DESPRE SEMANTICA COMPATIBILITĂŢII ÎNTR-UN

SISTEM ELECTROENERGETIC

Jan IGNAT, Nelu-Cristian CHERECHEŞ

Universitatea Tehnică "Gh. Asachi" Iaşi 1. SEMANTICA ACTUALĂ A COMPATIBILITĂŢII

Conform Normativului PE 124-95, sistemul electroenergetic (SEN) reprezintă ansamblul

instalaţiilor pentru producerea, conversia, transformarea, transportul şi distribuţia energiei electrice,

care au un proces comun de funcţionare [2], iar conform [12] şi [13], reprezintă ansamblul

instalaţiilor electroenergetice interconectate, situate pe teritoriul ţării, prin care se realizează

producerea, transportul, distribuţia şi utilizarea energiei electrice.

Conform Dicţionarului explicativ al limbii române (DEX), termenul de semantica

reprezintă ramură a lingvisticii care se ocupă cu studierea sensurilor cuvintelor şi a evoluţiei acestor

sensuri, care se referă la sensurile cuvintelor, semasiologic.

Sistemul electroenergetic poate fi privit ca un sistem tehnic complex, ale cărui subsisteme

interacţionează atât între ele cât şi cu alte sisteme exterioare acestuia. Rezultă necesitatea de a defini

un termen care să definească armonia interacţiunii dintre aceste subsisteme (părţi componente ale

sistemului electroenergetic) în condiţiile în care acestea pot să se “afecteze” unul pe celălalt.

Termenul de compatibilitate poate îndeplini cerinţele enunţate mai sus, aşa cum se poate

vedea şi din definiţiile următoare.

Astfel, conform Dicţionarului explicativ al limbii române (DEX), compatibil înseamnă “care

se poate împăca cu altceva, care poate sta împreună sau poate exista simultan cu altceva;

corespunzător, potrivit”.

Compatibilitate, conform aceluiaşi dicţionar (DEX), reprezintă „faptul de a fi compatibil,

însuşirea a tot ce este compatibil, potrivire; raport între două enunţuri care nu se exclud reciproc;

proprietate a unui sistem de relaţii de a fi compatibil, părţile sale neexcluzându-se una pe cealaltă”.

1.1. TIPURI DE COMPATIBILITĂŢI

Extinderea termenului de compatibilitate în sistemul electroenergetic implică definirea mai

multor tipuri de compatibilităţi între subsistemele acestui sistem, definire realizată funcţie de modul

de abordare a sistemului şi de complexitatea acestuia, astfel:

- compatibilitate electromagnetică;

- compatibilitate electrică, care poate fi:

- compatibilitate sursă-consumator:

- compatibilitate calitativă;

- compatibilitate legislativă.

- compatibilitate furnizor-consumator (rentabilizarea tranzitului);

- compatibilitate aparat de protecţie – receptor.

- compatibilitate om – sistem de protecţie;

- compatibilitate sistem electroenergetic – mediu înconjurător

După locul în care se analizează, compatibilitatea poate fi:

- internă (intrinsecă), între elementele aceluiaşi sistem;

- externă (mutuală), între elementele unui sistem şi elementele unui alt sistem

extern primului sistem.

În această lucrare, sunt analizate unele dintre aceste tipuri de compatibilităţi, respectiv între

părţile componente ale sistemului electroenergetic, precum şi cu alte părţi componente ale altor

sisteme externe (sisteme de radiocomunicaţii, radiodifuziune, televiziune, telecomunicaţii etc.).

Dintre aceste tipuri de compatibilităţii, în literatura de specialitate regăsim definită doar

noţiunea de compatibilitate electromagnetică. Această noţiune nu este suficientă pentru totalitatea

interacţiunilor dintre componentele unui sistem electroenergetic, rezultând necesitatea extinderii

conţinutului şi definirea unor noi tipuri de compatibilităţi.

2. DESPRE COMPATIBILITATEA ELECTROMAGNETICĂ

Compatibilitatea electromagnetică (CEM) a fost abordată în premieră la începutul anilor

′30, o dată cu stabilirea unor reguli de atenuare a perturbaţiilor, legate de transmisiunile şi

comunicaţiile radio, de către CISPR (Comitetul Internaţional Special al Perturbaţiilor

Radioelectrice), al Comisiei Electrotehnice Internaţionale (CEI) [4].

Definiţia compatibilităţii electromagnetice este regăsită în literatura de specialitate sub mai

multe forme, toate definind acelaşi principiu, astfel:

- Compatibilitatea electromagnetică (CEM) reprezintă capacitatea echipamentelor electrice,

electronice şi de radio de a coexista, în sensul de a nu emite niveluri inacceptabile de

perturbaţii electromagnetice, precum şi de a nu reacţiona imprevizibil la emisia altor

sisteme din mediul lor ambiental în care lucrează [5].

- Compatibilitatea electromagnetică este aptitudinea unui aparat, unui echipament sau a unui

sistem de a funcţiona într-un mediu electromagnetic într-o manieră satisfăcătoare şi fără a

produce el însuşi perturbaţii intolerabile pentru tot ce se găseşte în acest mediu. [6].

- Compatibilitatea electromagnetică reprezintă proprietatea unui dispozitiv, echipament sau

sistem de a funcţiona satisfăcător în mediul său electromagnetic, fără a introduce el însuşi

perturbaţii electromagnetice intolerabile pentru orice tip de aparat ce se găseşte în

mediu [7].

Dezvoltarea aplicaţiilor neliniare din electrotehnică şi, în special, a electronicii cu precădere

în direcţia creşterii vitezei de lucru şi a reducerii consumurilor interne, creşterea gradului de

interconectare dintre echipamentele şi sisteme, inclusiv prin extinderea reţelelor de alimentare cu

energie electrică, au condus la creşterea gradului de poluare electromagnetică, la apariţia aşa

numitului smog electromagnetic, cu consecinţe imprevizibile asupra funcţionării

echipamentelor [5].

Cu alte cuvinte, CEM este domeniul interdisciplinar al cărui scop constă în a face

compatibilă funcţionarea echipamentelor electronice cu un mediu electromagnetic perturbator [4].

În concluzie, compatibilitatea electromagnetică este domeniul care tratează numai

aspectele legate de emisia de perturbaţii şi imunitatea echipamentelor la aceste perturbaţii.

Studiul compatibilităţii electromagnetice are o relevanţă mai mare în sistemele de

radiocomunicaţii, radiodifuziune, telecomunicaţii, televiziune etc. (implicaţii asupra spectrului de

frecvenţe), decât în analiza sistemului electroenergetic, unde implicaţia acesteia se reduce la nivelul

cutiilor de conexiune, pupitrelor şi cutiilor de comandă, dulapurilor cu aparataje, unde perturbaţiile

electromagnetice care depăşesc un anumit grad de intensitate pot influenţa procesul de măsurare şi

comandă. În consecinţă, acest tip de compatibilitate, are o pondere mai mare în compatibilitatea

externă, decât în cea internă, aceasta din perspectiva studiului sistemului electroenergetic.[6]

3. COMPATIBILITATEA ELECTRICĂ

Compatibilitatea electrică implică studiul interacţiunii părţilor componente ale sistemului

electroenergetic (SEN) (sursă, linii electrice, receptor, aparate de protecţie, aparate de conectare,

sistem de protecţie la şoc electric), altfel spus modul în care acestea se suportă şi se satisfac unul pe

celălalt din punct de vedere funcţional-calitativ. De asemenea se are în vedere şi implicaţiile pe care

sistemul electroenergetic le are asupra sistemelor externe şi în special asupra omului

(compatibilitate externă).

În continuare vor fi enumerate principalele interacţiuni între părţile componente ale

sistemului electroenergetic, prin prisma compatibilităţii lor.

3.1. COMPATIBILITATEA SURSĂ-CONSUMATOR

3.1.1. CALITATEA SERVICIULUI DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRICA

Prin calitatea serviciului se înţelege asigurarea unei calităţi a energiei electrice furnizate

consumatorilor şi este strâns legată de reţeaua electrică de distribuţie în mod concret prin trei

aspecte: calitatea tensiunii, a frecvenţei şi a continuităţii furnizării energiei electrice [8].

Normativul PE 124-95, defineşte calitatea energiei electrice ca fiind gradul de conformitate

faţă de limitele admisibile, normate ale unor parametrii electrici (tensiune, frecvenţă, distorsiuni,

nesimetrii) [2].

Calitatea serviciului de alimentare cu energie electrică, cerinţă esenţială a sistemelor

electroenergetice, interesează atât furnizorul cât şi consumatorul [8] şi este o condiţie importantă a

compatibilităţii electrice dintre aceştia.

Calitatea energiei electrice, ca obligaţie a furnizorului, se analizată în corelaţie cu

perturbaţiile pe care funcţionarea receptoarelor consumatorilor le poate introduce în reţeaua de

alimentare şi distribuţie.[8]

Energia electrică furnizată unui consumator alimentat de la o reţea electrică trifazată se

caracterizează prin următorii parametrii de calitate:

a. variaţiile de tensiune: variaţii lente de tensiune; fluctuaţii de tensiune (flicker);

goluri de tensiune;

b. variaţiile de frecvenţă;

c. nesimetria sistemelor trifazate de tensiune şi curent;

d. deformarea undei de tensiuni;

e. continuitatea alimentării cu energie electrică. [9]

Putem spune că o problemă legată de calitatea serviciului de alimentare cu energie electrică

o reprezintă orice perturbaţie apărută şi manifestată în modificarea curentului, tensiunii sau

frecvenţei şi care afectează buna funcţionare a echipamentelor şi/sau receptoarelor consumatorului

[10].

Ca urmare, analiza compatibilităţii dintre sursa de energie electrică şi consumatorul care

beneficiază de ea, constă în analiza parametrilor de calitate ai energiei electrice, îndeosebi

asigurarea continuităţii în alimentare a consumatorilor, respectiv analiza calităţii serviciului de

alimentare cu energie electrică.

3.1.2. ASPECTE LEGISLATIVE ALE COMPATIBILITĂŢII SURSĂ - CONSUMATOR Un alt aspect al compatibilităţii sursă – consumator constă şi în stabilirea cadrului

legislativ de furnizare a energiei electrice de către furnizor, şi modul în care acesta îşi

ASUMĂ parametrii de calitate a serviciului de alimentare cu energie electrică, aspect care nu

se regăseşte în cazul altor sisteme de utilităţi.

Calitatea serviciului unei reţele electrice, conform [3], reprezintă gradul de conformitate

faţă de clauzele contractuale între furnizor şi consumator, în cazul unei livrări de energie electrică

pe o durată dată.

Elementele de luat în considerare pentru determinarea calităţii serviciului cuprind:

− timpul de întrerupere a alimentării: programată sau accidentală;

− respectarea condiţiilor de alimentare admisibilă relative la căderile de tensiune

maxim acceptate la menţinerea frecvenţei, la golurile de tensiune la nivelurile

armonicelor superioare ale reţelei de curent alternativ.[3]

Normarea serviciului de furnizare a energiei electrice, în ţara noastră, se face cu ajutorul

Standardului de Performanţă [11] şi Decizia pentru aprobarea contractelor-cadru de furnizare a

energiei electrice [12].

Noţiunea de Standard de performanţă defineşte reglementări care stabilesc indicatori

(cantitativi) şi niveluri calitative pentru fiecare activitate inclusă în serviciile de furnizare a energiei

electrice. [11]

Prin Standardul de performanţă pentru serviciul de furnizare a energiei electrice se

stabilesc indicatori şi niveluri de performanţă privind: racordarea consumatorilor la reţea;

contractarea puterii şi a energiei electrice; măsurarea, facturarea şi încasarea contravalorii energiei

electrice vândute; îndeplinirea prevederilor din contract cu privire la calitatea energiei electrice

livrate: frecvenţă, forma curbei de tensiune, nesimetrie a tensiunilor pe cele trei faze; asigurarea

continuităţii în alimentare în conformitate cu prevederile contractuale; asigurarea unor relaţii

transparente între furnizor şi consumator care să conducă la rezolvarea eficientă şi obiectivă a

problemelor, cu respectarea drepturilor şi a obligaţiilor fiecărei părţi; soluţionarea reclamaţiilor

consumatorilor referitoare la serviciul de furnizare; prestarea de servicii conexe serviciului de

furnizare (informare, consultanţă, finanţare, executare de lucrări la consumatori etc.).

Decizia pentru aprobarea contractelor-cadru de furnizare a energiei electrice [12], conţine

contractele-cadru de furnizare a energiei electrice la consumatorii casnici şi la micii şi marii

consumatori finali, industriali şi similari, la tarife reglementate. Obiectivele acestor contracte

reprezintă furnizarea energiei electrice la locul de consum şi reglementarea raporturilor dintre

furnizor şi consumator privind furnizarea, condiţiile de consum, facturarea şi plata energiei

electrice.

3.2. COMPATIBILITATEA FURNIZOR-CONSUMATOR. RENTABILIZAREA

TRANZITULUI DE PUTERE PRIN REŢELELE ELECTRICE.

Problema rentabilizării tranzitului de putere prin reţea, se analizează din punctul de vedere al

furnizorului, deoarece acesta stabileşte cât de rentabil va fi alimentarea unui consumator de la

reţeaua de distribuţie cu energie electrică. Furnizorul de energie electrică stabileşte rentabilitatea

racordului consumatorului, luând în calcul mai multe considerente şi anume: secţiunea minimă

admisibilă a conductorului (pentru evitarea supraîncălzirii acestuia), pierderile de energie,

transportul de putere reactivă pe reţea (problema factorului de putere), tipurile de receptori care

aparţin consumatorului, puterea electrică cerută de consumator.

La transportul şi distribuţia energiei electrice, pierderile sunt inevitabile. În ţările în curs de

dezvoltare pierderile de energie ating nivele economice şi tehnice neacceptabile, uneori de 27-30%

din valoarea energiei tranzitate. Pierderile sunt determinate, atât de valoarea rezistenţei căilor de

curent, dar şi de valoarea curentului care le străbate. [1] Costul pierderilor creşte pe măsură ce ce

transferul de energie creşte. [9]

Deoarece, valoarea rezistenţei (pentru un anumit metal) este proporţională cu dimensiunile

conductorilor, pierderile se pot reduce, prin modificarea acestor dimensiuni, respectiv creşterea

secţiunilor (reducerea lungimii nu este posibilă). Secţiunea optimă a unui conductor se obţine din

condiţia ca valoarea pierderilor care se reduc prin creşterea secţiunii să fie egală cu costul creşterii

dimensiunii conductorului. Ca urmare, secţiunea optimă a conductorului depinde de costul acestuia

şi de cel al pierderilor şi deci, poate varia de la o ţară la alta şi în timp.

În evoluţia electroenergeticii, o primă măsură de rentabilitate a tranzitului (după creşterea

tensiunii de transport şi distribuţie) a fost dimensionarea în funcţie de puterea cerută şi nu cea

instalată la consumator. Cu timpul, mai întâi s-a constatat că circulaţia de putere reactivă, deşi

necesară la consumatori, este nerentabilă să circule prin reţeaua de transport, distribuţie şi

alimentare. Astfel, a apărut problema factorului de putere care trebuia rezolvată astfel încât să se

asigure la consumator puterea electrică reactivă de care are nevoie, dar pe reţeaua electrică aceasta

să aibă o valoare cât mai mică [1]. În prezent se cunosc mai multe metode pentru ameliorarea

factorului de putere, metode care însă nu fac scopul acestei lucrări.

Ca urmare, caracteristicile unei reţele electrice de transport şi distribuţie reprezintă o

problemă de compatibilitate între cunoaşterea ştiinţifică în acest domeniu şi civilizaţia tehnică

specifică unei anumite ţări [13].

4. COMPATIBILITATE SISTEM ELECTROENERGETIC – MEDIU ÎNCONJURĂTOR

Compatibilitatea dintre reţelele electrice şi mediul ambiant poate fi privit din două puncte de

vedere şi anume: − influenţa reţelelor electrice asupra mediului ambiant;

− influenţa mediului asupra reţelelor electrice.

Existenţa reţelelor electrice în mediul ambiant determină o influenţă nocivă. În cele ce

urmează se va prezenta influenţa reţelelor electrice asupra mediului ambiant. Principalele tipuri de

poluări pe care reţelele electrice le au asupra mediului înconjurător sunt următoarele:

− vizuale: deteriorarea peisajului;

− sonoră: zgomote produse de furnizor sau de vibrarea elementelor (conductoarelor)

reţelelor electrice şi în special, a transformatoarelor; zgomote produse de

fenomenul corona la liniile de înaltă şi foarte înaltă tensiune;

− electromagnetică: efecte sonore şi luminoase ale efectului corona, perturbări radio

şi ale emisiunilor de televiziune, câmpul electric, efecte asupra fiinţelor umane;

− psihică şi pericole de accidente: teama provocată de apropierea de reţele electrice

şi de efectele vitale şi sonore ale acestora;

− ecologică: ocuparea terenurilor, defrişarea pădurilor, protecţia naturii şi a

peisajului, influenţa asupra instalaţiilor şi construcţiilor etc.

5. CONCLUZII

Articolul reprezintă o iniţiativă a autorilor de a extinde semantica termenului de

compatibilitate în analiza sistemului electroenergetic. După cum s-a putut observa şi din clasificarea

pe mai multe tipuri de compatibilităţi dintre subsistemele sistemului electroenergetic, acest termen

poate satisface cerinţele de analiză a unui astfel de sistem complex, precum şi modul în care aceste

subsisteme sunt compatibile între ele dar şi cu alte sisteme externe.

6. REFERINŢE 1. Ignat, Jan − ″Instalaţii şi reţele electrice de joasă tensiune pentru consumatori şi Gălăţeanu, Cătălin utilităţi publice″ , Rotaprint U.T. « Gh. Asachi », Iaşi, 1999 Popovici, Cătălin 2 PE 124/1995 − ″Normativ privind stabilirea soluţiilor de alimentare cu energie

electrică a consumatorilor industriali şi similari″, Bucureşti 1996 3. xxx − “Dicţionar de termeni folosiţi în domeniu energiei”, Consiliu Mondial al Energiei. Comitetul Naţional Român, 1995 4. Alexandru, S., − "Compatibilitate electromagnetică, Editura Militară, Bucureşti, Traian, M., 1997 5. Alimpie, I. − "Introducere în compatibilitatea electromagnetică", Editura de

Vest, Timişoara, 1998 6.Constantin, A. − "Compatibilitatea electromagnetică în echipamentele electrice de

automatizare", Electricianul 4/2000 7. Monitorul Oficial − “Hotărâre privind stabilirea condiţiilor privind introducerea nr. 690

pe piaţă şi de funcţionare a aparatelor electrice şi electronice din

punct de vedere al compatibilităţii electromagnetice, Bucureşti, 2001

8. Traian, I., − "Ingineria sistemelor de distribuţie a energiei electrice", Olga, P., Editura Tehnică « Gh. Asachi » Bucureşti, 1998 9. Ignat, J., − "Reţelele electrice de distribuţie de medie tensiune RED-MT"

Gălăţeanu, C., Rotaprint U.T. « Gh. Asachi » Iasi, 1996 10. Florin Munteanu − “Calitatea serviciului de alimentare cu energie electrică”,

Dumitru Ivas Editura AGIR, Bucureşti, 2000. 11. Monitorul Oficial − "Standardul de performanţă pentru serviciul de furnizare a

nr. 503 energiei electrice la tarife reglementate", Bucureşti, 1999 12. Monitorul Oficial − "Decizie pentru aprobarea contractelor - cadru de furnizare a

nr. 623 energiei electrice", Bucureşti, 1999 13. Ignat Jan − "L’evaluation des proprietes des systemes techniques complexes,

Cătălin Popovici Buletinul Institutului Politehnic, Tom XLIV (XLVIII), Fasc. 3-4, secţia III, Iaşi 1998, pg.179-183

14. I7-98 −−−− "Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor electrice cu

tensiuni până la 1000V c.a. şi 1500V c.c., Bucureşti, 1998