Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă [627499]

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
4

INTRODUCERE

1. Descriere generală

Arderea biomasei s -a practicat din cele mai vechi timpuri, prin folosirea lemnului
drept combustibil. Din punct de vedere al ciclului carbonului, arderea plantelor este
ecologică. Deș i prin arderea plantelor cabonul conținut este eliberat în atmosferă sub formă
de dioxid de carbon, acest gaz provine chiar din dioxidul de carbon din atmosferă, captat în
procesul de fotosinteză . Deci, arderea plantelor este un proces de reciclare a carbonului, spre
deosebire de arderea combusti bililor fosili, care introduce în atmosferă noi cantităț i de dioxid
de carbon.
Biomasa este formată din procesul de fotosinteză î n care dioxidul de carbon(CO 2) și
apa absorbită de rădă cinile plantelor sunt combinate pentru a produce glucide. Chiar dacă
oxigenul din atmosferă combinat cu carbonul din biomasă produc CO 2 și apa în timpul
arderii, acest proces are un efec t redus asupra mediului datorită absorției parțiale a gazului pe
durata creș terii masei lemnoase.
Dezvoltarea sistemelor mari de încălzire cu biomasă , a început în anii 70 î n
Scandinavia, atu nci când preț ul petrolului a crescut . Astă zi avem o mulț ime de sisteme care
funcț ionează la scară mondială ș i care folosesc diferite tipuri de biomasă . Chiar dacă există,
nu avem informaț ii detali ate la nivelul publicului larg asupra rentabilitații, eficacității ș i
fiabilității sistemelor cu biomasă .
Datorită problemelor asociate e misiilor de gaz cu efect de seră , se doreș te înlocuirea
combustibililor convenț ionali cu surse de energie regenerabile . Acest lucru a determinat
creșterea interesului pentru sistemele energetice ce utilizează biomasă .

Biomasa se poate clasifica în funcție de natura acesteia, dar dacă ne raportăm la patru
categorii, avem urmă toarele:
 biomasa lemnoasă ;
 biomasa agricolă ;
 biomasa cultivată pentru scopuri energetice;
 biomasa provenită din deș euri.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
5

Clasificarea în funcț ie de aprovizionare este detaliată î n tabelul 1:

Făcând o altă clasificare, putem spune că avem două tipuri de biomasă :
– biomasă uscată;
– biomasă umedă.

Bioma sa uscat ă are un procentaj ridicat de lignină și un procentaj scă zut de apă .
Acest tip de biomasă este ideal p entru tratamentul termic fiindcă are un conținut redus de apă
și nu este recomandat în vederea producț iei de biogaz.
Distribuția biomasei uscate î n Româ nia este urmă toarea:
– 90% din masa lemnoasă și 55% din deșeurile lemnoase se regăsesc în zona
Carpaților și a Subcarpaț ilor;
– 54% din deșeurile agricole se regăsesc în zona de sud a Româ niei;
O mare cantitate de deș euri lemnoase nu se poate utiliza datorită nedezvoltării
tehnologiilor de recoltare ș i colectare necesare în scopul valorifică rii acestor resurse.

Biomasa umedă are un procentaj relativ ridicat de apă și un procentaj redus de
lignină, ceea ce reprezintă ca este ideală pentru producț ia de bio gaz prin tratament anaerob.
Biomasa potrivită pentru producț ia de biogaz provi ne din domeniile de agricultură
(biomasă verde, plante energetice, dejecții animale) sau din deșeuri (ape reziduale, deșeuri
reziduale tratate în staț iile de epurare).
Biogazul e ste folosi t pentru încălzire ș i pentru producerea de energie electrică
generată cu ajutoru l unor motoare cu ardere internă sau a unor turbine cu gaze.
Tabelul 1
Clasificarea în funcț ie de aprovizionare

Aprovizionare Tip Exemplu
Silvicultură Forestiere Plantaț ii cu timp scurt de rotaț ie (plop, salcie)
Forestiere de produse Blocuri de lemn, aș chii de lemn
Agricultură Culturi lignocelulozice Culturile erbacee (stuf gigant, miscanthus)
Ulei, zahăr ș i culturi de
amidon pentru energie Semințe (seminț e de floarea s oarelui, de rapiță )
Culturile de zahăr pentru etanol (trestia de zahă r)
Culturile de a midon pentru etanol (porumb, grâ u)
Reziduuri agricole Paie, resturi din podgorii, de la tă ierea pomilor
Deseuri animaliere Resturi animaliere
Indust rie Reziduuri industriale Deșeuri de lemn industrial, rumeguș de la fabricile de
cherestea
Deseuri vegetale fibroase din industria de hartie
Deșeuri Lignocelulozice Reziduuri din parcuri și gră dini
Deșeuri contaminate Lemn de la demolă ri
Părți eco logice de deșeuri municipale solide
Deșeuri biodegradabile depozitate, gaze din depozite
Nămolurile rezultate în urma epură rilor

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
6

Utilizarea biomasei conduce la d iminuarea rezidurilor de poluanți și de gaz cu efect
de seră , iar beneficiarul este protejat de variațiile preț urilor din industria combustibililor
fosili.
În tabelul 2 ne sunt prezentate principalele avantaje ș i dezavantaje ale sistemelor
energetice cu biomasă .
Tabelul 2
Avantajele și dezavantajele utilizării sistemelor cu biomasă

Avan taje Dezavantaje
Balanța de emisii de substanțe poluante și gaze cu
efect de seră este nulă  Creșterea consum ului energetic trebuie suplinită
cu ut ilizarea combustibililor convenț ionali.
Creșterea producției de energie electrică din surse
regenerabile de energie Variațiile de sarcină
Reducerea costurilor de investiț ie Costurile cu mâ na de lucru pentru sistemele mari
Potențialul energetic termic
Posibilitățile de utilizare

2. Date generale

Scopul proiectului es te valorificarea deș eurilor lemn oase ș i agricole rezultate din
prelucrarea lemnului și culturi agricole , prin utilizarea acestora într -o instalaț ie ce va produce
energie electrică și energie termică .
Principalul obiectiv este acela al producerii de energie electrică din surse regenerabile
de en ergie pentru livrarea acesteia î n Sistemul Energetic Național ( SEN) și pentru a beneficia
de acordarea certificatelor verzi , dacă este cazul, care vor fi tranzacționate pe piaț a de
energie.
Obiectivul secundar este acela de a asigura necesarul de energie termică pentru un
serviciu calitativ ș i eficient de alimentare c ontinuă cu apă caldă ș i de distrib uire a agentului
termic pentru încălzire. Veniturile din vâ nzarea energiei termice nu justifică investiț ia.
Implementarea centralei electrice de cogenerare se poate realiza într -o arie din
vecinătatea orașelor mari datorită extinderii zonelor de locuit la periferie ș i totodata a
necesarului de energie electrică și de energie termică .
Se vor valor ifica toate resursele de biomasă provenite din deșeuri lemnoase
industriale, reziduuri industriale ș i subproduse agricole.

Puterea electrică nominală a centralei este de 3 MW el.
Având î n vedere pierderile tehnologice, cantitatea de energie electrică livrată î n
fiecare an va tinde spre 23.000 MWh.
Generarea de energie electrică se va face î n sist em ORC (Organic Rankine Cycle) și
centrala va fi echipată cu două turbogeneratoare.
Generatorul electric este de tip asincron cu o conectare la joasă tensiune pentru a
permite o cuplare mai simplă și mai sigură pentru reț eaua e lectrică .
Ciclul Organic Ranki ne este un ciclu Claus Rankine î n care un fluid organic este
utilizat î n locul apei(aburului).

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
7

Alegerea flu idului de lucru, care trebuie să aibă parametrii de funcționare ai aplicației
pentru care trebuie să asigure eficienț a maximă, este foarte importantă pentru proiectarea unei
instalaț ii cu ciclu ORC.
Se va alege uleiul organic.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
8

CAPITOLUL I – INFORMAȚII GENERALE PRIVIND
FUNCȚ IONAREA

1.1. Principiul de bază de funcționare pentru pro duția de energie
electrică

Principiu l de funcționare este prezentat în urmă toarele imagini cu rol infor mativ
asupra etapelor necesare în scopul livrării energiei electrice în Sistemul Energetic Naț ional.

Fig. 1.1. Schema de ansamblu

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
9

 Modul de depozitare și de transport al combustibilului

Biomasa lemnoasă î n diverse forme este preluat ă din siloz ul (1) ș i transportat ă către
cazan, cu ajutorul unui transportor (2) . Transportorul este acționat printr -un sistem hidraulic.

Fig. 1.2. Modul d e depozitare și de transport al combustibilului

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
10

 Sistemul de evacuare a gazelor de ardere

În camera focară (1) este arsă sursa de energie . Gazele de ardere obținute ajung în
schimbă torul con ductiv (2) unde cedează căldură circuitul ui de ule i diatermic ș i apoi sunt
transferate prin tirajul de la boiler (4), fiind evacuate către coș ul de fum (5) printr -o conductă
dedicată gazelor de ardere (3).

Fig. 1.3. Sistemul de evacuare a gazelor de ardere

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
11

 Grătar cu sistem de acț ionar e hidraulic pentru cenușă

Cenuș a este un produs al arderii, ce este evacuat ă prin intermediul unei benzi
transportoare cu lanț și racleți cu sistem de acț ionare (1), de sub camera focară prin clapeta
cenuș ii (2) .

Fig. 1.4. Grătar cu sistem de acț ionare hidraulic pentru cenușă

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
12

 Sistem de manipulare pentru cenușă

Cenușa este preluată de sistemul de manipulare , format din poarta de cenușă (1),
multiciclon de cenușă (2), filtru cu saci (3) și container/recipient cenușă (4). Având î n vedere
volumul recipientului de cenușă , schimbarea acestuia este necesară, î n medie, la fiecare 14
zile.

Fig. 1.5. Sistem de manipulare pentru cenușă

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
13

 Boiler cu ulei diatermic : ciclul primar

Gazele de ardere fierbinți trec prin schimbătorul de căldură – gaze – ulei diatermic
(1), acolo unde energia este transferată că tre uleiul diatermic și îl încălzește până la o
temperatură de aproximativ 350°C. Această temperatură este inferioară punctului de
inflamabilitate al uleiului diatermic.

Fig. 1.6. Boiler cu ulei diatermic : ciclul primar

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
14

 Vaporizator: ciclul secundar

Cu ajutorul vaporizatorulu i (1) energia termică a ule iului diatermic este transferată
fluidulu i de lucru organic, care se află î n ciclul secundar al vaporizatorului . Având un punct
de inflamabilitate foarte scazut, fluidul de lucru organic favorizează eficiența energetică .
Acesta n u conține clor ș i nu este toxic pentru stratul de ozon.
Având punctul de fierbere scă zut, fluidul de lucru se vaporizează imediat cum intră î n
contact cu uleiul diatermic fierbinte. Fluidul de lucru vaporizat trece prin conducta de admisie
(2), către tur bina (3) și cedează acesteia energia care o convertește în energie cinetică .

Fig. 1.7. Vaporizator: ciclul secundar

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
15

 Producerea energiei electrice

Turbogenerat orul cu ciclu ORC (1) transformă energia termică î n energie ele ctrică .
Transformatorul (2) modifică nivelul de tensiune, apoi energia electrică este livrată î n
sistemul energetic (3).

Fig. 1.8. Producerea energie i electrice

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
16

1.2. Principiul de funcț ionare al turbogeneratoarelor cu ciclu ORC

Centrala cu ciclu ORC este echipată cu două turbogeneratoare ce au o construcție
similară . Diferenț a dintre cele două o constituie producția î n coge nerare de energie el ectrică
și termică a T1, î n timp ce T2 produce energie electrică în condensație pură și nu este
echipată cu o instalație de preparare apă fierbinte .
Vor fi prezentate parțile componente și principiul de funcț ionare al turbogeneratoarelor
T1 și T2.

Proiect area tur bogeneratoarelor ORC are la bază urmă toarele criterii:
 Instalația este construită dintr -un modul uș or de transportat și de instalat. Acest modul
este probat în fabrică ș i este transportat preasamblat ;
 Instalația utilizează ca agent de lucru î n circ uit închis un fluid organic sigur din punct de
vedere al mediului, cât și al sănătăț ii;
 Funcț ionare a instalaț iei este complet auto mată ;
 Cheltuieli le de mentenanță sunt mici;
 Generatorul electric este de ti p asincron și de joasă tensiune;

Principalele cone xiuni ale modulului ORC la circuitele de ulei diatermic de la cazane și
cel de apă de ră cire de la condensator sunt prezentate în urmă torul flux tehnologic:
 Prin vaporizator circulă fluid de lucru organic (Fig. 1.9.)

Fig. 1.9.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
17

 Uleiul diatermic fierbint e intră î n contact cu vaporizatorul (Fig. 1.10.)

Fig. 1.10 .

 Fluidul de lucru organic fierbe și crează o presiune de 10 bari (Fig. 1.11.)

Fig. 1.11.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
18

 Vapo rii fluidului organic antrenează turbina, care antrenează un generator prin
intermediul unu i cuplaj elastic.
În ac est fel energia este transferată turbogeneratorului cu ciclu ORC și este
transformată în energie electrică .
Turbogeneratorul poate fi pornit î ntr-un interval de timp de 5 -10 minute. Procedura
este urmatoarea:
– operatorul transmite sem nalul de pornire al turbogeneratorului;
– în cazul în care nu există nicio alarmă, se inițializează procedura automată de
pornire;
– sistemul de antrenare al vanei primește semnalul ș i se deschide trepta t pentru
accelerarea turbinei până la viteza nominală de lucru;
– în momentul î n care viteza ajunge la o valoare la care rețeaua este sincronizată,
întreruptorul anclanșează și asigură legătura generatorului la rețeaua electrică
pentru a debita energie electrică î n sistem.

Monitorizarea completă a instalaț iei se face cu ajutorul sistemului de control,
implementat cu a jutorul unui controler cu logică programată (PLC) care gestionează î ntregul
proces.

 Vaporii evacuati de turbina preincalzesc fluidul organic (Fig. 1.12.)

Fig. 1.12.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
19

 Fluidul de lucru organi c ieșit din turbogenerator intră î n condensatorul răcit cu apă
(Fig. 1.13.)

Fig. 1.13.

 Fluidul de lucru conde nsat este pompat în recuperator, unde primeș te energi e, iar apoi
ciclul este reluat în momentul în care ajunge î n vaporizator (Fig. 1.14.)

Fig. 1.14.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
20

 Schema procesului se regasește î n Fig. 1.15.

Fig. 1.15.

Unitatea ORC are urmatoarele avantaje:
 eficie nța ciclului este mare , iar î n momentul în care este utilizat pentru termoficare,
aceasta creș te;
 foarte bună eficienț ă a turbinei (peste 90%);
 tensiune a mecanică mică a turbinei se datorează unei turaț ii mici;
 turația mică favorizează antrenarea directă a generatorului, fără a mai fi nevoie de a
cupla cu ajutorul reductorului de turaț ie;
 datorită absenț ei umidității î n ajutaje paletele turbinei nu prezintă eroziune ;
 durata operațională de viață a turbinei este foarte lungă ;
 sistem ul de tratare a apei nu este necesar ;
 automatizarea centralei;
 proceduri simple de pornire/oprire;
 mentenanță minimă ;
 eficiență bună la sarcini parțiale.

Răcire apă

G
Ulei diatermic
de la cazan
Turbog enerator ORC
Ulei organic
circuit î nchis
Regenerator
Condensator
Pompa de
alimentare
1
2
3
4
5
6
9
8
Vaporizator

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
21

CAPITOLUL II – ANALIZA RACORDĂ RII LA SISTEMUL
ENERGETIC NAȚ IONAL

2.1. Soluția de racordare

După stabilirea zonei de amplasament a centralei se va alege punctul de racordare în
vederea distribuț iei energiei electrice produse.
Având în vedere valorile no minale ale centralei s -au luat în considerare urmă toarele
variante pentru racordarea la rețeaua electrică :
 Varianta 1: linia electrică subterană , cu nivelul de tensiune 20kV , aflată la o distanță
de 2 km;
 Varianta 2: racord nou î n stația electrică de transformare 110/20kV aflată la o distanță
de 3 km printr -o linie electrică subterană.

2.1.1. Analiza regimurilor de dimensionare

Conform regimurilor de dimensionare, capacitatea maximă a liniilor se consideră la
40°C, în palierul VSI (vârf d e seară iarna) , astfel:
 la 20kV:
– secțiunea de 35mm2, I max=140A, SN=4.9MVA
– secțiunea de 50mm2, Imax =175A, SN=6.1MVA
– secțiunea de 70mm2, Imax =225A, SN=7.8MVA
– secțiunea de 95mm2, Imax =270A, SN=9.4MVA
– secțiunea de 120mm2, Imax =310A, SN=10.7MVA
 la 110kV:
– secțiunea de 150mm2, Imax =360A, SN=69MVA
– secțiunea de 185mm2, Imax =420A. SN=80MVA
– secțiunea de 240mm2, Imax =495A, SN=94MVA
– secțiunea de 300mm2, Imax =575A, SN=110MVA

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
22

Pentru zona de rețea analizată s-au avut î n vedere urmatoarele:
– încărcă rile pe linii le electrice , pe nivelurile de medie și înaltă tensiune;
– încărcă rile transformatoarelor de putere din stația electric ă de transformare;
– valorile tensiunii în nodurile reț elei electrice;
– pierderile de putere rezultate;
– încărcările și valorile tensiunilor di n reț elele electri ce de distribuție ș i de
transport .

În urma analizei regimurilor cu N și N -1 elemente în funcțiune se observă că nu avem
abateri care să conducă la depășirea încărcărilor maxim admisibile pe elementele de rețea
datorită conectă rii central ei cu puterea instalată de 3 MW .

2.1.2. Solicitări la scurtcircuit

Determinarea solicitărilor la scurtcircuit s -a efectuat pentru un scurtcircuit trifazat net
pe bara de 110kV a stațiilor de racordare a centralei la sistem, pentru a determina aportul
maxim din sistem (necesar dimensionă rii instalației ), precum și pentru a determina solicitări
minime la scurtcircuit (necesar e pentru a verifica respectarea condițiilor de calitate a energiei
electrice).
Varianta 1

Tabelul 2.1.
Rezultatele solicitărilor maxim e și minime pentru varianta 1 de racord
Stația electrică de
transformare Tensiunea nominală fără centrala
racordată cu centrala
racordată
[kV] I [kA] I [kA]
Bara 110kV 110 7.38 7.49
Bara 1 20kV 20 6.56 6.59
Bara 2 20kV 20 6.58 6.62
Centrală biomas ă 20 3.19 3.38

Varianta 2

Tabelul 2.2.
Rezultatel e solicită rilor ma xime ș i minime pentru varianta 2 de racord
Stația electrică de
transformare Tensiunea nominală fără centrală
racordată cu centrală
racordată
[kV] I [kA] I [kA]
Bara 110kV 110 7.38 7.48
Bara 1 20kV 20 6.56 6.57
Bara 2 20kV 20 6.59 6.62
Centrală biomasă 20 3.19 3.76

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
23

Din analiza datelor rezultă ca nu se depăș esc v alorile de scurtcircuit din stațiile
adiacente rețelelor electrice de distribuție ș i de transport.

Centrala are în componenț a sa 2 tra nsformatoare cu puterea aparentă nominală de
2000 [kVA ].
Datele de intrare pentru acest tip de transformator de putere sunt urmatoarele:
Usc=6%
Un=20 [kV]
Sn – puterea e lectrică aparentă nominală a fiecă rui transformator
Usc – tensiunea de scurtcircuit a transformatorului de putere
Un – tensiunea nominală aferentă nivelului primar al transformatorului de putere

2.2. Calcule efectuate în vederea racordării la reț ea

2.2.1. Calculul curentului maxim ce poate fi debitat de centrala pe
biomasă în reț ea

Având î n vedere puterea maximă simultană ce poate fi evacuată de centrală la 20 kV ,
curentul maxim debitat î n rețea este ( pentru cos 𝜑 = 0,92) :

𝐼=𝑃
√3∙𝑈∙𝑐𝑜𝑠𝜑
(2.1.)

𝐼=3000 ∙1000
√3∙20∙1000 ∙0.92

𝐼=94.13 [𝐴]

Din punct de vedere teh nic se alege un conductor din aluminiu cu secțiunea de 35 mm²
care are curentul limită termic de 140 A.
Conform mo dului economic de alegere a secț iunii, se alege valoarea de 120 mm² .
Această valoare rezultă din urmă torul calcul :
𝑆𝑒𝑐=𝐼
𝐽𝑒𝑐
(2.2.)

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
24

unde :
𝐽𝑒𝑐=0.85 [𝐴
𝑚𝑚2], conform valorilor din NTE 401 -03-00 pentru un timp de utilizare a
sarcinii maxime de 6000 ore/an ;
Conform NTE 007/08 se va alege secț iunea cea mai mare dintre secțiunea tehnică și
secțiunea economică .
Aportul de curent capacitiv al centralei este dat de LES 20kV – 3x1x120 mm² în
lungime de 2 sau 3 km.

2.2.2. Calculul că derii de tensi une pe linia electrică de 20 kV

∆𝑈=𝑃∙𝑅+𝑄∙𝑋
𝑈𝑛
(2.3.)
P – puterea a ctivă vehiculată pe tronson [MW]
R – rezisten ța conductorului pe tronson [Ω ]
Q – puterea react ivă vehiculată pe tronson [MVAR]
X – reactanț a conductorului pe tronson [Ω]
Un – tensiunea nominală de linie [V]
S – puterea aparentă vehiculată pe tronson [VA]

𝑃=𝑆∙𝑐𝑜𝑠𝜑
(2.4.)

𝑄=𝑆∙𝑠𝑖𝑛𝜑
(2.5.)

∆𝑈 %=∆𝑈∙100
𝑈𝑛
(2.6.)

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
25

𝑅=𝑟0∙𝑙
(2.7.)
𝑋=𝑥0∙𝑙
(2.8.)

r0 – rezistența specifică la 20 ș C a conductorului aferent tronson ului
x0 – reactanța specifică la 20 ș C a conductorului aferent tronson ului
l – lungimea tronsonului pe ntru care se calculează că derea de tensiune

În cazul cablu lui, conform para metrilor de material pentru secț iunea de 120 mm²
avem :
 r0 = 0.261 Ω/km
 x0 = 0.107 Ω/km

2.2.3. Calcu lul pierderilor de putere activă , reactivă și aparentă pe
linia electrică de 20 kV

∆𝑃=𝑃2+𝑄2
𝑈𝑛2∙R
(2.9.)
∆𝑃 – pierderi de putere activă

∆𝑄=𝑃2+𝑄2
𝑈𝑛2∙X
(2.10 .)
∆𝑄 – pierderi de putere reactivă

∆𝑆=√∆𝑃2+∆𝑄2
(2.11 .)

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
26
∆𝑆 – pierderi de putere aparentă

𝑆𝑟𝑒𝑧=𝑆−∆𝑆
(2.12 .)
𝑆 – puterea apa rentă la î nceput tronsonului
𝑆𝑟𝑒𝑧 – puterea aparentă la capă t de tronson

2.2.4. Prezentarea rezultatelor

Confo rm formulelor s -au efectuat urmă toarele calcu le pentru fiecare variantă de
racordare î n vederea stabilirii modului de conectare :

Varianta 1 :
Centrală BIOMASĂ – Punct de alimentare 20kV
Tabelul 2.3.
Rezultatele variantei 1
Mărime electrică Unitate de mă sura Valoare calculată
L km 2
S mm² 120
r0 Ω/km 0.261
x0 Ω/km 0.107
R Ω 0.522
X Ω 0.214
S MVA 3.260
P MW 3.000
Q MVAR 1.275
ΔU kV 0.092
ΔP MW 0.0138
ΔQ MVAR 0.0056
ΔS MVA 0.0149
Srez MVA 3.2451
I A 94.13

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
27

Varianta 2 :
Centrală BIOMASĂ – Stație electrică 110/20kV
Tabelul 2.4.
Rezultatele variantei 2 de calcul
Mărime electrică Unitate de măsură Valoare calculată
L km 3
S mm² 120
r0 Ω/km 0.261
x0 Ω/km 0.107
R Ω 0.783
X Ω 0.321
S MVA 3.260
P MW 3.000
Q MVAR 1.275
ΔU kV 0.138
ΔP MW 0.0208
ΔQ MVAR 0.0085
ΔS MVA 0.0224
Srez MVA 3.2376
I A 94.13

ΔU = 0.138 kV( 0,69 %)
ΔP = 0.0208 MW ( 0.69 %)
ΔQ = 0.0085 MVAR (0.66 %)
ΔS = 0.0224 MVA (0,68 %)
Srez = 3.2376 MVA

2.2.5. Calculul curenț ilor de scurtcircuit

Sursele de alimentare ale scurtcircuitului se consideră de putere infinită .
Rezistențele de contact s-au neglijat .
Stația electrică de transformare este echipată cu 2 transfor matoare de 16 MVA cu
nivelul tensiunii 110/20 kV , iar în schema de funcționare normală stația electrică
funcționează cu un singur transformator .

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
28

Pentru transformatorul cu S n= 16000 kVA
Un=20 kV
Pcu=97000 W
Usc = 10.67% din tensiunea nominală
Stația centralei cu biomasă este echipată cu două transformatoare cu urmă toarele
caracteristici :
Pentru transformatorul cu S n= 2000 kVA
Un=20 kV
Pcu= 22500 W
Usc = 6% din ten siunea nominală
Aportul stație i centralei pe biomasă la curentul de scurtcircuit pe barele d e 20 kV ale
stație i electrice de transformare 110/ 20 kV

𝐼𝑆𝐶1𝐵𝐴𝑅𝐴 20𝑘𝑉 𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 110 /20𝑘𝑉=1.1∙𝑈𝑛
√3∙√𝑅𝑅𝐸𝑍2+𝑋𝑅𝐸𝑍2
(2.13.)

𝑅𝑅𝐸𝑍 =𝑅𝑇1𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴+𝑅𝐿𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴 −𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 110 /20𝑘𝑉
(2.14 .)
𝑋𝑅𝐸𝑍 =𝑋𝑇1𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴+𝑋𝐿𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴 −𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 110 /20𝑘𝑉
(2.15.)

𝐼𝑆𝐶2𝐵𝐴𝑅𝐴 20𝑘𝑉 𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 110 /20𝑘𝑉=1.1∙𝑈𝑛
√3∙√𝑅𝑅𝐸𝑍2+𝑋𝑅𝐸𝑍2
(2.16.)
𝑅𝑅𝐸𝑍 =𝑅𝑇2𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴+𝑅𝐿𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴 −𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 110 /20𝑘𝑉
(2.17.)
𝑋𝑅𝐸𝑍 =𝑋𝑇2𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴+𝑋𝐿𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴 −𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 110 /20𝑘𝑉
(2.18.)

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
29

𝑅𝑇=∆𝑃𝑐𝑢∙𝑈𝑛2
𝑆𝑛2∙1000
(2.19.)
𝑋𝑇=𝑢𝑠𝑐∙𝑈𝑛2
𝑆𝑛∙100
(2.20.)

Curentul de scur tcircuit pe barele de 20 kV î n stația electrică de transformare cu un
singur transformator în funcț iune (fără aportul stație i centralei pe biom asă) :

𝐼𝑆𝐶3𝐵𝐴𝑅𝐴 20𝑘𝑉 𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 110 /20𝑘𝑉=1.1∙𝑈𝑛
√3∙√𝑅𝑇2+𝑋𝑇2
(2.21.)

𝐼𝑆𝐶 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿𝐵𝐴𝑅𝐴 20𝑘𝑉 𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 110 /20𝑘𝑉=𝐼𝑆𝐶1+𝐼𝑆𝐶2+𝐼𝑆𝐶3
(2.22.)

Puterea de scurtcircuit a stație i electrice de transformare 110/20kV pe barele de 20 kV
se calculează astfel :
𝑆𝑘 𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸20𝑘𝑉=√3∙𝑈𝑛∙𝐼𝑆𝐶
(2.22.)
În cazul funcționă rii cu un transformator de putere :
𝑆𝑘 𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸20𝑘𝑉=136 MVA
În mod analog se calculează ș i curentul total de scurtcircuit pe barele de 20 kV ale
punctului de conexiuni.
Aportul stație i electrice de transformare 110/20 kV la curentul de scurt circuit pe
barele de 20 kV ale p unctului de conexiuni ( PC) :
𝐼𝑆𝐶1𝐵𝐴𝑅𝐴 20𝑘𝑉 𝑃𝐶=1.1∙𝑈𝑛
√3∙√𝑅𝑅𝐸𝑍2+𝑋𝑅𝐸𝑍2
(2.23.)

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
30

𝑅𝑅𝐸𝑍 =𝑅𝑇𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴+𝑅𝐿𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴 −𝑃𝐶
(2.24.)
𝑋𝑅𝐸𝑍 =𝑋𝑇𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴+𝑋𝐿𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴 −𝑃𝐶
(2.25.)
Curentul de scurtcircuit pe barele de 20 kV î n punctul de conexiuni( fără aportul stație i
electrice 110/20kV ) :

𝐼𝑆𝐶2𝐵𝐴𝑅𝐴 20𝑘𝑉 𝑃𝐶=1.1∙𝑈𝑛
√3∙√𝑅𝑇12+𝑋𝑇12
(2.26.)
𝐼𝑆𝐶3𝐵𝐴𝑅𝐴 20𝑘𝑉 𝑃𝐶=1.1∙𝑈𝑛
√3∙√𝑅𝑇22+𝑋𝑇22
(2.27.)
𝐼𝑆𝐶 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿𝐵𝐴𝑅𝐴 20𝑘𝑉 𝑃𝐶=𝐼𝑆𝐶1+𝐼𝑆𝐶2+𝐼𝑆𝐶3
(2.28.)

Puterea de scurtcircuit a stație i pe biomasă pe barele de 20 kV î n punctul de conexiuni
se calculează astfel :
𝑆𝑘 𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆 𝐴20𝑘𝑉=√3∙𝑈𝑛∙𝐼𝑆𝐶
(2.29.)

𝑆𝑘 𝑆𝑇𝐴𝑇𝐼𝐸 𝐵𝐼𝑂𝑀𝐴𝑆𝐴20𝑘𝑉= 86 MVA

În stația electrică 110/20kV există î ntreruptoare cu puterea de rupere 500 MVA .
Întreru ptoarele vor fi capabile sa rupă curenți a că ror valoare este de :
𝐼𝑅𝑈𝑃=𝑆𝑅𝑈𝑃
√3∙𝑈𝑛
(2.30.)
𝐼𝑅𝑈𝑃 =14.4 [kA]

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
31

Curentul maxim de scurtcircuit pe barele stație i electrice 110/20 kV este 6,59 kA( <
14.4 kA ).
Prin urmare, în cazul unui s curtcircuit pe barele 20 kV î n stația electrică 110/20kV ,
curentul d e scurtcircuit nu depășește curentul de rupere al î ntreruptoarelor.
În celulele din stația centralei pe biomasă se va alege aparataj de comutaț ie primar cu
puterea de rupere mai mare de 250 MVA

2.2.6. Calculul curentului de punere la pământ pe linia electrică de
20 kV

Tratarea neutrului î n stația electrică 110/20kV se face prin intermediul unei bobine de
compensare cu puterea de 580kVA și curent inductiv de 10 -50 A .
Regl ajul bobinei este realizat la 12 A.
Exemplificâ nd cu un cablu tip A2XS(FL)2Y 1x 12 0mmp pentru o lungime de 3 km
calculă m aportul de curent capacitiv :
𝐼𝑃=√3∙𝑈𝑛∙2∙π∙f∙c∙10−3
(2.31.)
𝐼𝑃 – curentul de punere la pămâ nt
c = 0,25 μF/km
Un = 20kV
f = 50 Hz
Rezultă :
𝐼𝑃=8.15 A
Luând î n considera re o supracompensare de 10 % , bobina se poate regla la 21 A.
Din aceste calcule rezultă că bobina de compensare asigură curentul inductiv necesar
pentru compens area curentului capacitiv al rețelei de medie tensiune în cazul unei puneri la
pământ, nefiind necesare lucră ri suplimentare pentr u întărirea rețelei î n amonte de punctul de
racordare.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
32

2.2.7. Concluzii

Conform soluției stabilite împreună cu Operatorul de Distribuț ie zonal, se va opta
pentru racordul centralei la Sistemul Energe tic N ațional printr -o linie electrică subterană de
20kV î n stația de distribuție zonală de 110/20kV.

2.3. Schema electrică de alimentare cu energie electrică

2.3.1. Alegerea schemei monofilare

Pentru raco rdarea la Sistemul Energetic Național în scopul evacuării puterii electrice
și funcționării în condiții de siguranță a instalaț iilor auxiliare ale cen tralei electrice se
propune următoarea schemă electrică (Fig. 2.1.) :

Fig. 2.1.

G1
G2
Generator asincron
400 V, 1,5 MW
Generator asincron
400 V, 1,5 MW
Servicii interne centrală biomasă
400 V, 400 kW
Trafo 0.4/20kV
2 MVA
Trafo 0,4/20 kV
2 MVA
Stație de racord 20 kV
LES 20 kV
Punct de delimitare
și decontare
Trafo
20/0,4 kV
400 kVA
Baterie de
condensator
Baterie de
condensator
Stație electrică
110/20kV

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
33

2.3.2. Analiza schemei monofilare

Racordarea la SEN se va face printr -o nouă linie electrică subterană cu lungimea de 3
km în stația electrică 1 10/20 kV aflată î n adminis trarea operatorului de distribuț ie local.
Punctul de conexiune este stabilit la nivelul 20kV ș i va avea urmatoarea confi guraț ie:

– 1 celulă de linie echipată cu separator și î ntreruptor;
– 1 celulă de masură echipată cu 3 transforma toare de curent ș i 3
transformatoare de tensiune;
– 2 celule de transformator echipate cu separator și î ntreruptor ;
– 1 celulă de linie echipată cu separator și întreruptor î n vederea racordă rii
transformatorului de servicii interne 400 kVA;
– sistemele de prote cție necesare:
– protecție generală maximală de curent în trei trepte (la scurtcircuit și
suprasarcină );
– protecție homopolară direcțională cu două trepte și maximală de curent
homopolar cu o treaptă ;
– protecție maximală de tensiune netemporizată ;
– protecție mi nimală de tensiune temporizată ;
– protecție maximală/minimală de frecvență netemporizată ;
– protecție homopolară de tensiune temporizată ;
– protecție împotriva deconectărilor de la reț ea;
– instalație de legare la pământ (interioară și exterioară )
– 2 posturi trafo ridică toare JT/MT (400/20000 kV) 2×2000 kVA

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
34

CAPITOLUL III – ECHIPAMENTE DE MONITORIZARE Ș I DE
MĂSURARE A ENERGIEI ELECTRICE

3.1. Măsurarea datelor

Funcționarea corec tă a unui sistem care utilizează surse regenerabile este de o
importanț ă majoră în Sistemul Energetic Național, deoarece parametrii trebuie să corespundă
atât tehnic , cât și operațional normativelor în vigoare emise de Agenția Națională de
Reglementare în domeniul Energiei și alte autorităț i.
Prin parcurgerea etapelor de proi ectare și efectuare a testelor după implementare,
putem concluziona rigurozitatea cerințelor impuse , acestea fiind necesare în vederea stabilirii
cu exactitate dacă producatorul de energie electrică poate acționa în sistemul energetic atunci
când este soli citat, dar totodată menținând un echilibru al t ransferului de energie
electrică/putere electrică .
Fiecare mărime este testată diferit ș i pe perioade de timp diferite, avâ nd o relație de
legătură între ele , și este necesar să se cunoască timpul de rea cție a l modificărilor ce vor
apărea în rețeaua electrică.

Măsurarea puterii aparente – S [VA]
Produsul valorilor efective U și I ale curbelor de tensiune , respectiv ale intensității
curent ului electric , este determinat de relația :


 N
iiN
ii INUNIUS
12
12 1 1
(3.1.)

Algoritmul utilizat are un rol important în cunoașterea puterii aparente trifazată Str,
deoarece ea nu se poate defini ca o expresie singulară. Există patru definții diferite ale put erii
aparente trifazate, chiar ș i pentru caz ul simplu al unor mărimi perfect sinusoidale.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
35

Puterea aparentă trifazată algebrică SA este definită în figura 3.1. , iar puterea aparentă
trifazată geometrică SG, pentru cazul general al unei încăr cări inegale a celor trei faze , este
dată de modulul sume i fazorilor .

Fig. 3.1.

.;
C B AGC B AA
S S S SS S S S


(3.2.)
Întotdeauna puterea aparentă trifazată algebrică SA (suma modulelor fazorilor) are o
valoare mai mare decât puterea trifazată geometrică SG (modulul sumei fazorilor) , iar aceasta
se observă d in relațiile (3.2.) și figura (3.1. ).
Următoarele definiții ale puterii aparente trifazate  puterea aparentă trifazată medie
Smed sunt utilizate în cazul general al mărimilor distorsionate și nesimetrice.

.;
C B AGC B AA
S S S SS S S S

(3.3.)

med med 1,1 1,13 I U Smed
, (3.4.)
în care:
;3;3
C B AmedC B Amed
I I IIU U UU

(3.5.)
𝑆𝑒 puterea aparentă trifazată echivalentă
eeeIU S 3
, (3.6.)

QA
PA SA SB
PA+PB QA+QB
PA+PB+PC P QA+QB+QC Q
SC

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
36

în care :
;3;3
2 2 22 2 2
C B AeC B Ae
I I IIU U UU

(3.7.)
Existența unor definiții diferite ale puterii aparente trifazate necesită ca la măsurarea
și monitorizarea acesteia să fie cunoscut algoritmul implementat în echipamentul utilizat.

3.1.1. Sistemul de masurare pentru decontarea energiei electrice

Acest sistem de măsurare are ca scop achiziția măsurătorilo r de energie electrică din
punctele de schimb definite prin codul de măsurare a energiei electrice, transmisia periodică,
prelucrarea și afiș area acestora la nivelul central .
Echipamentul de mă surare utilizat este contorul de energie electrică .
Contorul de energie electrică este conectat l a rețeaua electrică prin intermediul
circuitelor de mă surare ale transformatoarelor de măsurare, de tensiune ș i de curent. Montajul
este de tip indirect, iar tot ansamblul necesar este denumit grup de mă surare.
Mijloacele de măsurare (transformatoarele de măsură de curent, transformatoarele de
măsură de tensiune și contoarele de energie electrică) aferente punctelor de decontare trebuie
supuse controlului metrologic legal. Pentru aceste echipamente se solicită aprobare de m odel
și buletin de verificare metrologică.
Circuitele secundare vor fi conectate la înfășură rile transformatoarelor de curent și de
tensiune dedicate măsurării energiei electrice în vederea decontă rii. Pe traseul acestor circuite
secundare vor f i montate c leme speciale care să permită mont area, demontarea, remontarea și
testarea contoarelor în condiții de siguranță ș i fără a afecta celelalte instalaț ii electrice.
Clemele de curent și de tensiune vor fi prevă zute cu dispozitive de scurtcircuitare ș i cu
dispozitive de separare galvanică a leg ăturilor.
Clemele de curent ș i de tensiune aferente ci rcuitelor secundare vor fi prevă zute cu
mufe pentru racor darea aparatelor de verificare ș i testare.
Șirurile de cleme montate în ansamblul grupului de măsurare de decon tare vor fi
prevă zute cu dispozitiv de sigilare pentru a nu permite accesul la dispozitivele de acț ionare.
Deasemenea, orice punct î n care se poate interveni asupra schemei de montaj sau a
parametrilor echipamentelor electrice trebuie securizat cu sigiliu .
Schema de conectare a contorulu i de energie electrică de decontare este prezentată î n
Fig. 3.2 .

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
37

Fig. 3.2 .

Circuitul albastru reprezintă circu itul secundar care se conectează la înfăș urarea
transformatoru lui de curent, iar circuitul roșu se conecte ază la înfăș urarea transformatorului
de tensiune.
Contorul de energie electrică este alimentat auxiliar , pentru a nu depinde de prezența
tensiunii din înfășurarea secundară a transformatorului de t ensiune, ș i este echipat cu porturi
de comunica ție în veder ea transmiterii datelo r prin intermediul mai multor că i (ex: modem
GSM/GPRS, ethernet, convertor – fibră optică etc.).

3.1.2. Sistemul de monitorizare și analiză a calităț ii energiei electrice

Echipamentul electric utilizat pentru monitorizarea și analiza cali tății energiei
electrice se numeș te analizor , iar modul de montare este asemănă tor cu cel al contorului de
energie electrica.
Prezintă următoarele funcții ș i caracteristici:
– poate măsura precis î n patru cadrane atâ t pentru sistemele cu 3 elemente, cât ș i
pentru cele cu 2;
– calculeazș valori medii ale parametrilor măsuraț i;
– este programabil cu tarife ș i perioade de utilizare (TOU);
– măsuratori operaționale de înaltă precizie și mare viteză a valorilor efective
trifazate;
– este echipat cu afisaj LCD cu multiple ecrane programabile pentru valori
numerice, valori ștampate, spectru de frecvențe, jurnale ș i etichete;
– capacitate de memorare digitală a erorilor î nregistrate;
– porturi de comunicație î n vederea tra nsmiterii datelor î nregistrate.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
38

În continuare voi preze nta modelul analizorului c u care am realizat o serie de
măsură tori.
Analizorul -controller de energie electrică 7650 ION  (Fig. 3.3 ) asigură facilități
sporite de monitorizare, analiză și control a calității energiei în rețele electrice trifazate. Este
configurat de către fabricant să efectueze toate funcțiile de bază pentru monitorizarea energiei
electrice. Echipa mentul are o structură modulară și un design deschis pentru crearea unor
funcții uti lizator și adaptarea practic la orice aplicație specifică. 7650 ION dispune de flexi –
bilitatea și puterea de calcul necesară pentru monitorizarea sistemului de ali mentare cu
energie supravegheat.

Fig. 3.3 .

7650 ION asigură măsurarea cu exactitate ridicată a valorilor efective ale
tensiunilor și curenților , a puterilor și energiilor din cadrul sistemului. Citirile sunt actualizate
la fiecare ciclu și la fiecare secundă. Echipamentul permite analiza ur mătoarelor mărimi:

 valori efective ale tensiunilor de linie și de fază, precum și valori me dii pe un
interval de timp ale acestora;
 valori efective și medii pe un interval de timp ale curenților, pe fiecare fază și pe
conduc torul de nul;
 puterea activă, reactivă, aparentă pe fiecare fază și în total;
 factorul de putere pe fiecare fază și în total;
 nesimetr ii de curent și de tensiune;
 inversarea sensului de circulație a puterilor pentru fiecare fază;
 frecvența semnalelor primare;
 flicker;
 asigură analiza on – line a perturbațiilor din rețeaua electrică;

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
39

 poate fi folosit în orice punct, pe orice bară (tablo u) a consumatorului care dorește
monitorizarea tensiunii de alimentare;
 poate fi conectat în orice nod al unei rețele electrice de distribuție în care
furnizorul de energie electrică trebuie să facă monitorizarea tensiunii, pentru a se
asigura că respectă condițiile contractuale de alimentare a consumatorilor;
 permite caracterizarea completă, pe intervale mari de timp, pe baza unei analize
statistice efectuată în exterior, a încadrării tensiunii în limitele prestabilite;
 oferă informațiile cantitative neces are calculului daunelor determinate de abaterile
de la parametrii de calitate ai tensiunii de alimentare;
 oferă datele necesare analizei încadrării indicatorilor de calitate ai tensiunii de
alimentare în normele naționale (SR EN 50160) și internaționale sp ecifice;
 oferă informațiile necesare adoptării de decizii privind schemele de alimentare
adecvate pentru consumatorii finali.

Moduri le de conectare a Analizorului 7650 ION la rețeaua electrică de alimentare
supusă analizei sunt prezentate î n figura 3.4 .

Fig. 3.4 .

Punctele de măsurare au fost amplasate în punctele caracteristice (principa le) ale
procesului tehnologic.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
40

Clasele de sincronizare
Clasa de sincronizare A si S

Fig. 3.5.

Clasa de sincronizare B:

Fig. 3.6.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
41

3.2. Calitatea energiei el ectrice

Datorită specificului reț elei electrice, energia electrică livrată consumatorilor nu
prezintă întotdeauna calitatea dorită de către aceș tia.
Calitat ea energiei electrice reprezintă distribuț ia ener giei electrice în anumite condiții
și avâ nd parame tri tehnici specifici bunei funcționări a întregii reț ele electrice.
Funcționarea centralei poate ridica probleme referitoare la:
a) încadrarea tensiunii în intervalul admisibil, în punctul comun de cuplare (PCC),
Unom ± 10%;
b) încadrarea în limita de e misie de flicker (fluctuaț iile de tensiune) Pst < 0,35, Plt <
0,25;
c) încadrarea în limitele admisibile pentru emisia de curenți armonici și ai factorului
de distorsiune.

3.2.1. Fluctuaț iile de tensiune (Flicker)

Datorită variaț iilor p e care le produce asupra iluminării atunci câ nd sunt folosite
sursele de iluminat incandescent e, flickerul poate fi observat în momentul î n care apare.
Conform indicilor de performanță, flickerul se împarte în două categorii:
 Pst – nivelul flickerului de scurtă durată ;
 Plt – nivelul flickerului de lungă durată .
La punerea în funcțiune a centralei , se vor verifica performanțele enunțate de
fabricant.
În conformitate cu normativele aflate în vigoare , din punct de vedere al calității energiei
electrice , noul utilizator va trebui să îndeplinească în punctul comun de cuplare (PCC )
următoarele condiții:
 Pst < 0.35;
 Plt < 0.25;
În figura 3.7. regăsim un exemplu de analiză asupra nivelului flickerului de scur tă
durată, iar î n figura 3.8. un exemplu de analiză asupra flickerului de lungă d urată .
După efectuarea măsură torilor pe o perio ada de o sapta mana, se stabilesc limitele de
încadrare.

Fig. 3.7. 0102030
6/30/2…
6/30/2…
6/30/2…
6/30/2…
7/1/20…
7/1/20…
7/1/20…
7/1/20…
7/2/20…
7/2/20…
7/2/20…
7/2/20…
7/3/20…
7/3/20…
7/3/20…
7/3/20…
7/4/20…
7/4/20…
7/4/20…
7/5/20…
7/5/20…
7/5/20…
7/5/20…
7/6/20…
7/6/20…
7/6/20…
7/6/20…Pst fazaR (V1)
Pst fazaS (V2)
Pst fazaT (V3)

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
42

Fig. 3.8 .

3.2.2. Distorsiunile armonice

Distorsiunile armonic e sunt perturbații sinusoidale care au frecvența multiplu întreg al
frecvenț ei sistemului electric.
Distorsiunea armonică trebuie limitată la valorile indicate în CEI 61000 -3-6 ca valori
individuale (% din curentul nominal) și factor de distorsiune (THD – total harmonic
distortion factor). Un exemplu este prezentat î n figura 3.9.
La punerea în funcțiune a centralei , prin măsurători pe perioade determinate, se vor
verifica perfo rmanțele enunțate de fabricant.

Fig. 3.9 .

3.2.3. Variații lente ș i rapide de tensiune

Reglarea tensiunii în nodurile rețelei se face prin intermediul regul atorului automat de
tensiune (RAT), instalat pe primarul transformatorului ÎT/MT care, atunci câ nd raportul de
transformare variază , el acționează asupra tensiunii pe MT. Reglarea are loc exclusiv prin
compensarea curentului, adică în funcție numai de cure ntul de ieșire din transformatorul
ÎT/MT.

0510
6/30/2…
6/30/2…
6/30/2…
7/1/20…
7/1/20…
7/1/20…
7/2/20…
7/2/20…
7/2/20…
7/3/20…
7/3/20…
7/3/20…
7/4/20…
7/4/20…
7/4/20…
7/5/20…
7/5/20…
7/5/20…
7/6/20…
7/6/20…
7/6/20…Plt fazaR (V1)
Plt fazaS (V2)
Plt fazaT (V3)
0123
6/30/2…
6/30/2…
6/30/2…
6/30/2…
7/1/20…
7/1/20…
7/1/20…
7/1/20…
7/2/20…
7/2/20…
7/2/20…
7/2/20…
7/3/20…
7/3/20…
7/3/20…
7/3/20…
7/4/20…
7/4/20…
7/4/20…
7/5/20…
7/5/20…
7/5/20…
7/5/20…
7/6/20…
7/6/20…
7/6/20…
7/6/20…THD fazaR (V1)
THD fazaS (V2)
THD fazaT (V3)

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
43

Pentru calculul variațiilor lente și rapide se consideră următoarele valori obținute astfel:
(V1LF) – Sarcină maximă cu Lipsa de generare ;
(V3LF) – Sarcina maximă cu Generare maximă ;
(V4LF) – Sarcină maximă cu Generare maximă cu deconectarea generatorului care
face obiectul studiului .

Variatii lente de tensiune

Ipoteze:
Variațiile lente de tensiune sunt determinate de variația în timp a puterii în nodurile
rețelei și ca urmare a reglarii tensiunii prin comuta rea ploturilor transformatoarelor ÎT/MT.
Scopul reglării de tensiune pe bara de MT este să reducă, pe cât posibil, abaterea față de
valorile prevă zute de standard.
Variațiile lente de tensiune în rețeaua MT, de regulă, nu vor trebui să fie mai mari ±
4% f ață de tensiunea nominală de exploatare. Această limită trebuie să fie luată în
considerare la efectuarea calculelor.

|𝑉1𝐿𝐹−𝑉3𝐿𝐹|
𝑉𝑛∗100 ≤4% (3.8.)

Tabelul 3.1 .
Variaț ia lentă a tensiunilor
Nod Variatia
U [%]
Bara 110kV 0.016
Bara B2 20kV 0.14
Centrala biomasa 1.68

Variația lentă este de 1, 68% , mai mică decât 4% maxim admisibil.

În figura 3.10. avem un exemplu în care s -a depăș it pragul.

Fig. 3.10 .

101214
6/30/…
6/30/…
6/30/…
6/30/…
7/1/2…
7/1/2…
7/1/2…
7/2/2…
7/2/2…
7/2/2…
7/3/2…
7/3/2…
7/3/2…
7/4/2…
7/4/2…
7/4/2…
7/5/2…
7/5/2…
7/5/2…
7/6/2…
7/6/2…
7/6/2…Voltage Magn(V1)[kV] pe faza
Voltage Magn(V2)[kV] pe faza
Voltage Magn(V3)[kV] pe faza

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
44

Variaț ii rapide de tensiune

Verificarea variațiilor rapid e de tensiun e poate fi realizată efectuând calcule de load –
flow în orice condiții de sarcină, întrucât numarul variaților rapide nu depinde de valoarea
sarcinii.
Așadar, o dată efectuat calculul variațiilor lente de tensiune, se memorează valorile de
tensiune în nodur i așa cum sunt obținute în condiția V 3LF: această situație este reprezentativă
pentru condiția de generare maximă racordată, și este în realitate, situația inițială de la care se
pornește în calculul variațiilor rapide de tensiune.
În acest moment, este n evoie să se deconecteze de la rețea numai generatorul care
face obiectul verificării și să se relanseze un load -flow ulterior, înregistrând noi valori nodale
ale tensiunii (V 4LF).
Întrucât variațiile de tensiune se manifestă într -o perioada de timp mai sc urtă de
câteva secunde, regulatorul automat de tensiune (RAT) nu intervine și în consecință se va
verifica dacă deconectarea generatorului nu provoacă oscilații de tensiune în noduri mai mari
de 5% din tensiunea nominală de exploatare.

|𝑉3𝐿𝐹−𝑉4𝐿𝐹|
𝑉𝑛∗100 ≤5% (3.9.)

Tabelul 3.2 .
Variatia rapida a tensiunilor
Nod Variatia
U [%]
Bara 110kV 0.025
Bara B2 20kV 0.1
Centrala biomasa 1.48

Variația rapidă este de 1, 48% , mai mică decât 5% maxim admisibil.

3.2.4. Valoarea absolută a tensiunii î n noduri

Scopul verificării este analizarea situației în care introducerea noii generări poate
determina o modificare a valorii absolute a tensiunii tuturor utilizatorilor în a fara limitelor
contractuale. În acest scop, trebuie să se verifice dacă valoare a tensiunii în toate nodurile MT
nu este mai mare de 10% V n.
Condițiile î n care trebuie sa fie verificată rețeaua sunt următoarele:
a) sarcina minimă cu generare maximă;
b) sarcina maximă cu generare maximă.
În cazul în care cererea de racordare a inst alației de producere este simultană cu
cererea de consum cu puteri semnificative în același punct de racordare (fără a lua în
considerare locul de alimentare al serviciilor auxiliare), verificarea va trebui să fie realizată în
toate cazurile cu sarcină max imă de consum și generare zero.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
45

|𝑉𝑥𝐿𝐹−𝑉𝑛|
𝑉𝑛∗100 ≤10% (3.10 .)

Tabelul 3.3 .
Variaț ia rapidă a tensiunilor
Nod Variatia
U [%]
Bara 110kV 0.025
Bara B2 20kV 0.1
Centrala biomasa 1.48

Valoarea absolută este de 6,29% , mai mică decât 10% maxim admisibil.

3.3. Date obținute prin măsurători după punerea în funcție – analiza
energetică a rețelei de alimentare cu energie electrică a
transformatorului T1 de 2000 kVA, 20/0,4kv

Pentru exemplifi care s -au realizat o serie de măsură tori pen tru test area echipamentelor
la diverse încărcări. Î n cadrul proiectului s -au analizat cele 2 transformatoare privite
comparat iv, astfel, mai jos, se prezintă doar încărcările ș i regimurile specifice pe
transformatorul T1 monitorizat cu un echip ament specia lizat de tip ION 7650 clasa A.

3.3.1. Procesul tehnologic și schema fluxului tehnologic
Instalațiile electrice ale centralei sunt constituite din:
─ Post de transformare T1 – 20/0,4 kV de 2000 kVA și T2 – 20/0,4 kV de 2000 kVA ;
─ tablouri electrice de distribuție;
─ receptoarele de energie electrică de 0,4 kV.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
46

Fig. 3.11 .
Analiza energetică , realizată la nivelul centralei, vizează cele 2 transfor matoare de
20/0.4 kV, 2000 kVA.
Postul de transformare este de tip compact cu anvelopă din beton și este echipat cu
trans formator trifazat de 2000 kVA. Caracteristicile transformatorului din postul de
transform are sunt prezentate în tabelul 3 .4.

Tabelul 3.4 .
Caracteristicile transformatorului din postul de transformare
Transformator Sn
ΔP0*) ΔPsc*) Tensiuni
Anul
fabricație i UMT UJT
kVA kW kW kV V
TTU 1 2000 3,15 19 20 400 –
TTU 2 2000 3,15 19 20 400 –
*) Datele privind pierderile de mers în gol ( ΔP0) și în scurtcircuit ( ΔPsc) au fost precizate de
către supervizorul lucrării.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
47

Punctul de măsurare pentru postu l de transformare este reprezentat de punctul de
ieșire al conturului de analiză , respectiv barele de joasă tensiune ale transformatorului 20/0.4
kV de 2000 kVA.
Aparatele de măsurare folosite pentru obținerea informațiilor necesare pentru bilanțul
electro energetic permit înregistrarea diferitelor mărimi electrice. Dintre aceste mărimi au fost
folosite în mod direct energiile activa și reactivă , puterea aparentă, și curb a de sarcină .
În tabelul 3 .5 sunt prezentate 20 de eșantioane de măsurători efectuate pentru
transformatorul din postul de transformare .

Tabelul 3 .5.
Masuratori efectuate

Pentru postul de transformare se urmărește determinarea pierderilor de putere și
energie activă.
Astfel, s -au utilizat măsurătorile efectuate pe barele de JT în tr-o perioada de o
saptamana , cu înregistrarea valorilor medii ale mărimilor electrice la un inte rval de 10
minute. În figura 3.12 . este prezentată variația puterilor aparente monofazate tranzitat e pe
fiecare fază, în figura 3.13 . variația puterilor active trifa zate, iar figura 3.14 . variația
tensiunilor de fază pe barele de JT.

Marime UA UB UC UAB UBC UCA IA IB IC PA PB PC PTOTAL cos ρ QA QB QC SA SB SC STOTAL
UM [V] [V] [V] [V] [V] [V] [A] [A] [A] [kW] [kW] [kW] [kW] – [kVAR] [kVAR] [kVAR] [kVA] [kVA] [kVA] [kVA]
2017-07-23 14:10:00 229.16 230.08 228.56 396.92 398.51 395.88 333.134 330.933 312.284 74.85 74.65 69.98 219.49 0.9805 15.01 14.98 14.04 76.34 76.14 71.38 223.86
2017-07-23 14:20:00 229.04 230.08 228.40 396.71 398.51 395.60 333.047 311.167 312.039 74.77 70.18 69.86 214.81 0.9802 15.10 14.17 14.11 76.28 71.59 71.27 219.14
2017-07-23 14:30:00 229.04 230.04 228.44 396.71 398.44 395.67 333.087 311.314 312.131 74.80 70.22 69.91 214.93 0.9805 14.99 14.07 14.01 76.29 71.61 71.30 219.21
2017-07-23 14:40:00 229.04 229.88 228.48 396.71 398.16 395.74 332.445 330.420 311.746 74.57 74.38 69.75 218.70 0.9793 15.42 15.38 14.42 76.14 75.96 71.23 223.33
2017-07-23 14:50:00 228.88 229.64 228.40 396.43 397.75 395.60 332.353 311.114 311.767 74.55 70.02 69.79 214.36 0.9800 15.12 14.20 14.16 76.07 71.44 71.21 218.72
2017-07-23 15:00:00 228.96 229.76 228.40 396.57 397.96 395.60 332.527 311.114 292.384 74.62 70.05 65.45 210.12 0.9800 15.13 14.21 13.27 76.14 71.48 66.78 214.40
2017-07-23 15:10:00 228.72 229.60 228.04 396.15 397.68 394.98 333.021 311.302 292.716 74.81 70.20 65.56 210.58 0.9822 14.31 13.43 12.54 76.17 71.47 66.75 214.39
2017-07-23 15:20:00 228.76 229.84 228.12 396.22 398.09 395.12 332.477 310.578 311.449 74.50 69.92 69.60 214.02 0.9796 15.30 14.36 14.29 76.06 71.38 71.05 218.49
2017-07-23 15:30:00 229.04 230.20 228.32 396.71 398.72 395.46 332.766 310.634 292.137 74.61 70.00 65.29 209.89 0.9789 15.59 14.62 13.64 76.22 71.51 66.70 214.43
2017-07-23 15:40:00 229.00 230.08 228.36 396.64 398.51 395.53 332.526 310.626 311.497 74.52 69.94 69.62 214.09 0.9787 15.64 14.68 14.61 76.15 71.47 71.13 218.75
2017-07-23 15:50:00 228.92 230.04 228.32 396.50 398.44 395.46 352.030 329.987 311.392 78.87 74.29 69.58 222.74 0.9787 16.55 15.59 14.60 80.59 75.91 71.10 227.59
2017-07-23 16:00:00 229.20 230.20 228.60 396.99 398.72 395.95 332.790 311.037 292.363 74.67 70.09 65.43 210.19 0.9789 15.57 14.62 13.64 76.28 71.60 66.83 214.71
2017-07-23 16:10:00 229.00 229.96 228.44 396.64 398.30 395.67 312.914 310.846 292.133 70.15 69.98 65.34 205.47 0.9790 14.60 14.56 13.60 71.66 71.48 66.73 209.87
2017-07-23 16:20:00 229.68 230.60 229.12 397.82 399.41 396.85 313.713 311.700 292.933 70.53 70.35 65.69 206.57 0.9788 14.76 14.72 13.75 72.05 71.88 67.12 211.05
2017-07-23 16:30:00 229.68 230.60 229.04 397.82 399.41 396.71 313.971 292.356 293.173 70.64 66.04 65.78 202.46 0.9796 14.49 13.55 13.49 72.11 67.42 67.15 206.68
2017-07-23 16:40:00 230.12 231.08 229.52 398.58 400.24 397.54 314.181 292.556 293.321 70.72 66.13 65.86 202.71 0.9782 15.01 14.03 13.97 72.30 67.60 67.32 207.23
2017-07-23 16:50:00 230.32 231.24 229.72 398.93 400.52 397.89 294.932 292.994 274.175 66.49 66.32 61.65 194.46 0.9788 13.90 13.87 12.89 67.93 67.75 62.98 198.66
2017-07-23 17:00:00 230.08 231.00 229.48 398.51 400.10 397.47 296.096 294.148 275.256 67.02 66.84 62.14 196.00 0.9837 12.24 12.21 11.35 68.13 67.95 63.17 199.24
2017-07-23 17:10:00 230.12 231.04 229.52 398.58 400.17 397.54 276.666 255.214 255.881 62.69 58.06 57.83 178.58 0.9847 11.11 10.29 10.25 63.67 58.96 58.73 181.36
2017-07-23 17:20:00 230.36 231.24 229.80 399.00 400.52 398.03 257.245 255.643 236.553 58.38 58.24 53.55 170.16 0.9851 10.18 10.16 9.34 59.26 59.11 54.36 172.73

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
48

Fig. 3.12 .

Fig. 3.13.

Fig. 3.14 .

020406080100120
1
28
55
82
109
136
163
190
217
244
271
298
325
352
379
406
433
460
487
514
541kVA a
kVA b
kVA c

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
49

În vederea determinării pierderilor de energie activă în postul de transformare, s -a
plecat de la energia înregistrată pe fiecare int erval de măsurare de 10 minute . S-au calculat
pierderile de energie activă conform instru cțiunilor ANRE pentru situația folosirii unor
instrumente perfor mante de măsurare. În tabelele 3.6 și 3.7 sunt prezentate bilanțurile reale
ale energiei act ive și reac tive, iar în figura 3.15. diagramele Sankey ale acestora. Pierderile de
energie anuale din tabelul 3 .6 au fost obținute prin multiplicarea valorilor corespunzătoare
perioadei de efectuare a măsurătorilor cu un coeficient egal cu raportul dintre numărul de ore
dintr -un an (8760) și numărul de o re al perioadei considerate (h ).

Tabelul 3 .6.
Bilanțul real al energiei activ e pentru postul de transformare
Mărime Perioadă
măsurători Total an
kWh % MWh
Barele de MT 1461076 100 –
Pierderi
în
transfor –
matoare înfășurări 49946.3 3.41846 2063.819
gol 667.8 0.045706 27.594
Total 50614.1 3.464166 2091.413
Consum JT 1410462 96.53583 –

Tabelul 3 .7.
Bilanțul real al energiei reactive pentru postul de transformare.
Mărime Perioadă
măsurători Total an
kVArh % MVArh
Barele de MT 683371.6 100 –
Pierderi
în
transfor –
matoare înfășurări 311471.1 45.57859 12870.22
gol 5471.397 0.800647 226.0823
Total 316942.5 46.37924 13096.3
Consum JT 366429 53.62076 –

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
50

Consum la JT
1410462 kWh
96.53 %Barele de MT
1461076 kWh
100 %
667.8 kWh
0.0457 %
49946 kWh
3.41 %
Consum la JT
366429 kV Arh
53.62 %Barele de MT
683371.6 kV Arh
100 %
5471 kV Arh
0.8 %
311471 kV Arh
45.57 %

Fig. 3.15 .

Din figura 3.16 se observă că, pentru această perioadă, încărcarea medie a postului de
transformare este de 6%, iar încărcarea maximă este de 14%.

Fig. 3.16 .

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
51

Din analiza figurii 3.12 se observă, de asemenea, un dezechilibru î ntre încărcările celor
trei faze.
Alegerea unei scheme de alimentare a receptoarelor care să permită o repartiție cât
mai echilibrată a consumului pe cele trei faze ale fiecărui transformator ar conduce la
reducerea pierderilor de putere și energie activă în acestea. Considerând cazul ideal în care
consumul se împarte în mod egal pe cele trei faze ale postului de tran sformare, bilanțul
energiei active se va optimiza.
Prin aplicarea acestei măsuri, la nivelul postului de transformare, pierderile de energie
activă s -ar reduce, la nivelul unui an, de la 2091 .413 MWh la 2030,626 MWh, adică o
reducere de 60,98 MWh.
A fost montat un analizor de tip ION765 0 clasa A (pentru monitorizarea diferitelor
mărimi electrice ce vor fi prezentate mai jos) pentru a se face o analiză energetică a mărimilor
electrice monitorizate pentru procesul tehnologic din stația de alimentare generală de
conexiuni, în punctul de alimentare din incinta centralei .
Analiza datelor înregistrate în perioada propusa , pentru alimentarea receptoar elor din
cadrul centralei , supuse analizei, permit evidențierea caracteristicilor electrice ale sistemului
de alimentare cu energie electrică.
Pentru realizarea studiului electroenergetic în cadrul centralei , s-au utilizat
măsurătorile efectuate pe barele de JT în perioada mai sus amintită, cu înregistrarea valorilor
medii ale mărimilor electri ce la un interval de 10 minute.
Tensiunea la barele de alimentare ale receptoarelor, prezintă variații
(232,163÷242,722) V tensiune pe fază / (401,44÷419,924) V tens iune între faze, pentru TGD
(figura 3.17. , a și b), care trebuie sa se încadreze în limitele 60 10% / 110 10% V (207 257
/ 360440 V). Variațiile rapide ale valorilor tensiunii determinate de procese specifice din
cadrul centralei conduc la înregistra rea de fluctuații de tensiune, însoțite de efect de flicker.
Cele 3 faze sunt încărcate relativ simetric. Se remarcă faptul că valorile tensiunii de
alimentare pe perioada efectuării măsurătorilor nu au depășit valorile limită normale
(normate).
Tensiunile de la barele de alimentare au o formă apropiată de sinusoidă, fiind
caracterizate de un factor total de distors iune THD relativ redus (figura 3.18. ), care se
încadrează în valorile admise la barele de alimentare de joasă tensiune (THD admis = 8%).
Factoru l total de distorsiu ne de tensiune – THD U (figura 3.18 ) este relativ redus (se
încadrează între valorile (1,115÷2,762%).
În figura 3.19. este prezentată variația factorului de nesimetrie pe durata de
înregistrare. Se observă faptul că valorile factorului de nesimetrie negativă:

UUks
, (3.11. )

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
52

în care :
U – este tensiune de secvență negativă (inversă), iar U+ este tensiunea de secvență pozitivă
(directă), nu depășește domeniul valorilor admisibile ale factorului de nesimetrie negativ ă
(<2%) la TGD (punctul de alimentare cu energie electrică) din incinta monitorizată.
Analiza datelor din figura 3.20. pune în evidență faptul că la barele de joasă tensiune
ale sistemului de alimentare a receptoarelor, în multe cazuri , sunt depășite nive lurile admis e
ale fluctuațiilor de tensiune în rețeaua publică ( Pst admis = 0,9 și Plt admis = 1,0). Numărul
evenimentelor care conduc la valori superioare celor admise în rețeaua publică sunt în număr
redus și sunt datorate unor procese specifice. În plu s, în sistemul energetic al altor utilizatori,
valorile admise sunt diferite față de cele din rețeaua publică, stabilite în funcție de efectele
asupra procesului desfășurat. Datele din figura 3.20. indică faptul că pe faza c apar variații
mai mari de tensi une, însoțite de un nivel mai ridicat al indicatorilor de flicker. Se remarcă
faptul că, curbele Pst și Plt, din tabloul general de conexiuni (TGD) din incinta centralei , au
aproape aceeași formă (aliură).
De asemenea, pe baza măsurătorilor, se observă că la barele de alimentare ale TGD ,
nivelul flickerului (Pst, Plt) este în parametrii normați (limită).
Intensitățile curentului electric pe cele trei faze ale TGD au valori destul de apropiate
indicând totuși o încărcare nesimetric ă a fazelor. Variațiile ace stora sunt prezentate în figura
3.21.
Factorul total de distorsiune de curen t electric – THD I (figura 3.22. ), conform formei
curbelor graficelor, indică forma sinusoidală a curentului din circuitul de alimentare. La o
primă comparație cu datele privind ni velul de distorsiuni al tensiunii pe bare, nu rezultă o
influență directă, mai ales în cazul fazei a, în care distorsiunea armonică a curentului electric
este superioară celorlalte două faze.
De remarcat este faptul că salturile în curbele de variație a sp ectrului armonic sunt
datorate variațiilor bruște de curent electric la pornirea diverselor echipamente electrice –
motoarelor (inrusch current). Aceste valori nu sunt specifice pentru analiza distorsiunii
armonice a curentului electric.
Variația factorulu i de nesimetrie de curent electric, pe durata de înregistrare, este
indicată în figura 3.23.
Factorul de nesimetrie negativă a fost determinat pe baza relației:



IIks , (3.12.)
în care I – este componenta de secvență negativă (inversă) a intensității curenților electrici, iar
I + componenta de secvență pozitivă (directă).
Datele d in figura 3.23. pun în evidență faptul că, pe durata de înregistrare, factorul de
nesimetrie de curent electric nu a depășit valorile normale în funcționare, acest ea fiind
determinate în special de nesimetria de tensiune de la barele de alimentare.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
53

În figura 3.24. și figura 3.25. se prezintă variația P (puteri le active) și, respectiv, Q
(puteri le reactive) pe barele de MT, iar în figura 3.26. este prezentată var iația puterilor
aparente tranzitate pe ci rcuit, respectiv, în figura 3.27. variația puterilor trifazate privite
comparativ.
Defazajul dintre tensiuni și intensitățile curentului electric, monitorizate la bara de
alimentare a echipamentelor electrice analiz ate, în valori instantane e, este prezentat în figura
3.28.
Variația factorului de putere pe durata înregistrării și în intervalele de timp în care
echipamentul a fost în funcți une este indicată în figura 3.29 pentru fiecare fază. După cum se
observă din g raficul vari ației factorului de putere (figura 3.29) se pune în evidență faptul că
apare o circulație importantă a puterii reactive în circuitul de alimentare.
Valorile înregistrate ale spectrului armonic sunt afectate de regimul specific de
funcționare, cu porniri și opriri dese de motoare și alte echipamente electrice (iluminat etc.).
Valorile reale ale spectrului armonic pot fi luate în considerare numai pentru intervale de
timp cu regim staționar.
În figura 3.30. ‚ se observă valorile armonicelor de ten siune pe cele trei faze ( a, b și c)
la barele de alimentare pentru TGD .
În figura 3.31. ‚ se observă valorile armonicelor de curent pe cele trei faze ( a, b și c) la
barele de alimentare pentru TGD .

Curba tensiunii la bara de alimentare pentru TGD : a – tensiuni între faze, b – tensiuni
pe fază.

a.Urms [V]

390395400405410415420425
1
28
55
82
109
136
163
190
217
244
271
298
325
352
379
406
433
460
487
514
541Vll ab
Vll bc
Vll ca

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
54

b.Vrms [V]
Fig. 3.17.

Factorul de distorsiune de tensiune pe fazele de alimentare a,b,c (THD U) – valori monitorizate.

Fig. 3.18.

224226228230232234236238240242244246
1
28
55
82
109
136
163
190
217
244
271
298
325
352
379
406
433
460
487
514
541Vln a
Vln b
Vln c
00.511.522.533.5
1
31
61
91
121
151
181
211
241
271
301
331
361
391
421
451
481
511
541V1 Total HD
V2 Total HD
V3 Total HD

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
55

Factorul de nesimetrie negativă al tensiunii l a barele d e alimentare

Vunb [%]
Fig. 3 .19.

Variația nivelului fluctuațiilor de tensiune la barele de alimentare

Fig. 3.20.

00.10.20.30.40.50.60.7
1
29
57
85
113
141
169
197
225
253
281
309
337
365
393
421
449
477
505
533V unbal
V unbal
00.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1
31
61
91
121
151
181
211
241
271
301
331
361
391
421
451
481
511
541V1-Flck Pst
V2-Flck Pst
V3-Flck Pst

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
56

Curba curenților electrici pe bara de alimentare

Arms [A]
Fig. 3.21.

Factorul de distorsiune de curent electric pe fazele de al imentare a, b, c (THD I) – valori
monitorizate.

Athd[%]
Fig. 3.22.
050100150200250300350400450500
1
27
53
79
105
131
157
183
209
235
261
287
313
339
365
391
417
443
469
495
521
547I a
I b
I c
0510152025303540
1
31
61
91
121
151
181
211
241
271
301
331
361
391
421
451
481
511
541I1 Total HD
I2 Total HD
I3 Total HD

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
57

Variația factorului de nesimetrie negativă de curent electric

Aunb [%]
Fig. 3.23.

Variația P [kW] pe barele de MT

P [kW]
Fig. 3.24.

050100150200250
1
29
57
85
113
141
169
197
225
253
281
309
337
365
393
421
449
477
505
533I unbal
I unbal
020406080100120
1
28
55
82
109
136
163
190
217
244
271
298
325
352
379
406
433
460
487
514
541kW a
kW b
kW c

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
58

Variația Q [kVAr] pe barele de MT

Q [kVA r]
Fig. 3.25.

Puterile aparente monofazate tranzitate

S [kVA]
Fig. 3.26.

-10-505101520253035
1
29
57
85
113
141
169
197
225
253
281
309
337
365
393
421
449
477
505
533kVAR a
kVAR b
kVAR c
020406080100120
1
28
55
82
109
136
163
190
217
244
271
298
325
352
379
406
433
460
487
514
541kVA a
kVA b
kVA c

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
59

Puterile trifazate tranzitate

SumP [kW], SumQ [kVAr], SumS [kVA]
Fig. 3.27.

Defa zajul dintre tensiuni și intensitățile curenului electric la bara de alimentare

Fig. 3.28.
-50050100150200250300
1
29
57
85
113
141
169
197
225
253
281
309
337
365
393
421
449
477
505
533kW tot
kVAR tot
kVA tot

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
60

Variația factorului de putere la barele de alimentare pe fazele a, b, c.

PF
Fig. 3.29.

Nivelul armonicelor de tensiune pe fazele a, b și c la barele de alimentare – Valori monitorizate
(a, b și c).

a.Nivel armonice [%] faza 1 (tensiuni)

-150-100-50050100150
1
31
61
91
121
151
181
211
241
271
301
331
361
391
421
451
481
511
541PF sign a
PF sign b
PF sign c

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
61

b.Nivel armonice [%] faza 2 (tensiuni)

c.Nivel armonice [%] faza 3 (tensiuni)
Fig. 3.30.

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
62

Nivelul armonicelor de curent electric pe fazele a, b și c la barele de alimentare

a.Nivel armonice [%] faza 1 (curenti electrici)

b.Nivel armonice [%] faz a 2 (curenti electrici)

024681012141618
1
29
57
85
113
141
169
197
225
253
281
309
337
365
393
421
449
477
505
533I1 HD 3
I1 HD 5
I1 HD 7
I1 HD 9
I1 HD 11
I1 HD 13
I1 HD 15
I1 HD 17
I1 HD 19
I1 HD 21
0510152025
1
29
57
85
113
141
169
197
225
253
281
309
337
365
393
421
449
477
505
533I2 HD 3
I2 HD 5
I2 HD 7
I2 HD 9
I2 HD 11
I2 HD 13
I2 HD 15
I2 HD 17
I2 HD 19

Probleme de dimensionare și conectare la SEN a unui sistem energetic ce utilizează b iomasă
63

c.Nivel armonice [%] faza 3 (curenti electrici)
Fig. 3.31.

3.3.2. Concluzii privind creșterea eficienței energetice

Principalele observații care se desprind din analiza măsurătorilor electrice efectuate
sunt:
– există o dezech ilibrare a încărcării celor trei faze ale circuitului electric analizat;
– nivelul factorului de putere prezintă o variație puternică, de la valori negative la
valori pozitive;
– nivelul de flicker variază puternic, dar se menține î ntre valori optime;
– nivelul armonicelor de curent electric este relativ ridicat (se remarcă faptul că
armonicele de curent electric 3, 5 și 7 au valori foarte ridicate).

În aceste condiții, optimizarea bilanțului electroenergetic urmărește încărcarea
echilibrată a celor trei f aze, îmbunătățirea compensării factorului de putere, îmbunătățirea
nivelului de flicker și funcționarea cu un regim armonic îmbunătățit (armonice de curent
electric).
Se remarcă o bună încadrare a nivelului de tensiune pe faze și între faze în parametrii
normați (încadrarea în limitele normate).

0510152025
1
28
55
82
109
136
163
190
217
244
271
298
325
352
379
406
433
460
487
514
541I3 HD 3
I3 HD 5
I3 HD 7