Download - Diploma Regim Nesimetric
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Aspecte calitative ale energiei electrice
Cap.1. Calitatea Energiei Electrice
Introducere în calitatea energiei electrice
Calitatea, conform definiţiei formulate de Organizaţia Internaţională de Standardizare
– ISO (International Standard Organisation), reprezintă totalitatea caracteristicilor şi a
particularităţilor unui produs sau serviciu, care concretizează aptitudinea de a răspunde la
necesităţi potenţiale sau exprimate ale utilizatorului.
Calitatea oricărui produs sau serviciu este o noţiune complexă pentru conturarea
căreia se impune luarea în consideraţie a unui număr mare şi variat de factori. În acelaşi timp,
noţiunea de calitate trebuie să sintetizeze acele caracteristici care, în raport cu specificul
produsului sau serviciului, au ponderi şi semnificaţii distincte.
( Calitatea energiei electrice (Power Quality): termenul a fost propus în S.U.A. de
IEEE [1] şi preluat de majoritatea publicaţiilor de limbă engleză. Calitatea energiei electrice,
conform IEEE reprezintă “conceptul alimentării şi legării la pământ a echipamentelor
sensibile, într-un mod care să permită funcţionarea corectă a acestora”. De fapt, în pofida
acestei definiţii, termenul este utilizat într-un sens mult mai larg, referindu-se atât la
problema poluării armonice generată de sarcinile neliniare, cât şi la alte tipuri de perturbaţii
electromagnetice apărute în sistemele electroenergetice;
( Calitatea alimentării cu energie electrică (quality of supply sau quality of power
supply): reflectă relaţia furnizor – consumator; are o componentă tehnică, calitatea tensiunii,
descrisă anterior, şi o altă componentă, frecvent denumită “calitatea serviciilor“ (quality of
service), care reflectă relaţiile cu consumatorul (viteza de răspuns la solicitările acestuia,
transparenţa tarifelor etc.) [1].
Calitatea consumului (quality of consumption): reflectă relaţia consumator –
furnizor; se referă la calitatea curentului, corectitudinea în plata facturii electrice etc.
( Compatibilitate electromagnetică (Electromagnetic Compatibility ( EMC): termenul
este utilizat de CEI (Comission Électrotechnique Internationale) şi reprezintă “aptitudinea
unui echipament sau sistem de a funcţiona satisfăcător în mediul său electromagnetic, fără a
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
induce perturbaţii inacceptabile în orice alt echipament sau sistem existent în acel mediu”
[5] ;
Calitatea tensiunii (qualité de la tension): termenul este utilizat în Franţa şi în
diferite publicaţii europene şi se referă la “abaterile formei curbei de variaţie în timp a
tensiunii de la sinusoida ideală”; poate fi interpretat ca referindu-se la calitatea “produsului”
livrat de furnizor consumatorilor.
Calitatea curentului (current quality): este o definiţie complementară celei anterioare
şi se referă la abaterile curentului faţă de forma ideală (o curbă sinusoidală de frecvenţă şi
amplitudine constantă şi în fază cu tensiunea de alimentare); noţiunea se foloseşte pentru a
descrie performanţele convertoarelor electronice.
În analiza problemelor legate de compatibilitate electromagnetică, standardele CEI
operează în primul rând cu următorii termeni importanţi:
a) emisia (emission): se referă la nivelul poluării electromagnetice produsă de un
echipament;
b) imunitatea (immunity): reflectă capacitatea unui echipament de nu fi afectat de
poluarea electromagnetică.
Pot fi enumerate patru argumente majore, care justifică interesul manifestat pentru
domeniul calităţii energiei electrice:
a) echipamentele moderne sunt mai sensibile la reducerea calităţii energiei electrice,
datorită faptului că au în componenţa lor dispozitive electronice şi sisteme de control, bazate
pe microprocesoare, ale căror caracteristici de funcţionare sunt afectate de perturbaţii în
reţeaua electrică de alimentare;
b) preocupările pentru creşterea randamentelor în procesele de producere, transport şi
utilizare a energiei electrice au determinat introducerea, pe scară largă, a electronicii de
putere în controlul proceselor de conversie a energiei şi a echipamentelor adaptive pentru
controlul factorului de putere;
c) consumatorii au devenit mai conştienţi şi mai bine informaţi asupra impactului pe
care diferite perturbaţii electromagnetice (aleatoare, semipermanente sau permanente) îl au
asupra echipamentelor electrice şi a proceselor tehnologice (inclusiv asupra calităţii
produsului finit) şi, ca urmare, cer furnizorilor să le ofere energie electrică la parametrii de
calitate contractaţi;
d) creşterea complexităţii sistemelor energetice şi a influenţelor reciproce între acestea
şi utilizatori, precum şi între consumatorii racordaţi la acelaşi sistem de alimentare.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Evaluarea calităţii energiei electrice furnizată consumatorilor poate fi abordată în
două moduri:
o abordare “subiectivă”, care constă în anchete asupra gradului de satisfacere a
cerinţelor consumatorilor; anchetele sunt efectuate pentru a se cunoaşte aprecierile clienţilor
asupra produsului energie electrică şi asupra serviciului de furnizare; această abordare
permite să se pună în evidenţă calitatea percepută de utilizator;
o abordare ”obiectivă” , care constă în efectuarea de măsurări privind indicatorii de
calitate**.
Ca orice produs sau serviciu, energia electrică livrată are o serie de parametri
cantitativi (indicatori), care-i definesc calitatea.
Deşi exigenţele consumatorilor de energie electrică sunt din ce în ce mai mari,
produsul “energie electrică” nu poate fi niciodată perfect şi, în consecinţă, consumatorul
trebuie să adopte măsuri tehnologice pentru protecţia propriilor instalaţii, în paralel cu
acţiunile furnizorului pentru îmbunătăţirea calităţii energiei electrice livrate.
Pentru unele tipuri de perturbaţii limitarea efectelor acestora impune acţiuni comune
ale furnizorului de energie electrică şi ale consumatorului.
Deoarece perturbaţiile electromagnetice afectează atât parametrii economici şi
funcţionali ai furnizorului de energiei electrică, cât şi ai consumatorilor, din ce în ce mai
sensibili la perturbaţii, apare necesară, în etapa actuală, o preocupare permanentă pentru
calitatea energiei electrice, planificarea şi monitorizarea acesteia, standardizarea emisiilor
perturbatoare, stabilirea de niveluri de compatibilitate [8]. În acest sens:
industria de produse electrice şi electronice trebuie să realizeze echipamente cu
nivel al emisiilor poluante sub valorile admise;
furnizorul de energie electrică trebuie să urmărească nivelul de poluare electro-
magnetică a reţelei (o planificare a acesteia), să stabilească niveluri admisibile pentru
diferitele tipuri de emisii perturbatoare ale consumatorilor, astfel încât toate echipamentele
conectate în reţeaua electrică să aibă condiţii normale de funcţionare.
O caracteristică importantă din punctul de vedere al calităţii energiei electrice este
forma sinusoidală a curbei de tensiune. În realitate, nici o sursă nu poate asigura o tensiune
perfect sinusoidală [1].
Consumatorii conectaţi la reţea, la o tensiune dată, solicită un curent a cărui
amplitudine şi formă reprezintă o caracteristică a consumatorului şi a modului lui de
** Prin indicator de calitate, în sens general, se înţelege o caracteristică de apreciere cantitativă a proprietăţilor unui produs, analizat sub aspectul îndeplinirii cerinţelor privind elaborarea sa, exploatarea sau consumul.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
funcţionare. În consecinţă, curentul, care parcurge impedanţa din amonte a reţelei electrice de
alimentare, determină variaţia tensiunii pe barele de alimentare.
Pentru ca perturbaţiile pe curba de tensiune să se menţină în limite admisibile, este
deci necesar să se impună limite ale emisiilor perturbatoare, determinate pe curba curentului
electric absorbit de consumator. Este evidentă necesitatea corelării dintre abaterile admise
privind tensiunea în punctul comun de cuplare (punctul de racordare la reţeaua publică de
alimentare, la care este sau va fi conectat un anumit consumator) şi cele ale curentului
absorbit de consumator.
Aspectele legate de corelarea nivelului perturbaţiilor cu susceptibilitatea echi-
pamentelor fac obiectul compatibilităţii electromagnetice care, pe de o parte, defineşte
standarde de emisie şi, pe de altă parte, standarde de imunitate pentru un echipament, în
funcţie de riscul admis de incompatibilitate [8].
În numeroase cazuri practice, consumatorii sunt ei înşişi surse de emisii perturbatoare.
Cele mai importante tipuri de consumatori, care determină perturbaţii sunt:
( consumatori care includ elemente neliniare (tracţiunea electrică urbană, instalaţii de
inducţie electromagnetică, instalaţii de electroliză, SVC etc.) şi absorb un curent
nesinusoidal, ale cărui armonici, parcurgând impedanţele armonice ale reţelei de alimentare,
conduc la tensiuni armonice pe bare;
( consumatori dezechilibraţi (tracţiunea electrică interurbană, echipamente de sudare,
iluminatul public etc.), care absorb curenţi de amplitudine diferită pe cele trei faze şi
parcurgând impedanţele amonte ale reţelei electrice determină nesimetrie de tensiune pe
barele de alimentare;
( consumatori cu sarcini variabile, care produc fluctuaţii de tensiune pe barele de
alimentare; acestea sunt de două tipuri:
fluctuaţii puţin frecvente, ca de exemplu, pornirea unor motoare mari;
fluctuaţii frecvente, modificări rapide, regulate sau aleatorii, care determină efect de
flicker (ca, de exemplu, în cazul cuptoarelor cu arc electric, aparatele de sudare prin puncte
etc.).
Analiza problemelor privind alimentarea cu energie electrică a consumatorilor pune în
evidenţă două aspecte distincte privind calitatea, aspecte care trebuie urmărite la furnizarea
energiei electrice:
( calitatea energiei electrice, cu referire la parametrii tehnici ai produsului
(amplitudinea tensiunii, frecvenţa, conţinut armonic, simetria sistemelor trifazate);
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
calitatea serviciului, cu referire la continuitatea în alimentare (întrerupere de scurtă
şi de lungă durată, siguranţa în alimentare).
În mod obişnuit, cele două aspecte sunt cuprinse, generic, sub denumirea de calitate a
energiei electrice.
În condiţiile creşterii numărului şi a puterii absorbite de consumatorii cu sarcini
neliniare, care mai sunt denumiţi şi consumatori perturbatori (echipamente cu comenzi şi
reglare utilizând electronica de putere, cuptoare cu arc electric, tracţiune electrică, aparatură
electrocasnică modernă etc.), asigurarea calităţii energiei devine o problemă de o
complexitate deosebită.
Producătorul de echipamente şi aparate electrice trebuie să realizeze produse cu limite
reduse de emisie armonică, iar furnizorul este obligat să asigure menţinerea unor niveluri
admisibile ale perturbaţiilor, astfel încât toate instalaţiile racordate la reţea să aibă condiţii
normale de funcţionare.
Pot fi puse în evidenţă următoarele concluzii:
( Produsul energie electrică este utilizat de consumatori de o mare diversitate, de la
cei industriali (mai puţini, dar de putere mare), până la cei casnici, caracterizaţi de receptoare
de putere mică, dar foarte numeroşi, atât în mediul urban, cât şi în mediul rural. Tehnologiile
moderne, într-o continuă evoluţie, bazate pe electronica de putere şi microinformatică,
prezente astăzi în toate sectoarele de consum, antrenează procese complexe, dintre care unele
sunt:
a) sensibile la perturbaţii electromagnetice, provenind atât din mediul lor, cât şi din
reţeaua electrică de alimentare;
b) generatoare de perturbaţii electromagnetice;
c) perturbatoare şi, în acelaşi timp, şi perturbate electromagnetic.
Menţinerea în permanenţă a unui anumit nivel al calităţii energiei electrice într-un
nod energetic necesită o colaborare continuă a furnizorului de energie electrică (cu
responsabilităţi privind calitatea tensiunii la barele de alimentare) cu consumatorii de energie
electrică (potenţiali surse de perturbaţie), pentru a obţine în punctul comun de cuplare (fig.
1.1) indicatorii de calitate înscrişi în contractul de furnizare.
( Nivelul mediu de calitate al produsului energie electrică livrat de furnizor
consumatorilor trebuie adaptat dinamic pe toată durata de viaţă a reţelei electrice. În acest
scop, este necesară o conlucrare permanentă între:
a) furnizorii de energie electrică;
b) fabricanţii şi instalatorii de receptoare electrice;
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
c) utilizatorii de energie electrică.
Cei trei participanţi la rezolvarea problemelor de compatibilitate electromagnetică
trebuie să posede cunoştinţe complexe referitoare la:
mediul electromagnetic în care funcţionează receptoarele electrice;
nivelul de emisie al perturbaţiilor în punctul comun de cuplare al consumatorului;
nivelul de imunitate al fiecărui tip de receptor electric la diferite tipuri de perturbaţii,
ce pot să apară în punctul comun de cuplare;
măsurile de asigurare a calităţii necesare în punctul respectiv, la o anumită etapă de
dezvoltare a reţelei de alimentare.
Calitatea energiei electrice, spre deosebire de alte sectoare de activitate, depinde nu
numai de furnizor, ci şi de toţi consumatorii racordaţi la aceeaşi reţea de alimentare; unii
dintre aceştia pot determina influenţe perturbatorii în reţeaua furnizorului, care să afecteze
funcţionarea altor consumatori, racordaţi la aceeaşi reţea; în consecinţă, consumatorii, care
contribuie la alterarea calităţii energiei electrice peste valorile admise, trebuie să adopte
măsuri pentru încadrarea perturbaţiilor produse în limitele alocate sau să accepte posibilitatea
deconectării sale.
( Promovarea riguroasă a unei politici a calităţii la nivel de stat, a unor programe
concrete la nivelul companiilor de electricitate, presupune definirea şi promovarea unei
legislaţii adecvate şi armonizate cu reglementările adoptate la nivel internaţional, care vizează
atât responsabilitatea furnizorilor pentru daune provocate utilizatorilor prin livrarea unei
energii electrice de calitate necorespunzătoare (cu abateri faţă de indicatorii înscrişi în
contractul de furnizare), cât şi responsabilitatea consumatorului pentru perturbaţiile
determinate în reţeaua electrică a furnizorului; astfel de reglementări trebuie să constituie
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
baza legală a relaţiei furnizor ( consumator şi să stabilească obligaţii şi răspunderi precise
pentru toţi partenerii implicaţi pe întregul traseu producţie ( consum.
În acest scop, se impun următoarele măsuri principale:
a) crearea unui set simplu, clar şi uşor perfectibil, de indicatori de calitate, care să
surprindă rapid şi, pe cât posibil, cât mai complet, multiplele aspecte care definesc, la un
anumit stadiu, calitatea;
b) normarea unor valori şi/sau abateri admisibile pentru indicatorii de calitate,
acceptate de toţi factorii implicaţi: furnizor ( utilizator ( fabricant de receptoare electrice;
c) elaborarea bazelor metodologice ale controlului de calitate şi asigurarea unei
monitorizări în timp real a tuturor indicatorilor de calitate;
d) crearea, exploatarea şi întreţinerea unui sistem informaţional adecvat, capabil de
prelucrări statistice asupra valorilor măsurate, care să permită obţinerea, procesarea şi
vehicularea rapidă a unor informaţii sigure cu privire la nivelul de calitate a tranzitului de
energie către toate categoriile de consumatori;
e) elaborarea unor acte tehnico ( normative care să constituie baza legală a
contractelor economice între furnizor şi consumator şi care să cuprindă obligaţiile celor două
părţi privind calitatea energiei electrice.
( Studiile actuale, vizând problema calităţii energiei, dezbătute în cadrul unor
prestigioase conferinţe internaţionale PQ (POWER QUALITY): Paris (1992), Atlanta-SUA
(1993), Amsterdam (1994), New York (1996), Stockholm (1997), New – Dehli (1998),
Boston (2000) se desfăşoară, în principal, pe trei direcţii:
a) analiza indicatorilor actuali de calitate şi dezvoltarea unor programe eficiente de
monitorizare, care să stea la baza unor relaţii corecte furnizor ( consumator;
b) evaluarea efectelor abaterilor faţă de limitele recomandate de reglementările
internaţionale;
c) stabilirea unor măsuri eficiente tehnice, organizatorice, contractuale şi juridice, care
să asigure încadrarea indicatorilor de calitate în limitele impuse de standarde.
Responsabilităţi pentru calitatea energiei electrice:
Utilizatorul este responsabil să menţină limitele de emisie pe care le generează în
PCC, sub limitele specificate (alocate) de furnizorul de energie electrică. De asemenea, este
responsabil de întocmirea studiilor şi alegerea metodelor de limitare a emisiilor.
Furnizorul este responsabil de controlul general al nivelurilor de perturbaţii, în
condiţii normale de exploatare, conform reglementărilor naţionale. Acesta trebuie să pună la
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
dispoziţia utilizatorului caracteristicile reţelei, care îi sunt necesare pentru întocmirea
studiilor de limitare a emisiilor.
După caz, utilizatorul şi furnizorul trebuie să coopereze pentru găsirea metodei optime
care să permită reducerea emisiilor.
1.2. Noţiuni şi termeni utilizaţi în abordarea calităţii energiei electrice
Comunitatea Europeană, în directiva Consiliului nr. 89/336/CEE din 3 mai 1989, se
referă la calitatea energiei electrice, în contextul mai larg al conceptului de compatibilitate
electromagnetică, precizând obligaţiile care revin statelor membre în protecţia reţelelor
electrice de distribuţie a energiei electrice contra perturbaţiilor electromagnetice [1].
Principalele noţiuni şi termeni utilizaţi în abordarea problemei calităţii energiei
electrice sunt următoarele:
Compatibilitate electromagnetică (CEM): aptitudinea unui dispozitiv, echipament
sau sistem de a funcţiona în mediul său electromagnetic în condiţii satisfăcătoare şi fără să
producă el însuşi perturbaţii electromagnetice intolerabile pentru tot ce se află în acest mediu.
Nivel de compatibilitate (electromagnetică): nivel maxim specificat al perturbaţiilor
electromagnetice, la care este de aşteptat că va fi supus un dispozitiv, un echipament sau un
sistem care funcţionează în anumite condiţii.
Nivelul de compatibilitate (fig.1.2) este o valoare de referinţă care permite să se
coordoneze emisia şi imunitatea echipamentelor făcând parte din, sau fiind alimentate din
aceeaşi reţea, pentru a asigura CEM în ansamblul sistemului cuprinzând reţeaua însăşi şi
instalaţiile care sunt racordate la aceasta.
Observaţie: În practică, nivelul de compatibilitate electromagnetică nu este un maxim,
el putând fi depăşit cu o mică probabilitate (în mod obişnuit, 5%).
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
( Nivel de planificare: nivel al perturbaţiilor electromagnetice, utilizat în scop de
planificare, pentru a evalua impactul asupra reţelei al sarcinilor utilizatorilor.
Nivelurile de planificare sunt inferioare nivelurilor de compatibilitate.
( Perturbaţie (electromagnetică): orice fenomen electromagnetic care poate degrada
performanţa unui dispozitiv, echipament sau sistem sau poate afecta defavorabil materia vie
sau inertă.
( Nivel de perturbare: mărime statistică care exprimă valoarea unui fenomen
electromagnetic, capabil să perturbe funcţionarea unui dispozitiv, echipament sau sistem.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
( Nivel total de perturbaţie: valoarea unei perturbaţii electromagnetice date,
determinat( de suprapunerea emisiei tuturor componentelor unei instala(ii, într-un sistem dat,
şi măsurată printr-o metodă specificată.
( Limita de perturbaţie: nivelul de perturbaţie maxim admis, măsurat printr-o metodă
specificată .
Emisie (electromagnetică): fenomen prin care energia electromagnetică este
transmisă de la o sursă.
( Nivel de emisie (al unei surse perturbatoare): nivelul unei perturbaţii
electromagnetice de formă dată, emisă de un anumit dispozitiv, echipament sau sistem şi
măsurată într-un mod specificat.
( Limită de emisie (a unei surse perturbatoare): valoarea maximă specificată a
nivelului de emisie a unei surse de perturbaţii electromagnetice.
( Marjă de emisie: diferenţa între nivelul de compatibilitate electromagnetică şi limita
de emisie a unui dispozitiv, echipament sau sistem.
( Imunitate la o perturbaţie: aptitudinea unui dispozitiv, aparat sau sistem de a
funcţiona, fără a se degrada, în prezenţa unei perturbaţii electromagnetice.
( Nivel de imunitate: nivelul maxim al unei perturbaţii electromagnetice de formă
dată, aplicată asupra unui anumit dispozitiv, echipament sau sistem, pentru care acesta
rămâne capabil să funcţioneze la un grad prescris de performanţă.
( Limită de imunitate: valoarea minimă a nivelului de imunitate.
Marjă de imunitate: diferenţa între limita de imunitate a unui dispozitiv, echipament
sau sistem şi nivelul de compatibilitate electromagnetică.
( Marja de compatibilitate electromagnetică: diferenţa între limita de imunitate a unui
dispozitiv, echipament sau sistem şi limita de emisie a sursei perturbatoare.
( Susceptibilitate (electromagnetică): inaptitudinea unui dispozitiv, aparat sau sistem
de a funcţiona, fără a se degrada, în prezenţa unei perturbaţii electromagnetice.
Observaţie: Susceptibilitatea este o lipsă de imunitate.
( Nivel de susceptibilitate al echipamentului: nivelul de perturbaţie care ar afecta
func(ionarea echipamentului; trebuie să fie egal sau mai mare decât nivelul de imunitate,
stabilit prin teste.
Mediu (electromagnetic): ansamblul fenomenelor electromagnetice existente într-un
loc dat.
Observaţii:
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
1. În general, acest ansamblu variază în funcţie de timp şi descrierea sa poate necesita
o abordare statistică.
2. Este foarte important să nu se confunde mediul electromagnetic şi amplasamentul
însuşi.
( Clase de medii electromagnetice: se definesc în funcţie de influenţele pe care le pot
avea perturbaţiile reţelei sistemului asupra funcţionării aparatelor.
a) Clasa 1 - Se referă la reţelele protejate, cu niveluri de compatibilitate inferioare
celor publice, (i care cuprind aparate foarte sensibile la perturbaţiile din reţeaua de forţă (de
exemplu, aparatele pentru laboratoarele industriale, unele echipamente de automatizare şi
protecţie, unele calculatoare etc).
b) Clasa 2 - Se referă în general la punctele comune de cuplare (PCC) şi punctele de
cuplare interne (PCI). Nivelurile de compatibilitate ale acestei clase sunt identice cu cele ale
reţelelor publice; componentele dezvoltate pentru aplicaţii în reţelele publice pot fi utilizate şi
în această clasă de mediu industrial.
c) Clasa 3 - Se referă numai la PCI din mediile industriale. Nivelurile de
compatibilitate sunt superioare celor din clasa 2 pentru anumite perturbaţii.
Se ia în considerare această clasă dacă:
- majoritatea consumului este alimentat prin convertoare statice;
- sunt aparate (maşini) de sudat;
- sunt pornite frecvent motoare de mare putere;
- consumurile variază rapid.
( Sursele de perturbaţii pot fi definite de o repartiţie probabilistică, p(d) în care d
(disturbance) este perturbaţia, iar p ( densitatea de probabilitate a perturbaţiei.
În calculele de proiectare a instalaţiilor perturbatoare, se pleacă de la un nivel
planificat al perturbaţiei mai mic decât nivelul de compatibilitate (impus prin normative). În
realitate, se obţine un nivel estimat care poate fi mai mic sau mai mare decât nivelul
planificat, dar trebuie să fie, în orice caz, mai mic sau cel mult egal cu nivelul de
compatibilitate.
Echipamentele din sistem sunt definite prin probabilitatea de susceptibilitate, P(d).
Echipamentele se încearcă la nivelul test de imunitate mai mare decât nivelul de
compatibilitate.
a) Riscul R ca un echipament să fie afectat de perturbaţiile d (fig. 1.2) este dat de aria
cuprinsă sub intersecţia celor două curbe reprezentând funcţiile p(d) şi P(d):
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
.
Recunoaşterea aspectului aleatoriu al parametrilor CEM este esenţială pentru a defini
condiţiile compatibilităţii electromagnetice pentru sisteme.
Nivelurile de emisie şi de imunitate sunt variabile în timp şi de la un aparat la altul,
chiar dacă acestea sunt similare, cu atât mai mult cu cât condiţiile reale de utilizare diferă de
condiţiile de încercare.
Nivelurile instantanee de perturbaţii ale mediului variază în funcţie de modificările
configuraţiei acestui mediu, de sarcina liniilor etc.
Nivelul de compatibilitate trebuie considerat ca o valoare specificată (care poate fi
parţial convenţională), stabilită în scopul unei coordonări între echipamentele perturbatoare şi
echipamentele perturbate dintr-o reţea.
Pentru un tip dat de perturbaţie, nivelul de compatibilitate precizează (pentru fiecare
parametru al perturbaţiei, de exemplu pentru fiecare rang al armonicilor) o valoare astfel
aleasă, încât nivelul real de perturbaţii să aibă o probabilitate redusă de depăşire acesteia (de
exemplu în 5% din cazuri, ţinînd seama de loc şi de timp) şi ca funcţionarea corectă a
majorităţii echipamentelor în reţea să fie asigurată cu o mare probabilitate. Pe baza acestui
nivel de compatibilitate cunoscut, se poate alege nivelul de imunitate al unui echipament
(existând posibilitatea de încercări de verificare).
Depinzând de exigenţele de securitate în funcţionare, valoarea aleasă trebuie, în
general, să fie superioară nivelului de compatibilitate sau cel puţin să fie egală cu acesta
pentru aplicaţiile mai puţin exigente.
Alocarea unor niveluri de emisie părţilor individuale componente ale unui sistem
(echipamente) se face plecând de la nivelului de compatibilitate în reţea şi de prezenţa
simultană a tuturor celorlalte elementele perturbatoare din acelaşi sistem.
Asigurarea compatibilităţii electromagnetice într-un nod energetic este o problemă
complexă; aceasta impune colaborarea între furnizorul de energie electrică, constructorii şi
instalatorii receptoarelor electrice, precum şi consumatori, care trebuie să dispună în
permanenţă de cunoştinţe complexe referitoare la:
a) condiţiile de mediu electromagnetic (casnic, industrial, special); fiecare mediu
trebuie descris, pentru fiecare tip de perturbaţie, prin valori medii şi maxime, însoţite de
probabilitatea de apariţie şi de depăşire;
b) nivelul de emisie a perturbaţiilor; în general, se cunoaşte valoarea maximă
admisibilă (tolerabilă) pentru fiecare perturbaţie în punctul comun de cuplare; trebuie însă
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
stabilit nivelul maxim al fiecărui tip de perturbaţie, emis de fiecare echipament, în punctul
comun de cuplare.
c) nivelul de imunitate al fiecărui tip de receptor electric la diferite tipuri de
perturbaţii, care pot să apară în punctul comun de cuplare; compatibilitatea electromagnetică
presupune o permanentă corelare a imunităţii echipamentului cu condiţiile mediului
electromagnetic, în care urmează să fie conectat; în acest sens, un rol important revine
constructorilor de aparate electrice, care îşi pot aduce o contribuţie esenţială, fiind posibile
măsuri speciale de reducere a susceptibilităţii la anumite perturbaţii încă din faza de
proiectare.
d) Instalaţia consumatorului: instalaţie ce include echipamentele care aparţin
consumatorului şi care este conectată la reţeaua publică într-un punct comun de cuplare
(PCC) .
e) Echipament monofazat: echipament conectat între o fază activă şi conductorul
neutru .
f) Echipament bifazat: echipament conectat între două conductoare active (faze).
Conductorul neutru este conectat numai pe criterii de siguranţă .
g) Echipament trifazat: echipament conectat la trei conductoare active şi care este
astfel reglat, încât curenţii în cele trei conductoare sunt practic identici (aceeaşi formă a
curbei şi aceeaşi amplitudine) şi defazaţi între ei cu un unghi, care corespunde unei treimi din
perioada fundamentalei. Conductorul neutru nu este conectat, în afara unor considerente de
siguranţă .
h) Echipament trifazat dezechilibrat: echipament conectat la cele trei conductoare
active şi în care curenţii pe cele trei faze nu sunt identici (nu au aceeaşi formă a curbei şi/sau
nu au aceeaşi amplitudine şi/sau nu sunt defazaţi cu un unghi corespunzător unei treimi din
perioada fundamentalei.
Observaţie:
În CEI - 1000 - 3 – 2, în această categorie intră echipamentele la care între modulele
curenţilor de linie apar diferenţe de peste 20 %.
Puterea de scurtcircuit Ssc: valoarea convenţională a puterii de scurtcircuit trifazată,
caracteristică fiecărui nod din sistemul energetic.
Observaţie: Având în vedere aspectul convenţional al noţiunii de putere de
scurtcircuit, în prezent este utilizată noţiunea de curent de scurtcircuit pentru caracterizarea
fiecărui nod din sistemul energetic; din punctul de vedere al problemelor de calitate a energiei
electrice prezintă interes curentul de scurtcircuit minim.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Puterea aparentă nominală a echipamentului SN : uterea calculată din valoarea
efectivă a curentului nominal de fază IN al unui echipament în conformitate cu relaţiile:
pentru echipament monofazat:
; (1.1)
pentru echipament între faze (bifazat):
; (1.2)
pentru echipament trifazat:
; (1.3)
pentru echipament trifazat dezechilibrat:
, (1.4)
în care: Imax este cea mai mare valoare efectivă dintre curenţii pe cele trei faze, Ufază
– tensiunea nominală între fază şi nul, Ulinie – tensiunea nominală între două faze ale reţelei.
Raportul de scurtcircuit: raport definit prin următoarele relaţii:
pentru echipamentul monofazat:
; (1.5)
pentru echipament între faze (bifazat):
; (1.6)
pentru toate echipamentele trifazate:
. (1.7)
Pentru menţinerea unei calităţi corespunzătoare a energiei electrice sunt necesare
cunoaşterea şi controlul curentului de scurtcircuit în nodurile cu sarcină perturbatorie şi
monitorizarea perturbaţiilor. De asemenea, trebuie cunoscute nivelul total ale perturbaţiilor
admise, precum şi valorile admise pentru diverse emisii perturbatoare, pentru fiecare
consumator în parte, astfel încât prin însumarea perturbaţiilor determinate de toţi
consumatorii să nu se depăşească nivelul de compatibilitate.
1.3. Indicatori de calitate a energiei electrice
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Energia electrică este considerată ca un produs, care trebuie livrat de către furnizor la
consumator, respectând un anumit nivel de calitate.
Asigurarea calităţii energiei electrice a devenit o sarcină tot mai complexă, deoarece a
crescut numărul utilizatorilor având receptoare controlate electronic şi alte receptoare
neliniare. În prezent, (n Rom(nia, peste 65% dintre consumatori determin( emisii
perturbatoare (n re(eaua electric( de alimentare. Este firească necesitatea definirii unor
indicatori de calitate pentru energia electrică şi niveluri de compatibilitate, pe baza cărora să
se poată elabora recomandări internaţionale şi naţionale.
Prin indicator de calitate, în sens general, se înţelege o caracteristică de apreciere
cantitativă a proprietăţilor unui produs, analizat sub aspectul îndeplinirii cerinţelor privind
elaborarea sa, exploatarea sau consumul.
Indicatorii de calitate a energiei electrice trebuie să îndeplinească următoarele
condiţii:
( să fie universali, pentru a fi posibilă folosirea lor practică în proiectare şi/sau
exploatare, precum şi realizarea unui control metodologic, pe scară largă, cu precizia
necesară, utilizând mijloace de măsurare relativ simple şi ieftine, atât în reţelele furnizorilor,
cât şi la abonaţi;
să permită o departajare, fără echivoc, a răspunderilor pentru nerespectarea
condiţiilor de calitate a energiei electrice, ce revin furnizorului, respectiv consumatorului;
să fie perfectibili, pentru a putea surprinde, rapid şi cât mai complet, multiplele
aspecte, care definesc, la o anumită etapă, calitatea energiei electrice;
( să fie puţin numeroşi, clar şi precis delimitaţi, pentru a caracteriza cât mai exact, din
punct de vedere cantitativ, toate proprietăţile distinctive ale energiei electrice, într-un regim
stabilizat de funcţionare a SEN.
Există propuneri chiar pentru adoptarea unui indicator generalizat pentru carac-
terizarea calităţii tensiunii, care să fie bazat pe teoria spectrală a proceselor aleatoare; în acest
context, cu un singur indicator de calitate a energiei electrice, definit pe diferite domenii ale
spectrului de frecvenţă al funcţiei aleatoare u(t), pe fiecare fază a reţelei, pot fi caracterizate
variaţiile lente/rapide ale valorii efective a tensiunii, nesimetria şi regimul periodic
nesinusoidal.
Scopul ideal al fiecărui furnizor este de a pune în permanenţă, la dispoziţia con-
sumatorilor, o tensiune alternativă sinusoidală, de frecvenţă şi valoare efectivă menţinute
între anumite limite, fixate contractual, egale pe cele trei faze ale reţelei.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
În realitate, furnizorii nu-şi pot alimenta consumatorii cu energie electrică de calitate
ideală, pe de o parte, din cauza unor caracteristici constructive de care dispun, iar, pe de altă
parte, din cauza unor perturbaţii care apar, în mod inerent, în funcţionarea sistemelor
energetice; acestea pot afecta toate caracteristicile curbei de tensiune: frecvenţa,
amplitudinea, forma şi simetria (în sistemele trifazate).
Practic, sistemul de indicatori ai calităţii energiei electrice trebuie să permită:
măsurarea/estimarea nivelului de calitate într-un anumit punct al reţelei şi la un
moment dat;
compararea informaţiei obţinute cu nivelul stabilit prin normative şi acceptabil
pentru majoritatea consumatorilor conectaţi la reţeaua respectivă.
Urmărirea indicatorilor de calitate a energiei electrice şi adoptarea de măsuri pentru
menţinerea acestora în limite admise, ca obligaţie a furnizorului de energie electrică, nu poate
fi făcută decât în corelaţie cu urmărirea perturbaţiilor introduse în reţeaua electrică de
alimentare de anumiţi consumatori.
În acest sens, indicatorii de calitate pot fi clasificaţi în două grupe:
( indicatori primari, care depind în primul rând, de furnizor;
indicatori secundari, care sunt influenţaţi de funcţionarea consumatorilor, ce pot fi
consideraţi perturbatori.
Indicatorii primari de calitate a energiei electrice se referă la:
calitatea produsului:
a) frecvenţă (controlată în sistemul energetic prin reglajul P ( f );
b) amplitudinea tensiunii de alimentare (controlată de reglajul Q ( U, al ploturilor
transformatoarelor şi al autotransformatoarelor din reţea);
c) supratensiunile temporare şi tranzitorii (limitate şi controlate prin sistemele de
protecţie contra supratensiunilor);
d) goluri de tensiune (limitate prin sistemele de protecţie prin relee);
calitatea serviciului (alimentare cu energie electrică):
a) întreruperile de scurtă şi lungă durată (acceptate, ca număr şi durată, prin convenţie
între furnizor şi consumator, în funcţie de exigenţa acestuia).
Furnizorul trebuie să prevadă o rezervă suficientă şi un reglaj frecvenţă – putere
corespunzător, pentru a menţine frecvenţa într-o bandă îngustă (reglementările internaţionale
prevăd, de regulă, 0,5 Hz), în jurul frecvenţei nominale, cel puţin pe o durată de 99% dintr-
un an.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
De asemenea, trebui să asigure un reglaj corespunzător putere reactivă – tensiune,
astfel încât să se încadreze în banda de variaţie normală a tensiunii pe bare.
Supratensiunile temporare, la frecvenţa reţelei, sunt, în principal, o consecinţă a
defectelor cu punere la pământ şi, de obicei, sunt înlăturate după eliminarea defectului (0,1
s...0,3 s).
Golurile de tensiune sunt determinate de scurtcircuite în reţeaua electrică şi sunt
înlăturare odată cu separarea defectului de către protecţia prin relee ( cel mult 0,3 s).
Întreruperile de scurtă şi lungă durată depind, ca frecvenţă şi durată, de configuraţia
reţelelor (buclată, radială), de nivelul de protecţie şi automatizare, de tehnicile de mentenanţă
adoptate şi sunt consecinţa unor incidente. Normele de proiectare proprii furnizorului (uneori
la nivel naţional) şi caracteristicile echipamentelor utilizate în reţeaua electrică permit
evaluări ale acestui indicator.
Indicatorii primari sunt rezultatul planificării, proiectării şi organizării funcţionării
instalaţiilor.
Indicatorii secundari se referă în special la perturbaţiile determinate de funcţionarea
consumatorilor:
( armonici şi interarmonici (regimuri nesinusoidale);
( fluctuaţii rapide de tensiune;
( fluctuaţii lente de tensiune (efect de flicker);
( nesimetrii.
Indicatorii secundari de calitate a energiei electrice sunt determinaţi, în principal, de
tipul de sarcină al consumatorului.
Perturbaţiile armonice şi interarmonice, fluctuaţiile rapide şi lente de tensiune, precum
şi nesimetriile deteriorează calitatea energiei livrate consumatorilor, buna funcţionare a
echipamentelor acestora fiind afectată.
Pentru menţinerea unei calităţi suficiente a energiei electrice, este necesară, în afara
monitorizării perturbaţiilor, şi stabilirea unor limite clare şi măsurabile ale abaterilor admise.
1.3.1. Frecvenţa şi abaterea de la frecvenţa nominală
În general, încadrarea frecvenţei sistemului energetic într-un domeniu admisibil din
punct de vedere calitativ este condiţionată de menţinerea unei stări de echilibru între sursele
de energie şi consumul de energie electrică al sistemului.
La un moment dat, la nivelul ansamblului instalaţiilor sistemului energetic, pot exista
situaţii în care echilibrul dintre cererea şi oferta de putere nu poate fi menţinut din cauze, cum
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
ar fi: inerţia mare a instalaţiilor de producere, lipsa de agent primar sau lipsa de capacitate în
grupurile energetice etc. Funcţionarea interconectată a sistemelor energetice naţionale
permite restabilirea rapidă a frecvenţei. În cazul unor sisteme insulare, la realizarea
dezechilibrului între cererea de energie şi ofertă se stabileşte un nou regim de lucru la o
frecvenţă inferioară. Durata de funcţionare în acest regim depinde de viteza de intervenţie a
“rezervei calde” a grupurilor din centralele electrice sau până la intrarea în funcţiune a
grupurilor aflate în “rezervă rece”.
Frecvenţa nominală este fN = 50 Hz în sistemele electroenergetice europene şi în
majoritatea sistemelor din Asia şi fN = 60 Hz în majoritatea ţărilor de pe continentul
american şi în Japonia.
În regim normal de funcţionare, frecvenţa poate varia în jurul valorii nominale, ca
urmare a modificării practic continue a sarcinii electrice a sistemului şi a reglajelor efectuate
pentru a acoperi curba de sarcină. Controlul frecvenţei se face practic la nivelul sistemului
energetic interconectat (sistemul european) şi nu poate fi influenţată prin acţiuni locale.
Atenţia deosebită acordată controlului frecvenţei pentru menţinerea în limite restrânse
este determinată de consecinţele importante negative ale abaterilor mari de frecvenţă pe
întreg fluxul de producere, transport, distribuţie şi utilizare a energiei electrice, de la centrala
electrică şi până la receptoarele consumatorului:
Efecte ale abaterilor mari de frecvenţă:
creşterea solicitărilor mecanice ale turbinelor cu abur ca urmare a modificării
frecvenţelor proprii dinamice de vibraţii la palete;
reducerea performanţelor tehnico economice ale grupurilor termoenergetice, cu
reducerea puterii blocurilor (turbină cu abur şi generator electric) centralei şi a creşterii
consumului specific de combustibil;
( creşterea pierderilor în transformatoarele din reţeaua electrică;
creşterea consumului propriu tehnologic în reţelele electrice de transport şi
distribuţie ale sistemului energetic naţional (SEN), reducerea puterii reactive maxime şi
reducerea factorului de putere la consumatori, afectarea funcţionării majorităţii receptoarelor
electrice: motoare asincrone, convertoare cu semiconductoare;
creşterea riscului de apariţie a unor avarii datorită modificării limitelor de
funcţionare stabilă a sistemului (stabilitate statică şi stabilitate dinamică);
reducerea siguranţei în funcţionare a unor instalaţii: pierderea performanţelor
garantate, uneori până la imposibilitatea continuării funcţionării, accentuarea fenomenelor de
uzură, deconectări datorită DASF (Deconectare Automată la Scăderea Frecvenţei) etc.;
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
reducerea randamentul instalaţiilor consumatoare, cu creşterea consumului specific
de energie electrică;
reducerea producţiei la consumatorii de energie electrică odată cu scăderea
frecvenţei tensiunii de alimentare;
Un indicator care poate fi folosit pentru estimarea variaţiilor lente de frecvenţă este
abaterea de frecvenţă (f ),
, (1.8)
în care: fN este frecvenţa nominală, iar f ( frecvenţa reală.
Abaterea relativă de frecvenţă sau abaterea procentuală se determină cu relaţia:
. (1.9)
Integrala abaterilor de frecvenţă pe durata unei zile este un important indicator în
cazul utilizării frecvenţei tensiunii din reţeaua electrică la sincronizarea ceasurilor electrice;
pentru a asigura funcţionarea corectă a ceasurilor electrice este necesar ca această integrala să
aibă o valoare nulă
.
Urmărirea încadrării frecvenţei în limitele impuse este în sarcina dispecerului
energetic de sistem, în colaborare cu dispecerii energetici ai sistemelor interconectate.
1.3.2. Amplitudinea tensiunii de alimentare.Variaţii lente de tensiune
Amplitudinea tensiunii de alimentare poate avea variaţii lente, datorate în special
căderilor de tensiune pe linii şi în transformatoare, determinate de variaţia sarcinii electrice a
consumatorilor. Variaţiile de tensiune pot fi determinate şi de modificări ale configuraţiei
schemei electrice de funcţionare a reţelei, precum şi de modificări ale regimului surselor de
putere reactivă.
Variaţiile lente de tensiune pot fi caracterizate prin abaterea relativă a tensiunii
într-un anumit punct al reţelei şi la un moment dat, faţă de tensiunea nominală:
, (1.10)
în care: Us este tensiunea de linie a reţelei electrice, într-un anumit punct şi la un mo-
ment dat (tensiune de serviciu), iar UN ( tensiunea nominală.
Raportul Us/UN este denumit nivel de tensiune.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Observaţie:
De menţionat că relaţia (1.10) poate transmite informaţii mai detaliate dacă se
raportează la tensiune contractată, în loc de tensiune nominală.
Limitele admisibile de variaţie sunt dependente de nivelul de tensiune la care este
alimentat un consumator. Conform normelor actuale, abaterile relative ale tensiunilor în PCC,
pentru reţelele având tensiunile nominale sub 220 kV nu trebuie să depăşească 10%;
pentru tensiuni nominale peste 220 kV, abaterile relative de tensiune
nu se standardizează. Condiţiile tehnice de dimensionare a echipamentelor conectate la
nivelul de tensiune de 400 kV precizează însă un interval de (380...420) kV, în care trebuie să
se încadreze tensiunea reală, ceea ce corespunde la o abatere admisă de maxim 5%.
Constructorii de echipamente indică, pentru fiecare categorie de receptoare, limitele
de imunitate la variaţiile de tensiune, acestea fiind cuprinse în general în intervalul (( 5 …
( 10)% . De exemplu, abaterea relativă admisibilă este de:
( ( 5% pentru motoare electrice;
10% pentru convertizoare cu semiconductoare din clasele de imunitate A şi B;
( (( 5...+10)% pentru convertizoarele cu clasa de imunitate C;
pentru aparate de sudare;
pentru lămpi electrice.
În cazul unor receptoare cu dependenţă accentuată de regimul de tensiune, este
necesară definirea unor indicatori suplimentari:
a) Valoarea medie a abaterii relative a tensiunii faţă de tensiunea nominală într-un
interval de timp T:
. (1.11)
Indicatorul Umed este o măsură a nivelului mediu al tensiunii pe barele de alimentare şi
oferă indicaţii privind alegerea corectă a plotului de reglaj al transformatorului.
b) Gradul de iregularitate sau abaterea relativă medie pătratică (parametru introdus de
P.Ailleret):
.
(1.12)
Abaterile tensiunii faţă de valoarea nominală pot avea efecte asupra:
( producţiei materiale, atât sub aspect cantitativ, cât şi sub aspect calitativ;
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
caracteristicilor echipamentului electric (pierderea performanţelor garantate,
modificări ale randamentului, ale gradului de uzură etc.), ajungându-se în unele cazuri chiar
la întreruperea funcţionării (influenţă asupra siguranţei în funcţionare a instalaţiei). Astfel,
spre exemplu, nivelul tensiunii de alimentare influenţează volumul producţiei realizate şi
consumul specific de energie electrică al cuptoarelor electrice cu rezistoare. De asemenea,
variaţia tensiunii de alimentare are o influenţă importantă asupra performanţelor lămpilor
electrice. Modificarea caracteristicii mecanice a motoarelor asincrone cu tensiunea aplicată
poate determina reducerea performantelor acţionărilor electrice.
Gradul de iregularitate poate fi utilizat pentru:
apreciere calităţii tensiunii pe barele de alimentare:
10% calitate foarte bună;
10% < 20% calitate bună;
20% < 50% calitate mediocră;
calitate necorespunzătoare.
( capacităţii de tranzit a reţelei şi contribuie la apariţia unor pierderi suplimentare în
aceasta.
Spre deosebire de frecvenţă, care este aceeaşi pentru toate punctele sistemului
energetic interconectat, indicatorii care caracterizează tensiunea la bornele receptoarelor
depind de o serie de factori, cum ar fi: tensiunea nominală a reţelei, capacitatea sa de
transport, lungimea liniilor de alimentare. În consecinţă, în cadrul unei metodologii de control
al calităţii tensiunii furnizate trebuie precizat locul (nodul) unde urmează să se facă
măsurările. De asemenea, prezintă importanţă stabilirea duratei măsurărilor.
Prin prelucrare statistică a rezultatelor, este posibilă obţinerea unor indicatori statistici
a variaţiei de tensiune pe perioade reprezentative de timp (oră, schimb de lucru, zi etc.).
Cunoaşterea parametrilor statistici ai tensiunii pe barele de alimentare permite caracterizarea
completă a calităţii tensiunii, în acest nod şi, în consecinţă, alegerea corectă a parametrilor
instalaţiilor de reglaj a tensiunii (ploturi transformatoare, controlul puterii reactive).
1.3.3. Supratensiuni
Supratensiunile sunt, de regulă, abordate mai ales în legătură cu probleme de alegere
şi coordonare a izolaţiei, având drept scop reducerea deteriorărilor determinate de solicitările
izolaţiei echipamentelor electrice şi deci creşterea siguranţei în funcţionare a instalaţiilor. Se
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
consideră ca supratensiuni toate cazurile în care tensiunea pe bare depăşeşte cu mai mult de
10% tensiunea nominală.
În funcţie de durată supratensiunile care apar în reţelele electrice pot fi clasificate în
următoarele categorii:
supratensiuni permanente (de frecvenţă industrială);
suprastensiuni temporare;
supratensiuni tranzitorii:
a) cu front lent (în special supratensiunile de comutaţie);
b) cu front rapid (în special supratensiunile de trăsnet);
c) cu front foarte rapid (specifice în special comutaţiilor în staţiile izolate cu SF6);
supratensiuni combinate.
Indicatorii de calitate care pot fi utilizaţi în caracterizarea supratensiunilor sunt:
a) factorul de supratensiune (în cazul supratensiunilor sub formă de impuls):
, (1.13)
în care Umax este valoarea de vârf a supratensiunii, iar Ufmax valoarea de vârf a
tensiunii alternative pe fază.
b) factorul de supratensiune (în cazul supratensiunilor de durata):
, (1.14)
în care Uper este valoarea efectivă a supratensiunii de durată, iar Uf valoarea efectivă
a tensiunii pe fază;
c) factorul de impuls:
.
(1.15)
Rezolvarea problemelor de coordonare a izolaţiei se rezolvă pe baza recomandărilor
CEI 71 – 1/1993. Din punctul de vedere al calităţii energiei electrice furnizată consumatorilor
prezintă interes numărul şi amplitudinea supratensiunilor admise, pe o durată de calcul (în
mod uzual un an). Aceste valori urmează a fi stabilite de către furnizorul de energie şi
înscrise în contractul încheiat cu consumatorii racordaţi la reţeaua electrică.
1.3.4. Goluri de tensiune
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Golul de tensiune (fig.1.3) este definit ca fiind
o reducere, pe o durată (tg determinată
(în mod obişnuit sub 3 s), a amplitudinii sau a
valorii efective a tensiunii unei reţele electrice,
într-un anumit punct al acesteia.
Amplitudinea Ug a golului de tensiune
poate avea valori de (0,1...0,9)Uc , în care Uc este tensiunea contractată.
Se consideră că variaţiile de tensiune (Ug sub 0,1(Uc sunt cuprinse în banda admisă
de lucru, iar variaţiile (Ug mai mari de 0,9(Uc corespund unei întreruperi de tensiune.
Un gol de tensiune poate să apară la conectarea unor motoare electrice cu curenţi de
pornire mari (caz din ce în ce mai puţin întâlnit datorită obligativităţii controlului cu circuite
cu semiconductoare a curentului de pornire la motoarele mari) sau apare ca urmare a unor
defecte în reţeaua electrică şi a eliminării acestora prin funcţionarea protecţiilor prin relee şi a
automatizărilor.
Principalii indicatori de calitate care caracterizează golurile de tensiune sunt:
amplitudinea relativă sau procentuală:
, (1.16)
în care U este valoarea reziduală a tensiunii de fază, iar Uc tensiunea contractată pe
fază.
durata golului de tensiune:
, (1.17)
în care şi sunt momentele iniţial şi final ale golului de tensiune;
frecvenţa de apariţie a golurilor:
, (1.18)
în care Ng este numărul de goluri de tensiune care apar pe durata de referinţă T r (în
mod uzual un an).
Pentru caracterizarea completă a golurilor de tensiune pe durata de referinţă în
prezent, conform recomandărilor SR – EN 50160 se operează cu matricea amplitudine
durată .
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Un gol de tensiune conduce la apariţia unor regimuri de funcţionare tranzitorii în
reţeaua electrică a consumatorului. Variaţia mărimilor de stare pe durata regimurilor
tranzitorii determinate de goluri de tensiune poate conduce la:
pierderea stabilităţii dinamice în funcţionare atunci când duratele golurilor de
tensiune au valori comparabile cu diferite constante de timp electrice şi mecanice, care
intervin în procesele tranzitorii; un exemplu de astfel de receptoare pot fi motoarele
asincrone, folosite la acţionările electrice;
creşterea solicitărilor termice în diferitele componente ale receptorului, ca urmare a
supracurenţilor care apar pe intervalul proceselor tranzitorii; posibilitatea ca un receptor să fie
expus deteriorării, din cauza depăşirii solicitărilor termice admisibile, indică şi prezenţa unei
sensibilităţi termice a receptoarelor la goluri de tensiune; un exemplu de receptoare cu
sensibilitate termică ridicată la goluri de tensiune îl reprezintă redresoarele cu tiristoare, la
care dereglarea comenzii produsă de golurile de tensiune poate conduce la apariţia unor
curenţi mari şi, uneori, la trecerea practic în regim de scurtcircuit;
creşterea solicitărilor produse de forţele electrodinamice, apărute în diferite
elemente ale receptorului, ca urmare a şocurilor de curent; posibilitatea ca receptorul să se
defecteze în urma acestor solicitări arată existenţa unei aşa – numite sensibilităţi
electrodinamice la goluri de tensiune;
la unele receptoare, pot apărea în diverse elemente şi altfel de suprasolicitări
mecanice, cum ar fi, de exemplu, în cazul acţionărilor electrice, solicitările produse de
şocurile de cuplu sau de acceleraţiile mari; în aceste situaţii se poate vorbi şi de o sensibilitate
mecanică la goluri de tensiune.
În funcţie de durată şi amplitudine, efectele golurilor de tensiune pot fi diferite în
funcţie de sensibilitatea receptoarelor:
pentru tensiuni U < 0,9Uc, chiar la durate foarte scurte ale golurilor de tensiune, de
ordinul tg = (0,2...0,3)s, rezultă perturbarea funcţionării unor aparate de comandă şi reglaj
(erori de comandă, pierderi de informaţii);
pentru o tensiune U = (0,7...0,8)Uc şi durate tg = (0,2...0,3)s, poate să apară
deconectarea contactoarelor de 0,4 kV în circuitele secundare;
pentru o tensiune U = (0,5...0,6) Uc şi durate tg = (1,5...3)s, poate apărea
instabilitatea motoarelor şi a compensatoarelor sincrone;
pentru tensiuni U < 0,5Uc şi durata golului peste 0,05s, lămpile cu descărcări se
sting şi se reaprind la câteva minute de la revenirea tensiunii la valoarea normală;
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
pentru o tensiune U = (0,15...0,3)Uc apar perturbaţii în funcţionarea convertoarelor
statice utilizate la acţionările cu viteză variabilă.
Limitele de imunitate ale receptoarelor electrice la goluri de tensiune sunt, în general,
precizate de către fabricanţi (în funcţie de clasa de imunitate a receptorului respectiv). Astfel,
de exemplu, redresoarele cu semiconductoare, având clasa de imunitate A, admit variaţii de
tensiune de scurtă durată: (0,5...30) perioade ale fundamentalei în domeniul (15%(Uc, spre
deosebire de cele de clasă B şi C, care admit variaţii de scurtă durată în intervalul
((10...+15)% (Uc .
Studiile efectuate cu ajutorul unor echipamente specializate pentru monitorizarea
golurilor şi întreruperilor de tensiune vor permite obţinerea informaţiilor necesare pentru
înscrierea în contractul de furnizare a energiei a valorilor indicatorilor privind golurile de
tensiune.
Normele CEI indică, cu titlu informativ, următoarele durate ale golurilor de tensiune
(corespunzător frecvenţei fundamentale):
( instalaţii de clasă 1: o semiperioadă;
( instalaţii de clasă 2 sau 3: (1..300) semiperioade.
1.3.5. Întreruperi de scurtă şi lungă durată
Întreruperile de scurtă durată (sub 3s) sunt determinate de defecte în reţea şi
realimentarea consumatorilor prin reconfigurarea automată a reţelei utilizând automatica de
sistem. Pentru a pune în evidenţă diferenţa între condiţiile de apariţie a golurilor de tensiune
şi a întreruperilor de scurtă şi lungă durată se consideră exemplul indicat în fig. 1.4, corespun-
zător reţelei interne, cu tensiunea nominală de 20 kV, a unei intreprinderi.
La apariţia unui defect (scurtcircuit) pe circuitul care
alimentează bara B2 toate receptoarele alimentate de la bara B
vor sesiza o reducere de tensiune la borne (gol de tensiune).
Curentul de defect va parcurge întreruptoarele I21 şi I, dar
numai întreruptorul I21 va fi deconectat (selectiv) pentru a izola
defectul. Pentru toate receptoarele conectate pe barele B1 golul
de tensiune a fost eliminat şi tensiunea revine la valoarea
permanentă
Up (fig. 1.3). Receptoarele conectate la bara B2 nu vor mai fi alimentate (gol de ten-
siune urmat de întrerupere de tensiune). Automatica de sistem (anclanşarea automată a
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
rezervei) sesizează lipsa tensiunii pe bara B2 , comandă deconectarea întreruptorului I22 şi
conectarea întreruptorului IAAR (aflat în mod normal în poziţie deschis). Receptoarele
conectate la bara B2 vor fi realimentate, după un interval de timp determinat de funcţionarea
AAR (întrerupere de scurtă durată). În cazul în care nu este posibilă conectarea între-
ruptorului IAAR receptoarele conectate la bara B2 rămân nealimentate (întrerupere de lungă
durată) până când personalul de exploatare asigură înlăturarea defectului.
Durata întreruperilor de scurtă durată depinde de performanţele echipamentului de
automatizare.
Întreruperile de lungă durată sunt determinate în special de o configuraţie neadecvată
a reţelei de alimentare, de performanţele reduse ale echipamentelor, precum şi de lipsa unor
proceduri specifice de mentenanţă a instalaţiilor. În unele cazuri, consumatorii pot accepta
întreruperi de lungă durată şi schema de alimentare se proiectează acceptându-se acest risc.
1.3.6. Armonici şi interarmonici
Armonicile sunt semnale a căror frecvenţă este multiplu întreg al frecvenţei
fundamentale. În general, armonicile sunt generate de sarcini neliniare din reţea.
Interarmonicile sunt semnale a căror frecvenţă nu este multiplu al frecvenţei
fundamentale [1]. Unele dintre acestea sunt generate de sarcinile neliniare, iar altele sunt
intenţionat injectate de distribuitor, pentru telecomanda releelor sau pentru a comuta tarifele
consumatorilor casnici sau industriali.
Semnale de telecomandă
Companiile de distribuţie a energiei electrice injectează semnale de telecomandă
având frecvenţe interarmonice (de exemplu, în Franţa, această frecvenţă este de 175 Hz),
pentru comenzi în reţeaua electrică, utilizând chiar reţeaua de alimentare ca suport fizic.
Având în vedere dezvoltarea continuă a acestui sistem de comandă, se acordă o atenţie
deosebită limitării interarmonicilor, determinate de alte surse, pentru a nu perturba semnalele
utile.
Sarcini neliniare care provoacă interarmonici
Marea majoritate a interarmonicilor de curent şi tensiune din reţea sunt generate de
convertoarele statice de frecvenţă, utilizate din ce în ce mai mult pentru alimentarea
motoarelor sincrone sau asincrone în scheme de acţionare viteză variabilă (AVV).
Indicatorii de calitate ai regimului periodic nesinusoidal (deformant) sunt:
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
a) Factorul de distorsiune I (distorsiunea armonică totală, notată în literatura străină
cu THD – Total Harmonic Distorsion): raportul dintre valoarea efectivă a armonicilor (în
acest context, curenţii armonici Ik de rangul k) şi valoarea efectivă a fundamentalei [5].
(1.19)
Observaţie:
Deoarece aparatele de măsurare (distorsiometre) indică valoarea factorului de
distorsiune cu raportare la valoarea efectivă şi nu la valoarea efectivă a armonicii
fundamentale, trebuie luată în consideraţie şi această definiţie.
b) Factorul de distorsiune armonică parţial ponderată [5]: este definit de
relaţia: .
(1.20)
Observaţie
Distorsiunea armonică parţial ponderată (notată în literatura străină cu PWDH
( Partial Weighted Harmonic Distorsion) a fost introdusă pentru a lua în considerare faptul că
odată cu creşterea rangului, amplitudinea armonicilor descreşte.
c) Nivelul armonicii: raportul dintre valoarea efectivă a armonicii considerate şi
valoarea efectivă a fundamentalei:
.
(1.21)
1.3.7. Fluctuaţii de tensiune (efect de flicker)
Fluctuaţii de tensiune sunt considerate variaţiile de tensiune cu caracter repetitiv,
ciclice sau aleatorii, care au loc pe barele de alimentare ale unui consumator.
Astfel de variaţii sunt cauzate de funcţionarea cu şocuri de putere reactivă a unor
receptoare, cum ar fi:
în reţele de joasă tensiune: frigidere, ascensoare, aparate de sudare;
în reţele de medie tensiune: pompe, locomotive electrice, laminoare;
în reţele de înaltă tensiune: cuptoare cu arc electric, laminoare.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Aceste variaţii (fluctuaţii) de tensiune pe barele de alimentare determină efect de fli-
cker, evaluat prin jena fiziologică asupra ochiului uman, la variaţia fluxului luminos al lăm-
pilor electrice.
S-a constatat experimental că jena maximă, în condiţii de amplitudine constantă, este
resimţită practic pentru o frecvenţă de repetiţie a fluctuaţiilor de aproximativ 10 Hz (valori de
0,3% din tensiunea nominală determină, la această frecvenţă de repetiţie, jenă fiziologică
observatorului uman).
Pentru caracterizarea efectului de flicker, se definesc următorii indicatori de calitate:
( Indicator de flicker instantaneu P este evaluat pe baza variaţiilor de tensiune pe ba-
rele de alimentare.
Valoarea P = 1 corespunde pragului convenţional de iritabilitate şi se determină din
curba de iritabilitate indicată în fig. 1.5 pentru variaţii dreptunghiulare de tensiune.
În general o variaţie U a tensiunii pe barele de alimentare are forma indicată în Fig.
1.6. Dacă tensiunea pe bare, iniţial avea valoarea Uc (de exemplu, egală cu tensiunea
contractată), nivelul d al perturbaţiei este:
. (1.22)
Nivelul maxim dmax rezultă:
, (1.23)
iar nivelul perturbaţiei staţionare (permanente) este:
. (1.24)
Curba din fig.1.6 indică două variaţii de tensiune, una spre valori inferioare şi alta
spre valori superioare.
Pentru a lua în considerare mecanismul real de jenă fiziologică, valorile variaţiilor de
tensiune se ponderează cu factori de corecţie, dependenţi de forma variaţiei. Valorile astfel
obţinute, se compară cu curba de iritabilitate (indicată în fig. 1.5 pentru variaţii
dreptunghiulare ale tensiunii) şi se stabileşte probabilitatea de depăşire a acestei curbe.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Estimarea efectului de jenă fiziologică impune o evaluare pe un interval semnificativ
de timp (de obicei 10 minute).
Curba de iritabilitate indicată în fig. 1.5 este denumită şi curba limită a nivelului de
flicker în cazul şocurilor de tensiune. Zona de sub curbă
este zona fără flicker; zona de deasupra curbei este zona cu
flicker.
Indicatorul de timp scurt Pst (short term)
rezultă pe baza unei prelucrări statistice a nivelurilor
instantanee P, pe un interval determinat de timp (în mod
obişnuit 10 minute). Nivelurile instantanee, stabilite, de exemplu, la fiecare 15 s, sunt
utilizate pentru construcţia unei curbe de probabilitate cumulată (CPF Cumulative
Probability Function) care permite determinarea probabilitătii de depăşire a unei anumite
valori (fig. 1.7).
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Informaţiile obţinute din curba CPF, pe intervalul de observare (de obicei 10 minute),
permit calculul indicatorul Pst din relaţia:
. (1.25)
Valorile P0,1; P1s; P3s; P10s;
P50s reprezintă niveluri ale flickerului
depăşite în 0,1%; 1%; 3%; 10% şi
respectiv 50% din timp, pe intervalul de
observaţie.
Indicele s din relaţia (1.25) arată
că trebuie utilizate valorile netezite (smoothed value)
.3/)(
;3/)(
;5/)(
;3/)(
5,117,01
432,23
1713108610
80503050
PPPP
PPPP
PPPPPP
PPPP
s
s
s
s
Constanta de timp de 0,3 s a memoriei flickermetrului asigură ca P0,1 să nu se mo-
difice într-un mod brusc şi deci nu este necesară netezirea pentru această valoare.
( Indicatorul de flicker pe timp lung Plt (long – term) (de regulă 2 ore) este definit de
rela(ia [5]:
3
12
1
3
12
1
j
stjlt PP
, (1.26)
în care Pstj sunt cele 12 valori succesive ale indicatorului de timp scurt, determinate pe
intervalul de urmărire de 2 ore.
În relaţia (1.26) se ia considerare faptul că efectul de flicker, pe termen lung, se
însumează după o lege cubică.
Pentru limitarea efectului de flicker, se preconizează soluţii, cum ar fi: mărirea
curentului de scurtcircuit al reţelei în punctul comun de cuplare, prevederea unor surse statice
de compensare în timp real a puterii reactive.
1.3.8. Nesimetrii
Principalii indicatori de calitate care definesc regimul nesimetric sunt:
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Factorul de nesimetrie negativă [%]: raportul dintre componenta de secvenţă
negativă (inversă) şi componenta de secvenţă pozitivă (directă) a curentului electric
(tensiunii):
. (1.27)
Factorul de nesimetrie zero [%]: raportul dintre componenta de secvenţă nulă
(homopolară) şi componenta de secvenţă pozitivă (directă) a curentului electric (tensiunii):
. (1.28)
Cap.2. Reglementări referitoare la calitatea energiei
electrice
Calitatea energiei electrice face obiectul a două categorii de reglementări:
norme tehnice;
reglementări privind responsabilitatea furnizorului faţă de consumator (client).
Organismele elaboratoare de norme tehnice sunt prezentate în tabelul 2.1.
Din tabelul 2.1 se poate constata că normele de calitate a energiei electrice pot avea
valabilitate la nivel mondial, european şi naţional. Comisia Electrotehnică Internaţională
(CEI IEC) elaborează norme internaţionale cu referire la domeniul energiei electrice (tabelul
2.2), dar poate publica rapoarte tehnice de trei tipuri [5]:
Organisme elaboratoare de norme
Tabelul 2.1
Nivel Norme generale Norme în domeniul
electric
Mondial
ISO
International
Standard
Organization
CEI
Commission
Electrotechnique
Internationale
European
CEN
Comité Européen
de Normalisation
CENELEC
Comité Européen de
Normalisation
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Electrotechnique
Naţional
România
Institutul Român
de
Standardizare
Electrica,
Transelectrica,
Termoelectrica,
Hidroelectrica,
Nuclearoelectrica
tip 1 ( dacă, cu toate eforturile făcute, nu s-a putut obţine acordul pentru
publicarea unei norme internaţionale;
tip 2 dacă subiectul respectiv este în curs de dezvoltare tehnică sau dacă,
pentru un motiv oarecare, posibilitatea realizării unui acord pentru publicarea unei
norme internaţionale poate fi considerată pentru viitor, dar nu imediat (tabelul 2.3);
tip 3 dacă un comitet de studii a reunit date de natură diferită de cele care sunt
normal publicate ca normă internaţională, acestea putând cuprinde, de exemplu,
informaţii asupra stadiului tehnicii.
Tabel recapitulativ al publicaţiei CEI – 1000
Tabelul 2.2
Partea
Titlu Referinţă Situaţia
1 2 3 4
1-
Generalităţi
Application et interprétation de
définitions et termes fondamentaux.
1000 -1- 1 Publicat
2 - Mediu
Description de l’environnement
- Environnement électromagnétique
pour les perturbations conduites
basse fréquence et la transmission
de signaux sur les réseaux publics
d’alimentation.
1000- 2- 1 Publicat
Niveaux de compatibilité pour les
perturbations conduites basse
fréquence et la transmission de
signaux sur les réseaux publics
d’alimentation à basse tension.
1000- 2- 2 Publicat
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Description de l’environnement -
Phénomenes rayonnés et
phénomenes conduits à des
fréquence autres que celle du réseau.
1000- 2- 3 Publicat
Niveaux de compatibilité pour les
perturbations conduites basse
fréquence dans les installations
industrielles.
1000- 2- 4 Publicat
Description de champs magnétiques
basse fréquence dans divers
environnement.
1000- 2- 5 Lucrare
în curs
Guide pour la détermination des
niveaux d’émission dans les
alimentation des sites industriels -
Perturbations conduites basse
fréquence.
1000- 2- 6 Lucrare
în curs
3- Limite Limites pour les émission de courant
harmonique; courant appelé par les
équipements ≤ 16 A par phase.
1000- 3- 2 Publicat
Perturbations produites par les
équipements raccordés au réseau
public d’alimentation à basse
tension - Limites concernant les
fluctuations de tension et le flicker
pour les équipements consommant
16 ampères et moins par phase.
1000- 3- 3 Publicat
Limites concernant les fluctuations
de tension et le flicker pour les
appareils consommant plus de 16
ampères par phase.
1000- 3- 5 Publicat
4 - Tehnici
de probă şi
măsurare
Vue d’ensemble sur les essais
d’immunité - Généralités.
1000- 4- 1 Publicat
Essais d’immunité aux décharges 1000- 4- 2 Revizuir
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
électrostatiques. e
Essais d’immunité aux champs
électromagnétiques rayonés aux
fréquence radioélectriques.
1000- 4- 3 Revizuir
e
Essais d’immunité aux perturbations
conduites de fréquence supérieure a
9 kHz.
1000- 4- 6 Lucrare
în curs
Guide général relatif aux mesures
d’harmoniques et
d’interharmoniques,ainsi qu’ à
l’appareillage de mesure, applicable
aux réseaux d’alimentation et aux
appareils qui y sont raccordés.
1000- 4- 7 În curs
de
revizuire
Essais d’immunité aux champs
magnétiques à la fréquence du
réseau.
1000- 4- 8 Publicat
Essais d’immunité aux champs
magnétiques impulsionnels.
1000- 4- 9 Publicat
Essais d’immunité aux champs
magnétiques oscillatoires amortis.
1000-4-
10
Publicat
Essais d’immunité aux creux de
tension, coupures breves et
variations de tension.
1000-4-11 Publicat
Essais d’immunité aux ondes
oscillatoires amortis.
1000-4-12 Lucrare
în curs
Flickermetre. 1000-4-15 Lucrare
în curs
5 - Ghid de
instalare şi
atenuare a
perturbaţiilor
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Rapoarte tehnice CEI de tip 2
Tabelul 2.3
Partea Titlu Referinţa Situaţia
Limite Limites pour les émission de courant
harmonique (courant appelé par les
équipements > 16 A par phase).
1000-3-4 Publicat
Limitation d’émission des courants
harmonique pour les équipements
raccordés aux réseaux moyenne et haute
tension.
1000-3-6 Publicat
Limitation les fluctuations de tension et
le flicker pour les équipements
raccordés aux réseaux moyenne et haute
tension.
1000-3-7 Publicat
Rapoartele tehnice de tip 1 şi 2 fac obiectul unei reexaminări după cel mult trei ani de
la publicare, pentru a se decide eventuala lor transformare în norme internaţionale. În tabelul
2.4 este indicată structura standardelor CENELEC.
2.1. Standardul European EN 50160
Standardul, aprobat de Biroul Tehnic al CENELEC, a intrat în vigoare la 15 iulie
1995, dată de la care furnizorii de energie electrică din cadrul Uniunii Europene sunt obligaţi
să-l respecte [4]. Standardul este aplicabil în reţelele de joasă tensiune şi cele de medie
tensiune, dar nu se aplică în următoarele cazuri:
funcţionare după un incident sau în condiţii temporare;
abateri în instalaţia sau echipamentul consumatorului;
abateri în echipamentul de generare (autogenerare);
condiţii excepţionale care depăşesc responsabilitatea furnizorului.
Structura standardelor (CENELEC)
Tabelul 2.4
Tip
Conţinut Scopuri
De bază (test şi
măsurare)
- măsurare şi metode de
testare;
- documente de
referinţă;
- fără testare a
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
- instrumentaţie;
- introducere de test;
- niveluri limită de
severitate
(imunitate);
- fără limite/fără criterii de
performanţă.
conformităţii
produsului (nu în lista
jurnalului oficial al
CE).
Generic - cerinţe precise şi
esenţiale (limite) pentru
toate produsele
destinate pentru utilizare
într-un mediu:
- domestic;
- industrie;
- special.
- referire la standarde de
bază
pentru măsurare/metode
de testare (care nu se
repetă);
- criterii generale de
performanţă.
- teste de conformitate
a produselor (listă a
jurnalului oficial CE);
- mijloace de
coordonare pentru
standardele de produs
(familiale).
Familie de
produse
- cerinţe CEM pentru
familiile de produs:
- criterii de performanţă
mai detaliate;
- introducerea de test
specific etc.
- referinţă la standardele
de bază
pentru măsurare/teste (fără
repetiţie).
- teste de conformitate
a
produselor (listă a
jurnalului oficial
CE);
- înaintea standardelor
generice dar trebuiesc
coordonate cu acestea.
Produs (dedicat) - idem, mai specific. - idem;
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
- în general nu este
necesar pentru emisie.
Se specifică faptul că acest standard poate fi complet sau parţial înlocuit de termeni şi
condiţii contractuale semnate de consumatorul şi furnizorul de energie electrică
Standardul cuprinde prevederi relative la (tabelul 2.5):
a) Frecvenţă
Valoare definită ca medie la 10 secunde.
Valoare nominală 50 Hz.
Variaţii:
pentru funcţionare sincronă (sisteme interconectate);
50 Hz 1% (adică de la 49,5 la 50,5 Hz), 95% din săptămână;
50 Hz (-6…+4)% (adică de la 47 la 52 Hz), 100% din săptămână.
pentru sistemele insulare:
50 Hz 2% (adică de la 49 la 51 Hz), 95% din săptămână;
50 Hz 15% (adică de la 42 la 57,5 Hz), 100% din săptămână.
b) Amplitudinea tensiunii
b.1) În reţele de joasă tensiune
Valoare nominală:
( valoare între fază şi nul în sistemele trifazate cu 4 conductoare: 230 V;
valoare între faze pentru sistemele trifazate cu 3 conductoare: 400 V.
Observaţie: Până în anul 2003, conform reglementărilor în vigoare, tensiunea
nominală în reţelele de joasă tensiune poate fi diferită de 230 V.
Norme EN 50160: Caracteristici ale calităţii energiei electrice în JT şi MT
Tabelul 2.5
Indicator Prevederi EN 50160
Frecvenţa 50 Hz 1%; 95 % din săptămână;
50 Hz + 4/- 6 %; 100 % din săptămână.
Variaţia amplitudinii
tensiunii
10 % Uc (tensiunea contractată); 95 %
din săptămână.
Variaţii rapide (bruşte) Limitate la 4 % Uc în general, cu totul
excepţional
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
6% Uc
Variaţii rapide (flicker) Plt 1%; 95 % din săptămână
Goluri de tensiune Informaţie: cea mai mare parte a golurilor
au o durată mai mică de 1 s cu o
amplitudine sub 60 %
Întreruperi de scurtă
durată
Informaţie: de la câteva zeci la mai multe
sute pe an; 70 % dintre întreruperi au o
durată mai mică de 1 s
Întreruperi de lungă
durată
Informaţie: de la 10 … 50 pe an
Supratensiuni
temporare
1,7 Uc
Supratensiuni tranzitorii Există
Nesimetrie 2 %; 95 % din săptămână
Armonici Limită pentru armonici până la rangul 25 şi
factor de distorsiune 8%; 95 % din
săptămână
Interarmonici În studiu.
Semnale de
telecomandă
Limitat conform curbei lui Meister; 99 %
din zi
b.2) În reţele medie tensiune:
Valoare nominală: 20 kV.
c) Variaţiile de tensiune (JT şi MT)
Valoarea efectivă medie pe 10 minute: 10% maximum, 95% din săptămână.
d) Variaţii rapide ale tensiunii (JT şi MT)
d.1) Amplitudinea variaţiilor de tensiune:
Variaţiile de tensiune, de regulă, nu trebuie să depăşească 5% din valoarea tensiunii
nominale, dar pot atinge 10% în JT şi 6% în MT repetat în timpul unei zile, pentru câteva
minute, în anumite condiţii.
Observaţie: Orice variaţie la care tensiunea ajunge la mai puţin decât 90% din
tensiunea contractată este considerată gol de tensiune.
d.2) Nivel de flicker (JT şi MT)
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Plt 1 timp de 95% din săptămână.
e) Goluri de tensiune (JT şi MT)
Nu există valori standard; se indică doar câteva valori orientative.
Cap.3. Consideratii privind regimurile nesimetrice
3.1. Definirea regimului nesimetric
Un sistem polifazat simetric de mărimi periodice sinusoidale este un ansamblu
ordonat de mărimi sinusoidale yk(t), k = l...n, de perioadă T, care se succed la un interval de
timp constant T/n (în cazul regimurilor nesinusoidale, definiţia poate fi aplicată doar
armonicilor fundamentale):
(3.1)
cu reprezentarea în complex de forma :
(3.2)
Aproape întreaga energie electrică din lume este produsă şi distribuită prin sisteme
trifazate de curent alternativ, la frecvenţa de 50 sau 60 Hz. Circuitele trifazate reprezintă doar
o configuraţie particulară a elementelor şi surselor de putere din aceste sisteme, fiind
încadrate în cazul general al circuitelor polifazate. Utilizarea sistemelor trifazate a fost
justificată de avantajele tehnice şi economice confirmate în ani de experienţă. Cu toate
acestea, nu trebuie omisă utilitatea sistemelor cu număr mai mare de faze, ca de exemplu
sistemele hexafazate sau dodecafazate întâlnite în cazul alimentării invertoarelor de puteri
mari cerute de anumite procese industriale [6].
Despre o reţea electrică trifazată se spune că este echilibrată dacă impedanţele sale
echivalente pe cele trei faze sunt identice, având module şi argumente egale.
Reţeaua electrică este în schimb dezechilibrată dacă cel puţin una din impedanţele
complexe de fază diferă de celelalte două.
Dacă reţeaua electrică este dezechilibrată sau este alimentată de la surse de tensiune
nesimetrice, vor fi generate perturbaţii sub formă de nesimetrii, regimul de funcţionare al
reţelei fiind în acest caz nesimetric.
În literatura tehnică se întâlneşte aproape în egală măsură atât denumirea de sistem şi
regim "nesimetric", cât şi cea de sistem şi regim "dezechilibrat". Deşi nu a fost luată o
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
hotărâre definitivă la nivel internaţional privitoare la acest aspect, în unele ţări, se utilizează
cu precădere termenii "simetric / nesimetric" atunci când fac referire la sistemele de mărimi
electrice care se succed în timp (tensiuni şi curenţi) şi "echilibrat / dezechilibrat" când se
discută despre mărimile care nu au această proprietate (impedanţe şi admitanţe), despre
regimuri de funcţionare sau puteri şi energii.
În cazul abordărilor clasice, nesimetria sistemelor electroenergetice trifazate reale se
poate aprecia pe baza factorilor de nesimetrie, exprimaţi cu ajutorul componentelor simetrice.
Creşterea interesului pentru aspectele corelate ale calităţii energiei electrice a impus
completarea cu noi precizări şi modalităţi de evaluare a indicatorilor de regim dezechilibrat,
care să ia în consideraţie limitările definiţiei componentelor simetrice. Astfel, în cazul
regimurilor nesinusoidale, factorii de nesimetrie definiţi pentru armonica fundamentală a
curbelor de curent sau tensiune sunt completaţi de indicatori suplimentari.
3.2. Aplicabilitatea teoriei componentelor simetrice
Propusă în anul 1913 de Charles L. Fortescue şi dezvoltată ulterior în scopul analizei
defectelor nesimetrice în sistemele trifazate de către C.F.Wagner şi R.D.Evans , metoda
componentelor simetrice s-a dovedit esenţială pentru înţelegerea şi analiza funcţionării
sistemelor electroenergetice în regim dezechilibrat. Spre deosebire de metodele directe de
analiză, metoda componentelor simetrice pune în evidenţă abaterile comportamentului
elementelor dinamice de sistem faţă de regimul simetric şi prezintă avantajul unei
complexităţi reduse de calcul, studiul efectuându-se pe o singură fază, considerată referinţă
[6].
Utilizată iniţial în calculele de regim permanent stabilizat, metoda componentelor
simetrice şi-a dovedit aplicabilitatea şi în studiile de regim tranzitoriu.
3.2.1. Ecuaţiile generale ale teoriei componentelor simetrice
Metoda are la bază teorema lui Stokvis-Fortescue, conform căreia un sistem trifazat
oarecare de mărimi sinusoidale se poate descompune în trei sisteme de componente
simetrice-pozitive, negative şi zero:
(3.3)
cu: S(y) - sistemul de fazori dat;
Y+ - fazorul de referinţă al sistemului de secvenţă pozitivă S+; Y - fazorul de referinţă
al sistemului de secvenţă negativă S_; Yo - fazorul de referinţă al sistemului de secvenţă zero
So.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Sistemele de fazori S+, S_, So se numesc coordonate simetrice ale sistemului S dat, iar
fazorii Y+, Y_, Yo se numesc componente simetrice ale fazorilor daţi.
Deci, orice mărime de fază (U sau I) nesimetrică poate fi determinată cu ajutorul
componentelor simetrice, conform relaţiei (3.4). (în practică secţiunile sistemelor
electroenergetice sunt caracterizate de tensiunile de linie, aspect ce nu trebuie omis la
reprezentarea reţelelor de secvenţă).
[Y] = [A]-[Y] (3.4)
cu:
- vectorul coloană al mărimilor sistemului trifazat nesimetric
- vectorul coloană al componentelor simetrice
(3.5)
matricea de transformare corespunzătoare (matricea Fortescue).
Componentele simetrice ale unui set de mărimi de fază pot fi scrise la rândul lor sub
forma:
[Ysin] = [A]-1[Y] (3.6)
cu:
- inversa matricei de transformare
Sistemele de mărimi simetrice se caracterizează prin absenţa componentelor
de secvenţă negativă şi zero.
3.2.2. Semnificaţia fizică a componentelor simetrice
Descompunerea în componente simetrice a unui sistem polifazat oarecare nu
reprezintă numai un simplu algoritm matematic utilizat în scopul simplificării metodei de
studiu, ci corespunde unei realităţi fizice.
Astfel, componentele simetrice ale unui sistem de curenţi sau de tensiuni pot fi
măsurate direct şi independent unele de altele şi prezintă un comportament diferit în raport cu
structura reţelei şi cu natura aparatelor.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
În timp ce componenta pozitivă produce câmpurile învârtitoare de secvenţă pozitivă
în armăturile motoarelor, componenta negativă induce câmpurile care produc cuplurile de
frânare.
Componenta de secvenţă zero intervine în toate cazurile de interferenţă între liniile de
telecomunicaţii şi liniile electrice de transport şi distribuţie. Curenţii şi tensiunile de secvenţă
negativă şi zero sunt dealtfel componentele cele mai utilizate în protecţia cu relee. Conectarea
transformatoarelor de curent în paralel permite măsurarea componentei zero de curent (3I0),
în timp ce conexiunea triunghi deschis a transformatoarelor de tensiune permite determinarea
componentei zero de tensiune (3U0), ambele utilizate în protecţiile de secvenţă zero sau de
cuvă ale generatoarelor, respectiv ale transformatoarelor de putere [2].
Pe de altă parte, componentelor simetrice de curent şi de tensiune le corespund
componente de putere de acelaşi fel, direct măsurabile şi având efecte diferite. Componenta
pozitivă de putere îşi are sursa în generator, în timp ce componentele negativă şi zero sunt
produse în punctul de dezechilibru şi circulă spre elementele echilibrate ale sistemului.
La rândul lor, impedanţele simetrice ale elementelor de sistem pot fi calculate sau
măsurate, principiul fiind indicat în figura 3.1.
Fig. 3.1 Schemele de determinare a impedanţelor simetrice: a – pozitivă; b – negativă;
c - zero
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
3.2.3. Relaţia între componentele simetrice
Ceea ce recomandă descompunerea mărimilor de fază nesimetrice în componente
simetrice este de fapt independenţa acestor componente într-un sistem echilibrat. Sistemele
electroenergetice sunt proiectate, din motive practice, să funcţioneze simetric, începând de la
generatoare până în punctul de conectare al consumatorilor monofazaţi, exceptând zonele de
defect sau dezechilibru constructiv.
În sistemele trifazate, sursele şi sarcinile trifazate pot fi conectate independent într-
una din combinaţiile: Y-Y, Y-Δ, Δ-Y, Δ-Δ sau Δ -Z, fiecare având comportamente distincte
în ceeea ce priveşte circulaţia componentelor nesimetrice de curent [6].
De exemplu, în cazul conexiunilor Y cu fir neutru condiţia necesară pentru ca
tensiunile la bornele receptorului să constituie un sistem simetric de mărimi este ca
deplasarea neutrului să fie nulă (fir neutru de impedanţă nulă), simetria fiind asigurată în
cazul alimentării cu tensiuni simetrice. Deşi în practică, simetria tensiunilor de fază la
receptoare nu este riguros îndeplinită, datorită căderilor de tensiune diferite pe linia de
alimentare, abaterile la receptoare se menţin în general în limite admisibile. Nesimetria
tensiunilor poate atinge valori deranjante în cazul unei întreruperi a conductorului neutru (Zn
foarte mare YN -> 0).
Pe de altă parte, condiţia necesară pentru ca tensiunile de fază ale receptorului în stea,
fără fir neutru, să fie simetrice este satisfăcută doar dacă receptorul este echilibrat. Datorită
acestui fapt, în sistemele trifazate de distribuţie doar receptoarele trifazate în stea echilibrate
pot fi alimentate fără conductor neutru, în caz contrar acestea funcţionând dezechilibrat
datorită nesimetriei sistemului de tensiuni. Aceasta survine oricum la apariţia unor defecţiuni
în sistem, cum ar scurtcircuite sau întreruperi nesimetrice.
În cazul circuitelor în conexiune triunghi, metoda şi relaţiile de calcul sunt analoage
celor corespunzătoare circuitelor cu conexiune stea, după ce în prealabil receptorul trifazat cu
elemente cuplate magnetic a fost echivalat cu unul fără cuplaje magnetice, iar conexiunea sa
triunghi a fost transfigurată într-una echivalentă stea. Indiferent de regimul de funcţionare,
suma curenţilor de linie pentru această configuraţie este nulă.
A. Cazul sistemelor trifazate echilibrate
Pe porţiunile echilibrate este îndeplinită condiţia: curenţii de o anumită secvenţă care
circulă în reţelele simetrice determină doar căderi de tensiune de aceeaşi secvenţă.
Conexiunile Y şi Δ
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Pentru componentele de secvenţă ale tensiunilor şi curenţilor pe laturile unui circuit
echivalent cu conexiune Δ se poate scrie:
(3.7)
ceea ce înseamnă că prin conexiunea A nu circulă curenţi de linie de secvenţă zero.
Componentele de secvenţă pozitivă şi negativă ale curenţilor de fază sunt:
(3.8)
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Faza de referinţă poate fi aleasă arbitrar, fără a influenţa rezultatele descompunerii.
Relaţii similare rezultă pentru tensiunile de linie ale conexiunii Y:
(3.9)
punându-se în evidenţă lipsa componentei zero a tensiunii de linie, în plus,
EMBED Equation.3 6/3 j
fl eUU (3.10)
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Pentru calculele de regim nesimetric, fiecare din schemele de secvenţă poate fi redusă
la câte o impedanţă echivalentă unică, notată Z+(X+), Z-(X-), respectiv Z0(X0). Fiecare
reprezintă impedanţă (reactanţa) echivalentă între punctul de potenţial zero şi punctul de
nesimetrie. Valorile lor vor fi diferite pentru fiecare tip de nesimetrie sau poziţie a acesteia.
Reducerea schemei de secvenţă pozitivă necesită determinarea circulaţiei de curent înainte de
apariţia condiţiilor de nesimetrie, pe baza teoremei lui Thevenin, în urma stabilirii impedanţei
echivalente Thevenin.
Tensiunile de secvenţă pozitivă şi negativă pot fi privite ca tensiuni măsurate fie faţă
de punctul neutru, fie faţă de pământ, neexistând nici o legătură de valoare finită între aceste
două puncte pe schemele corespunzătoare.
3.3. Indicatori caracteristici ai regimului nesimetric
Sensibilitatea anumitor componente de sistem la nesimetria tensiunilor sau curenţilor
impune fixarea unor limite acceptate atât de constructor, cât şi de furnizor sau utilizator.
Acceptarea acestui compromis tehnico-economic este posibilă cu condiţia ca definirea unor
indicatori caracteristici şi metoda lor de determinare să fie stabilite clar [7].
n situaţia actuală, în care diversitatea definiţiilor ar putea genera confuzii, elementele
existente ar trebui grupate într-un cadru comun, raportate la o referinţă exactă şi calculate cu
o metodă precisă, dar simplă. Mai mult, evaluarea acestor indicatori trebuie să fie practică şi
menită, alături de alte măsuri, să stimuleze şi nu să descurajeze adoptarea măsurilor de
încadrare a lor în domenii recomandate.
Consideraţiile anterioare se referă la factorul de nesimetrie, definit (astfel încât să
îndeplinească toate condiţiile generale impuse indicatorilor de caliatate ca raportul între
valoarea efectivă a componentei negative sau zero a mărimii de stare urmărită şi cea a
componentei pozitive (pe armonica fundamentală). în ipoteza unui regim sinusoidal,
comparaţia poate să se bazeze la fel de bine şi pe valorile maxime sau medii.
Definiţia anterioară este într-o oarecare măsură restrictivă, deoarece se limitează la
modulul unui indicator complex, factorul de nesimetrie complex . Acesta este descris în
coordonate polare (3.13), cele două mărimi caracteristice ale sale putând fi determinate pe
baza parametrilor măsuraţi în sistem.
3.3.1. Definiţii ale indicatorilor
Factorul de nesimetrie de tensiune
Se defineşte:
Factorul de nesimetrie negative de tensiune:
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
(3.11)
Factorul de nesimetrie zero de tensiune:
(3.12)
Factorul de nesimetrie complex de tensiune:
(3.13)
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Acest indicator elimină restricţiile introduse de definiţiile anterioare, care se limitau
doar la modulul său, fiind descris în coordonate polare de două mărimi caracteristice, care pot
fi determinate în urma măsurătorilor în sistem.
Exprimat funcţie de fazorii tensiunilor de fază şi respectiv de linie, indicatorul de mai
sus poate fi scris sub forma:
(3.1
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Relaţia (3.14) are avantajul că permite determinarea rapidă a unui indicator de
nesimetrie complet, doar prin măsurarea directă a tensiunilor de linie, chiar şi pentru
sistemele cu neutrul neaccesibil.
Modulul factorului de nesimetrie poate fi determinat pe baza valorilor măsurate ale
tensiunilor de linie cu relaţia:
(3.15)
unde:
(3.16)
în timp ce argumetul poate fi extras din relaţia:
(3.17)
cu
Mărimile de mai sus descriu complet nesimetria de tensiune. Utilizarea fazorilor de
secvenţă zero nu se mai justifică, datorită faptului că efectul acestora este de cele mai multe
ori neesenţial, neafectând fenomenele de conversie a energiei in maşinile sincrone din
centralele sistemului şi in convertoare.
Factorul de nesimetrie de curent
In mod similar se vorbeşte despre:
Factorul de nesimetrie negativă de curent:
(3.18)
Factorul de nesimetrie zero de curent:
(3.19)
În cazul maşinilor sincrone de puteri mari, influenţa nesimetriei tensiunilor asupra
funcţionării lor se poate evalua în funcţie de valorile maxime determinate pentru raportul
între componenta negativă de curent şi curentul nominal al maşinii:
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
(3.20)
Indicatorul astfel definit sau un indicator similar, rezultat prin multiplicarea acestuia
cu timpul cât durează un defect nesimetric la borne, trebuie menţinut într-un domeniu inferior
valorii 0.1, respectiv 20, conform STAS 1893/1-87 [STAI].
Definiţia se poate dovedi utilă mai ales în cazul sistemelor cu neutrul izolat (
) mărimile implicate în calcul având semnificaţie fizică şi putând fi la fel de
uşor de determinat ca şi în cazul nesimetriei de tensiune:
(3.21)
Factorii de dezechilibru
Urmărind conceptul adoptat pentru definirea factorilor de nesimetrie, dezechilibrul
reţelelor se poate caracteriza obiectiv cu ajutorul componentelor simetrice de calcul ale
impedanţelor schemelor echivalente în stea, prin utilizarea factorilor
de dezechilibru de calcul (în ipoteza absenţei cuplajelor între faze):
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
(3.22)
unde Z+, Z_, Z0, numite impedanţe de calcul pozitivă, negativă şi respectiv zero, sunt
componentele rezultate în urma aplicării matricei de transformare Fortescue matricei
impedanţelor de fază.
3.3.2. Legătura dintre factorii de nesimetrie
O relaţie între indicatorii caracteristici ai regimului nesimetric se poate stabili plecând
de la relaţia de determinare a căderii de tensiune la bornele schemei de secvenţă negativă a
unui element de sistem:
(3.23)
unde cu Z_ s-a notat impedanţa negativă elementului;
Aceasta reprezintă impedanţa pe care elementul studiat o opune trecerii componentei
negative a curenţilor când aceştia străbat circuitul (principiul de determinare dat în figura
3.1.b).
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
Comprimarea informaţiei şi creşterea gradului său de generalizare pot fi obţinute prin
utilizarea valorii relative a impedanţei negative:
(3.24)
cu impedanţă de calcul şi φZ- - argumentul fazorului
impedanţa Z-.
Pentru elementele statice de sistem (fără piese în mişcare relativă unele faţă de altele),
impedanţele pozitivă şi negativă sunt egale între ele şi au exact valoarea celor determinate în
regim de scurtcircuit:
şi (3.25)
cu Z+ - impedanţa pozitivă a elementului (figura 3.1. a) şi Zk impedanţa de scurtcircuit
a elementului
În cazul maşinilor electrice rotative, impedanţele, predominant inductive, diferă major
în funcţie de sensul de rotaţie al câmpului electromagnetic generat de mărimile de la borne.
Domeniul valorilor în care se încadrează impedanţele negative este considerabil mai
mic decât cel corespunzător elementelor statice.
Pe baza definiţiilor indicatorilor introduşi, factorul de nesimetrie de tensiune se poate
scrie sub forma:
(3.26)
O parte din literatura de specialitate recomandă utilizarea unei relaţii de dependenţă
între nesimetria de tensiune şi curent care include valorile complexe ale indicatorilor:
(3.27)
cu Z+ - impedanţa pozitivă a circuitului echivalent
Deşi nu se menţionează explicit, această formulare a relaţiei de dependenţă se bazează
exclusiv pe valori obţinute din măsurători.
Dacă se ţine cont de posibilitatea apariţiei în reţelele electrice simultan a regimurilor
deformant şi nesimetric, se mai pot defini:
Factorul de nesimetrie negativă de tensiune corespunzător armonicii fundamentale:
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
(3.28)
Factorul de nesimetrie negativă respective zero de putere aparentă:
;
(3.29)
Factorul de distorsiune pentru sistemul de secvenţă pozitivă:
(3.30)
3.4. Standarde pentru limitarea şi controlul nesimetriilor în sistemele electroenergetice
Preocuparea crescândă din ultimii ani, atât din partea consumatorilor, cât şi din partea
companiilor de electricitate, privind asigurarea calităţii energiei, s-a manifestat pe planuri
multiple, acţiunile fiind concentrate în principal pe patru direcţii [4]:
introducerea unor standarde şi precizarea unor obligaţii din partea furnizorului,
omogene şi stabilite de o autoritate autonomă, care să protejeze consumatorul;
promovarea calităţii prin stabilirea unor instrumente de comparaţie, dintre care cele
mai utilizate rămân standardele generale, care pot fi completate însă de măsuri mai mult sau
mai puţin radicale (conform concepţiei actuale, consumatorii care depăşesc limitele de
perturbaţii alocate sunt deconectaţi) sau de măsuri stimulative ca tarifele modulate;
găsirea unor metode de măsură a indicatorilor de calitate comparabile şi controlabile;
îmbunătăţirea metodelor de diseminare a informaţiei referitoare la conţinutului noilor
standarde de calitate.
Contribuţia standardelor la îmbunătăţirea calităţii energiei este certificat de
experienţă. Standardele, normele, recomandările practice şi ghidurile privind indicatorii de
calitate ai energiei electrice urmăresc în general, introducerea unor mărimi de control şi
prescrierea limitelor acestora, dar la fel de bine pot oferi o estimare cantitativă a celor mai
grave situaţii apărute în practică sau pot indica procedeele de proiectare a echipamentelor şi
dispozitive bilite pe plan naţional, se pot impune cerinţe suplimentare documentelor cu
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
valabilitate internaţională [4].lor de îmbunătăţire a acestor indicatori. în funcţie de priorităţile
sta
Problemele legate de calitatea energiei găsesc astfel o rezolvare graduală, prin
propunerea unor standarde corespunzătoare.
Preocupările privind îmbunătăţirea prescripţiilor incluse de acestea, departe de a fi
finalizate, caută, prin valorile recomandate şi metodele de evaluare a acestora, să stimuleze şi
nu să descurajeze părţile interesate să ia măsurile adecvate de îmbunătăţire a indicatorilor.
Totuşi, normele în vigoare nu au reuşit deocamdată să ofere nişte instrumente
eficiente pentru reducerea satisfăcătoare a problemelor de calitate a energiei, mai ales în
contextul nou creat de pieţele libere de electricitate, fiind necesare documente noi sau
îmbunătăţiri ale celor existente, care să fie introduse ca şi clauze în contractele încheiate între
furnizor şi consumator.
Standardele discutate încontinuare, prezentate sumar în scopul unei comparaţii
generale, precizează limitele factorului de nesimetrie de tensiune sau/şi de curent, făcând
precizări şi asupra nivelelor admise pentru distorsiunile curenţilor şi tensiunilor.
♦ EN 50160 [CEN1]
Această normă europeană (aplicabilă din 1995) are ca obiect definirea şi descrierea
caracteristicilor tensiunii furnizate în punctul de conectare al consumatorului, prin
intermediul reţelelor de medie şi joasă tensiune, în condiţii normale de exploatare.
Referitor la nivelul de nesimetrie al tensiunilor, atât la joasă tensiune, cât şi la medie
tensiune (<35 kV), standardul prevede ca în condiţii normale de funcţionare, pentru o
perioadă predeterminată (o săptămână), 95% din valorile efective calculate pentru intervale
de 10 min ale componentei negative a tensiunii de alimentare să nu depăşească 0.2% din
componenta pozitivă. în anumite porţiuni, unde alimentarea de pe linie se face monofazat sau
bifazat, nivelul de nesimetrie negativă a tensiunilor trebuie să fie inferior valorii 3%.
♦ Standardele de calitate a energiei CEI
Aceste documente au fost propuse ca urmare a întâlnirii de lucru a Comitetului de
acţiune CEI din 1996, care a iniţiat elaborarea de noi standarde şi rapoarte tehnice referitoare
la calitatea energiei în reţelele electrice de medie şi joasă tensiune. întâlnirile grupului de
lucru CEI şi-au stabilit un număr de obiective prioritare care includ şi consideraţiile asupra
nivelelor de calitate a energiei, materializate într-un set de standarde CEI, publicate în seria
CEI 1000-X-X, care prescriu nivelurile de compatibilitate pentru perturbaţii conduse, inclusiv
armonici şi nesimetria de tensiune, în reţelele de joasă şi medie tensiune (CEI-2-4 [IEC 1 ]).
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
În ceea ce priveşte regimul nesimetric, standardele CEI limitează nivelul de
compatibilitate pentru factorul de tensiune în reţelele de joasă tensiune la 2%, iar pentru
motoarele asincrone la 1% (în cazul depăşirii impunând reevaluarea puterii nominale a
maşinii).
♦ Norma UNIPEDE (DISNORM 12/1989)
Cuprinde definiţiile caracteristicilor fizice ale energiei electrice livrată din sistemele
publice la joasă şi medie tensiune, precum şi valori ale indicatorilor de calitate.
În ceea ce priveşte nesimetria (negativă) de tensiune, nivelul de compatibilitate indicat
este de 2%.
♦ PE 143-2001 [TRAI]
Normativul românesc privind limitarea regimului nesimetric şi periodic nesinusoidal
în reţelele electrice defineşte parametrii ce caracterizează cele două regimuri, în concordanţă
cu normele din alte ţări.
Sunt precizate valori ca de exemplu nivelurile de compatibilitate şi de planificare ale
tensiunilor armonice conform CEI 1000-3-6, dar şi nivelul total admisibil al factorului de
nesimetrie pentru reţelele de distribuţie de 2% (CEI 1000-2-2).
Definiţiile şi limitele precizate sunt în concordanţă cu normele europene, fiind
corelate cu probabilitatea de realizare a valorilor în 95% din intervalul de referinţă de o
săptămână.
Pentru acei consumatori care nu se încadrează în limitele admise se fac recomandări
pentru limitarea regimului la care se face referi.
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.
♦ Standardele germane [DINI, VDE1]
Recomandă pentru factorul de nesimetrie de tensiune valori limită de 1% pentru
regimurile de funcţionare de lungă durată ale maşinilor electrice rotative, dar mult mai
restrictive pentru reţele de distribuţie (0,7%).
Pe de altă parte, valorile maxim admise pentru factorii de nesimetrie de curent la
bornele maşinilor sincrone depind de tipul constructiv, trebuind menţinuţi la valori inferioare
lui 5 sau 8% pentru generatoare şi 8 sau 10 % pentru motoare.
Referitor la regimul nesimetric, normativele britanice şi franceze actuale impun
pentru reţelelele de înaltă tensiune (132, 225, 400 kV) valori ale factorilor de nesimetrie de
tensiune nu mai mari de 2, respectiv 1 %. Pe de altă parte, partea americană, reprezentată de
ANSI şi IEEE nu a prevăzut nici o astfel de limită. Totuşi, ca o compensare, studiile recente
conduse independent de ANSI, NEMA şi IEC au propus ca limite de nesimetrie: factorul de
nesimetrie permanentă de tensiune - 5% şi factorul de nesimetrie permanentă de curent -
10%.
Principalul dezavantaj al acestor standarde de calitate a energiei este faptul că în
general valorile indicate nu iau în considerare influenţa simultană şi reciprocă dintre sistemul
de alimentare şi consumator (IEEE 519 Std. Include totuşi o secţiune relativ nouă:
caracteristicile răspunsului sistemului
În cazul regimurilor nesinusoidal sau nesimetric, valorile indicatorilor sunt
prescrise individual, fără considerarea efectului echivalent. Stabilirea unor
limite de nesimetrie în cazul unui regim nesinusoidal ar permite determinarea unor
regimuri de funcţionare mai avantajoase pentru componentele sistemului.
Normele de calitate a energiei precizează în general aceleaşi nivele de
compatibilitate ale factorilor de nesimetrie în reţelele de distribuţie.
Pagina 1 din 57