s2. cap. 1.1. introducere.pdf
TRANSCRIPT
-
Reele Electrice
Conf.dr.ing. Lucian Toma
Coordonate:Facultatea de EnergerticCatedra Sisteme ElectroenergeticeBirou EI-113Tel.: 0724711661Email: [email protected]
-
Petrol convenional
Petrol neconvenional
Gaz convenional
Gaz neconvenional
CrbuneUraniu
45 ani
20 a.
65 ani
0 ani
200 ani100 ani
70 ani
30-80 ani
150 ani
600 ani
1300 ani>1000 ani, cu reciclare
Rezerve n exploatare Rezerve neexploatateCombustibil brut
27000 TWhConsumul de energie electric
ri n curs de dezvoltareOECD, Europa de Est
7,5 mld.6,1 mld.
4,4 mld.
Populaia pe glob
85%
15%8300 TWh
1980
71%
29%15400 TWh
2000
55%
45%
2020
Sursa: Current Trends in Energy & Power Markets. BP Statistical Review of World Energy 2005; BGR
Consumul de energie electric vs. Populaia globului
Rezervele de energie n combustibili
-
Dezvoltarea durabil = echilibrul dintre creterea economic i progresul social n condiiile protejrii mediului nconjurtor
Cretereeconomic
Progres socialProtejareamediului
Consumul de energie i dezvoltarea durabil
-
Strategia de la Lisabona pentru dezvoltare durabil
PIA
A IN
TERN
SECURITATEA ALIMENTRII
MEDIU
Liberalizareapieei de energie
Inovare i competitivitate
Eficien i costuri reduse
Conservarea florei i faunei naturale
Stoparea procesului de schimbri climaterice
Reducerea polurii
Disponibilitatea energieiprimare
Siguran i Calitate a energiei
Capacitate de livrare
Strategia de la Lisabonapentru o dezvoltare durabil
-
Tehnic
Economic
Social-Mediu
Tehnic
Economic
Social-Mediu Tehnic
Economic
Social-Mediu
Trecut
Prio
ritat
eViziune asupra prioritilor dezvoltrii durabile
Prezent Viitor
-
Nuclear
Crbune Gaz saupcur
Hidro
Solar
Eolian
GeotermalMaree
Micro-...Bio
Transportul
Distribuia
ENERGIEIELECTRIC
Baterii
Reeaua electric ConsumatoriSurse de producie
-
Interconectarea sistemelor electroenergetice
Tensiune Medie
Linii electrice, echipamente de comutaie, servicii etc.
Tensiune nalt
Linii electrice, echipamente de comutaie, servicii etc.
TransformatoareTransformatoare bloc,
transformatoare de putere, transformatoare de distribuie etc.
Automatizri i ProteciiSisteme de control, sisteme de
automatizare i protecii, sisteme de telecontrol, calitatea energiei electrice.
ServiciiConsultan i planificare de reea,
menenan i managementul activelor de reea, servicii de msurare etc.
-
Interconectarea sistemelor electroenergetice
-
Interconectarea sistemelor electroenergetice
-
Zone sincrone din Europa
Cabluri Cabluri HVDCHVDC
HVDC B2BHVDC B2B
Linii Linii HVACHVAC
UCTE
UPS/IPS
NORDEL
UKTSOAATSOI
CapacitCapacitateate: : 663311 GWGWVrf de sarcinVrf de sarcin: : 390 390 GWGWConsumConsum: : 2525330 0 TWhTWhPopulaPopulaieie: 4: 45050 mlnmln
CapacitCapacitateate: 9: 944 GWGWVrf de sarcinVrf de sarcin: : 6666 GWGWConsumConsum: : 405 405 TWhTWhPopulaPopulaieie: 2: 244 mlnmln
CapacitCapacitateate:: 333737 GWGWVrf de sarcinVrf de sarcin::215215 GGWWConsumConsum: 12: 128585 TWhTWhPopulaPopulaieie: 280: 280 mlnmln
CapacitCapacitateate: : 85 85 GWGWVVrfrf de de sarcinsarcin: : 6666 GWGWConsumConsum: : 400 400 TWhTWhPopulaPopulaieie: : 6565 mlnmln
Interconectarea sistemelor electroenergetice
-
Interconectarea sistemelor electroenergetice
-
Dezvoltarea interconexiunilor UCTEasincron
sincron
Inelul mediteranean
Interconectarea sistemelor electroenergetice
-
Solidaritate ncredere Interes comun
Producie Consum
Interconectarea sistemelor electroenergetice
-
Curba de sarcin a SEN n data de 20.10.2005
Preal
Pprog
Pnot
Curba de sarcin a SEN
-
Reglaj primar (automat)
Regulator de vitez
Generatoare
Preglaj primar
fnom
Reea interconectat
Pprogramat Pdispecerizat PprodusPplanificat
Preglaj teriar
Preglaj secundar
Reglaj teriar Reglajulsecundar frecven-
putere activ
Frecven comun
f
f
Plinii de interconexiune
fconsemn
Pprogramat linii de interconexiune
+
-
+ ++
+
+
Reglaj secundar(coordonat direct de OTS)
Reglajul frecvenei in sistemele electroenergetice
-
1000 200 300 400 500 t [s]
1.041.03
1.051.06
1.071.081.09
1.041.03
1.051.06
1.071.08
0 2 4 6 8
1.041.03
1.051.06
1.071.08
Efectul reglajului primar
Reglajprimar
de tensiuneAc
de tensiune ini iat la = 300 siunea reglajului teriar
t
Ac iunea reglajului secundar
Reea electric de transport
G
G
Reglaj secundarReglaj
secundar
Zona de reglaj 1
Nod pilot
GG
GNod pilot
Zona de reglaj 3
ReglajsecundarReglaj
secundar
Reglaj teriaroptimizat
Reglaj teriaroptimizat
Operator de transport i sistemOperator de transport i sistem Mrimi msurate(U, P, Q)Mrimi msurate
(U, P, Q)
SemnalizriSemnalizri
Controlul tensiunii i al puterii reactive
Reglajul ierarhizat de tensiune
G
GNod pilot
ReglajsecundarReglaj
secundar
Zona de reglaj 2
-
Marea varie din SUA-Canada 2003
Sunt sistemele electroenergetice vulnerabile?
-
Marea avarie din Italia 2003
Italia n bezn
Sunt sistemele electroenergetice vulnerabile?
-
TTensiunensiuneaea continu continu (HVDC): solu(HVDC): soluia pentru ia pentru interconectarea sistemelor interconectarea sistemelor electroenergeticeelectroenergetice n asincronn asincron
Legturi HVDC existenteCross Channel 2000 MWSkagerrak 940 MWBaltic Cable 600 MWKontek 600 MWGotland 260 MWFenno Skan 500 MWKonti Skan 550 MWVyborg 355 MWMoyle 2 x 250 MWSwepol 600 MW
Interconexiuni n curs de realizare
NorNed 600 MW
Great Belt 600 MW
UK-Netherlands 1200 MW
Norway-UK 1200 MWIceland-UK 1100 MW
Finland-Estonia 350 MW
Drnrohr 550 MWWien SO 550 MWEtzenricht 600 MW
Scoase din funciune (B2B)
Viking Cable 600 MW
OpiuniEuro Link 4000 MW (TEN Studies)
Ireland Wales 400 MW
(B2B)
-
Pri implicate: Transelectrica i TEA
Proiectul: Cost: aprox. 290 MEUR,
excluznd conectarea cu
reeaua AC i ntrirea acesteia
Putere nominal: 600-700 MW
Lungime: >300 km
Adncimea apei: < 1000 m
Proiectul legturii la tensiune continu Romania Turcia
-
Hong Kong: 7 mil.Guangzhou: 10 mil
Shanghai: 19 mil.Hangzhou: 6,7 milNanjing: 7,6 milChangzhou: 3,5 mil
China un buldozer n ascensiune
Beijing: 17 mil.Tianjin: 11,7 mil.Shijiazhuang: 9,4 mil.
-
China un buldozer n ascensiune
Proiectul Three Gorges
-
Proiectul Three Gorges
-
China un buldozer n ascensiune
Guangdong
Fujian
Taiwan
Sichuan & Chongqing
Hubei
Hunan
Jiangxi
Heilongjiang
Inner Mongolia
Hebei
Henan Jiangsu
Shandong
Anhui
Guangxi Guizhou
Beijing Tianjin
Shanghai
Jilin
Gansu
Shaanxi
Shanxi
Qinghai
Xinjiang
Xizang
Ningxia
Liaoning
Zhejiang
Yunnan
Hainan Nuozhadu-Guangdong800kV, 5000-6000 MW, 2015
Bangkok
NW-Sichuan (Baoji Deyang)3000 MW, 2011
BtB North - Central1000 MW, 2012
BtB Shandong - East 1200 MW, 2011
Irkutsk (Rusia) - Beijing800kV, 6400 MW, 2015
BtB Northeast-North (Gaoling)1500 MW, 2008
Goupitan - Guangdong3000 MW, 2016
Rusia
Jinghong-Thailand3000 MW, 2013
Ningxia - Tianjing
3000 MW, 2009
NWPG
NCPG
NEPG
CCPG ECPG North Shaanxi-Shandong3000 MW, 2011
Yunnan - Guangdong800kV, 5000 MW, 2009
SCPG
Hulunbeir (Inner Mongolia)- Shenyang 3000 MW, 2010
Xianjiaba Shanghai 800kV, 6400 MW, 2011Xiluodu - Hanzhou
800kV, 6400 MW, 2015
Xiluodu - Hubei800kV, 6400 MW, 2014
Hami C. China800kV, 6400 MW, 2018
Humeng Jinan (Shandong)800kV, 6400 MW, 2015
Humeng - Tianjing800kV, 6400 MW, 2016
Humeng - Liaoning800kV, 6400 MW, 2018
Jinsha River II East China800kV, 6400 MW, 2016
Jinsha River II - Fujian800kV, 6400 MW, 2018
Jinsha River II East China800kV, 6400 MW, 2019
Jingping East China800kV, 6400 MW, 2012
-
40.5
m
40.1
m
Comparaie ntre un stlp de 800 kV AC i un stlp de 500 kV DC, avnd aceeai
capacitate de transport (2000 MW).
Transformarea unui stlp de la220 kV AC la 380 kV DC.
480 MVA 1440 MVA
220 kV AC 380 kV DC
acelaie
i stlpaceeai funda
-
SurSursasa: Mitsubishi Electric Power Produces Inc.: Mitsubishi Electric Power Produces Inc.
Soluii inteligente prin aplicaii ale electronicii de putere:dispozitive FACTS i legturi HVDC
Controlul circulaieide puteri
Controlul tensiuniiMeninerea stabilitii
mbuntirea calitii energiei electrice
Interconectarea centralelor eoliene
Central electric
Reglajul puterii reactive Creterea capacitiide import
Creterea capacitiide transport
Sistemelectroenergetic
vecin
Sistemelectroenergetic
vecin
Control interzonal
-
Smart Smart evolutionevolution
Evoluia ctre o infrastructur robust
-
Smart Smart evolutionevolution
Evoluia de la reelele pasive spre reelele active
Sisteme de comunicaiiMonitorizare n timp real Acionare de la distan
Reele pasive =reele dependente de intervenia operatorului uman
Reele active =reele capabile s rspund (s se adapteze) n timp real la evenimente complexe
-
SMESPile cu combustibil
Stocare de energie termc
Central eolian off-shore
Integrarea surselor de generare: o mare provocare
Micro-hidrocentrale Central
fotoelectricHidrocentral
Panouri fotoelectrice
Biomas
Energia valurilor
Managementul consumului
CHPStocare de hidrogen
Stocarede energieelectric
CTE cu 0 emisii
Microreea
Controler local
Panouri fotoelectrice
Nod de comunicaie
Transformator
-
Crearea conceptului de SmartGrids Reele Inteligente
Aparate inteligente
Delestaj voluntar de sarcin ca rspuns la dezechilibru de puteri
Managementul consumuluiLa vrf de sarcin, consumul poate fi
asigurat din surse proprii pentru a economisi bani
Locuine
Sisteme digitale de protecie ce acioneaz n microsecunde
Procesoare
Panouri fotoelectrice
Detecteaz condiii nefavorabile de funcionare i pot semnala
zone care pot fi izolate -autocicatrizare
Central eolian Generare distribuitEnergia provenit din surse de
producie proprie, de mic putere, conduc la creterea independenei
energetice i la reducerea costurilor
Senzori
Cldire industrial
Central electric de putere mare
Microrea izolat
Birouri
Viziune pentru viitor o reea a microreelelor integrate care se pot monitoriza i auto-cicatriza
SMARTSMART--GRIDSGRIDS
Perturbaie n reea
Energia generat la gol de sarcin poate fi stocat n
baterii pentru utilizare ulterioar
Stocare
FlexibilitateAccesibilitate Siguran Economicitate
-
integrarea a doua infrastructuri
Reele inteligente (SmartGrids)
Infrastructura electricInfrastructura electric
Infrastructura Infrastructura InteligentaInteligenta
-
Structura general a unui sistem energetic
Sistem electro-energetic
Combustibil, baraj i lacuri de acumulare
Centrale electrice
Reele electrice de transport
Reele electrice de distribuie
Consumatori
Reeaua electric
-
Noiuni introductive
Sistemul electroenergetic = ansamblu de instalaii energetice care asigur procesul de producere (generatoarele, fr turbinele de antrenare), de transport (liniile i staiile electrice) i consum de energie (receptoarele electrice)
Sistemul energetic este ansamblul instalaiilor rezultat din adugarea la sistemul electroenergetic, pe partea de centrale i a turbinelor, cazanelor, depozitelor de combustibil (pentru centrale termoelectrice) respectiv pentru centralele hidroelectrice a turbinelor, barajelor i lacurilor de acumulare, iar pe partea consumatorilor alturi de receptoarele de energie se consider i mecanismele antrenate.
-
Noiuni introductive
Receptor de energie electric: un element de circuit care consum energia electric n scop util sau un aparat care transform energia electric n alte forme de energie (luminoas, mecanic, termic)
Consumatorul de energie electric: ansamblul instalaiilor electrice pentru alimentarea receptoarelor dintr-o nteprindere, construcii etc.
Instalaiile electrice dintr-un sistem electroenergetic se pot grupa: Producere a energiei electrice (generatoarele); Transport a energiei electrice (linii electrice aeriene i
subterane, staii transformatoare) Distribuie (linii electrice aeriene i subterane, posturi de
transformare, tablouri de distribuie) Instalaii la consumator.
-
Turb
in
GEN
Generatorde abur
V
UV
MT T
V
Noiuni introductive
V - tensiunea de faz
U - tensiunea ntre faze
-
VVV
U
U
U
V
V
V
VU 3
V - tensiunea de faz
U - tensiunea ntre faze
-
a
b
c
A
B
CSecundar
Primar
-
V = Ufp - tensiunea de faz
U = Uff - tensiunea ntre fazeVU 3
Legtura dintre tensiunea de faz V i tensiunea ntre faze U
a V ca U U ab
c V bV
bcU
a
c b
N
-
Tensiunea nominal a sistemului (ca un ntreg) (eng.: nominal voltage of the system) = o valoare a tensiunii utilizat pentru a desemna sau identifica un sistem i la care se refer anumite caracteristici de funcionare
Tensiune normat (rated voltage) = o valoare cantitativ atribuit, n general, de constructorul de echipamente pentru anumite condiii de funcionare ale unei componente, dispozitiv sau echipament din sistemul electroenergetic. Ex: tensiunea la bornele generatoarelor este diferit de tensiunea reelei electrice este 6,3 kV, 10,5 kV, 24 kV sau 35 kV.
Definiii
-
Clasificarea reelelor electrice
dup nivelul de tensiune;
n funcie de destinaia i extinderea geografic;
n funcie de topologie;
n funcie de situaia neutrului fa de pmnt;
sisteme de transport la tensiune alternativ sau continu
-
Clasificarea RE dup nivelul de tensiune
Reele de joas tensiune Un 1 kV- n Romnia este folosit tensiunea de 400/230V
Reele de medie tensiune 1 kV Un < 110 kV Un=10kV;20kV pentru distribuia urban (LES/LEC) Un=20kV pentru distribuie rural (LEA) Un=6kV;10kV pentru distribuie industrial
(LEC/LES) Reele de nalt tensiune 110 kV Un > 245 kV
- Rol de repartiie zonal sau de distribuie n cadrul marilor orae
- Un =110 kV, 220 kV Reele de foarte nalt tensiune Un 245 kV
- Un =400 kV, 750 kV
-
Dup destinaie: Reele electrice de transport (T, FT) Reele electrice de repartiie (T) Reele electrice de distribuie (MT/JT)
Dup extinderea geografic: Reele naionale Reele zonale Reele locale
Clasificarea RE n funcie de destinaie i extinderea geografic
-
Reele radiale, arborescente sau deschise
Reea radial
Reea arborescent
Staie de transformare T MT /
Posturi de transformare M / T JT
Clasificarea reelelor electrice n funcie de topologie
-
Structuri de reele buclate
~ 2
~1
I
ntreruptor
Clasificarea reelelor electrice n funcie de topologie
-
~
~
I
I
~
~
I
I
Reea buclat complex Modificarea topologiei unei reele prin debuclarea n statiile de transformare: a) fr debuclare; b) cu debuclare
a b
Structuri de reele complex buclate
Clasificarea reelelor electrice n funcie de topologie
-
Reele cu neutrul izolat fa de pmnt
Reele cu neutrul legat direct la pmnt
Reele cu neutrul tratat:
- prin impedan (bobin i / sau rezistor)
- prin sistem rezonant (bobina Peterson)
Clasificarea reelelor n funcie de situaia neutrului fa de pamnt
-
Reele electrice cu neutru izolat fa de pmnt
N
Z =NPamant
Transformator
a V ca U U ab
c V b V
a
c b
N
a V
c V bV
a
c b
N
Regim normal VN=VP=0
Regim cu defect (faza a) VN=V VVV cb 3
-
Reele cu neutru tratat prin impedan
Reele cu neutru legat direct la pmnt
N
ZN
N
X N = 0
Clasificarea reelelor n funcie de situaia neutrului fa de pmnt