8/19/2019 Metode de Reducere a Pierderilor de Putere Si Energie in Retelele Electrice

1/3

Metode de reducere a pierderilor de putere si energie in retelele

electrice

Rolul măsurilor tehnologice în reducerea pierderilor este, în cele mai multe cazuri, maiimportant decât al măsurilor de exploatare şi de aceea măsurile tehnologice trebuie aplicatedin faza de proiectare a instalaţiilor. Deoarece aplicarea acestor metode implică investiţiisuplimentare ele trebuie bine justificate. Dintre aceste măsuri se amintesc următoarele:

  micşorarea rezistenţelor reţelelor electrice,  ridicarea nivelului de tensiune,

  trecerea la tensiuni nominale de funcţionare mai ridicate  compensarea puterii reactive.

Micşorarea rezistenţelor reţelelor electrice se poate realiza prin întărirea lor, adică prin construirea de linii noi şi montarea de transformatoare suplimentare, cum şi prinînlocuirea conductoarelor de secţiuni mai mici cu altele de secţiuni mai mari.

Mărirea secţiunii conductoarelor este justificată numai dacă densitatea efectivă acurentului depăşeşte densitatea economică şi se poate face fie prin înlocuirea conductoareloruzate cu altele de secţiuni superioare, fie prin dublarea unor circuite, în cazul liniilor de înaltătensiune.

Pentru evitarea unor astfel de lucrări, care necesită investiţii suplimen tare, este foarteimportantă alegerea corectă a secţiunii conductoarelor la proiectarea liniilor, care trebuie săţină seama de perspectiva dezvoltării consumatorilor şi a sistemului electroenergetic pe o

 perioadă de (5÷10) ani.Instalarea unor transformatoare noi în reţea nu este justificată numai de reducerea pierderilor ci şi de crearea unor rezerve în alimentare sau pentru descărcarea acestora cândsarcina depăşeşte puterea lor nominală. Încărcarea transformatoarelor trebuie să fie optimă,adică să corespundă unui regim de funcţionare cu pierderi minime. 

Creşterea nivelului de tensiune în reţelele electrice conduce la micşorarea pierderilor în ansamblu. Se poate demonstra că pentru fiecare procent de ridicare a niveluluitensiunii de funcţionare a instalaţiilor, pierderile de putere care sunt proporţionale cu pătratulcurentului (pierderile de putere în linii şi în cuprul tr ansformatoarelor) se reduc cu circa 2 %din valoarea lor absolută. În schimb, pierderile de putere în fierul transformatoarelor, care nudepind de sarcina acestora ci numai de tensiunea de alimentare, cresc cu mai mult de 2 % din

valoarea lor absolută. Având în vedere însă că pierderile în fier la transformatoarele montateîn reţelele electrice reprezintă aproximativ 15 % din pierderile totale, o creştere cu 1% atensiunii de alimentare conduce la o reducere a pierderilor totale de putere activă întransfor matoare cu aproximativ 1,2 % din valoarea lor absolută.

Trebuie menţionat, de asemenea, că odată cu creşterea tensiunii de alimentare cresc puterile active şi reactive vehiculate în reţele, ceea ce conduce la o mărire oarecare a pierderilor. Cu toate acestea, pierderile în ansamblu scad dacă nivelul tensiunilor creşte. 

Trecerea reţelelor electrice la tensiuni nominale mai ridicate se aplică în cazulliniilor şi staţiilor supraîncărcate şi este justificată din punct de vedere economic dacă izolaţiareţelelor respective permite creşterea tensiunii de (1,5÷2) ori faţă de tensiunea actuală de

8/19/2019 Metode de Reducere a Pierderilor de Putere Si Energie in Retelele Electrice

2/3

serviciu. Reţelele care permit o astfel de creştere a tensiunii sunt reţelele subterane de joasă şimedie tensiune (se poate trece de la 220 V la 400 V, între faze, sau de la 5 la 6 kV), celeaeriene de joasă tensiune, iar în unele cazuri şi cele de medie tensiune (de exemplu se poatetrece de la 6 la 10 kV).

Introducerea unor tensiuni mai ridicate impune însă rezolvarea unor probleme tehniceşi o justificare economică pentru fiecare caz în parte. 

Compensarea puterii reactive sau  îmbunătăţirea factorului de putere este o

metodă importantă de reducere a pierderilor de energie în reţele prin micşorarea circulaţiei de putere reactivă prin elementele reţelei. 

Reducerea circulaţiei de putere reactivă prin reţele simplifică reglajul tensiunii.Sarcina reactivă a unui sistem electroenergetic se compune din puterea de magnetizare

cerută de echipamentul electric al consumatorilor şi cea necesară pentru transportul şidistribuţia energiei electrice, prin linii şi transformatoare.

Având în vedere că sarcina inductivă a consumatorilor reprezintă cca. 0,75 kvar /kW,iar pierderile de putere reactivă în instalaţiile de transport şi distribuţie sunt de cca. 0,25kvar/kW, rezultă că, la nivelul sistemului, necesarul de putere reactivă este de acelaşi ordin demărime cu sarcina activă.

Din totalul puterii reactive cerute de consumatori, (65÷70) % este absorbită demotoarele asincrone, (20÷25) % de transformatoare, iar restul de 10 % de linii electrice şi altereceptoare inductive (bobine de reactanţă, lămpi cu descărcări în gaze, cuptoare cu arc,echipamente electronice de putere etc.).

 Necesarul de putere reactivă cerut de un sistem electroenergetic este asigurat de

generatoarele din centrale, compensatoarele sincrone, condensa-toarele statice şi instalaţiilestatice de putere reactivă cu reglaj continuu sub sarcină, care asigură şi reglează bilanţul puterilor reactive în sistem. În reţelele industriale se utilizează ca surse de putere reactivă şimotoarele sincrone.

Consumatorii sunt obligaţi, prin normativele în vigoare, să-şi amelioreze factorul de putere până la aşa-numitul factor de  putere neutral care, în ţara noastră, este stabilit lavaloarea de 0,92. Ameliorarea factorului de putere la consumatori se face  pe cale naturală şi

 pe cale artificială.Măsurile din prima categorie nu necesită instalaţii de compensare, putând fi realizate

cu minim de efort financiar şi uman. Ele au drept scop mărirea factorului de putere, cu care

funcţionează în mod efectiv receptoarele, prin eliminarea cauzelor şi condiţiilor caredetermină scăderea factorului de putere sub valoarea sa nominală.

Dintre măsurile de ameliorare a factorului de putere pe cale naturală fac parteurmătoarele: 

- funcţionarea transformatoarelor în paralel, după graficul de pierderi minime;- înlocuirea transformatoarelor slab încărcate prin altele de putere mai mică. Pentru

 posturile de transformare, de exemplu, această măsură este recomandată dacă în perioadavârfurilor anuale de sarcină încărcarea transformatoarelor din posturile de distribuţie urbană şirurală este sub 50% din puterea nominală, respectiv sub (30÷40) % din puterea nominală, în

cazul transformatoarelor din posturile industriale.

8/19/2019 Metode de Reducere a Pierderilor de Putere Si Energie in Retelele Electrice

3/3

- înlocuirea motoarelor asincrone slab încărcate cu motoare asincrone de puteri maimici, corespunzătoare încărcării mecanismului antrenat. De regulă, înlocuirea este rentabilă

 pentru sarcini sistematice sub 45% din puterea nominală a motorului. Pentru încărcăricuprinse între 45% şi 70% din puterea nominală a motorului, oportunitatea înlocuirii sestabileşte pe baza unui calcul tehnico-economic, iar pentru sarcini care depăşesc 70% din 

 puterea nominală a motorului nu se pune problema înlocuirii;- montarea limitatoarelor de mers în gol, care urmează să deconecteze de la reţea motoareleasincrone când durata funcţionării în gol este mai mare decât cea normală (de ex. 10 s);

- modificar ea conexiunilor din triunghi în stea la motoarele asincrone slab încărcate.Această metodă se poate aplica numai la motoarele care în mod normal funcţionează înconexiune triunghi. Prin această modificare a conexiunilor înfăşurărilor, tensiunea pe o fază a motorului se reduce de ori, iar cuplul şi puterea activă se micşorează de 3 ori, în timp cegradul de încărcare şi factorul de putere ai motorului cresc, respectiv scade consumul de

 putere reactivă. Pentru ca funcţionarea în stea să fie stabilă, trebuie ca cuplul maxim cerut demaşina antrenată să nu depăşească 44 % din cuplul nominal al motorului;

- folosirea motoarelor sincrone în locul celor asincrone prezintă avantajul că celedintâi pot funcţiona cu cos φ =1, iar dacă sunt prevăzute cu posibilitatea de supraexcitare, ele

 pot să debiteze o anumită cantitate de energie reactivă, care acoperă o parte din energiareactivă consumată de motoarele asincrone.Motoarele sincrone se pot utiliza la acţionările de putere mare (peste 100 kW), la care nu estenecesară modificarea turaţiei, cum ar fi funcţionarea: pompelor, ventilatoarelor, malaxoareloretc.

Oportunitatea folosirii motoarelor sincrone în locul celor asincrone se stabileşte înurma unui studiu tehnico-economic.

Ameliorarea factorului de putere prin măsuri tehnico-organizatorice (pe cale naturală) poate conduce, în situaţia ideală, care presupune funcţionarea în regim optim, din punct devedere al pierderilor, a tuturor consumatorilor, la reducerea consumului de energie reactivă

 până la nivelul impus de minimul tehnic necesar. Chiar şi în această situaţie ideală energiareactivă care ar circula de la generatoarele electrice din centrale spre consumatori ar avea ovaloare apreciabilă.

Pentru limitarea puterii reactive produsă în centralele electrice, care trebuietransportată la distanţe mari, se realizează compensarea sau furnizarea de energie reactivă îndiferite puncte ale sistemului de către surse specializate. În acest fel, balanţa de energie activă

va fi acoperită de centralele electrice, iar balanţa de energie reactivă va fi satisfăcută, în principal, de surse specializate de producere a energiei reactive şi numai parţial de centraleleelectrice.

Sursele specializate de energie reactivă (baterii de condensatoare sau compensatoarelesincrone) constituie mijloace de ameliorare a factorului de putere pe cale artificială.

Preocupările legate de ameliorarea factorului de putere pe cale artificială trebuieorientate simultan pe două direcţii: una legată de  compensarea puterii reactive aconsumatorilor racordaţi la sistemul electroenergetic şi cea de a doua privind compensareasarcinii reactive în reţelele electrice ale sistemului.