Referat

Curpins 1.1 INDICATORI DE CALITATE 1.2. CALITATEA FRECVENTEI 1.3. CALITATEA TENSIUNII I. Variatii lente de tensiune II. Fluctuatii de tensiune (efect flicker) III. Goluri de tensiune 1.4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL) 1.5. REGIMUL NESIMETRIC IN SISTEMELE ELECTROENERGETIC 2. MSURTORI EFECTUATE

1

Referat

Generalitati Calitatea, conform definiiei formulate de Organiza Internaional de Standardizare ISO (International Standard Organisation), reprezint totalitatea caracteristicilor i a particularitilor unui produs sau serviciu, care concretizeaz aptitudinea de a rspunde la necesiti poteniale sau exprimate ale utilizatorului. Calitatea oricrui produs sau serviciu este o noiune complex pentru conturarea creia se impune luarea n considerare a unui numr mare i variat de factori. In acelai timp, noiunea de calitate trebuie s sintetizeze acele caracteristici care, n raport cu specificul produsului sau serviciului, au ponderi i semnificaii distincte. Energia electric este considerat n prezent un produs, livrat de furnizor consumatorilor. Calitatea energiei electrice a preocupat specialitii din sectorul electroenergetic nc din primii ani ai utilizrii, pe scar larg, a curentului alternativ. In ultimul deceniu, se constat ns o revigorare a interesului pentru acest domeniu, datorit dezvoltrii explozive a echipamentelor i a tehnologiilor bazate pe electronica de putere. In prezent, calitatea energiei electrice constituie o preocupare major att pentru furnizori, ct i pentru consumatorii de energie electric. Calitatea energiei electrice, spre deosebire de alte sectoare de activitate, depinde nu numai de furnizor, ci i de toi consumatorii racordai n aceea reea de alimentare; unii dintre acetia pot determina influene perturbatorii n reeaua furnizorului, care s afecteze funcionarea altor consumatori, racordai la aceeai reea; n consecin, consumatorii, care contribuie la alterarea calitii energiei electrice peste valorile admise, trebuie s adopte msuri pentru ncadrarea perturbaiilor produse n limitele alocate sau s accepte posibilitatea deconectrii sale.

2

Referat

FURNIZOR

Energie livrata (masurarea indicatorilor de calitate pe curbele de tensiune electrica, pe barele de alimentare)

PUNCT COMUN DE CUPLAREPerturbatii (masurarea indicatorilor de calitate pe curbele de curent electric, stabilirea limitelor admise)

CONSUMATOR

Fig.1 Corelatia furnizor - consumator

Sarcinile neliniare deformeaz curentul de la reea chiar dac tensiunea de alimentare este sinusoidal. Schema electric a unei astfel de sarcini se poate prezenta drept o sarcin linear corespunztoare armonicei fundamentale a curentului i o multitudine de surse de current corespunztoare fiecrei armonici de ordin superior. Acestea din urma provoac pe de o parte pierderi suplimentare prin efect Joule, pe de alta parte conduc la o funcionare incorect a proteciilor si datorita cderilor de tensiune pe impedanele de scurtcircuit deformeaz tensiunea la bornele condensatorului si polueaz mediul cu emisii electromagnetice de frecvent ridicat.

1. INDICATORI DE CALITATE Calitatea energiei electrice - capacitatea furnizorului de energie electrica de a satisface nevoile exprimate referitoare la energia electric ale consumatorilor. Calitatea energiei electrice este ansamblul de insusiri pe care le are sistemul electroenergetic de a pune in permanenta la dispozitia consumatorilor o tensiune electrica cu anumite caracteristici:

Forma - alternativ sinusoidal, Frecventa de valoare specificata, Valoarea efectiva de valoare specificata, Simetria retelei (pentru sistemele trifazate) - mentinute intre anumite limite, fixate contractual.

Sistemul de indicatori ai calitatii energiei electrice este alcatuit din :

Indicatorii ai formei semnalului de tensiune Caracteristicile variatiilor lente/rapide ale frecventei

3

Referat

Caracteristicile variatiilor lente (abateri) sau ale variatiilor rapide (fluctuatii) ale valorii efective a tensiunii Caracteristici de simetrie in sistemele trifazate.

Realizarea indicatorilor de calitate a energiei electrice este in sarcina: furnizorului de energie electrica si a consumatorului. Furnizorul are obligatia de a livra energie electrica la parametri de calitate contractati. Pentru aceasta monitorizeaza parametrii de calitate in punctul comun de racordare. Consumatorul are obligatia de a limita nivelul perturbatiilor transmise in sistemul energetic sub nivelul alocat. In Romania definirea calitatii energiei electrice se face in reglementari:

STAS 930 stabileste tensiunile nominale si abaterile admisibile ale tensiunii fata de aceste valori; PE 124 reglementeaza variatiile rapide si nesimetria tensiunii ; PE 109 reglementeaza supratensiunile si protectia instalatiilor impotriva acestora; PE 142 reglementeaza unele aspecte privind flicker-ul ; PE 143 trateaza regimurile nesimetric si deformant.

Calitatea energiei electrice depinde nu numai de furnizorul de energie electrica ci si de toti utilizatorii racordati la aceeasi retea electrica. Perturbatia este abaterea de la forma dorita a semnalului electric. Perturbatiile care influenteaza direct reteaua electrica, deci calitatea energiei electrice furnizate sunt perturbatiile de joasa frecventa conduse:

fluctuatii de frecventa si tensiune (flicker), goluri de tensiune si microintreruperi, supratensiuni atmosferice, de comutatie etc.

Perturbatiile care apar in functionarea sistemelor energetice afecteaza toate caracteristicile undei de tensiune :

forma frecventa amplitudinea

4

Referat

simetria (in sistemele trifazate).

1.2. CALITATEA FRECVENTEI Mentinerea valorilor frecventei sistemului energetic intr-un domeniu admisibil este conditionata de mentinerea echilibrului intre resursele de energie primare si consumul de energie electrica al sistemului. Situatii de neechilibru intre cererea si oferta de putere:

inertia mare de raspuns a instalatiilor de producere, lipsa de agent primar, lipsa de capacitate in grupurile energetice.

Pe durata dezechilibrului, turatia rotoarelor generatoarelor de energie electrica si, implicit, frecventa sistemului descreste. Acest fenomen duce la perturbarea tuturor proceselor de conversie a energiei, de la surse si pana la receptoare. Indicatori de estimare a variatiilor frecventei - abaterea absoluta momentana a frecventei fata de valoarea nominala: f = f - fn - abaterea absoluta medie a frecventei fata de valoarea sa nominala: f = 1/T f(t).dt - coeficientul de variatie a frecventei : unde : f frecventa medie pe intervalul T ; f abaterea medie patratica a frecventei fata de valoarea sa medie. Limitele de imunitate la variatii de frecventa ale diferitelor categorii de receptoare electrice :

CVf = f / f,

in general, se accepta abateri de frecventa de aprox. 1 Hz (2%); in Romania, regulamentul pentru furnizarea energiei electrice prevede obligatia furnizorului de a mentine frecventa de 50 Hz, cu o abatere de cel mult 0,5 Hz (1%): 49,5Hz 50,5 Hz

1.3. CALITATEA TENSIUNII Situatii de non-calitate :

variatii ale valorilor efective ale tensiunilor de faza de la valoarea nominala, abateri de la forma pur sinusoidala a tensiunilor pe faza.

5

Referat

Variatia de tensiune intr-un punct al retelei la un moment dat - diferenta algebrica dintre tensiunea de serviciu din acel punct si tensiunea nominala a retelei respective: U= US-UNa)

Clasificarea variatiilor de tensiune dupa viteza de variatie a tensiunii : Variatii lente sau abateri de tensiune, avand viteza de variatie sub 1 % / s ; Variatii rapide sau fluctuatii de tensiune, cu viteza de variatie peste 1 %/ s.

-

Variatii rapide se considera variatiile continue ale tensiunii de orice forma, avand frecventa de variatie intre 0,0010,003 si 25 Hz, precum si variatiile bruste ale tensiunii care se petrec 1-2 /ore, cu frecventa > 0,0001 Hz (de exemplu, ca urmare a pornirii motoarelor). b) Clasificarea variatiilor de tensiune dupa durata lor : Variatii ale tensiunii de lunga durata: functionarea stationara la tensiune diferita de cea nominala, care apare ca urmare a unui reglaj defectuos sau a supraincarcarii retelelor ; functionarea de durata cu variatii avand caracter cvasiperiodic, ce sunt produse de existenta unor sarcini pulsatorii (fenomenul de flicker) ; variatiile tensiunii, mergand chiar pana la intreruperi, care se mentin peste o anumita durata. Variatii ale tensiunii de scurta durata :

variatii de tensiune bruste, care sunt datorate unor defecte cu caracter rapid, trecator sau eliminate prinprotectii ; variatii bruste produse de socuri de putere cu caracter pasager ; disparitii scurte ale tensiunii, ca urmare a functionarii sistemelor automate (AAR, RAR, etc).

Limita de timp care desparte variatiile de scurta durata de cele de lunga durata este, in general, timpul necesar protectiilor, automatizarilor si echipamentelor de comutatie pentru a restabili tensiunea nominala, daca acest lucru este posibil. Cea mai indicata valoare este de 3 s. In functionarea retelelor electrice, tensiunea reprezinta un parametru variabil in spatiu si timp. Variatia tensiunii in diferitele puncte ale retelei se datoreaza in principal caderilor de tensiune pe linii si transformatoare.

6

Referat

Variatia tensiunii in timp se datoreaza modificarii circulatiilor de puteri si/sau a configuratiei schemei electrice de functionare a retelei. Caderi / pierderi de tensiune sunt date de diferenta algebrica/aritmetica dintre valorile efective ale tensiunii inregistrate in doua noduri ale retelei, avand aceeasi tensiune nominala.

I. Variatii lente de tensiune

Sunt variatiile tensiunii de aprox. 1020 % fata de valoarea nominala, cu o periodicitate de cel putin 5-10 min. Se datoreaza variatiilor progresive ale sarcinii si sunt compensate prin reglajul sub sarcina al transformatoarelor. Pot conduce la pierderi suplimentare de energie, la micsorarea duratei de viata a echipamentelor, la scaderea productivitatii.

Indicatori pentru aprecierea variatiilor lente de tensiune - Abaterea de tensiune intr-un anumit punct al retelei: U = (Us Un / Un).100 unde : Us tensiunea de serviciu a retelei, rspectiv, tensiunea intre doua faze ale retelei electrice, masurata intr-un anumit punct si la un moment dat ; Un tensiunea nominala a retelei, respectiv, teniunea prin care este denumita reteaua si la care se face referire pentru anumite caracteristici ale functionarii acesteia. - Dispersia abaterilor de tensiune fata de abaterea medie. - Gradul de iregularitate a tensiunii sau valoarea medie patratica a abaterii de tensiune Se foloseste pentru evaluare calitatii energiei electrice d.p.d.v. a variatiilor lente de tensiune. Norme privind indicatorii de variatie lenta a tensiunii

Abaterile procentuale admisibile ale tensiunii de serviciu in punctele de livrare pentru retelele a caror tensiune nominala < 220 kV, nu trebuie sa depaseasca 10 % din Un ; Pentru tensiuni nominale > 220 kV, abaterile de tensiune nu sunt standardizate.

7

Referat

In cazul retelelor de iluminat, caderea de tensiune admisibila este:

- de - 3 % din Un daca alimentarea se face din reteau furnizorului, - de - 8-10 % din Un daca se face alimentarea din surse independente. Compensarea variatiilor lente de tensiune

Prin reglajul de tensiune se urmareste incadrarea tensiunilor in benzile admisibile, in scopul minimizarii pierderilor de energie si al sigurantei in functionare a sistemului.

Circulatia puterii reactive influenteaza sensibil reglajul de tensiune. Sursele de putere reactiva, care pot fi utilizate la reglajul tensiunii sunt :

masinile (compensatoarele) sincrone; condensatoarele statice; prin interventia asupra raportului de transformare al (auto)transformatoarelor.

II. Fluctuatii de tensiune Fluctuatiile de tensiune - variatii de tensiune cu caracter repetitiv, ciclice sau aleatorii care au loc pe barele de alimentare ale unui consumator. Cauze - functionarea cu socuri de putere reactiva a unor receptoare: - in retele de joasa tensiune: frigidere, ascensoare, aparate de sudura; - in retele de medie tensiune: pompe, locomotive electrice; - in retele de inalta tensiune: cuptoare cu arc electric, laminoare. Fluctuatiile de tensiune pe barele de alimentare determina efect de FLICKER = evaluat prin jena fiziologica asupra ochiului uman, la variatie fluxului luminos al lampilor electrice alimentate de la aceste bare. S-a constatat ca jena maxima se resimte pentru o frecventa de repetitie a fluctuatiilor de aprox. fr=10 Hz, in conditii de amplitudine constanta. Pentru caracterizarea efectului de flicker se definesc urmatorii indicatori de calitate: Indicatorul de flicker instantaneu P este evaluat pe baza variatiilor de tensiune pe Indicatorul de timp scurt Pst - prelucrarea statistice a nivelurilor instantanee P, pe un Indicatorul de flicker pe tremen lung Plt - definit pe baza indicatorui de timp scurt, barele de alimentare. interval determinat de timp (de obicei 10 min.). determinate pe intervalul de umarire de 2 ore.

8

Referat

Mijloace de limitare a nivelului fluctuatiilor de flicke Combaterea efectului de flicker in retele cuprinde urmatoarele faze: la proiectare pentru receptoarele perturbatoare; in exploatare prin utilizarea mijloacelor pentru amelioarea efectului de flicker; masuratori pentru evaluarea eficientei masurilor adoptate.

Metode folosite pentru limitarea efectelor perturbatoare determinate de consumatorii cu socuri asupra celorlalti consumatori: - alegerea corespunzatoare a schemei de alimentare separare galvanica a barelor care alimenteaza consumatorii cu socuri si ceilalti consumatori; compensarea dinamica a puterii reactive absorbita de consumatorul cu socuri - compensatoare sincrone cu reglaj rapid, baterii de condensatoare cu comanda in timp real. Golul de tensiune este o reducere instantanee si temporara a tensiunii intr-un nod al retelei electrice, care se manifesta prin: - variatii bruste de tensiune datorate unor defecte cu caracter rapid, trecator sau eliminarea prin protectii ; - disparitii scurte ale tensiunii ca urmare a functionarii automatizarilor de sistem (AARRAR). Duratele golurilor de tensiune sunt uzual intre 60 ms si 3 s, dar sunt posibile si durate de 10 ms, in special cand defectele sunt eliminate prin sigurante Clasificarea tipurilor de goluri de tensiune: - dupa durata, golurile de tensiune pot fi : - instantanee ; - momentane - temporare. - - dupa modul in care variaza tensiunile de faza, golurile de tensiune pot fi : - simetrice - cand tensiunile celor 3 faze scad in acelasi raport fata de tensiunea nominala ; - nesimetrice cand tensiunile celor 3 faze scad in rapoarte diferite fata de tensiunea nominala. - - dupa numarul de faze, golurile de tensiune pot fi :

9

Referat

- monofazate ; - bifazate ; trifazate. Metode si mijloace de atenuare La nivelul distribuitorului se pot folosi : sursele neintreruptibile (SNI) ; dispozitive de conditionare a calitatii energiei electrice ; rezervarea caii de alimentare. La nivelul consumatorului, prin stocarea energiei, prin alimentarea de la o alta sursa - transformatoare ferorezonante (transformatoare de tensiune constanta) - sintetizatoare magnetice - surse neintreruptibile (SNI/UPS) . 1.4.REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL) Regimul deformant este regimul permanent de funcionare a reelelor electrice de tensiune alternativa, in care curbele de variatie in timp de tensiune si de curent sunt periodice si cel putin una dintre ele nu este sinusoidala. Consumatorul deformant este consumatorul care detine elemente care genereaza, in punctul de delimitare un regim deformant. Distorsiunea armonica a unei curbe reprezint o abatere periodic, in regim permanent, de la forma sinusoidal a curbei (de tensiune sau de curent electric) de frecven caracteristic sistemului analizat. Tipuri de distorsiunea armonic in sistemul electroenergetic: o o o o componente continue; armonici; interarmonici; impulsuri de comuta ie; zgomote.

Dispozitive de conditionare a calitatii energiei electrice:

10

Referat

Deformarea curbei de tensiune determinata de fenomene de comutatie la un convertor trifazat. Efectele poluarii armonice Din punct de vedere tehnic: - datorita curentilor armonici apar: pierderi Joule, perturbatii in domeniul audiofrecventei - datorita tensiunilor deformate apar: pierderi in circuitele magnetice si materialele dielectrice, supratensiuni - functionarea este afectata de prezenta armonicilor de tensiune si/sau de curent: sisteme de comanda si control, echipamente sincronizate cu tensiunea retelei etc. Din punct de vedere economic cresterea cheltuielilor de fabricatie cresterea cheltuielilor de exploatare Cauze ale nesimetriei: - a) Cauze datorate nesimetriilor temporare: scurtcircuite nesimetrice, intrerupere a unei faze, defecte la consumator b) Cauze datorate nesimetriilor permanente: - sarcini monofazate sau bifazate concentrate, racordate la reteaua de alimentare de tensiune alternative trifazata; - repartitia neuniforma a receptoarelor monofazate pe cele trei faze ale retelei (iluminat stradal, consumatori casnici, etc.); - receptoare bifazate (aparate de sudura electrica, cuptoare electrice de inductie la frecventa industriala, traciunea electrica, etc.); - receptoare trifazate de constructie nesimetrica (cuptoare cu arc electric); impedante diferite ale liniilor electrice pe cele trei faze (in special, liniile electrice aeriene)

cresterea cheltuielilor de producere a energiei

electrice .

dezechilibrul permanent al fazelor reteli datorat dispunerii spatiale nesimetrice a conductoarelor.

Deformarea tensiunii duce la apariia urmtoarelor fenomene:

11

Referat

se poate periclita funcionarea convertoarelor electrice bazate pe ntrzierea unghiului de aprindere. exist pericolul ca condensatoarele de compensare a factorului de putere si impedana reelei s se comporte ca circuite rezonante serie (datorita tensiunii) ceea ce duce la apariia de cureni mari ce pot provoc distrugerea instalaiei i scoaterea consumatorilor din sistem. n anumite situaii nu se mai poate realiza compensarea puterii reactive cu condensatoare simple ceea ce face necesar folosirea de filtre active ce asigura o tensiune apropiat de cea sinusoidala ca mai apoi s se foloseasc condensatoare simple. De asemenea, exist norme care n funcie de puterea de scurtcircuit limiteaz curenii de armonici superioare ce circul n reea i limiteaz distorsionarea tensiunii de la borne. Exist, deasemenea, si alte fenomene care duc la slbirea calitii energiei electrice: efecte de comutaie produse de convertoare cu tiristoare; armonici datorate sarcinilor neliniare cum ar fi redresoarele, surse n comutaie; efectul de flicker datorat sarcinilor fluctuante ce apar la nchiderea/deschiderea contactoarelor, pornirea motoarelor, maini cu rezisten ridicat, aparate de sudur, etc. Calitatea energiei electrice, spre deosebire de alte sectoare de activitate, depinde nu numai de furnizor, ci i de toi consumatorii racordai la aceeai reea de alimentare; unii dintre acetia pot determina influene perturbatorii n reeaua furnizorului, care s afecteze funcionarea altor consumatori, racordai la aceeai reea; n consecin, consumatorii, care contribuie la alterarea calitii energiei electrice peste valorile admise, trebuie s adopte msuri pentru ncadrarea perturbaiilor produse n limitele alocate sau s accepte posibilitatea deconectrii sale. Promovarea riguroas a unei politici a calitii la nivel de stat, a unor programe concrete la nivelul companiilor de electricitate, presupune definirea i promovarea unei legislaii adecvate i armonizate cu reglementrile adoptate la nivel internaional, care vizeaz att responsabilitatea furnizorilor pentru daune provocate utilizatorilor prin livrarea unei energii electrice de calitate necorespunztoare (cu abateri fa de indicatorii nscrii n contractul de furnizare), ct i responsabilitatea consumatorului pentru perturbaiile determinate n reeaua electric a furnizorului; astfel de reglementri trebuie s constituie baza legal a relaiei furnizor - consumator i s stabileasc obligaii i rspunderi precise pentru toi parteneri implicai pe ntregul traseu producie - consum Tabelul 3.2 Nivelurile admise pentru tensiunile armonice [%] conform CEI 100022/1990. Armonice impare nemultiplu de 3 rang uk [%] k JT - MT IT 5 6 2 7 5 2 11 3,5 1,5 13 3 1,5 17 2 1 19 1,5 1 Armonice impare multiplu de 3 rang uk [%] k JT - MT IT 3 5 2 9 1,5 1 15 0,3 0,3 21 0,2 0,2 >21 0,2 0,2 Armonice pare rang k 2 4 6 8 10 12 uk [%] JT - MT 2 1 0,5 0,5 0,5 0,2 IT 1,5 1,0 0,5 0,2 0,2 0,2

12

Referat

23 25 >25

1,5 1,50 ,2 +1,3 25 k

0,7 0,70 ,2 + 0 ,5 25 k

>12

0,2

0,2

Coeficientul de distorsiune al curbelor de tensiune

JT MT IT

8% 3%

Tabelul 3.3 Nivelurile admise pentru curenii armonici [%] la sarcin neliniar conform ANSI/IEEE 519/82 [6] . Rangul armonicei impare Coeficientul de distorsiune Isc/I1 k