablu în funcție de puterea cerută de întreprindere:

unde:Pc este puterea cerută de întreprindere și este 2MW.

Din PE 135 „Instrucțiuni privind determinarea secțiunii economice în instalații electrice de distribuție 1-100 kV”, pentru TSM= 8000 ore/an, pentru cabluri din Al cu izolație din polietilenă:

Vom alege un cablu de 150 , secțunea aleasă fiind supradimensionată pentru dezvoltări ulterioare.

Acest cablu se caracterizează prin următorii parametrii:

reactanța specifică x0= 0,104 [Ω/km]

rezistența specifică = 0,202 [Ω/km]

Verificarea cablului de alimentare la căderea de tensiune:

2.5.Dimensionarea coloanelor ce alimentează tabloul general de distribuție pe secții

În secțiile de producție tablourile secundare de distribuție clasice sunt înlocuite cu șine de curent canalis KSA63ED450 pentru șinele de curent de 630A și KSA20ED450 pentru șinele de curent de 2000A.

Avantajele folosirii acestui tip de distributie sunt[9]:

• montare rapidă

• câmp electromagnetic emis redus

• nu conțin PVC (nu eliberează gaze toxice în caz de incendiu)

• conține materiale cu propagare grea la incendiu.

Fig.2.5.1.Șină de curent

Fig. 2.5.2 Secțiune bară distribuție

Fig. 2.5.3 Cutii de distribuție canalis

a – Cutie de distribuție prevăzută cu întrerupător (fabricate in gama 160- 1000A)

b – Cutie de distribuție prevăzută cu siguranțe fuzibile (fabricate in gama 16-160A)

Fig. 2.5.4 Comparație între bare de distribuție și cablaj tradițional

S-au folosit tablourile clasice de distribuție în cazul tablourilor de distribuție pentru

iluminatul interior și exterior.

Secțiunea trebuie aleasă astfel încât să fie satisfăcute condițiile[9]:

• încălzirea conductoarelor nu trebuie să depășească limitele admise;

• pierderile de putere în conductoare să se mențină în anumite limite;

• pierderile de tensiune nu trebuie să depășească limitele admise;

Tabelul 2.5.1 Date nominale ale consumatorilor interni[16]

Pentru secția 1- S1:

Luând în calcul coeficientul de cerere (kw) pe diferite grupe de consumatori analizați din tabelul 2.3 se va calcula puterea instalată, respectiv puterea consumată pentru fiecare grup de consumatori în parte, și anume:

a.TFL

unde PTFL reprezintă puterea activă, calculată ca fiind media puterilor active a celor 10 TFL-uri din S1.

b.TD

unde PTD reprezintă puterea activă

c.Alimentare locuințe

unde PAL reprezintă puterea activă

d.Alimentare pompe

unde PTD reprezintă puterea activă, calculată ca fiind media puterilor active a celor 2 pompe prezente în S1

Pentru secția 2-S2:

a.TFL

unde PTFL reprezintă puterea activă, calculată ca fiind media puterilor active a celor 11 TFL-uri din S2.

b.Alimentare pompe

unde STD reprezintă puterea activă, calculată ca fiind media puterilor active a celor două pompe prezente în S1

Tabelul 2.5.2 Rezultatele calculului pentru secția S1

Tabelul 2.5.3 Rezultatele calculului pentru secția S2

2.6 Alegerea aparatelor de protecție și comutație

Prin laturile rețelelor electrice de joasă tensiune pot circula supracurenți datorați unor cauze ca:

– scurtcircuite, are loc o scădere bruscă a valorii impedanței sau rezistenței echivalente în circuit;

– suprasarcini, constând în solicitarea receptoarelor la putere mai mare decât cele normale.

Protecția împotriva curenților de scurtcircuit are semnificația unei protecții a rețelelor de joasă tensiune, deoarece numai acestea sunt solicitate la scurtcircuit. În asemenea situații,receptoarele electrice, fie că sunt cauza însăși a producerii scurtcircuitelor, datorită producerii unui defect interior de izolație, fie scade la zero tensiunea de alimentare, astfel încat, problema protecției lor, este în ambele cazuri nesemnificativă[6].

În ceea ce privește protecția la suprasarcină, aceasta are semnificația unei protecții a receptoarelor, deoarece curenții de suprasarcină nu reprezintă o solicitare deosebită pentru rețele dimensionate, pentru a rezista la acțiunea curenților de scurtcircuit. Împotriva acestor curenți accidentali, instalațiile electrice trebuie protejate.

Protecția împotriva curenților de scurtcircuit se asigură prin siguranțe fuzibile. Siguranțele fuzibile au rolul de a întrerupe circuitul în care sunt instalate, când curentul, care le parcurge, depășește o anumită valoare pe o anumită durată[6].

Protecția la suprasarcină, se asigură prin contactoare de joasă tensiune cu relee termice. Aceste contactoare au acționare automată. Caracteristica de funcționare a releului termic trebuie să asigure acționarea contactorului înainte de apariția pericololui de deteriorare (supraîncălzirea și străpungerea izolației) a receptorului protejat. Protecția nu trebuie să acționeze la suprasarcini de scurtă durată, normale, ca de exemplu curenții de pornire ai motoarelor electrice, vârfurile de curent date de procesul tehnologic. Protecția contra suprasarcinii prin dispozitive automate nu este obligatorie la motoarele electrice cu puteri mai mici de 1,1 kW, în cazurile când acestea au un regim de funcționare intermitent sau de scurtă durată sau în cazurile de regim de lungă durată, dacă supraîncărcarea lor nu este posibilă (de exemplu la aerotenne, ventilatoare).

Releul termic, pentru protecția receptorului împotriva curenților de suprasarcină, se alege în funcție de curentul de calcul al raportului:

IS≥Ic

unde: – Is curent de serviciu al curentului termic

Reglajul releului termic ales, caracterizat prin curentul de reglaj Irt, trebuie să țină cont de domeniul curenților de suprasarcină admiși de receptor și de domeniul posibil din punct de vedere constructiv al releului termic.

Din punct de vedere constructiv și al capacității de rupere se deosebesc:

siguranțe cu filet E16 cu capacitate de rupere mică,

siguranțe cu filet tip D, având capacitate de rupere Ir= 1,6 – 8 kA,

siguranțe de mare capacitate de rupere MPR. Ir= 120 kA

Dimensionarea protecției la scurtcircuit constă în stabilirea curentului nominal al furnizorului.

Acestea se determină pe baza condițiilor:

siguranțele fuzibile trebuie să suporte curentul de durată al receptorului Inf ≥Ic

unde: Inf – curentul cerut de receptorul de calcul

Ic – curentul nominal al furnizorului

siguranțele fuzibile trebuie să reziste la acțiunea curentului de pornire Inf ≥Ip

unde: Ip – curent de pornire

siguranțele fuzibile trebuie să acționeze la curent de scurtcircuit Inf < 3 • Icadm

unde: Icadm- curentul maxim admisibil

Pentru releele termice de tip TSA domeniul reglajului posibil este:

In=(0.6…..1)• In

Pentru releele termice ale întreprinderii:

In=(0.8…..1)• In

Protecția la scurtcircuit prin siguranțe fuzibile trebuie să fie selectată cu

supraasarcină prin relee termice.

Protecția la scurtcircuit si la suprasarcină se mai face și prin întrerupătoare

de tip Schneider NW 25H1 care au următoarele reglaje:

Fig. 2.6.1 Întrerupător NW 25H1

In=2500 A (curentul nominal)

Ir=(40-100%)•In (curentul de rupere la suprasarcină)

Isc= 80 kA (curentul de scurtcircuit la siguranțe fuzibile)

Icw= 50 kA / 0,5 sec (curentul de scurtcircuit la întreruptoare)

Id=x •Ir(curent direct la pornirea diferitelor echipamente)

x=(1,5-12) x •Ir

td=(20-400) ms (timp decalanșare la scurtcircuit)

Ca aparate de comunicare se folosesc contactoarele, întreruptoarele automate și

separatoarele.

2.7 Alegerea protecției coloanelor

Fig. 2.7.1 Protecția dintre TGD și TD

La plecarea din tabloul general de distribuție coloana este protejată prin întreruptoare iar la intrarea în tabloul de distribuție local este prevăzută cu siguranță fuzibilă sau întrerupator (tabloul local de distribuție poate fi considerat un utilaj).

Protecția la scurtcircuit constituie principala protecție a coloanelor și se asigură prin siguranțe fuzibile sau întrerupătoare.

Tabelul 2.7.1 Aparate de protecție[16]

Tabelul 2.7.2 Aparate de protecție, de măsură și de semnalizare[16]

Capitolul 3

Determinarea puterii transformatoarelor din postul de transformare

3.1 Noțiuni generale

Posturile de transformatoare sunt puncte de alimentare cu energie electrică la tensiunea de utilizare a utilajelor și receptoarelor. Ele prezintă legătura dintre instalația de distribuție de medie tensiune și cea de joasă tensiune[10].

Din punct de vedere al amplasării, posturile de transformatoare pot fi:

posturi prefabricate, instalate în interiorul secțiilor întreprinderilor, în centrele de greutate ale sarcinilor;

posturile integrate în clădirile secțiilor;

posturile independente de clădirile întreprinderii.

Soluțiile privind numărul de transformatoare din post se fundamentează din punct de vedere economic în funcție de:

ș puterea maximă care urmează a fi cerută de consumatorii arondați postului respectiv;

ș gradul de siguranță în alimentare solicitat de acești consumatori.

Puterea care se adoptă trebuie să fie cea mai mare dintre valorile rezultate prin aplicarea criteriilor tehnico-economice.

Dimensionarea postului de transformatoare comportă parcurgerea etapelor[10]:

ș determinarea sarcinilor de calcul;

ș determinarea puterii postului de transformatoare;

ș determinarea numărului și puterii transformatoarelor din post.

3.2.Alegere transformatoarelor din PT

În funcție de datele disponibile, calculate în capitolul anterior 2.5, determinarea sarcinilor de calcul se poate face prin metode aproximative (metoda coeficientului de cerere, metoda formulei binare, etc.) sau prin metode statistice.

În proiect folosim metoda coeficientului de cerere, care necesită cunoașterea puterii instalate, a factorului de putere al receptorului și coeficientul de cerere pe diferite grupe de receptoare.

Unde

Pentru S1:

Pentru S2:

Încărcarea transformatoarelor din PT este:

Unde, Pi – puterea instalată din PT

n- numărul de transformatoare din PT

Sn- puterea aparentă nominală a transformatoarelor

β<100%

Conform „Instrucțiunilor privind stabilirea puterilor nominale economice pentru transformatoarele din posturi” reprezentând „Domeniile de utilizare economică în posturile de transformare de 160 – 2500 kVA ”, se aleg două transformatoare, având S=1600 kVA.

Montarea transformatoarelor se va face în interior în alveolă. Alveola se compune din două compartimente: boxa transformatorului si boxa echipamentului de medie tensiune.

Vom alege două transformatoare cu două înfășurări, cu reglaj în trei trepte (19000 V, 20000 V, 21000 V) cu următoarele caracteristici:

Tip: TTU-Al

U= 20/0,4 kV

Sn= 1600 kVA

nr faze: 3

f= 50 Hz

mod răcire: răcire naturală

grupă de conexiuni: Dy0- 5

Usc= 6,47 %

3.3.Alegerea echipamentului electric din PT

Condițiile pe care trebuie să le îndeplinească echipamentul electric al unei instalații electrice sunt: parametrii normali ai echipamentului să corespundă parametrilor locului în care se instalează și să reziste supratensiunilor și curenților de scurtcircuit care pot apărea în regim de avarie.

Elementele echipamentului sunt supuse la solicitări electrodinamice de către curentul de scurtcircuit de șoc și la solicitările termice determinate de valoarea curentului de scurtcircuit și de durata acestuia.

-Alegerea întreruptorului automat

-tensiunea nominală a întreruptorului

Unî<Unretea

Unî≥400 V

-curentul nominal al întreruptorului

In>Ic

Se alege întreruptor de tip NW25H1 (Schneider) ce prezintă următoarele caracteristici tehnice:

In=2500 A (curentul nominal)

Ir=(40-100%) (curentul de rupere la suprasarcină)

Isc= 50 kA (curentul de scurtcircuit la siguranțe fuzibile)

Icw= 45 kA / 0,5 sec (curentul de scurtcircuit la întreruptoare)

Id=x•Ir (curent direct la pornirea diferitelor echipamente)

X=( 1.5-12) •Ir

td=(20-400) ms (timp decalanșare la scurtcircuit)

Pentru măsura curenților se aleg 3 transformatoare de curent de tip uscat având următoarele caracteristicile tehnice:

Un =0,5 kV

I1n =2500 A

l2n =5 A

Clasa de precizie: 1

Toate transformatoarele de curent trebuie să suporte, fară încălziri excesive sau defecte mecanice, curentul echivalent de scurtcircuit de scurtă durată al tabloului în care sunt montate.

Alegând două transformatoare de același tip facilitând funcționarea în paralel (același raport de transformare, aceeași grupă de conexiuni, tensiuni de scurtcircuit egale în limitele maxime admise, diferență maximă ±10%), între tablourile generale de distribuție Un=0,4 kV se prevede o cuplă longitudinală.

Fig.3.3.1.Cupla longitudinală a PT[16]

Fig.3.3.2.Schema monofilară a secției de bare 1

Fig.3.3.3.Schema monofilară a secției de bare 2

3.4. Calculul secțiunii barelor din tabloul general de distribuție

Curenții maximi admiși, în bare, în regim permanent sunt stabiliți pentru temperatura mediului ambinat de +25°C, altitudinea maximă de 1000 m, bare montate pe muchie la distanțele din fig. 3.3, pe traseu orizontal si vopsite. Pentru alte condiții de pozare se aplică

coeficientul de siguranță( vezi tabele anexa 5):

k= k1•k2•k3•k4•k5•k6•k7

Fig. 3.4.1 Modul de legare a barelor

a. un singur pachet/ b. două pachete

PT=1600 kVA

T=35 ͦ C

k= k1 =0,88

Alegem bare de Cu 80×5 mm (vezi tabel anexa4)

n=1 Iadm = 1260[A] => Ik = 0,88•1260=1108,80[A] < Isecundar

n=2 Iadm = 2240 [A] =>Ik = 0,88•2240=1971,20[A] < Isecundar

n=3 Iadm = 2950[A] => Ik = 0,88•2950= 2596,00[A]> Isecundar

Vom alege 3 bare din Cu de 80×5 mm pe fază.

CAPITOLUL 4

Eficiența economică a compensării factorului de putere

4.1 Cauzele și efectele consumului de putere reactivă

Consumul de putere reactivă în SE se datorează receptoarelor electrice și pierderilor în linie.

Centralele electrice sunt dimensionate pentru o producție de putere reactivă egală cu 50:60% din cea activă, ceea ce duce la necesitatea introducerii unor instalații pentru compensarea diferenței de putere reactivă. Apar în același timp și efecte negative care alterează condițiile de calitate în alimentarea consumatorilor[5].

Consumul de putere reactivă este caracterizat de factorul de putere[5]:

unde: P – puterea activă [kW]

S – puterea aparentă [kVA]

Q – puterea reactivă [kvar]

Receptoarele care consumă putere reactivă într-o întreprindere sunt: motoare asincrone, transformatoare, cuptoare cu inducție, cuptoare cu arc, lămpile cu descărcări în gaze și vapori metalici.

Consumul de putere reactivă la motoarele asincrone se datorează factorului de putere nominal redus și funcționează la sarcini diferite de cele nominale, uneori chiar în gol.

Efectele consumului de putere activă sunt:

a) Creșterea pierderilor de putere activă

Funcționarea cu un factor de putere redus are drept consecință creșterea pierderilor de putere activă în linii și transformatoare. Acesasta constituie efectul cel mai important, care servește drept criteriu al eficienței, în calcule tehnico-economice care stau la baza proiectării instalațiilor pentru îmbunătățirea factorului de putere[5].

Deci pentru o anumită putere activă cerută de consumator, pierderile totale de putere activă sunt invers proporționale cu pătratul factorului de putere. Prin urmare, instalația care funcționează cu un cosφ=0.7 ,are pierderi de putere activă de doua ori mai mari decât în cazul în care aceeși instalație ar necesita de la rețeaua de alimentare aceeași putere activă, dar la un factor de putere cosφ=1.

b) Investițiile suplimentare

Factorul de putere redus necesită investiții suplimentare pentru supradimensionarea instalațiilor de producere, transport si distrtibuție a energieie electrice. Puterea aparentă, pentru care se dimensionează instalațiile, variază invers proporțional cu factorul de putere, pentru o putere activă dată.

Funcționarea la un factor de putere redus conduce și la o creștere a secțiunii conductoarelor, respectiv la creșterea investițiilor suplimentare în rețelele de transport și distribuție.

c) Creșterea pierderilor de tensiune

Scăderea factorului de putere, din cauza circulației de putere reactivă, conduce la o importantă creștere a căderii de tensiune în rețelele de transport, distribuție în linii și în transformatoare.

Pe lângă căderile de putere în conductoare, puterea reactivă produce căderi de tensiune

suplimentare, independente de cele produse de puterea activă.

d) Reducerea capacității de încărcare cu putere activă a instalațiilor

Funcționarea instalațiilor electrice cu un factor de putere de valoare scăzută reduce posibilitățile de încărcare cu putere activă a instalațiilor existente. În general puterea nominală a instalației este exprimată prin puterea aparentă S, stabilită pe baza unei puteri active date

și a unui factor de putere admis cosφ1. În cazul scăderii factorului de putere de la la

, puterea nominală va corespunde unei alte puteri active P2=S• cosφ2 , mai mică decât

puterea activă P1 prevăzută la proiectarea instalațiilor[5].

În regim sinusoidal, această reducere a puterii active este determinată la proiectarea instalațiilor, în funcție de creșterea puterii reactive (Q2>Q1) corespunzătoare scăderii factorului de putere. În acest caz, valoarea puterii active, cu care poate fi încărcată instalația electrică, este dată de relația:

4.2.Mijloace pentru compensarea consumului de putere reactivă

La proiectarea instalațiilor tehnologice se va urmări compensarea consumului de putere reactivă prin:

adoptarea, în măsura posibilităților, a unor procese tehnologice, receptoare și scheme tehnologice de funcționare caracterizate prin factorul de putere ridicat;

alegerea judicioasă a tipului și puterii motoarelor electrice, a transformatoarelor, evitându-se supradimensionarea;

Principalele mijloace naturale utilizate pentru compensarea factorului de putere sunt:

limitarea mersului în gol al motoarelor asincrone;

utilizarea comutatoarelor stea-triunghi la motoarele asincrone de JT, încărcate sistematic sub 40% din sarcina nominală, pentru funcționarea de durată în conexiunea stea;

înlocuirea motoarelor asincrone și a transformatoarelor supradimensionate, pe bază de analiză tehnico-economică.

Ca mijloace specializate utilizate pentru compensarea factorului de putere sunt:

baterii de condensatoare;

compensatorul sincron.

4.3.Determinarea mărimii puterii reactive Qc a sursei pentru realizarea factorului de putere neutral cos φ2

Factorul de putere neutral este valoarea minimă a factorului de putere pe care trebuie să o realizeze consumatorul pentru a fi scutit de plata energiei reactive.

Qc=P1(tgφ1-tgφ2)

unde:

P1 – puterea activă a consumatorului necompensat;

Tgφ1 – tangenta unghiului de defazaj corespunzător factorului de putere neutral, necompensat

al întreprinderii;

tg φ2 – tangenta unghiului de defazaj corespunzătoare factorului de putere neutral.

În cazul studiat:

cosφ= 0,80; tg φ= 0,750

cosφ= 0,92; tgφ= 0,426

P1 =2367,716 kW

Qc= 2367,716 (0,750 – 0,426) = 767,140 kvar

4.4.Alegerea tipului sursei de compensatoare

Ținând seama de recomandarea ca puterea reactivă să fie totuși produsă cât mai aproape de punctul de consum și deoarece consumatorii alimentați de la tabloul de distribuție general sunt numeroși, compensarea factorului de putere se face centralizat.

Cel mai adesea ca sursă specializată de compensare a puterii reactive se folosesc condensatoarele derivație, care au pierderi mici și condiții de exploatare mai ușoare decât compensatoarele sincrone[5].

Compensatoarele sincrone se folosesc pentru compensarea puterilor mai mari de 50 Mvar sau pentru compensarea variațiilor rapide ale sarcinii reactive (la cuptoare cu arc electric).

Consumul studiat fiind de putere mică, se realizează o compensare cu condensatoare conectate la bornele colectoare.

Folosirea condensatoarelor au următoarele avantaje:

compensatoarele se fabrică pentru joasă și medie tensiune, putând fi utilizat acolo unde efectul compensării este maxim;

au pierderi de putere activă de zece ori mai mici decât compensatoarele sincrone;

sunt echipamente ce nu necesită instalații speciale, în afara celor pentru racordare și protecție; de asemenea, nu necesită personal de exploatare specializat;

nu contribuie la creșterea puterii de scurtcircuit;

costul specific este mai mic decât cel al compensatoarelor sincrone;

se poate organiza funcționarea lor în trepte pentru a realiza o compensare rațională putându-se folosi și automatizarea în acest scop.

Ca dezavantaje ale folosirii condensatoarelor se menționează:

prin funcționarea în trepte se produc variții bruște de tensiune la conectarea și deconectarea fiecărei trepte. Alegerea treptelor se face astfel încât variațiile respective să aibă valori admisibile;

prezintă în anumite regimuri de funcționare efecte secundare periculoase, cum ar fi creșteri de tensiune la mers în gol, armonici superioare, fenomene de rezistență;

sunt instalații sensibile la supratensiuni de lungă durată, precum și la acțiunea curenților de scurtcircuit;

repararea bateriilor de condensatoare este foarte dificilă.

Caracteristicile condensatoarelor:

unde:

Qc – puterea reactivă a condensatorului

m – numărul de faze

– pulsația ;

f- frecvența; f=50 Hz

Uf – tensiunea pe fază; Uf=230 V

Cf- capacitatea pe fază; Cf=146 mF

Fig. 4.4.1 Legarea condensatoarelor

a. în stea/ b. în triunghi

Conexiunea stea:

Conexiunea triunghi:

Pentru aceeași putere produsă de bateria de condensatoare trifazată:

unde:

– tensiunea de linie

– capacitatea pe fază a condensatoarelor în conexiunea triunghi

– capacitatatea pe fază a condensatoarelor în conexiune stea

Vom alege schema de conexiune triunghi deoarece este mult mai economică decât conexiunea stea. Pentru conexiunea stea ar trebui de trei ori mai multe condensatoare decât pentru conexiunea triunghi.

4.5 Stabilirea amplasamentului sursei de compensare

Condensatoarele derivație pot fi amplasate direct la bornele receptoarelor de joasă tensiune având un consum mare de energie reactivă și funcționare continuă, la tabloul general din postul de transformare sau la tablourile care deservesc grupe importante de receptoare inductive.

Se va realiza o compensare centralizată cu condensatoare derivație amplasându-se pe

barele tabloului general de distribuție al postului de transformare de 0,4 kV.

4.5.1 Calculul bateriei de condensatoare

Calculul energiei reactive, produsă de bateria de condensatoare pentru obținerea unui factor neutral de 0,92, implică utilizarea relației:

Qc=P1(tgφ1-tgφ2) (4.5.1)

Qc=2367,716(0,750-0,426)=767,140 [kvar] (4.5.2)

Numărul necesar de condensatoare ce formează bateria:

n = 11,98 (4.5.3)

Qnc – capacitatea nominală a unei baterii în kvar

Se aleg 2 baterii de condensatoare de 400 kvar fiecare, cu reglaj automat în 12 trepte.

Condițiile pentru condensarea cu compensatoare se referă la suprasarcinile maxim admise de condensatoare în regim de durată în raport cu valorile nominale STAS 7083-71 sunt:

IMc=1,3 Inc (4.5.4)

UMc=1,1Unc (4.5.5)

QMc=1,43Qnc (4.5.6)

QMc=1,4360=85,80[kvar] (4.5.7)

Unc= (4.5.8)

UMc= 1,133,33= 36,66 (4.5.9)

=1260= 720 (4.5.10)

Cf∆= (4.5.11)

Inc = = = =38,53 (4.5.12)

IMc =1,338,53 =50,09 (4.5.13)

4.6 Descărcarea bateriei de condensatoare

După deconectare bateriile de condensatoare trebuie descărcate rapid, pentru a evita electrocutarea personalului. Descărcarea se realizează prin rezistoare de descărcare.

Instalațiile de măsură trebuie să asigure descărcarea tensiunii sub valoarea maximă admisă Uadm=50[V], în timpul de descărcare de maxim 1 minul la bateriile de joasă tensiune.

Rezistența de descărcare este:

R=

unde : CnC – capacitatea nominală pe fază a bateriei

Un – tensiunea pe fază a rețelei

td – tensiunea de descărcare; td = 60 sec.

R=

4.7 Echipamentul electric al bateriilor de condensatoare

Echipamentul electric al bateriei de condensatoare se compune din aparate de protecție împotriva scurtcircuitelor externe, împotriva supracurenților, tensiunilor, supratemperaturii mediului ambiant și împotriva electrocutării.

Protecția împotriva scurtcircuitelor externe și a supracurenților se realizează cu siguranțe fuzibile și contactoare cu relee termice.

Alegerea siguranțelor fuzibile se face pe baza condițiilor:

Unf ≥ Ur

Inf ≥ Inc

Inf ≥

Unde:

Unf,Inf – tensiunea, respectiv curentul siguranței fuzibile

Ur – tensiunea rețelei de alimentare

Inc – curent nominal al bateriei sau treptei de condensatoare

Unde:

Unf ≥ 400[V]

Inf ≥ 38,53[A]

Aleg siguranța fuzibilă MPR cu Inf = 50[A]

Protecția împotriva scurtcircuitelor interne provocate de străpungerea dielectricului se realizează cu siguranțe fuzibile montate în cuva condensatorului pe fiecare fază. Condensatorul trebuie deconectat de la rețea dacă temperatura mediului ambiant este mai mare decât 35℃.

Protecția împotriva electrocutării se realizează prin descărcarea condensatoarelor după deconectarea de la rețea și prin legarea de protecție la pământ a cuvelor.

Aparatele de măsură necesare sunt:

ampermetre pe fiecare fază pentru sesizarea supracurenților datorați armonicelor superioare și a dezechilibrelor;

voltmetre pentru sesizarea supratensiunilor.

CONCLUZII

Alimentarea posturilor de transformare se face pe două linii subterane ceea ce face posibilă retragerea unei linii pentru întreținere fără să afecteze consumatorul.

Alegerea unui cablu cu secțiunea de 150 mm2 face posibilă dezvoltarea ulterioară a consumatorului fără a mai investii în înlocuirea cablului.

Alegerea transformatoarelor de tip uscat în locul celor cu răcire cu ulei, facilitează o întretinere mai ușoară a acestora, au dimensiuni de gabarit mai mici. Singurul inconvenient în cazul folosirii acestui tip de transformator ar fi o investitie suplimentară pentru asigurarea unei temperaturi scăzute în boxa transformatorului prin monarea unei unități de condiționare a aerului (ventilație forțată).

Folosind celule prefabricate acestea pot fi combinate în orice variantă.

Din punct de vedere al fiabilității aceste celule se remarcă prin costuri de întreținere destul de mici si operaționalitate maximă datorită:

conceptului fără întreținere;

independenței climatice;

spațiu necesar redus;

durată îndelungată de viata;

siguranță în funcționare și operaționalitate;

siguranța personalului.

De asemenea faptul că încărcarea actuală a posturilor de transformare este de aproximativ 74% face posibilă dezvoltarea ulterioară (ex o stație de tratare a apei reziduale) sau folosirea pentru susținerea producției a unui singur transformator când puterea consumată pe anumite perioade este sub cea contractată.

Folosirea sistemului de distributie în bare în secțiile de producție face sistemul mult mai flexibil față de sistemul clasic cu tablouri secundare de distribuție.

BIBLIOGRAFIE

Cărți:

[1] I. Ionescu, I. Petre, „ Instalații electrice în construcții”, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1969

[2] A. Semlyen „Centrale și rețele electrice ” Editura Didactică și Pedagogică, București, 1965

[3] Gh. Iacobescu, I. Iordănescu, R. Tenovici „Riețele electrice’' Editura Didactică și

Pedagogica, București 1975

[4] I. Iordănescu ș.a. „Alimentarea cu energie electrică a întreprinderilor industriale”

Editura Tehnică, București, 1978

[5] D. Balaurescu, M. Eremia „Îmbunătățirea factorului de putere” Editura Tehnică, București ,1980

[6] A.Spînu „Protecția instalațiilor electrice de joasă tensiune ” Editura Tehnică,

București, 1978

[7] L. Georgescu „Producția transportul și distribuția energiei electrice” Editura

Universității Petrol – Gaze, Ploiești, 2010

[8] Georgeta Cuculeanu „Bazele tehnologiei” Cap 5 „Procese tehnologice din industria energetică”

[9] Al. Pantea „Probe și verificări la transformatoarele electrice de putere” Colecția electricianului, București, 1985

Normative:

[10] Electric Installation Handbook Schneider Electric

[11] **** Normativ I7 pentru proiectarea, construcția și exploatarea instalațiilor electrice

[12] **** PE 135/91 Instrucțiuni privind determinarea secțiunii economice a contactoarelor în instalații electrice de distribuție 1-110 kV

[13] **** PE 107/81 Normativ pentru proiectarea și execuția rețelelor de cabluri electrice

[14] **** PE 118/92 Regulament general de manevre în instalațiile electice

[15] **** PE 119/90 Norme de protecție a muncii pentru activități în instalațiile electrice

[16] ****Regulamentul de funcționare al consumatorului industrial, Ploiești

[17] ****Regulamentul de funcționare al instalației de obținere a bitumului

ANEXE

ANEXA 1

Reactanța inductivă a conductoarelor la 50 Hz

ANEXA 2

Conductoare flexibile de Cu pentru cabluri monoconductoare și multiconductoare

ANEXA 3

Factorii de corecție ai temperaturii α, care se aplică la măsurarea rezistenței electrice a conductorului, efectuată la temperatura t ℃ , raportată la 20℃

ANEXA 4

Intensități maxime admise în regim permanent pentru bare de cupru neizolate în montaj fix la temperatuta mediului ambiant de +25°C

ANEXA 5

Coeficienți de corecție pentru pozarea barelor de distribuție

k1- corecția de temperatură a mediului

k2 – corecția de răcire forțată

k3 – corecția de montare a barelor pe lat

k4 – corecția de traseu vertical mai lung de 3 m și egală cu 0,85 k5 –

corecția de altitudine peste 1000 m

k5 = 1000/(9000+H) H se ia în metrii

k6 – corecția pentru bare nevopsite

k7 – corecția funcție de numărul de bare pe pol

REZUMAT