Perturbații de tensiune Ghid de Aplicare – Calitatea Energiei Electrice [602747]

Perturbații de tensiune Ghid de Aplicare – Calitatea Energiei Electrice
5.4.2Perturbații de tensiune
Membră a
E U R E L œœœ œœœ œœœ œœœ Standard EN 50160
Caracteristicile tensiunii în
rețelele de distribuție publice
Gol de tensiune, ∆t >10 ms
Întrerupere de scurt ă
durată, ∆t < 3min

Perturbații de tensiune

Standard EN 50160-
Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

Henryk Markiewicz & Antoni Klajn
Wroclaw University of Technology
Iulie 2004

Acest ghid este realizat ca parte a Ini țiativei Leonardo pentru Calitatea Energiei Electrice, un
program european de educa ție și învățare, sub egida și cu suportul Comunit ății Europene (în
programul Leonardo da Vinci) și International Copper Association. Pentru alte informa ții
privind acest program a se vedea www.lpqi.org .

European Copper Institute (ECI)
European Copper Institute este un joint ventur e între ICA (International Copper Association) și industria european ă
de fabricate. Prin membrii s ăi, ECI ac ționează în numele celor mai mari produc ători de cupru din lume și a
principalilor prelucr ători din Europa, pentru promovarea cuprului în Europa. Ap ărută în ianuarie 1996, ECI are
suportul unei re țele de unsprezece Copper Development As sociation („CDAs”) în Benelux, Fran ța, Germania,
Grecia, Ungaria, Italia, Polonia, Rusia, Scandinavia, Spania și Regatul Unit.

Societatea Inginerilor Energeticieni din România
Societatea Inginerilor Energeticieni din România – SIER, constituit ă în 1990, este o asocia ție profesional ă,
autonomă, cu personalitate juridic ă, neguvernamental ă, apolitică, fără scop patrimonial. Scopul Societ ății este de a
contribui activ atât la cre șterea rolului și eficienței activității inginerilor energeticieni, cât și la stabilirea orient ărilor,
promovarea progresului tehnic și îmbunătățirea legisla ției în domeniul energetic. SIER promoveaz ă un schimb larg
de informa ții, cunoștințe și experien ță între speciali știi din domeniul energetic prin cooperarea cu organiza ții
similare na ționale și internaționale. În anul 2004 SIER a semnat un acord de parteneriat cu European Copper
Institute pentru extinderea și în România a programului LPQI (Leonardo Power Quality Initiative), program
educațional în domeniul calit ății energiei electrice, realizat cu suportul Co misiei Europene. În calitate de partener al
ECI, SIER se va implica în desf ășurarea unei ample activit ăți de informare și de consultan ță a consumatorilor de
energie electric ă din România.

Atenționare
Conținutul acestui proiect nu reflect ă în mod necesar pozi ția Comunit ății Europene și nu implic ă nici o
responsabilitate din partea Comunit ății Europene.

European Copper Institute, Wroclaw University of Technology și Societatea Inginerilor Energeticieni din România
își declină răspunderea pentru orice daune directe, indirecte, subsidiare sau incindentale care ar putea s ă rezulte în
urma utiliz ării informa țiilor sau a inabilit ății de a utiliza informa țiile și datele cuprinse în aceast ă publicație.

Copyright© European Copper Institute, Wroclaw University of Technology și Societatea Inginerilor Energeticieni
din România.

Reproducerea prezentului document este permis ă numai sub forma sa integral ă și cu menționarea sursei.

European Copper Institute
168 Avenue de Tervueren
B-1150 Brussels
Belgium

Tel: 00 32 2 777 70 70
Fax: 00 32 2 777 70 79
Email: eci@eurocopper.org Website: www.eurocopper.org

Societatea Inginerilor Energeticieni din România
No. 1, Lacul Tei Avenue, PO/BOX 30-33 020371 Bucharest
Romania

Tel: 4 0722 36 19 54 Fax: (4 021) 610 52 83
Email: office@sier.ro Websites: www.sier.ro

Membră a
E U R E L œœœ œœœ œœœ œœœ

Perturbații de tensiune

1

Standard EN 50160- Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

Introducere

Energia electric ă este un produs și ca orice produs, trebuie s ă satisfacă propriile cerin țe de calitate. Pentru ca un
echipament electric s ă funcționeze corect, este necesar ca energie electric ă să-i fie furnizat ă la o tensiune
cuprinsă într-o anumit ă bandă în jurul valorii nominale. O mare parte – semnificativ ă – a echipamentelor utilizate
în prezent, în special dispozitive electronice și calculatoare, necesit ă o bună calitate a energiei electrice. Totu și,
aceleași echipamente cauzeaz ă adesea o distorsiune a tensiunii de alimentare a instala țiilor ca urmare a
caracteristicilor lor nelineare, adic ă ele conduc la apari ția unui curent nesinusoidal atunci când se aplic ă o
tensiune sinusoidal ă (vezi sec țiunea 3.1 a acestui Ghid). Astfel, men ținerea unei calit ăți satisfăcătoare a energiei
electrice este o responsabilitate comun ă a furnizorului și utilizatorului de energie electric ă. Conform standardului
EN 50160 [1] furnizorul este cel care livreaz ă energia electric ă printr-un sistem de distribu ție public, iar
utilizatorul sau consumatorul este achizitorul (cump ărătorul) energiei electrice de la furnizor. Utilizatorul este
îndreptățit să primeasc ă de la furnizor o energie cu o calitate corespunz ătoare. În practic ă nivelul de calitate a
energiei electrice este un compromis între utilizator și furnizor. Dac ă calitatea disponibil ă nu este suficient ă
pentru nevoile utilizatorului, sunt necesare m ăsuri de îmbun ătățire a calit ății și acestea vor fi subiectul unei
analize cost-beneficiu (vezi sec țiunea 2.5 a acestui Ghid). Totu și, costul unei calit ăți necorespunz ătoare a
energiei electrice dep ășește, de regul ă, costul m ăsurilor necesare pentru îmbun ătățire – se estimeaz ă că pierderile
cauzate de o calitate necorespunz ătoare a energiei electrice cost ă industria și comerțul UE aproximativ 10
miliarde de euro pe an (vezi sec țiunea 2.1 a acestui Ghid).
Totuși, energia electric ă este un produs foarte special. Posibilitatea de stocare a energiei electrice într-o cantitate
semnificativ ă este extrem de limitat ă astfel că ea este consumat ă în momentul în care este generat ă. Măsurarea și
evaluarea calit ății energiei electrice livrate trebuie f ăcută în momentul consumului ei. M ăsurarea calit ății
energiei electrice este complex ă, deoarece furnizorul și utilizatorul, ale c ăror echipamente electrice sensibile sunt
și surse de perturba ții, privesc problema din perspective diferite.
Standardul CEI 60038 [2] deosebe ște două tensiuni diferite în re țea și în instala ții.

• tensiunea de alimentare care este tensiunea între faze sau faz ă-neutru în punctul comun de conectare
(PCC), adic ă în punctul principal de alimentare a instala ției;

• tensiunea de utilizare, care este tensiunea între faze sau faz ă-neutru la priz ă sau borna echipamentului
electric.
Principalul document care se refer ă la cerin țele care prive ște “partea furnizorului” este EN 50160 care
caracterizeaz ă parametrii tensiunii aferent ă energiei electrice în sist emele publice de distribu ție. Acesta este un
standard Europen dar el este completat în unele regiuni și țări prin alte standarde suplimentare, cum ar fi în
Germania [3] sau în Polonia [4]. Multe coduri regionale, ca de exemplu TA B Germania [3] aplicate unei anumite
utilități, au fost unificate ca o parte a liberaliz ării pieții de energie electric ă din Germania. Conform cu
CEI 60038, ambele standarde EN 50160 și regulile [3, 4] se refer ă la tensiunea de alimentare, adic ă măsurată în
punctul comun de conectare.

Pe partea utilizatorului, este important ă calitatea energiei electrice disponibil ă la echipamentul utilizatorului. O
funcționare corect ă a echipamen tului necesit ă ca nivelul influen ței electromagnetice asupra echipamentului s ă fie
menținut sub anumite limite. Echipamentul este influen țat de perturba țiile aliment ării și de celelalte echipamente
din instala ții, după cum el însu și influențează alimentarea. Aceste probleme s unt rezumate în seria EN 61700 a
standardelor de compatibilitate electromagnetic ă (CEM), în care sunt caracter izate limitele pentru perturba țiile
de conduc ție. Sensibilitatea echipamentului la calitatea tensiunii re țelei de alimentare ca și măsurile de
îmbunătățire sunt prezentate în sec țiunea 3 (Armonici) și secțiunea 5 (Perturba ții de tensiune) ale acestui Ghid.

Subiectul acestei sec țiuni este prezentarea standardului EN 50160 și o analiz ă a cerințelor acestuia în
concordan ță cu funcționarea unui echipament ales. De as emenea, sunt prezentate metode de m ăsurare ale
parametrilor tensiunii de alimentare.

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

2

Definiții de baz ă ale parametrilor tensiunii

In standardul EN 50160 sunt defini ți câțiva parametrii ai tensiunii. Cei mai importan ți sunt :

Tensiunea de alimentare – valoarea efectiv ă a tensiunii existente la un moment dat în punctul comun de
conectare, m ăsurată pe un anumit interval de timp.

Tensiunea nominal ă a sistemului (Un) – tensiunea pentru care sistemul este proiectat sau identificat și la care se
referă anumite caracteristici de func ționare.

Tensiunea de alimentare declarat ă (Uc) – este, de regul ă, tensiunea nominal ă a sistemului Un. Dacă, pe baza unei
înțelegeri între distribuitor și utilizator în punctul (borna) de livrare a energiei electrice se aplic ă o tensiune
diferită de cea nominal ă, atunci aceasta este tensiunea de alimentare declarat ă Uc.

Condiții normale de func ționare – condițiile în care este satisf ăcut consumul, manevrele din sistem și eliminarea
defectelor prin sisteme automate de protec ție în absen ța unor condi ții excepționale datorate influen țelor externe
sau evenimentelor majore.

Variația tensiunii – este o cre ștere sau o sc ădere a tensiunii, datorat ă variației sarcinii totale a sistemului de
distribuție sau unei p ărți a acestuia.

Flicker – impresia de instabilitate a senza ției vizuale indus ă de un stimul luminos, a c ărui luminan ță sau
distribuție spectral ă fluctueaz ă în timp.

Severitatea Flickerului – intensitatea jenei provocate de flicker definită de metoda UIE-CEI de măsurare a
flicker-ului și evaluată prin următoarele mărimi:

• Severitate de scurt ă durată (Pst) măsurată pe o perioad ă de 10 minute.

• Severitate de lung ă durată (P lt) calculată pentru o secven ță de 12 valori a P st pe un interval de dou ă
ore, conform cu urm ătoarea expresie :

312
13
12∑
==
isti
ltPP ( 1 )

Gol de tensiune de alimentare – o reducere brusc ă a tensiunii de alimentare la o valoare cuprins ă între 90 % și
1 % din tensiunea declarat ă Uc, urmată de o restabilire a tensiunii dup ă o periodă scurtă de timp. Conven țional,
durata unui gol de tensiune este între 10 ms și 1 minut. Adâncimea unui gol de tensiune este definit ă ca fiind
diferența dintre tensiunea efectiv ă minimă în timpul golului de tensiune și tensiunea declarat ă. Variațiile de
tensiune care nu reduc tensiunea de alim entare sub 90 % din tensiunea declarat ă Uc nu sunt considerate ca fiind
goluri de tensiune.

Întreruperea aliment ării – este situa ția în care tensiunea la bornele de alimentare este mai mic ă decât 1 % din
tensiunea declarat ă, U c. O întrerupere a aliment ării poate fi clasificat ă astfel:
• programat ă, când consumatorii sunt anun țați anterior pentru a perm ite executarea unor lucr ări
programate în re țeaua de distribu ție,
• accidental ă, cauzată de defecte permanente (întreruperi de lung ă durată) sau trec ătoare (întreruperi
de scurtă durată), în majoritate datorate unor evenimente externe, defect ări de echipament sau
interferen țe.

Supratensiuni temporare de frecven ță industrial ă – au o durat ă relativ mare, de regul ă, de câteva perioade de
frecvență industrial ă, și se datoreaz ă, în principal, manevrelor sau incidentelor, de exemplu în cazul unuei
reduceri brusce a sarcinii sau a deconect ării unor scurtcircuite.

Supratensiuni tranzitorii – sunt oscilatorii sau neoscilatorii, amortizate rapid, supratensiuni scurte cu o durat ă de
câteva milisecunde sau mai pu țin, datorate tr ăsnetului sau unor comuta ții, de exemplu decon ectarea unui curent
inductiv.

Tensiunea armonic ă – o tensiune sinusoidal ă cu o frecven ță egală cu un multiplu întreg al frecven ței
fundamentale a tensiunii de alimentare. Tensiunile armonice pot fi evaluate :

• individual, prin amplitudinea lor relativ ă Uh, raportată la tensiunea fundamental ă U1, unde h este
ordinul armonicii;

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

3

• global, de regulă prin factorul total de distorsiune armonic ă THD U, calculat utilizând expresia :

∑


=
=40
22
1 kh
UUUTHD ( 2 )

Tensiune interarmonic ă – este o tensiune sinusoidal ă cu frecven ță între armonici, adic ă frecvența nu este un
multiplu întreg al fundamentalei.

Nesimetrie de tensiune – situația în care valorile efective ale tensiunilor de faz ă sau unghiurile dintre faze
consecutive într-un sistem trifazat nu sunt egale.

Principalele recomand ări ale EN 50160

EN 50160 dă principalii parametrii ai tensiunii și banda de abatere admisibil ă în punctul comun de conectare al
unui consumator cuplat la o re țele de distribu ție publice de joas ă tensiune (JT) și medie tensiune (MT), în
condiții normale de func ționare. În acest context, JT înseamn ă că valoarea efectiv ă nominală a tensiunii între
faze nu trebuie s ă depășească 1000 V și MT înseamn ă că valoarea efectiv ă nominală a tensiunii între faze este
între 1 kV și 35 kV.

Comparația dintre prevederile EN 50160 și cele ale standardelor de compatibilitate electromagnetic ă seria
EN 61000, listate în tabelele 1 și 2, arată diferențe semnificative ale diferi ților parametri. Exist ă două motive
principale pentru aceste diferen țe:

• Standardele de compatibilitate electromagnetic ă se refer ă la tensiunea distribuitorului, conform
CEI 038, în timp ce EN 50160 se refer ă la tensiunea de alimentare. Diferen ța dintre aceste tensiuni
se datoreaz ă căderilor de tensiune în instala ții și perturba țiilor care provin din re țea și de la alte
echipamente alimentate prin aceea și instalație. Datorit ă acestui fapt, în multe standarde din seria
EN 61000 un parametru important este curentul echipamentului, în timp ce curentul de sarcin ă nu
este relevant pentru EN 50160.

• EN 50160 d ă numai limite generale, care sunt tehnic și economic posibil s ă fie meținute de furnizor
într-un sistem de distribu ție publică. Când se cer condi ții mai riguroase, trebuie negociat ă o înțelegere
separată între furnizor și consumator. M ăsurile de îmbun ătățire a calit ății energiei electrice care
necesită costuri și echipamente suplimetare, sunt tratate în alte sec țiuni ale acestui Ghid.

• EN 50160 are limit ări suplimentare. El nu se aplic ă în condi ții de func ționare anormale, inclusiv
următoarele:

Ž condiții care apar ca rezultat al unui defect sau a unor condi ții temporare de alimentare;

Ž în situația în care instala ția sau echipamentul consumatorului nu este în conformitate cu standardele
la care se refer ă sau nu satisface condi țiile tehnice de racordare la sistemul electric de distribu ție;

Ž în situația în care o instala ție de generare nu este în conformita te cu standardele la care se refer ă
sau cu cerin țele tehnice pentru racordare la sistemul electric de distribu ție;

Ž în situații excepționale care sunt în afara controlulu i furnizorului de energie electric ă, în particular:

– condiții atmosferice excep ționale sau alte dezastre naturale;

– interferen ța cu o terță parte;

– acțiuni ale autorit ăților publice;

– acțiuni ale industriei (dependent de cerin țe legale);

– forță majoră;

– limitări de putere rezultate din evenimente externe.

Așa cum arat ă analiza parametrilor prezenta ți în Tabelul 1, aceste cerin țe nu sunt deosebit de riguroase pentru
furnizor. Numeroasele situa ții în care standardul nu se aplic ă poate scuza majoritatea incidentelor și a
evenimentelor cu perturba ții ale tensiunii care pot apare în practic ă. De aceea mul ți furnizori consider ă că
recomand ările EN 50160 ca fiind, în principal, informative și nu-și asumă nici o responsabilitate când limitele
sunt depășite.

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

4

Caracteristicile tensiunii joase conform
standardului de compatibilitate
electromagnetic ă EN 61000 Nr.
crt. Parametrii Caracteristicile tensiunii de alimentare
conform EN 50160
EN 61000–2–2 Alte părți
1. Frecven ța JT, MT: valoarea me die a fundamentalei
măsurată pe 10s
± 1 % (49,5 – 50,5 Hz) pentru 99,5% din
săptămână
– 6 % / + 4% (47 – 52 Hz) pentru 100% din
săptămână 2%

2. Variațiile
amplitudinii
tensiunii JT, MT: ±10 % pentru 95% din s ăptămână,
media pe 10 minute a valorilor efective (Fig.1) ±10 % aplicat ă pentru 15
minute
3. Variații rapide
ale tensiunii JT: 5 % normal
10 % nefrecvent
Plt ≤ 1 pentru 95 % din s ăptămână
MT: 4 % normal
6 % nefrecvent
P
lt ≤ 1 pentru 95 % din s ăptămână 3 % normal
8 % nefrecvent
Pst < 1,0
Plt < 0,8
3 % normal
4 % maxim
Pst < 1
Plt < 0,65
(EN 61000-3-3)
3 % (CEI 61000-2-12)
4. Goluri ale
tensiunii de
alimentare În majoritate: durata < 1s ,adâncimea < 60%.
Goluri limitate local datorate cupl ării unei
sarcini:
JT: 10-50 %,
MT: 10-15 % (Fig.1) urbane :
1-4 pe lun ă până la 30 % pentru 10 ms
până la 60 % pentru 100 ms
(EN 61000-6-1, 6-2)
până la 60 % pentru
1000 ms (EN 61000-6-2)
5. Intreruperi de
scurtă durată ale
tensiunii de
alimentare JT, MT: (pân ă la 3 minute)
câteva zeci -câteva sute/an
Durata pentru 70 % din ele < 1s 95 % reducere pe 5s
(EN 61000-6-1, 6-2)
6. Intreruperi de
lungă durată ale
tensiunii de
alimentare JT, MT: (pân ă la 3 minute)
< 10 – 50 / an
7. Supratensiuni
temporare de
frecvență
industrial ă JT < 1,5 kV valoarea efectiv ă
MT: 1,7 U c (în rețele cu neutru legat direct la
p ământ sau printr-o impedan ță)
2 U c (în rețele cu neutru izolat sau legat
printr-o bobin ă de rezonan ță)
8. Supratensiuni
tranzitorii JT: în general < 6 kV
ocazional mai mari; durata ms- µs
MT: nedefinite ± 2 kV, faz ă- pământ
± 1 kV, între faze
1,2/50 (8/20) T r/Th µs
(EN 61000-6-1,6-2)
9. Nesimetria
tensiunii de
alimentare JT, MT: pân ă la 2 % pentru 95 % din
săptămână, media valorilor efective pe 10
minute.
până la 3 % în unele puncte. 2% 2%
(CEI 61000-2-12)
10. Tensiuni
armonice JT, MT: vezi Tabelul 2 . 6 % – armonica 5
5 % – armonica 7
3,5 %-armonica 11 3,0 %-armonica 13
THD < 8 % 5 % – armonica 3
6 % – armonica 5
5 % – armonica 7
1,5 %-armonica 9
3,5 %-armonica 11
3 %-armonica 13
0,3 %-armonica 15
2 %-armonica 17
(EN 61000-3-2)
11. Tensiuni
interarmonice JT, MT: în studiu 0,2 %

Tabelul 1- Compara ția între reglement ările pentru tensiunea de alimentare conform EN 50160 și
standardele EN 61000 de compatibilitate electromagnetic ă

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

5
Pe de altă parte, punctul de vedere al consumatorilor este, de regul ă, total diferit – ei consider ă limitele date de
EN 50160 ca reglement ări care trebuie garantate de furnizor. Totu și, cum s-a men ționat anterior, pentru multe
mulți consumatori, chiar îndeplinirea cerin țelor indicate în EN 50160 nu asigur ă un nivel de calitate a energiei
electrice satisf ăcător. În astfel de cazuri nivelul calit ății energiei electrice trebuie definit printr-o în țelegere între
furnizor și consumator.

Armonici impare
Nemultiplu de 3 Multiplu de 3 Armonici pare
Ordinul h Tensiunea relativ ă
% Ordinul h Tensiunea relativ ă
% Ordinul h Tensiunea relativ ă
%
5 6 3 5 2 2
7 5 9 1,5 4 1
11 3,5 15 0,5 6….24 0,5
13 3 21 0,5
17 2
19 1,5
23 1,5
25 1,5

Tabelul 2. Valorile tensiunilor fiec ărei armonici la bornele (punctele) de alimentare, pentru armonici de
ordin de pân ă la 25, date în procente din U n

Funcționarea echipamentelor și reglement ări ale EN 50160

Funcționarea corect ă a echipamentelor electrice necesit ă o tensiune de alimentare cât mai aproape de cea
nominală. Chiar abateri relativ mici de la valoarea nominal ă poate produce o func ționare sub-optimal ă a
echipamentelor adic ă o funcționare cu o eficien ță redusă sau un consum m ărit de putere cu pierderi suplimentare
și reducerea duratei de via ță. Uneori func ționarea cu abateri pe durate prelungite poate determina func ționarea
Fig. 1 − Ilustrarea unui gol de tensiune și a unei întreruperi scurte a aliment ării, clasificate în conformitate
cu EN 50160 ; U n – tensiunea nominal ă a rețelei de alimentare (valoare efectiv ă); U A – amplitudinea
tensiunii de alimentare; U (valoare efectiv ă) – valoarea efectiv ă curentă a tensiunii de alimentare domeniul de varia ție a tensiunii de alimentare pe
durata a 95 % din timpul de alimentare
gol de tensiune, ∆t > 10 ms întrerupere de scurt ă
durată, ∆t < 3 min

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

6

dispozitivelor de protec ție, rezultând daune. Evident, corecta func ționare a echipamentului depinde și de mai
mulți alți factori, precum condi țiile de mediu și corecta selectare și instalare.

Investigarea influen ței fiecăruia dintre
parametrii tensiunii de alimentare asupra
funcționării echipamentului este u șor de făcut,
dar când parametrii variaz ă simultan, situa ția
este mult mai complex ă. În unele cazuri, dup ă
o analiză de detaliu a efectelor a fiec ăruia
dintre diferi ți parametrii ai tensiunii,
rezultatele pot fi suprapuse cu scopul de a
estima influen ța totală a mai multor parametri.
Influența unui parametru asupra func ționării
echipamentului se face pe baza formulei
matematice care descrie fenomenul fizic analizat. Urmeaz ă două exemple referitoare la
iluminat și motoare.

Pentru surse de iluminat incandescente,
tensiunea de alimentare este influen ța cea mai
important ă asupra fluxului luminos, a șa cum
rezultă din Fig.2 și formula (3). Varia țiile
tensiunii de alimentare în conformitate cu
EN 50160 pot cauza varia ții semnificative de
flux. EN 50160 permite, de exemplu, ca
tensiunea de alimentare s ă poată fi egală cu
U
n – 10% sau Un + 10% pentru o lung ă
perioadă, astfel o lamp ă cu incandescen ță
poate livra respectiv un flux luminos nu mai mic de 70 % sau nu mai mare de 140 % din
fluxul său luminos nominal. Mai mult, la
U
n + 10 % durata de via ță a lămpii se reduce la
aproximativ 25 % din valoarea nominal ă
(Fig.3), adic ă la aproximativ 250 ore în loc de
durata tipic ă de viață de 1000 ore. De notat c ă
durabilitatea l ămpilor florescente sau cu
descărcări depinde în principal de num ărul de
cicluri de cuplare. Efectul varia țiilor de
alimentare este mic. Valorile ar ătate în Fig. 2
și 3 sunt calculate pentru func ționarea la o
tensiune sta ționară de o anumit ă valoare.

În practic ă valoarea tensiunii se schimb ă
continuu în func ție de regimul de func ționare
și consumul din re țea, așa cum se arat ă ca
exemplu în Fig. 4. Descrierea matematic ă a
caracteristicilor prezentate în Fig. 2 și 3 este:

b
n n UU
FF



= (3)
unde :
F – fluxul luminos
U – tensiunea de alimentare
Fn – fluxul luminos la valoarea nominal ă a tensiunii de alimentare Un
b – factor egal cu 3,6 pentru lampa cu incandescen ță și 1,6 pentru l ămpile cu desc ărcări
Fig. 2 − Valoarea relativ ă a fluxului luminos F la o
lampă cu incandescen ță și la o lamp ă cu descărcări în
funcție de tensiunea de alimentare, conform formulei (3)Tensiunea raportat ă la valoarea nominal ă Flux relativ
Lampă cu incadescen ță
Lampă cu descărcări
Fig. 3 − Valoarea relativ ă a duratei de via ță a unei
lămpi cu incandescen ță în funcție de tensiunea
de alimentare, conform formulei (4) Tensiunea raportat ă la valoarea nominal ă Durata relativ ă de viață

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

7

14−



=
n n UU
DD (4)
unde:
D – durata de via ță a lămpii cu incandescen ță
Dn – durata de via ță la valoarea nominal ă a tensiunii de alimentare Un

Se poate vedea c ă reglement ările privind varia țiile de tensiune din EN 50160 nu sunt foarte riguroase. Chiar și
variația tensiunii în limitele admise de ± 10 %, poate conduce la performan țe scăzute ale surselor de iluminat. În
practică aceste varia ții ar trebui limitate la aproximativ ± (3 – 4) % pentru a se evita consecin țele negative în
iluminat.

Fluctuațiile de tensiune prezentate în Fig. 4 ilustreaz ă influența tensiunii asupra severit ății flicker-ului, care poate
fi măsurată și calculată conform formulei (1). M ăsurarea flickerului este tratat ă într-o sec țiune a Ghidului .

Pentru motoarele electrice cel mai semnificativ factor este fluctua ția (variația) cuplului, care depinde de
pătratul valorii tensiunii de alimentare. Problemele pot ap ărea și în timpul pornirii unor sarcini grele (mari),
deoarece curentul de ponire determin ă o cădere de tensiune suplimentar ă în instala ție (Fig. 5). În practic ă, pentru
majoritatea motoarelor electrice trif azate, pornirea se produce normal la aproximativ 85 % din tensiune nominal ă
la sarcini grele (mari) și la aproximativ 70 % pentru sarcini u șoare (mici). Deci, prevederile EN 50160
referitoare la fluctua ția tensiunii sunt satisf ăcătoare în acest caz. Totu și, funcționarea prelungit ă a motorului la o
valoare efectiv ă a tensiunii Un – 10 % sau Un + 10 % poate conduce la alte consecin țe negative: suprasarcin ă și
funcționarea protec ției termice în primul caz sau func ționarea la o putere excesiv ă și acționarea protec ției în al
doilea caz. Toate golurile de tensiune pot cauza declan șarea intempestiv ă a protecției motorului.

Influența curentului de sarcin ă asupra tensiunii de alimentare a instala ției depinde de impedan ța rețelei de
alimentare. Tensiunea de utilizare (aplicat ă) la echipament depinde de impedan ța rețelei de alimentare și cea din
instalația consumatorului. O ilustrare a influen ței curentului de sarcin ă asupra tensiunii de alimentare este
prezentată în Fig. 6.
Fig. 4 – Exemple de gol de tensiune (valoarea efectiv ă a tensiunii faz ă-pământ); oscilogramele arat ă
tensiunea de alimentare (traseul de sus) și frecvența variațiilor (modific ărilor) (traseul de jos),
în punctul comun de conectare la o fabric ă mică.

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

8

Alte probleme importante pentru motoare sunt armonicile de tensiune și nesimetria tensiunii de
alimentare. Nesimetria tensiunii în re țelele trifazate
produce un cuplu invers propor țional cu
componenta de secven ță negativ ă a tensiunii.
Fiecare armonic ă de tensiune produce un curent de
aceeași frecvență și propriul cuplu, care poate fi în
același sens sau de sens opus cu cuplul principal,
pentru diferite valori ale alunec ării. Cele mai
importante sunt aici armonicile 5 și 7. În Fig. 7 se
prezintă un caz în care cuplul armonicii 7 poate
cauza probleme la pornirea motorului, unde curbele cuplului caracteristic și ale cuplului de frânare se
intersecteaz ă.
Pentru alte echipamente electrice relația dintre
tensiunea de alimentare și puterea sau eficien ța lor
poate fi semnificativ ă. Pentru majoritatea
echipamentelor, varia țiile de tensiune în banda
(0,9-1,1)U
n nu conduce la consecin țe negative, în
special în cazul dispozitivelor curente de înc ălzire.
Pentru echipamentele cu o sensibilitate mai mare la
tensiune de alimentare trebuie prev ăzută o protecție
corespunz ătoare.

Metode de m ăsurare

Măsurarea și verificarea calit ății tensiunii de
alimentare, conform EN 50160, necesit ă aparate și
metode de m ăsurare specializate (vezi sec țiunile 3.2
și 5.2 din Ghid ). Această reglementare face posibil ă
monitorizarea continu ă, pe durata a 7 zile, a
următorilor parametri:

• tensiunea pe cele trei faze;

• frecvența;

• factorul de distorsiune armonic total al
tensiunii THD U;

• factorul de nesimetrie al tensiunii, care este
raportul dintre componenta negativ ă și cea
pozitivă a tensiunii;

• variațiile rapide și lente ale tensiunii, care
sunt definite ca factori de severitate de
flicker de scurt ă durată (P st) și de lung ă
durată (Plt) (ecuația (1)).
Acest tip de aparat permite totodat ă măsurarea
golurilor și întreruperilor de tensiune, frecven ța și
duratele lor.
Parametrii m ăsurați sunt procesa ți și înregistra ți pe segmente de 10 minute (1008 segmente în 7 zile). Pentru
fiecare segment se calculeaz ă valoarea medie a parametrului m ăsurat. Dup ă perioada de înregistrare de 7 zile se
întocmește o “curbă clasată” care reprezint ă suma duratelor cu un anumit nivel de distorsiune în perioada în
care s-a făcut monitorizarea (Pentru m ăsurători frecvente, durata fiec ărui segment este 10 s).

Fig. 5- Exemplu de varia ție a tensiunii de alimentare
(traseul de sus) la pornirea unui motor asincron;
traseul de jos – curentul de sarcin ă în instala ția
alimentat ă a unei mici fabrici; vârful la sfâr șitul
circulației curentului de pornire.
Fig. 6 – Ilustrarea influen ței curentului de sarcin ă
asupra golurilor de tensiune într-o
instalație electric ă.

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

9
Un exemplu de “curbă clasată” este prezentat în Fig. 8. Rezult ă clar că parametrii m ăsurați ai tensiunii s-au
menținut la nivelul admisibil pentru 95 % din timpul de monitorizare (Tabelul 1).

Cuplu datorat fundamentalei
Cuplu rezultant
Cuplu de frânare (sarcina)
Viteza Cuplu datorat armoniciii 7Cuplu datorat armonicii 5
Cuplu
Fig. 7- Influen ța cuplurilor asincrone produse de armonici asupra caracteristicii cuplului
principal al unui motor asincron.
Eșantioane clasateTHD U (%)
Fig. 8 – Exemplu de curb ă clasată a factorului de distorsiune armonic
total THD U măsurat în sta ții care alimenteaz ă un consum industrial la
joasă tensiune (1 și 3) și o rețea orășănească (2).

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

10

Perspective în alte țări

Așa cum s-a men ționat mai înainte, în timp ce EN 50160 d ă limite generale pentru re țelele publice de alimentare,
diferite țări din Europa au reguli suplimentare care guverneaz ă condițiile de alimentare. Multe dintre aceste
reglement ări naționale acoper ă arii neincluse în EN 50160, ca de exemplu sarcina armonic ă maximă permisă a fi
conectată în punctul comun de conectare.

Standardul na țional german VDE 0100 stabile ște că parametrii referitori la tensiune defini ți în DIN EN 50160
reflectă situații extreme în re țea și nu reprezint ă condiții tipice. În planificarea re țelelor trebuie respectate
recomand ările din VDE 0100. Una dintre reglement ările TAB [3] d ă valori maxime (per unit) pentru sarcini
rezistive comandate (1700 VA monofazat, 3300 VA bifazat și 5000 VA trifazat echilibrat) și pentru sarcinile
redresoarelor necomandate cu netezire capacitiv ă (300 VA monofazat, 600 VA bifazat și 1000 VA trifazat
echilibrat). Standardul pentru echipament VDE 0838 (EN 60555) este de asemenea citat.

In Polonia regulile pentru distribu ția energiei electrice stabilite de guvern [4] dau parametrii fundamentali ai
tensiunii de alimentare (Tabel 3) și nu se refer ă la EN 50160. În plus, consumatorii sunt împ ărțiți în șase grupe,
pentru fiecare separat sunt definite duratele admisibile pentru timpul anua l total de întrerupere. Documentul
tratează, de asemenea, în am ănunțime diferitele aspecte economice ale pie ții de energie, principiile de negociere
între companiile de re țea și de distribu ție etc.

Parametrii tensiuniii de alimentare Limite stabilite conform [4]
Frecvența JT și MT: 50 Hz nominal (49,5-50,2 Hz)
Amplitudinea tensiunii JT și MT: – 10 % – + 5 % din valoarea efectiv ă pe 15 minute
Armonici JT: THD U ≤ 8 %, orice armonic ă / U 1 ≤ 5 %
MT: THD U ≤ 5 %, orice armonic ăi / U 1 ≤ 3 %
Întreruperi de lung ă durată JT și MT: 60 h/an pân ă la 31 Dec.2004
48 h/an dup ă 1 Ianuarie 2005

Tabelul 3. Reglement ări referitoare la tensiunea de alimentare în re țelele de distribu ție din Polonia [4]

In Italia există un document important referitor la continuitatea aliment ării asigurate [8]. Autoritatea de
Reglementare pentru Electricitate și Gaze din Italia (AEEG) a eliminat practic un sistem unic de indicatori
referitori la continuitatea serviciului și l-a înlocuit cu un sistem de stimul ări și penalizări pentru a aduce
progresiv nivelul de continuitate la nivelul standardelor Europene. Autoritatea a împ ărțit teritoriul na țional în
230 zone geografice, subîmp ărțite în zone dup ă densitatea popula ției și a emis sarcini pentru fiecare zon ă pe baza
performan țelor din anii anteriori. Utilit ățile care reu șesc o îmbun ătățire peste valoarea reglementat ă își pot
recupera costurile suplimenta re. Invers, companiile trebuie s ă plătească penalizări dacă ei nu îndeplinesc
cerințele (ținta) de îmbun ătățire. Întreruperile datorate ac țiunilor lui Dumnezeu, în cazur ile în care se datoresc
unei terțe părți, nu sunt incluse în calcul. Ținta general ă de performan ță este de a aduce nivelurile de continuitate
la nivelurile pie ței naționale bazat ă pe standardele europene: 30 minute de întrerupere în total pe consumator și
an în marile ora șe (densitate mare); 45 minute în ora șe de mărime mijlocie (densitate medie) și 60 minute în zone
rurale rural (densitate mic ă). Alte țări au regimuri similare impuse de c ătre autorit ățile de reglementare.

În Regatul Unit există un număr de documente care alc ătuiesc codul de distribu ție. Unul dintre cele mai
importante este G5/4 – discutat într-o alt ă secțiune a Ghidului – care reglementeaz ă racordarea sarcinilor
armonice în punctul comun de conectare. M ăsurile pentru încurajarea îmbun ătățirii continuit ății sunt în
responsabilitatea oficiului pentru pie țele de Gaz și Electricitate (OFGEM).

Caracteristicile tensiunii în re țelele de distribu ție publice

11
Concluzii

Cerințele din EN 50160 nu sunt greu de îndeplinit de furnizorii de energie electric ă. Parametrii tensiunii de
alimentare trebuie s ă fie în anumite limite (Tabel 1) timp de 95 % din perioada de testare, în timp ce pentru restul
perioadei de 5 % abaterile permise sunt mult mai mari. De exemplu, valoarea medie pentru 95 % din timp
trebuie să fie între 90 % și 110 % din tensiunea nominal ă. Asta înseamn ă că într-un caz extrem, consumatorii pot
fi alimenta ți continuu la 90 % din tensiunea nominal ă, iar, pentru 5 % din timp, tensiunea poate fi mult mai mic ă.
Dacă, într-o astfel de situa ție limită, alți parametri sunt la limita permis ă în standard, ca de exemplu tensiunile
armonice sau nesimetria de tensiuni, echipamentul va func ționa probabil necorespunz ător.

Standardul ar putea fi îmbun ătățit. De exemplu, cerând ca valorile medii ale parametrilor tensiunii m ăsurate pe
întreaga perioad ă de testare în intervalul ± 5 % s-ar garanta c ă tensiunea de alimentare nu poate fi men ținută o
periodă îndelungat ă la limita de jos sau de sus a valorii.
Numărul de goluri de tensiune admise (pân ă la 1000 într-un an) și numărul întreruperilor de scurt ă și lungă
durată sunt destul de mari din punctul de vedere al cons umatorilor. Golurile de tensiune sub 30 % din tensiunea
nominală cu o durat ă mai mare de 0,3 s pot conduce la ac ționarea protec ției de minim ă tensiune sau la
declanșarea contactoarelor din circuitele motoarelor. Astfel, num ărul real al întreruperilor procesului va fi mult
mai mare decât ar fi de a șteptat ca rezultat al întreruperii tensiunii.

EN 50160 trebuie în țeles ca un compromis între furnizor și consumator. El cere ca furnizorul s ă asigure, ca o
cerință minimală, numai o alimentare de calitate adecvat ă. Cei mai mul ți furnizori dep ășesc curent aceste cerin țe
într-o mare m ăsură, dar nu garanteaz ă aceasta. Dac ă consumatorul are cerin țe mai ridicate, trebuie s ă se ia
măsuri de îmbun ătățire sau trebuie s ă se negocieze o în țelegere separat ă pentru o calitate superioar ă. Totuși,
avantajul important al acestui standard const ă în:

• definirea parametrilor de tensiune importan ți pentru calitatea energiei electrice;
• determinarea cantitativ ă a valorilor, care sunt punct de referin ță în evaluarea calit ății energiei electrice.

Este sarcina reglementatorului de energie electric ă să stabileasc ă un nivel de calitate care s ă ceară o foarte bun ă
activitate a furnizorului, dar s ă nu se ridice nivelul prea sus deoarece conduce la o cre ștere a pre țului energiei
electrice pentru to ți.

Referințe și bibliografie

[1] EN 50160, Voltage characteristics of electr icity supplied by public distribution systems, 1999

[2] IEC 038, IEC standard voltages, 1999

[3] Technische Anschlussbedingungen (Tec hnical requirements of connection), VDEW

[4] Rozporzadzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 wrze snia 2000, w sprawie szczególowych warunków przylaczania
podmiotów do sieci elektr oenergetycznych, obrotu energia elektryczna, swiadczenia uslug przesylowych, ruchu
sieciowego i eksploatacji sieci oraz standardów jakosciowych obslugi odbior ców. Dziennik Ustaw Nr 85, poz. 957
(Rules of detailed conditions of conn ection of consumers to th e electrical power networ k and quality requirements in
Poland).

[5] Baranecki A et al, Poprawa jako sci zasilania w sieciach NN i SN. (Imp rovement of supply quality in LV and MV
networks), Elektronizacja 1-2/2001

[6] Seipp G G, Elektrische Installationst echnik, Berlin – Münc hen, Siemens AG, 1993

[7] DIN VDE 0100-100 (VDE 0100 part 100): 2002-08

[8] Decision 128/1999: Definizione di obblighi di registrazione delle interruzioni del servizio di distribuzione dell’energia
elettrica e di indicatori di continuità del servizio

[9] Decision 144/00: Determinazione dei liv elli effettivi base e dei liv elli tendenziali di conti nuità del servizio per ogni
ambito territoriale e per ogni anno del periodo 2000-2003 ai se nsi dell’articolo 7 della deliberazione dell’Autorità per
l’energia elettrica e il gas 28 dicembre 1999, n. 202/99 e per la de terminazione della medi a nazionale dei livelli
tendenziali di continuità del servizio per l’anno 2004, ai sensi dell’articolo 9, comma 9.4, della medesima
deliberazione.

Note

12

Parteneri de Referin ță & Fondatori*

European Copper Institute* (ECI)
www.eurocopper.org

ETSII – Universidad Politécnica de Madrid
www.etsii.upm.es

LEM Instruments www.lem.com

Akademia Gorniczo -Hutnicza (AGH)
www.agh.edu.pl

Fluke Europe
www.fluke.com

MGE UPS Systems
www.mgeups.com

Centre d'Innovació Tecnològica en
Convertidors
Estàtics i Accionaments (CITCEA)
www-citcea.upc.es

Hochschule für Technik und Wirtschaft*
(HTW) www.htw-saarland.de

Otto-von-Guericke-Universität
Magdeburg www.uni-magdeburg.de

Comitato Elettrotecnico Italiano (CEI)
www.ceiuni.it

Hogeschool West-Vlaanderen Departement PIH
www.pih.be

Polish Copper Promotion Centre*
(PCPC)
www.miedz.org.pl

Copper Benelux*
www.copperbenelux.org

International Union for Electricity Applications (UIE)
www.uie.org

Università di Bergamo*
www.unibg.it

Copper Development Association* (CDA UK)
www.cda.org.uk

ISR – Universidade de Coimbra
www.isr.uc.pt

University of Bath
www.bath.ac.uk

Deutsches Kupferinstitut* (DKI)
www.kupferinstitut.de

Istituto Italiano del Rame* (IIR)
www.iir.it
University of Manchester Institute of
Science and Technology (UMIST)
www.umist.ac.uk

Engineering Consulting & Design* (ECD)
www.ecd.it

Katholieke Universiteit Leuven* (KU Leuven)
www.kuleuven.ac.be

Wroclaw University of Technology*
www.pwr.wroc.pl

EPRI PEAC Corporation
www.epri-peac.com

Laborelec
www.laborelec.com

Consiliul de redac ție

David Chapman (Chief Editor) CDA UK david.chapman@copperdev.co.uk
Prof Angelo Baggini Università di Bergamo angelo.baggini@unibg.it
Dr Araceli Hernández Bayo ETSII – Universidad Politécnica de Madrid ahernandez@etsii.upm.es
Prof Ronnie Belmans UIE ronnie.belmans@esat.kuleuven.ac.be
Dr Franco Bua ECD franco.bua@ecd.it
Jean-Francois Christin jean- MGE UPS Systems francois.christin@mgeups.com
Prof Anibal de Almeida ISR – Universidade de Coimbra adealmeida@isr.uc.pt
Hans De Keulenaer ECI hdk@eurocopper.org
Prof Jan Desmet Hogeschool West-Vlaanderen jan.desmet@howest.be
Dr ir Marcel Didden Laborelec marcel.didden@laborelec.com
Dr Johan Driesen KU Leuven johan.driesen@esat.kuleuven.ac.be
Stefan Fassbinder DKI sfassbinder@kupferinstitut.de
Prof Zbigniew Hanzelka Akademia Gorniczo-Hutnicza hanzel@uci.agh.edu.pl
Stephanie Horton LEM Instruments sho@lem.com
Dr Antoni Klajn Wroclaw University of Technology antoni.klajn@pwr.wroc.pl
Prof Wolfgang Langguth HTW wlang@htw-saarland.de
Jonathan Manson Gorham & Partners Ltd jonathanm@gorham.org
Prof Henryk Markiewicz Wroc law University of Technology henryk.markiewicz@pwr.wroc.pl
Carlo Masetti CEI masetti@ceiuni.it
Mark McGranaghan EPRI PEAC Corporation mmcgranaghan@epri-peac.com
Dr Jovica Milanovic UMIST jovica.milanovic@umist.ac.uk
Dr Miles Redfern University of Bath eesmar@bath.ac.uk
Dr ir Tom Sels KU Leuven tom.sels@esat.kuleuven.ac.be
Prof Dr-Ing Zbigniew Styczynski Universität Magdeburg Sty@E-Technik.Uni-Magdeburg.de
Andreas Sumper CITCEA sumper@citcea.upc.es
Roman Targosz PCPC cem@miedz.org.pl
Hans van den Brink Fluke Europe hans.van.den.brink@fluke.nl

European Copper Institute 168 Avenue de Tervueren
B-1150 Brussels
Belgium

Tel: 00 32 2 777 70 70 Fax: 00 32 2 777 70 79 Email: eci@eurocopper.org
Website: www.eurocopper.org
Societatea Inginerilor Energeticieni din România
No. 1, Lacul Tei Avenue, PO/BOX 30-33
020371 Bucharest
Romania

Tel: 4 0722 36 19 54 Fax: (4 021) 610 52 83
Email: office@sier.ro
Websites: www.sier.ro

Membră a
E U R E L œœœ œœœ œœœ œœœ

Dr Antoni Klajn

Wroclaw University of Technology
Wybrzeze Wyspianskiego 27
50-370 Wroclaw Poland
Tel: 00 48 71 3203 920
Fax: 00 48 71 3203 596 Email: antoni.klajn@pwr.wroc.pl Web: www.pwr.wroc.plProf Henryk Markiewic z

Wroclaw University of Technology Wybrzeze Wyspianskiego 27
50-370 Wroclaw
Poland Tel: 00 48 71 3203 424
Fax: 00 48 71 3203 596
Email: henryk.markiewicz@pwr.wroc.pl
Web: www.pwr.wroc.pl