DIMENSIONAREA REȚELEI ELECTRICE DE DISTRIBUȚIE RADIALĂ CU ALIMENTARE DIN DOUĂ SURSE PENTRU UN SPITAL MUNICIPAL [309370]

CAPITOLUL 3

DIMENSIONAREA REȚELEI ELECTRICE DE DISTRIBUȚIE RADIALĂ CU ALIMENTARE DIN DOUĂ SURSE PENTRU UN SPITAL MUNICIPAL

3.1 NORME DE PROIECTARE IMPUSE ȊN CAZUL UNITĂȚILOR SPITALICEȘTI

3.3.1 [anonimizat]ã [anonimizat] o atenție deosebită. Se va avea în vedere că în încăperile cu bolnavi atât iluminatul cât și culorile pentru finisarea principalelor suprafețe trebuie:

să asigure efectuarea activităților vizuale în cele mai bune condiții atât celor ce lucrează în spitale cât și bolnavilor;

[anonimizat], liniștindu-i și stimulând încrederea și speranța.

[anonimizat] 17 „Normativ pentru proiectarea și execuția instalațiilor electrice la consumatori cu tensiuni până la 1000 V ca. și 1500 V ce.", [anonimizat].

[anonimizat] (cu brațe articulate) sau semimobile sau cu corpuri de iluminat fixe multifuncționale. La fiecare pat pentru bolnavi se prevede un iluminat de lectură. Iluminarea nominală necesară de 200 lx, trebuie realizată pe fiecare suprafață de lectură de 0.3 x 0.3 m, aflată în planul de lectură.

[anonimizat]. În nici un punct din acest plan iluminarea nu trebuie să fie sub 150 lx (Emin/Emcd = 0.5). Amplasarea corpurilor de iluminat se face astfel încât să se evite orbirea persoanelor ce efectuează examinările și îngrijirile bolnavilor. [anonimizat] a [anonimizat]. În încăperea sau zona de adaptare iluminarea trebuie să fie numai de 3 până la 10 ori mai mare decât iluminarea din încăpere sau zona întunecată.

În sălile de terapie (de ex. [anonimizat], clectromedicale, băi terapeutice) [anonimizat] a culorilor de 9-100.

3.3.2 [anonimizat], atunci când dispare tensiunea de pe sursa de bază (SEN).

Receptoarele electrice ale iluminatului de siguranță se încadrează în categoria 0 și categoria a I-a conform. [anonimizat]. În încăperile de terapie trebuie să se acorde o [anonimizat].

În sălile de operație se prevede ca iluminatul câmpului înconjurător al mesei de operație (zona cu dimensiunile 3×3 m centrată față de masa de operație). Iluminatul local al câmpului operator. În sălile de operație sistemul de iluminat general trebuie realizat în corelație cuiluminarea prevăzută pentru câmpul operator și trebuie să asigure condițiile prevăzute. Corpurile de iluminat pentru iluminatul câmpului înconjurător al mesei de operație, se dispun pe cât posibil în apropierea mesei de operație, pentru a se reduce orbirea și umbrele. În câmpul operator, iluminatul trebuie să fie de 20000¸ 100000 lx, acesta asigurânduse cu corpuri de iluminat scialitice produse de firme specializate în domeniul tehnicii medicale.

Culoarea iluminatului câmpului înconjurător al mesei de operație și iluminatul general, trebuie să fie adaptată culorii date de lumina corpului de iluminat scialitic. Se recomandă ca lămpile (cu excepția celei scialitice) să aibă culoarea alb neutru și indicele de redare a culorilor de 9-100. Se recomandă folosirea corpurilor de iluminat înglobate în plafon.

Iluminatul locului de operație trebuie să se realizeze astfel încât în condițiile ilumimărilor foarte mari impuse de reflexia foarte redusă a țesuturilor umane, echivalentul fotometric de radiație să se situeze sub 170 lm / W, corpurile de iluminat scialitice cu o iradiere sub 600 W/mp fiind corespunzătoare (pentru a nu se încălzi țesuturile). În sălile de operație, pe lângă sistemele de iluminat, se prevăd și negatoscoape (ecrane luminoase pentru vizualizarea radiografiilor).

Iluminatul din încăperile anexă sălii de operație trebuie să fie corelat cu iluminatul din sală. Iluminarea nominală din încăperile anexe trebuie să fie de 500 lx, pentru a se evita perturbațiile de adaptare la iluminarea de 1000 lx din sală. Lămpile trebuie să aibă aceeași culoare și indice de redare a culorilor ca și lămpile pentru iluminatul general din sala de operație.

3.3.3 Instalații electrice de forță

Instalațiile electrice de forță cuprind alimentarea cu energie electrică a tuturor receptoarelor de forță atât fixe cât și mobile. Pentru întocmirea proiectului de instalații electrice, proiectantul trebuie să primească planurile tehnologice cu amplasarea tuturor utilajelor în care să se specifice:

felul utilajelor: fixe sau mobile;

felul alimentării: monofazată sau trifazată;

punctele de record;

dacă sunt necesare întrerupătoare generale în afara tablourilor utilajelor sau alte condiții;

utilajele cu regim de șocuri;

secțiunile conductoarelor de alimentare sau parametrii circuitelor.

Pentru alimentarea receptoarelor mobile, se prevăd prize bipolare sau tripolare cu contact de protecție sau tablouri speciale, funcție de tipul receptoarelor. În sălile de operație se prevăd brațe mobile eu pri/e bipolare și tripolare cu contact de protecție în construcție etanșa, acestea făcând pane din furnitura tehnologică. Pentru alimentarea receptoarelor de forța din blocul operator (sala de operații și încăperile anexă ale acesteia) se prevede un tablou propriu, alimentat direct din tabloul de siguranța principal.

Acolo unde este cazul, pentru utilajele cu regim special. în tema tehnologică trebuie specificat timpul maxim de întrerupere în alimentarea cu energie electrică. În sălile de operație tot aparatajul electric se montează la înălțimea de cel puțin 1.1 m de la pardoseala finită.

3.3.4 Alimentarea cu energie electrică

Receptoarele electrice din cadrul unui spital, funcție de natura efectelor produse la întreruperea în alimentarea cu energie electrică sunt de următoarele categorii:

categoria 0 discontinuitatea în alimentare cu energie electrică sub 0.15 secunde;

categoria a I-a discontinuitatea în alimentare cu energie electrică sub 1 minut;

categoria a ll-a durata maximă de întrerupere în alimentarea cu energie electrică este de 4 ore când spitalul se alimentează prin post de transformare propriu și de soare când spitalul se alimentează prin firida de branșament din rețeaua de 0.4 kV a furnizorului.

3.3.5 Alimentarea cu energie electrică din SEN

Spitalele se alimentează cu energie electrică din posturi de transformare proprii cu cel puțin două unități. Dacă pentru alimentarea cu energie electrică sunt necesare două transformatoare, se recomandă ca secțiile de bare ale tabloului general să fie cuplate între ele prin AAR. Secțiile de bare ale tabloului general pot fi cuplate între ele și prin separator, dar în acest caz spitalul trebuie să dispună de personal de întreținere permanent. În cazul unităților spitalicești cu peste 400 de paturi și activități multiple (policlinică, baze de tratament, radiologii, radioscopii, computer tomograf) se recomandă ca alimentarea cu energie electrică să se facă prin posturi de transformare cu trei unități. La secțiile de bare centrale ale tabloului general se racordează numai receptoarele cu regim de șocuri (radiologie, radioscopie, computer tomograf etc), transformatorul care alimentează aceste secții de bare, putând fi oricând rezervă a celorlalte două transformatoare. Se recomandă ca secțiile de bare ale tabloului general să fie cuplate între ele prin AAR-uri. Unitățile spitalicești pentru care nu se justifică prevederea unui post de transformare propriu (puterea absorbită este mică), se alimentează cu energie electrică din rețeaua de 0.4 KV a furnizorului, printr-o firidă de branșament. Firida de branșament se echipează cu două secții de bare, alimentate fiecare prin câte un racord. în tabloul general, receptoarele se grupează la secții de bare separate, pentru lumină și pentru forță, alimentate independent din firidă de branșament. Secțiile de bare ale tabloului general se cuplează între ele prin AAR sau separator.

Postul de transformare sau rețeaua de 0.4KV a furnizorului, constituie sursa de alimentare cu energie electrică a receptoarelor de categoria a I-a și sursa de bază pentru receptoare de categoria o și categoria a II-a.

3.3.6 Alimentarea cu energie electrică din surse proprii

Sursa de rezervă pentru receptoarele de categoria 0 și categoria a I-a, o constituie un grup electrogen cu pornire automată (tabloul de comandă al grupului electrogen sesizează întreruperea alimentării din SEN și pune automat în funcțiune grupul electrogen) și intrare în sarcină (adică să nu se decupleze dacă receptoarele alimentate din tabloul de siguranță principal sunt în stare de funcționare).

Pentru alimentarea receptoarelor de categorie 0 și categoria a I-a se prevede un tablou de siguranță principal, care se alimentează de la tabloul general, prin intermediul tabloului de comandă al grupului electrogen (în cazul alimentării din rețeaua de 0.4 kV a furnizorului, de la secția de bare pentru iluminat a tabloului general). Receptoarele de categoria a I-a, se alimentează de la tabloul de siguranță principal, direct sau prin intermediul tablourilor de siguranță secundare.

Alimentarea receptoarelor de categoria 0 (receptori vitali) se face din tablouri de siguranță secundare, prin intermediul unor redresoare sau invertoare, care funcționează în tampon cu baterii de acumulare. Alegerea aparatajului și echipamentelor electrice se face funcție de tensiunile de lucru și puterea nominală a receptoarelor.

Capacitatea bateriilor de acumulatoare trebuie să asigure funcționarea receptoarelor timp de cel puțin 3 ore. Instalațiile electrice pentru alimentarea receptoarelor de categoria 0, se concep în așa fel încât să se poată verifica funcționarea bateriilor de acumulatoare.

3.2 STABILIREA CONDIȚIILOR INIȚIALE DE CALCUL ALE REȚELEI SPITALULUI

3.2.1 Condițiile fizice de calcul

Înainte de toate se stabilieste locația spitalului care va fi în municipiul Sibiu, acordându-se o importanță ridicată și factorilor climatici și hidrologici din zona respectivă. Orașul Sibiu este situat într-o zonă cu climat temperat. Din datele statistice meteo se poate aștepta să se înregistreze temperaturi de sub 10 0C înregistrate 196 zile/an, în timp ce temperaturile minime și maxime înregistrate au fost de -42 0C și respectiv +40 0C. Condițiile climaterice nefavorabile (căderi masive de zăpadă și teren înghețat), care să împiedice lucrul în aer liber s-au înregistrat aproximativ în 60 zile/an (între decembrie și februarie).

Datele meteo sunt înregistrări ale măsurătorilor Institutului de Meteorologie și Hidrologie București – Stația Sibiu. Astfel, echipamentele și instalațiile tehnologice s-au ales, respectiv dimensionat pentru funcționare în următoarele condiții de mediu ambiant:

– zona meteo: A;

– altitudine (peste nivelul mării): < 1000 m (520 m);

– temperaturi ale mediului ambiant conform CEI 60068-2-1 și 60068-2-2: la exterior max. + 40 0C, min. – 30 0C, iar max. a mediei în 24 h +35 0C, iar la interior max. + 40 0C min. – 5 0C;

– umiditate relativă conform CEI 60068-2-3: max. 95 %;

– grosimea stratului de chiciură: 16 mm;

– viteza maximă a vântului: fără chiciură 24 m/s; cu chiciură 12 m/s;

– numărul mediu de zile de furtună cu descărcări electrice 48/an;

– nivelul de poluare al zonei: II, reprezentând nivelul mediu.

Conform STAS 11.100/1-77 amplasamentul face parte dintr-o zonă cu grad de seismicitate 7.

3.2.2 Estimarea cererii de energie a instalației spitalului

În cadrul proiectării instalațiilor electrice astfel de estimări se fac în vederea dimensionării instalațiilor de alimentare ale noilor consumatori și, în principal, se bazează pe următoarele elemente:

– indicatorii înregistrați anterior la consumatori cu specific asemănător;

– reducerile de consum cu care poate contribui utilizarea unor noi tehnologii;

– perspectiva de dezvoltare în timp a consumatorilor.

Sarcina maximă de durată – reprezintă o primă apreciere se poate face cu ajutorul consumului de energie estimat și cu valorile statistice indicate în literatură pentru duratele de utilizare ale sarcinilor maxime, folosind relațiile:

Metoda coeficiențiilor de cerere prezentată în cele ce urmează se folosește la o etapă de proiectare mai avansată, când se cunosc deja puterile instalate ale receptoarelor. Puterea instalată a unui receptor este egală cu puterea nominală pe care fabrica constructoare o garantează pentru acest receptor.

Puterea racordată a unui receptor reprezintă puterea pe care acest receptor o absoarbe din sistem în cazul funcționării sale la sarcina nominală, în cazul celor mai multe categorii de receptoare – cum sunt cele de iluminat, cuptoarele sau instalațiile de electroliză:

În cazul însă al motoarelor electrice puterea nominală este garantată la arbore și deci la bornele de alimentare a motorului:

Puterea racordată a unei grupe de receptoare este calculată cu formula:

Reprezentând puterea totală absorbită din sistem în ipoteza că toate receptoarele acestei grupe ar fi simultan în funcțiune și totodată ar fi încărcate la sarcina lor nominală. Astfel de condiții sunt însă foarte puțin probabile și de obicei puterea maximă de durată este mai mică decât puterea racordată.

Coeficientul de cerere kc – al unei grupe de receptoare exprimă raportul – de obicei cu valoare subunitară – dintre puterea maximă de durată și puterea racordată a acestei grupe. Sarcina maximă de durată a unei grupe de receptoare se determină deci cu relația:

În același timp, dacă se mai dispune de date statistice cu privire la mărimea factorului de putere în perioada sarcinii maxime:

Valorile coeficienților de cerere ale grupelor de receptoare din diferitele ramuri industriale variază în limite largi, o bună parte dintre aceste valori situându-se în intervalul 0,3…0,7.

Alegerea soluției tehnice optime

În urma studierii diverselor variante pentru schemele de conexiuni ale stațiilor electrice se va stabili care este soluția optimă pentru unitatea spitalicească. În urma analizei posibilităților, ținând seama de importanță deosebită a activității desfășurată în această instituție unde siguranță în alimentarea cu energie electrică este primordială, s-a folosirea unui sistem dublu de bare colectoare, legate între ele cu o cupla transversală, cu un întreruptor pe circuit.

Motivele caestei alegeri constau în fiabilitate crescută, flexibilitate bună, permite revizia oricărei părți componente fără întreruperea alimentarii (întreruptoare, separatoare, linii), dar și datorită numărului redus de întreruptoare are un preț de cost redus. Totodată această schemă prezintă avantajul că prin configurația să permite extinderi viitoare, prin alipirea de noi celule în interior, ceea ce nu mai necesita noi investiții în racorduri dinstatiile de transformare 110/20 Kv.

Racordul cu stația de 110/20 Kv se va face prin LEC, din cauza faptului că suntem într-o zonă foarte populată, prin două transformatoare racordate din două lături a unui poligon pentru reducerea riscurilor de întrerupere în alimentare. Stația va fi de tip interior echipată cu:

2 celule de linie de medie tensiune de 20 kV cu racordu ri separate, din linii distincte;

2 celule de transformator de 20/0,4 kV;

O celulă de cupla transversală;

Boxe pentru transformatori de servicii proprii;

O celulă de joasă tensiune 0,4 kV- bară colectoare;

Protecții și automatizări prin relee electromagnetice.

La alegerea echipamentului aferent s-a acordat atenție deosebită asigurării cât mai bine a condițiilor de compatibilitate electromagnetică.

Se vor respecta limitele impuse în Normele Generale de Protecția Muncii ale MMSS – MSF din 2002 și recomandările de atenuare a influențelor și instrucțiuni de instalare, legare la pământ și cablare pe șantier, conform CEI.

3.3 ALEGEREA ȘI DIMENSIONAREA ECHIPAMENTELOR PRINCIPALE

3.3.1 Calculul puterilor

Având în vedere configurația pentru care s-a optat mai sus rezulta următoarele premize de calcul:

în Tabloul de distribuție (TD) Vital: Pi = 420 kW, kc = 0,8 deci PC = 336 kW;

în TD de forță: Pi = 360 kW, kc = 0,6 deci PC = 216 kW;

în TD pentru iluminat: Pi = 540 kw, kc = 0,7 deci PC = 378 kW;

Însumând valorile calculate mai sus se obține puterea activa totală cerută în barele TPD care va fi de PC = 930 kW.

Astfel puterea reactiva va fi egală cu:

Qc = 638 kVAR

Sc2 = Pc2 + Qc2

Deci:

Factorul de putere natural obținut pe barele consumatorului:

Se observa că factorul de putere natural are o valoare scăzuta. Furnizorul de energie electrică impune însă un factor de putere normalizat, deci:

3.3.2 Alegerea numărului și puterii transformatoarelor de putere din postul de transformare.

Transformatorul reprezintă elementul de bază al postului de transformare fiindcă realizează reducerea nivelului de tensiune la 0,4 kV. Transformatoarele de putere uzuale sunt de tipul TTU-AL: transformatoare trifazate în ulei, fără reglaj sau cu reglaj în absența tensiunii, cu circulația naturală a uleiului și cu răcirea liberă (naturală) cu aer, de construcție normală, cu două înfășurări. Pentru funcționarea în paralel a transformatoarelor este necesară îndeplinirea următoa-relor condiții:

– tensiunile primare și secundare și deci raporturile de transformare, să fie egale;

– tensiunile de scurtcircuit să fie egale;

– raportul puterilor nominale să fie mai mic decât 3/1;

– să aibă aceeași grupă de conexiuni.

Coeficientul de încărcare va fi egală cu: (S este puterea de încărcare, iar Sn este puterea nominală).

Se va alege numărul minim de transformatoare, deci 2 transformatoare. Puterea nominală trebuie să fie standardizată. Pentru un timp scurt un transformator poate funcționa și în supraîncărcare. Coeficientul de supraîncărcare:

Condiția de alegere a transformatorului de putere este de:

În baza calculelor efectuate mai șiș s-a optat pentru un transformator cu putere nominală de:

SnT = 630 kVA

În continuare se calculează coeficientul de încărcare:

Coeficientul de supraîncărcare: , în care tf este timpul de funcționare.

Efectuând calculele de mai sus se aleg doua transformatoare de 630 kVA de tipul: TTU-AL, cu puterea nominală de , produse de firma ELCMOND.

Figura 3.1: Modelul de transformator ales

Transformatoarele vor avea următoarele caracteristici:

Un – IT 20 kV, JT – 0,4 JT;

Caracteristică de reglaj: IT % 5;

Grupa de conexiuni: DYn %;

Pierderi nominale: ΔP0 – 1100, ΔPSC – 6500;

În cazul unui transformator randamentul variază cu gradul de încărcare a transformatorului (raportul ST/SnT). Pe de altă parte, un transformator poate fi supraîncărcat pentru perioade scurte de timp. Curbele de sarcină zilnică arată că puterea absorbită de un consumator nu este uniformă (sunt perioade de timp când încărcarea transformatorului este mai mică decât încărcarea nominală). Asta înseamnă că uzura izolației este mai mică, deci durata de funcționare a transformatorului este mai mare. Pentru a aduce durata de funcționare la durata normată (transformatorul lucrează toată ziua la sarcina nominală), pe anumite durate de timp se poate supraîncărca transformatorul. Această supraîncărcare se numește suprasarcina admisibilă.

O partea din etapa de dimensionarea a postului de transformare o reprezintă asigurarea regimului economic de funcționare în paralel a transformatoarelor. În postul de transformare nu este totdeauna economic ca toate transformatoarele să funcționeze în paralel, precum nu este totdeauna indicat să lucreze unul singur, chiar dacă sarcina nu depășește puterea să nominală. Prin regimul optim de funcționare al transformatorului se înțelege regimul în care pierderile de putere activă în transformator și în calea de alimentare a transformatorului sunt minime. Calea de alimentare este cuprinsă între punctul de alimentare și transformatorul de putere.

Pierderile de putere activă în transformator pot fi scrise în felul următor:

în care:

p0 și q0 sunt pierderile de putere activă respectiv reactivă corespunzătoare mersului în gol a transformatorului;

ps și qs sunt pierderile de putere activă respectiv reactivă datorită sarcinii.

3.3.3 Calculul celulei de linie de medie tensiune

Calculul barei colectoare

Premiza de calcul pleacă de la valorile: SnT = 630 kVA și U2N = 0,4 kV.

Înainte de toate Sse calculează curentul tranzitat (colectat) cu formula:

În concluzie se aleg bare din aluminiu, dretunghiulare, nevopsite.

Dimensiunile acestora se determina din condiția de încălzire, astfel se alege bară de 80 x10 mm cu Iadm = 1496 A, conform calcului efectuat. În continuare se calculează

I’adm = 1496 ∙ 1 ∙ 0,9 ∙ 0,8 = 1077 A > In2 = 910 A;

Condiția de bază este astfel îndeplinită.

3.3.4 Dimensionarea cablurilor de medie tensiune.

Condițiile inițiale de calcul:

– tensiune de nominală 20 kV;

– traseul cablului îngropat.

Curentul tranzitat este calculat cu formula:

Din condiția de încălzire:

În care:

k1 reprezintă coeficientul de rezistenta specifică asolului. Pentru 1 Km/W, grad de încărcare egal cu 0,7. Se alege valoare k1 = 1,08.

k2 este coeficientul care depinde de numărul de cabluri. Pentru 2 cabluri, grad de încărcare 0,7, iar valoarea sa va fi k2 = 0,86.

Într-un final, cablul ale este din aluminiu, cu secțiunea de 5 mm2, cu trei conductoare și cu izolație PVC. Temperatura solului este egală cu 20 0C, fiind o valoare standard, deci:

Imad = 36 A

1,08 ∙ 0,86 ∙ 36 = 33,43 A care este mai mare decât Ic1 = 18,21 A.

3.3.5 Calculul curenților de scurtcircuit

Prin scurtcircuit se înțelege contactul accidental a doua sau mai multe conductoare aflate sub tensiune. Valoarea curenților de scurtcircuit depinde de:

puterea surselor ce alimentează scurtcircuitul;

impedanța echivalentă a circuitului electric cuprins intre sursă și locul scurtcircuitului;

timpul scurs de la momentul apariției scurtcircuitului;

tipul scurtcircuitului;

Valoarea ridicată a curentului de scurtcircuit provoacă scăderea generală a tensiunii în sistem și deteriorarea utilajului electric prin efectele sale termice și electrodinamice. Calculul curenților de scurtcircuit este necesar pentru verificarea elementelor componente ale instalațiilor electrice la stabilitate termică și dinamică, alegerea și reglarea instalațiilor de protecție. Condiții de calcul pentru locul de defect K1 sunt:

– puterea de scurt circuit Psc,transmisă de furnizorul de 250 MVA;

– tensiunea de lucru UN = 20 kV.

Figura 3.2: Schema de calcul a curenților de scurtcircuit

Unde λ=1,8. Deci:

Pentru partea de joasă tensiune curentul de scurt circuit se calculează astfel:

În care:

R∑ = R∑-1 + RT; RT = r0 ∙ l; X∑ = X∑-1 + XT; XT = x0 ∙ l

În funcție de raportul se va determina din nomograme factorul de șoc λ necesar în calculul Isoc:

Cu ajutorul schemelor de conexiuni ale barelor colectoare se determina reactanțele și rezistentele din formulele de mai sus.

Pentru transformator se determina valorile:

x0 = 14,5; r0 = 2,89

λ = 1,15

Pentru bara colectoare care este confecționată din aluminiu, având o lungime de 3 m, iar distanța dintre bare este fixată la Db = 200 mm:

xob = 0,125 XT = 3  0,125 = 0,375

r0b = 0,025 RT = 3  0,025 = 0,075

R∑ = RT + r0 = 0,075 + 2,89 = 2,97

X∑= XT + x0 = 0,375 + 14,5 = 14,875

λ = 1,17

3.3.6 Verificarea la scurtcircuit a căilor de current

Conductorul ales este din aluminiu cu secțiunea S = 5 mm2, cu următoarele date de proiectare:

Ic = 18,21 A

Imad = 36 A

I’mad = 33,43 A

Condiția de stabilitate termică a secțiunii este:

În sistem trifazat:

M = P  l = 579,6  3,6 = 2086,56

P = Sn  cosφ = 630  0,92 = 579,6 kW

Al = 2700

3.3.7 Calculul bateriei de condensatoare

Bateriile de condensatoare se utilizează în rețelele electrice sub formă de baterii de condensatoare sunt (derivație) și baterii de condensatoare serie. Bateriile de condensatoare serie se montează în lungul unei linii electrice de înaltă sau medie tensiune pentru compensarea longitudinală, adică pentru îmbunătățirea condițiilor de transport, reglarea tensiunii pe linie, reducerea variațiilor de tensiune provocate de diferiți consumatori, mărirea capacității de transport a linilor electrice. Bateriile de condensatoare sunt se montează în paralele cu rețeaua, pentru a îmbunătăți factorul de putere, prin furnizarea puterii reactive absorbite de receptoarele inductive (motoare electrice, bobine cu sau fără miez de fier, lămpi fluorescente) ca și de transformatoarele de forță sau de liniile electrice aeriene. Bateriile de condensatoare se montează pe barele de medie tensiune ale stațiilor de transformare sau pe barele de joasă tensiune ale posturilor de transformare având ca efect reducerea transportului de putere reactiva pe linii. Transportul puterii reactive într-o rețea electrică are o influență negativă asupra funcționarii acesteia din punct de vedere tehnic și economic. Transportarea puterii active cu un factor de putere mic implica următoarele consecințe:

– micșorarea capacității de producerii puterii active de către generatoare;

– reducerea capacității de transport a transportatoarelor și aliniilor electrice;

– înrăutățirea tensiunii și căderii de tensiune în diferite puncte ale rețelei;

– creșterea pierderilor la producerea și transportul energiei electrice;

– creșterea investițiilor în sistem pe kW alimentat;

– dificultăți tehnice în exploatarea rețelelor electrice.

Bateria de condensatoare se compune din grupuri de condensatoare unitare legate electric. Aceasta trebuie să suporte timp nelimitat o supratensiune de 1,1 Un, cu condiția nedepășirii tensiunii maxime admisibile pe condensatoare. Deasemenea trebuie să suporte la funcționare continua un curent maxim de 1,3 In pe fază la tensiune și frecvența nominală. Abaterile de la capacitatea nominală, respectiv puterea nominală, sunt cuprinse între -5% și +10%. Bateriile de condensatoare se prevăd cu o instalație fixă de descărcare automată, conectată intre bornele sau barele bateriei, capabilă să reducă tensiunea reziduală sub 50 V în maximum 5 minute la bateriile de condensatoare de medie tensiune și sub 40 V în maxim 1 minut la bateriile de condensatoare de joasă tensiune din posturile de transformare. Pentru a îmbunătăți factorul de putere utilizatorul va conecta baterii de condesatoare pe barele de medie tensiune. Puterea reactiva a bateriei de condensatoare se calculează cu formula

Calculul capacității condensatoarelor:

QBC = m ∙ ω ∙ C ∙ UC2

În care m reprezintă numărul de faze, ω este egal cu 2πf, C este capacitatea pe o ramură (celelalte fiind egale), iar UC reprezintă tensiunea aplicată condensatorului de pe ramura respectivă, iar C este egal cu

Astfel, se vor alege condensatorii de tipul CS 0,380-20-3 cu Q0 = 20 kVAR.

Numărul de candensatoare se calculează cu formula:

Se va rotunji numărul de condensatori, astfel se aleg 15 baterii de condensatoare:

Figura 3.3 Model de baterie de condensatori

Puterea aparentă recalculată este Sc = 989,5 kVA.

Determinarea rezistenței de descărcare a bateriei de condensatoare se face cu formula:

În care:

t – timpul de descărcare pe medie tensiune (5 minute);

Uad – tensiunea minimă pe baterie (50 V).

Puterea disipată pe Rd se calculează astfel:

3.4 APLICAȚII TEORETICE ALE LINIILOR RADIALE CU ALIMENTARE DIN MAI MULTE NODURI

3.4.1 Aplicația I

Determinarea circulației de curenți și căderea mximã de tensiune în rețeaua alimentată de la două noduri din figura de mai jos. Linia se considera executată din cablu cu conductoare de cupru cu secțiunea de 50 mm2. Pe figura sunt indicate și lungimile tronsoanelor în [m], sarcininile consumatorilor în [KVA[ și tensiunea de alimentare în [V]. Consumurile nodale reprezintă puteri totale măsurate în [KVA].

Figura 3.4: Schema rețelei alimentate de la două noduri

Calculul curenților nodali și a circulației de curenți se face folosind algoritmul de mai jos:

Mai departe:

Intensitatea va fi egală cu:

În care:

Aceasta este impedanța specifică a unui cablu de cupru cu secțiunea de 50 mm2.

Figura 3.5: Consumurile nodale și circulația curentului electric

Din figura de mai sus se poate observa faptul că separarea curenților are loc în nodul 1. În continuare se poate efectua calculul căderilor de tensiune. Din punctul de vedere al circulației de curent rețeaua poate fi reprezentată confom figurii de mai jos:

Figura 3.6: Reprezentarea rețelei din punctul de vedere al circulației curenților

Mai departe:

Deci:

Astfel, pentru rezolvarea aplicației s-a calculat circulația de curenți, apoi a fost calculată căderea maximă de tensiune conform algoritimilor prevăzuți în mersurile de calcul.

3.4.2 Aplicația ÎI

Determinarea circulației de curenți și dimensionarea ipotetică a secțiunii constante în rețeaua alimentată de la două noduri, ca în figura de mai jos. Rețeaua este construită din cablu ACYHSAbY cu reactanța inductivă egală cu:

Tensiunea de funcționare este egală cu:

lungimile tronsoanelor, în kilometri și puterile totale nodalesunt măsura în KVA și sunt indicate în figură de mai jos. Deasemenea se cunoaște faptul că:

Consumurile nodale reprezintă puteri totale măsurate în [MVA]. Figură de mai jos reprezintă ipoteza de calcul.

Figura 3.7: Schema rețelei de alimentare

Calculul curenților nodali și a circulației de curenți se face conform algoritmului indicat în mersul de calcul.

Pentru realizarea transformării într-o rețea nebuclatã se aruncã sarcina din nodul 3 în nodurile 2 și 4.

Următorul pas constã în punerea în paralel a laturilor (2;4) și (2;3;4). Astfel rezulta:

Astfel se obține rețeaua din figură de mai jos:

Figura 3.8: Schema noii rețele

Consumurile nodale reprezintă curenți măsurați în [A].

În figura de mai jos este reprezentată circulația de curenți. Se observa faptul că nodul 4 este nodul de separare al curenților.

Figura 3.9: Reprezentarea schemei circulației curenților

Repartiția curenților în rețeaua inițială se raportează ca in figura de mai sus, care intervine ca modificare la circulația de curenți intre nodurile 2 și 4. Din figura de mai jos rezulta următoarele relații de calcul:

Figura 3.10: Schema de calcul a repartiției curenților

În figură de mai jos este reprezentată circulația de curenți în rețeaua inițială:

Figura 3.11: Circulația de curenți în reteua inițială

Pentru dimensionarea rețelei se aplică algoritmul din mersul de calcul. Din figura 3.9 rețeaua poate fi descompusa în două subretele:

subreteaua A4’;

subreteaua 4” B.

Se observa faptul că:

Din tabelele de specialitate se alege valoarea rotunjită:

s = 240 mm2