În prezent, datorită dezvoltării industriale și a tendinței de creștere a calității vieții a crescut cererea de energie electrică. Odată cu creșterea… [306863]

Licență

În prezent, datorită dezvoltării industriale și a tendinței de creștere a calității vieții a crescut cererea de energie electrică. Odată cu creșterea… [306863]

Byadmin ianuarie 1, 2024

[anonimizat] a tendinței de creștere a calității vieții a crescut cererea de energie electrică. Odată cu creșterea producției de energie electrică s-a acutizat problematica epuizării resurselor energetice convenționale și a protecției mediului ambiant. Prețul energiei a crescut. Pentru a [anonimizat] a energiei electrice. Rețelele electrice devin „smart grids” [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat], iar calea sigură de economisire a energiei este cea a creșterii eficienței energetice. [anonimizat] a [anonimizat], care determină scăderea calității energiei electrice. Astfel, [anonimizat], a siguranței și a securității sistemului de alimentare la consumator.

[anonimizat] a [anonimizat] (SAC) include instalațiile de distribuție la furnizor și la consumator împreună cu sistemele de măsurare și protecție aferente. Perspectiva implementării pe scară largă în SAC a surselor distribuite de energie electrică (bazate, [anonimizat]) [anonimizat], calitatea și eficiența energetică.

[anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat], prin dirijarea curenților de defect la prizele de pământ și conductoarele de legare la pământ și închiderea circuitului la punctul neutru al sursei (postul de transformare) pentru obținerea unor valori reduse ale tensiunilor de atingere. Se evită astfel electrocutarea prin atingere indirectă. Această metodă este valabilă în ipoteza că nu este posibilă întreruperea conductorului de nul. [anonimizat]. Studiul regimurilor deformante și analiza efectelor acestora a permis introducerea unor parametri pentru indicatorul de calitate care caracterizează prezența armonicilor și interarmonicilor. Creșterea numărului de consumatori neliniari face ca monitorizarea calității energiei electrice la punctul comun de cuplare (PCC) [anonimizat]. O analiză pertinentă asupra indicatorilor de calitate a energiei electrice se poate face doar în cazul în care dezechilibrul este analizat împreună cu perturbațiile introduse de către consumatorii neliniari. Efectele produse în sistemul de alimentare la consumator de regimurile nesimetrice sunt asemănătoare efectelor produse de regimurile deformante de creștere a pierderilor de putere și energie cu consecințe negative asupra randamentului de transfer al energiei electrice.

Capitolul 1, intitulat Elemente de caracterizare ale sistemului electroenergetic, cuprinde trecerea in revista a catorva idei in legatura cu descoperirea sistemului electroenergetic, precum si studiul amanuntit asupra fenomenulu. Acesta prezinta o serie de avantaje dar si dezavantaje pentru toti consumatorii de energeie electrica. Deasemenea cuprinde si cateva particularitati ale sistemului electroenergetic precum si cerintele lui pentru ca acesta sa ideplineasca toate conditiile necesare functionari corecte si alimentarii consumatorilor.

Capitolul 2, intitulat Siguranța în funcționarea sistemelor de alimantare cu energie electrică, contine informatii despre siguranta in alimantare a consumatorilor racordati la reteaua electrica. Siguranta in alimentare consta in asigurarea peramanenta si fara intreruperi a tuturor consumatorilor indiferent de tipul lor. Un criteriu important pentru asigurarea functionarii sistemelor de energie electrica este calitatea si economicitatea energiei electrice. Cel mai important criteriu il reprezinta continuitatea in alimentare cu energie electrica, aceasta fiind caraterizata de mai multi indicatori intreruperi- medii si maximi.

Capitolul 3, intitulat Integrarea sistemului de alimentare la consumator în sistemul electroenergetic, cuprinde o analiză a structurii sistemelor de alimentare la consumator, nord american și european, cu avantajele și dezavantajele lor din punct de vedere al eficienței energetice și al protecției. Sunt analizate schemele de legare la pământ de care depind securitatea, fiabilitatea și corecta funcționare a sistemului de alimentare la consumator. Este argumentată necesitatea stabilirii de noi soluții pentru optimizarea structurilor rețelelor electrice, pentru ca sistemul de alimentare la consumator să funcționeze eficient și fără întrerupere.

Capitolul 4, intitulat Eficiența protecției în sistemul de alimentare la consumator, conține analiza eficienței schemelor de protecție în sistemul de alimentare la consumator. Schema de protecție TT corespunde cu legarea la pământ a punctului neutru a sursei de alimentare și a masei echipamentelor. Schema de protecție TN corespunde cu legarea la pământ a neutrului sursei de alimentare și legarea la conductorul de nul a maselor echipamentelor. O altă schemă de protecție

este schema IT în care punctul de neutru al sursei de alimentare este izolat iar masa echipamentelor este legată la pământ. Pentru aceste scheme, considerând schemele echivalente și posibilele defecte, se calculează intensitatea curentului de defect și tensiunea de atingere la atingerea directă și atingerea indirect, expresii care stau la baza dimensionării rezistențelor de protecție și de exploatare. Schema de protecție TT are dezavantajul că nu asigură valori ale tensiunilor de atingere mai mici decât limita maximă admisibilă în întreaga instalație electrică. Se utilizează schema de protecție TN care elimină acest dezavantaj.

Capitolul 4, intitulat Îmbunătățirea nivelului de tensiune a consumatorilor alimentați din LEA 0,4 kV Lacu Sarat, jud. Brăila cuprinde un studiu de caz efectuat in urma modernizarii unei retele electrice prin contruire unui nou post de transformare pentru preluarea unor consumatori din celelate doua posturi, astfel echilibrandu-se consumul pe cele 3 posturi de transformare din localitatea Lacu Sarat. O data cu construirea noului post o serie de probleme legate de tensiuni mici masrate la capete de retea s-au rezolvat si astfel a fost asigurata continuitatea in alimentare cu energie electrica la parametri normali.

Capitolul I. Elemente de caracterizare ale sistemului electroenergetic

1.1.Formarea sistemului electroenergetic

Descoperirea fenomenelor și a aplicațiilor acestora, a făcut ca la sfârșitul secolului al XIX-lea să fie posibilă utilizarea industriala a energiei electrice pentru consum.

Avantajele ce le prezintă energia electrică pentru utilizare în raport cu alte forme de energie (poate fi transmisă economic și rapid la distanțe mari, se poate distribui economic la un număr mare de consumatori de puteri diverse, se poate transforma în alte forme de energie în general în condiții avantajoase , permite obținerea unor randamente ridicate în procesul de transformare etc.) a determinat extinderea continua a domeniilor de utilizare a acesteia și implicit a crescut puterea și numărul instalațiilor destinate acestui scop.

În primii ani de utilizare industrială a energiei electrice în curent alternativ, elementele implicate în procesul de conducere , transport și consum a energiei electrice, erau situate intr-o zonă geografică de dimensiuni limitate și funcționau izolat conectate între ele după o schema simplă, așa cum se prezintă în figura 1.1.

Generator

Consummator linie electrică

transformator transformator

ridicător coborâtor

Fig.1.1.Schema de principiu a unei alternări isolate cu energie electrică

Creșterea continua a numărului și puterii consumatorilor, diversificarea acestora și a amplasării lor geografice a determinat creșterea numărului de centrale electrice și extinderea rețelelor de transport și distribuție. Funcționarea izolată, în continuare, după schema simplă generator – rețea – consumator, nu mai era justificată și rațională din punct de vedere tehnic și economic. Avantajele cooperării s-au impus și în acest domeniu economic și ele au determinat interconectarea zonelor funcționând izolat, formându-se astfel sistemul electroenergetic, fig.1.2, sistem care se dezvoltă continuu cantitativ și calitativ.

Fig.1.2. Sistem electroenergetic

Prin sistem electroenergetic (S.E.E) se înțelege, totalitatea instalațiilor care concură la producerea, transportul, distribuția și consumul de energie electrică. Deci, din sistemul electroenergetic fac parte ca elemente principale generatoarele electrice din centrale, transformatoarele, liniile de transport și distribuție și consumatorii de energie electrică la nivelul sistemului. Din cadrul S.E.E mai fac parte și alte elemente cum ar fi elementele de automatizare, comutație etc. necesare pentru îndeplinirea scopului propus.

1.2.Prticularitățile sistemului electroenergetic

Sistemul electroenergetic prezintă urmatoarele avantaje:

determină reducerea vârfului de putere la nivelul sistemului; datorită faptului că vârfurile de putere a consumatorilor componenți nu se ating simultan, vârful de putere simultan la nivelul sistemului va fi mai mic decât suma vârfurilor de putere ale consumatorilor componenți: puterea instalată totală necesară la nivel de sistem este mai mică decât în cazul funcționării izolate și ca urmare cheltuielile de exploatare si investiții se reduc;

determină creșterea siguranței în alimentarea consumatorilor; scoaterea din funcțiune a unui element nu înseamnă neapărat nealimentarea consumatorului, acesta fiind în general racordat prin mai multe trasee la sursele de energie electrică;

determină aplatizarea graficului de sarcină; graficile de sarcină ale consumatorilor componenți sistemului diferă între ele, prin însumarea lor se obține la nivelul sistemului un grafic de sarcină mai aplatizat;

permite utilizarea economică a instalațiilor din sistem; astfel datorită existenței conexiunii între toate elementele componente ale sistemului, în funcție de valoarea totală a consumului să se mențină aceste componente care, în condițiile date permit furnizarea energiei electrice la costul minim;

permite utilizarea cu eficacitate mărită a resurselor energetice; existența sistemului electroenergetic permite ca centralele amplasate lângă resurse să-și poată evacua energia produsă chiar dacă consumul este la distanță;

asigură utilizarea resurselor energetice sporadice ; (energie solară, energie eoliană, gaze de sondă, gaze de furnal);

asigură creșterea puterii unitare a grupurilor din sistem; aceasta contribuind la reducerea cheltuielilor de exploatare și investiții;

permite planificarea judiciară a reviziilor și reparațiilor elementelor din sistem;

sistemul electroenergetic se prezintă cu un potențial economic ridicat, aceasta permințându-i introducerea de automatizări și tehnică pretențioasă;

avarierea unor componente din sistem poate provoca pagube materiale însemnate în toate ramurile economiei;

energia electrică nu se poate stoca în cantități practice utile și astfel este necesar ca în fiecare moment consumul să fie corespunzător asigurat de producere;

extinderea sistemului electroenergetic generează probleme calitativ noi.

Particularitățile enumerate sistemului energetic fac ca analiza regimurilor de funcționare și problemele de exploatare să fie extrem de complexe.

Sistemul electroenergetic trebuie să răspundă următoarelor cerințe:

siguranța în alimentarea consumatorilor; satisfacerea acestei cerințe înseamnă a asigura alimentarea practic fără întrerupere a consumatorilor;

Realizarea acestei cerințe presupune:

alegerea din faza de proiectare sau în timpul exploatării a unei scheme a sistemului care chiar la avariile probabile să asigure alimentarea consumatorilor;

introducerea în sistem a elementelor de proiecție ,automatizare și semnalizare care să sesizeze apropierea de regimurile periculoase;

luarea de măsuri în faza de proiectare, execuție și montare a elementelor de sistem care să prezinte în exploatare o probabilitate cât mai redusă de defect;

evitarea pierderii stabilității statice sau dinamice, aceasta se realizează prin urmărirea continuă a parametrilor de bază;

controlul continuu al valorilor mărimilor de intrare și de ieșire la elementele de sistem, menținerea acestora în jurul valorilor nominale constituie o garanție suplimentară pentru o funcționare normală.

energia electrică să fie de calitate bună, aceasta se precizează în funcție de:

valoarea medie a tensiunii trebuie să fie de ordinul ±5%

valoarea medie a frecvenței trebuie să se situieze în jurul a ±5%

Pentru realizarea valorilor prescrise ale tensiunii și frecvenței, acestea trebuie urmărite continuu în nodurile de sistem de dispecerii de sistem și zonali.

cerința de calitate impune ca în toate nodurile sistemului să existe un sistem trifazat simetric de tensiuni;

sistem trifazat simetric de tensiuni iar la liniile electrice aeriene de transport se realizează transpunerea fazelor;

puritatea undei de tensiune presupune lipsa armonicilor de tensiune și curent sau limitarea acestora la un nivel redus, aceasta se realizează prin:

tensiunile electromotoare ale generatoarelor să fie lipsite de armonici;

evitarea domeniilor neliniare de funcționare a elementelor de sistem;

evitarea configurației de scheme ce pot forma circuite rezonante;

economicitatea în producerea, transportul și distribuția energiei electrice, aceasta se realizează prin:

adoptarea de soluții ieftine din faza de proiectare;

reducerea pierderilor de putere pe elementele de sistem;

alegerea de aparatură cu randament ridicat;

exploatarea rațională a întregului sistem cu luarea în considerare a repartizării optime a puterilor între centralele din sistem.

Respectarea cerințelor de mediu, aceasta se realizează prin:

Corelație între sistemul de funcționare hidroenergetic cu:

Sistemul de navigație

Fauna piscicolă

Utilizarea de combustibili inferiori;

Luarea în considerare a restricțiilor de poluare estetică, atmosferică, termică, fonică, perturbații asupra emisiilor de radio și televiziune, influiențe biologice, creșterea proporției de ozon în atmosferă din cauza fenomenului coroana etc.

1.3. Caracteristici tehnico-economice ale sistemului electroenergetic

Avantajele care le prezintă funcționarea interconectată în raport cu funcționarea izolată a elementelor ce concură la alimentarea consumatorilor a impus formarea sistemului electroenergetic ( SEE).

Existența SEE prezintă o serie de avantaje :

Determină reducerea vârfului de putere la nivelul sistemului; datorită faptului că vârfurile de putere ale consumatorilor componenți nu se ating simultan, vârful de putere simultan la nivelul sistemului va fi mai mic decât suma vârfurilor de putere ale consumatorilor componenți:

Pvârf sistem < ∑ P vârf consumator

Deci, puterea instalată totală necesară de sistem este mai mică decât în cazul funcționării izolate și ca urmare cheltuielile de exploatare și investiții se reduc.

Determină creșterea siguranței în alimentare a consumatorilor.

În cazul sistemului, scoaterea din funcțiune a unui element nu înseamnă nealimentarea consumatorului, acesta fiind racordat prin multe linii electrice, în situația alimentării cu energie electrică separată a consumatorului, aceasta este posibilă doar prin creșterea numărului de grupuri, ceea ce este neeconomic.

Datorită existenței conexiunii între toate elementele componente ale sistemului este posibil ca, în fiecare moment de funcționare, în funcție de valoarea totală a consumului, să se mențină acele componente care, în condițiile date, permit furnizarea energiei electrice la costul minim.

Formarea SEE prezintă și unele dezavantaje, ca de exemplu:

Creșterea puterii de scurtcircuit la bare, ceea ce ridică probleme la aparatajul de comutație;

Păstrarea parametrilor energiei la nivelul relativ constant în tot sistemul (tensiune, frecvența, etc.);

Complicarea tuturor aspectelor funcționale de regim normal (calculul regimurilor nesimetrice, determinarea circulației de puteri, reglaj de frecvență, reglaj de tensiune, în regim de avarie determinarea curenților de scurtcircuit), pentru a căror rezolvare se cere utilizarea unor modele matematice foarte complicate;

Necesitatea utilizării unui aparataj de automatizare foarte complex și protecție.

Sarcina permanentă a personalului care conduce, proiectează și exploatează SEE este să găsească soluții pentru diminuarea dezavantajelor în favoarea pe care le prezintă sistemul electroenergetic.

Față de avantajele și dezavantajele sistemului electroenergetic, acesta prezintă și câteva particularități specifice din punct de vedere economic și tehnic, dintre acestea enumerăm:

Sistemul se extinde la scară națională ,reprezentând o instalație unică pe întreg teritoriul;

Calitatea produsului trebuie menținută ridicată permanent și cu un grad de continuitate;

Sarcina sistemului de a furniza energie electrică la consumatori nu se poate împărți cu alte sectoare economice;

Spre deosebire de alte domenii, unde o extindere determină doar creșteri cantitative în cadrul SEE, extinderile generează probleme calitativ noi;

Anvergura și valoarea mare a extinderilor ce trebuie realizate permanent impun o politică de largă perspectivă, cu mult în avans față de momentul realizării obiectivelor;

Calitatea produsului trebuie menținută ridicată permanent și cu un grad ridicat de continuitate;

Avarierea unor componente din sistem poate provoca pagube materiale însemnate în alte ramuri economice;

Produsul său -energia electrică- nu se poate înmagazina în cantități practic utile și, astfel, este necesar ca în fiecare moment, consumul sa fie corelat cu producerea.

Particularitățile menționate de SEE fac ca analiza regimurilor de funcționare, dar mai ales problemele de exploatare, să fie extrem de complexe și prețioase.

1.4. Cerințele sistemului electroenergetic

Rolul SEE este de a asigura toate condițiile pentru a alimenta consumatorii cu energie electrică. Pentru acest deziderat sistemul trebuie să corespundă urmatoarelor cerinte:

Să respecte condițiile de mediu;

Să prezinte siguranță în alimentarea consumatorilor;

Să-și îndeplinească funcțiile în condiții economice;

Să asigure un produs de calitate bună.

Rețelele de transport și distribuție a energiei electrice fac legătura între sursele de energie electrică și receptoarele de energie.

Cunoscând proprietatea energiei electrice de a fi utilizată chiar în momentul producerii, înseamnă că: distribuția, transportul și producerea, formează un sistem unic. Definirea elementelor sistemului, adică instalațiile de transport și distribuție presupun precizări asupra sistemului în ansamblu.

Prin sistem energetic se înțelege totalitatea instalațiilor care concură la procesul de producere, transport și distribuție a energiei electrice, precum si utilizarea acesteia, începând de la forma brută a acesteia și terminând cu forma ei utilă de la consumator.

Din sistemul energetic fac parte:

Centralele electrice (convertizoare, turbne, generatoare, cazane, etc.);

Rețelele de transport a energiei electrice;

Stațiile de medie tensiune;

Rețelele de distribuție;

Consumatorii de energie cu receptoarele;

Stațiile de transformare de ridicătoare de tensiune;

Stațiile coborâtoare de tensiune;

Posturile de transformare;

Mine de cărbuni, sondele de petrol și gaze, lacuri de acumulare.

Prin sistem electric se înțelege partea electrică a sistemului energetic. În cele mai multe cazuri, termenul-sistem electric- este confundat cu –sistem electroenergetic- aceasta este fundamental greșit, pentru că sistem electroenergetic prin definiție este ansamblul instalațiilor care asigură procesul de producere, transport, distribuție și consum de energie electrică.

Prin rețea electrică se înțelege o parte din sistemul energetic destinată transportului și distribuției energiei electrice, aceasta fiind constituită din linii electrice aeriene LEA și linii electrice subterane LES, stații de transformare, posturi de transformare, puncte de alimentare, puncte de conexiune, etc.

Instalațiile de distribuție reprezintă, de regulă, întregul ansamblu de la bornele generatorului, până la barele de medie tensiune a stației coborâtoare (6,10,15,20,110 kV).

Prin comsumator se înțelege ansamblul tuturor receptoarelor, caracterizat prin sarcină activă și reactivă.

Prima funcție a rețelelor electrice este aceea de distribuție, a doua destinație este aceea de transport a energiei electrice de la sursă la consumator. Creșterea puterii centralelor la valori până la mii de MW conduce la apariția liniilor electrice aeriene, de înaltă tensiune, care o distribuie la marii consumatori. În multe cazuri, o linie de transport care alimenta inițial un singur consumator prin dezvoltare, poate să devină o rețea de distribuție a energiei electrice.

O dată cu interconectarea centralelor electrice, liniile unei rețele capătă noi funcții, de exemplu, o linie poate lega două centrale electrice pentru a asigura rezerva de putere în caz de avarie în una din centralele electrice, pentru a transporta în ambele sensuri energie, aceeași funcție îndeplinind și în cazul interconectării mai multor subsisteme.

Apar așa-numitele linii de legătură între sistemele energetice care au funcția de a tranzita energia electrică dintr-un sistem cu putere instalată mare către un sistem deficitar.

Prin regimul de funcționare se înțeleg valorile unor mărimi fizice: tensiune, putere activă și reactivă, curent, frecvență, decalajul tensiunilor, etc. care, caracterizează starea corespunzătoare a rețelei la un moment dat. Se cunosc mai multe regimuri de funcționare a rețelelor electrice:

Regimul normal se caracterizează prin valori normale ale indicatorilor de calitate a energiei electrice și condiții normale de funcționare;

Regimul de avarie este acela care are loc când unul sau mai multe din elementele rețelei sunt scoase din funcțiune, iar parametrii de calitate au valori diferite de cele normale.

Capitolul II. Siguranța în funcționarea sistemelor de alimentare cu energie electrică

2.1. Siguranța în alimentare

Siguranța în alimentare înseamnă a asigura alimentarea consumatorilor fără întrerupere, în acest sens se acționează în urmatoarele direcții:

Alegerea unei scheme de alimentare care, chiar la avariile probabile, să mențină alimentarea consumatorilor;

Luarea de măsuri încă din faza de proiectare, execuție și montare a elementelor de sistem, care să fie sigure în exploatare și să prezinte o probabilitate de defect redusă;

Controlul permanent al mărimilor de imtrare și ieșire la elementele de sistem, menținerea acestora în jurul valorilor nominale;

Urmărirea continuă a parametrilor de bază (putere, curenți, tensiune), în nodurile principale ale sistemului ;

Introducerea în sistem a elementelor de proiecție, automatizare, semnalizare care să sesizeze regimurile periculoase.

2.2. Calitatea și economicitatea energiei electrice

Energia electrică livrată la o calitate necorespunzătoare nu se poate utiliza, este pierdută și nu se poate recondiționa, ea poate provoca daune periculoase pentru consumatori.

Într-un nod al sistemului elementele de calitate se caracterizează prin :

Gradul de simetrie al sistemului trifazat al tensiunii;

Puritatea undei de tensiune, dorită de formă sinusoidală;

Valoarea medie a frecvenței și nivelul abaterilor în timp față de aceasta;

Puritatea undei de tensiune care este dată nu de forma sinusoidală ci de lipsa armonicilor;

Fluctuațiile de tensiune și frecvență în jurul valorii medii să fie cât mai reduse, acestea fiind de ordinul ±5 %, condițiile de abatere cu ±5% a parametrilor este valabilă în paralel, pentru că odată puse, acestea se uniformizează, mărimile fiind urmărite la nivel de dispecer zonal și de sistem.

Personalul de exploatare, prin intermediul elementelor de reglare, va acționa pentru mentinerea valorilor mărimilor în interiorul gamelor admise. Producerea, transportul și distribuția energiei electrice trebuie să se realizeze în condițiile de cheltuieli minime, pentru că mărimea cheltuielilor în sistemul electro energetic este foarte mare.

Pentru realizarea acestui deziderat, se adoptă următoarele măsuri:

funcționarea în regimurile cu repartizare optimă economică a puterilor între centralele din sistem;

reducerea la maxim a cheltuielilor de investiții prin adoptarea soluțiilor ieftine, dar care satisfac condițiile tehnice;

reducerea pierderilor de putere, aceasta se realizează prin alegerea unor aparate și instalații cu randamente ridicate.

Producția de energie electrică prezintă o serie de particularități, și anume:

interschimbabilitatea diferitelor tipuri de energii;

utilizarea energiei în toate ramurile economiei;

simultaneitatea producerii și consumului energiei, producția de energie neputând fi stocată și repusă în consum mai târziu;

continuitatea procesului producerii energiei, ceea ce duce la deosebiri față de alte producții: lipsește producția semifabricată (neterminată), nu există posibilitatea rebutării producției ramase din consum.

Calitatea energiei reprezintă ansamblul parametrilor care asigură funcționarea receptoarelor în conformitate cu destinația lor.

O calitate necorespunzătoare a energiei electrice conduce la perturbarea funcționării instalațiilor electrice și în consecință, la reducerea calității produselor, la scurtarea duratei de serviciu a echipamentelor electrotehnice etc, în acest sens, calitatea energiei electrice interesează deopotrivă furnizorul și consumatorul.

În literatura de specialitate se întâlnesc cele mai diverse definiții și cei mai diverși termini referitori la calitatea energiei electrice. Cel mai adesea se vorbește despre optimizarea calității tensiunii, înrăutățirea calității tensiunii, calitatea tensiunii, etc. Apare tot mai evidentă necesitatea existenței unui standard al calității energiei electrice și există preocupări constante în acest sens la nivelul organismelor internaționale de specialitate, în ultimii ani, în practica electrotehnică au aparut normative, documente, care reflectă tendințele actuale de îmbunătățire a calității energiei :

In unele țări (Japonia, Anglia etc.) au fost introduse norme privind caliatea energiei electrice, modul de control al acesteia și periodicitatea măsurărilor la rețelele electrice, precum și norme privind responsabilitățile organelor de exploatare;

In 1976, Comitetul European pentru Norme și Standardizare în Electrotehnică (CENELEC) a elaborat Norma de calitate a energiei electrice, care a fost aplicată în țările industrializate membre ale acestei organizații ;

Comisia Electrotehnică Internațională (CEI) are un comitet special (Comitetul tehnic nr. 77) pentru calitatea energiei electrice;

Problema comparabilității electromagnetice a echipamentelor racordate la rețelele electrice face obiectul de studiu al unei grupe de lucru-nr.5-din cadrul conferinței Internaționale de Sisteme Energetice Mari (CIGRE).

În prezent, problema calității energiei electrice îi preocupă pe specialiști în cel mai înalt grad, ca urmare a dezvoltării pe care au luat-o electronica de putere, calculatoarele și sistemul internațional, a căror funcționare este strict condiționată de calitatea energiei electrice.

2.3. Continuitatea în alimentarea cu energie electrică

Continuitatea in alimentarea cu energie electrică este caracterizată de indicatori statistici precizați prin prevederile contractelor încheiate între furnizori și consumatori.

Indicatorii de continuitate sunt medii și maximi, corespunzător unui anumit nivel de risc, și se referă la punctul de delimitare între furnizor și consumator. Acești indicatori sunt următorii:

numărul mediu anual de întreruperi eliminate prin reparații;

numărul mediu anual de întreruperi eliminate prin manevre;

durata medie a unei întreruperi;

numărul maxim anual de întreruperi eliminat prin reparații;

numărul maxim anual de întreruperi eliminat prin manevre;

durata maximă de restabilire;

durata totală medie de întrerupere pe an.

Din punctul de vedere al relației furnizor-consumator, există două situații:

Furnizorul nu garantează indicatorii de continuitate: consumatorul are la dispoziție, pentru alegerea soluției de alimentare, indicatorii medii pentru numărul de întreruperi (eliminate prin reparații sau manevre) și durata medie a unei întreruperi eliminate prin reparații (sau durata totală medie de întrerupere pe an); pentru acest caz se respectă prevederile generale de plată a energiei electrice și prevederile RFUEE;

Furnizorul dă garanții, cu un anumit nivel de risc, pentru următorii indicatori:

Numărul maxim anual de întreruperi eliminate prin reparații și/sau manevre;

Durata maximă de restabilire;

Plata energiei electrice se face în conformitate cu reglemăntările tarifare în vigoare, corespunzătoare garanțiilor preluate.

Pentru alegerea soluțiilor de alimentare, calculul indicatorilor menționați se face, conform PR 013, cu luarea în considerare a siguranței associate nodului de sistem de la care se face alimentarea și a siguranței intrinseci dintre furnizorul și consumatorul de energie electrică.

Între unitățile furnizoare și consumatori se încheie și convenții de exploatare, prin care se stabilesc reglajele instalațiilor de protecție prin relee și automatizare în concordanță cu timpii de acționare din sistemul extern, conform cu PE 501 și PE 117.

2.4.Asigurarea calității în sistemul de alimentare la consumator

Asigurarea unui nivel al calității energiei electrice pentru utilizatori este o sarcină complexa datorită dezvoltării tehnologiilor industriale, care induc în rețeaua electrică perturbații ale formelor de undă a tensiunilor și curenților, influiențând astfel și alți consumatori. Atât consumatorul cât și furnizorul de energie electrică sunt interesați de menținerea în anumite limite de perturbații din rețeaua electrică utilizată.

Nivelul calității energiei electrice reprezintă însumarea perturbațiilor din rețeaua consumatorului, din rețelele de transport și de distribuție și din sistemele de producere a energiei electrice.

Energia electrică furnizată utilizatorilor este văzută ca un produs având un anumit nivel de calitate. Pentru a asigura calitatea energiei electrice trebuie să fie definit un sistem de indicatori de calitate pentru energia electrică, precum și nivelurile corespunzătoare de compatibilitate, în vederea elaborării unor recomandări externe și interne.

2.4.1.Setul de indicatori ai calității energiei electrice

Prin definiție calitatea unui produs reprezintă acei indicatori care stabilesc aprecierea cantitativă a proprietăților produsului analizat sub aspectul îndeplinirii cerințelor exprimate.

Țelul furnizorilor este acela de a pune la dispoziția consumatorilor energie electrică trifazată în care formele de undă de tensiune și curent sunt periodice sinusoidale, egale în valoare efectivă și defazate una față de alta cu T/3.

Practic este greu ca furnizorii de energie electrică să ofere utilizatorilor energia electrică având parametrii caracteristici conform standardului SR EN 50160:2012. Non-calitatea este stabilită de caracteristicile constructive ale rețelei electrice de alimentare precum și de numărul mare de consumatori perturbatori.

Menținerea indicatorilor de calitate ai energiei electrice în limitele admise este obligația furnizorului de energie electrică, și se realizează prin corelarea perturbațiilor din sistemul de alimentare și cele induse în rețeaua electrică de către consumatori.

Acești indicatori sunt împărțiti în două grupe:

Indicatori secundari, care sunt influiențați de consumatorii perturbatori,

Indicatori primari, care depind de furnizorul de energie electrică.

Acești indicatori primari de calitate fac referire la calitatea produsului: supratensiuni temporare și tranzitorii, frecvență, goluri de tensiune, amplitudinea tensiunii de alimentare iar indicatorii secundari se referă la calitatea serviciului: întreruperi de lungă durată și de scurtă durată.

Dacă indicatorii primari sunt influiențați de planificarea și proiectarea instalațiilor furnizorului de energie electrică, indicatorii secundari sunt influiențați de perturbațiile induse de echipamentele consumatorului: nesimetrii, fluctuații rapide de tensiune, armonici și interarmonici, fluctuații lente de tensiune.

Variația tensiunii electrice în punctul comun de racord este un indicator semnificativ al calității energiei electrice.

2.4.2.Variația tensiunii-Iandicator principal de calitate

În instalațiile electrice apar variații de tensiune ca urmare a variației sarcinii receptoarelor, a scurtcircuitelor, a supratensiunilor de natură atmosferică sau de comutație, dar și grație variației producerii de energie cu sisteme de energii regenerabile. Variațiile de tensiune se pot clasifica în:

fluctuații de tensiune;

goluri de tensiune;

supratensiuni;

variații lente de tensiune.

Variații lente de tensiune

Variațiile tensiunii în sistemele de alimentare la consumator se produc din următoarele cauze:

Variația tensiunii în nodul de alimentare a liniei electrice în special datorită schimbării ploturilor transformatoarelor din rețeaua electrică la care este conectată linia electrică, producerii unor defecte sau variații ale sarcinilor altor consumatori conectați la rețeaua electrică;

Modificarea valorilor puterilor reactive și active absorbite de consumator și în special de modificarea puterii reactive;

Modificarea valorilor parametrilor rețelei electrice (R, X) și în special a valorii reactanței ca urmare a modificării configurației rețelei electrice.

Obiectivele planificate privind variațiile lente de tensiune sunt specificate în standardul SR EN 50160:2012 . Nivelurile de compatibilitate se referă la variațiile lente și rapide de tensiun:

a) variațiile lente de tensiune ( MT și JT) de valori efective medii de 10 minute : ± 10% maximum, cu nivelul de încredere de 95% pentru o săptămână;

b) variațiile rapide de tensiune (JT) și (MT) nu trebuie să depășească 5% din valoarea tensiunii nominale, dar pot atinge 10% în JT și 6% în MT, repetat în timpul unei zile, pentru câteva minute, în anumite condiții.

Fluctuații de tensiune

Prin definiție fluctuațiile de tensiune sunt variații de tensiune datorate vârfurilor de putere care rezultă din funcționarea intermitentă sau cu șocuri de putere a unor receptoare, sau sisteme de generare distribuite.

Controlul în timp real al puterii reactive prin sistemele automatizate de distribuție este cea mai eficientă soluție pentru încadrarea flickerului în limitele admisibile.

În prezent, sunt recomandate doar nivelurile de compatibilitate pentru variațiile dreptunghiulare ale tensiunii, cu diferite frecvențe de repetare. De regulă, fluctuațiile de tensiune care produc flicker sunt de până la 3% din tensiunea nominală de alimentare, dar pot aparea rar și variații în treaptă până la 8% în rețelele publice. În rețelele electrice de distribuție de înaltă tensiune, în condiții nominale de funcționare, în orice perioadă la interval de o săptămână, nivelul de flicker pe termen lung Plt trebuie să fie Plt<1 pentru un nivel de încredere de 95% din săptămână.

Supratensiuni temporare

Creșterea valorilor efective ale tensiunilor pentru o durată de timp de până la un minut, peste limita superioară (+ 10%) , reprezintă supratensiunea temporară de frecvență industrială ( voltage swell). Apariția unui defect între o fază și pământ reprezintă cauza cea mai frecventă de formare a supratensiunilor. Pe celelalte două faze apar supratensiuni temporare cu amplitudini ce depind de regimul de tratare a neutrului rețelei și de locul de producere a defectului. Valorile normate sunt indicate în “Normativul privind alegerea izolației, coordonarea izolației și protecția instalațiilor electroenergetice împotriva supratensiunilor”-NTE001/03/2000.

Goluri de tensiune

Orice variație a tensiunii care ajunge la mai puțin de 90% din tensiunea contractată este considerată voltage dip (gol de tensiune). În standardul IEEE 1159-1995 se introduce 4 categorii de goluri în funcție de durata acestora: goluri instantanee (0,5 perioade până la 30 perioade), goluri momentane (30 perioade până la 3 secunde), goluri temporare (3 secunde la 1 minut), goluri de lungă durată (peste 1 minut). Această clasificare este motivată de faptul că influiența golurilor de tensiune este determinată de valoarea tensiunii de fază pentru receptoarele monofazate, iar pentru receptoarele trifazate este dictată în special de valoarea componentei pozitive a tensiunii.

Cauzele și efectele golurilor de tensiune asupra motoarelor electrice au fost intens analizate. Scurtcircuitele simetrice reprezintă cauza principală de apariție a golurilor de tensiune. Existența liniilor electrice aeriene duce la creșterea frecveței de apariție a golurilor de tensiune. Determinarea tipului de gol de tensiune este necesară pentru stabilirea metodei de evaloare a sensibilității echipamentelor electrice la regim de funcționare cu goluri de tensiune. Caracterizarea unui gol de tensiune care apare la un anumit moment în punctul de monitorizare se realizează pornind de la analiza înregistrărilor curbelor tensiunilor de faze, în care se iau în considerare aspectele specifice care intervin pe toată durata golului de tensiune din care enumerăm:

Tensiunea caracteristică, factorul de simetrie, prezența armonicilor (de obicei se determină pe o perioadă a frecvenței fundamentale);

Amplitudinea golului de tensiune se stabilește de obicei, ca fiind cea mai mica valoare absolută a tensiunii caracteristice obținută pe toată durata evenimentului;

Durata golului este definită ca fiind timpul în care tensiunea caracteristică efectivă este sub valoarea pragului stabilit;

Calculul caracteristicilor golului se reface la interval de o semiperioadă sau o perioadă pe toată durata evenimentului;

Tipul golului de tensiune este tipul rezultat în momentul în care se obține cea mai mică valoare absolută a tensiunii caracteristice.

Având în vedere caracterul complex al golurilor de tensiune, nu sunt încă prevăzute limite admisibile pentru mărimile caracteristice ale acestui tip de imdicator. În standardul roman SR EN 50160:2012, se precizează că în majoritatea cazurilor golurile tensiunii de alimentare au durata sub o secundă și adâncimea mai mică de 60% . Ca ordin de mărime, se poate considera faptul că un utilizator individual în mediul urban poate fi afectat, în medie pe lună, de 1….4 goluri de tensiune care să depășească 10% din tensiunea de alimentare cu durata între 60 ms și 3s.

2.4.3.Regimul nesinusoidal la consumator

Elementele componente ale unui sistem energetic sunt concepute să funcționeze în regim armonic sinusoidal, cu frecvența fundamentală nominală. Prezența unor elemente neliniare în sistemul energetic determină apariția și propagarea în rețelele electrice a unor unde periodice sau neperiodice de curent sau tensiune. Regimul deformant, care definește acest mod de funcționare este determinat de existența, în rețelele de curent alternativ, a unor elemente deformante.

Sarcinile comerciale și rezidențiale monofazate sunt una din principalele surse de distorsiuni armonice în rețelele electrice de joasă tensiune, de puteri mici sunt aparatele de uz casnic, cum ar fi: TV-ul, calculatorul și lâmpile florescente care pot genera curenți armonici semnificativi, efectul lor cumulativ poate fi substanțial.

Există cercetri care acordă mare atenție evaluării pe cale analitică și experimantală a efectelor regimului deformant, precum si compensării acestuia, astfel încât să fie satisfacute cerințele standardului CEI 61000-4-27.

2.4.4. Nesimetria in retelele electrice

Nesimetria sistemului de tensiuni trifazate în rețelele electrice este definită de inegalitatea valorilor efective ale tensiunilor pe cele trei faze si existența unui defazaj diferit de 120ș. Efectele funcționării consumatorilor în regim nesimetric (RN), în regim deformant (RD) sau în regim combinat nesimetric și deformant (RDN) sunt analizate prin utilizarea unor indicatori de calitate a energiei electrice.

O analiza pertinentă asupra indicatorilor de calitate a energiei electrice se poate face doar în cazul în care dezechilibrul este analizat împreuna cu perturbațiile introduse de către consumatorii neliliniari. Funcționarea echipamantelor electrice în regim nesimetric și deformant produce pierderi suplimentare de putere și energie, supratensiuni, saturarea trasnsformatoarelor, scăderea performanțelor motoarelor electrice trifazate.

Conform SR EN 50160:2012, în condiții normale de functionare, pe durata oricărui interval de timp dintr-o saptămână, 95% dintre valorile efective mediate pe 10 minute ale componentei de secvență negativă a tensiunii de fază a alimentării trebuie să fie în domeniul 0% până la 2% din component de secvența pozitivă de fază. În unele zone nesimetria poate ajunge pana la 3%.

Capitolul 3. Integrarea sistemului de alimentare la consumator în sistemul electroenergetic

3.1. Încadrarea sistemului de alimentare la consumator

Dintre formele sub care se utilizează energia, un loc prioritar îl ocupă energia electrică, fapt dovedit și de creșterea continuă a ponderii energiei primare transformate în energie electrică.

Energia electrică în raport cu alte forme de energie are avantaje nete, care au determinat extinderea continuă a domeniilor de utilizare și implicit creșterea numărului și a puterii instalațiilor care utilizează și produc energie electrică.

Această energie electrică este o resursă indispensabilă pentru viață, fiind produsă în centralele electrice și distribuită prin rețelele electrice în orice punct geografic al lumii. Analizele statistice arată o inevitabilă explozie demografică și o creștere a necesarului de energie electrică. Asfel că odată cu creșterea componentei cantitative, au apărut noi probleme legate de fiabilitatea sistemelor de producere, transport, distribuție și de calitatea energiei electrice.

Structura actuală a sistemului energetic a rămas aproape neschimbată, comparativ cu cea construită acum un secol. Îmbunătățiri semnificative s-au realizat prin utilizarea de noi materiale în construcția de transformatoare, stâlpi, izolatori, linii electrice de transport. În primii ani de utilizare a energiei electrice, elementele implicate în producerea, transportul și consumul de energie, situate în zone limitate geografic, erau conectate între ele după scheme simple, care formau la nivel național mai multe sisteme regionale.

Structura tradițională a unui sistem energetic, prezentată în Fig.3.1. Locul sistemului de alimentare la consumator în sistemul electroenergetic, constă în producerea de enegie electrică în centrale (CE) la o tensiune de 6 sau 10 kV, creșterea tensiunii în stații de transformare ridicătoare de tensiune (STR) la valori de 110, 220, 400 kV. Cu ajutorul liniilor electrice aeriene de transport (LEA), energia electrică este transportată în apropierea marilor centre de consum unde tensiunea este redusă în stațiile de transformare coborâtoare (STC). Valorile tensiunilor de alimentare a marilor consumatori în punctul de racordare sunt de 6, 10 și 20 kV. De la stațiile de transformare coborâtoare de tensiune, energia electrică este transportată, de obicei prin LEC (linii electrice prin cablu) denumite distribuitoare (D), la stațiile de conexiuni care reprezintă puncte de alimentare la consumator (PA). De la punctele de alimentare cu ajutorul liniilor electrice în cablu, denumite fideri (F), se alimentează consumatorii de medie tensiune (CMT) prin intermediul tablourilor de medie tensiune (TMT).

Posturile de transformare (PT) cu rolul de reducere a tensiunii, constituie ultima treaptă de transformare pentru alimentarea consumatorilor de joasă tensiune (CJT). Prin intermediul tabloului general (TG) sunt alimentate tablourile principale.

Fig 3.1. Locul sistemului de alimentare la consumator în sistemul electroenergetic

Legătura dintre TG și TP se face prin intermediul coloanelor principale (CP). Din tablourile principale cu ajutorul coloanelor secundare (CS) energia electrică se distribuie la tablourile secundare (TS), din tablourile secundare cu ajutorul circuitelor (C) se alimentează consumatori de joasă tensiune.

Astfel, sistemul de alimentare la consumator (SAC), este plasat la finalul lanțului de instalații de producere, de transport și de distribuție a energiei electrice (Fig.3.1). Sistemul de alimentare la consumator include instalația de distribuție la furnizor, instalația de distribuție la consumator și consumatorul unde se găsesc instalațiile de utilizare/conversie a energiei electrice.

Odată cu creșterea puterii, numărul consumatorilor și diversificarea amplasării lor geografice, funcționarea izolată de tipul schemei din fig.3.1. a devenit irațională din punct de vedere economic și tehnic .Acest fapt a determinat interconectarea acestor sisteme energetice și formarea astfel a sistemului electroenergetic național (SEE). Orice sistem energetic regional care se racordează la sistemul existent contribuie la dezvoltarea calitativă și cantitativă a SEE.

În Fig 3.2. Elemente de bază ale unui sistem electroenergetic este reprezentată structura unui sistem electroenergetic (SEE) care include totalitatea instalațiilor ce concură la producerea, transportul, distribuția și consumul de energie electrică. Legătura dintre generatoare (sursele de energie electrică) și consumatori este asigurată de instalațiile de transport și distribuție a energiei electrice care formează rețeaua electrică (RE) constituită din elemente diverse :linii electrice aeriene (LEA) și în cabluri (LEC), stații și posturi de transformare, la care se adaugă: baterii de compensare a puterii reactive, bobine de reactanță, rezistoare de limitare, elemente secundare etc.

Necesitatea cercetării în domeniu arată cum energia electrică furnizată consumatorilor prin intermediul RE, este caracterizată printr-o serie de parametri cantitativi ( furnizarea consumatorilor, curenți, puteri și energii) și calitativi (tensiunea de servicii pe barele consumatorilor sau la bornele consumatorilor, frecvența, simetria sistemelor de tensiune și curenți, forma undelor de tensiune și curent). Acești parametri au în general valori diferite fața de cele nominale, datorită numeroaselor perturbații ce pot apărea în procesul de furnizare-utilizare a energiei electrice.

Fig.3.2.Elementele de bază ale unui sistem electroenergetic

Principiul de conectare a utilizatorilor și a surselor distribuite/rețelei active (GD) în sistemul de alimentare la consumator este prezentat in Fig. 3.3.

Fig.3.3. Conectarea utilizatorilor și a surselor distribuite de generare a energiei electrice în SAC :PA-Punct de alimentare, PCC-punct comun de cuplare, PC-Punctul de conectare, GD-generare distribuită.

3.2.Structura sistemului de alimentare la consumator

3.2.1.Structura rețelelor electrice nord –americane

În America de Nord consumatorii de joasă tensiune (JT) sunt alimentați printr-un sistem cu trei conductoare (două conductoare active și un conductor neutru ). Rețelele electrice de medie tensiune au neutrul distribuit, deci sunt rețele cu patru conductoare (trei faze active și un conductor de nul). Conductorul de nul este legat la pamânt în diferite puncte ale rețelei electrice. În Fig 3.4. Alimentarea unui consumator într-o rețea de distribuție nord –americană, este prezentat modul de racordare al consumatorilor de joasă tensiune în această structură.

Fig.3.4. Alimentarea unui consumator într-o rețea de distribuție nord –americană.

Pentru majoritatea consumatorilor rezidențiali, transformatoarele de distribuție sunt monofazate conectate între o fază și un neutru al alimentării de medie tensiune (MT). Pentru alimentarea cu tensiune alternativă de 120 V consumatorul se conectează între una din fazele active și neutru, iar pentru alimentarea de 240 V se conectează consumatorul la cele două faze active. Primarul transformatorului de alimentare a consumatorilor este alimentat monofazat iar secundarul este alimentat bifazat având un punct neutru median pentru cele două faze active. În Fig 3.5. Structura sistemului nord-american, este detaliată structura unui astfel de sistem. Rețeaua primară constă din toate liniile de medie tensiune (MT) care vin de la stația de alimentare. Rețeaua de joasă tensiune este descentralizată și se bazează pe transformatoare mici instalate la centrale de consum sau foarte aproape de acestea cu un sistem de distribuție de joasă tensiune restrâns sau chiar inexistent, fiecare transformator alimetând 1-15 consumatori în funcție de densitatea de sarcini .

Fig.3.5.Structura sistemului nord-american

3.2.2.Structura rețelelor electrice europene

În structura europeană, rețelele electrice de medie tensiune nu au neutrul distribuit, deci sunt rețele cu trei conductoare: trei faze active. În asceastă structură consumatorii de joasă tensiune sunt alimentați printr-un sistem cu patru conductoare (trei conductoare și unu de nul) așa cum se observă în fig.3.6. Alimentarea unui consumator într-o rețea de distribuție europeană

Fig.3.6. Alimentarea unui consumator într-o rețea de distribuție europeană.

Pentru majoritatea consumatorilor rezidențiali, transformatoarele de distribuție sunt trasformatoare trifazate având conexiunea ∆/Y. Primarul transformatorului este alimentat cu trei conductoare active făra conductor de nul, iar secundarul alimentează consumatori prin trei conductoare active și unul de neutru. Consumatorii pot fi alimentați monofazat (230 V) atunci când sunt conectați intre o fază activă și nul sau trifazați (400) prin conectarea celor trei faze active. În Fig 3.7.este reprezentată structura unui sistem de distribuție european.

Fig.3.7.Structura sitemului european

Rețeaua primară este formată din toate liniile de medie tensiune care vin de la stația de alimentare. În Europa rețeaua de joasă tensiune este centralizată și se bazează pe un numar mare de posturi de transformare de putere ridicată și o rețea extinsă de joasă tensiune deservind 10-200 consumatori.

3.2.3. Analiza comparativă între cele două structuri de rețele

Ambele sisteme de alimentare cu energie electrică a consumatorilor au configurații radiale. Transformatoarele din rețelele europene sunt trifazate cu puteri nominale cuprinse între 300 și 1000 kVA, iar cele din rețelele nord-americane sunt monofazate de puteri mai mici între 25 și 50 kVA.

În rețelele nord-americane tensiunile nominale monofazate sunt standardizate la valorile de 120/ 240 V. Datorită căderilor de tensiune ce nu trebuie să fie mai mari de 10%, se impune ca distanta maximă de la consumator la postul de tansformare să fie de maxim 75 m.

Rețelele europene sunt trifazate, tensiunile nominale sunt standardizate la valorile 230/400V. Datorită valorilor ridicate ale tensiunilor nominale, distanta maximă a consumatorilor față de posturile de transformare nu trebuie să depasească 1600m.

În rețelele europene puterea este distribuită consumatorilor prin linii de joasă tensiune, în timp ce în rețelele nord-americane puterea este practic distribuită în centralele de consum la medie tensiune pentru care sunt necesare investitii mai mari, datorită lungimii liniilor de medie tensiune si a utilizării unui număr mai mare de transformatoare cu putere unitara mică.

Astfel se creează o serie de avantaje și dezavantaje ale acestor două tipuri de sisteme de alimentare a consumatorilor.

Costuri: sistemul european este mai costisitor, dar este compatibil cu tipurile de sarcini și configurații specifice Europei.

Siguranța în funcțioanare: este asigurată în rețeaua de medie tensiune nord-americană prin legarea multiplă la pământ a neutrului distribuit. Protecția rețelei poate elimina mai sigur defectele iar neutrul acționează ca o barieră fizică ajutând la prevenirea tensiunuilor de atingere periculoase pe perioada defectelor.

Calitatea energiei electrice: în rețelele de distribuție europene se produc mai puține goluri de tensiune și intreruperi de scurtă durată. Unul din motive îl constituie expunearea mai redusă a rețelelor de medie tensiune din sistemele europene, decât cele din sistemele americane. De asemenea sistemul european trifazat de distribuție permite protecția împotriva golurilor de tensiune produse la punearea unei faze la pământ. Dacă punearea la pământ se face printr-o cale de curent de impedanță mare se produc goluri de tensiune mult mai puțin pronunțate decât intr-un sistem la care neutrul este distribut și multiplu împământat.

Poluarea vizuala: sistemele de distribuție europene au rețelele de medie tenisune mai puțin extinse, iar rețelele de joasa tensiune pot fi construite subterean. Realizarea unei rețele de distribuție subtereane este eficineta, în cazul în care avem mai puține transformatoare și dacă liniile de joasă tensiune din componența lor sunt lungi.

Această analiză comparativa subliniază necesitatea unor noi cercetări și investiții privind sistemele electroenergetice. Una din soluții în cazul rețelelor electrice de joasa tensiune descentralizate ar putea fi instalarea de transformatoare de puteri mici la consumatori. Această soluție ar duce la reducerea lungimii liniilor elctrice de joasă tensiune ceea ce ar reduce pierderile de energie electrică, ce ar duce în final la utilizarea eficientă a energiei electrice.

3.3. Asigurarea securitatii sistemuli de alimantare la consumator

3.3.1. Scheme de legare la pământ

Tratarea neutrului surselor (transformator/generator) în cadrul rețelelor electrice de joasă tensiune se analizează simultan cu modul de legare la pamant a părților conductoare care pot fi puse accidental sub tensiune.

Alegerea schemelor de protecție în rețelele de joasă tensiune depinde de tipul sarcinii și de necesitatea asigurării continuității în alimentarea consumatorilor.

Principalele scheme de legare la pământ întâlnite în instalațiile electrice sunt TT, TN și IT. Acesta scheme sunt simbolizate prin 2, 3 sau 4 litere având semnificațiile:

Prima litera semnifica situatia alimentarii in raport cu pamantul:

T – legare directă la pământ (neutrul distribuit).

I – niciun conductor activ nu este legat la pământ sau un punct (punctul neutru) al rețelei este legat la pâmânt printr-o impedanță.

A doua literă semnifică situația maselor instalației alimentate în raport cu pământul:

T – masele sunt legate direct la pământ, independent de eventuala legare la pământ a alimentării.

N – masele instalației alimentate sunt legate direct la punctul neutru al sursei de alimentare care este legat la pământ.

Celelalte litere semnificâ dispunerea conductorului neutru (N) și al conductorului de protecție (PE):

C – conductorul PEN, funcțiile conductorului neutru (N) și conductorului de protecție (PE) sunt îndeplinite de același conductor (PEN).

S- funcțiile conductorului neutru (N) și al conductorului de protecție (PE) sunt îndeplinite ca conductoare separate.

Schema TT

Punctul neutru al alimentării este legat direct la pământ

Masele instalației electrice sunt legate la prize de pământ distincte.

Curentul de defect Id dintre fază și masă are o valoare inferioară curentului de

scurtcircuit dar poate fi suficient de mare pentru a provoca apariția unei tensiuni de atingere periculoase.

Rezistența de dispersie Rm a prizei de pământ a maselor trebuie sa aiba o valoare astfel

aleasă încât în cazul unui defect , tesiunea de atingere să nu depășească valoarea limită admisă de 50Vcc si 120Vca.

– Curentul de defect:

Id < UL/Rm=50/Rm in care:

Id – curentul de defect [A]

Rm – rezistența de dispersie a prizei de pământ a maselor instalației electrice [Ω]

UL -tensiunea limită admisă [V]

Se pot folosi pentru protecția împotriva defectelor de izolație dispozitive diferențiale

reziduale al caror curent diferențial rezidual trebuie să fie mai mic sau egal cu curentul de defect.

În cazul în care curentul de defect depășește curentul de rupere al întrerupătorului asociat

dispozitivului diferențial rezidual utilizat, acesta trebuie însoțit obligatoriu de siguranțe fuzibile sau întrerupătoare automate.

Toate masele protejate de aceleși dispozitiv trebuie legate la aceeași priză de pământ.

Toate masele simultan accesibile trebuie legate la aceeași priză de pămănt.

Fig. 1 Schema de legare la pământ TT

Schema IT

Punctul neutru al alimentarii este fie izolat față de pământ, fie legat de pământ printr-o

impedanță Z.

Masele instalației electrice alimentate sunt legate la pământ separat față de neutrul

alimentării.

Este specifică în cazul alimentării consumatorilor din posturi de transformare proprii,

prevăzute cu personal calificat de întreținere.

Curentul Idf care apare la primul defect între o fază și masă are o valoare prea mică

pentru a putea provoca apariția unei tensiuni periculoase, dar permite continuarea alimentării.

Curentul primului defect se poate închide prin impedanța Z de legare la pământ a

neutrului și în acest fel se poate semnaliza apariția defectului.

Trebuie prevăzut un echipament de control permanent al izolației (CPI) care la trecerea

curentului de defect Idf, semnalizează apariția primului defect de izolare.

Limitarea intensității curentului primului defect poate fi obtinută fie prin absența legăturii

la pământ a punctului neutru, fie prin folosirea unei valori mari prin impedanța Z inserate între neutru și pământ.

Este necesară prevederea unor dispozitive de protecție impotriva curenților de scurtcircuit

(siguranțe fuzibile sau relee electromagnetice) .

La apariția unui al doilea defect, protecția împotriva șocurilor electrice se asigură:

– în aceleași condiții ca și în cazul schemei TN, dacă toate masele sunt conectate între ele;

– în aceleași condiții ca și în cazul schemei TT, dacă masele nu sunt legate între ele.

Fig. 2 Schema de legare la pământ tip IT

Schema TN-S

În cazul schemelor TN-S, conductoarele de protecție PE sunt separate de conductoarele de neutru N, și sunt dimensionate la cel mai mare curent de defect care poate surveni. Datorită curenților de defect și tensiunii de atingere mari, deconectarea automată este obligatorie în caz de avarie a izolației.

Această deconectare trebuie făcută prin întreruptoare de putere, siguranțe fuzibile sau dispozitive sensibile la curenti reziduali, deoarece protecția împotriva atingerilor indirecte poate fi separată de protecția împotriva scurtcircuitului între faze sau între fază și neutru.

Punctul de neutru al alimentării este legat direct la pământ;

Masele instalațiilor electrice sunt legate la punctul neutru prin conductoare de protecție;

Conductorul de protecție (PE) este diferit de conductorul neutru (N) și este utilizat în

întreaga instalație.

Fig. 3 Schema de legare la pământ tip TN-S

Schema TN-C

Punctul de neutru al alimentării este legat direct la pământ;

Masele instalațiilor electrice sunt legate la punctul neutru prin conductoare de protecție;

Funcțiile de neutru (N) și de protecție (PE) sunt îndeplinite de aceleși conductor

(PEN) în întreaga schemă.

Schema TN-C este interzisă pentru toate circuitele, care au secțiunea conductorului de cupru mai mică de 10 mm2 (sau 16 mm2 pentru aluminiu) și în cazul utilizării conductelor flexibile pentru alimentarea echipamentelor mobile.

Datorită valorilor mari ale curenților de defect este obligatorie deconectarea automată, în caz de defect de izolație , folosind în acest scop întreruptoare de putere sau siguranțe fuzibile. Nu pot fi folosite dispozitive de curent rezidual, deoarece un defect de izolație la pământ înseamnă scurtcircuit între fază și nul.

Fig. 3 Schema de legare la pământ tip TN-C

Schemele TN-S și TN-C pot fi utilizate în aceeași instalație cu condiția ca schema TN-S să fie executată întotdeauna în aval și niciodată în amonte de schema TN-C.

3.4. Instalația de legare la pământ

3.4.1 Scopul legării la pământ

Scopul inițial al legării la pământ este de a asigura securitatea persoanelor și bunurilor în zona deservită de instalația de legare la pământ. Aceasta necesită existența unei căi de curent cu o secțiune mare și cu o impedanță relativ scazută la frecvența fundamentală, astfel încât tensiunile aparute în condițiile unui curent de defect sa nu fie periculoase.

Este foarte usor să se realizeze o legătură la pământ sigură și cu impedanța redusă, este necesar doar un conductor având conductivitate ridicată și rezistența la coroziune, acesta trebuie îngropat în sol la o adâncime suficientă pentru a nu îngheța sau funcționa într-un mediu uscat, trebuie să acopere o suprafață suficient de mare și să aibă o poziție astfel încât să nu fie influențat de alte instalații de legare la pământ.

Un volum mare de pământ reduce densitateaa curentului electric în sol și prin aceasta, se reduce și rezistența de dispersie. O suprafață mare a legării la pământ permite realizarea unei configurații corespunzatoare a câmpului electric, reducând tensiunile de atingere și de pas. Problemele apar în momentul în care la acestă legătură se racordează diferite echipamante. În practică, calitatea legării la pământ este afectată de sistemele învecinate de legare la pământ.

Utilizarea unui conductor de protecție și nul de lucru (protective earth and neutral – PEN), așa cum se întamplă într-un sistem TN-C nu poate fi corelată cu principiile unei corecte proiectări. În sistemul TN-C, curenții prin nul și curenții de punere la pământ se insumează în conductoarele de nul. Schemele trebuie să fie intodeauna de tip TN-S, chiar daca ele deriva din scheme TN-C, pe partea furnizorului, în punctul comun de cuplare (PCC).

De asemenea, conductorul de nul de protecție trebuie să asigure un pământ funcțional pentru echipamantele care operează în sistem, adică să prezinte o cale de trecere pentru curenții de scurgere (curenți de frecvență fundamentală determinați de prezența condensatoarelor din filtre capacitive, conectate între conductor și pămănt) și curenții perturbatori de înaltă frecvență.

Valorile curenților de scurgere variază în diferitele puncte ale instalației. Deoarece curentul de scurgere la pamant provine in principal de la echipamantele monofazate racordate la fiecare dintre cele trei faze, componentele simetrice pe frecvența fundamentală de pe fiecare fază tind să se anuleze, curentul în conductorul de nul de protecție poate crește sau descrește în funcție de modul de conectare a circuitelor în sistemul de distribuție. Situația cea mai defavorabilă apare la un circuit monofazat, final, care alimenteaza un echipamant informatic, curenții de scurgere sunt inofensivi dacă se disipă în pământ dar pot ușor determina valori mortale daca legătura la pământ se întrerupe.

In practică atunci cand numarul de echipamente instalate era mic, se presupunea montarea unui conductor separat de secțiune mare până la conductorul principal de legare la pamant sau chiar conectarea acestuia la un electrod al prizei de pamant independent. Solutia esra satisfacatoare in mare parte datorita faptului ca aceste sisteme si echipamante periferice erau amplasate intr-o zona geografica restransa si deci puteau fi mentinute la acelasi potential mai degraba decat la potentialul zero. Circuitul de intoarcere pentru perturbatii era de asemenea apropiat de conductoarele active, reducand astfel perturbatiile radiate. Ca exemplu, proiecatrea instalatiei de legare la pamant a unei cladiri, incluzand instalatia de paratrasnet, necesita o atentie mare pentru satisfacerea tuturor obiectivelor. Uzual, instalatia este mai buna si mai ieftina daca ea este proiectata corect de la inceput, comparativ cu o refacere dupa ce cladirea a fost data in folosinta. Pe masura ce perturbatiile electrice cresc, rata erorilor creste si ea, si traficul descreste pana cand comunicarea utila inceteaza cu totul. Daca perturbatia electrica poate fi redusa la un nivel suficient de mic, rata erorilor se v-a reduce si ea iar transmisisa datelor v-a fi din nou posibila. Nivelurile ridicate ale perturbatiilor reduc traficul prin necesitatea transmiterii repetate a datelor si reduc eficienta. Reducerea nivelului perturbatiilor in mediul procesarii este cruciala pentru cresterea eficientei.

Retelele sunt realizate de obicei din platbanda pentru a reduce cat mai mult efectul pelicular. Daca elementele de structura (ale cladirii), precum suportii pentru dusumele aparente, care au fost proiectate pe criterii mecanice si nu electrice, sunt utilizati ca reteea, este important sa se asigure ca aceste elemente sa fie interconecate electric prin legaturi scurte din cupru la fiecare intersectare.

3.4.2 Implementarea prizei de pamant.

Proiectarea prizei de pamant: dimensiuni, forma si amplasare este foarte importanta nu numai pentru obtinerea unei impedante suficient de scazute dar si pentru controlul formei campului electric la suprafata solului. Rezistenta prizei de pamat si curentul spre sol determina diferenta de potentail dintre sistem si sol. Pentru curenti mari de defect, aceasta tensiune va fi foarte ridicata in imediata apropiere a conductorului de legare la priza de pamant si va descreste cu departarea de acesta, deoarece volumul de pamant prin care trece curentul se mareste.

Tensiunea de atingere Uat este diferența de potențial la care poate fi supus omul când – fiind în contact cu solul – atinge părțile metalice aflate accidental sub tensiune (fig. 3.12.b). Pentru calcule, distanța dintre partea metalică ajunsă sub tensiune și picior se ia egală cu 0,8 m, iar pentru măsurări, se consideră de 1 m. Coeficientul de atingere se definește ca raportul dintre tensiunea de atingere Uat și tensiunea de priză Up.

Tensiunea de pas Upas este tensiunea la care este supus omul când – stând pe sol – are picioarele distanțate la 1 m, în direcția gradietului de potențial (fig. 3.12.a).

Coeficientul de pas este raportul dintre tensiunea de pas și tensiunea maximă pe priză:

Fig. 3.12. Circuitul echivalent aferent tensiunii de pas si tensiunii de atingere

unde:

IA – curentul prin circuitul accidental

Rpas – rezistenta de dispersie proprie a fiecarui picior in contact cu pamantul

RMpas – rezistenta mutuala dintre cele doua picioare

dPas – distanta dintre cele doua picioare (1m)

RB – rezistenta corpului uman (1000Ω)

Relații general valabile pentru determinarea tensiunilor maxim admise de atingere și de pas sunt date în tabelul 3.1. ținând cont de circuitele echivalente din figurile 3.12.a și 3.12.b

Tabelul 3.1

unde:

Cs=1 pentru cazul in care nu exista nici un strat de piatra sparta sau este determinat din diagramele din ST 80 daca exista un strat de piatra sparta cu rezistivitate ridicata;

ρs= rezistivitatea solului in Ω m;

ts= durata socului de current in secunde.

Valorile tensiunilor de atingere si de pas maxime admise conform ST 80 si a ipotezelor mentionate mai sus, sunt prezentate in tabelul 3.2 (Tensiuni de atingere si de pas ( in V) maxim admise in cazul unui defect la instalatiile electrice de inalta tensiune: echipament electric, exclusiv stalpii LEA)

Tabelul 3.2

3.4.3 Rezistenta instalatiilor de legare la pamant

Avand in vedere relatiile din tabelul 3.1. rezistenta instalatiei de legare la pamant aferenta incintelor restrictionate ( cu circulatie redusa) trebuie sa fie mai mica sau egala cu:

si respectiv

Cap. 4 STUDIU DE CAZ

Imbunatatirea nivelului de tensiune a consumatorilor alimentati din LEA 0,4 kV Lacu Sarat, jud. Braila

4.1 Situatia existenta, fundamentarea si necesitatea lucrarii:

In prezent consumatorii casnici din localitatea Lacu Sarat se alimenteaza din 2 posturi de transformare PTA 1 si PTA 2 Lacu Sarat, ambele de 20/0,4kV;250kVA, retelele fiind realizate cu conductoare neizolate funie aluminiu cu sectiuni de 25 si 16mmp, coronament vertical 6CV si 4CV sau coronament orizontal 4+2CO, 4CO si 2CO.

O parte din retele electrice sunt executate si cu conductoare izolate torsadate tip TYIR 50+3×50+16mmp, respectiv din PTA 2 Lacu Sarat sunt realizate cu TYIR aproximativ 80% din circuite, toate strazile cu exceptia ultimei strazi, iar din PTA 1 Lacu Sarat – circuitul nr 3 -120 metri de traseu si retelele de la capatul strazii Soseaua Nationala, zona nou construita de la iesirea din Lacu Sarat spre Silistraru – aproximativ 650 metri de retea cu TYIR 50+3x50mmp si o derivatie realizata cu TYIR 50+35mmp.

Din liniile electrice aeriene de joasa tensiune se alimenteaza cu energie electrica un numar total de aproximativ 440 abonati casnici conform table 4.1.

Din PTA 1 Lacu Sarat se alimenteaza cu energie electrica prin intermediul a 5 circuite un numar total de 243 abonati casnici: 229 monofazati si 14 trifazati, iar din PTA 2 Lacu Sarat sunt racordate prin intermediul a 5 circuite LEA un numar total de 197 abonati casnici: 187 monofazati si 10 trifazati.

Starea tehnica a liniilor electrice aeriene ce alimenteaza abonatii din loc. Lacu Sarat este foarte proasta, durata de viata a acestora fiind depasita, liniile prezentand numeroase innadiri, izolatoare sparte, sageti mari cu pericol de scurtcircuit. De asemenea datorita starii proaste a acestor instalatii se solicita dese interventii, generand consumuri mari de forta de munca, materiale si implicit cheltuieli mari de exploatare.

Retelele existente sunt realizate cu conductoare funie Al, cu sectiuni de 25 mmp si 16 mmp, conductoarele nefiind dimensionate situatiei actuale de consum. Caderile de tensiune nu se incadreaza in limitele normate, iar nivelul de electro-securitate este necorespunzator. La capetele retelelor din PTA 1 Lacu Sarat ce alimenteaza consumatorii din zona strazii Garii si Soseaua Nationala tensiunile masurate de catre SC Electrica SA sunt de 176V, procentual caderea de tensiune este foarte mare, aprox 30%, consumatorii sesizand frecvent distribuitorul de energie electrica privind calitatea slaba a energiei electrice. In plus lungimile foarte mari ale retelor conduc la curenti de scurtcircuit mici la capetele acestora, sigurantele din post nu sesizeaza defectul, iar reteaua, in caz de defect, functionand in regim de suprasarcina.

Derivatiile de medie tensiune ale PTA 1 si PTA 2 Lacu Sarat sunt alimentate din linia electrica aeriana Dv PTA 1 Lacu Sarat, derivatie din LEA 20kV Lacu Sarat, linie racordata din Statia 110/20kV Lacu Sarat fig. 4.1.

4.2 Descrierea solutiei de imbunatatire a nivelului de tensiune a consumatorilor:

Tinand cont de situatia existenta si de cele prezentate mai sus se propun efectuarea urmatoarelor lucrari:

Realizarea unui post de transformare aerian de 20/0,4kV; 250kVA alimentat prin racord aerian de 20kV din stalpul nr. 42 al LEA DV PTA 1 Lacu Sarat fig. 4.2 in lungime de 0,65 km.

Noul post de transformare aerian se va numi PTA 3 Lacu Sarat si se va amplasa pe domeniul public in zona intersectiei strazilor Prunilor si Garii, iar derivatia ce alimentreaza postul se va plasa pe strada Prunilor. In acest sens se vor planta 10 stapi tip SC 15006 in fundatii burate si 5 stalpi tip SC 15014 in fundatii turnate.

Fig. 4.3 PTA 3 Lacu Sarat- 250kVA

Fig. 4.4 PTA 3 Lacu Sarat iesire 3 circuite

Linia electrica aeriana de medie tensiune se va realiza cu conductoare Ol-Al 50/8mm, izolatie dubla cu izolatoare compozite ICS si ITS, coronament dezaxat. Se vor efectua prize de pamant de 10 Ω la stalpii de sustinere si prize de pamant de 4 Ω la stalpii echipati cu aparataj.

Pe stalpul existent, tip SC 15014, din care se va realiza derivatia, se va monta o consola de intindere in locul consolei de derivatie CDV 550, noua consola se va echipa cu lanturi duble de intindere ITS, conductoare tip funie aluminiu 50/8mm.

Primul stalp special tip SC 15014, nou montat, se echipeaza cu o consola de intindere CIT 140, lanturi duble de intindere compozite, separator orizontal tip STEPNo 24 kV/400A prevazut cu cutite de legare la pamant si priza de pamant cu contur inchis si rezistenta de dispersie mai mica de 4 ohmi realizata conform fig. 4.7.

Pe al doilea stalp tip SC 15014 se vor monta 2 console de intindere, una superioara, iar cealalta inferioara, corespunzatoare coronamentului de intindere dezaxat, lanturi duble de intindere compozite si priza de pamant de 10 ohmi in contur inchis relaizata conform fig. 4.6.

In continuare se vor planta 10 stalpi de sustinere tip SC 15006 in fundatii burate echipati cu console de sustinere coronament dezaxat, izolatie dubla, 1 stalp SC 15014 echipat cu consola de intindere coronament dezaxat si 1 stalp SC 15014 echipat cu CIT 140, lanturi duble de intindere compozite, separator orizontal tip STEPNo 24 kV/400A prevazut cu cutite de legare la pamant si priza de pamant cu contur inchis si rezistenta de dispersie mai mica de 4 ohmi.

Ultimul stalp se va echipa cu lanturi duble de intindere compozite, stelaj metalic pentru sustinerea transformatorului, transformator de putere etans 20/04kV 250kVA, cadru de sigurante cu descarcatori incorporati de 24 kV in carcasa compozita tip SFen, sigurante Fen 16 A, cutie de distributie CD 1-4 si priza de pamant de 4 ohmi.

Se vor inlocui conductoarele neizolate pe circuitele de 0,4kV aferente strazilor Garii, Marului, Ciresului si Prunului pana la intersectia cu strada Scolii. Se vor monta cu conductoare T2X 50+3x70mmp pe strazile Prunului si Garii de la PTA pana in zona drumului national si T2X 50+3x50mmp si T2X 50+3x35mmp pe derivatii strazile Ciresului si Marului. Traseele noilor retele de medie si joasa tensiune, precum si amplasarea postului de transformare PTA 3 Lacu Sarat sunt prezentate in fig. 4.13 anexata.

Din noul post de transformare PTA 3 Lacu Sarat se vor prelua 128 consumatori monofazati si 8 trifazati conform table 4.2, prin efectuarea a 3 circuite din noul post de transformare – 2 circuite pe strada Prunului: 1 circuit de alimentare consumatori strada Prunilor si bucla intre posturi, iar celalalt circuit de alimentare abonati strazile Ciresului si Marului. Circuitul al 3 LEA va alimenta abonatii aferenti strazilor Garii si Soseaua Nationala.

Pe nou post de transformare PTA 3 Lacu Sarat, prin intermediul noilor circuite, se vor racorda un numar total de 136 abonati: 128 monofazati si 8 trifazati, din PTA 1 Lacu Sarat vor ramane alimenati 129 abonati: 121 monofazati si 8 trifazati, iar din PTA 2 Lacu Sarat vor fi racordati 175 abonati: 167 monofazati si 8 trifazati, tabel 4.3.

Bransamentele pe zonele unde se monteaza conductoare noi se vor reface conform fig.4.8, acestea fiind racordate la retele cu coronament vertical, racordarea la noua retea cu T2X implicand si inlocuirea conductoarelor de bransament, intrucat acestea nu mai ajung la noua retea torsadata. Conform solicitarii beneficiarului bransamentele, pe circuitele de retea pe care se monteaza conductoare noi, se vor reface prin montarea de firide de distributie si contorizare pentru 1, 2, si 3 abonati tip FDCS 1, FDCS 2, FDCS 3/sau 4 pe stalpii de retea, echiparea firidelor se va realiza cu sigurante automate de 32A, dispozitive de protectie la supratensiune si monitorizare nul si aparate de masurare a energiei electrice consumate de abonati. Firidele agreate vor fi compacte, fara formarea firidei din module. Se vor monta contorii existenti in instalatii. Alimentarea FDCP-urilor se va realiza monofazat cu conductoare tip CCBYY10/10mmp pentru FDCS1, cu conductoare tip CCBYY16/16mmp pentru FDCS 2 si CCBYY25/25mmp pentru FDCS 3. Din firidele de distributie tip FDCS se vor alimenta bransamentele electrice aeriene care se mentin cu conductoare noi tip TYIR 10+16 mmp sau AFY 2×10 pana la CUIBM, legaturile electrice efectuandu-se cu cleme tip CICAL 10 sau CICAL 16, inainte de CUIBM.(Nu se va innadi bransamentul in deschiderea lui).

Coloanele de alimentare a FDCS si a bransamentelor se vor introduce in tuburi de protectie din PVC 32mm pentru coloanele monofazate si 40mm pentru coloanele trifazate.

Se vor executa prize de pamant de 4 ohmi la toti stalpii pe care se monteaza aparataje: descarcatori sau cutii de sectionare/selectivitate.

Blocurile de masura monofazate si trifazate existente ce sunt montate la abonat se vor mentine in interiorul curtilor.

Caderile de tensiune calculate la capetele noilor retele alimentate din PTA 3 Lacu Sarat – Circuit 1 ΔU%=1,25%, Circuit 2 ΔU%=6,88%, iar Circuit 3 ΔU%=5,73%. Calculul caderilor de tensiune pe noile circuite este anexat prezentei lucrari.

La lucrarile de racordare a bransamentelor la noile conductoare izolate se vor lua masuri de repartizare egala a sarcinii pe cele trei faze, acest lucru va conduce la un regim optim de functionare din punct de vedere al pierderilor de putere și de energie activa. Luarea de măsuri de echilibrare a sarcinii pe cele trei faze reprezinta una din principalele măsuri prin care se pot reduce substantial pierderile de putere și de energie active, în special în instalațiile de joasa tensiune, dar si în instalațiile din amonte de acestea, unde de asemenea apar pierderi aferente consumurilor suplimentare din rețelele electrice de joasă tensiune.

Bransamentele monofazate vor fi racordate in mod cat mai uniform pe cele trei faze ale retelei, avandu-se in vedere in primul rand puterea absorbita a consumatorilor.

4.3. Caracteristicile instalatiilor. Caracteristicile principale la materiale si echipamente:

a) Conductorul torsadat TYIR 50 OL AL 3×35+16mmp.

curentul maxim admisibil: Imax. 119A.

rezistenta specifica r=0.833/0.61 ohmi/Km.

reactanta specifica x=0,089 ohmi/Km.

b) Conductorul torsadat TYIR 50 OL AL 3×50+25mmp.

curentul maxim admisibil: Imax. 141A.

rezistenta specifica r=0.579/0.61 ohmi/Km.

reactanta specifica x=0,086 ohmi/Km.

c) Conductorul torsadat TYIR 50 OL AL 3×70+25mmp.

– curentul maxim admisibil: Imax. 180A.
– rezistenta specificar=0.437/0.61 ohmi/Km.

– reactanta specifica x=0,084 ohmi/Km.
d) Conductorul funie aluminiu neizolat de 35 mmp.

– curentul maxim admisibil: Imax. 170A.
– rezistenta specificar=0.91/0.91 ohmi/Km.

– reactanta specifica x=0,308 ohmi/Km.
e) Conductorul funie aluminiu neizolat de 50 mmp.

curentul maxim admisibil: Imax. 215A.

rezistenta specifica r=0.63/0.63 ohmi/Km.

reactanta specifica x=0,297 ohmi/Km.

f) Stalpi din beton simpli si speciali proiectati.

SE4 SE10 SE11

-inaltimea stalpului 10m 10m 10m

-dimensiuni la varf 15/15cm. 25/25cm. 30/30cm.

-dimensiuni la baza 25/25cm. 53,5/32cm. 44,5/65,5cm

-moment directia princ. 1901daNm 6930daNm 13100daNm
-marca beton B400 B400 B400

-greutate stalp 780Kg 2040Kg 2500Kg

g) Cleme cu cot pentru montat scurtcicuitoare. Se vor folosi cleme omologate si atestate de SC ELECTRICA SA.

h) Prizele de pamant proiectate in retelele electrice care se repara, vor avea valoarea de max. 10 ohmi la primii stalpi iesire din post, la derivatie si capat de retea si de max. 4 ohmi la stalpii speciali prevazuti cu aparataj.

Materialele folosite atat pentru electrozi cat si pentru banda de legatura vor fi din OLZn.

4.4. Exploatarea si delimitarea instalatiilor electrice

Delimitarea instalatiilor intre furnizorul de electricitate si consumator se va realiza la clemele de racord a bransamentelor in FDCS-uri si BMPT-uri. Coloanele de alimentare a firidelor de distributie sunt in proprietatea SDEE Braila si sunt in exploatarea si intretinerea sucursalei, iar bransamentele, de la iesirea din FDCS sau BMPT sunt proprietatea consumatorilor si vor fi in exploatarea si intretinerea abonatilor prin electricieni autorizati de SC Electrica SA.

4.5. Constructii si montaj stalpi de medie si joasa tensiune.

In vederea asigurarii stabilitatii in timp a constructiilor se vor respecta cu strictete prevederile normativului P7-2000 privind proiectarea si executarea constructiilor pe pamanturi sensibile la umezire grupa A.

In proiectare si executie se vor respecta prevederile C169/88 privind executia de terasamente C29/85 privind imbunatatirea terenurilor de fundare slabe prin procedee mecanice

Sistematizare verticala a terenului din jurul constructiilor, va asigura indepartarea apelor fluviale si evitarea stagnarii acestora.

Adancimea de fundare a stalpilor de bransament tip SE 4 se va realiza la o adancime de minim 1,5 m in fundatii burate, iar stalpii retelei de 0,4 kV (SE 4, SE 10 si SE 11) se vor monta la de minim 1,7 m

Stalpii de medie tensiune tip SC 15014 se vor planta la o adancime de minim 1,9 metri in fundatii turnate, iar stalpii simpli tip SC 15006 se vor monta la o adancime de 2,2 m in funatii burate.

Fundatiile turnate se executa tip pahar cu beton B100. Cofrajul se executa cu conicitate, la baza cu 5 cm mai mult, iar la partea superioara cu 10 cm mai mult decat dimensiunile stalpului. Betonul pentru monolitizare B200 se executa cu agregate ce nu depasesc 7 mm.

Fundatiile burate se executa in straturi succesive de pamant bine compactate si piatra sparta (maxim 20-50 mm diametru).

4.6. Clima si fenomenele naturale specifice zonei

Zona analizata se incadreaza in zona "B" meteorologica, careia ii corespunde un indice cronokeraunic de 87 ore si are urmatoarele caracteristici.

presiunea dinamica de baza Pv = 42 daN/mp.

grosimea stratului de chiciura b = 22 mm.

temperatura maxima θmax.= + 40 C.

temperatura minima θmin. = – 30 C.

temperatura formarii chiciurei θch. =-5 C

umiditatea medie anuala 80%.

Nivelul hidrostatic este interceptat la 6,5 m de la cota terenului natural si fara agresivitate sulfatica.

4.6.1 Geologie si seismicitate

Din punct de vedere geomorfologic, terenul este cuprins in zona de ses cu denivelari usoare. Zona seismica a teritoriului Romaniei conform normativului P100/1992 incadreaza amplasamentul in zona seismica de calcul "C" cu coeficientul Ks=0,20. Perioada de colt Tc.=l,5sec.

4.6.2 Caracteristicile geofizice

Lucrarile geotehnice executate pe amplasamentul analizat, conform lucrarilor executate anterior in zona, au evidentiat prezenta la suprafata a unui strat superficial de sol vegetal cu implanturi heterogene neconsolidate, iar in continuare se intalneste un pachet loessoid umezit la partea inferioara, alcatuit din loess argilos si loess prafos galben, plastic moale, plastic curgator.

4.7. Concluzii si recomandari

In vederea asigurarii stabilitatii in timp a constructiilor se vor respecta cu strictete prevederile normativului P7-2000 privind proiectarea si executarea constructiilor pe pamanturi sensibile la umezire grupa A.

In proiectare si executie se vor respecta prevederile C169/88 privind executia de terasamente C 29/85 privind imbunatatirea terenurilor de fundare slabe prin procede mecanice.

4.8. Masuri de protectie a instalatiilor:

Protectia liniilor electrice aeriane de 0,4kV la suprasarcina si scurtcircuit se va realiza in cutia de distributie a PTA 3 Lacu Sarat prin sigurante fuzibile SIST 201/160A.

Incinta cutiei de distributie va fi prevazuta cu incuietori impotriva deteriorarii echipamentului prin actiunea unor persoane rau intentionate sau neavizate.

Se vor monta pe partea de joasa tensiune ale noilor circuite descarcatori cu disconectori la stalpii LEA 0,4 kV de distributie publica, conform situatiei prezentate in Fig. 4.13.

Echiparea firidelor tip FDCS se va realiza cu sigurante automate de 32A, dispozitive de protectie la supratensiune si monitorizare nul, iar BMPT-urile se vor echipa cu intrerupatoare automate trifazate de 40A.

Pentru a asigura selectivitatea protectiei, din calcul a reiesit necesitatea amplasarii pe stalpul nr 15 –circuit 3 a unei cutii de selectivitate echipate cu SIST 201/100A. Se vor vedea Figurile 4.3, 4.4, 4.5. cu schemele monofilare privind echiparea cutiei de distributie a PTA, a cutiei de selectivitate circuit 3, stalp 15 si a cutiei de sectionare capat circuit 1 (bucla intre PT-uri).

4.9. Tratarea neutrului

Avand in vedere importanta deosebita a conductorului de nul al retelei, acesta indeplinind rolul de PEN pana la punctul de masura al abonatilor se vor lua masuri pentru a preveni intreruperea acestuia. Astfel legarea conductorului de nul se va realiza cu 2 cleme, atat la retea cat si la bransamente. Acest lucru se va executa si la legaturile de derivatie.

Neutrul retelei se va lega la toti stalpii retelei, la armatura metalica a stalpilor. Rezistenta de contact a acestor legaturi nu trebuie sa depaseasca 0,0006 ohmi.

Se vor realiza masuratori ale rezistentei de dispersie a retelei, valoare care in orice punct al retelei nu trebuie sa depaseasca 4 ohmi. Trebuie indeplinita conditia ca valoarea prizei de pamant de la primul stalp al retelei sa fie egala cu valoarea rezistentei de dispersie a retelei in orice punct al LEA 0,4kV.

Situatia existenta a bransamentelor din localitatea Lacu Sarat, jud. Braila

Numar total de abonati: 440

416 abonati monofazati

24 abonati trifazati

Tabel 4.1

Situatia nou proiectata a bransamentelor in localitatea Lacu sarat, jud Braila in urma preluarii unor circuite pentru creearea postului nou PTA 3 Lacu Sarat.

Tabel 4.2

Lista cantitatilor de retele electrice aeriane nou proiectate si bransamente refacute aferente PTA 3 Lacu Sarat

Tabel 4.3

Fig. 4.5 Schema monofilara a cutiei de distributie 1-4 a PTA 3 Lacu Sarat

Fig. 4.6 Cutia de distributie 1-4 a PTA 3 Lacu Sarat din teren.

Fig.4.7 Schema monofilara a cutiei de selectivitate ce se va monta pe circuitul 3 din PTA 3 Lacu Sarat la stalp nr. 15.

Fig. 4.8. Schema monofilara a cutiei de selectivitate ce se va monta pe circuitul 1 din PTA 3 Lacu Sarat la stalp nr. 18

Fig. 4.9. Detaliu de executie priza de pamant de 10 Ω ce se va monta pe partea de medie tensiune

Fig. 4.10. Detaliu de executie priza de pamant de 4Ω ce se va monta pe partea de medie tensiune

Fig. 4.11 Detaliu de montare a FDCS-ului la stalp si refacerea bransamentelor

DATE DE INTRARE

Zona meteo B ( A.B, C, D.E conf. PE 106/95)

Amplasament II ( I, II, III conf.PE 106/95)

Tip conductor T2X50+3*35mmp

Sageti de montaj

Tabel 4.4

DATE DE INTRARE

Zona meteo B ( A.B, C, D.E conf. PE 106/95)

Amplasament II ( I, II, III conf.PE 106/95)

Tip conductor T2X50+3*50mmp

Sageti de montaj

Tabel 4.5

DATE DE INTRARE

Zona meteo B ( A.B, C, D.E conf. PE 106/95)

Amplasament II ( I, II, III conf.PE 106/95)

Tip conductor T2X50+3*70mmp

Sageti de montaj

Tabel 4.6

Calculul Curentului de Scurtcircuit Monofazat al Retelei existente din PT 3 Lacu Sarat

Tabel 4.7

Tabel 4.8

Tabel 4.9

Tabel 4.10

Calculul caderilor de tensiune in retelele de 0,4 kV alimantate din PT3 Lacu Sarat Circuitul nr.1, situatia proiectata.

Numarul de tronsoane =3

Puterea de calcul pentru abonati in mediu rural = 2,7 kW/abonat

Tronson 1-2 Tronson 2-3 Tronson 2-4

∆U12=**+*Itr12*= 0,414675 V

∆U23=**+*Itr23*= 4,60809375 V

∆U24=**+*Itr24*= 3,119222826 V

Caderile totale de tensiune in punctele cele mai indepartate de sursa sunt

∆U3=∆U12+∆U23= 5,020769 V

∆U4=∆U12+∆U24= 3,533898 V

∆U3%=*100= 1,255692 % < 5% maxim admis

Fig. 4.12. PTA 3 Lacu Sarat – Circuitul 1 nou proiectat

Calculul caderilor de tensiune in retelele de 0,4 kV alimantate din PT3 Lacu Sarat Circuitul nr.2, situatai proiectata.

Numarul de tronsoane =6

Puterea de calcul pentru abonati in mediu rural = 2,7 kW/abonat

Tronson 1-2 Tronson 2-3 Tronson 2-4

Tronson 2-5 Tronson 5-6 Tronson 5-7

∆U12=**+*Itr12*= 13,739375 V

∆U23=**+*Itr23*= 5,59018206 V

∆U24=**+*Itr24*= 4,58794565 V

∆U25=**+*Itr25*= 7,10125 V

∆U56=**+*Itr56*= 4,625707 V

∆U57=**+*Itr57*= 6,686821 V

Caderile totale de tensiune in punctele cele mai indepartate de sursa sunt

∆U7=∆U12+∆U25+∆U57= 27,52745 V

∆U6=∆U12+∆U25+∆U57= 25,46633 V

∆U7%=*100= 6,88786 % > 5% maxim admis

Fig. 4.13. PTA 3 Lacu Sarat – Circuitul 2 nou proiectat

Calculul caderilor de tensiune in retelele de 0,4 kV alimantate din PT3 Lacu Sarat Circuitul nr.2, situatai proiectata.

Numarul de tronsoane =6

Puterea de calcul pentru abonati in mediu rural = 2,7 kW/abonat

Tronson 1-2 Tronson 2-3 Tronson 2-4

Tronson 2-5

∆U12=**+*Itr12*= 19,76 V

∆U23=**+*Itr23*= 0,61795 V

∆U24=**+*Itr24*= 2,501657 V

∆U25=**+*Itr25*= 3,1498 V
Caderile totale de tensiune in punctele cele mai indepartate de sursa sunt

∆U4=∆U12+∆U23 = 20,37796 V

∆U5=∆U12+∆U25 = 22,9098 V

∆U5%=*100= 5,7274 % > 5% maxim admis

Fig. 4.14 PTA 3 Lacu Sarat – Circuitul 3 nou proiectat

Fig. 4.16 Plan retele electrice aeriene de 0,4kV existente si proiectate, amplasare posture PTA 1, PTA 2 si PTA 3 Lacu Sarat si record LEA 20kV Dv. PTA 3 Lacu Sarat- situatia proiectata

CONCLUZII

Sistemul de indicatori de calitate a energiei electrice definește calitatea in anumite condiții, care nu reflectă întotdeauna situațiile reale ale regimurilor de funcționare. Astfel, definirea indicatorilor de nesimetrie se face pentru cazul mărimilor sinusoidale, situație foarte rar întâlnită în sistemul electroenergetic. Cercetarea structurilor sistemelor de alimentare la consumator (SAC) este necesară pentru stabilirea și implementarea celor mai adecvate soluții pentru ca instalațiile electrice să funcționeze fără întrerupere, la parametrii normali și să se

asigure protecția personalului împotriva defectelor periculoase ce însoțesc trecerea curentului electric prin corpul omului.

Studiile în domeniul calității energiei electrice indică faptul că regimul nesinusoidal și nesimetric este un proces complex, care necesită o caracterizare detaliată. În cazul instalațiilor de tip TT suma tensiunilor de atingere a instalației de legare la pământ de exploatare și de protecție este egală cu tensiunea de alimentare a receptorului, indiferent de valorile rezistentelor celor două instalații de legare la pământ. Astfel una dintre cele două tensiuni ale instalațiilor de protecție pot să depășească valorile maxime admise. Tensiunile de atingere nu depind de valorile

absolute ale rezistențelor instalațiilor de legare la pământ, ci de raportul acestora. Acest fapt reprezintă un dezavantaj important al protecției prin legare la pământ, aplicate în rețelele având neutrul legat la pământ. Se observă cum în rețelele de tip TT nu se pot obține valori ale tensiunilor de atingere mai mici decât limita maximă admisibilă în întreaga instalația electrică prin utilizarea protecției prin legare la pământ

In urma amplasarii noului post PTA 3 Lacu Sarat s-au rezolvat o serie de probleme care erau remarcate de catre locuitorii satului, printre aceastea cel mai adesea erau sesizate tensiunile slabe mai ales la capat de retea unde se inregistrau tensiuni de 176V. O data cu crearea noului post de transformare o parte din consumatori au fost preluati din celelate postrui de transformare si in acest mod s-a echilibrat fiecare post in parte.

Toate cele 3 circuite ale noului post de transformare sunt realizate din tiyr si in acest mod deranjamentele vor fi mai putine, iar siguranta in functionare si continuitatea in alimentare cu energie electrica nu va mai reprezenta o problema pentru locuitori satului alimentati din cele trei posturi de transformare. O data cu infiintarea celui de-al 3-lea post de transformare au scazut si numarul deranjamentelor produse de fluctuatiile foarte mari de tensiune. Dupa terminarea lucrarilor au fost facute masuratori la toate cele trei posturi, iar tensiunile de iesiere si cele de intrare sunt conform stadardelor. S-au masurat tensiunile si la capete de retea acolo unde erau recalamatii, iar tensiunile sunt normale 230V.

BIBLIOGRAFIE

1. D. C. Peter, Instalații de distribuție a energiei electrice, Editura Mediamira, Cluj-Napoca, 2000.

2. L. Freris, D. Infield, Renewable Energy In Power Systems. UK: Wiley, 2008.

3. S. Collier, Ten steps to a smarter grid, IEEE Ind. Appl. Mag., vol. 16, no. 2, Mar.-Apr. 2010.

4. J. See, W. Carr, S. Collier, Real time distribution analysis for electric utilities, Proc. IEEE Rural Electric Power Conference, North Charleston, SC, 27-29 Apr. 2008.

5. M. Lupescu, A. Leca, Creșterea eficienței energetice în rețelele electrice de distribuție prin reducerea pierderilor, Forumul Regional al Energiei – FOREN 2008, Neptun, 15 – 19 iunie 2008.

6. Ghe. Hazi, P.Solomon, A. Hazi, Asupra eficienței utilizării posturilor de transformare de mică putere în distribuția energiei electrice, Revista Energetica, vol. 52, nr. 12, 2004.

7. Ghe. Georgescu, V. Varvara, M. Istrate, Sisteme de distribuție a energiei electrice, Editura tehnică, științifică și didactică CERMI, vol 2, partea 1-a, Iași 2008.

8. G. C. Lăzăroiu, Controlul calității energiei electrice în sistemele de distribuție, Editura AGIR, București, 2011.

9. Ghe. Bălan, P. Pencioiu, N. Golovanov, Probleme actuale privind calitatea energiei electrice în sistemele electroenergetice, International conference Energy of Moldova – 2012. Regional aspects of development, October 4-6, 2012 – Chișinau, Republic of Moldova.

10. I. Lepădat, C. Mihai, D. Cuibar, Influența dimensionării conductorului de neutru asupra calității energiei electrice, Conferința Națională și Expoziția de Energetică – CNEE 2009, Editura SIER, București, ISSN 1843-6005, Vol. II.

11. T. Ionescu, I. Pop, Ingnineria sistemelor de distribuție a energiei electrice, Editura Tehnică, București, 1998.

12. N. Golovanov, P. Postolach, C. Toader, Eficiența și calitatea energiei electrice , Editura Agir, București, 2007.

13. I. Lepădat, C. Mihai, E. Helerea, Analiza nesimetriei în rețelele electrice la consumator, Conferința Smart Grids SC Electrica SA, Bran 2010.

14. P.M. Nicolae, Calitatea energie electrice în sisteme electronergetice de putere limitată, Editura Tehnică, București, 1998.

15. I. Mircea, Instalații și Echipamente Electrice, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1996.

16. Al. Poeata, A. Arie, O. Cisan, M. Eremia, V. Alexandrescu, A. Buta – Transportul si distributia energiei electrice. Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti 1981.

17. S. Popescu – Instalații electrice pentru alimentarea consumatorilor. Editura Macarie.

18. M. Goia, T. Isvan, Gh. Bălan, A. Tănăsescu – Tratarea neutrului rețelelor de medie tensiune. Editura Tehnică, București 1985.

19. Normativ privind fundarea constructiilor pe pamanturi sensibile la umezire (proiectare, executie, exploatare). -indicativ: P 7-2000

20. Normativ pentru proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte social-culturale, agrozootehnice si industriale- indicativ P100-92

21. I7-2011 – normativ pentru proiectarea, executia si exploatarea instalatiilor electrice aferente cladirilor

22. Nte 006 06 00 – normativ privind metodologia de calcul ai curentilor de scurtcircuit în retelele electrice cu tensiunea sub 1 kv

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: În prezent, datorită dezvoltării industriale și a tendinței de creștere a calității vieții a crescut cererea de energie electrică. Odată cu creșterea… [306863] (ID: 306863)

Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.

În prezent, datorită dezvoltării industriale și a tendinței de creștere a calității vieții a crescut cererea de energie electrică. Odată cu creșterea… [306863]

Copyright Notice

cursul 1:Notiuni introductive. Hidrosfera: alcatuire, import anta. Hidrobiologia- definitie, istoric, obiectivele de studiu Hidrosfera , adică… [607520]

Lect. univ. dr. MARIETA GÂTA [611705]

Pdfsam Licenta Iuli V5 [624327]

Către o nouă politică de migrație a UE – [626863]

Punguta cu doi bani. Eroul principal este un coco ú, [613445]

Cum putem citi gândurile [622690]

Copyright Notice

Similar Posts