Curs 31 Martie 2006-Calitatea Energiei Electrice-Helerea
Click here to load reader
-
Upload
dumitru-valentina -
Category
Documents
-
view
246 -
download
12
Transcript of Curs 31 Martie 2006-Calitatea Energiei Electrice-Helerea
1
Prof. dr. ing. Elena HELEREAProrector Universitatea Transilvania din Brasov
Brasov, 1 Aprilie 2006
Universitatea Transilvania din Brasov
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1. INDICATORI DE CALITATE2. CALITATEA FRECVENTEI
3. CALITATEA TENSIUNII
I. Variatii lente de tensiune
II. Fluctuatii de tensiune (efect flicker) III. Goluri de tensiune 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)5. REGIMUL NESIMETRIC IN SISTEMELE ELECTROENERGETIC
2
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1. INDICATORI DE CALITATE
Calitatea energiei electrice - capacitatea furnizorului de energie electrica de a satisface nevoile exprimate referitoare la energia electrică ale consumatorilor.
Calitatea energiei electrice - ansamblul de insusiri pe care le are sistemul
electroenergetic de a pune in permanenta la dispozitia consumatorilor o
tensiune electrica cu anumite caracteristici:• Forma - alternativ sinusoidală, • Frecventa – de valoare specificata,• Valoarea efectiva – de valoare specificata, • Simetria retelei (pentru sistemele trifazate) - mentinute intre anumite
limite, fixate contractual.
3
1. INDICATORI DE CALITATE
Sistemul de indicatori ai calitatii energiei electrice este alcatuit din :• Indicatorii ai formei semnalului de tensiune • Caracteristicile variatiilor lente/rapide ale frecventei • Caracteristicile variatiilor lente (abateri) sau ale variatiilor rapide (fluctuatii) ale
valorii efective a tensiunii• Caracteristici de simetrie in sistemele trifazate.
Realizarea indicatorilor de calitate a energiei electrice este in sarcina: furnizorului de energie electrica si a consumatorului.
Furnizorul are obligatia de a livra energie electrica la parametri de calitate
contractati. Pentru aceasta monitorizeaza parametrii de calitate in punctul comun
de racordare.
Consumatorul are obligatia de a limita nivelul perturbatiilor transmise in sistemul
energetic sub nivelul alocat.
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
4
In Romania definirea calitatii energiei electrice se face in reglementari:• STAS 930 – stabileste tensiunile nominale si abaterile admisibile ale
tensiunii fata de aceste valori;• PE 124 – reglementeaza variatiile rapide si nesimetria tensiunii ; • PE 109 – reglementeaza supratensiunile si protectia instalatiilor
impotriva acestora;• PE 142 – reglementeaza unele aspecte privind flicker-ul ;• PE 143 – trateaza regimurile nesimetric si deformant.
Calitatea energiei electrice depinde nu numai de furnizorul de energie
electrica ci si de toti utilizatorii racordati la aceeasi retea electrica.
1. INDICATORI DE CALITATE
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
5
Perturbatia este abaterea de la forma dorita a semnalului electric.
Originea perturbatiilor :• in reteaua furnizorului (incidente sau manevre gresite);• in reteaua consumatorului (functionarea cu socuri, care produc
nesimetrii sau care polueaza reteaua cu armonici).
Defectele in retelele electrice:• defectele trecatoare si de scurta durata - exemplu, in retelele
aeriene,• defectele permanente - mai frecvent in retelele subterane.
1. INDICATORI DE CALITATE
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
6
Clasificarea perturbatiile electromagnetice :
a) dupa frecventa :• de joasa frecventa – semnale cu gama de frecventa <1 MHz,• de inalta frecventa – semnale cu frecventa 1 MHz;
b) dupa modul de propagare :• conduse prin conductoarele retelei – curenti si diferente de potential ;• radiate (in aer) – camp electric si camp magnetic;
c) dupa durata:• permanente sau intretinute - afecteaza in special circuitele analogice• tranzitorii (aleatoare si periodice) – afecteaza circuitele numerice.
1. INDICATORI DE CALITATE
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
7
Perturbatiile care influenteaza direct reteaua electrica, deci calitatea energiei
electrice furnizate sunt perturbatiile de joasa frecventa conduse: • fluctuatii de frecventa si tensiune (flicker),• goluri de tensiune si microintreruperi,• supratensiuni atmosferice, de comutatie etc.
Perturbatiile care apar in functionarea sistemelor energetice afecteaza toate
caracteristicile undei de tensiune : • forma • frecventa• amplitudinea• simetria (in sistemele trifazate).
1. INDICATORI DE CALITATE
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
8
2. CALITATEA FRECVENTEI
Mentinerea valorilor frecventei sistemului energetic intr-un domeniu admisibil
este conditionata de mentinerea echilibrului intre resursele de energie
primare si consumul de energie electrica al sistemului.
Situatii de neechilibru intre cererea si oferta de putere:• inertia mare de raspuns a instalatiilor de producere,• lipsa de agent primar,• lipsa de capacitate in grupurile energetice.
Pe durata dezechilibrului, turatia rotoarelor generatoarelor de energie
electrica si, implicit, frecventa sistemului descreste. Acest fenomen duce la
perturbarea tuturor proceselor de conversie a energiei, de la surse si pana la
receptoare.
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
9
Indicatori de estimare a variatiilor frecventei
- abaterea absoluta momentana a frecventei fata de valoarea nominala:
Δf = f - fn
- abaterea absoluta medie a frecventei fata de valoarea sa nominala:
Δf = 1/T ∫ Δf(t).dt
- coeficientul de variatie a frecventei : CVf = σf / f,
unde : f – frecventa medie pe intervalul T ;
σf – abaterea medie patratica a frecventei fata de valoarea sa medie.
2. CALITATEA FRECVENTEI
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
10
Limitele de imunitate la variatii de frecventa ale diferitelor categorii de
receptoare electrice :
– in general, se accepta abateri de frecventa de aprox. ± 1 Hz (±2%);
– in Romania, regulamentul pentru furnizarea energiei electrice
prevede obligatia furnizorului de a mentine frecventa de 50 Hz, cu o
abatere de cel mult ±0,5 Hz (±1%):
49,5Hz – 50,5 Hz
2. CALITATEA FRECVENTEI
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
11
3. CALITATEA TENSIUNII
Situatii de non-calitate :• variatii ale valorilor efective ale tensiunilor de faza de la valoarea
nominala, • abateri de la forma pur sinusoidala a tensiunilor pe faza.
Variatia de tensiune intr-un punct al retelei la un moment dat - diferenta
algebrica dintre tensiunea de serviciu din acel punct si tensiunea nominala
a retelei respective: ΔU= US-UN
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
12
a) Clasificarea variatiilor de tensiune dupa viteza de variatie a tensiunii :
- Variatii lente sau abateri de tensiune, avand viteza de variatie sub 1 % / s ;
- Variatii rapide sau fluctuatii de tensiune, cu viteza de variatie peste 1 %/ s.
Variatii rapide se considera variatiile continue ale tensiunii de orice forma,
avand frecventa de variatie intre 0,001…0,003 si 25 Hz, precum si variatiile
bruste ale tensiunii care se petrec 1-2 /ore, cu frecventa > 0,0001 Hz
(de exemplu, ca urmare a pornirii motoarelor).
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
3. CALITATEA TENSIUNII
13
b) Clasificarea variatiilor de tensiune dupa durata lor :
Variatii ale tensiunii de lunga durata: • functionarea stationara la tensiune diferita de cea nominala, care apare ca
urmare a unui reglaj defectuos sau a supraincarcarii retelelor ;• functionarea de durata cu variatii avand caracter cvasiperiodic, ce sunt
produse de existenta unor sarcini pulsatorii (fenomenul de flicker) ; • variatiile tensiunii, mergand chiar pana la intreruperi, care se mentin peste
o anumita durata.Variatii ale tensiunii de scurta durata :• variatii de tensiune bruste, care sunt datorate unor defecte cu caracter
rapid, trecator sau eliminate prinprotectii ;• variatii bruste produse de socuri de putere cu caracter pasager ;• disparitii scurte ale tensiunii, ca urmare a functionarii sistemelor automate
(AAR, RAR, etc).
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
3. CALITATEA TENSIUNII
14
Limita de timp care desparte variatiile de scurta durata de cele de lunga
durata este, in general, timpul necesar protectiilor, automatizarilor si
echipamentelor de comutatie pentru a restabili tensiunea nominala, daca
acest lucru este posibil.
Cea mai indicata valoare este de 3 s.
In functionarea retelelor electrice, tensiunea reprezinta un parametru
variabil in spatiu si timp.
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
3. CALITATEA TENSIUNII
15
Variatia tensiunii in diferitele puncte ale retelei se datoreaza in principal
caderilor de tensiune pe linii si transformatoare.
Variatia tensiunii in timp se datoreaza modificarii circulatiilor de puteri
si/sau a configuratiei schemei electrice de functionare a retelei.
Caderi / pierderi de tensiune – sunt date de diferenta algebrica/aritmetica
dintre valorile efective ale tensiunii inregistrate in doua noduri ale retelei,
avand aceeasi tensiune nominala.
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
3. CALITATEA TENSIUNII
16
I. Variatii lente de tensiune
• Sunt variatiile tensiunii de aprox. ±10…20 % fata de valoarea
nominala, cu o periodicitate de cel putin 5-10 min.
• Se datoreaza variatiilor progresive ale sarcinii si sunt
compensate prin reglajul sub sarcina al transformatoarelor.
• Pot conduce la pierderi suplimentare de energie, la micsorarea
duratei de viata a echipamentelor, la scaderea productivitatii.
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
3. CALITATEA TENSIUNII
17
Indicatori pentru aprecierea variatiilor lente de tensiune
- Abaterea de tensiune intr-un anumit punct al retelei: ΔU = (Us – Un / Un).100unde : Us – tensiunea de serviciu a retelei, rspectiv, tensiunea intre doua faze ale retelei electrice, masurata intr-un anumit punct si la un moment dat ; Un – tensiunea nominala a retelei, respectiv, teniunea prin care este denumita reteaua si la care se face referire pentru anumite caracteristici ale functionarii acesteia.
- Dispersia abaterilor de tensiune fata de abaterea medie.
- Gradul de iregularitate a tensiunii sau valoarea medie patratica a abaterii de tensiune Se foloseste pentru evaluare calitatii energiei electrice d.p.d.v. a variatiilor lente de tensiune.
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
3. CALITATEA TENSIUNII I. Variatii lente de tensiune
18
Norme privind indicatorii de variatie lenta a tensiunii
• Abaterile procentuale admisibile ale tensiunii de serviciu in punctele de
livrare pentru retelele a caror tensiune nominala < 220 kV, nu trebuie sa
depaseasca ±10 % din Un ; • Pentru tensiuni nominale > 220 kV, abaterile de tensiune nu sunt
standardizate.
• In cazul retelelor de iluminat, caderea de tensiune admisibila este:
- de - 3 % din Un daca alimentarea se face din reteau furnizorului,
- de - 8…-10 % din Un daca se face alimentarea din surse
independente.
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII I. Variatii lente de tensiune
19
Compensarea variatiilor lente de tensiune
• Prin reglajul de tensiune se urmareste incadrarea tensiunilor in benzile
admisibile, in scopul minimizarii pierderilor de energie si al sigurantei in
functionare a sistemului.
Circulatia puterii reactive influenteaza sensibil reglajul de tensiune.
Sursele de putere reactiva, care pot fi utilizate la reglajul tensiunii sunt : • masinile (compensatoarele) sincrone; • condensatoarele statice;• prin interventia asupra raportului de transformare al
(auto)transformatoarelor.
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII I. Variatii lente de tensiune
20
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII II. Fluctuatii de tensiune
Fluctuatiile de tensiune - variatii de tensiune cu caracter repetitiv, ciclice sau aleatorii care au loc pe barele de alimentare ale unui consumator. Cauze - functionarea cu socuri de putere reactiva a unor receptoare: - in retele de joasa tensiune: frigidere, ascensoare, aparate de sudura; - in retele de medie tensiune: pompe, locomotive electrice; - in retele de inalta tensiune: cuptoare cu arc electric, laminoare.
21
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII
Caderea longitudinala de tensiune este:
∆U = R.I.cosφ + X.I.sinφ ≈ X.I.sinφ
sau: ∆U/ UB ≈ X.I.sinφ / UB = UB.I.sinφ / UB
2 / X = Q/Ssc;
unde: UB – tensiunea pe faza; I – intensitatea curentului electric,
R – rezitenta liniei electrice; X – reactanta inductivă a liniei electrice cosφ - factorul de putere Q – puterea reactiva a consumatorului cu socuri, Ssc – puterea de scurtcircuit pe barele B.
Soluţia pentru mentinerea caderii de tensiune ∆U < ∆U;= controlul in timp real al puterii reactive Q absorbita din reteaua de alimentare.
II. Fluctuatii de tensiune
22
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII
Fluctuatiile de tensiune pe barele de alimentare determina efect de FLICKER = evaluat prin jena fiziologica asupra ochiului uman, la variatie fluxului luminos al lampilor electrice alimentate de la aceste bare. S-a constatat ca jena maxima se resimte pentru o frecventa de repetitie a fluctuatiilor de aprox. fr=10 Hz, in conditii de amplitudine constanta. Pentru caracterizarea efectului de flicker se definesc urmatorii indicatori de calitate:- Indicatorul de flicker instantaneu P este evaluat pe baza variatiilor de tensiune pe barele de alimentare.- Indicatorul de timp scurt Pst - prelucrarea statistice a nivelurilor
instantanee P, pe un interval determinat de timp (de obicei 10 min.).- Indicatorul de flicker pe tremen lung Plt - definit pe baza indicatorui de
timp scurt, determinate pe intervalul d urmarire de 2 ore.
II. Fluctuatii de tensiune
23
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII
Limitarea fluctuatiilor de tensiune si a flickerului pentru echipamentele racordate la retelele de medie si joasa tensiuneFactori care determina efectul de jena fiziologica asupra ochiului uman la fluctuatiile de tensiune: tipul fluctuatiilor de tensiune ; caracteristica instalatiilor de iluminat; raspunsul ochiului uman la fluctuatii ale fluxului luminos. Evaluarea flickerului se face pe baza unor masuratori cu flickermetru:- pe termen scurt (10 min.) Pst
- pe termen lung (2 ore) Plt
Se limiteaza conectarea echipamentelor cu socuri de putere in reteaua de joasa tensiune daca acestea depasesc indicatorilor planificati de flicker.
II. Fluctuatii de tensiune
24
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII
Mijloace de limitare a nivelului fluctuatiilor de flickeCombaterea efectului de flicker in retele cuprinde urmatoarele faze: la proiectare pentru receptoarele perturbatoare; in exploatare prin utilizarea mijloacelor pentru amelioarea efectului de flicker; masuratori pentru evaluarea eficientei masurilor adoptate.
Metode folosite pentru limitarea efectelor perturbatoare determinate de consumatorii cu socuri asupra celorlalti consumatori: - alegerea corespunzatoare a schemei de alimentare – separare galvanica a barelor care alimenteaza consumatorii cu socuri si ceilalti consumatori; - compensarea dinamica a puterii reactive absorbita de consumatorul cu socuri - compensatoare sincrone cu reglaj rapid, baterii de condensatoare cu comanda in timp real
II. Fluctuatii de tensiune
25
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII III. GOLURI DE TENSIUNE
Golul de tensiune este o reducere instantanee si temporara a tensiunii intr-un nod al retelei electrice, care se manifesta prin:
variatii bruste de tensiune datorate unor defecte cu caracter rapid, trecator sau eliminarea prin protectii ;
disparitii scurte ale tensiunii ca urmare a functionarii automatizarilor de sistem (AAR-RAR). Duratele golurilor de tensiune sunt – uzual – intre 60 ms si 3 s, dar sunt posibile si durate de 10 ms, in special cand defectele sunt eliminate prin sigurante.
26
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII III. GOLURI DE TENSIUNE
Indicatori de calitate :
- Amplitudinea de faza a golului de tensiune : Δuf = (Unf - Uf ) / Unf
Unde Unf - reprezinta tensiunea nominala pe faza ; Uf - modulul tensiunii de
faza care se ia in considerare pe durata golului ;
- Durata golului de tensiune : tg = tf - ti [s]
unde : ti ,tf - momentul initial respectiv final al golului.
- Frecventa de aparitie a golului de tensiune : fa = Ng / Tr,
unde : Ng - reprezinta numarul de goluri de tensiune, de o anumita amplitudine si
durata; Tr – timpul de observatie.
27
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII III. GOLURI DE TENSIUNE
Clasificarea tipurilor de goluri de tensiune:
-- dupa durata, golurile de tensiune pot fi :- - instantanee ; - momentane - temporare.- - dupa modul in care variaza tensiunile de faza, golurile de tensiune pot fi : - simetrice - cand tensiunile celor 3 faze scad in acelasi raport fata de tensiunea nominala ; - nesimetrice – cand tensiunile celor 3 faze scad in rapoarte diferite fata de tensiunea nominala.- - dupa numarul de faze, golurile de tensiune pot fi : - monofazate ; - bifazate ; - trifazate.
28
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII III. GOLURI DE TENSIUNE
D.p.d.v. al formelor, golurile de tensiune se pot clasifica astfel :
- Goluri de tensiune de forma dreptunghiulara – tensiune practic constanta pe durata golului. Sunt specific scurtcircuitelor eliminate prin protectii simple (sigurante fuzibile, protectii maximale de curent,etc.) ; - Goluri de tensiune de forma exponentiala – caracterizate printr-o scadere brusca de tensiune la inceputul golului si printr-o revenire practic exponentiala a acesteia. Sunt in general provocate de pronirile directe ale motoarelor de mare putere. - Goluri de tensiune de forma compusa – la care tensiunea variaza in trepte, pentru acestea legile de variatie fiind diferite sau identice. Sunt specifice functionarii in trepte a protectiilor care elimina defectul.
29
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII III. GOLURI DE TENSIUNE
Cauzele golurilor de tensiune: - evenimente atmosferice : descarcari atmosferice, furtuna, viscol, chiciura, depuneri de sare sau poluanti atmosferici pe izolatie ; - interferente si defectari mecanice : contacte cu vehicul (echipamente de constructie, de excavatie), animale si pasari, copaci inalti, stricaciuni intentionate ; - caderi ale retelei datorita deteriorarii, coroziunii, imbatranirii, defecte de constructie ; - accidente sau erori in operatiuni sau intretinere, evenimente majore naturale : viituri, caderi de pamant, cutremure, avalanse.
Golurile de tensiune au un caracter inevitabil si aleatoriu ; ele pot aparea atat in reteaua electrica a distribuitorului, cat si in cea a utilizatorului.
30
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII III. GOLURI DE TENSIUNE
Receptoarele ce le mai sensibile la golurile de tensiune sunt in ordine : - Calculatoarele electronice ; - Instalatiile de automatizare, comanda si control ; - Motoare sincrone ; - Motoare asincrone.
Limite de imunitate la golurile de tensiune pentru unele receptoare electrice : - redresoare cu semiconductoare : ±15% Un;
- - convertoarele cu semiconductoare de clasa A: ±15% Un;
- cele cu clasa de imunitate B : (-10%....15%) Un ;
- cele cu clasa de imunitate C : (-7,5%....15%) Un ;
- calculatoarele numerice, sistemele de comanda, control si automatizari: amplitudinea golului de tensiune de orice durata nu trebuie sa depaseasca 10% Un.
31
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
1.3. CALITATEA TENSIUNII III. GOLURI DE TENSIUNE
Metode si mijloace de atenuare La nivelul distribuitorului se pot folosi : sursele neintreruptibile (SNI) ; dispozitive de conditionare a calitatii energiei electrice ; rezervarea caii de alimentare. La nivelul consumatorului, - prin stocarea energiei, - prin alimentarea de la o alta sursa Dispozitive de conditionare a calitatii energiei electrice:o - transformatoare ferorezonante (transformatoare de tensiune constanta) o - sintetizatoare magnetice o - surse neintreruptibile (SNI/UPS) .
32
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
Regimul deformant este regimul permanent de funcţionare a reţelelor electrice de tensiune alternativa, in care curbele de variatie in timp de tensiune si de curent sunt periodice si cel putin una dintre ele nu este sinusoidala.
Consumatorul deformant este consumatorul care detine elemente care genereaza, in punctul de delimitare un regim deformant.
Distorsiunea armonica a unei curbe reprezintă o abatere periodică, in regim permanent, de la forma sinusoidală a curbei (de tensiune sau de curent electric) de frecvenţă caracteristică sistemului analizat
. 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)
33
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
. 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)
Tipuri de distorsiunea armonică in sistemul electroenergetic:o componente continue;o armonici;o interarmonici;o impulsuri de comutaie;o zgomote.
Deformarea curbei de tensiune determinata de fenomene de comutatie la un convertor trifazat.
34
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
. 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)
Surse de poluare
Poluare armonica Poluarea mediului
Neidentificabile
- Aparate TV si sisteme de calcul;- Sisteme de climatizare.
- Autovehicule pe benzina si motorina.
Identificabile - Redresoare de putere;-Convertoare; Cuptoare cu arc.
- Uzine chimice;- Termocentrale.
35
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
. 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)
Curbele de curent si de tensiune din reţelele electrice, sunt periodice ,2;1)()( mTmtftf
Analiza armonică reprezintă operaţia de descompunere a unei oscilatii periodice oarecare in oscilatii armonice ale caror frecvente sunt multipli intregi ai frecventei fundamentale.- forma dezvoltată in serie Fourier:
1
110 )(sin)(cos)(k
kk tkbtkactf
)(sin)( 11
0 kk
k tkcctf
- forma restransa
- forma in complex:
10
11)(k
tkjk
tkjk eCeCctf
36
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
. 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)
Indicatori:Marimea nesinusoidală periodică :
)(sin2 11
0 kk tkYYy
Valoarea efectiva Y a marimii nesinusoidale
1
220
0
21
kk
T
YYdtyT
Y
Reziduul deformant 222
20
21
2kd YYYYYY
Nivelul armonicii de rangul k pentrucurba de tensiune:
[%]1001
U
U kku
37
Spectrul nivelului armonic al unui
curent electric nesinusoidal
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
. 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)
Factorul de formă
medf Y
Yk - - pentru o curba nesinusoidală, kf = 1,11;
- - pentru o curba periodica mai aplatizata decat o sinusoida, kf < 1,11;
- pentru o curba periodica mai ascutita decat o sinusoida, kf > 1,11.
Spectrul fazelor iniţiale ale armonicilor unui curent electric nesinusoidal
38
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
. 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)
Factorul de varf Y
ykv
max - pentru o curba sinusoidala: - pentru o curba aplatizata;
pentru o curba ascutita:
2vk
2vk
2vk
Factorul de distorsiune [%]1001001
2
2
1
U
U
U
U
N
kk
dU
Puterea activă este media pe o perioadă a puterilor instantanee
T
dtiuT
dtpT
P0
.11
Puterea active in regim nesinusoidal
kkk
k IUIUP cos1
00
Puterea reactivă in regim nesinusoidal
1
sink
kkk IUQ
39
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
. 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)
Compunerea curbei de frecventa fundamentala cu o curba corespunzatoare armonicii de rang 3, in opozitie de faza (a) si in faza (b), in raport cu fundamentala: 1 - fundamentala; 2 - armonica de rang 3; 3 - curba rezultantă.
40
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
. 4. REGIM DEFORMANT (PERIODIC NESINUSOIDAL)
Efectele poluarii armonice Din punct de vedere tehnic:- - datorita curentilor armonici apar: pierderi Joule, perturbatii in
domeniul audiofrecventei
- datorita tensiunilor deformate apar: pierderi in circuitele magnetice si materialele dielectrice, supratensiuni
- functionarea este afectata de prezenta armonicilor de tensiune si/sau de curent: sisteme de comanda si control, echipamente sincronizate cu tensiunea retelei etc.
Din punct de vedere economic- cresterea cheltuielilor de fabricatie- cresterea cheltuielilor de exploatare cresterea cheltuielilor de
producere a energiei electrice .
41
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
5. REGIMUL NESIMETRIC IN SISTEMELE ELECTROENERGETIC
Cauze ale nesimetriei:- a) Cauze datorate nesimetriilor temporare: scurtcircuite nesimetrice, intrerupere a unei faze, defecte la consumatori- b) Cauze datorate nesimetriilor permanente: - sarcini monofazate sau bifazate concentrate, racordate la reteaua de alimentare de tensiune alternative trifazata; - repartitia neuniforma a receptoarelor monofazate pe cele trei faze ale retelei (iluminat stradal, consumatori casnici, etc.); - receptoare bifazate (aparate de sudura electrica, cuptoare electrice de inductie la frecventa industriala, traciunea electrica, etc.); - receptoare trifazate de constructie nesimetrica (cuptoare cu arc electric);impedante diferite ale liniilor electrice pe cele trei faze (in special, liniile electrice aeriene) – dezechilibrul permanent al fazelor reteli datorat dispunerii spatiale nesimetrice a conductoarelor.
42
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
5. REGIMUL NESIMETRIC IN SISTEMELE ELECTROENERGETIC
P Efecte ale nesimetriei tensiunilor de alimentare constau in: - incalziri in masinile electrice rotative de tensiune alternative trifazata datorita pierderilor suplimentare introduce de curentii de secventa negativa si zero care parcurg infasurarile masinilor; - cupluri pulsatorii de frecventa ridicata in masinile electrice rotative, care reprezinta cupluri inverse de franare parazite; datorita acestor cupluri apar vibratii, care se accentueaza in cazul nesimetriilor fluctuante; - influente negative asupra liniilor de telecomunicatii; - reducerea puterii reactive furnizata de bateriile de condensatoare; - alterarea calitatii energiei electrice distribuite altor clienti.
43
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
5. REGIMUL NESIMETRIC IN SISTEMELE ELECTROENERGETIC
Obligatiile furnizorului de energie electrica: - este responsabil de calitatea energiei electrice livrata consumatorilor; - stabileste, conform normativelor in vigoare, cotele allocate consumatorilor perturbatori astfel incat nivelul nesimetriei in retea sa nu depaseasca valorile limita admise; - monitorizeaza emisia perturbatoare a consumatorilor si verifica incadrarea acestora in limitele allocate; - transmite consumatorului perturbator datele necesare proiectarii instalatiei de simetrizare a sarcinii.
44
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
5. REGIMUL NESIMETRIC IN SISTEMELE ELECTROENERGETIC
Obligatiile consumatorului de energie electrica: - trebuie sa ia masuri ca nesimetria introdusa in retea sa se incadreze in cota alocata de catre furnizor, astfel incat san u depaseasca nivelul de 2% in punctual de alimentare; - transmite furnizorului datele necesare evaluarii emisiilor poluante; in cazul depasirii nivelului alocat, va adopta masuri pentru limitarea nesimetriilor; - la orice modificare sau iesire din functiune a instalatiei de limitare a nesimetriilor este informat furnizorul de energie electrica.
45
CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE
5. REGIMUL NESIMETRIC IN SISTEMELE ELECTROENERGETIC
Simetrizarea naturala se realizeaza prin urmatoarele mijloace: - transpunerea conductoarelor la liniile electrice aeriene de inalta tensiune si foarte inalta tensiune; - reconfigurarea schemei de alimentare a receptoarelor consumatorilor; - racordarea consumatorilor care introduce nesimetrii la un nivel de tensiune superior.
Simetrizarea artificiala - schema de simetrizare cu transformatoare monofazate (schema Scott) - scheme de simetrizare cu compensare (schema Steinmetz)