Fig.1.3. Rețeaua electrică de transport din România în prezent 3 1 [600580]

CUPRINS CAPITOLUL I 2 Informații generale privind sistemul electroenergetic 2 1.1. Definire 2 1.2 .Structura sistemului electroenergetic 2 1.2.1.Surse de energie electrică 2 1.2.2.Rețele electrice 3 1.2.3.Consumatori de energie electrică 4 1.3.Producția și consumul de energie electrică 6 1.4.Evoluția sistemului electroenergetic și a sistemelor de protecție 8 1.4.1.Evoluția sistemului electroenergetic 8 1.4.2. Evoluția sistemelor de protecție 9

CAPITOLUL I Informații generale privind sistemul electroenergetic 1.1. Definire Instalațiile electroenergetice interconectate pe teritoriul unei țări, prin care se realizează producerea, transportul, distribuția și utilizarea energiei electrice reprezintă un sistem electroenergetic național. Conductoarele, aparatele de transformare și instalațiile secundare folosite producerii, transformării, distribuirii sau utilizării energiei electrice reprezintă instalațiile electrice. În cadrul acestora se află stațiile electrice și instalațiile electrice de evacuare a puterii produse de generatoare. Sistemul electroenergetic național (SEN) din România a fost realizat în anul 1958, prin interconectarea unor sisteme energetice locale. În prezent, sistemul energetic național include instalații electrice aflate sub managementul unor companii naționale și reprezintă elementul de referință utilizat de participanții la piața de energie electrică. O activitate specifică industriei electrice este conducerea prin dispecer a sistemelor electroenergetice. Structura în România este formată din dispecer energetic teritorial (DET) și dispecer energetic central (DEC) ce formează împreună dispecerul energetic național (DEN). 1.2 .Structura sistemului electroenergetic Un sistem electroenergetic este constituit din: -surse de energie electrică; -rețele electrice de transport și distribuție; -consumatori casnici și non-casnici de energie electrică. 1.2.1.Surse de energie electrică Dezvoltarea unei industrii energetice puternice este condiționată de existența unor surse de energie primară care să se caracterizeze prin: diversitate, accesibilitate, siguranță, prețuri stabile, asigurarea cantităților dorite pe o perioadă de timp cât mai mare. În raport cu aceste condiții, atenția industriei energetice se îndreaptă spre o gamă din ce în ce mai diversificată de surse de energie primară, cu particularități din ce în ce mai diferite. Prin conversia realizată în instalații specializate, aceste surse acoperă cererea de energie electrică și termică a societății. [2] Ansamblul de instalații, construcții și echipamente care are drept scop producerea energiei electrice constituie o centrală electrică. Sursele de energie electrică pot fi centrale hidroenergetice, termoenergetice, nucleare, geotermale, eoliene și pe biomasă. În centrale se folosesc generatoare sincrone, care produc energie electrică sub formă de curent alternativ trifazat la 50 Hz sau 60 Hz. Cu câteva excepții mai apropiate (Arabia Saudită) și a continentului nord-american, unde este generalizată utilizarea frecvenței de 60 Hz, frecvența curentului este 50 Hz. [1] În prezent, sistemul energetic național al României însumează o putere instalată de circa 25 GW, repartizată după cum urmează (Fig.1.1.): -43% în centrale funcționând pe cărbune; -24% în centrale hidroelectrice; -19% în centrala nucleară de la Cernavodă; -13% în centrale funcționând pe hidrocarburi. 1

1.2.2.Rețele electrice Ansamblul de linii și stații electrice, racordate între ele, care funcționează interconectat, constituie o rețea electrică. Aproximativ 12% din puterea produsă în centralele electrice se „pierde” în rețelele de transport și distribuție (Fig.1.2).
Fig.1.2. Energia transportată și pierderile pentru perioada 2001-2011 [3] Rețelele electrice sunt compuse din: -rețelele electrice de transport (RET); -rețelele electrice de distribuție (RED). Rețelele electrice de transport (RET) sunt rețele de înaltă tensiune (de 220 kV și mai mult) prin care se transportă la distanță puteri electrice importante. În România, rețelele de transport exploatate de Compania Națională TRANSELECTRICA sunt de (750) – 400 – 220 kV , totalizând o lungime de peste 8000 km (Fig.1.3). Prin dezvoltarea rețelelor de transport de 220-400 kV , rețelele de 110 kV și-au schimbat rolul inițial, îndeplinind în prezent funcții de distribuție zonală a energiei electrice.
Fig.1.3. Rețeaua electrică de transport din România în prezent [3] 1

Rețelele electrice de distribuție (RED) sunt rețele prin care se transmite energia electrică în zonele de consum și se distribuie la consumatori. Ele cuprind stațiile de distribuție (SD) IT/MT, liniile de distribuție de medie tensiune (LD), posturile de transformare (PT) și liniile de distribuție de joasă tensiune (Fig.1.4). Ele servesc, în principal, la alimentarea consumatorilor și la evacuarea puterii din centrale mici. Rețelele de distribuție pe care se bazează funcționarea Societății Comerciale ELECTRICA, funcționând la tensiuni sub 110 kV inclusiv, au o lungime totală de peste 18500 km. Stațiile electrice sunt noduri în SEN care cuprind mai ales extremitățile liniilor electrice, legături conductoare, aparataj electric, clădiri și eventual, (auto)transformatoare de forță. În principal, stațiile electrice pot realiza funcții de: -transformare: prin intermediul transformatoarelor este modificată tensiunea (stații ridicătoare sau coborâtoare); -conexiune: conțin legături conductoare și aparataj electric cu tensiunea nominală mai mare de 1 kV și sunt destinate primirii și distribuirii energii electrice, la aceeași tensiune și frecvență; -conversie: prin intermediul convertizoarelor, curentul alternativ este convertit în curent continuu sau invers. Din totalul de peste 950 stații de tensiune nominală 35 … 750 kV existente în SEN, circa 90% sunt de 110 kV . O categorie foarte importantă a stațiilor de transformare o reprezintă posturile de transformare, în SEN fiind în funcțiune peste 65000 posturi de transformare, totalizând o putere instalată de peste 23000 MV A.
Fig.1.4. Structura sistemului electroenergetic 1.2.3.Consumatori de energie electrică Consumatorul este o persoană fizică sau juridică ce cumpără energie electrică pentru uzul propriu sau pentru un subconsumator racordat la instalațiile sale. Persoana fizică sau juridică ce consumă energie electrică pe bază de contract și ale cărui instalații electrice de utilizare sunt conectate la instalația de alimentare a furnizorului, prin unul sau mai multe puncte de delimitare, constituie un consumator final. 1

Consumatorii de energie electrică pot fi clasificați după mai multe criterii. Astfel, în funcție de posibilitatea de a-și alege furnizorul, consumatorii de energie electrică pot fi: -eligibili: cei acreditați de Autoritatea competentă, care își pot alege furnizorul și pot contracta direct cu acesta energia consumată, având acces la rețelele de transport și/sau de distribuție; -captivi: cei care din motive de configurare a rețelei sunt obligați să contracteze furnizarea energiei cu un anumit distribuitor. După natura consumului, consumatorii se împart în următoarele categorii: -casnici: cei care folosesc energie electrică pentru iluminat și receptoare din propria gospodărie; acești consumatori reprezintă circa 94% din totalul consumatorilor de energie electrică; -industriali și similari (construcții, stații de pompare, transporturi etc.): cei care folosesc energia electrică, în principal în domeniul extragerii de materii prime, al fabricării unor materiale ori al prelucrării materiilor prime, a materialelor sau a produselor agricole, în scopul obținerii de mijloace de producție sau bunuri de consum; această categorie reprezintă circa 1,5% din totalul consumatorilor; -terțiari (restul ): circa 4,5% din total. 
 După puterea contractată (cea mai mare putere medie cu înregistrare orară sau 15 minute consecutiv), consumatorii de energie electrică se împart în următoarele categorii: -mici consumatori (P < 100 kW, cu excepția celor casnici): circa 6,4% din numărul total al consumatorilor; -mari consumatori (P > 100 kW): circa 0,1% din numărul total al consumatorilor. Consumatorii de energie electrică pot avea receptoare electrice sensibile la întreruperi în alimentare, sub acest aspect fiind definite următoarele categorii : -categoria zero: întreruperea în alimentare poate provoca explozii, incendii,pierderi de vieți omenești sau distrugeri grave de utilaje; -categoria I: întreruperea în alimentare poate provoca dereglarea unui proces tehnologic în flux continuu, rebuturi și pierderi materiale importante prin nerealizarea producției și imposibilitatea recuperării acesteia; -categoria a II-a: întreruperea în alimentare presupune nerealizări ale producției pe perioada întreruperii, dar acestea pot fi recuperate; -categoria a III-a: restul. În funcție de tipul consumatorului și de puterea solicitată, alimentarea cu energie electrică se poate face direct la 110 kV (mari consumatori) sau la tensiuni inferioare, prin stații și posturi de transformare. Consumatorii casnici și cei care solicită puteri mici se alimentează direct la joasă tensiune. În cursul anului 2003, cele opt filiale de distribuție și furnizare ale S.C. Electrica S.A. (Banat, Dobrogea, Moldova, Muntenia Nord, Muntenia Sud, Oltenia, Transilvania Nord, Transilvania Sud) au alimentat cu energie electricã un numãr de 8 491 388 consumatori racordați, pe niveluri de tensiune, astfel: -99,70% pe joasã tensiune; -0,30% pe medie tensiune; -0.003% pe înaltã tensiune. 1

Cantitatea de energie electricã furnizatã în anul 2003 a fost de 35.205,8 GWh repartizatã pe cele trei niveluri de tensiune astfel: -42.0% pe joasã tensiune; -33,2% pe medie tensiune; -24,8% pe înaltã tensiune. 1.3.Producția și consumul de energie electrică Producția de energie electrică a României a fost de aproximativ 66,3 TWh în anul 2015, cu 0.9% mai mult decât in anul precedent. Cărbunele este principala sursă pentru producerea energiei, cu o pondere de 43% din total, la fel de mare ca și în 2014. Pe locul 2 s-au plasat sursele hidro, cu un procent de 24%, iar energia din surse nucleare a avansat pe locul 3, cu o pondere de 19%, în creștere cu 4 puncte procentuale față de ponderea deținută în 2014 din totalul producției. Cei mai mari producători de energie electrică din România sunt Termoelectrica, complexurile energetice din Oltenia (CE Turceni, CE Rovinari și CE Craiova), Hidroelectrica și Nuclearelectrica. În anul 2016 s-au tranzacționat lunar pe piața de energie în jur de 8.400 MWh. Din punct de vedere al electrificării,în martie 2010, aproximativ 100.000 de gospodării nu erau racordate la rețeaua de electricitate, comparativ cu 89.000 în ianuarie 2008. În anul 2015, consumul de energie electrică al României s-a ridicat la 58,8 TWh.În anul 2006, numărul de consumatori casnici reprezenta 93,61% din numărul total de consumatori, iar energia consumată de aceștia reprezenta 35,72% din total energie consumată. La sfârșitul anului 2005 existau 8,6 milioane consumatori de energie electrică, din care 8,04 milioane consumatori casnici. Aproximativ 30% din energia electrică produsă in Romania este furnizată consumatorilor casnici. • Energia termoelectrică Sectorul deține cea mai mare parte din totalul de producție de energie electrică din România. În anul 2015, energia electrică produsă pe bază de combustibili fosili a fost de 28,6 TWh la o putere instalată de 10.598 MW (pe bază de cărbune: 16,9 TWh și 6.189 MW, iar pe bază de hidrocarburi: 11,7 TWh și 4.409 MW). •Energia hidroelectrică Producția de energie hidroelectrică în România este dominată de stat prin compania Hidroelectrica, evaluată în anul 2007 ca fiind cea mai mare companie de stat, cu o valoare de 3,5 miliarde Euro. În anul 2015, energia furnizată de centrale și micro-centrale hidroelectrice a fost de 17 TWh la o putere instalată 6.325 MW. În momentul actual (anul 2017) este exploatat aproximativ 55% din potențialul hidro-energetic al țării. Conform planurilor Hidroelectrica, în anul 2025 aproximativ 70% din potențial va fi exploatat. •Energia nucleară Sectorul producției de energie nucleară este deținut de Statul Român prin compania Nuclearelectrica. Aceasta deține Centrala Nucleară de la Cernavodă, care are o capacitate de 4 reactoare din care doar două sunt instalate, primul din decembrie 1996 și al doilea din septembrie 2007. Statul Român intenționează să construiască alte două reactoare nucleare, printr-o investiție estimată la circa 4 miliarde de euro. În anul 2015, energia nucleară produsă a fost de 11,64 TWh, la o putere instalată de 1,41 TW. [5] 1

• Energia regenerabilă Potențialul energetic hidro amenajabil al țării este de 36 TWh / an, din care se poate valorifica în condiții de eficiență economică aproximativ 30 TWh / an. [5] Datorită subvențiilor generoase, România a ajuns să aibă 4.400 MW instalați în surse regenerabile, din care 2.700 MW în eolian, 1.077 MW în fotovoltaic, 536 MW în microhidrocentrale și 95 MW în biomasă. Pentru a studia producția și consumul de energie electrică pe o durată de 24 de ore se apelează la curba de sarcină zilnică. Ea reprezintă variația într-o zi a puterii electrice sau termice, produse sau consumate. Pe curbă se disting patru puncte reprezentative: -vârful de seară (Pvs); -vârful de zi (Pvz); -golul de noapte (Pgn); -golul de zi (Pgz). Legendă: — Producție — Consum Fig.1.6.Curba de sarcină zilnică în data de 1 Aprilie 2017 [7]

1

1.4.Evoluția sistemului electroenergetic și a sistemelor de protecție 1.4.1.Evoluția sistemului electroenergetic Scurt istoric: – 1882 – sunt date în funcțiune primele două centrale electrice din București, care asigurau necesarul pentru Palatul Cotroceni și Palatul Regal de pe Calea Victoriei. Printr-o linie electrică de 2 kV curent continuu este asigurat iluminatul palatului de pe Calea Victoriei; – 1884, Timișoara – se pune în funcțiune primul iluminat electric stradal din Europa; – 1902 – este pusă în funcțiune centrala hidroelectrică (CHE) de la Grozăvești, pe râul Dâmbovița, după planurile inginerului Elie Radu; – 1910 – prin efortul primarului Carol Telbisz este dată în folosință Centrala hidroelectrică din Timișoara; – 1913 – prima cale ferată electrificată de pe teritoriul actual al României, pe ruta Arad-Ghioroc-Pâncota și Ghioroc-Radna; – 1930-1931, București – punerea în funcțiune a primei rețele electrice de distribuție pe stâlpi
de beton armat din țară;
1Tabel 1.1. Producția de energie electrică în România (2010-2015)Sursă de energie2010 [TWh]2011 [TWh]2012 [TWh]2013 [TWh]2014 [TWh]2015 [TWh]Termoelectrică28,834,1432,5927,0226,928,6Hidroelectrică20,2414,9512,3315,319,2717Nucleară11,6211,7511,4611,6211,6711,64Eoliană0,311,392,644,526,27,06Solară0,010,010,010,010,010,01Total60,9862,2259,0558,8865,6766,3Tabel 12. Consumul de energie electrică în România (2010-2015)An2010 [TWh]2011 [TWh]2012 [TWh]2013 [TWh]2014 [TWh]2015 [TWh]Consum51,4652,9852,2149,757,758,8

– 1938 – Putere instalată (în anul de referință interbelic): 501 MW; – 1959 – pe 24 ianuarie, la fix 100 de ani de la Unirea Principatelor Române, are loc și „alipirea” la sistemul energetic național a zonei Moldova; – 1965 – primul tronson modern de cale ferată electrificată din țară : Brașov – Predeal; – 1996 – Intrarea în exploatare a Unității 1 a Centralei Nucleare de la Cernavodă. [5] În anul 1951 opt țări (Austria, Belgia, Elveția, Franța, Germania, Italia, Luxemburg, Olanda) au înființat Uniunea de Coordonare a Producerii și Transportului de Electricitate–U.C.P.T.E. Această uniune a coordonat interconectarea țărilor amintite. [8] În februarie 2003 și SEN al României a fost interconectat cu sistemul european al UCTE. Din data de 1 iulie 2009 Entso-E (Rețeaua europeană a operatorilor de sisteme de transport de energie electrică) a preluat toate sarcinile operaționale ale UCTE. [8]
Fig.1.7. Statele cu SEN interconectate în U.C.T.E. [9] 1.4.2. Evoluția sistemelor de protecție Scurt istoric: -1765-1784 – primele regulatoare automate -1890 – siguranța fuzibilă -1898 – transformatorul de curent -1900 – întreruptoarele -1901 – protecția de curent fără temporizare -1902 – protecția de curent cu temporizare -1903 – protecția diferențială longitudinală (de curent) -1904 – protecția de distanță și temporizare -1913 – RAR (reanclanșare automată rapidă) -1914 – releul di/dt -1918 – protecția de curent direcționată în spate -1956 – releele elctronice -1960 – releele digitale (numerice) [10] 1

În prezent, la nivel mondial se folosesc în exploatare releele de proteție numerice. Realizarea echipamentelor de protecție în tehnologie digitală permite integrarea în cadrul unui echipament a mai multor funcții de protecție, automatizare și masură. În acest fel „releul de protecție“ devine, în fapt, un „terminal de protecție“. Un astfel de terminal de protecție include funcții multiple de protecție, automatizare, masură și de comunicație în cadrul unui sistem integrat de supraveghere-control al stației de transformare. Principalele avantaje ale protecțiilor electronice și numerice: -rapiditate în funcționare; -consum propriu redus; -gabarit redus ce micșorează costul investiției; -număr de acționări nelimitat și durată lungă de viață; -siguranță sporită în funcționare datorita lipsei contactelor și a pieselor în mișcare; -sensibilitate crescută; -posibilitatea tipizării subansamblelor; -posibilitatea realizării unor relee cu funcțiuni multiple de protecție, comandă și măsurare; -integrarea sistemelor de protecție în sistemele complexe de conducere automată pentru instalațiile electroenergetice, cu funcții multiple on-line, respectiv off-line.
Fig.1.8. Evoluția protecțiilor prin relee [10]
1