prezentare cee
TRANSCRIPT
Calitatea Energiei Electrice
Radu Porumb
SUMAR
Introducere Perturbaţii electromagnetice Limitarea fluctuaţiilor de tensiune Fluctuaţii de tensiune (efect de flicker) Soluţii Probleme legate de fiabilitate Consumatorul Concluzii
INTRODUCERE Energia electrică este considerată un produs, care
trebuie livrat de către furnizor la consumator, în condiţii de calitate şi eficienţă economică, cu limitarea impactului instalaţiilor energetice asupra mediului ambiant
Asigurarea calităţii energiei electrice a devenit o sarcină tot mai complexă, deoarece a crescut numărul utilizatorilor având receptoare neliniare
Problemele tipice se referă la imposibilitatea realizării distincţiei clare între cauzele şi efectele celor mai multe perturbaţii, distincţie fără de care atribuirea responsabilităţilor odată cu crearea mecanismelor stimulent/penalizare este foarte dificilă şi unele cazuri impracticabilă
PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE
Tipul perturbaţieiModul de
transmisiePerturbaţia
De joasă frecvenţă
Conduse armonice; interarmonice; variaţia frecvenţei tensiunii de alimentare; fluctuaţii de tensiune (flicker); goluri şi întreruperi de tensiune; variaţii ale tensiunii de alimentare; componenta continuă în curba tensiuniiaplicate; tensiuni de semnalizare; tensiuni induse de joasă frecvenţă.
Radiate câmp magnetic; câmp electric.
De înaltă frecvenţă Conduse tensiuni sau curenţi induşi; tensiuni tranzitorii unidirecţionale; tensiuni tranzitorii oscilante.
Radiate câmp magnetic; câmp electromagnetic: - unde întreţinute; - unde tranzitorii.
Descărcări electrostatice încărcarea electrostatică a corpurilor izolate electric.
Impuls electro magnetic nuclear
explozie nucleară în atmosferă.
PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE
Calitatea energiei electrice
Calitatea serviciului de alimentare
Calitatea tensiunii de alimentare
Întreruperi de lungă durată Avarii
Întreruperi de scurtă durată; Goluri de tensiune; Supratensiuni; Abateri de frecvenţă.
Sarcini perturbatoare
Variaţii rapide de tensiune; Flicker; Nesimetrie; Armonici; Interarmonici;. Regimuri tranzitorii; Componentă continuă.
Componente ale calităţii energiei electrice.
Calitatea comercială
INDICATORIPentru a permite definirea clară a nivelului de calitate a energiei electrice au
fost definiţi şi sunt utilizaţi următorii indicatori principali: indicatori privind frecvenţa tensiunii de alimentare
abaterea de frecvenţă care permite estimarea variaţiilor lente de frecvenţă;
abaterea relativă de frecvenţă sau abaterea procentuală; integrala abaterilor de frecvenţă indicatori privind variaţiile de tensiune
abaterea relativă a tensiunii; nivel relativ de tensiune; valoarea medie a abaterii relative a tensiunii faţă de tensiunea
contractată (declarată) într-un interval de timp; gradul de iregularitate sau abaterea relativă medie pătratică
indicatori privind golurile de tensiune durata golului; amplitudinea relativă a golului; frecvenţa de apariţie a golurilor:
INDICATORI indicatori privind întreruperile din reţeaua electrică frecvenţa medie de întrerupere
în sistem (SAIFI – the system average interruption frequency index); durata medie a întreruperilor din sistem (SAIDI – the system average interruption duration index); frecvenţa medie de întrerupere a consumatorilor (CAIFI - the customer average interruption frequency index); durata medie de întrerupere a consumatorilor (CAIDI – the customer average interruption duration index); frecvenţa valorii medii a întreruperilor în sistem (ASIFI – the average system interruption frequency index); valoarea medie a duratei întreruperilor din sistem (ASIDI – the average system interruption duration index);frecvenţa medie a întreruperilor de scurtă durată (MAIFI – the momentary average interruption frequency index); energie nelivrată (nefurnizată) – ENS (Energy not Supplied) – , din cauza întreruperilor; timpul mediu de întrerupere” (min/an) AIT (Average Interruption Time);
indicatori privind flickerul nivel flicker pe termen scurt Pst ;
nivel flicker pe termen lung Plt ;
INDICATORI indicatori privind regimul nesinusoidal din reţeaua electrică
valoarea efectivă Y a mărimii nesinusoidale; reziduul deformant al unei funcţii nesinusoidale ; factorul de formă ; factorul de vârf ; factorul de influenţă telefonică TIF; indicatorul IT ; factorul de distorsiune normal (THD);factorul de distorsiune ponderat adaptat pentru elemente inductive; factorul de distorsiune ponderat adaptat pentru condensatoare; nivelul armonicii ; faza armonicilor;impedanţa armonică;
indicatori privind interarmonicile:
frecvenţa f a interarmonicilor ;
amplitudinea relativă a interamonicilor;
indicatori privind nesimetria în reţelele electrice:
factorul de nesimetrie negativă
factorul de nesimetrie zero
factorul de nesimetrie IEEE
indicatori privind supratensiunile în reţelele electrice
amplitudinea relativă;
durata.
FLUCTUAŢII DE TENSIUNE (EFECT DE FLICKER)
Variaţiile aleatorii ale sarcinii, ca de exemplu la cuptoarele cu arc electric, determină la barele de alimentare variaţii aleatorii de tensiune care pot afecta calitatea energiei electrice furnizată celorlalţi utilizatori, conectaţi la aceleaşi bare
U/U [%] 8
6 5 4
3 2
1
0,8
0,6 0,5 0,4
0,3 0,2
0,1 0,1 0,2 0,4 0,8 1 2 3 4 6 8 10 20 40 60 100 300 1000 10000 Număr de variaţii pe minut
Curba de iritabilitate (Pst = 1).
FLUCTUAŢII DE TENSIUNE (EFECT DE FLICKER)
Pentru determinarea nivelului flickerului de lungă durată Plt , sunt utilizate valorile Pst ale flickerului de scurtă durată, determinate pe intervale succesive timp de două ore
3
12
1
3
12
i
sti
lt
P
P
în care Psti (i = 1, 2, 3....) reprezintă citiri succesive ale valorilor Pst corespunzătoare flickerului de scurtă durată
LIMITAREA FLUCTUAŢIILOR DE TENSIUNE
Identificarea surselor de perturbatie şi cunoaşterea caracteristicilor acestora este o condiţie esenţială pentru adoptarea unor solutii eficiente de limitare a nivelului de flicker.
În prezent există soluţii tehnice eficiente pentru limitarea nivelului perturbaţiilor la valoarea dorită;
Înainte de a adopta decizia utilizării de echipamente specializate pentru reducerea perturbaţiilor este necesar a adopta măsuri pentru limitarea nivelului acestora prin acţiuni la nivelul tehnologic.
LIMITAREA FLUCTUAŢIILOR DE TENSIUNE
Solutii de limitareAlegerea soluţiei depinde în mare măsură de tipul receptoarelor consumatorului:
clasa 1 echipamente foarte sensibile la perturbaţii ale sistemului de alimentare cu energie electrică; conectarea acestor echipamente se face la o reţea specială, protejată faţă de perturbaţiile din reţeaua electrică;
clasa 2 echipamente care pot fi conectate la reţeaua publică şi care au o sensibilitate corespunzătoare condiţiilor din această reţea;
clasa 3 echipamente conectate în reţeaua industrială şi care pot suporta perturbaţii specifice mediului industrial, superioare celor din clasa 2.
LIMITAREA FLUCTUAŢIILOR DE TENSIUNE
Soluţii de limitare la nivel tehnologic
Înlocuirea sistemului de iluminat; Creşterea momentului de inerţie la
motoarele electrice; Agregarea surselor de perturbaţii; Conectarea de circuite de limitare a
perturbaţiilor; Modificări tehnologice
LIMITAREA FLUCTUAŢIILOR DE TENSIUNE
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
B
a)
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
C
b)
T T
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
c)
T
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
B
d)
T
Ta
B
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
e)
T
~
G
Solutii pentru limitarea fluctuatiilor de tensiune la bornele
receptoarelor sensibile.
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
B
a)
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
C
b)
T T
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
c)
T
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
B
d)
T
Ta
B
Sursa de fluctuatii de
tensiune
Receptoaresensibile
e)
T
~
G
Solutii pentru limitarea fluctuatiilor de tensiune la bornele
receptoarelor sensibile.
SOLUŢII
Utilizarea compensatoarelor statice SVC (Static VAr Compensator)
scN S
Q
U
U
Δ
•Eficienţa deosebită a compensatoarelor statice a determinat ca în cele mai multe cazuri, în instalatiile moderne, această soluţie să fie preponderentă pentru limitarea perturbaţiilor sub formă de fluctuaţii de tensiune
SOLUŢIIQ
Qmin
QmaxQmed
ta)
Cf (Qmin) Cv (Qmax – Qmin)
b)
Cf (Qmax) Lv (Qmax – Qmin)
c)
Lv (Qmed – Qmin)Cf (Qmed) Cv (Qmax – Qmed)
d) Controlul curbei de sarcină a puterii reactive.
PROBLEME LEGATE DE FIABILITATE
Tendinţa actuală în domeniul fiabilităţii este către implementarea indicilor de fiabilitate în algoritme de calcul al managementului riscului
Deoarece ambele activităţi, ale furnizorilor şi consumatorilor sunt orientate pe profit, este important pentru furnizor să includă în metodele de analiză ale managementului riscului incertitudinea referitoare la opţiunile consumatorului
Cele mai multe tehnici ce sunt folosite , consideră rata de defectare (intensitatea de defectare, λ) constantă pentru componentele sistemului
Riscul actual este de înrăutăţire a fiabilităţii din cauza intenţiei de a economisi bani pe termen scurt
PROBLEME LEGATE DE FIABILITATE
0
ALIMENTARE
Strat 1
Strat 2
Strat 3
Strat 4
Strat 5
Legenda: Sarcina
Separator tele-comandat
Separator comandat manual
Intreruptor
Ramura (fider)
7
13
3
8
1
4
12 11
10 9
16 15
14
17 18 19
6 5
2
1 2
3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
13 14 15 16
17 18 19
Numerotarea de mai sus conduce la o reprezentare convenabilă a sistemului, în care ambele matrice: de incidenţă noduri-ramuri LNn,n (nodul-rădăcină ne-inclus) şi inversa ei Γ = LNn,n sunt triunghiulare
PROBLEME LEGATE DE FIABILITATE
class class 0 5 10 15 20 25 300
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2Power Not Served (PNS)
0 5 10 15 20 25 300
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4Number of Interruptions
class class
class 0 5 10 15 20 25 30
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4Interruption Time
0 5 10 15 20 25 300
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4Energy Not Served (ENS)
class class
Histograma PNS Numărul întreruperilor
Timpul de întrerupere Histograma ENS
class class 0 5 10 15 20 25 300
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1Power Not Served (PNS)
0 5 10 15 20 25 300
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25Number of Interruptions
class class
class 0 5 10 15 20 25 300
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35Interruption Time
0 5 10 15 20 25 300
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45Energy Not Served (ENS)
class class
Histograma PNS Numărul întreruperilor
Timpul de întrerupere Histograma ENS
Partea stângă a reţelei-test Partea dreaptă a reţelei-test
CONSUMATORUL Un cadru general de reguli orientat către consumator poate fi
dezvoltat prin crearea unei structuri în care consumatorii pot alege între mai multe alternative, pornind de la o opţiune de bază relativ ieftină pentru accesarea sistemului şi apoi alegerea diverselor servicii de calitate a energiei , fiecare având un preţ suplimentar
Opţiunile oferite ar trebui să fie acompaniate de o cuantificare a penalizărilor pe care furnizorul trebuie să se plătească consumatorului în cazul în care calitatea serviciului este la un nivel de calitate mai mic decât cel standardizat
Penalizările pot fi definite prin reglementări naţionale sau pot fi parte a unui contract prevăzut între consumator şi operatorul de piaţă
O componentă-cheie o reprezintă dezvoltarea metodelor probabilistice capabile să sintetizeze cantităţile tehnice în costuri
CONSUMATORUL
Ţara Deregularizare Particularităţi Standarde de performanţă garantate Reguli generale Cuantumul penalizărilor
Continuity of supply references
Urban [ore]
Semi-urban [ore]
Rural [ore]
Spania 1997 SAIDI = TIEPI SAIFI = NIEPI
6 10 15÷20
(5*P(3)) [$/kWh]
Standarde de performanţă Respond to failure of distributors fuse Timp de răspuns: 3÷4 ore
20£
Consumator domestic 50£ Consumator non-domestic 100£ Restabilirea alimentării după un defect Alimentarea restabilită în 18 ore
Fiecare 12 ore 25£ Întreruperi multiple (≥4) întreruperi (≥ 3 ore fiecare) într-un an 50£
Estimarea plăţii pentru conecare 5 zile lucrătoare (conectarea) 15 zile lucrătoare (celelalte) 40£
Domestic 20£ Notificarea întreruperilor planificate ale alimentării Consumatorii trebuie să fie anunţaţi cu 2 zile înainte
Non-domestic 40£
Investigarea reclamaţiilor despre tensiune Vizită în 7 zile lucrătoare sau lucrări substanţiale în 5 20£ Întâlniri cu clienţii Trebuie oferită o întâlnire dacă este cerută de consummator 20£
Anglia 1990
Notificarea clienţilor cu privire la plata efectuată sub standarde
Plata trebuie făcută în 10 zile lucrătoare
10£
Indicator standardizat EDF
Calitatea Energiei Calitatea
serviciilor Franţa
8/10 7.8/10
Casnici [$/kWh] Consumatori Comerciali [$/kWh]
0.18 (1) 3.22 (1) Norvegia
1. Compensaţii maxime pentru consumatori 25% din totalul tarifului plătit; 2. Compensaţii maxime pentru distribuitor: 2% din venituri; 3. ENS estimată din profilele de sarcină 0.26 (2) 4.59 (2)
Brazilia 1998 ÷ Prezent
ICIDI = Indexul duratei individuale de întrerupere a consumatorului ICIFI = Indexul frecvenţei individuale medii de întrerupere a consumatorului AATI = Indexul Timpului Mediu de Răspuns
Penalizare R=(F/730)* (Vv/Vp)*100 F= media pe ultimele 3 luni a facturii consumatorului VV= valoarea verificată pentru index Vp= valoarea maximă pentru index
Referinţe ale continuităţii în alimentare
Faza Intermediară (1991÷1999 )
Final (199? ÷ Prezent)
Defecte de distribuţie Defecte T&D Întreruperi/ semestru
Total Întreruperi [ore/an]
HV 3 2
MV 4 3
Argentina 1991
FMIT = Numărul mediu de întreruperi în fiecare transformator TTIT =Timpul total de indisponibilitate al transformatoarelor FMIK = Media numărului de întreruperi ponderată de capacitatea instalată afectată TTIK = Timpul total de indisponibilitate pentru capacitatea instalată
FMIT = 2.2 TTIT = 7.8 FMIT = 1.4 TTIK = 4.6
FMIT = 2 TTIT = 6 FMIT = 2 TTIK = 6
LV 6 6÷10
1. Compensarea ENS realizată de către furnizor 2. Estimarea ENS la consumator;
2 [$/kWh]
Africa de Sud
Referinţe ale continuităţii în alimentare
Arii Total Întreruperi
[ore/an]
Dacă un furnizor nu respectă codurile
100000A$
Rurală 4.17 Australia 1993 ÷ 1997
-Regulile VicPool -Cod de Sistem -Cod de Măsură Totală -Cod de Distribuţie -Cod de Vânzare - Cod de tarif de retail
Urbană 8.34
Fiecare 24h în plus de defect
10000A$
CONCLUZII
Dezvoltarea pieţelor competitive de energie, evolutia tehnologică, precum
şi continua creştere a nevoii de calitate din partea consumatorilor
accentuează progresiv nevoia unui tratament economic corespunzător
pentru problemele calităţii energiei electrice
În diferite ţări se află în dezvoltare reguli specifice, dedicate aspectelor
variate ale calităţii energiei, cu un număr de soluţii diferite care variază în
conformitate cu standardele tehnice şi cu modelele economice adoptate
Succesul acestui fixării unei structuri economice corecte, precum şi
implementarea graduală a unui sistem coerent de reguli depinde în mare
măsură de dorinţa consumatorului de a accepta diferite niveluri de calitate
situate la diferite preţuri, precum şi posibilitatea asigurării de contribuţii
economice pentru îmbunătăţirea calităţii serviciilor