SPECIALIZAREA : Electrotehnică [612750]
1
UNIVERSITATEA MARITIMĂ CONSTANȚA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICĂ NAVALĂ
SPECIALIZAREA : Electrotehnică
PROIECT DE DIPLOMĂ
ABSOLVENT: [anonimizat], 201 4
2 UNIVERSITATEA MARITIMĂ CONSTANȚA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICĂ NAVALĂ
SPECIALIZAREA : Electrotehnică
PROIECT DE DIPLOMĂ
“PROIECTAREA UNUI SISTEM DE ALIMENTARE CU
ENERGI E ELECTRICĂ PENTRU UN
ILUMINAT STRADAL URBAN ”
ABSOLVENT: [anonimizat],
Ș.l. dr. ing. DORDESCU MARIAN
CONSTAN ȚA, 201 4
3
CUPRINS
CAP .I. INTRODUCERE 4
I.1. Considerații generale …………………………………… …..…….… ……………….. ………………. 4
I.2. Prezentarea temei ………… …..….… ………………… ………………………………………………………….. 5
I.3. Date și c ondiții de proiectare …………………………………………………… …………………. …. 5
CAP .II.STABILIREA INDICATORILOR DE PERFORMANȚĂ A SISTEMULUI DE
ILUMINAT PUBLIC URBAN 7
II.1. Aspecte generale ……………………………………… ……………………………………… ……….. … 7
II.2. Instala ții de iluminat . Aleger ea caracteristicilor instalației…… ……………..….……… ……… 9
II.3 Calculul fotometric al iluminatului căilor de circulație. Calcul ul pe baza iluminării medii.. 21
II.4. Sisteme d e comandă a instalațiilor de iluminat…………….. …..……..…… …………………………. 25
II.5. Elemente de calcul a sistemelor de iluminat stradal ……………………. ….…………………. … 26
CAP .III. SOLUȚII DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRICĂ A SI STEMULUI DE
ILUMINAT STRADAL 36
III.1. Variante propuse de alimentare cu energie electrică … ……….………………….… ………… 36
III.2. Dimensionarea rețelei de distribuție publică de joasă tensiune ……………… …….…………. 40
III.3. Dimensionarea rețelei de iluminat public pentru artera1……….. …………………………………………. 44
III.3. Calculul pierderilor de putere și energie în instalația de alimentare cu energie electrică. … 45
III.4. Măsuri pentru reducerea consumului de energie electric ă……… …..…………………… ……. 49
CAP . IV. INSTALAȚII DE PROTECȚIE ÎMPOTRIVA ELECTROCUTĂRII 51
IV.1. Generalități . Terminologie ……… …………………………………………………… …………… 51
IV.2. Prizele de pământ . Prize artificiale. ……………………..…………………………….. ……….. 53
IV.3. Dimensionarea instalației de legare la pământ ……………………………………………………… …… 55
CAP .V. CONCLUZII 59
BIBLIOGRAFIE 60
ANEXE 61
4
CAP .I. INTRODUCERE
I.1. Considerații generale
În societatea modernă, energia electrică reprezintă elementul de bază, de importanță strategică
pentru activitatea și dezvoltarea economică du rabilă și socială a oricărei țări.
Asigurarea condițiilor pentru o dezvoltare economică durabilă impune și o eficiență
corespunzătoare a sectorului energiei electrice, în condiții de protecție și conservare a mediului
ambiant.
Structura actuală a sectorul ui electroenergetic românesc este aceea de monopol de stat, cu
integrare pe verticală a activităților de producere, transport și distribuție a energiei electrice.
Funcție de poziția reciprocă a centralelor electrice și centrelor de consum, de mărimea
puter ilor produse și de distanțele dintre surse și consumatori, rezultă necesitatea realizării unor
rețele electrice de diferite tensiuni nominale care, din punct de vedere al funcțiunii pe care o au,
pot fi împărțite în doua categorii. Astfel sunt rețelele ele ctrice de transport, având tensiuni
nominale de: 400 kV; 220 kV și 110 kV și rețelele electrice de distribuție de medie și de joasa
tensiune.
Pentru o zonă de caz, proiectarea rețelelor electrice necesită luarea în considerare a
următoarelor criterii de al egere a schemelor și a structurii rețelelor:
a) asigurarea în perspectivă de lungă durată (20 …30 ani) a consumului de energie electrică a
zonei de alimentare;
b) eficiența economică a variantei alese, determinată prin întreținere, cheltuieli minime
pentru trans portul și distribuția energiei electrice;
c) realizarea siguranței necesare în funcționarea instalațiilor de alimentare cu energie
electrică;
d) reducerea numărului și duratei de întrerupere a alimentării consumatorilor;
e) asigurarea calității energiei furnizate c onsumatorilor precum și limitarea, în cadrul
valorilor admisibile, a perturbațiilor provocate de consumatori în funcționarea rețelelor electrice
de medie și de joasă tensiune (PE 143/94);
f) asigurarea funcționării economice a rețelelor de distribuție în cond ițiile variației sarcinii
datorită consumatorilor sezonieri.
5
I.2. Prezentarea temei
Tema propune elaborarea unui proiect de alimentare cu energie electrică pentru sistemul de
iluminat dintr -un cartier municipal, alimentare care va trebui să satisfacă cerințele energetice ale
consumatorilor din zonă la nivelul anilor 2015 – 2020, cu realizarea la un nivel foarte ridicat a
unor parametrii de calitate cum ar fi:
soluții de mare eficiență economică;
instalații cu un înalt grad de siguranță în funcționare;
economie de energie electrică prin reducerea consumului propriu tehnologic.
I.3. Date și condiții de proiectare
La amplasarea instalațiilor electrice se va ține seama de posibilitatea de extindere a acestora.
De regulă, intervalul de timp pentru care se v a asigura această posibilitate va fi de circa 10 –
15 ani.
Sistemul de iluminat stradal este situat în Dobrogea, jud. Constanța încadrându -se conform
STAS 10101/20 -90 în categoria B a zonelor climatice din România.
Tabel nr. 1.1
Coordonatele geografice ale orașului Constanța :
– longitudine E – 28°37'
– latitudine N – 44 °09'
Valori medii absolute multianuale ale temperaturii în Constan ța :
Tabelul nr. 1.2
Temperatură Ian. Feb. Mar. Apr. Mai. Iun. Iul. Aug. Sep. Oct. Noi. Dec
Val. maximă 4,63 5,54 11,11 15,7 21,52 16,17 28,67 29,37 22,8 17,82 10,21 5,54
6 Val. minimă -2,67 -2,86 0,96 5,32 10,64 14,69 16,40 17,59 12,73 8,02 2,47 -0,55
– maximă = 16,28 °C
– minimă = 6,89 °C
Condițiile de proiectare enumerate anterior, au un rol extrem de important, reprezentând unul
dintre criteriile principale în alegerea echipamentelor instalațiilor el ectrice, din perspectiva
rezistenței, eficienței și economicității acestora.
În prezent zona este alimentată la tensiunea de 20 kV din două stații de transformare: S 1:
110/20/6 kV și S 2: 110/20/6 kV.
Rețeaua electrică de distribuție de medie tensiune din z onă este o rețea complex buclată cu
funcționare la tensiune de 20 kV. Distribuția se face prin puncte de alimentare.
Numărul total al posturilor de transformare, de tensiune 20/0,4 kV, ce alimentează
consumatorii din zonă, este de 12, din care 11 posturi s unt echipate cu transformatoare de 400
kVA , iar un post de transformare de abonat are o putere instalata de 2 x 400 kVA.
Rețeaua de cabluri de medie tensiune este realizată din cabluri de 20 kV monofazate, cu
izolație din polietilenă normală și manta PVC – A2YSbY și cu izolație din polietilenă reticulară
și manta PVC – A2YSrY.
7
CAP .II.STABILIREA INDICATORILOR DE PERFORMANȚĂ A SISTEMULUI DE
ILUMINAT PUBLIC URBAN
II.1 Aspecte generale
În tabelul nr.2.1. sunt indicate principalele obiective ale iluminatului exterior precum și
importanța acestora în funcție de zona iluminată.
Tabelul 2.1. – Obiective ale iluminatului exterior
Studiile efectuate pe plan mondial, au determinat o creștere continuă a nivelul tehnic al
instala țiilor de iluminat public, sistemele de iluminat stradal din țara noastră nece sitând în
continuare eforturi importante pentru creșterea parametrilor luminotehnici, energetici și
economici.
Figura 2. 1. Obiectivele iluminatului urban
Iluminatul public reprezint ă unul dintre criteriile de calitate ale civiliza ției moderne .
Realizarea unui iluminat corespunzător determin ă în special reducerea cheltuielilor indirecte,
reducerea numărului de accidente pe timp de noapte, reducerea riscului de accidente rutiere,
reducerea numărului de agresiuni contra persoanelor, îmbunătățirea climatului social și cultural
prin creșterea siguranței activităților pe durata serii.
În figura 2.1. sunt indicate obiectivele pe care trebuie sa le îndeplinească un sistem de iluminat
urban corespunzător . Zona de iluminat Obiectiv
Securitatea
traficului Securitatea
persoanelor Ambianță
și confort Estetica
urbană
Artere rutiere principale *** *** * *
Artere rutiere secundare *** *** ** *
Iluminat urban
Securitatea
traficului
rutier Securitatea
persoanelor
și bunurilor Ambianța și
confort
8 Experien ța arat ă că pe durata nop ții riscul de accidente este de 1,6 ori mai mare noaptea fa ță
de zi și cu o gravitate mult mai mare (num ărul de mor ți de 5,4 iar num ărul de r ăniți de 2,1 ori mai
mare fa ță de lumina natural ă). Asigurarea unui iluminat corespunz ător, fa ță de un iluminat redus
poate condu ce la o reducere cu 40% a num ărului de accidente.
Creșterea luminan ței în intervalul 0,5 2 cd/m2 cu 1 cd/m2 determin ă reducerea cu 35 % a
numărului de accidente.
Datele statistice arat ă că iluminatul corespunz ător al trotuarelor reduce substan țial num ărul de
agresiuni fizice, conduc ând la cre șterea încrederii popula ției pe timpul nop ții. Datele din figura
2.2. și figura 2.3. pun în evidență variația numărului accidentelor auto cu afectare de persoane pe
durata nopții, raportate la numărul corespunzător pe durata zilei, în funcție de luminanța arterelor
de trafic auto și respectiv numărul de atacuri cu agresiuni fizice pe trotuar în funcție de nivelul de
iluminare pe timpul nopții.
În figura 2.2. este prezentat ă estimativ varia ția num ărului de accident e rutiere în timpul nop ții
Na (raportat la num ărul de accidente în timpul zilei), în func ție de nivelul de luminan ță al arterei
rutiere. Se observ ă faptul c ă la o iluminare insuficient ă, num ărul de accidente rutiere poate ajunge
de până la 2,5 ori mai mare decât în timpul zilei.
Nivelul mediu de iluminare a arterelor pietonale are, de asemenea, o influen ță important ă
asupra num ărului de atacuri asupra persoanelor. În figura 2.3. este indicat ă varia ția num ărului de
atacuri Nat pe timp de noapte, în func ție de nivelul de iluminare, raportat la cazul unei ilumin ări
medii de 15 lx. 0 5 10 15 20 E [lx] Nat
2,0
1,5
1,0
0,5
0
Figura 2.3. Numărul de atacuri pe timp de
noapte în funcție de nivelul de iluminare al
trotuarelor. Na
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 L [cd/m2]
Figura 2.2. Numărul de accidente corporale pe
timpul nopții raportat la numărul de accidente
corporale în timpul zilei, funcție de nivelul de
luminanță al carosa bilului.
9
Se observ ă faptul c ă o iluminare insuficient ă poate
determina practic dublarea num ărului de atacuri pe timp
de noapte.
În figura 2.4. se poate observa faptul că există o
legătură d irectă între nivelul de iluminare și rata
infracțiunilor pe timpul nopții. Se observă faptul că cea
mai mare parte a infracțiunilor, pe trotuar, rezultă în
zonele cu nivel de iluminare sub 5 lx.
Un nivel corespunzător al iluminării determină un
sentiment d e securitate pentru pietonii care circulă
noaptea. Acest sentiment este determinat de:
capacitatea de a identifica din timp persoanele de pe stradă;
detectarea la timp a obstacolelor de pe trotuar și de pe stradă;
lipsa fenomenului de orbire, care deter mină o senzație de inconfort.
Un rol important îl are iluminatul public în realizarea într -o localitate a unui climat de confort
și o ambianță plăcută.
II.2. Instalații de iluminat urban .Alegerea caracteristicilor instalației
Iluminatul public , în anul 2003, a reprezentat un consum de energie electrică de 8750 MWh,
corespunzător unei puteri instalate de circa 1700 kW ceea ce reprezintă circa 36% din factura de
energie electrică a municipalității.
Sistemul de iluminat public urban cuprinde o rețea elect rică cu o lungime de 59,2 km realizată
ca rețea aeriană (48 km) și rețea în cablu (11,2 km).
Corpurile de iluminat sunt plasate pe 1452 stâlpi de diferite tipuri:
metalici (zincați) octogonali – 257 bucăți;
metalici – 110 bucăți;
tip 10001 – 824 bucăți ;
SE4 – 79 bucăți;
SE 10 – 44 bucăți;
SF 8 – 11 – 70 bucăți;
beton 3 m – 68 bucăți. 8
%
< 5 lx 20
% 32
% 40
%
(5 10)
lx (10 15)
lx (15 20)
lx Figura 2.4. Influența nivelului de
iluminare asupra numărului de
agresiuni fizice.
10 Corpurile de iluminat utilizate corespund diferitelor etape de realizare a instalației de iluminat
public:
B 200;
B 300;
PVB 125;
BVB 250;
PVB 400;
tronconice IE P.
Pentru realizarea sistemului de iluminat sunt folosite lămpi cu descărcare în vapori de sodiu de
înaltă presiune, lămpi cu descărcare în vapori de mercur de înaltă presiune și un număr redus de
lămpi cu incandescență în curs de înlocuire cu lămpi cu des cărcare în vapori de mercur de înaltă
presiune. Numărul de lămpi utilizat și puterea lor nominală sunt indicate în tabelul 2.2.
Tabelul 2.2. Lămpi utilizate pentru iluminatul public
Tip lampă Putere nominală,
W Bucăți
Lămpi cu descărcare în va pori
de sodiu de înaltă presiune 150 147
250 105
400 67
Lămpi cu descărcare în vapori
de mercur de înaltă presiune 125 785
250 5796
400 86
Total 6986
Total putere instalată în lămpi : 1656,625 kW
Evaluarea consumului de energie electrică la funcționarea tuturor lămpilor indicate în tabelul
2.2. este prezentată în tabelul 2.3. Consumul total anual calculat în tabelul 2.3. se referă la energie
consumată strict în sursele de iluminat. Având în vedere faptul că în procesul de contori zare a
consumului pentru iluminat sunt luate în considerație și pierderile în balasturile lămpilor și în
circuitele electrice de alimentare, se poate estima o creștere a consumului contorizat cu circa 15%
față de consumul strict pentru sursele de lumină. În tabelul 2.4. sunt indicate consumurile de
energie electrică contorizate pe intervalul de timp 1996 2005, iar în tabelul 2.5. consumurile de
energie electrică estimate prin calcul energetic pentru anul 2006.
11 Tabelul 2.3. Estimarea consumului de energ ie electrică pentru iluminat cu echiparea actuală
Luna Decada Intervalul de
funcționare Durata de
funcționare a
iluminatului
ore Consum
estimat
MWh
Ianuarie 01.01 10.01 17,04 7,20 14,27 236,40
11.01 20.01 17,16 7,10 13,9 230,27
21.01 31.01 17,31 7,08 13,62 248,20
Februarie 01.02 10.02 17,47 6,56 13,15 217,85
11.02 20.02 18,02 6,40 12,63 209,23
21.02 29.02 18,14 6,26 12,2 181,90
Martie 01.03 10.03 18,26 6,10 11,73 194,32
11.03 20.03 18,45 5,54 11,15 184,71
21.03 31.03 18,55 5,30 10,58 192,80
Aprilie 01.04 10.04 20,07 6,10 10,05 166,49
11.04 20.04 20,20 5,53 9,55 158,21
21.04 30.04 20,34 5,36 9,03 149,59
Mai 01.05 10.05 20,48 5,20 8,53 141,31
11.05 20.05 21,00 5,05 8,08 133,86
21.05 31.05 21,11 4,56 7,75 141,23
Iunie 01.06 10.06 21,20 4,50 7,5 124,25
11.06 20.06 21,26 4,49 7,38 122,26
21.06 30.06 21,29 4,51 7,37 120,09
Iulie 01.07 10.07 21,27 4,54 7,45 123,42
11.07 20.07 21,22 5,02 7,67 127,06
21.07 31.07 21,12 5,13 8,02 146,15
August 01.08 10.08 20,59 5,26 8,42 139,49
11.08 20.08 20,44 5,38 8,90 147,44
21.08 31.08 20,25 5,51 9,43 171,84
Septembrie 01.09 10.09 20,05 6,04 9,98 165,33
11.09 20.09 19,46 6,10 10,4 172,29
21.09 30.09 19,25 6,29 11,07 183,39
Octombrie 01.10 10.10 18,07 5,42 11,62 192,50
11.10 20.10 17,49 5,54 12,08 200,12
21.10 31.10 17,32 6,10 12,63 230,16
Noiembrie 01.11 10.11 17,16 6,24 13,13 217,52
11.11 20.11 17,04 6,39 13,58 224,97
21.11 30.11 16,54 6,52 13,97 254,57
Decembrie 01.12 10.12 16,50 7,04 14,23 235,74
11.12 20.12 16,50 7,13 14,38 238,22
21.12 31.12 16,55 7,19 14,40 262,41
Total ore iluminat 3 976,5
Consum total anual 6328,02
12 Tabelul 2.4. Consum de energie electrică pentru iluminatul public [MWh]
Anul Trimes trul I Trimestrul II Trimestrul III Trimestrul IV Total
1996 7200
1997 1959
1998 1323 2033
1999 1971 1738 1810 2169 7688
2000 2174 1815 1600 2193 7782
2001 8850
2002 1988 1712 1871 2543 8114
2003 2324 1948 1948 2605 8825
2004 2597 1978 2039 2266 8880
2005 2107 2090 1747 2806 8750
În tabelul 2.5. este estimat consumul total contorizat pent ru iluminatul public, sistemul de
semaforizare și iluminatul arhitectural și de publicitate din localitatile urbane.
Tabelul 2.5. Estimarea consumului anual de energie electr ică pentru iluminat public pe 2006 în localitațile urbane
Tipul consumului Valo are est imată
kWh
Surse de lumină 6382,02
Piederi în balasturi și circuitele electrice de alimentare 957,3
Consum pentru semaforizare 702,02
Consum pentru iluminat arhitectural și publicitate 191,46
Consum anual 8250,36
În tabelul 2.5. s -a luat în c onsiderare faptul că consumul contorizat pentru iluminatul public
include pierderile în balasturile lămpilor precum și pierderile de energie în conductoarele electrice
de alimentare ale sistemului de iluminat. În total aceste consumuri se estimează ca fiin d de 15%
din consumul surselor de lumină.
Proiectul analizează iluminatul public stradal care reprezintă, într -o localitate urbană circa
86% din consumul contorizat pentru iluminatul electric exterior al municipiului. În tabelul 2.5., s –
a luat în considera re un consum de circa 11% pentru sistemul se semaforizare și circa 3% pentru
sistemul de iluminat arhitectural și publicitate.
13 Analiza prin măsurători a iluminatului public localitațile urbane s -a făcut pentru un număr de
9 artere(3 centrale si 6 periferic e), alese intr -un mod aleator, urmărind a se stabili încadrarea în
valorile acceptate ale parametrilor de calcul (vezi tabelul 2.6.0. si 2.6.1.) .
Instalațiile de iluminat pentru arterele de circulație trebuie să contribuie la asigurarea
condițiilor necesa re desfășurării activităților în aer liber și la siguranța circulației în timpul nopții.
La proiectarea unei instalații de iluminat public trebuie avută în vedere satisfacerea cerințelor
lumino -tehnice, economice și estetice.
Proiectul de iluminat trebui e corelat cu proiectul de sistematizare urbanistică. Pentru aceasta
sunt necesare următoarele date:
date privind construcțiile și instalațiile din zona respectivă;
planul zonei cu profile în plan transversal (cuprinzând profilele străzilor, trotuarelor,
înălțimile clădirilor și arborilor);
definirea precisă a căilor ce urmează a fi iluminate.
Alegerea caracteristicilor instalației
Calitatea unei instalații de iluminat public este determinată de:
nivelul luminanței și iluminării pe suprafața caii;
uniformit atea luminanței și a iluminării;
limitarea orbirii;
vizibilitatea pentru ghidarea optică.
Alegerea nivelului de iluminare
Nivele de luminanță și iluminare a căilor de circulație se stabilesc în funcție de:
intensitatea și viteza traficului;
importanța lo calității în care este calea;
categoria căii.
Conform PE 136/80 principalelel caracteristici fotometrice normate pentru iluminatul arterelor
de circulație semnificative din zona studiată sunt prezentate în tabelul 2.6.
14
Tabelul 2.6.
DENUMIRE
ARTERĂ DENUMIREA
TRAFICULUI INTENSITATEA
ORARĂ
DE CALCUL
[veh./oră]
medmed
EL
q Emed
[lx]
medEE
kmin
1
maxmin
2EE
k
1 FOARTE
INTENS 1200 –2400 0,04 – 0,087 10 – 5 0,4 0,2
2 MEDIU 500 – 1000 0,04 – 0,087 3 – 1,5 0,33 0,166
3 REDUS < 500 0,04 – 0,087 2 – 1 0,33 0,166
unde:
Lmed – luminanța suprafeței uscate a arterei, în Cd/m2;
Q – factorul de luminanță;
k1, k2 – factori de uniformitate a iluminării;
Emed – iluminarea medie a suprafeței arterei, în lx.
Factorul de lum inanță se determină cu ajutorul relației:
q (2.1)
unde: ρ – factorul de reflexie al suprafeței arterei; pentru asfalt se alege ρ = 0,1.
Uniformitatea iluminării
Iluminarea medie pe arterele de circulație anal izate trebuie să aibă, conform PE 136/80,
valorile indicate în tabelul nr.2.9.
Orbirea și confortul vizual
Există două tipuri de orbire:
orbirea fiziologică;
orbirea psihologică.
Orbirea fiziologică este determinata de apariția în câmpul vizual a unei su rse cu iluminanță
foarte ridicată, ceea ce micșorează rapid capacitatea vizuală a ochiului.
Orbirea psihologică se va produce din cauza unui confort vizual scăzut dat de instalația de
iluminat, fiind determinată de obicei de neuniformitatea repartiției lu minanțelor. Orbirea
psihologică produce în timp oboseala conducătorului și scăderea percepției vizuale.
15
Conform celor arătate mai sus, pentru limitarea efectului de orbire, se pot lua unele măsuri
tehnice cum ar fi:
limitarea unghiului de protecție a l corpului de iluminat la minim 300;
limitarea prin normativ a înălțimilor minime de montare ale corpurilor de iluminat, în
funcție de tipul curbei de distribuție a intensităților luminoase, dată de corpul de iluminat și de
fluxul luminos al lămpilor;
asigurarea uniformității repartiției luminanțelor.
Înălțimile minime normate de montare a corpurilor de iluminat, conform PE 136/80, sunt
prezentate în tabelul 2.7.
Tabelul 2.7.
FLUXUL LUMINOS
AL SURSEI
[lm] ÎNĂLȚIMEA MINIMĂ DE MONTARE
[cm]
Corp de iluminat
ecranat
(cu distribuție
concentrată) Corp de iluminat
semiecranat
(cu distribuție medie) Corp de iluminat
neecranat
(cu distribuție largă)
< 5000 6 6 7,5
5000 – 10000 6 7,5 9
10000 – 15000 7,5 9 10,5
> 15000 9 10,5 12
Vizibilitatea
În S.U.A. cercetările în domeniul iluminatului public sunt orientatea spre noțiunea de nivel de
vizibilitate, noțiune introdusă de Blakwell. Teoria nivelului de vizibilitate este bazată pe percepția
contras telor.
Pentru o porțiune de suprafață de luminanță L 0 (luminanța obiectului), aflată pe un fond de
luminanță L F, contrastul este exprimat prin relația:
FF
LL L
C
0 (2.2)
16 Contrastul este definit printr -o valoare absolută, dar se poat e vorbi de un contrast pozitiv , când
suprafața obiectului este mai deschisă decât fondul și de contrast negativ , când suprafața
obiectului este mai Întunecată decât fondul.
Pragul de contrast exprimă cel mai mic ecart de luminațe pentru a avea o probabilit ate de
percepție mai mare de 50 %:
FF
LL L
Cmin0
(2.3)
Se constată că C prag se micșorează odată cu creșterea luminanței fondului.
Dacă se reduce contrastul obiect – fond se ajunge la un moment dat la situația în care
observatorul n u mai distinge obiectul care nu se mai detașează de fundal.
Dacă se reduce progresiv luminanța fondului fără a schimba contrastul se ajunge la un
moment dat la aceeași situație în care observatorul nu mai distinge obiectul.
După un număr mare de experimen te s-au definit curbele de vizibilitate, reprezentate în
următoarele axe de coordonate – luminanța fondului pe abscisă și contrastul obiect – fond pe
ordonată. Se poate spune că deasupra curbei de vizibilitate ,,se vede “ iar dedesubt ,, nu se vede
!”
S-a constatat că, în cadrul teoriei bazate pe nivelul de vizibilitate, nu există o legatură directă
între cifra care exprimă nivelul de vizibilitate și criteriile care definesc iluminatul public.
Nivelul de vizibilitate crește odată cu creșterea nivelului medi u de luminanță, dar el nu dă nici
o indicație cu privire la repartiția luminanțelor și deci a uniformității lor.
Alegerea geometriei instalației
Geometria unei instalații este caracterizată prin:
lățimea căii (l);
înălțimea sursei (h);
distanța dintre sur se (D);
lungimea brațului (b);
depășirea (d).
Aceste caracteristici sunt prezentate în figura 2.11.
17
Sisteme de amplasare a corpurilor de iluminat public
Cele mai uzuale moduri de amplasare a surselor, respectiv a stâlpilor sunt:
unilaterală , în care sur sele sunt dispuse pe o simplă parte;
bilaterală față în față , în care sursele sunt dispuse pe ambele părți ale arterei de
circulație față în față;
bilaterală alternantă , în care sursele sunt dispuse pe axul căii.
Prezentarea acestor amplasări este dată în figura 12.
Conform PE 136/80, pentru arterele de circulație din zona de studiu, s -au ales
următoarele moduri de amplasare a surselor de iluminat, respectiv a stâlpilor:
bilaterală față în față pentru artera 1 , intens circulată;
bilaterală alternantă pentr u artera 2 , mediu circulată;
unilaterală pentru artera 3 , redus circulată.
Lățimea căilor de circulație
Din planul de situație al cvartalului de locuințe analizat, lățimea căilor de circulație se ia după
cum urmează:
artera 1: L = 33 m;
artera 2: L = 22 m;
18 artera 3: L = 4 m.
a)
b)
c)
Figura nr.2. 12 – Dispoziții de surse luminoase: a) dispoziție unilaterală; b) – dispoziție bilaterală
alternativă; c) – dispoziție bilaterală față în față
Înălțimea de montare a corpurilor de iluminat (h)
Aceasta se aleg e în funcție de lățimea căii de circulație. Astfel, pentru realizarea unei
uniformități a iluminării pe suprafața căii, se recomandă
la dispunerea bilaterală a corpurilor de iluminat, înălțimea de montare a acestora să fie
egală cu jumătate din lățimea art erei;
19 la dispunerea bilaterală a corpurilor de iluminat, înălțimea de montare a surselor de
iluminat să fie egală cu jumătate din înălțimea arterei.
Înălțimea medie de montare a surselor de iluminat este direct proporțională cu puterea acestora
astfel înc ât, pentru evitarea orbirii, cu cât sursa este mai puternică, cu atât înălțimea medie de
montare este mai mare.
În aceste condiții înălțimea de montare a surselor de iluminat pe arterele de circulație din zona
studiată este:
artera 1: h = 12 m;
artera 2: h = 9 m;
artera 3: h = 4 m.
Distanța dintre corpurile de iluminat (D)
Distanța dintre corpurile de iluminat se alege în funcție de înălțimea de montare (h) și de tipul
de distribuție al fluxului luminos. Toate acestea sunt detaliate în tabelul nr.2.8
Tabelul 2.8
TIPUL CORPULUI DE
ILUMINAT
RAPORTUL D/h
Dispoziție unilaterală axială
sau bilaterală Dispoziție bilaterală în
zig-zag
ECRANAT
(distribuție concentrată) 3,2 2,5
SEMIECRANAT
(distribuție medie) 3,5 … 4 3
NEECRANAT
(distribuție largă) 5 3,5
Valorile distanței (D) între sursele de iluminat sunt:
pentru artera 1: D = 35 m;
pentru artera 2: D = 35 m și D = 20 m (zig -zag);
pentru artera 3: D = 50 m.
Depășirea (d)
Pentru asigurarea unui iluminat corespunzător al trotuarelor și pentru a s e evita
inconvenientele produse în cazul vibrației stâlpilor se alege depășirea de maxim 0,25 h.
20
Lungimea brațului (b)
Lungimea brațului este determinată de mărimea depășirii, de condițiile de amplasare a
stâlpilor și de condițiile arhitecturale și esteti ce.
Dispoziția surselor în porțiuni speciale de traseu
Porțiunile speciale de traseu pot fi considerate curbele, intersecțiile, trecerile de pietoni,
străzile plantate etc. pentru care iluminatul public trebuie să fie corespunzător.
Intersecții
Conform P E 136/80, pentru iluminatul intersecțiilor cu trafic intens, se alege soluția cu surse
luminoase concentrate, montate pe stâlpi de mare înălțime (15…40 m). Pentru intersecțiile din
zonă s -au ales stâlpi de 35 m.
Străzi plantate
Pentru arterele de circulaț ie pe care există arbori sistemul de iluminat se alege astfel încât
distribuția fluxului luminos să nu fie modificată de coronamentul arborilor.
Astfel, pe arterele de circulație cu arbori de înălțime mică, se vor monta stâlpi cu înălțimi
superioare.
Traversări de pietoni
Pentru evitarea accidentelor trecerile de pietoni trebuie iluminate foarte bine.
Din punct de vedere al instalației de iluminat există trecere de pietoni pe cale neiluminată și
trecere de pietoni pe cale iluminată.
În cazul trecerilor neiluminate se recomandă montarea de corpuri de iluminat pe ambele părți
ale străzii pentru ca pietonul să fie iluminat pe întreaga sa înălțime, spre a fi văzut bine din ambele
sensuri de circulație.
Iluminatul trotuarelor
Pentru iluminatul trotuarelor se recomandă un nivel de iluminare în proporție de 50 % din
valoarea iluminării părții carosabile a arterei respective, luându -se in considerație și efectele
iluminatului comercial. Sursele de iluminat montate pentru iluminarea părții carosabile vor trebui
amplasate astfel încât să satisfacă condiția anterioară de iluminat a trotuarelor.
21 II.3. Calculul fotometric al iluminatului căilor de circulație. Calculul pe baza iluminării
medii
Pentru calculul iluminării medii pe arterele de circulație din zona în studi u se folosește metoda
coeficientului de utilizare.
Formula utilizată este:
Dlk k
Ed u
med
(2.4)
unde:
Φ – fluxul luminos total emis de lămpile montate în fiecare corp, în lm;
ku – coeficient de utilizare;
kd – coeficient de depreciere;
l – lățimea arterei, în m;
D –distanța dintre două corpuri de iluminat succesive, măsurată în axul căii, în m.
Utilizarea acestei metode permite:
determinarea iluminării medii fără a fi necesară trasarea în prealabil a curbelor;
alegerea potrivită a corpurilor de iluminat;
așezarea corpurilor de iluminat fără a trece la un studiu amănunțit al repartiției
iluminării.
Calculul propriu -zis al principalelor căi de circulație
ARTERA 1: iluminat bilateral față în față
Din tabel se alege iluminarea medie E med corespunzătoare traficului intens: Emed = 7 lx
Din relația ( 2.3) se extrage fluxul luminos:
d umed
k kEDl
(2.5)
Conform PE 136/80 se aleg coeficienții:
ku = 0,35
kd = k e x k c
unde:
ke – coeficient de depreciere al lămpii (k e = 0,9);
22 kc – coeficient de depreciere al corpului de iluminat (k c = 0,7)
Pentru artera de circulație 1 se propune analiza a două variante de instalație de iluminat și
anume:
VARIANTA 1 – instalație de iluminat realizată cu lămpi cu vapori de mercur (LVM);
VARIANTA 2 – instalație de iluminat realizată cu lămpi cu vapori de sodiu (LVS).
VARIANTA 1 – lămpi cu vapori de mercur (LVM)
Fluxul total, conform relației ( 2.4), este:
lm
kkEDl
d umed36666
7,09,0 35,07 35 33
și reprezintă fluxul dat de sursele luminoase de pe cele două părți ale arterei de circulație. Fluxul
dat de o sursă luminoasă montată pe o parte a căii este:
lmt18333
2
Fluxul dat de o LVM de putere P = 250 W este Φ n= 1200 lm.
Fluxul dat de două LVM -uri de putere P = 250 W este Φ n= 2400 lm.
Având în vedere satisfacerea criteriilor legate de mediul ambiant, de fluxul luminos, de
limitarea efectului de orbire, se aleg corpuri de iluminat tip PVB -7Ap 2 x 250 W/stâlp.
Valoarea reală a iluminării medii este:
lx
dlk
Ed n
real med4,10
35 3325,0 48000 2
.
Numărul corpurilor de iluminat la o lungime a arterei de 1200 m este:
corpuri ncorp69 2
351200
Puterea necesară celor 69 corpuri de iluminat va fi:
kW W P 34500 69 500
Pentru un timp de utilizare mediu de 4000 h/an, energia consumată este:
an kWh W / 10 138 40005,343
VARIANTA 2 – lămpi cu vapori de sodiu (LVS)
23 Fluxul dat de 0 LVS -250W este Φ n = 1800 lm. Pentru doi stâlpi de o parte și de alta a arterei
Φn = 3600 lm.
Iluminarea medie rezultată prin utilizarea acestui tip de lampă este:
lx Ereal med8,7
35 3325,0 36000
.
Numărul corpurilor de iluminat necesare este:
corpuri ncorp69 2
351200
Puterea necesară pentru cele 69 lămpi va fi:
kW W P 25,17 17250 69 250
iar energia consumată într -un an este:
an kWh W / 69000 4000 25,17
Din motive economice și tehnice se constată că VARIANTA 2 este varianta optimă.
ARTERA 2 – iluminat bilateral
VARIANTA 1 – față în față
Fluxul total:
lm
k kEDl
d umed9240
25,03 35 22
unde E med se alege din tabele.
Fluxul dat de două LVM -uri de putere P = 125 W este Φ = 2 * 5500 = 11000 lm.
Fluxul dat de o LVM cu P = 250 W este Φ = 11750 lm.
Iluminarea medie obținută este:
lx Ereal med57,3
22 3525,0 11000
.
Numărul corpurilor de iluminat la o lungime a arterei de 900 m este:
corpuri ncorp26
35900
Energia consumată:
an kWh W / 26000 4000 26 1252
24 Se aleg corpuri de iluminat de tip PVB -7Bp 2 x 125 W/stâlp.
VARIANTA 2 – în zig -zag
Pentru această variantă am ales lămpi LVM 125 W.
Fluxul total:
lm
k kEDl
d umed6000
25,03 20 22
lx Ereal med12,3
20 2225,0 5500
.
Numărul corpurilor de iluminat:
corpuri ncorp46
20900
Energia consumată:
an kWh W / 22500 4000 45 125
Comparând cele două variante se consideră că cea de -a doua asigură o mai bună uniformitate a
iluminatului și un consum mai redus de energie.
ARTERA 3 – arteră redus circulată; sisteme de iluminat unilateral
Fluxul total:
lm
k kEDl
d umed1600
25,02 504
Pentru lămpi LVM -125 W cu corp PVB -7C, cu Φ n = 5500 lm iluminarea medie este:
lx Ereal med875,6
4 5045,0 5500
.
Pe aceste artere de circulație se pot monta și lămpi d e tip LVM -80 W.
Iluminatul unei intersecții
Pentru instalația de iluminat dintr -o intersecție intens circulată din cadrul cvartalului de
locuințe analizat se propun următoarele variante:
VARIANTA 1 – cu un stâlp instalat central, cu o înălțime de 25 m, pe care sunt
montate 4 corpuri de iluminat tip PVSB -7Ap 2 x 250 W LVS;
25 VARIANTA 2 – cu 4 stâlpi de înălțime 20 m, pe fiecare stâlp sunt montate 3 corpuri
de iluminat tip PVSB -7Ap 1 x 250 W LVS.
Deoarece prin această intersecție trec linii de troleibuz, se adoptă VARIANTA 2.
Tabelul 2.9.
Nr.
crt. Denumirea
arterei Descrierea soluției de iluminat h
[m] Tipul
corpului de
iluminat
1 I
12 PVB -78
2 II
9 PVB -7
3 III
9 PVB -7C
II.4. Sisteme de comandă a instalațiilor de iluminat
Rețeaua de iluminat public din zona analizată va fi organizată în cascadă. Comanda rețelei de
iluminat public se va face de la distanță.
Culegerea informației despre nivelul iluminării naturale se realizează prin intermediul unei
celule fotometrice care închid e un circuit de semnalizare. În prezent comanda aprinderii
26 iluminatului public se face prin acționarea manuală a unui releu intermediar. Condiția funcționării
acestui sistem este asigurarea circulației unui impuls de curent alternativ 240 V – 50 Hz, prin
rețeaua de distribuție de joasă tensiune, iluminat public și alte circuite speciale, prin cabluri
telefonice și de semnalizare.
Simultan cu acționarea manuală a comenzii de aprindere sau stingere a iluminatului public se
urmărește executarea comenzilor prin semnalizările din dispeceratele zonale și stațiile cu personal;
se acționează telecomenzile locale din stații, dublându -se comanda dată prin telecomanda
centralizată tranmisă în cascadă prin rețeaua de joasă tensiune.
Telecomenzile locale se fac prin cabl urile de semnalizare sau telefonice existente între stațiile
de transformare cu personal și posturile de transformare care au puncte de aprindere conectate în
rețeaua de joasă tensiune, iluminat public și constau în acționarea unor relee intermediare care
alimentează bobinele contactoarelor de joasă tensiune.
II.5. Elemente de calcul a sistemelor de iluminat stradal
Clasificarea din punct de vedere luminotehnic
Din punct de vedere luminotehnic, calitatea unei instala ții de iluminat exterior este
determina tă de urm ătorii parametri:
nivelul de luminan ță și iluminare;
neuniformitatea reparti ției luminan țelor și ilumin ării;
factorul de orbire;
redarea corectă a culorilor (în special la iluminarea unor opere de artă, clădiri monumentale
etc.).
Instala țiile de iluminat pentru arterele de circula ție trebuie s ă asigure condi ții de calitate
necesare pentru ca circula ția să se desf ășoare în mod normal: obstacolele și detaliile trebuie
percepute în mod distinct, în timp util și cu siguran ță.
Un obiect este c orect observat atunci c ând este mai mult luminat (contrast negativ) sau mai
întunecat (contrast pozitiv) dec ât fondul pe care se situeaz ă.
Pe arterele de circula ție, obstacolele fiind intunecate, se utilizeaz ă contrastul negativ, prin
iluminarea acestora.
27 Normativele actuale, în concordanță cu normativele europene, clasifică sistemele de iluminat
stradal în func ție de tipul drumului, densitatea de trafic, complexitatea traficului, existen ța căilor
de rulare separate și posibilitatea de realizarea a instala ției de iluminat (tabelul nr.2.10).
Tabelul 2.10 Clasele de iluminat în func ție de caracteristicile drumurilor
Nr.
crt. Caracteristicile drumului Clasa de
iluminat
1
Drum cu trafic de mare vitez ă, cu c ăi de rulare separate, f ără întersec ții (de ex.
autostr ăzi). Densitatea de trafic și complexitatea acestuia (nota 1):
mare
medie
mică
M1
M2
M3
2 Drum cu trafic de vitez ă mărită, fără zonă de separație între căile de rulare (de
ex. drum na țional, drum jude țean). Controlul traficului (nota 2) și separarea (nota
3) diferitelor benzi de circulație (nota 4):
scăzut
ridicat
M1
M2
3 Drumuri urbane importante, drumuri radiale, str ăzi de centur ă. Controlul
traficului și separarea diferitelor tipuri benzi de circulație:
scăzut
ridicat
M2
M3
4 Străzi de leg ătură mai pu țin importante în ora șe, din zone reziden țiale, str ăzi
rurale locale, drumuri de acces la str ăzi și șosele importante. Controlul traficului
și separarea diferitelor benzi de circulație:
scăzut
ridicat
M4
M5
Nota 1. Complexitatea traficului se refer ă la infrastructur ă, condi țiile de trafic și vizibilitate.
Factorii care se iau în considerare sunt:
numărul de benzi, curbe și dificultatea pantelor precum și frecven ța acestora;
semne de circula ție, indicatoare.
Nota 2. Controlul traficului se refer ă la prezen ța semnalelor luminoase, a indicatoarelor
precum și a altor mijloace de control a circula ției: semnale luminoase, reguli de prioritate,
indicatoare rutiere, marcaje rutiere.
Nota 3. Separarea tipurilor de trafic se refer ă la existen ța unor benzi separate, dedicate
diferitelor tipuri de trafic sau la existen ța unor restric ții de circula ție. Separarea se consider ă bună
dacă aceste separ ări exist ă și sunt bine semnalizate.
Nota 4. Diferitele benzi de circulație se refer ă la utilizarea acest ora de exemplu pentru:
autovehicule, vehicule de transport, vehicule de vitez ă redus ă, autobuze, cicli ști, pietoni.
Parametrii luminotehnici recomanda ți pentru fiecare dintre clasele de trafic, indicate în tabelul
2.10, sunt prezenta ți în tabelul 2.11.
28
Tabelul 2.11 Valorile parametrilor luminotehnici pentru diferite clase de trafic
Clasa
de
ilumina
t Domeniul de aplicare
Toate
drumurile Toate
drumurile Toate
drumurile Drumuri
fără
intersecții Drumuri cu
trotuare
neiluminate
Lmed [cd/m2],
valoare
admisă U0 ,
valoare
minimă TI %,
valoare
maximă Ul,
valoare
minimă SR,
Valoare
maximă
M1 2 0,4 10 0,7 0,5
M2 1,5 0,4 10 0,7 0,5
M3 1 0,4 10 0,7 0,5
M4 0,75 0,4 15
M5 0,5 0,4 15
În tabelul 2.11. s-a notat cu Lmed luminan ța medie pe suprafața de calcul, U0 = Lmin/Lmed
neuniformitatea general ă a luminan ței pe suprafața de calcul, în care Lmin este luminanța minimă
pe întreaga suprafața de calcul Ul = L’min/L’max neuniformitatea longitudinal ă (în lungul arterei)
a luminan țelor, în care L’min este luminanța minimă considerată în axa benzii de circulație pe care
se deplasează autovehiculul, L’max luminanța maximă considerată în axa benzii de circulație pe
care s e deplasează vehiculul, TI factorul de creștere a pragului percepției vizuale, SR raport de
zonă alăturată.
Factorul TI se determină din relația
med65
LL
TIV , (2.7.)
în care LV este lu minanța de voal și poate di determinată din următoarea relație, pentru o sursă
perturbatoare
2E
K LV . (2.8.)
În relația ( 2.8.), E [lx] este iluminarea produsă de sursa perturbatoare pe retina obse rvatorului,
considerată a fi într -un plan perpendicular pe direcția vederii, unghiul plan cuprins între
direcția vederii și direcția intensității luminoase orientate către ochiul observatorului (valoarea
unghiului este limitată la 20 , determinată d e limitele parbrizului), K coeficient de corecție
care depinde de vârsta observatorului (valoarea crește cu vârsta). Pentru calcul se ia K = 10 , o
valoarea corespunzătoare unui observator cu vârsta de 30 ani. Sunt luate în considerare numai
sursele per turbatoare care o contribuție mai mare de 2% din totalul luminanței de voal.
29 Raportul de zonă alăturată ia în considerare nivelul de iluminare al zonelor adiacente
drumurilor destinate circulației rutiere. Raportul de zonă alăturata se calculează ca raport ul dintre
iluminarea medie, în plan orizontal, al unei suprafețe cu lățimea de 5 m de pe carosabil și
iluminarea medie, în plan orizonatl, a unei suprafețe adiacente drumului, pe o lățime de 5m și
aceeași lungime.
Clasificarea zonelor periculoase, din punc tul de vedere, al sistemelor de iluminat public, este
indicată în tabelul 2.12.
Tabelul 2.12. Clasificarea zonelor periculoase de pe traseul drumurilor publice
Tipul zonei periculoase Clasa sistemului de
iluminat
Intersecții de două sau mai mul te drumuri, rampe, zone în care se face
reducerea numărului de benzi de circulație C(i – 1) = M i
Intersecții cu căi ferate sau linii de tramvai:
simple
complexe
Ci = M i
C(i – 1) = M i
Sensuri giratorii fără semnalizare rutieră
complexe sau mari
de complexitate medie
simple sau mici
C1
C2
C3
Zone aglomerate (în care apar congestii de trafic):
complexe sau mari
de complexitate medie
simple sau mici
C1
C2
C3
Valorile recomandate pentru zone le periculoase aflate pe traseul căilor de circulație sunt
indicate în tabelul 2.13.
Tabelul 2.13. Valori recomandate pentru zonele periculoase de pe traseul drumurilor publice
Clasa sistemelor de
iluminat Emed [lx]
valoare admisă U0(E),
valoare minim ă
C0 50, 0,4
C1 30,0 0,4
C2 20,0 0,4
C3 15,0 0,4
C4 10,0 0,4
C5 7,5 0,4
În tabelul 2.13 , U0(E) este factorul de neuniformitate generală a iluminării
medmin
0)(
HH
EE
E U , (2.9.)
în care EHmin este iluminarea minimă, în plan orizontal, pe întrega suprafată de calcul, EHmed
iluminarea medie, în plan orizontal, pe întreaga suprafață de calcul.
30 Din punctul de vedere al traficului pietonal sunt definite șapte clase d e iluminat (tabelul 2.14.).
Tabelul 2.14. Clase de iluminat pentru drumuri destinate pietonilor și bicicliștilor
Nr.
crt. Caracteristicile arterei Clasa de
iluminat
1 Artere foarte importante situate în zone atrăgătoare ale orașului P1
2 Străzi inten s utilizate de pietoni sau bicicli ști pe timpul nopții P2
3 Străzi cu trafic mediu de pietoni sau bicicli ști pe timpul nopții P3
4 Străzi cu trafic redus de pietoni sau bicicli ști pe timpul nopții, aflate în
zone rezidențiale P4
5 Străzi cu trafic redus de pietoni sau bicicli ști pe timpul nopții, aflate în
zone deosebite din punct de vedere arhitectural P5
6 Străzi cu trafic foarte redus de pietoni sau bicicli ști pe timpul nopții,
aflate în zone deosebite din punct de vedere arhitectural P6
7 Străzi pe care este necesar ă numai o orientare general ă P7
Nivelurile de iluminare recomandate pentru arterele destinate traficului pietonal sau al
bicicliștilor sunt indicate în tabelul 2.15.
Tabelul 2.15. Parametri luminotehnici în func ție de clasa de ilu minat
Nr.
crt. Clasa de
iluminat Iluminarea orizontal ă pe suprafa ța
circulat ă de pietoni ESC , lx
valoarea minimă Emed, lx Emin, lx
1 P1 20 7,5 5
2 P2 10 3 2
3 P3 7,5 1,5 1,5
4 P4 5 1 1
5 P5 3 0,6 0,75
6 P6 1,5 0,2 0,5
7 P7
În tabelul 2.15 , s-a notat cu Esc iluminarea semicilindrică importantă pentru percepția figurii
participanților la trafic, în scopul evaluării intenției acestora și realizării unui confort vizual
adecvat. În general se asigură condițiile corespunzătoare de siguranța a circulației dacă se asigură
condiția
3,1 8,0
SCV
EE , (2.10.)
Determinarea iluminării semicilindrice se face în mod obișnuit prin măsurători directe.
Nivelurile de iluminare pentru căile de circulație pi etonală sunt indicate în tabelul 2.16.
Tabelul 2.17. Niveluri de luminare pentru căi de circulație pietonală
Tipul căii pietonale
EHmed , lx EH , lx
Valoare minimă ESC , lx
Valoare minimă
Alei pietonale aflate în parcurie din zonele
rezidenț iale 5,0 2,0 2,0
Alei pietonale din zona centrală a orașului 10,0 5,0 3,0
Pasaje pietonale la nivelul solului 10,0 5,0 10,0
31
Nivelurile de iluminare pentru trecerile de pietoni sunt indicate în tabelul 2.18.
Tabelul 2.18. Niveluri de iluminar e pentru treceri de pietoni
Zona Emed
lx EHmin
lx
Zonă comercială sau industrială 30 15
Zonă rezidențială 20 6
Din punctul de vedere al reflexiei luminii artificiale, arterele pot fi definite conform datelor
din tabelul 2.19.
Tabelul 2.19. Clasificarea str ăzilor din punctul de vedere al reflexiei
Factor de form ă,
S1 S1 med Factor mediu
de luminan ță,
Q0 Tipul reflexiei
R I < 0,42 0,25 0,10 difuz ă
R II 0,42… 0,85 0,58 0,07 difuz ă spre mixt
R III 0,85… 1,35 1,11 0,07 puțin str ălucitoare
R IV 1,35 1,55 0,08 strălucitoare
În calculul luminanței se recomandă folosirea coeficientului de luminanță redus r
3cosq r , (2.11.)
în care q este coeficientul de luminanță calculat ca raportul dintre luminața L și nivelul de
ilumi nare E într-un punct
EL
q [cd/(m2lx]. (2.12.)
Coeficientul de luminanță depinde de unghiurile , și (vezi figura. 2.13.).
O xk y’k y
y”k S’
k S”k Pi
xi x
0,25 0,5 1,0
d = 60
m O
’ 1,5 m yi ’
H
Sk
Ic
P’i
Figura 2.13. Calculul instalațiilor de iluminat
exterior.
32 În tabelul 2.19, factorul mediu de luminan ță Q0 poate fi calculat ca raport d intre luminan ța
medie Lmed și iluminarea medie Emed pe suprafața de calcul.
Factorii S1 și S2 indicați în tabelul A.9. sunt determinați din relațiile:
;
)0;0()2;0(
1rr
S
.
)0;0(0
2rQ
S (2.13.)
În relațiile ( 2.13.) r(0;2) este coeficientul de luminanță redus pentru = 0 și tan_=2, iar r(0,0)
coeficientul de luminanță redus pentru = 0 și tan =0. Coeficientul S1 determină clasa
îmbrăcăminții rutiere, clasa RI fiind cea mai difuzantă (rugoasă cu asperități), i ar clasa RIV cea mai
netedă (fără asperități)
Dimensionarea necorespunz ătoare a sistemelor de iluminat determin ă orbirea fiziologic ă.
Aceasta rezult ă din cauza unui confort vizual sc ăzut și conduce la o oboseal ă accentuat ă și
deci scade posibilitatea obser vării obstacolelor. Orbirea fiziologic ă poate fi determinat ă de
contrast nesatisf ăcător sau de reparti ția neuniform ă a luminan țelor (iluminare discontinu ă).
Pentru evitarea efectului de orbire, la dimensionarea instala țiilor de iluminat este necesar a lua
următoarele m ăsuri principale:
limitarea intensit ății luminoase a corpurilor de iluminat în direc ția observa torului;
unghiul de protec ție (unghiul dintre axa orizontal ă la nivelul ochiului și direc ția de
observare a sursei luminoase) s ă fie de cel pu țin /6;
asigurarea unei reparti ții uniforme a luminan țelor;
amplasarea corpurilor de iluminat la o înălțime corespunz ătoare tipului sursei de iluminat
și a fluxului luminos emis (vezi tabelul 2.20).
Tabelul 2.20. Înălțimile minime de montare a surselor de iluminat, m
Alegerea adecvată a spectrului de culoare a surselor utilizate are o impor tanță deosebită la
iluminarea arterelor comerciale, a monumentelor, clădirilor istorice etc.
Fluxul luminos al
sursei, lm Distribu ția luminoas ă a surselor de lumin ă
Concentrat ă Semiconcentrat ă Larg ă
< 5000 6 6 7,5
5000 10000 6 7,5 9
10000 15000 7,5 9 10,5
> 15000 9 10,5 12
33 Alegerea surselor luminoase
Alegerea tipului sursei luminoase pentru iluminatul pub lic se face pe baza caracteristicilor
tehnico -economice ale acestora, în conexiune cu specificul zonei în care se plaseaz ă.
Lămpile cu incandescen ță, puțin utilizate în iluminatul public, au ca principale avantaje pre țul
de cost sc ăzut, u șurința de montaj, alimentare direct ă la rețeaua de joas ă tensiune, o bun ă redare a
culorilor, gam ă variat ă de forme, dimensiuni, puteri, comportare relativ bun ă la vibra ții, impact
redus asupra rețelei electrice de alimentare și poate fi reglat relativ simplu fluxul luminos.
Principalele dezavantaje ale acestor l ămpi și care determin ă limitarea utiliz ării lor în viitor,
sunt: durat ă redus ă de via ță, eficien ță luminoas ă redusă, varia ția pronun țată a fluxului luminos la
varia ția tensiunii de alimentare, costuri mari de întreținere (în special datorită costurilor cu
schimbarea lămpilor arse).
Lămpile cu desc ărcare în vapori de mercur de înaltă presiune sunt încă utilizate în sistemele
de iluminat public av ând în principal urm ătoarele avantaje: durat ă mare de via ță, o bun ă redare a
culorilor.
Principalele dezavantaje al acestor l ămpi sunt: eficiență luminoasă relativ redusă, timpul
ridicat de lansare și relansare (circa 5 min ute), costul relativ ridicat.
Lampa cu vapori de sodiu de înaltă presiune este larg utilizat ă în iluminatul arterelor cu
circula ție auto, av ând ca principal avantaj acuitatea ridicat ă a ochiului uman la spectrul radia ției
luminoase emise. Dezavantajul red ării slabe a culorilor nu prezint ă o deosebit ă importan ță pentru
iluminatul arterelor de circula ție. Studiile efectuate în prezent privind dezvoltarea lămpilor cu
vapori de sodiu de înaltă presiune pun accentul atât pe creșterea eficienței luminoase cât și pe o
redare din ce în ce mai bună a culorilor.
Lămpile cu halogenuri metalice , din ce în ce mai utilizate în iluminatul stradal, sunt realizate
pe baza lămpilor cu descărcare în vapori de mercur de înaltă presiune. Redarea culorilor și
eficiența luminoasă sunt îmbunătățite prin introducerea în tubul de descărcare de ioduri de Na, In
și Tl precum și mercur. Principalele avantaje ale lămpilor cu halogenuri metalice sunt: o bună
până la foarte bună redare a culorilor ( Ra > 60), durată mare de viață (peste 15 000 ore), o bună
până la foarte bună eficiență luminoasă (60 110 lm/W), o ridicată stabilit ate a culorilor în cazul
utilizării tubului de descărcare din material ceramic.
Principalele dezavantaje ale lămpii cu halogenuri metalice sunt: necesită balast inductiv și
bloc de amorsare, durată mare de lansare și relansare (câteva minute), datorită c aracteristicii
34 neliniare a descărcării electrice, curentul electric absorbit din rețeaua de alimentare prezintă un
important spectru armonic.
Sisteme de iluminat pentru c ăile de circula ție
Sistemele de iluminat rutier se realizeaz ă în mod uzual cu surse u niform distribuite, iar pentru
intersec ții mari se pot utiliza sisteme cu surse concentrate (mai multe corpuri de iluminat montate
pe st âlpi înalți).
Sistemele de iluminat stradal pot fi:
unilateral;
bilateral alternat;
față în față;
axial;
central.
Sistemul de amplasare unilateral (fig. 5.2.) se utilizeaz ă pentru str ăzi înguste la care l ățimea
străzii (L) este egal ă cu înălțimea de montaj ( H), iar H = 12 m. Se caracterizeaz ă printr -o
distribu ție neuniform ă a luminan țelor.
Sistemul de amplasare bilateral alternant ( fig. 5.3.) se utilizeaz ă pentru str ăzi mai largi
caracterizate prin 12 m < L < 16 m și L < 1,5H. Se realizeaz ă o mai bun ă uniformitate a
luminan țelor.
Sistemul de iluminat stradal bilateral fa ță în față, se utilizeaz ă la str ăzi mai largi de 16 m și L >
L O H T
S
Figura 2.14 Sistem de iluminat stradal unilateral.
35 1,5H (fig. 2.16.). Se caracterizeaz ă printr -o bun ă reparti ție a luminan țelor.
L O H T
S
Figura 2.15. Sistem de iluminat stradal bilateral alternat. H T
O
S
L O H T
S
Figura 2.16. Sistem de iluminat stradal bilateral, față în față. H T
O
36 CAP .III. SOLUȚII DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRICĂ A SISTEMULUI DE
ILUMINAT STRADAL
III. 1 Variante propuse de alimentare cu energie electrică
Având în vedere criteriile care stau la baza alegerii unei configurații de rețea electrică, criterii
enumerate în capito lul 1, pentru cartierul de locuințe analizat se propun următoarele variante de
alimentare cu energie electrică:
1. pentru rețeaua de distribuție de medie tensiune alegem următoarele configurații, cu
funcționarea la 20 kV:
VARIANTA A – distribuție directă î ntre două stații de transformare (stația S 2 și stația S 1 ),
care se rezervează reciproc. Posturile de transformare sunt preluate prin sistem intrare – ieșire pe
două ramuri distribuitoare racordate la stațiile de transformare 110/20 kV (fig. 3.1);
Figura 3.1 – Distribuție directă între două stații de transformare
VARIANTA B – configurație tip grilă între două stații de transformare (stația S 2 și
stația S 1). În unele posturi de transformare se echipează a treia celulă distribuitor la care se
racordează un alt post de transformare. În comparație cu varianta A, prin această variantă se
mărește siguranța în funcționare a alimentării consumatorilor și se reduce lungimea
distribuitoarelor (fig. 2).
37
Figura 3.2 – Configurație tip grilă închisă între două stați i de transformare
2. pentru rețeaua de distribuție de joasă tensiune alegerea schemei de rețea complex buclată
cu funcționare radială, cu rezervă pentru defecte în caburi și în transformatoare.
Se propun două variante de rețea electrică, în următoarele co nfigurații propuse:
VARIANTA 1 – în care stațiile și posturile de transformare sunt dotate cu echipamente
electrice indigene;
VARIANTA 2 – în care stațiile și posturile de transformare sunt dotate cu echipamente
performante, capsulate în SF 6.
Propun eri privind schema de alimentare a sistemului de iluminat urban
Sistemele de iluminat artificial sunt cele mai întâlnite receptoare de energie electrică. În acest
sens, realizarea instalațiilor electrice de iluminat și conectarea î n rețeaua electrică trebuie făcută
astfel încât să se asigure atât funcționarea în condiții corespunzătoare a sistemului de iluminat dar
și limitarea riscurilor de accidente prin electrocutare.
Instalațiile de iluminat normale sunt alimentate la tensiunea alternativă de 230 V.
38
La realizarea circuitelor de iluminat exterior și în special a celor de iluminat stradal, având în
vedere și lungimea relativ mare a circuitelor, se acordă atenție încărcării egale a fazelor rețelei
electrice. În acest scop, din tabloul de iluminat (vezi figura 3. 3.), fie sunt alimentate alternat 20 kV; 50 Hz A
B
C
A
B
C
PEN S
I1
Transformator
20/0,4 kV
I2 3 230/400 V; 50 Hz
Echipament de
reglare a tensiunii I3
3 (230 180/
(400 310) V ; 50 Hz A
B
C
PEN
a) b)
Figura 3. 3-.Alimentarea cu energie electrică a instalațiilor de iluminat stradal:
a) succesiv pe cele trei faze; b) circuite separate pe fiecare fază.
39 aparatele de iluminat de pe cele trei faze, fie sunt realizate circuite monofazate cu încărcare practic
egală repartizate uniform pe cele tre i faze.
În mod obișnuit alimentarea din postul de se face prin intermediul unei instalații de reglare IR
(transformator cu prize sau alt dispozitiv de reglare) pentru a asigura adaptarea nivelului de
iluminare la categoria străzii, având în vedere că pe du rata nopții (între orele 0 4), din punct de
vedere luminotehnic, o arteră poate fi declasată (a se vedea tabelul A.1., anexa A ) datorită
modificării traficului.
Adaptarea nivelului de iluminare la trafic poate fi realizată, în soluțiile actuale, prin ut ilizarea
de aparate de iluminat cu dispozitiv de reglare inclus.
Pentru schema instalației de iluminat alegem sa folosim varianta de alimentare prin circuite
monofazate ( figura 3. 4. ), urmărindu -se încărcarea simetrică a rețelei. În acest sens s e vor lega pe
fiecare faza una sau mai multe artere, astfel încât încărcarea fazelor sa fie aproximativ egală.
Exemplul de calcul se va efectua pe un singur circuit monofazat, celelalte circuite calculându -se
după același algoritm.
Figura. 3.4 – Schema aleasă a instalației de iluminat urban
40
III.2. Dimensionarea rețelei de distribuție publică de joasă tensiune
Rețeaua de distribuție publică s -a proi ectat complex buclat, cu fucționare radială, prezentând
următoarele avantaje:
continuitatea în funcționare foarte ridicată;
calitatea funcționării, întrucât regimul de tensiune este practic nivelat pentru consumatorii
întregii zone;
echilibrarea rețelei da torită repartiției uniforme a sarcinilor;
uniformizarea materialului și aparatajelor electrice pe întreaga rețea;
randamentul electric ridicat, întrucât pierderile în rețelele buclate sunt cele mai mici;
reducerea numărului de întreruperi;
adaptabilitatea la creșterea sarcinilor, deoarece rețelele buclate sunt proiectate pentru a
face față unei creșteri în perspectivă a numărului consumatorilor.
Conform unui studiu, secțiunea optimă a cablurilor de joasă tensiune este de 150 mm2.
Pentru rețeaua de joasă te nsiune din zona în studiu s -au ales cabluri 0,6/1 kV de tip ACYAbY
150 mm2.
Calculul secțiun ii conductorului
Se adoptă ipoteza secțiunii constante pe toate tronsoanele.
Se va folosi PE 135/1991 “Instrucțiuni privind determinarea secțiunii economice în instalațiile
electrice de distribuție cu tensiuni între 1 ÷ 110 kV”.
Calculăm TSM pentru o la mpă ținând cont de anotimpuri si găsim o valoare de 3370 h/an.
TSM – durata de utilizare anuală a sarcinii maxime, în ore/an;
Alegem conductoare din cupru cu izolație din polietilena si din PE 135 alegem valoarea
densității de curent J[A/
2mm ], cu care vom calcula apoi secțiunea conductorului.
Densitatea de curent se calculează funcție de tabelul de mai jos, ținând cont de numărul de ore
de funcționare:
– Valori în A/mm2 –
Tipul constructive al liniei TSM, în h/an
3000 4000 5000
LEC Cu JT izolație din
polietilena 1.03 0.94 0.85
41
Prin interpolare obținem:
2/ 9967.0100009.0 630
94.03000 4000)94.0 03.1() 3370 4000(
94.03000 40003370 4000
94.0 03.194.0
mmA JJJJ
Cu aceasta valoare a densității de curent calculam secțiunea conductorului:
224.22
9967.017.22
mm
JI
s .
Se va folosi tabelul cu datele nominalizate pentru alegerea unei valori nominale a secțiunii si
obținem valorile din tabelul de mai jos:
Secțiunea
[mm2] Diametrul
conductorului
[mm] Rezistenta electrica specifica la
20
0r
[
km/ ]
Reala Nominala Cupru
22.24 25 5.64 0.7289
Se alege pentru secțiunea conductorului din tabelul STAS de mai sus valoarea de 25 mm2.
Calculam R – rezistenta electrica a conductorului pentru L = 660 m.
48.0 660.0 7289.00Lr R
.
Calculul căderii de tensiune
Pentru a calcula căderea de tensiune pe conductor trebuie sa calculam căderea de tensiune pe
fiecare tronson, fiecare având o lungime de 20 m. Știm ca avem 33 de tronsoane si 34 de lămpi
(intre lampa i si l ampa i+1 avem tronsonul i, si căderea de tensiune
iU ).
Însumam apoi aceste valori ale căderii de tensiune pe fiecare tronson obținând căderea de
tensiune pe conductor, notata cu
U .
33 32 2 1… U U U U U
.
42
Știm ca valoarea căderii de tensiune pe conductor nu trebuie sa depășească o valoare
admisibila
admU care este de 5% din valoare tensiunii.
admU U
5.11 230
1005
%5 U Uadm V.
Pentru a calcula căderea de tensiune p e fiecare tronson trebuie calculate valoarea rezistentei pe
20 m de conductor. Folosim regula de trei simpla si aflam:
][ 0145.0
66020 48.0___ __________ __________][20….. ………. ]………[][ 660.. ………. ]………[48.0
2020
Rm Rm
Calcul ăm de asemenea valoarea curentului I’:
A
VW
I 652.0
230150
'
Pe ultimul tronson, tronsonul 33 ave m cea mai mare cădere de tensiune iar apoi aceasta scade,
pentru tronsonul 1 căderea de tensiune fiind foarte mica. Acestea sunt egale cu:
32.0 17.22 0145.020 33 I R U V;
31.0) 652.0 17.22( 0145.0)' (20 32 II R U V;
………………………………………………………….
019.0) 652.0 32 17.22( 0145.0)' 32 (20 1 I I R U
V
Pentru a calcula căderea de tensiune pentru tot conductorul (pe toata strada) trebuie sa
însumam aceste valori astfel:
43
)' 32 ()' 31 (…. ………. ………. ……….)'3 ()'2 ()' (
20 120 220 3020 3120 3220 33
I I R UI I R UI I R UI I R UII R UI R U
____________________(+)
33 32 31 2 1U U U …… U U U
Obținem pentru căderea de tensiune următoarea formula:
) 528 652.0 17.22 33( 0145.0 U)
233 32
' 33( )]32 …21(' 33[ U20 20
II R II R
V62.5 U
La ultimul consumator, lampa cu numărul 34, va ajunge o tensiune notata cu
34U egala cu
diferența dintre tensiunea
2301U U V si căderea de tensiune pe conductor
U :
38. 224 62.5 23034 34 1 U U U U U U
V
UU
U100
[%]
,
admU U%5 %44.2
230100 62.5
U[%]
Pierderea de putere pe linie se calculează cu următoarea formulă:
59. 124117.2262.5 cos IU P W
12.0 P kW
Calculăm pierderea de putere în procente si observăm că această pondere este aproximativ
egala cu cea a căderii de tensiune. Putem sa tragem concluzia că daca știm căderea de tensiune
atunci putem sa aproximam si pierderea de putere.
%45.2
1.5100 125.0
[%]100
[%]
PPP
P
44
Protecția rețelelor d e joasă tensiune
Protecția rețelelor de joasă tensiune din zona în studiu se va realiza prin siguranțe fuzibile cu
mare putere de rupere (tip MPR), montate în toate nodurile rețelei. Alegerea siguranțelor pentru
protecția cablurilor funcționând radial se face după secțiunea cablului și după criteriul
selectivității față de protecțiile din amonte, funcție de puterea transformatoarelor și de tipul
protecției de medie tensiune.
III.3. Dimensionarea rețelei de iluminat public pentru artera 1
Rețeaua de iluminat din zona în studiu, proiectată buclat cu funcționare radială, va fi
alimentată de pe barele de joasă tensiune ale posturilor de transformare.
Aceasta va fi realizată în cablu subteran. Pentru încărcarea simetrică a transformatoarelor și
pentru realizarea aprinderii parțiale se vor utiliza rețele trifazate.
Dimensionarea iluminatului public se face în următoarele ipoteze:
tensiunea de alimentare nu trebuie să scadă cu mai mult de 5%;
coeficientul de simu ltaneitate egal cu 1 %;
alimentarea iluminatului public se face din postul de transformare, întreaga sarcină fiind
plasată la capătul celălalt al străzii;
la determinarea căderii de tensiune se utilizează factorul de putere rezultat după
compensarea pute rii reactive prin baterii de condensatoare.
În acest caz secțiunea cablului se determină cu relația:
n aU UlP
S
(3.1)
unde:
ρ = 1/34 Ωmm2/m – rezistivitatea conductoarelor de aluminiu;
ΔU a – pierderea admisibilă de tensiune indicată în normative;
l – lungimea tronsonului între două injecții din P.T.,în m;
Un – tensiunea nominală între faze, în V;
P – puterea cerută de consumator, în kW.
45 Căderea de tensiune:
V Ua19
1003805
VARIANTA 1
Secțiunea cablului det erminată cu ajutorul relației ( 3.1):
23
56
380 19105,34 400
341
mm S
VARIANTA 2
23
28
380 191025,17 400
341
mm S
Pentru varianta aleasă ( VARIANTA 2 ) se va utiliza cablu de tip ACYAb Y 0,6/1 kV 3 x 35 + 16
mm2.
III.4. Calculul pierderilor de putere și energie
Consideraț ii generale
Distribuția energiei electrice, ca orice proces fizic sau tehnic, se face cu un consum propriu
tehnologic, deci este legată de pierderi de energie.
Pierderile în rețelele electrice se pot împărți în pierderi tehnice și pierderi comerciale.
Dintre pierderile tehnice, subîmpărțite pe elementele rețelei, fac parte:
a) pierderile în transformatoare:
pierderi în funcție de sarcina pe înfășurări (pierderi de scurtcircuit sau în bobinaj);
pierderi independente de sarcină în miezul de fier (pierderi de mers în gol sau histerezis);
b) pierderi în linii și cabluri:
pierderi în funcție de sarcină (pierderi prin încălzirea conductorului atunci când este
străbătut de curent, denumite și pierderi prin efect Joule);
pierderi corona în linii;
pierderi prin conducți e transversală pe linii (prin izolatoare);
pierderi dielectrice în cabluri.
46 Determinarea pierderilor de putere și energie
a) Pierderile în transformatoare
Pierderile totale de putere activă într -un transformator sunt exprimate cu relația:
k TP P P 2
0 (3.2)
n nII
SS
(3.3)
unde:
α – coeficient de încărcare a transformatorului;
ΔP0 – pierderi la funcționarea în gol, în kW;
ΔPk – pierederi la funcționarea în scurtcircuit, în kW.
Piederile de energie într -un transformator în intervalul de timp t se deter mină cu relația:
k o TP t P W2
max (3.4)
unde:
αmax – coeficientul de încărcare corespunzător încărcării maxime a transformatorului;
τ – timpul pierderilor maxim e.
b) Pierderi în cabluri
În evaluarea pierderilor de putere activă în rețelele de distribuție de medie și joasă tensiune
sunt importante numai pierderile datorate încălzirii conductorului.
Pierderile de putere activă în cablurile electrice, într -un sistem trifazat simetric, se calculează
cu relația:
] [ 32kWIR P (3.5)
unde:
ΔP – pierderi de putere, în kW;
R – rezistența conductorului, în Ω;
I – curentul de sarcină, în A.
Rezistența conductorului este dependentă de lungimea l, secțiunea s și rezistivitatea specifică a
materialului din care este confecționat, la o temperatură medie de funcționare.
Rezistența conductorului se determină cu relaț ia:
sl
R (3.6)
Un interes general se acordă valorilor maxime ale pierderilor P max, determinate la o
47 sarcină maximă a lini ei respective:
kW IR P3 2
m ax m ax10 3 (3.7)
Pierderea de energie activă se calculează cu relația:
kWh dtR I dtP Wf fT T
3
0 0210 (3.8)
unde T f reprezintă timpul de funcționare.
Pierderile de putere în dielectric se pot determina cu relația:
km kW tg UC Pdielectric/ 103 2
0 (3.9)
unde:
f 2 (3.10)
f – frecvența rețelei;
C – capacitatea pe unitatea de lungime, în μF/km;
U0 – tensiunea de lucru a rețelei în raport cu pământul [Kv];
δ – factorul de pierderi dielectrice.
Capacitatea pe unitatea de lungime se calculează cu relația:
kmF
dDC
ci/
lg024,0
(3.11)
unde:
Di – diametrul exterior al izolației, [cm];
Dc – diametrul conductorului, [cm];
ε – permetivitatea relativă a izolantului.
Valorile pentru ε și tgδ sunt date în publicația CEI 287.
Pierderile de energie în dielectric în aceste cab luri se determină cu relația:
an km kWh T P Wf dielectric dielectric / (3.12)
unde T f = 8760 h/an.
Se consideră că pierderile dielectrice nu sunt riguros dependente de sarcină deoarece factorul
de pierderi dielectrice depinde de temperatura de lucru a cablului și deci de încărcarea acestuia.
48
Pierderi de putere și energie în rețeaua de distribuție de medie tensiune
În scopul alimentării cu energie electrică a consumatorilor din zonă cu p ierderi minime de
putere și energie, au fost analizate două variante:
VARIANTA A – distribuție directă între două stații de transformare care se rezervează
reciproc;
VARIANTA B – configurație de tip grilă între două stații de transformare.
În vederea deter minării pierderilor de putere și energie în rețeaua de medie tensiune s -au
calculat circulațiile de curent corespunzătoare variantelor propuse, rezultatele calculelor fiind date
în tabelul 2.
Pierderile de putere și energie în transformatoarele de 20/0 ,4 kV montate în P.T. -uri, calculate
cu relațiile ( 3.2) și (3.3) sunt:
VARIANTA A
Pentru un transformator de tip TTU -NL 400 kVA -20/0,4 kV datele luate în calcul sunt:
– ΔPk = 6 kW
– ΔP0 = 0,98 kW
– α = 80 %
–
kW PT66,62 8,06 98,0 132
–
kWh WT3 2108, 260 30006 8,0 8720 98,0 13
VARIANTA B
Pentru un transformator de tip TTU -NL 250 kVA -20/0,4 kV datele luate în calcul sunt:
– ΔPk = 4,4 kW
– ΔP0 = 0,68 kW
– α = 80 %
–
kW PT93,55 8,04,4 68,0 162
–
kWh WT3 21004, 230 30004,4 8,0 8720 68,0 16
Pierderile de putere și energie din rețeaua de medie tensiune L.E.S. 20 kV, calculate curelațiile
(3.5) și (3.8) sunt prezentate în tabelul următor.
49
III.5. Măsuri pentru reducerea consumului de energie electrică
Având în vedere investițiile importan te în reabilitarea sistemului de iluminat se propun
următoarele masuri:
reabilitarea sistemului de iluminat pe arterele importante din localitațile urbane, prin
înlocuirea sistemului actual utilizând lămpi cu descărcare în vapori de mercur de înaltă presi une
cu lămpi cu vapori de sodiu de înaltă presiune;
dotarea lămpilor actuale cu descărcare în vapori de sodiu de înaltă presiune cu
sisteme de reglare a nivelului de iluminare pe durata nopții; una dintre soluțiile po sibile este
indicată în figura 3.5. (sisteme REVERBER, MNEMOWATT sau CHRONOSENSE);
reabilitarea sistemului de iluminat pe celelalte străzi.
a) b)
Figura 3.5. Controlul individual al nivelului de iluminat pe durata nopții:
a) soluția clasică cu lămpi cu vapori de mercur de înaltă presiune și balast inductiv VG ;
b) soluția cu lămpi cu descărcare în vapori de sodiu de înaltă presiune prevăzută cu balast VG
și circuit de amorsare ZG prevăzut cu posibilitatea reducerii nivelului de iluminare prin
comandă de la un releu de timp T.
50 Pentru proiectul de modernizare al localitaților urbane vom folosi sistemul Chronosense
produs d e Philips, prezentat in figura 3.6.
Fig.6.2.- ChronosenseTM
Chronosense este un releu electronic programabil, cu temporizator, care funcționează
individual. Este proiectat pentru a funcționa in combinație cu un igniter extern si un balast
electromagnetic, convențional, cuplat cu o bobina adițională p entru dimming, sau cu un singur
balast cu doua înfășurări pentru a ajusta fluxul luminos emis de lămpile cu vapori de sodiu la
înalta presiune.
Pentru a asigura optimizarea prin reabilitare a sistemului de iluminat este necesară rularea
program elor de calcul pentru fiecare dintre străzile analizate, luând în considerație particularitățile
acestora.
Cu ajutorul acestuia, fiecare punct luminos poate fi controlat pe baza unui program individual,
cu ajutorul unu i balast cu dublă înfășurare, fără a fi necesar un semnal de comanda. Cu ajutorul lui
pot fi controlate, individual, lămpi cu vapori de sodiu la înalta presiune pana la puteri de 400 W,
fără a necesita un timer, un cablu suplimentar, un transmițător sau al te sisteme de control.
Chronosense este un releu electronic programabil, cu temporizator, care funcționează
individual. Este proiectat pentru a funcționa in combinație cu un igniter extern si un balast
electromagnetic, convențional, cuplat c u o bobina adițională pentru dimming, sau cu un singur
balast cu doua înfășurări pentru a ajusta fluxul luminos emis de lămpile cu vapori de sodiu la
înalta presiune.
Pentru a asigura optimizarea prin reabilitare a sistemului de iluminat este nece sară rularea
programelor de calcul pentru fiecare dintre străzile analizate, luând în considerație particularitățile
acestora.
51
CAP . IV. INSTALAȚII DE PROTECȚIE ÎMPOTRIVA ELECTROCUTĂRII
IV.1 Generalități. Terminologie
Generalități
Principala măsură de protecție împ otriva electrocutării în cadrul proiectării instalațiilor
electrice, o reprezintă legarea la pământ.
Instalația de legare la pământ constituie mijlocul tehnic cu ajutorul căruia se poate obține
folosirea solului drept conductor electric pentru trecerea un or anumiți curenți normali de lucru sau
de defect.
Instalațiile de legare la pământ sunt componente importante ale marii majorități a instalațiilor
electrice și au numeroase funcții de protecție (împotriva electrocutărilor și tensiunilor atmosferice)
și de lucru (tehnologice).
Eficiența protecției împotriva electrocutărilor, în componența căreia intră instalația de legare
la pământ, depinde aproape în totalitate de buna dimensionare a acesteia din urmă.
Ca regulă generală, o instalație de legare la pămân t este folosită în comun pentru mai multe
sau chiar toate funcțiile de protecție și de lucru necesare la instalațiile electrice dintr -o incintă.
Practica a scos în evidență faptul că pentru dimensionarea unei instalații de legare la pământ
folosită în com un, predomină condițiile impuse de protecția împotriva electrocutărilor și anume
condițiile impuse pentru limitarea valorilor tensiunilor de atingere și de pas sub limitele admise,
normate în țara noastră.
Terminologie
Legarea la pământ reprezintă racordarea unui element constructiv la o priză de pământ
(racordare în mod voit la o instalație de legare la pământ a elementelor bune conducătoare de
electricitate).
Instalația de legare la pământ cuprinde:
– priza de pământ formată din electrozi și condu ctoarele de legătură dintre aceștia;
– conductoarele principale de legătură la pământ;
– conductoare de ramificație.
52 Priza de pământ este un element conductor sau un ansamblu de elemente conductoare
(electrozi) în contact cu pământul, pentru trecerea curentulu i în sol. Priza de pământ stabilește o
legătură electrică cu solul și permite circulația de curenți prin ea.
Tensiunea de atingere este partea din tensiunea instalației de legare la pământ la care este
supus omul aflat pe sol sau pe pardoseală la o distanț ă pe orizontală de 0,8 m față de obiectul
atins; se notează cu U a.
Tensiunea de pas reprezintă partea din tensiunea instalației de legare la pământ la care este
supus omul atunci când atinge două puncte de pe sol aflate la o distanță de 0,8 m între ele în
apropierea unui obiect racordat la instalația respectivă de legare la pământ; se notează cu U pas.
Tensiunea instalație de legare la pământ (a prizei de pământ) U p este diferența de
potențial ce apare între locul de intrare a curentului în instalația de le gare la pământ și un punct
din zona de potențial nul la trecerea unui curent prin instalația de legare la pământ.
Rezistența prizei de pământ ( rezistența de dispersie) reprezintă raportul dintre tensiunea
prizei de pământ și curentul disipat de aceasta în sol (curentul de punere la pământ prin priză):
pp
pIU
R (4.1)
Prizele de pământ naturale sunt denumite prizele constituite d in elementele conductoare
sau ansambluri de elemente conductoare ale unor construcții sau instalații care îndeplinesc și
condițiile unor prize de pământ. Prizele naturale sunt elemente destinate altor scopuri, dar care nu
pot fi folosite în același timp pe ntru trecerea curentului de defect în sol.
Pericole de accidente datorate curentului electric
Electocutărilese datorează atingerii accidentale a unor elemente conductoare aflate sub
tensiune în mod normal, situație denumită atingere directă , sau a unor elemente conductoare care
în mod normal nu sunt sub tensiune dar ajung în mod accidental sub tensiune și care este denumită
atingere indirectă. O atingere indirectă constituie și atingerea a două puncte cu potențiale diferite
de pe sol.
Atingerea elementului aflat sub tensiune poate avea loc fie cu o parte a corpului omenesc, fie
prin intermediul unui obiect mobil bun conducător de electricitate, ca urmare a micșorării distanței
sau atingerea acestuia de elementul aflat sub tensiune. Asemen ea cazuri pot apărea în cazul ruperii
sau căderilor de conductoare pe obiecte ce pot fi atinse, a deteriorării izolației față de carcasă etc.
Atingerile directe pot apărea în una din situațiile:
53 atingerea elementului aflat sub tensiunea normală de lucru;
atingerea elementului scos de sub tensiunea normală de lucru, însă rămas încărcat cu
sarcini electrice datorită capacității intrinseci a sistemului electric;
atingerea elementului scos de sub tensiunea normală de lucru, însă aflat sub tensiunea
indusă dato rită unor influențe electromagnetice sau electrostatice produse de alte instalații
electrice aflate în vecinătate.
Atingerile indirecte pot apărea când:
elementele destinate îngrădirii, carcasele sau platformele unei instalații sau ale unui
echipament ele ctric capătă o tensiune electrică datorită unui defect (deteriorarea izolației, ruperea
sau desprinderea de conductoare etc.);
anumite elemente intră sub o tensiune indusă datorită unor influențe electromagnetice
sau electrostatice cum ar fi cazul conducte lor lungi cu apă sau gaze, aflate în apropierea unei linii
de transport de energie electrică trifazată în regim dezechilibrat sau a unei linii monofazate de
curent alternativ pentru tracțiunea feroviară.
În instalațiile electrice de curent continuu sau alt ernativ, în care se aplică doar protecția prin
legare la pământ, tensiunile maxime de atingere admise sunt: 65 V în curent continuu și 50 V în
curent alternativ la timpul de deconectare peste 3 secunde.
IV.2. Prizele de pământ . Prizele artificiale
Prizele de pământ se împart în următoarele categorii, în funcție de tipul electrozilor
folosiți, adâncimea de îngropare a electrozilor și destinația prizei de pământ:
priză artificială de pământ – priza ale cărei componente (electrozi sau conductoare) sunt
montate special p entru trecerea curentului de defect, fiind interzisă folosirea lor în alte scopuri;
priza de pământ naturală – priza constituită din elementele conductive ale unor construcții
sau instalații destinate altor scopuri și care sunt în contact permanent cu cure ntul, putând fi
folosite în același timp pentru trecerea curentului de defect;
priza de pământ pentru dirijarea distribuției potențialelor – priza de pământ suplimentară
destinată dirijării potențialelor în vederea micșorării tensiunilor de atingere și de pas;
priza de pământ simplă – priza constituită dintr -un singur electrod;
priza de pământ multiplă – priza constituită din cel puțin doi electrozi și conductoarele de
legătură dintre ei;
54 priza de pământ complexă – priza constituită dintr -un ansamblu de ele ctrozi orizontali și
verticali;
priza de pământ de suprafață – priza de pământ cu electrozi îngropați la o adâncime de cel
mult 1,2 m și care de regulă sunt orizontali;
priza de pământ de adâncime – priza cu electrozii îngropați la 4 m adâncime; de regulă
predomină electrozii verticali;
priza de pământ de mare adâncime – priza cu electrozii îngropați la adâncimi mai mari de
4 m și care sunt verticali.
Prizele de pământ ale construcțiilor civile
Pentru clădirile civile țevile de apă sau alte co nducte metalice subterane au fost folosite multă
vreme ca prize de pământ naturale. Problemele de execuție puse de utilizarea practică a unor
conducte ca prize de pământ naturale au fost:
realizarea legăturilor între conducte și conductorul principal de le gare la pământ;
realizarea legăturilor între capetele de conducte în cazul întreruperilor sau șuntărilor de
intercalări izolante (la apometre).
Legăturile între conductă și conductoarele principale de legare la pământ se realizează cu
ajutorul unor bră țări metalice circulare, prinse pe conductă cu șuruburi având și piese de racord
pentru eventualul conductor principal de legare la pământ.
Folosirea tot mai frecventă a materialelor plastice în instalații a sugerat, ca deosebit de utilă,
folosirea prizel or de pământ în fundație. În cazul clădirilor cu fundație din beton armat priza de
pământ este construită din însăși armăturile orizontale din oțel din fundație.
În clădiri cu pardoseala bună conductoare, priza de pământ din fundație reduce tensiunea de
atingere la maximum 50 % din tensiunea de defect – egală cu aproximativ 25 % din tensiunea de
fază.
Ca materiale, pentru prizele de pământ de 4 Ω ce se montează la firidele generale ale
blocurilor de locuințe, se folosesc:
banda din oțel zincat 40×4 mm, u tilizată ca electrod orizontal;
țeava nefiletată de oțel zincat Φ2 ½”, utilizată ca electrod vertical.
55 Prizele de pământ artificiale
Execuția prizelor de pământ. Mecanica plantării ele ctrozilor
Electrozii utilizați la execuția prizelor de pământ se pregătesc în ateliere specializate,
ascuțindu -se la un capăt și, după caz, fixându -se prin sudură la capătul opus o platbandă de
lungimea necesară. Pentru executarea prizei se trasează contu rul pe care se vor dispune electrozii,
contur care trebuie să fie la minimum 2 m distanță de orice latură a clădirii pentru care se
realizează priza.
Din cauza adâncimii de îngheț și pentru asigurarea protecției mecanice, pentru prizele
artificiale obișnui te, sanțul trebuie să aibă adâncimea de minimum 0,8 m. Pentru a ușura plantarea
electrozilor se recomandă o lățime de aproximativ 0,5 m a șanțului. Adâncimi de plantare sub 0,8
m se admit doar pentru electrozii de dirijare a distribuției potențialelor.
După execuția șanțului se trece la baterea electrozilor verticali. Aceasta se poate realiza cu
ciocane electrice, pneumatice sau mecanice.
Conexiunile între electrozi
Pentru simplificarea operațiilor de conexiune între electrozii verticali, în multe țări aceștia se
racordează între ei prin intermediul unor prezoane filetate introduse în interiorul electrozilor
filetați interior și cu ajutorul unor manșoane filetate sau prin îmbinare cu piese speciale utilizând
contacte realizate prin bucăți de plumb. La electrozii din oțel placați cu cupru, care au o extindere
cât mai mare în soluri cu corozivitate accentuată, cel mai răspândit procedeu de îmbinare este cel
cu manșoane filetate.
Îmbinările electrozilor verticali cu conductoarele de legătură se pot fac e prin sudură. Datorită
dificultăților inerente aplicării proceselor de sudură clasice în zone dispersate, în ultimul timp s -a
trecut la aplicarea pe scară tot mai largă a proceselor aluminotermice de sudare. Conexiunea se
obține printr -o reacție exotermă a oxidului de cupru cu praful de aluminiu, care face să se topească
cuprul, sudând conductoarele.
IV.3. Dimensionarea instalației de legare la pământ
Dimensionarea instalației de legare la pământ constă în determinarea numărului de electrozi
ale prizelor de pământ, respectiv determinarea suprafeței acestora, astfel încât să se obțină
56 rezistența de dispersie rezultantă necesară pentru asigurarea tensiunilor de atingere și de pas și a
celor de cuplaj rezistiv sub valorile maxime admise.
Calculul de determina re a rezistenței de dispersie cuprinde ca parametrii principali
rezistivitatea solului și dimensiunile electrozilor.
În cazul instalației de protecție împotriva electrocutărilor precum și în cazul instalațiilor
folosite în comun, când condițiile cele mai g rele de dimensionare sunt impuse de protecția
împotriva tensiunilor de atingere și de pas periculoase, stabilirea soluțiilor se face în funcție de
următorii factori principali:
tensiunea de lucru a rețelei electrice;
tipul rețelei respective (legată la păm ânt sau izolată față de pământ);
categoria instalației sau echipamantelor respective;
curenții de defect;
timpii de trecere ai curenților de defect prin diferitele elemente ale instalației de legare la
pământ;
rezistivitatea solului; gradul de aciditate a solului.
Valorile maxime orientative ale rezistențelor instalațiilor de legare la pământ de protecție și
exploatare în instalațiile electrice, conform reglementărilor actuale sunt prezentate în tabelul
următor.
Tabelul 4.1
Schema de protecție adop tată Tipul instalației de legare la pământ Valoarea maximă a
rezistenței în orice
anotimp
1 2 3
I.Schema IT (rețea izolată față de
pământ I și protecție prin legare la
pământ T) în rețelele de joasă
tensiune (U n < 1 kV) (protecția prin
legare la pământ l a joasă tensiune)
57 1.Instalații supraterane
1.1. Cazul general
2. Instalații subterane
II. Schema “TT” (rețea legată la
pământ și protecție prin legare la
pământ) în rețelelel de joasă tensiune
Un < 1 kV)
III. Schema “TN” (rețea legată la
pământ și protecție prin legare la nul)
– rețea generală de legare la pământ: RG
p, legată la
pământ prin cel puțin 2 prize situate în puncte
diferite;
– prize de pământ individuale Ri
p
– dacă nu se poate realiza o rețea generală se pot
utiliza numai instalații de legare la pământ locale
(prize individuale)
– prizele de pământ individuale
– rezistența prizei de pământ:
(condiție obligatorie: asigurarea declanșării punerii
la pământ simple);
– dacă această condiție nu se poate realiza U a și
Upas se pot asigura prin dirijarea distribuției
potențialului și izolarea amplasamentului;
– dacă nu se pot asigura condițiile impuse mai sus
se trece la schema TN (legare la nul)
RG
p ≤ 4 Ω
Ri
p < 50 Ω în general
Ri
p < 20 Ω la P.T.
Ri
p ≤ 4 Ω
Ri
p< 20 Ω în general
Ri
p RG
p la P.T.
Ri
p < 4 Ω
În acest caz R p nu se
normează
58 la joasă tensiune
– priza de pământ de protecție și exploatare la P.T.
(prize separate l a medie tensiune și joasă tensiune)
– prize de pământ repetate ale nulului la distanțe
sub 500 m și peste 200 m
– prizele de pământ de protecție ale nulului la
distanțe sub 200 m
– prize de pământ la consumator
RG
p < 10 Ω
Ri
p < 10 Ω
cu condiția ca rezistența
generală să fie sub 4 Ω
Ri
p < 20 Ω
cu condiția de mai sus
Rc
p < 4 Ω
59 CAP V .CONCLUZII
Lucrarea de față a urmărit stabilirea soluției optime de alimentare cu energie electrică a un ui
sistem de il uminat municipal dintr -un cartier de locuințe.
Pentru stabilirea acestei soluții de alimentare cu energie ele ctrică s -a luat în calcul o perioadă
de studiu de 5 ani (2015 – 2020).
În primul capitol au fost subliniate condițiile care trebuie sc îndeplinite pentru realizarea unei
alimentări eficiente cu energie electrică, precum și situația actuală a rețelelor din zonă (stațiile de
transformare care vor fi utilizate pentru realizarea alimentării consumatorilor respectivi).
În cel de -al doilea capitol s -au trecut în revistă o ser ie de indicatori de performanță ai
sistemului de iluminat public urban . Apoi s-a avut în vedere proiectarea ilumi natului public, aici
stabilindu -se caracteristicile instalației de iluminat public și alegerea geometriei acestei instalații.
În partea a doua a acestui capitol s -a realizat calculul fotometric al iluminatului căilor de
circulație, calcul efectuat pe baza iluminării medii .
Capitolul trei cuprinde variantele propuse pentru alimentarea cu energie electrică a zonei de
studiu. Pentru rețeaua de medie t ensiune (20 kV) s -a propus: ,,o distribuție între două stații de
transformare care se rezervează reciproc” și o variantă reprezentată de ,,configur ația tip grilă între
două stații de transformare”. A doua parte a capitolului cu prinde dimensionarea rețelei de joasă
tensiune folosind sarcinile maxime anuale și circulația de curenți pe tronsoanele rețelei.
Totodată prezintă calculul pierderilor de putere și energie în rețeaua de distribuție de medie
tensiune (pentru variantele propuse), la acest calcul utilizându -se formulele generale pentru
determinarea pierderilor de putere și energie electrică.
Tot în capitolul trei sunt prezentate m ăsuri pentru reducerea consumului de energie electrică .
Capitolul patru a fost rezervat alegerii instalației de protecție împotriva electrocutării, în cazul
nostr u prizele de pământ artificiale .
60 BIBLIOGRAFIE
T.G. Ionescu, O. Pop – Ingineria sistemelor de dsitrib uție a energiei electrice . Editura Tehnica ,
Bucuresti , 1981 ;
I. Ionescu – Aspecte privind protecția muncii în exploatarea instalațiilor, utilajelor și
echipamentelor electrice . Editura Matrix -Rom , 1998 ;
T.G. Ionescu, A. Baciu – Rețele electrice de dis tribuție , Editura Tehnica , 1981 ;
N. Gheorghiu – Echipamente electrice pentru centrale și stații . Editura Tehnica, Bucuresti , 1978 ;
L. Preda, I. Heinrich – Stații și posturi de transformare . Editura Tehnica, Bucuresti , 1988 ;
SG – MIET E 53511 -8 – Cabluri de energie cu izolație din polietilenă termoplastică cu tensiunea
nominală 12/20 kV;
M. Antoniu ș.a. – Măsurări electronice . Editura Gh. Asachi , Iasi , 1995 ;
M. Eremia ș.a. – Transportul și distribuția energiei electrice . Editura didactica si Pedagogi ca ,
Bucuresti , 1981 ;
C. Cepișcă ș.a. – Metode și mijloace de măsurare în ingineria electrică . Editura Sfinx 2000 ,
Targoviste , 2001 ;
– PE 132/2003 – Normativ pentru proiectarea rețelelor electrice de distribuție publică ;
– NTE007/08/00 – Normativ pentru proiectarea și execu ția rețelelor de cabluri electrice;
– PE 101/85+PE101A/1985 – Normativ pentru construcția instalațiilor electrice de conexiuni și
transformatoarelor cu tensiuni peste 1 kV.
– PE 003/79/84 – Nomenclator de verificări, încercări și probe privind montajul;
punerea în funcțiune și dare în exploatare a instalațiilor energetice;
– NTE 401/03/00 – Metodologie privind determinarea secțiunii econom ice a conductoarelor în
instalații electrice de distribuție de 1 – 110 kV;
– NTE 01 116/201 – Norma tehnică privind încercările și măsurătorile la echipamente și intalatii
electrice;
– FS 4/82 – Execuția instalațiilor de legare la pământ în stații și postu ri de transformare;
– 1RE –IP30/04 – Îndreptar de proiectare și execuție a instalației de legare la pământ;
– FC 1/84 – Montarea și demontarea cablurilor de curent electric cu tensiuni până la 35kV ;
– PE 106/2003 – Normativ pentru proiectarea și execuția LEA joasă tensiune .
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: SPECIALIZAREA : Electrotehnică [612750] (ID: 612750)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.